氮素添加对荒漠区两种濒危植物及其近缘种光合速率的影响

以2.5 g N·m~(-2)的计量分2次叶面喷施处理,使氮素年添加量达到5.0 g N·m~(-2)·a~(-1),以探讨高通量氮沉降对荒漠区濒危植物沙冬青和蒙古扁桃及其近缘种光合速率的影响.实验结果表明:各植物光合速率日动态均呈"双峰"曲线型,干旱缺水使得午后峰值不明显;叶面喷施氮素处理组植物光合速率日平均值均低于对照组,表明干旱缺水环境下氮素添加不能有效提高植物光合速率.面对全球性的大气氮沉降危机,濒危植物作为环境敏感植物其生存遇到新的挑战.     

不同抗旱性春小麦叶绿素荧光特性对施氮量和灌溉水平的响应

在大田条件下,以3个抗旱性不同的春小麦品种为材料,通过控制灌水量和施氮量,研究旗叶叶绿素荧光特性对氮素和水分的响应.结果表明:小麦旗叶叶绿素质量分数、最大光化学效率、实际光化学效率及光化学淬灭系数均随施氮量的增加先升高后下降,非光化学淬灭系数、热耗散速率先降低后升高,但升高幅度较小.抗旱品种和尚头与西旱2号、不抗旱品种宁春4号在施氮量分别为150、225 kg/hm~2时,叶绿素质量分数、最大光化学效率、实际光化学效率、光化学淬灭系数最高,非光化学淬灭系数和热耗散速率最低.施氮量相同条件下,抗旱品种和尚头与西旱2号叶绿素荧光参数对灌水量响应的差异不显著,宁春4号充分灌水条件下的最大光化学效率、实际光化学效率、光化学淬灭系数均显著高于有限灌水,非光化学淬灭系数、热耗散速率则显著低于有限灌水.3品种小麦叶绿素质量分数与光化学效率和光化学淬灭系数呈正相关关系,与非光化学淬灭系数和热耗散速率呈负相关关系.增施氮肥有助于提高小麦叶片PSⅡ反应中心的开放比例和光化学效率,但施氮量过高(和尚头与西旱2号超过150 kg/hm~2,宁春4号超过225 kg/hm~2)导致小麦叶片将更大比例光能向热耗散分配,热耗散速率升高.抗旱品种叶绿素荧光参数受水分的影响小于不抗旱品种.     

施氮量对滴灌甜菜中后期叶片叶绿素荧光特性的影响

氮肥对甜菜叶片光合作用和碳同化具有重要作用,利用PAM-2500研究了4种施氮水平(0、5、150、225 kg·hm~(-2))下甜菜块根膨大期和糖分积累期叶片叶绿素荧光量子产量以及快速光曲线相关参数。结果表明,甜菜生育中后期PSⅡ潜在最大光化学效率F_v/F_m均在0. 8左右,处理间无显著差异,糖分积累期N_(150)处理的实际光化学效率YⅡ高于其它处理。增施氮肥可以提高甜菜叶片相对电子传递速率,两个生育时期甜菜叶片相对电子传递速率均表现为随施氮量增加不断升高的趋势。甜菜生育中后期N_(150)的最大相对电子传递速率和半饱和光强均高于N_0和N_(75)处理,但与N_(225)无显著差异。150 kg·hm~(-2)的施氮量可以提高甜菜叶片相对电子传递速率,最大相对电子传递速率以及对强光的耐受能力,提高滴灌甜菜叶片光合能力的同时,达到减氮增效的目的。     

不同供氮水平对苦苣干物质积累、光合特性及叶绿素荧光参数的影响

采用营养液栽培方式,以'细叶苦苣'为实验材料,研究了5个不同供氮水平处理对苦苣干物质积累、光合气体交换参数和叶绿素荧光参数的影响。研究结果表明:5个不同处理的苦苣植株地上和地下部干物质积累量和叶片的叶绿素相对含量(SPAD值)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(E)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)以及PSII实际光化学效率(ΦPSII)均随着供氮水平的提高呈现出先升高后降低的趋势,而胞间CO2浓度(Ci)表现出先降低后升高的趋势;不同处理中,供氮水平(8和11 mmol/L)通过提高苦苣叶片光合色素含量、CO2传导能力和PSII光化学反应活性,从而提高了Pn,有效促进了干物质积累。而过低(2 mmol/L)和过高(14 mmol/L)供氮水平不同程度地降低了光合色素含量,抑制了光化学反应活性、从而降低了苦苣叶片光合作用和干物质积累。     

