Influence of metalaxyl on Glomus fasciculatum associated with wheat (Triticum aestivum L)

Soil incorporation of metalaxyl [methyl N-(2-methoxyacetyl)-N-(2,6,xylyl)-DL-alaninate] significantly enhanced root colonization of the vesicular-arbuscular (VA) mycorrhizal fungi Glomus fasciculatum associated with wheat. The stimulatory response of VA mycorrhizal fungi to low concentration of metalaxyl resulted in increased plant biomass production, nutrient uptake and grain yield of wheat. However, higher concentrations of metalaxyl, particularly 2.5 ppm of metalaxyl affected the mycorrhizal infection and seed yield of wheat, Addition of urban compost to an extent ameliorated the toxic effect of fungicide on VA mycorrhizal colonization, plant growth and yield of wheat when compared to unamended soil.

Aquaculture Asia, Vol. 11, No. 1, pp.1-36, January - March 2006

*Table of Contents* Research & farming techniques Nursery rearing of Puntius goniotus: A preliminary trial K.N. Mohnta, J.K. Jena & S.N. Mohanty Artemia enrichment and biomass production for larval finfish and shellfish culture A.S. Ninawe Vembanad Lake: A potential spawner bank of the giant freshwater prawn Macrobrachium rosenbergii on the southwest coast of India Paramaraj Balamurugan, Pitchaimuthu Mariappan & Chellam Balasundaram Seed production of mud crab Scylla serrata at the Rajiv Gandhi Center for Aquaculture, Tamil Nadu, India Mohamed Shaji, Emilia T. Quinitio, Thampi Samraj, S. Kandan, K. Ganesh, Dinesh Kumar, S. Arulraj, S. Pandiarajan, Shajina Ismail and K. Dhandapan. Sustainable aquaculture Fish wastes in urban and suburban markets of Kolkata: Problems and potentials Kausik Mondal, Anilava Kaviraj & P.K. Mukhopadhyay People in aquaculture Peter Edwards writes on rural aquaculture: Farming carps in leased ponds by groups of poor women in Chandpur, Bangladesh Aquatic animal health Lymphocystis disease and diagnostic methods in China Jing Xing, Xiuzhen Sheng & Wenbin Zhan Asia-Pacific Marine Finfish Aquaculture Network Mesocosm technology advances grouper culture in northern Australia Elizabeth Cox, Peter Fry & Anjanette Johnston

ESTUDO DA CONCENTRAÇÃO DE BIOMASSSA DE MICROALGAS POR FILTRAÇÃO E FLOCULAÇÃO

O cultivo de microalgas é uma matéria prima para produção de biocombustível e de captura de carbono devido a vantagens como alta produção de biomassa e rápido crescimento quando comparado com outras fontes de energia e não necessitar de terra fértil. O presente trabalho teve como objetivo estudar métodos de concentração da biomassa. A microalga utilizada foi a Isochrysis galbana. Os cultivos tiveram duração de 20 dias e concentração inicial de 7.104 cel/mL no meio de cultivo F2/Guillard. e foram realizados em fotobioreatores de 500 mL, 3 L e 12 L. Os experimentos foram conduzidos em foto-período de 12 h claro/escuro, com temperatura de 27 a 29 C. Ao final dos cultivos, as amostras foram levadas para a sequência de processos de separação. Inicialmente, foram realizados ensaios de microfiltração em membrana com porosidade de 0,45 m em procedimento do tipo dead-end e constatou-se a rápida e intensa formação de camada de fouling. Acrescentou-se uma etapa de separação por floculação preliminar à microfiltração, utilizando-se Al2(SO4)3 como agente floculante. O meio coagulado foi então filtrado e microfiltrado. O estudo combinado das 3 etapas de separação possibilitou 99% de remoção de biomassa.O teor de óleo obtido foi de 22,4%. Portanto, o trabalho apresenta uma configuração de concentração da biomassa Isochrysis galbana visando o processo de produção de biocombustíveis

Biodiversity in drinking water distribution systems:a brief review

In drinking water distribution systems, three groups of living organisms are usually found in the biofilm and circulating water: heterotrophic bacteria, free-living protozoa, and macro-invertebrates. Indirect evidence suggests that protozoa grazing in distribution systems can partially eliminate biomass production and accidental microbiological pollution. This paper examines the biodiversit in drinking water distribution systems.

Desempenho de tanques vegetados em um ecossistema engenheirado para tratamento descentralizado de esgotos domiciliares na Ilha Grande, RJ

A falta de infraestrutura adequada para a coleta e o tratamento de esgotos atinge várias comunidades costeiras e de sistemas insulares do Estado do Rio de Janeiro, que vivem em condições de insalubridade. O objetivo do presente estudo foi avaliar o desempenho de um ecossistema engenheirado para tratamento descentralizado de esgoto domiciliar implantado no Centro de Estudos Ambientais e Desenvolvimento Sustentável (CEADS) da UERJ, na Vila Dois Rios, Ilha Grande - RJ, com ênfase na contribuição de macrófitas e algas em tanques vegetados como tratamento terciário para a melhoria geral da qualidade do efluente e em especial, para remoção de nutrientes. O sistema é composto por caixa controladora de vazão, caixa de gordura, fossa séptica, filtro aerado submerso, decantador secundário e o conjunto de tanques vegetados contendo as macrófitas aquáticas Eichhornia crassipes, Schoenoplectus sp., Panicum cf. racemosum + Cyperus ligularis, além de um tanque de algas entre as 2 primeiras macrófitas. Os principais parâmetros monitorados em amostras quinzenais obtidas durante o período de 09/2009 a 07/2010 em 10 pontos de coleta equivalentes à saída do efluente de cada unidade de tratamento foram: OD, pH, Cond. Elétrica, Temperatura, DBO5, DQO, SST, SDT, Nitrogênio amoniacal, Nitrito, Nitrato e Fósforo total. A vazão média do sistema foi 52 L/h. A produção primária de biomassa das macrófitas e o metabolismo no tanque com algas também foram estimados. A eficiência média do ecossistema engenheirado foi de 93% de redução dos SST, 93% de DBO, 90% da DQO, 30% de N amoniacal e, 38% de Fósforo. O conjunto de tanques vegetados promoveu um aumento médio de oxigênio dissolvido (OD) em 182% comparados ao valor de saída do decantador. Pode-se concluir que esse sistema contribuiu para uma melhoria geral da qualidade do efluente final com relação a praticamente todos os parâmetros, ainda que em alguns casos, apenas de forma incremental. Houve maior produção média de biomassa (peso seco.dia-1) e retenção média de água na espécie E. crassipes (aguapé) em comparação com as espécies Schoenoplectus sp, P. cf. racemosum e C. ligularis. A baixa produção primária no tanque de algas em relação à respiração, pelo menos no período monitorado, indica condições desfavoráveis à remoção de nutrientes (N e P) nesse tanque através da incorporação na biomassa. Uma investigação mais detalhada acerca dos parâmetros de projeto que inclua um eventual redimensionamento do decantador e do tanque de algas é sugerida.

