Plant drought tolerance trait is the key parameter in improving the modeling of terrestrial transpiration in arid and semi-arid regions

陆面过程蒸腾作用的模拟制约着天气,气候降水预测的精确度.近几十年来,为了更好地描述植被蒸腾的水力约束,陆面过程模式发展了基于植物性状的植物水力胁迫方案.然而,我们对于植物性状在蒸腾模拟中的地位仍然缺乏了解,植物性状对蒸腾的重要性仍需进一步量化.本研究利用Morris方法评估植物性状参数在通用陆面模式植物水力胁迫方案(CoLM-P₅₀HS)中的重要性,针对17种植物性状,筛选出最为重要的:耐旱性状(P₅₀),气孔性状,和光合作用性状.在12个FLUXNET站点中,参数的重要性由归一化敏感度来衡量.P₅₀的重要性随着降水的减少而增加,而气孔性状和光合作用性状的重要性则随着降水的减少而减少.在干旱或半干旱地区,P₅₀比气孔性状和光合作用性状更重要,这意味着当植物经常经历干旱时,水力安全策略比植物生长策略更关键.而耐旱性状的巨大变异性进一步暗示了多种植物水力安全策略的共存.忽视P₅₀的变异性可能会对陆面过程模式蒸腾作用的模拟造成严重误差.因此,为了更好地表示植物水力功能的变异性,需要增加对耐旱性状的观测并耦合到陆面模式中.     

某垃圾填埋场包气带砂土对NH4+-N的吸附研究

对某垃圾填埋场包气带砂土吸附氨氮的机理进行了研究,通过吸附等温实验主要探讨了其吸附过程、不同粒级土的吸附贡献和吸附氨氮的3种形态。结果表明:样品土对氨氮的等温吸附线符合Langmuir模式,原土的计算最大吸附量为435 mg/kg;中砂、细砂和实验原土的吸附能力大小顺序为:原土>细砂>中砂;在样品土中,粉质粘土随着初始铵溶液浓度的升高吸附绝对量和吸附贡献率都在上升,由50 mg/L时的43%贡献率上升到400 mg/L时70%的贡献率,成为原土吸附氨氮的主要贡献者;随着初始铵溶液浓度的升高,水溶态铵、可交换态铵和固定态铵的绝对量都大致呈上升趋势,它们的最大吸附量分别为112.3、97.5和214.0 mg/kg;铵溶液中的铵离子进入粘土中的大致顺序为:颗粒表面的扩散层(主要为水溶态铵)→吸附层(主要为可交换态铵)→矿物晶格内部和晶层空间(主要为固定态铵)。     

氨氮胁迫对拟穴青蟹组织器官中SOD及GPX活性的影响

采用实验生态学的方法,探讨海水中分别添加氨氮（以氯化铵作为氨氮源）0（对照组,C0组）、10（C10组）、20（C20组）、30（C30组）、40 mg/dm3（C40组）,胁迫24、48、72、96 h对拟穴青蟹（Scylla paramamosain）各组织器官中SOD、GPX活性的影响.结果表明,拟穴青蟹鳃中SOD活性,除C40组外,其余各组在胁迫24、48 h随氨氮含量升高而升高,胁迫72、96 h则随氨氮含量升高而下降（p〈0.05）,C40组的则随胁迫时间延长而一直呈下降趋势;各组拟穴青蟹鳃、肝胰腺和肌肉的SOD活性变化趋势相同,鳃和肌肉SOD活性最高均出现在胁迫48 h,肝胰腺SOD活性最高则在胁迫72 h.各组拟穴青蟹鳃GPX活性在胁迫24、48和72 h随氨氮含量升高而下降,胁迫96 h随氨氮含量升高而增大;各组拟穴青蟹肝胰腺和肌肉GPX活性变化与肝胰腺SOD活性变化趋势相似,胁迫48 h,C40组拟穴青蟹肝胰腺GPX活性最高.氨氮胁迫显著影响拟穴青蟹生理效应.     

一株低温降解菌的分离鉴定及其降解特性研究

从刺参(Apostichopus japonicus)养殖池塘环境中驯化分离筛选到1株低温有机物和氨氮降解菌株DB11。根据其形态特征、生理生化特性以及16S rDNA序列分析,将该菌株鉴定为马氏副球菌(Paracoccus marcusii)。经驯化,该菌株以刺参饵料为唯一营养源,低温(15℃)、低接种量(<5×10-3)条件下能同时高效降解饵料中的有机物和氨态氮,5 d时间内对富集培养基中COD和NH4+-N的降解率分别达50%和98%。进一步研究其降解特性表明,菌株生长适温15~30℃,生长适宜pH值为7~10,降解刺参饵料中COD和NH4+-N的最适温度条件为15~20℃、最适pH条件为8.0~8.5;在最适降解条件下、接种量为5×10-3时,对10~20 g/L高质量浓度的刺参饵料液中COD降解效果显著,3 d时间去除率达56.9%~65.7%,对1~20 g/L质量浓度的刺参饵料液中NH4+-N 3 d时间的去除率达91.7%~99.9%。     

基于生态水文学的地下水资源管理研究——以延庆盆地为例

传统的地下水资源管理往往只关注地下水位的变化,而很少考虑变化的水位会对区域生态系统产生什么样的影响。本文在生态水文模拟的基础上提出了一种基于生态水文学的地下水资源管理新方法。该方法耦合土壤水分与地下水位,考虑植物在水分胁迫下的蒸腾抑制机理,通过土壤水分亏缺与植物水分胁迫耦合水文过程与植物响应,进行基于过程的分布式生态水...     