不同水氮条件对燕麦氮素吸收转运和积累的影响

为寻求燕麦的氮水高效利用机制,以内蒙古主栽的2个燕麦品种白燕2号和白燕7号为试验材料,在灌溉和干旱条件下分别设3个不同氮素处理,考察燕麦在不同水肥条件下对氮素吸收运转和积累的影响.结果表明:施氮量对植株吸氮量、籽粒产量存在较大影响.相同施氮条件下,成熟期植株的氮素积累量在灌溉条件下明显多于干旱条件下;随施氮量增加,植株成熟期氮素积累量增多,各营养器官中氮素的积累量增加;而氮素转移效率、转运氮贡献率、氮素利用效率不随施氮量的增加而发生明显的变化,增施氮肥反而会对氮素转移、转运和利用产生抑制作用.由此得出只有适量施氮时才可能获得较高的氮素利用率.     

测墒滴灌下不同氮肥水平对冬小麦光合特性及氮素转运的影响

采取裂区设计,探讨测墒滴灌下不同氮肥水平对冬小麦不同生育期光合特性与氮素积累转运的变化特征.其中,氮肥为主区,设3个水平(N_1:100 kg·hm~(-2),N_2:250 kg·hm~(-2),N_3:350 kg·hm~(-2));滴灌为副区,设3个水平(W_0:滴灌底墒水,W_1:滴灌底墒水+拔节水,W_2:滴灌底墒水+拔节水+开花水).结果表明:相同滴灌水平下,小麦最大光化学效率(F_v/F_m)在开花期达到最高,N_2处理高于N_1,N_3处理;小麦叶绿素含量全生育期均表现为N_2,N_3显著高于N_1处理;氮素总积累量、氮素籽粒积累量在N_2水平下最高.N_2W_2处理下营养器官氮素转运量、对籽粒的贡献率最高;相同氮肥处理下,氮素总积累量、氮素籽粒积累量以W_2水平最高,产量在N_2W_2最高,为6 684.71 kg·hm~(-2).综合籽粒产量、氮素积累与转运和光合特性来看,在本试验条件下,250 kg·hm~(-2)的施氮量、滴灌量为214.52 mm为最优的节水节氮、高产模式.     

大针茅(Stipa grandis)和克氏针茅(S.krylovii)对PEG渗透胁迫适应性反应的比较研究

本文以大针茅（Stipa grandis）和克氏针茅（S．krylovii）为实验对象,研究PEG渗透胁迫下,两种植物的种子发芽情况以及不同龄期植株叶片含水量、叶片延伸速率、游离脯氨酸含量与根冠比的变化特征．结果表明：（1）PEG胁迫对大针茅萌发的影响大于克氏针茅;（2）相同龄期的克氏针茅比大针茅更能适应渗透胁迫;（3）四月龄植株较二月龄植株具有更高的胁迫适应性．以上结果为认识大针茅和克氏针茅的干旱适应性规律提供了部分实验证据．     

优化喷灌水量下不同施氮量对土壤氮素累积和作物产量的影响

为了探寻北京地区合理的施氮量,本文研究了冬小麦/夏玉米轮作体系下优化喷灌时不同施氮量对土壤氮素剖面分布、累积量和作物产量及氮肥利用效率的影响.研究结果表明在优化喷灌条件下单季施氮量为110 kg·hm-2时.土壤氮素含量没有出现增加现象;而单季施氮量大于等于220 kg·hm-2时,0～250 cm剖面均显示出硝态氮累积量增加现象,且硝态氮的累积量随着施氮量的增加而增加.单季施氮量为220～550 kg·hm-2时3年氮素累积淋洗总量(淋洗到100～300 cm土层内)在406～882 kg·hm-2之间;氮素淋洗均发生在夏玉米生长季节,而冬小麦季节在优化喷灌条件下未发生渗漏.由于研究区土壤中试验初有大量氮素累积,使得第一个试验季节,施氮与不施氮处理作物产量差异不显著;但是在后2个试验季节,与不施氮相比,单季施氮110 kg·hm-2能显著增加作物产量,单季施氮高于330 kg·hm-2时氮肥增产效果不明显.单季施氮量高于220 kg·hm-2时,作物氮肥利用效率急剧下降.综合经济效益和环境效益,建议该地区单季施氮肥为110 kg·hm-2较为合适.     