Desenvolvimento e produção de metabólitos de arruda (Ruta graveolens L.) exposta a substratos contaminados por hidrocarbonetos de petróleo

A indução da síntese de moléculas biologicamente ativas é conhecida como uma estratégia de defesa do organismo vegetal às condições adversas, onde plantas medicinais e/ou aromáticas são foco de pesquisa na terapêutica médica, na indústria farmacêutica, de cosméticos e de alimentos. A possibilidade de que os hidrocarbonetos de petróleo presentes no solo possam agir como agentes elicitores do metabolismo vegetal tem despertado interesse científico. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o desenvolvimento in vivo e in vitro de Ruta graveolens L. (Rutaceae), considerando as respostas morfológicas e metabólicas na presença de petróleo e derivados. Além disso, verificar o potencial de desenvolvimento dessa espécie em áreas contaminadas, com base na hipótese de que tais substâncias podem influenciar na produção de substâncias de interesse, sem que haja redução significativa da biomassa vegetal. Foram realizados experimentos de (i) germinação in vivo em solo contaminado e parcialmente biorremediado, assim como solo com contaminação recente com óleo cru (0,8 % e 2,8 %) e diesel comercial S50 (0 % a 6,0 %), sendo que neste último foi avaliado o desenvolvimento e a produção de biomassa das plântulas; (ii) germinação in vitro em meio MS contaminado com fenantreno (1,0; 5,0 e 10,0 mg/L de meio) ou benzo[a]pireno (0,001; 0,010 e 0,100 mg/L de meio), sendo avaliado o desenvolvimento e a produção de biomassa; e (iii) resposta fisiológica de plantas oriundas do estoque in vitro à exposição de fenantreno ou benzo[a]pireno. R. graveolens teve redução significativa da germinação em solos contaminados, principalmente os solos parcialmente biorremediados pelo do processo de bioestímulo; não teve redução significativa da germinação in vivo nos solos contaminados com óleo cru, biorremediado e contaminado com diesel, porém o desenvolvimento pósgerminação foi afetado. Na exposição in vitro aos hidrocarbonetos, não houve alteração significativa na germinação nem na capacidade de desenvolvimento e produção de biomassa nas concentrações testadas de até 10 mg/L de fenantreno e até 0,1 mg/L de benzo[a]pireno. Em relação à propagação in vitro, foi possível a multiplicação de plantas em meio de cultura sem suplementação hormonal, na presença dos contaminantes. A presença de fenantreno e benzo[a]pireno in vitro não promoveu mudanças significativas nos níveis de compostos fenólicos e flavonoides totais produzidos, não havendo também alteração no perfil fitoquímico da espécie, quanto à presença de rutina. Pelo exposto, conclui-se que a espécie tem potencial para uso em biomonitoramento de solos contaminados , considerando a sua capacidade de produzir metabólitos e tolerar a presença dos hidrocarbonetos selecionados, sendo indicada ao cultivo em áreas contaminadas nos níveis investigados

Estabelecimento de culturas de raízes in vitro e avaliação da produção de metabólitos secundários de Cleome spinosa Jacq. (Cleomaceae)

