人工环境下两种梭梭幼苗光合水分关系的比较研究

在人工环境下测定了不同辐射强度,不同温度和不同水分状况下梭梭幼苗和白梭梭幼苗的净光合速率和蒸腾速率,以及水分胁迫下两种梭梭同化枝水势和含水量。实验结果表明：（１）两种梭梭光合作用和蒸腾作用对辐射强度的依赖是不同的,梭梭净光合速率和蒸腾速率随辐射强度的增加而上升的趋势明显低于白梭梭。两种梭梭幼苗在无光照对仍维持较高的蒸腾速率。（２）白梭梭的平均蒸腾系数低于梭梭,证明白梭梭能比梭梭更有效地利用水分。（     

古尔班通古特沙漠西部地下水位和水质变化对植被的影响

通过对比分析古尔班通古特沙漠西部3a地下水位和水质的变化特点,研究了地下水位和水质变化对地表土壤理化性质、植物多样性、及建群种梭梭种群生长与更新的影响。发现地下水位和土壤理化性质空间变异较大,最浅地下水位为3.3 m,最深可达24.2 m,主要集中在6-8 m;土壤电导率、pH值、Cl^-和SO₄^2-均在表层0-40 cm含量较高,变异系数随土层深度的增加而减小。在时间上地下水位受准噶尔盆地上游农田用水的影响,水位呈季节性波动。一年中最高水位出现在4月,最低水位在7月。玛纳斯河向下游输水对提高盆地地下水位具有明显作用,地下水位平均可升高4.3 cm,地下水矿化度平均增幅1 g/L。地下水位对退化区物种多样性影响不大,但对梭梭生长产生显著影响。梭梭生长的适宜地下水位为5-8 m,且地下水矿化度小于4 g/L。地下水位大于8 m导致梭梭种群衰退,而地下水位小于4 m时,地下水矿化度影响土壤表层积盐,进而显著地降低物种多样性,阻碍梭梭幼苗更新,导致梭梭种群衰败。总结认为准噶尔盆地上游的玛纳斯河断流和农业灌溉对古尔班通古特沙漠西部平原地区的地下水位和水质产生显著影响,梭梭退化与地下水位变化显著相关,必须引起高度重视。     

不同供水条件下冬小麦叶与非叶绿色 器官光合日变化特征

为揭示小麦叶片与非叶绿色器官的光合活性在一日中的变化特性及其在器官间的差异性,探讨群体及不同器官光合日变化对不同供水条件的响应特征,在田间设置生育期不灌水(I0)、灌2水(I2,拔节水＋开花水)和灌4水(I4,起身水+孕穗水+开花水+灌浆水)3个处理,于灌浆期测定了群体光合与呼吸速率的日变化, 旗叶片、叶鞘、穗、穗下节间各器官光合速率、蒸腾速率、气孔导度及叶绿素荧光参数的日变化。结果表明,灌浆期小麦穗和穗下节间光合速率日变化呈单峰曲线,而旗叶叶片与旗叶鞘光合速率均呈双峰型,表现出不同程度的午休。随着灌水次数减少,各器官光合速率降低,叶片对严重水分亏缺的反应大于各非叶器官。器官光合速率的日变化与F_v/F_m变化相一致,而与气孔导度日变化有较大差异。各器官上午的累积光合量均高于下午,上午光合量占日总光合量的比例为51％-62％,随着灌水次数减少而增大。不同灌水处理群体光合速率、呼吸速率日变化均未出现午休现象。春季浇2水处理与春浇4水处理相比,灌浆期群体光合速率及日光合积累量没有显著差异。综合研究认为,小麦叶与非叶器官光合性能及其日变化特征有较大不同,非叶光合对水分亏缺的敏感性低于叶片,生育期浇2水可以获得与浇4水相似的群体日光合积累量。     