甜高粱/紫花苜蓿对石油污染土壤的光合适应性研究

利用盆栽实验研究了不同程度石油污染(9g/15kg和18g/15kg,石油/土壤)土壤对甜高粱和紫花苜蓿气体交换能力、光合功能以及植物生长的影响.结果显示:相对于对照植株,受污染后植株株高和茎粗均显著减小且生物量显著下降;植株Pn(净光合作用速率)、Gs(气孔导度)和Tr(蒸腾速率)显著降低,Ci(细胞间隙CO2)明显累积;PSII反应中心光能转化效率和开放程度、电子传递能力显著减弱(Fv/Fm、Fv/Fo、ΦPSII和qP均明显降低);叶绿素荧光非光化学猝灭qNP显著增加.同时,植株受影响程度随石油污染强度增加而增强;污染前土壤高温灭菌处理会加重石油污染对植株的影响.物种间对石油污染的光合适应性差异不显著.     

内蒙古中东部草原不同地理种群克氏针茅种子萌发对渗透胁迫的响应

利用聚乙二醇-6000（PEG-6000）模拟水分胁迫,研究了内蒙古典型草原不同地理种群克氏针茅种子对渗透胁迫的响应,并以相对发芽率、萌发抗旱指数、活力指数为指标采用模糊隶属法对为种群克氏针茅种子的耐旱性进行了综合评价.结果表明：不同浓度PEG处理的克氏针茅种子均存在萌发高峰期;50 g/L低浓度PEG-6000的渗透胁迫使克氏针茅萌发的整齐性提高;来源于典型草原东部相对湿润生境的巴彦乌拉克氏针茅种子比典型草原中部和西部相对干旱生境的锡林浩特西与新浩特克氏针茅种子对渗透胁迫更敏感;3个种群克氏针茅种子的耐旱能力依次为新浩特种子〉锡林浩特西种子〉巴彦乌拉种子;不同种群克氏针茅种子萌发的耐旱能力与生境有密切关系.     

土壤速效钾对模拟氮沉降增加的响应

通过野外模拟试验,研究氮沉降增加对土壤速效钾的影响。试验设计为5种处理,分别为N0(0kg.hm-2.a-1)、N1(60kg.hm-2.a-1)、N2(120kg.hm-2.a-1)、N3(240kg.hm-2.a-1)、Nr(氮沉降恢复),每个处理重复3次。以尿素[CO(NH2)2]作为氮源,每月以溶液方式对林地进行喷施。通过3年的处理后发现,氮沉降导致土壤速效元素总量的淋失,0～20cm土层中的速效元素对氮沉降的反应要比20～60cm土层更为敏感,且其速效元素的淋失与沉降时间呈正相关,而20～60cm土层还未出现一致的变化规律。     

北方农牧交错带不同土地利用方式土壤呼吸速率探究

农牧交错带地区土地利用方式多变,人为的改变土地利用方式会影响土壤释放CO2的速率.分别对新开垦农田、多年耕种农田、退耕还草草地、多年生草地4种利用类型的土壤温度、土壤有机碳含量、土壤呼吸速率进行监测和研究,结果表明：4种土地利用类型土壤呼吸速率的日变化图像呈单峰性曲线,其中草地平均呼吸速率最大,为0.85g·m-2·d-1.4种土地利用类型土壤温度与土壤呼吸速率呈正相关关系,其中新开垦农田变化明显,K值最高,达到0.045.从整个生长季来看,4种土地利用类型平均呼吸速率表现为新开农田＞草地＞还草草地＞农田,分别为0.97g·m-2·d-1、0.85g·m-2·d-1、0.77g·m-2·d-1和0.56g·m-2·d-1.0-10cm和10-20cm土层土壤有机碳含量大小关系与土壤呼吸速率基本吻合.试验表明不论对草地进行开垦还是对农田进行退耕还草都会增加土壤CO2的释放.     