Cleome spinosa é uma espécie herbácea de uso na medicina popular, especialmente no Nordeste do Brasil. A cultura in vitro de raízes adventícias da espécie foi iniciada com segmentos radiculares (0,5 e 1,0 cm) obtidos a partir de duas fontes de explantes: plantas propagadas in vitro e plantas oriundas do processo de germinação in vitro. Os explantes foram inoculados em meio MS líquido suplementado ou não com as auxinas ANA, AIA e AIB em diferentes concentrações (0,5; 1,0; 1,5; 3,0; 5,0 mg.L-1). As culturas foram mantidas em sala de crescimento, sob agitação (100 rpm) e sob fotoperíodo de 16h ou no escuro, com subculturas a cada 45 dias. Explantes oriundos de plantas propagadas in vitro também foram cultivados em meio contendo a citocinina BAP em associação com auxinas, na presença de sorbitol (isoladamente ou em associação com sacarose), em meio MS contendo redução na concentração total de sais minerais (MS1/2 e MS1/4) e em meio sólido. Os resultados mostraram que a adição de auxinas ao meio de cultura foi essencial à multiplicação das raízes, uma vez que em meio MS0 ocorreu significativo desenvolvimento de brotos. A suplementação com ANA não foi eficiente para a produção de raízes e acarretou no calejamento dos explantes, enquanto que a presença de AIA e AIB resultaram na multiplicação das raízes. Ainda assim, independentemente das manipulações realizadas no meio de cultivo, a capacidade de multiplicação mostrou-se reduzida. Uma expressiva multiplicação de raízes foi observada em culturas iniciadas a partir de explantes oriundos de plantas obtidas por germinação in vitro. A maior produção de biomassa foi alcançada em culturas iniciadas com segmentos radiculares de plantas obtidas por germinação in vitro cultivadas em meio contendo com 3,0 mg.L-1 de AIB e mantidas no escuro. Culturas estabelecidas nas melhores condições para acúmulo de biomassa foram acompanhadas por três subculturas, sendo avaliados períodos de cultura de 45 dias e de 60 dias. Culturas mantidas a intervalos de 45 dias apresentaram maior produção de raízes durante a segunda subcultura, enquanto que para o intervalo de 60 dias, embora tenha sido observada a capacidade de multiplicação das raízes, a maior produção de biomassa ocorreu nos primeiros 60 dias de cultivo. A partir de materiais in vivo e in vitro foram realizadas extrações com solventes de polaridade crescente (hexano, diclorometano, acetato de etila e metanol) e os extratos foram submetidos a avaliações cromatográficas. As análises por cromatografia em camada delgada mostraram a presença de terpenos nos extratos obtidos com hexano e diclorometano, tanto em material obtido a campo como naqueles produzidos in vitro e de compostos fenólicos nos extratos em acetato de etila obtidos a partir de material de campo. Pelas análises por cromatografia líquida associada à espectrometria de massas foi possível observar a presença de flavonoides nas culturas in vitro, não detectados no material de campo. As análises por cromatografia de fase gasosa associada à espectrometria de massas apontaram a presença de esteroides nos extratos em hexano de raízes coletadas a campo e nas culturas in vitro de raízes. Os resultados obtidos mostraram a viabilidade da produção de culturas de raízes in vitro para a espécie C. spinosa e o potencial deste material para a produção de substâncias bioativas, algumas não encontradas em material coletado a campo

Avaliação do reúso agrícola de águas oleosas da indústria de petróleo tratadas por eletrofloculação e osmose inversa: efeitos na germinação, no desenvolvimento de plântulas de girassol e em atributos do solo

A presente tese de doutorado teve como objetivo estabelecer parâmetros para avaliar a viabilidade do reúso agrícola de águas oleosas da indústria de petróleo, como as águas de produção (AP) de campos de exploração onshore do semiárido nordestino, na irrigação de culturas de girassol destinadas à produção de biodiesel. A AP foi produzida sinteticamente e tratada utilizando-se as técnicas de eletrofloculação (EF) e de osmose inversa (OI). Foram analisados os efeitos da AP não tratada, tratada por EF e por EF combinada com osmose inversa (EF+OI) na germinação, desenvolvimento e produção de biomassa de plântulas de girassol e também nos atributos de um solo característico do semiárido nordestino. Na melhor condição operacional do tratamento da AP por EF (28,6 A m-2 durante 4 min.) foram obtidas eficiências de remoção de óleos e graxas (O&G), demanda química de oxigênio (DQO), cor e turbidez superiores a 95%. O tratamento EF+OI promoveu a remoção do excesso de salinidade e de ferro oriundo da etapa de EF, enquadrando-se esses parâmetros dentro de níveis de referência recomendados para água de irrigação. Níveis de O&G e DQO superiores, respectivamente, a 337 mg L-1 e 1.321 mg O2 L-1 na AP bruta produziram efeitos tóxicos, reduzindo-se o índice de velocidade de germinação (IVG) e o percentual de plântulas normais do girassol. Por outro lado, os efluentes tratados por EF e EF+OI produziram efeitos similares no percentual de sementes germinadas, no IVG, no percentual de plântulas normais e na produção de biomassa do girassol. O uso da AP tratada por EF, com ou sem diluição, contribuiu significativamente para o aumento da salinidade e dos teores de sódio do solo, diferentemente da tratada por EF+OI, que produziu efeitos similares ao do controle (água destilada)

Produção in vitro, análise fitoquímica e avaliação da atividade antineoplásica de metabólitos de Hovenia dulcis Thunb. (Rhamnaceae) obtidos por diferentes estratégias biotecnológicas