荒漠河岸林胡杨群落特征对地下水位梯度的响应

依据塔里木荒漠河岸林胡杨群落的实地调查资料与地下水位监测数据,应用多元统计法、Hill与β多样性指数测度法,研究优势种胡杨种群数量特征沿地下水位梯度的变化规律及其相互关系,探讨群落物种多样性对地下水位梯度的生态响应。结果表明,运用系统聚类法将荒漠河岸林不同地下水位的胡杨群落划归为3类,优势种群胸径、冠幅、盖度、密度、死亡率与地下水位呈极显著相关(P0.01)。随地下水位降低,优势种长势减弱,枯死率显著增大,种群退化。Hill多样性随地下水位梯度呈现3个明显不同的变化阶段,其中地下水位4—6 m时,多样性指数锐减与曲线渐趋平直,物种多样性开始受损。Cody(β_c)、Whittaker(β_w)指数均随地下水位梯度增大而增大,Sorensen(β_s)指数则呈下降趋势;β_s、β_c、β_w与地下水位高差间均呈极显著相关(P0.01),地下水位4 m,β_c、β_w值显著增大而β_s值显著降低。综合以上分析,地下水位4 m胡杨群落结构相似与共有种较多,优势种长势良好,其是优势种群生存的适宜生态水位;地下水位4 m,群落物种多样性与伴生种减少,物种变化速率增大,生境异质性增强,优势种群数量特征变化明显,群落结构简化;地下水位6 m左右,植被退化,物种多样性锐减,优势种稀疏衰败。因此,塔里木荒漠河岸林植被恢复的合理生态地下水位应维持在4 m左右。     

灌溉植被梭梭、白刺光合蒸腾特性及影响因素研究

通过灌溉植被梭梭、白刺光合生理特性测定结果显示:梭梭、白刺光合、蒸腾日变化均呈单峰曲线,上午主要进行光合作用,10:00达到峰值,下午蒸腾作用较强,14:00～16∶00达到高峰期;灌溉植被光合速率随灌水量的增加而增大,灌溉梭梭平均光合速率相对免灌对照增加量为1.8～4.2μmolCO2·m-2·s-1,灌溉白刺相对增加量为1.5～2.3μmolCO2·m-2·s-1,梭梭光合增加量较高;灌溉梭梭蒸腾速率高于对照,增量为2.4～6.8mmolH2O·m-2·s-1,灌溉白刺蒸腾速率低于对照,减量为6.2～12.0mmolH2O·m-2·s-1;相关分析表明:光量子密度、胞间CO2浓度是影响梭梭、白刺光合作用的主要因子,大气温度、水汽压是影响其蒸腾作用的因子,叶片温度对灌溉植被梭梭、白刺的光合和蒸腾速率变化反应特别敏感,是影响其生理进程的重要因素之一.     

施肥对小老树光合速率及水分利用率的影响

不同施肥对小时杨小老树光合速率、蒸腾速度、单叶面积均有明显的提高作用,水分利用率则表现出明显差异,随施磷肥量增加,光合作用增加明显而蒸腾作用基本一致,水分利用率则上升明显,Ｎ肥处理则水分利用率下降。Ｎ、Ｐ混施叶面积增加明显。     

水盐梯度下克里雅河流域芦苇光合响应特征

选择新疆克里雅河流域地下水埋深不同的样点芦苇为材料,采用Li-6400便携式光合系统仪对各样点芦苇的光合响应特征进行实地测定,探讨其适应干旱胁迫和盐胁迫环境的光合机理。结果显示:(1)在干旱区,当地下水位大于2m时,芦苇的光饱和点、表观量子效率、光呼吸速率随地下水位的下降显著降低,而水分利用效率却随着地下水位的下降呈上升趋势;随着地下水位的下降,芦苇的羧化效率、最大净光合速率、CO2饱和点显著下降,水分利用效率随之增大;1.6m地下水位的芦苇相对于2.7m地下水位下芦苇的最大净光合速率、光饱和点、光补偿点、暗呼吸速率分别下降19.98%、40.61%、37%、74.56%。(2)在盐胁迫下芦苇的光合参数整体低于受干旱胁迫的参数;盐胁迫下的芦苇水分利用效率大于受干旱胁迫环境。(3)与陆生环境下的芦苇相比,渍水条件下芦苇的最大净光合速率、光饱和点、光补偿点分别下降41.32%、14.56%、55.55%。研究表明,提高空气CO2供应量可降低水分利用效率从而缓解芦苇盐胁迫伤害,并且可通过调节气孔开闭程度显著增加水生芦苇最大净光合速率,这种变化是植物自身对环境因素变化的生理性反馈和适应性选择对策的结果。     