广西道地药材战骨的光合特性研究

【目的】针对广西道地药材战骨(Premna fulva Craib)丰产、高产栽培技术研究缺乏的现状,对战骨光合特点进行测定与分析,旨在了解战骨的光合作用特征,为其人工种植提供科学依据。【方法】采用Li-6400便携式光合测定系统对战骨的光合作用-光响应曲线和光合日变化各指标进行测定。【结果】战骨叶片的最大净光合速率17.07μmol·m-2·s-1,表观量子效率0.047μmol·ml-2·s-1,暗呼吸速率0.620μmol·m-2·s-1,光饱和点1364μmol·m-2·s-1,光补偿点13.14μmol·m-2·s-1。战骨的净光合速率(Pn)日进程呈"双峰型"曲线,偏相关分析表明,Pn与光合有效辐射、气孔导度、蒸腾速率和叶温呈极显著正相关,光合"午休"的主要原因是强光引起的非气孔因素。【结论】战骨具阳生植物的光合特性,适宜种植在阳光充足的生境。     

光照对坛紫菜生长和无机碳利用的影响

］以坛紫菜Z-61品系为研究材料,分析坛紫菜叶状体和丝状体在三种光强（10,50,500 μmol·m-2·s-1）下的应答。发现:1）坛紫菜叶状体和丝状体的光系统 Ⅱ 最大量子产量及叶绿素a和藻红蛋白的含量都随光强增加而降低,但净光合速率、最大光合速率、胞外碳酸酐酶活性和总碳酸酐酶活性则随光强增加而增加。2）当光强从10 μmol·m-2·s-1增加到500 μmol·m-2·s-1时,坛紫菜叶状体的生长速率约增加77%;丝状体的生长速率先增加后降低,在光强500 μmol·m-2·s-1下达到最低,比在10 μmol·m-2·s-1下显著下降了约90%。3）在三种光强下,坛紫菜叶状体的最大光合速率、光系统 Ⅱ 最大量子产量和生长速率都大幅高于丝状体。这些结果表明:坛紫菜的光系统 Ⅱ、光合作用与生长对光强的应答并不完全一致;叶状体比丝状体更适应高光,这可能是长期进化的结果;光强可以改变坛紫菜对无机碳的吸收。     

退化草原土壤有机质对氮素添加梯度的响应

选取内蒙古锡林郭勒典型草原区两种不同退化程度草原群落(轻度和重度退化草原群落),设置氮素添加梯度实验(分别添加NH₄NO₃ 0, 30, 50, 80 g·m^-2),分析退化草原土壤有机质含量对氮素添加的响应,意图找出氮肥作用于不同退化程度草原时的最适值。结果表明,不同退化程度的草原对于氮素添加的响应不同:对于轻度退化草原,氮素添加对土壤有机质的影响主要集中在0~20 cm土层,30 g·m^-2处理时土壤有机质显著高于其他3个氮素水平,氮素的添加显著提高土壤有机质含量,说明氮素是轻度退化草原主要的限制因子;对于重度退化草原,当施氮量为30 g·m^-2时,0～10 cm层土壤有机质含量相对较高,但没有达到统计学上的显著差异。土壤有机质在氮素添加梯度下各层变化不显著,说明氮素不是重度退化草原的主要限制因子。     

模拟大气氮沉降及短期氮沉降恢复对森林土壤酸化及养分的影响

通过野外模拟试验,研究氮沉降增加以及短期氮沉降恢复对杉木人工林土壤物理性质、pH值、NH4+-N、NO3--N、交换性钙、镁的影响。试验设计为5种处理,分别为N0(0kg·hm-2·a-1)、N1(60kg·hm-2·a-1)、N2(120kg·hm-2·a-1)、N3(240kg·hm-2·a-1)、Nr(氮沉降恢复),每个处理重复3次。以尿素[CO(NH2)2]作为氮源,每月以溶液方式对林地进行喷施。通过3年的处理后发现,氮沉降使土壤容重降低;0-20cm土层pH值出现短期的突增,而20-60cm则随氮沉降量的增大其酸化程度也越大;0-40cm土层中土壤NH4+-N含量从高到低的顺序比较为:N3>N2>N0>N1;40-60cm土层为:N3>N2>N1>N0,;土层中NO3--N含量从高到低的顺序为:N3>N2>N0>N1。氮沉降促进了土壤交换性钙和镁的增加。短期的氮沉降恢复过程中,土壤NH4+-N和NO3—N出现了显著的恢复特征;而土壤容重、pH值、交换性钙、镁也出现了一些恢复现象,但其特征并不显著。     