Hovenia dulcis Thunberg, natural da Ásia Oriental, é cultivada no Brasil onde é conhecida como uva-do-japão. A espécie possui várias indicações na medicina popular e alguns estudos apontam o seu potencial antineoplásico, tripanocida e hepatoprotetor. Metabólitos secundários são substâncias não essenciais para a sobrevivência celular, mas que fornecem vantagens adaptativas aos vegetais, sendo atribuído, para algumas delas, atividades biológicas importantes. Substâncias de interesse medicinal têm sido obtidas por técnicas da cultura de tecidos vegetais, como a calogênese e a cultura de células em suspensão, que permitem a síntese de matéria-prima de forma contínua e homogênea, independentemente de fatores ambientais e sazonais. O presente estudo objetivou o estabelecimento de culturas in vitro de H. dulcis, visando à produção de metabólitos de interesse, com vistas à avaliação do seu potencial antineoplásico sobre células K562. Foram testados protocolos para o estabelecimento de diferentes sistemas, como culturas de calos, de células em suspensão (CCS) e compact callus clusters (CCC) e ainda a avaliação do uso de elicitores na otimização de metabólitos produzidos in vitro. Foi verificado que a adição dos fitorreguladores KIN e TDZ, substituindo o BAP, não foi capaz de induzir a formação de calos friáveis, bem como a manutenção das culturas em ausência de luz. O uso do nitrato de prata promoveu a friabilidade de calos em todas as concentrações testadas, considerando-se 2,0 mg.L-1 a melhor concentração. Foram alcançadas taxas de 100% de formação de CCS tanto na presença, quanto em ausência de AgNO3. O maior acúmulo de biomassa foi verificado na concentração mais baixa de PIC (0,625 mg.L-1). A análise dos espectros de RMN indicou a presença de (+)-dihidromiricetina, (+)-galocatequina, hovenitina II, hovenosideo G, hodulosideo III, hodulosideo IV, hodulosideo I e hovenidulciosideo B1 nas culturas de calos friáveis. No estabelecimento de culturas CCC, observou-se a formação de calos compactos verdes em todas as concentrações de ANA testadas. O aumento da velocidade de rotação para 135 rpm aumentou a dispersão das células com consequente formação dos agregados celulares desejados. A seleção de linhagens celulares demonstrou ser um método eficiente na uniformização do tamanho desses agregados e tal uniformidade se manteve estável por mais de cinco subcultivos em 100% das culturas. Uma fração rica em saponinas foi obtida a partir dos agregados celulares, correspondendo a 1,46% da massa seca. A análise por RMN sugeriu a presença das saponinas Hovenosideo G e dos hovenidulciosideos A2 e B2. O uso de elicitores em cultura de calos mostrou-se adequado à produção de metabólitos secundários, sem alterações morfológicas nos mesmos. A elicitação alterou o perfil cromatográfico analisado por HPLC. Na elicitação com 5,0 mg.L-1 de extrato de levedura foi verificado um aumento de quase três vezes (12,280 3,396 equivalentes de quercetina/mg de extrato) na síntese de flavonoides. Finalmente, os estudos de ação antitumoral in vitro demonstraram citotoxicidade dos extratos de calos não elicitados de H. dulcis sobre linhagem de leucemia mieloide crônica (IC50 de 74,05 μg.mL-1.) e inibição do crescimento de tais células (K562), sugerindo o potencial antineoplásico para um produto biotecnológio (calo) desta espécie.