盐胁迫下荇菜的耐受性和光合特性实验研究北大核心CSCD

以多年生浮水植物荇菜(Nymphoides peltata)为实验植物,人工配制氯化钠浓度为0.00 mol/L、0.05 mol/L、0.10 mol/L、0.15 mol/L和0.20 mol/L的水,用于沉水栽培荇菜幼苗;在实验期间,测定荇菜植株的根茎形态特征参数、叶片的光合气体交换参数和叶绿素荧光参数,分析盐胁迫下荇菜植株的耐受性和光合特性。研究结果表明,在实验的第16天,在氯化钠浓度为0.15 mol/L的水体中的荇菜植株还在生长,但是其地上部损伤较大,地下部长势略差,地下茎仍然可以克隆扩展,因此,荇菜植株对盐胁迫具有一定的耐受性;在氯化钠浓度为0.20 mol/L的水体中的荇菜植株地上部基本死亡,地下根系也受到严重损伤;实验的第1天至第7天,当水体中的氯化钠浓度大于0.10 mol/L时,荇菜叶片的光合作用就会被显著抑制,随着水体中氯化钠浓度的增大,荇菜叶片的胞间CO浓度总体上在增大,荇菜叶片的蒸腾速率和气孔导度无明显变化;实验的第3天至第7天,不同盐度水体中的荇菜叶片的光系统Ⅱ实际光化学量子产量和光合电子传递速率都小于淡水水体中的荇菜叶片,而且随着水体中氯化钠浓度的增大,荇菜叶片的光系统Ⅱ实际光化学量子产量和光合电子传递速率都在不断减小。荇菜具有一定的耐盐性,盐胁迫主要通过影响荇菜叶片光系统Ⅱ的光合活性、光合电子传递速率和CO同化能力,进而影响荇菜的光合作用和生物量积累。     

超乎寻常的忍耐

怀孕的雌海龟能够强忍着鲨鱼的猛烈侵袭带来的剧烈痛苦,一些海龟个体表现出超乎正常的胁迫反应,尽管带着严重的伤痛,它们仍能尽力到达岸边成功筑巢产卵。     

甜瓜种子萌发和幼苗生长对NaCl胁迫的响应

在盆栽条件下研究了NaCl胁迫对黄河蜜和白沙蜜甜瓜种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:NaCl胁迫对甜瓜种子吸水和累计发芽率影响较小,但明显延缓后期吸水和发芽进程。50 mmol·L-1以上NaCl浓度下,甜瓜种子相对发芽指数、相对活力指数和胚根生长量均下降。NaCl胁迫抑制甜瓜幼苗高度、株叶面积增长和干物质积累,抑制作用具有浓度和时间依赖性。NaCl胁迫对甜瓜幼苗形态生长的抑制作用强于对物质积累的抑制作用,对根系干物质积累的抑制作用高于对地上部干物质积累的抑制作用,对白沙蜜的抑制作用强于对黄河蜜的抑制作用。甜瓜种子和幼苗能适应的临界NaCl浓度在100~150 mmol·L-1之间,厚皮甜瓜可能更适合作为咸水灌溉和盐碱地生产的经济作物。     

高温对褐藻羊栖菜逆境生理的影响

分别在27℃和32℃高温条件下培养羊栖菜(Sargassum fusiforme), 以在22℃培养条件下生长的羊栖菜作为对照, 在培养的第0、1、3、5和7天分别取气囊样品, 采用植物生理学试验方法探讨高温胁迫对羊栖菜细胞膜损伤、渗透调节和抗氧化保护的影响。结果表明: 1) 高温胁迫导致羊栖菜细胞的相对电导率提高和丙二醛(MDA)质量摩尔浓度增加, 膜系统受到了损伤, 造成体内离子外渗、细胞膜脂发生过氧化; 2) 细胞内积累了可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸等渗透调节物质并且胁迫组始终高于对照组, 其中可溶性蛋白在胁迫第7天时达到最大值(11.4μg·mg^-1), 而可溶性糖和脯氨酸均呈现先升高后降低的趋势, 分别在高温培养的第3天和第5天时达到最大值; 3) 受到高温胁迫后, 羊栖菜超氧化物歧化酶(SOD)比活性增强, 而过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)比活性在高温胁迫过程中呈现下降的趋势, 说明羊栖菜主要通过抗氧化酶SOD比活性增强来降低胁迫对藻体带来的伤害。总之, 羊栖菜对高温胁迫比较敏感, 温度越高, 培养时间越长, 羊栖菜受到的伤害越大。     

重金属胁迫下四种红树植物幼苗生理响应特征

研究了四种红树植物红海榄、秋茄、木榄、角果木幼苗在不同浓度重金属水溶液胁迫28天后的生理生化指标变化特征,包括可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）、过氧化物酶（peroxidase, POD）活性和氧化损伤标志物丙二醛（malondialdehyde, MDA）含量。研究结果表明四种植物叶片内的SOD、POD活性均呈现出先升高后下降趋势,10倍重金属水溶液中的红海榄,5倍重金属水溶液中的秋茄和木榄,以及1倍重金属水溶液中的角果木具有较好的抗氧化酶活性,能有效清除活性氧,减小氧化损伤。在同等浓度重金属水溶液处理下,MDA含量结果显示红海榄受损程度最轻,秋茄、木榄受损程度居中,角果木受损程度最重。红海榄抗重金属胁迫能力强于秋茄、木榄,角果木抗重金属能力最弱。上述四种红树植物对重金属的抗性结果说明红树科植物具有较强的抗污染能力,这对于我国红树林生态修复与保护具有重要的指导意义。