外来植物仔簕树生理生态特性的季节变化

为研究外来入侵植物簕仔树Mimosa bimucronata在广州的生态适应性,以便为防治其生态危害提供科学依据.利用便携式光合-蒸腾仪于广州白云山对簕仔树和3种本地植物（阳性树种木荷Schima superba、阴性树种阴香Cinnamomum burmannii和九节Psychotria rubra）的活体叶片进行1年内不同季节的生理生态特性测定.结果显示：4个季节的簕仔树日均净光合速率（以CO2计）分别为0.22、1.00、1.94和1.62μmol.m-2.s-1;低光照时,簕仔树净光合速率低,光照强时净光合速率较高,九节和阴香的净光合速率较大,木荷最低.簕仔树4个季节的日均呼吸速率（以CO2计）分别为0.28、0.32、0.65和0.45μmol.m-2.s-1,均高于其它3种植物.4种植物中,簕仔树的蒸腾速率变幅最大,4个季节日均蒸腾速率（以H2O计）分别为0.01、0.07、0.24和0.06μmol.m-2.s-1,秋季最高.簕仔树的水分利用效率在干旱的冬季最大,表现出比本地植物更抗旱.在群落内部的低光照下,与本地物种相比,簕仔树在有机质积累上未见优势,但在高光照条件下,具有较高的净光合速率,且在干旱季节的水分利用效率更具潜力,可考虑生境遮蔽或提高水分来降低其生长速率.     

氮沉降和接种菌根真菌对灌木铁线莲非结构性碳水化合物及根际土壤酶活性的影响

【目的】通过研究氮沉降和接种菌根真菌处理对植物根际土壤酶活性和非结构性碳水化合物含量的影响,探讨全球氮沉降变化背景下植物根际微生态环境及植物生长的应对策略。【方法】以1年生盆栽灌木铁线莲单一接菌(根内根孢囊霉,编号+R;摩西斗管囊霉,编号+F)、混合接菌(根内根孢囊霉和摩西斗管囊霉体积比1:1的混合菌剂,编号+RF)的菌根苗和非菌根苗(未接菌,编号-M)为研究对象,设置4个氮沉降处理试验,即不施氮[CK,0 g/(m²·a)]、低氮[LN,3 g/(m²·a)]、中氮[MN,6 g/(m²·a)]、高氮[HN,9 g/(m²·a)],测定1年生灌木铁线莲苗木非结构性碳水化合物(NSC)[可溶性糖(SS)、淀粉(ST)],以及根际土壤酶[β-1,4葡萄糖苷酶(BG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、β-1,4-N-乙酰-氨基葡糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(ACP)和碱性磷酸酶(ALP)]等指标。基于单因素方差分析、双因素交互作用分析和相关性分析方法,在氮沉降量增加的背景下,研究不同接菌处理对苗木根际土壤碳、氮、磷相关酶活性及苗木各器官内非结构性碳水化合物分配的影响,从而探讨接菌处理下各指标对不同氮沉降水平的响应差异。【结果】①除BG活性外,氮沉降、接种菌根真菌及二者交互作用显著影响灌木铁线莲根际土中氮、磷相关酶活性。HN处理下,接种菌根真菌显著降低苗木根际土壤NAG活性。-M处理下,与磷相关的根际土壤ACP和ALP活性在HN条件下显著增加。+R和+F处理下,ALP均在HN处理达到最大。②氮沉降、接种菌根真菌及二者交互作用显著影响灌木铁线莲苗木非结构性碳水化合物。氮沉降处理下,各接菌处理苗木SS、ST和NSC含量高于未接菌处理苗木的,且在+F处理苗木的SS、ST和NSC含量均达到最大。③在LN、MN和HN处理下,-M处理苗木的各器官NSC含量大小顺序为茎<根<叶,而接菌处理苗木的各部位的大小顺序为根<茎<叶。HN处理下,+F处理苗木根内ST和NSC含量达到最大值,茎和叶内SS和NSC含量均达到最大值。④氮沉降和接种菌根真菌处理下,SS、ST、NSC含量与土壤氮相关的NAG活性显著负相关,而与磷和碳相关的酶显著正相关;其中苗木非结构性碳水化合物与磷相关土壤酶ALP活性的相关性系数最高,与碳相关土壤酶BG活性相关性系数最低。【结论】氮沉降和接种菌根真菌处理对灌木铁线莲苗木根际土壤氮、磷相关酶活性的影响高于对根际土壤碳相关酶活的影响,氮沉降处理显著增强菌根苗根际土壤磷酸酶活性。氮沉降背景下,接菌处理提高了苗木非结构性碳水化合物含量,其中接种摩西斗管囊霉的效果最为显著,且明显增加了高氮环境中苗木对根中非结构性碳的分配。