神农架地区米心水青冈林和锐齿槲栎林的格局与过程

本文对神农架地区广泛分布的米心水青冈林和锐齿槲栎林的种群和群落学特征、干扰历史、更新策略、生物量、生产量及元素循环特征进行了研究。得到如下结论： 1 米心水青冈林是神农架地区山地垂直分布的地带性植被类型，主要群落学特征为：（1）建群种明显，该区域主要有2种类型，即米心水青冈林和米心水青冈、锐齿槲栎林;（2）群落结构简单，但物种组成丰富，在6600m~2样地中出现高等植物（不含苔藓植物）77科150属271种，组成种类以蔷薇科、百合科、忍冬科、虎耳草科、樟科、杜鹃花科和壳斗科为主;（3）群落乔木层（占重要值的12％）和灌木层（占盖度的15％）中含有一定比例的常绿树种;（4）群落生活型以高位芽植物（70.89%）占绝对优势，其次为地面芽植物（15.50%）和地下芽植物(12.92%)。 2 米心水青冈是多主干的树种，萌枝现象普遍，但萌枝数量不同地点差异较大。通过萌枝产生的枝群体平均密度为257 ± 99.3n•hm~(-2)。枝群体的年龄结构表现为“幼龄个体数目较多型”和“中国年龄阶段数目较多型”，并且有较多的枝群体表现出一致的年龄结构。从整个群落米心水青冈的年龄结构来看，表现出发展型种群的特点。枝群体的分布格局为随机分布。9丛米心水青冈完整的年轮分析结果表明，它们萌枝的时间不是边疆的，而与森林的受干扰有关。根据83个圆盘和生长锥芯资料，米心水青冈在萌枝后成长为乔木层或林冠层的过程中，径向生长表现为5种模式。这是丛株内竞争的结果。萌枝在米心水青冈林的维持和发展过程中，具有重要的生态学作用。 3 锐齿槲栎林是神农架地区山地垂地分布的地带性植被类型，主要群落学特征为：（1）建群种明显，该区域主要有2种类型，即锐齿槲栎林和锐齿槲栎、米心水青冈林;（2）群落乔木层和灌木层中含有一定比例的常绿树种，和暖温带的落叶栎林有较大差异;（3）群落物种组成丰富，不仅具有典型的温带科属，还有典型亚热带分布的科属，组成种类主要以蔷薇科、百合科、忍冬科、虎耳草科、山茱萸科、杜鹃花科、壳斗科和樟科;（4）生活型以高位芽植物（66.32%）占绝对优势，其次为地面芽（23.51%）和地下芽（9.47%）植物。 4 通过样地调查、树干解析及直径分析法，对米心水青冈林和锐齿槲栎林受压和释压历史及更新策略进行了研究。米心水青冈直径生长表现为5种模式。而锐齿槲栎只表现为2种模式。85.9 ± 6.9%的米心水青冈有过受压过程，平均受压2.1 ± 0.8次，平均受压时间为47 ± 24.1a，最长受压时间73a，平均释压次数为1.6 ± 0.7次，平均释压时间为23 ± 21.5a，而60.83%的锐齿槲栎都均有1次受压。平均受压时间为19 ± 14a，受压后没有表现出释压过程。结合高生长和径向生长，认为米心水青冈是耐阴树种，它的更新策略是在林下形成苗性萌枝，在有林窗形成时释压生长进入乔木层;而锐齿槲栎是不耐阴树种，它的更新策略是通过产生大量种子，当有大的林窗时，幼苗在林窗内生长逐步进入乔木层。 5 神农架地区102-130a成熟米心水青冈林的生物量在251.31-358.63T•hm~(-2)之间，平均为288.70 ± 48.30T•~(-2)，20-60a锐齿槲栎林群落生物量在134.85-301.20T•hm~(-2)，平均为231.60 ± 78.10T•hm~(-2)。虽然米心水青冈林和锐齿槲栎林灌木层草本层及藤本植物组成很丰富，但二种类型森林生物量的95％以上集中在乔木层。乔木层生物量主要集中在少数优势种中。在米心水青冈林生物量从大到小的序列中，前5种植物分别占乔木层总生物量58.67%-96.37%不等，同样锐齿槲栎林前5种植物占群落生物量的68.13%-95.26%。常绿植物占乔木层生物量的比例变化较大，米心水青冈林中占2.85-18.70%，锐齿槲栎林中一般常绿植物占0.8-9.98%，只有1个锐齿槲栎林样地常绿植物（主要是粉白杜鹃）占乔木层生物量的44.04%。米心水青冈林生物量根冠比为0.27 ± 0.05，锐齿槲栎林为0.21 ± 0.06。神农架地区米心水青冈林的生物量，在成熟的欧洲水青冈林及日本的水青冈林生物量范围之内，而锐齿槲栎林生物量远远大于我国温带落叶栎林的生物量。 6 神农架地区102-130a米心水青冈林生产量范围在1857-2786g•m~(-2)•a~(-1)，平均为2330 ± 397 g•m~(-2)•a~(-1)。20-60a锐齿槲栎林的生产量范围在1319-2521 g•m~(-2)•a~(-1)，平均为1930 ± 498 g•m~(-2)•a~(-1)。米心水青冈林和锐齿槲栎林乔木层生产量占群落总生产量的95％以上，乔木层各器官生产量大小顺序为叶> 树干> 枝和根，其中叶生产量占乔木层的一半以上，达53.87 ± 2.72%（米心水青冈林）和57.31 ± 6.23%（锐齿槲栎林）。在乔木层生产量从大到小的序列中，前5种植物平均占乔木层总生产量的81.03 ± 13.94%（米心水青冈林，范围在62.75%-92.66%）和84.23 ± 9.68%（锐齿槲栎林，范围在68.54-95.11%）。米心水青冈林和锐齿槲栎林群落地下部分生产量占总生产量的比例分别为11.29 ± 1.02%和9.22 ± 2.72。和我国其它地区地带性植被类型相比。米心水青冈林和锐齿槲栎生产量是较高的，和亚热带绿阔叶林生产量接近，但在器官分配上两者差异较大。 7 米心水青冈林和锐齿槲栎林土壤均呈酸性。其中锐齿槲栎林地土壤酸性更强。土壤元素特征表现为Al>C>K>Mg>Ca>N>S、P的特点，富铝化作用明显。8种元素在群落优势植物不同部位含量差异较大，N、P、K、Ca、Mg基本上是以叶片含量最高，树干或根中最低。仅从叶片来看，元素特征表现为C>Ca、N>K>Mg>S>P、Al。优势植物的C/N和C/P显著高于暖温带落叶阔叶林优势植物。8种元素在米心水青冈林和锐齿槲栎林中积累量分别为147.09 ± 25.60和116.00 ± 37.63 Mg hm~(-2)a~(-1)，其中97％以上积累在群落乔木层。两种森林类型各元素的积累量都表现为C>Ca, N> K> Mg> P> S> Al的特点。米心水青风林和锐齿槲栎林8种元素的年存留量分别为6263 ± 90.8和5946 ±246 kg hm~(-2)a~(-1),其中N、P、K、Ca、Mg 5种主要营养元素的存留量分别为179.7 ± 18.2和169.4 ± 23.5kg hm~(-2) a~(-1)。两种森林类型各元素的存留量都表现为C> N> Ca> K> Mg> S> P> Al。

CO2浓度升高对羊草草原生产力和碳平衡的影响

自工业革命以来，大气的C02浓度以前所未有的速度增加，已经由280μmol mol-1升高到了360μmol mol-l。据预测，到下个世纪中／末期，C02浓度将为目前的二倍。C02浓度升高及其引起的全球气候变化必将影响到植物的生长发育，进而对整个生态系统产生巨大影响。因此，有关C02浓度升高对各类生态系统的影响的研究引起了广泛关注，成为近年来的研究热点。早期的研究多数集中于考察C02浓度升高对植物个体水平生长发育的影响。然而，高C02对植物的效应严重依赖于具体物种和具体环境条件，使得基于由短期盆栽实验获得的研究结果不能够有效地预测自然生态系统的行为。因此，长期、原位处理实验越来越受到重视。由于原位研究的难度较大，目前这方面的研究还不是很多。有限研究结果显示，由于生境条件和种间关系方面的巨大差异，自然生态系统对C02浓度升高的反应迥异。 草原生态系统由于C02浓度控制上比较容易实现，而且其物质循环相对较快，因而一直是C02富集实验研究最多的一类植被，生态系统水平的研究更是如此。然而涉及的区域和草原类型并不多，不足以进行可靠预测。目前，关于C02升高效应，研究比较系统的草原生态系统主要集中在：美国Kansas的高草草原、美国California的一年生草原、瑞士西北部的石灰质草原、美国Colorado的矮草草原和一些牧场。我国总土地面积的40%为草地，类型丰富，然而相关研究不多，尤其是对自然生态系统的原位研究几乎为空白。 为揭示C02浓度升高对羊草草原生产力和碳平衡的效应，我们在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站的永久羊草样地开展了两年的C02倍增实验(2001，2002)。在羊草样地选择相对均匀地段设置12个开顶式气室（直径1.8m），每个气室内分成4个小样方(0.5m×0.5m)，其中6个气室在生长季给予加倍C02处理（约600μmol mol-l），另6个气室不补充C02（约300μmol moI-l）。地上部分用收割法取样，分种记录数量、高度和重量等指标，地下部分取样用环刀法。用Li-cor6400光合系统测定群落光合和呼吸速率。野外实验结束后，统一分析植物和土壤样品中的C、N等元素含量。另外，在内蒙古草原站院内设置了两组桶培实验，一组是取自羊草样地的带苗原状土，一组是取自羊草样地的混匀土，种上冰草(Agropyron cristatum)、紫花苜蓿(Medicago sativa)和无芒雀麦(Bromus inermis)的种子。2组桶培实验分别用两个水分梯度和两个C02梯度处理。水分处理分别为：浇水处理——每4天浇lOOOml水，相当于平均降雨量的160%;干旱处理——持续干旱，适时补水以保持植物不萎蔫，共浇水4000ml水。C02处理和取样方法与样地原位实验相同。主要研究结果和结论如下： 1)两年的C02加倍处理没有使羊草草原的生物量、植物种和功能型组成发生显著改变，桶培实验中，浇水处理显著促进了植物生长，原状土植物、种子苗实验的冰草和无芒雀麦对C02加倍处理同样不敏感，而种子苗实验的豆科植物紫花苜蓿在C02加倍处理下生物量显著提高。以上结果显示，由于水分和养分（特别是N）的限制，以及优势植物对C02的相对不敏感，C02浓度升高对羊草草原地上生物量和结构的效应相对不大。 2)羊草草原的根垂直分布在加倍C02条件下发生显著改变，但根生物量对C02加倍处 理相对不敏感。在4次取样中只有一次对C02加倍处理表现出显著变化，根长的变化与根生物量的变化不完全一致，根的比根长在加倍C02条件下增加。根垂直分布的变化趋势与降雨的时间分布相适应，干旱少雨时期C02使下层根量增加，多雨时期C02则使上层根量增加。以上结果显示，根的空间分布比根生物量对C02加倍处理更敏感。水分是根空间分布变化的驱动因子，加倍C02条件下，根空间分布的变化趋势倾向于优化对水分的充分利用。 3)加倍C02处理使羊草草原的群落光合速率显著提高，群落呼吸速率显著降低，因而使群落碳净输入量增加。土壤碳贮量占羊草草原碳总贮量的70%以上，碳总贮量及其组分（包括地上碳贮量、根碳贮量、土壤碳贮量）在两个C02浓度处理之问均没有显著差异。另外，加倍C02处理使羊草草原群落及其优势植物羊草的c：N比增加。以上结果显示，在加倍C02条件下羊草草原的碳净输入量增加，这意味着在未来高 C02条件F，羊草草原将作为碳汇对大气C02起反馈调节作用。其碳贮量对加倍C02 处理的不敏感与许多以前的研究结果相似，一般认为是由于土壤碳贮量本底太大， 掩盖了C02效应，这还有待于更长期原位实验的证实。羊草草原群落c：N比在高C02 浓度下的变化将影响凋落物降解、N素循环和动植物营养关系等，进而对生态系统 功能产生深远影响。

Effects of sediment anoxia and light on turion germination and early growth of Potamogeton crispus

Potamogeton crispus is a cosmopolitan aquatic species and is widely used as a pioneer species for vegetation restoration of eutrophic lakes. However, many restoration projects applying P. crispus turions have not been successful. Earlier studies focused on effects of light and temperature on turion germination. The purpose of this study was to determine whether sediment anoxia and light interactively affected the turion germination and early growth of P. crispus. Anoxic conditions in the experiment were produced by adding sucrose to the sediment. The germination rate of the turions was 68-73% lower in the highly anoxic condition treatment than in the control. Medium light intensity (10% of natural light at the water surface) was more favorable for germination under slightly anoxic conditions than either low or high light intensity. The growth of newly-formed sprouts was also significantly inhibited by sediment anoxia. Photosynthesis and shoot biomass were reduced under sediment anoxia, whereas total chlorophyll content, root biomass, and soluble protein content were highest in the low anoxic condition treatment. Medium light improved net photosynthesis and biomass production of the sprouts. We conclude that turion germination and sprout growth can be significantly inhibited by sediment anoxia. Medium light intensity may alleviate this inhibition by anoxia, but light has little effect when sediment anoxia is severe. For the purposes of vegetation restoration, more attention should be paid to the role of sediment anoxia, and it is necessary to improve sediment and light conditions for turion germination and early growth of P. crispus in eutrophic lakes. These results will contribute to a more complete understanding of turion germination dynamics of P. crispus and will be useful for future restoration programs.

Solar UV radiation drives CO2 fixation in marine phytoplankton: A double-edged sword

Photosynthesis by phytoplankton cells in aquatic environments contributes to more than 40% of the global primary production (Behrenfeld et al., 2006). Within the euphotic zone (down to 1% of surface photosynthetically active radiation [PAR]), cells are exposed not only to PAR (400-700 nm) but also to UV radiation (UVR; 280-400 nm) that can penetrate to considerable depths (Hargreaves, 2003). In contrast to PAR, which is energizing to photosynthesis, UVR is usually regarded as a stressor (Hader, 2003) and suggested to affect CO2-concentrating mechanisms in phytoplankton (Beardall et al., 2002). Solar UVR is known to reduce photosynthetic rates (Steemann Nielsen, 1964; Helbling et al., 2003), and damage cellular components such as D1 proteins (Sass et al., 1997) and DNA molecules (Buma et al., 2003). It can also decrease the growth (Villafane et al., 2003) and alter the rate of nutrient uptake (Fauchot et al., 2000) and the fatty acid composition (Goes et al., 1994) of phytoplankton. Recently, it has been found that natural levels of UVR can alter the morphology of the cyanobacterium Arthrospira (Spirulina) platensis (Wu et al., 2005b). On the other hand, positive effects of UVR, especially of UV- A (315-400 nm), have also been reported. UV- A enhances carbon fixation of phytoplankton under reduced (Nilawati et al., 1997; Barbieri et al., 2002) or fast-fluctuating (Helbling et al., 2003) solar irradiance and allows photorepair of UV- B-induced DNA damage (Buma et al., 2003). Furthermore, the presence of UV-A resulted in higher biomass production of A. platensis as compared to that under PAR alone (Wu et al., 2005a). Energy of UVR absorbed by the diatom Pseudo-nitzschia multiseries was found to cause fluorescence (Orellana et al., 2004). In addition, fluorescent pigments in corals and their algal symbiont are known to absorb UVR and play positive roles for the symbiotic photosynthesis and photoprotection (Schlichter et al., 1986; Salih et al., 2000). However, despite the positive effects that solar UVR may have on aquatic photosynthetic organisms, there is no direct evidence to what extent and howUVR per se is utilized by phytoplankton. In addition, estimations of aquatic biological production have been carried out in incubations considering only PAR (i. e. using UV-opaque vials made of glass or polycarbonate; Donk et al., 2001) without UVR being considered (Hein and Sand-Jensen, 1997; Schippers and Lurling, 2004). Here, we have found that UVR can act as an additional source of energy for photosynthesis in tropical marine phytoplankton, though it occasionally causes photoinhibition at high PAR levels. While UVR is usually thought of as damaging, our results indicate that UVR can enhance primary production of phytoplankton. Therefore, oceanic carbon fixation estimates may be underestimated by a large percentage if UVR is not taken into account.

Xenobiotics removal from polluted water by a multifunctional constructed wetland

Removal efficiencies on xenobiotics from polluted water in a twin-shaped constructed wetland consisting of a vertical flow chamber with the crop plant Colocasia esculenta L. Schott and a reverse vertical flow one with Ischaemum aristatum var. glaucum Honda, were assessed by chemical analysis and bioassays. After a four-month period of application, removal efficiencies of the applied pesticides parathion and omethoate were 100%, with no detectable parathion and omethoate in the effluent. For the applied herbicides, the decontamination was less efficient with removal efficiencies of 36% and 0% for 4-chloro-2-methyl-phenoxyacetic acid and dicamba, respectively. As shown by toxicity assay with duckweed Lemna minor L., growth retardation may occur if the water treated for herbicide removal is used in irrigation of sensitive cultivars in agriculture or horticulture. In contrast to I. aristatum var. glaucum Honda, the crop C esculenta L. Schott has a high yield in biomass production as a valuable source of renewable energy. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

三种豆科灌木对干旱胁迫的响应与适应

干旱胁迫是全球范围内影响植物生存、生长和分布的重要环境因子。岷江上游干旱河谷区，由于生态环境的脆弱性和长期人类活动的干扰和过度利用，导致植被严重退化，水土流失加剧，山地灾害频繁，干旱化和荒漠化趋势明显。这种趋势若不能遏制，将严重阻碍区域社会经济的快速协调发展，并且威胁成都平原地区的发展和长江中下游地区的生态安全。因而开展干旱河谷生态恢复研究成为解决这些问题的关键。水分匮乏是限制干旱河谷生态恢复的关键因子，在全球气候变化的背景下，干旱胁迫在区域尺度上可能会更加严重，并使干旱河谷的生态环境更加恶化。因此，深入研究干旱河谷乡土植物对干旱胁迫的响应和适应机理，具有非常重要的理论和实践意义。 本论文以岷江上游干旱河谷的三种乡土豆科灌木，白刺花（Sophora davidii）、小马鞍羊蹄甲（Bauhinia faberi var. microphylla）和小雀花（Campylotropics polyantha）理论和实践意义。为研究对象，在人工控制条件下设计了4-5个连续性干旱胁迫处理，系统地研究了灌木幼苗的生长、生物量积累和水分利用效率（WUE）、形态结构和生理过程等对干旱胁迫的反应，揭示了幼苗的干旱适应能力及种间差异。主要研究结论如下： 1) 灌木生长和繁殖对干旱胁迫的反应 在干旱胁迫下，幼苗生长速率显著减小，叶片衰老和脱落比率增大，这些变化随着胁迫强度的增加具有累积效应。叶片比茎对干旱胁迫的反应更敏感。在严重干旱胁迫下，幼苗的有性繁殖被限制，但在中等程度干旱胁迫下，幼苗的有性繁殖能力被提高。 2) 灌木生物量积累及其分配和WUE对干旱胁迫的反应 在干旱胁迫下，灌木各器官的生物量都显著减小，但是生物量的分配侧重于地下部分，使得根茎比在干旱条件下增大。幼苗的耗水量（WU）随着干旱胁迫的增加而显著减少。白刺花和小马鞍羊蹄甲WUE在干旱胁迫下降低；小雀花的WUE在中等干旱胁迫下升高。 3) 灌木叶片结构特征对干旱胁迫反应 白刺花叶片具有较为典型的旱生型结构，而小马鞍羊蹄甲和小雀花则为中生型结构。在1至2年的干旱胁迫下，灌木叶片结构组成未发生本质性的改变，主要是细胞大小的变化。在中等和严重干旱胁迫下，叶肉组织厚度明显减小；并且气孔和表皮细胞面积也显著减小，气孔和表皮细胞密度显著增大；叶肉细胞层数、P/S值、表皮厚度等无显著变化。 4) 灌木对干旱胁迫的生理响应 气体交换参数和叶片相对含水量（RWC）在中等干旱胁迫下发生了明显的改变，而叶绿素荧光参数和光合色素含量在严重干旱胁迫下才发生显著变化。在干旱胁迫下，净光合作用速率（Pn）、气孔导度（gs）和RWC呈下降趋势，而叶片温度（Tl）呈增加趋势，蒸腾速率（Tr）的变化不明显。除了日最大Pn减小以外，干旱胁迫对气体交换参数的日变化无显著影响，但是对光合-光响应曲线有显著的影响，使有效光合时间缩短。在严重干旱胁迫下光系统受到损害而代谢减弱，PSⅡ中心的内禀光能转换效率（Fv/Fm）、量子产量（Yield）、光化学淬灭参数（qP）显著降低，而非光化学淬灭参数（NPQ）明显增加。气孔限制和非气孔限制对Pn的影响与干旱胁迫强度有关。在中度胁迫下，气孔限制起主导作用，在严重胁迫下非气孔限制起主导作用，40% FC水分条件可能是灌木由气孔限制向非气孔限制的转折点。 5) 灌木对干旱胁迫的适应能力及其种间差异 三种灌木对干旱胁迫具有较好的适应能力，即使在20% FC，幼苗未因干旱胁迫III而死亡；80% FC适宜于幼苗生长。白刺花生长速率慢，耗水量较少，具有较强的耐旱和耐贫瘠能力，并具有干旱忍受机制，能够在较干旱的环境中定居和生长。小马鞍羊蹄甲和小雀花，生长快，水分消耗量较大，尤其是小雀花，对干旱胁迫的忍受能力较弱，具有干旱回避机制，因而适宜于在较为湿润的生境中生长。综合分析表明，生长速率较慢的物种抗旱能力较强，其更适宜于作为干旱地区植被恢复物种。 Drought is often a key factor limiting plant establishment, growth and distribution inmany regions of the world. The harsh environmental conditions and long-termanthropogenic disturbance had resulted in habitat destruction in the dry valley ofMinjiang river, southwest China. Recently, it tended to be more severe on the vegetationdegradation, soil erosion and water loss, natural disaster, as well as desertification, whichimpact on regional booming economy and harmonious development, and would be verydangerous to the environmental security in the middle and lower reaches of Yangzi River.Therefore, ecological restoration in the dry valley is one of the vital tasks in China. Waterdeficit is known to affect adversely vegetation restoration in this place. Moreover, in thecontext of climate change, an increased frequency of drought stress might occur at aregional scale in the dry valleys of Minjiang River. The selection of appropriate plantingspecies for vegetation restoration in regard to regional conditions is an important issue atpresent and in further. The research on responses of indigenous species to drought stresscould provide insights into the improvement of the vegetation restoration in the dry valleys of Minjiang River. In this paper, the responses of three indigenous leguminous shrubs, Sophora davidii,Bauhinia faberi var. microphylla and Campylotropics polyantha, to various soil watersupplies were studied in order to assess drought tolerance of seedlings, and to compare interspecific differences in seedlings’ responses to drought stress. The results were as follows: 1 Growth and reproduction of shrubs in response to drought stress Seedling growth reduced significantly while leaf senescence accelerated underdrought stress, the cumulative responses to prolonged drought were found. The capacityfor reproduction was limited by severe drought stress, and improved by moderate droughtstress. Leaf responses were more sensitive than shoot to various water supplies. 2 WUE, biomass production and its partitioning of shrubs in response to drought stress Drought stress reduced significantly the total dry mass and their components ofseedlings, and altered more biomass allocation to root system, showing higher R/S ratiounder drought. Water use (WU) and water-use efficiency (WUE) of both S. davidii and B.faberi var. microphylla declined strongly with drought stress. The WU C. polyantha ofalso declined with drought stress, but WUE improved under moderate drought stress. 3 Anatomical characteristics and ultrastructures of leaves in response to drought stress There were xeromorphic for S. davidii leaves and mesomorphic for B. faberi var.microphylla and C. polyantha at the all water supplies. The foundational changes in leafstructures were not found with drought stress. However, mesophyll thickness, the areas ofstomatal and epidermis reduced slightly while the densities of stomatal and epidermisincreased under severe drought stress. Variations in these parameters could mainly be duoto cell size. Other structures did not displayed significant changes with drought stress. 4 Physiological responses of shrubs to drought stress The gas exchange parameters and leaf relative water content (RWC) were affectedby moderate stress, while chlorophyll fluorescence and chlorophyll content were onlyaffected by severe stress. Drought stress decreased net photosynthesis rate (Pn), stomatalconductance, light-use efficiency and RWC, and increased leaf temperature. Therespiration rates (Tr) were kept within a narrower range than Pn, resulting in aprogressively increased instantaneous water use effiecency (WUEi) under drought stress.Moreover, drought stress also affected the response curve of Pn to RAR, there was adepression light saturation point (Lsat) and maximum Pn (Pnmax) for moderate andsevere stressed seedling. However, diurnal changes of gas exchange parameters did notdiffer among water supplies although maximum daily Pn declined under severe stress.VISevere stress reduced Fv/Fm, Yield and qP while increased NPQ and chlorophyll content.Photosynthetic activity decreased during drought stress period due to stomatal andnon-stomatal limitations. The relative contribution of these limitations was associatedwith the severity of stress. The limitation to Pn was caused mainly by stomatal limitationunder moderate drought stress, and by the predominance of non-stomatal limitation undersevere stress. In this case, 40% FC water supply may be a non-stomatal limitation 5 Interspecific differences in drought tolerance of shrubs Three shrubs exhibited good performance throughout the experiment process, evenif at 20% FC treatment there were no any seedlings died, 80% FC water supply wassuitable for their establishment and growth. S. davidii minimized their water loss byreducing total leaf area and growth rate, as well as maintained higher RWC and Pncompared to the other two species under drought stress, thus they might be more tolerantto the drought stress than the other two species. On the contrary, it was found that C.polyantha and B. faberi var. microphylla had higher water loss because of their stomatalconductance and higher leaf area ratios. They reduced water loss with shedding theirleaves and changing leaf orientation under drought stress. Based on their responses, thestudied species could be categorized into two: (1) S. davidii with a tolerance mechanismin response to drought stress; (2) C. polyantha and B. faberi var. microphylla withdrought avoidance mechanism. These results indicated that slow-growing shrub speciesare better adapted to drought stress than intermediate or fast-growing species in present orpredicted drought conditions. Therefore, selecting rapid-growing species might leavethese seedlings relatively at a risk of extreme drought.