塔里木沙漠公路防护林3种植物光合特性对干旱胁迫的响应

利用Li-6400光合作用系统在沙漠腹地测定分析塔里木沙漠公路防护林植物梭梭(Haloxylon ammodendron)、多枝柽柳(Tamarix ramosissima)和乔木状沙拐枣(Calligonum arborescens)光合特性对干旱胁迫的响应,探讨了水分亏缺对防护林植物光合积累的影响作用。结果显示:沙拐枣的净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、光能利用效率及潜在光合作用能力对水分亏缺最敏感,而柽柳则最不敏感;不同处理下3种植物光合特性变化的差异表明,不同植物对水分亏缺有着不同的响应变化和适应方式;此外,干旱胁迫未提高3种植物的水分利用效率,反而降低了其光能利用效率;C3植物多枝柽柳在干旱高温条件下保持着比C4植物梭梭和沙拐枣更为稳定的光合积累和水分利用效率,说明部分C3植物具备不弱于C4荒漠植物的干旱耐受适应能力;虽然水分亏缺对3种植物的光合作用能力均存在不同程度抑制作用,但未对其光合积累造成不可逆转的影响。可见3种植物都有很强的干旱适应与耐受能力,这种能力表明沙漠公路防护林的灌溉管理还有进一步的节水空间。     

温室栽培西瓜座果期冠层光合作用日变化研究

在兰州春季塑料日光温室条件下研究了‘宝冠’和‘新金兰’两个品种西瓜(Citrullus lantus(Thunb．) Mansf．)冠层光合作用日变化特性。结果表明,日光温室两个西瓜品种间冠层光照分布和单叶光合作用日变化模式存在明显的差异,冠层光照条件影响各叶层的光合强度及其日变化态势。两品种冠层整体光合速率日动态呈单峰型,‘宝冠’的光合生产力高于‘新金兰’。‘宝冠’西瓜单叶光合速率较高,高效光合时间较长,且表现出午休特征。‘新金兰’西瓜单叶光合速率低,高效光合维持时间较短,未表现出明显午休特征。‘宝冠’光合作用的瞬时水分效率 (WUE)高于‘新金兰’,两品种上午的WUE高于下午,上层叶的WUE高于下层叶。     

荒漠植物梭梭群体和叶片水平气体交换对不同土壤水分的响应

为揭示C4荒漠植物梭梭的抗旱性和适应环境的光合作用特征,在人工控制土壤水分条件下,选择代表性植株,使用改进同化箱和LI-8100土壤碳通量自动测量系统组成的群体光合作用测量系统进行测量.该系统能够自动、连续观测,在测量时光、温环境因子稳定,能够准确测定植物的群体水平光合作用.使用LI-6400测定叶片水平光合作用.在相同土壤水分条件下,群体与叶片水平光合速率存在极显著差异（P〈0.001）,当土壤水分为田间持水量的50%（土壤含水量约10%）左右时梭梭的光合能力最强,群体光合速率（CAP）日均值为6.22μmolCO2m-2s-1,叶片光合速率（Pn）日均值为20.18μmolCO2m-2s-1,群体为叶片水平的30.8%.升高或降低土壤水分,梭梭的光合能力都下降.CAP与Pn的线性回归关系为CAP=0.20Pn＋1.82（r2=0.89,P〈0.001）.结果表明,适宜的土壤含水量可显著提高梭梭群体和叶片的光合能力,过高的土壤含水量不利于梭梭生长发育.梭梭群体及叶片水平的气体交换对同一水分条件有近似的响应趋势,利用拟合公式,可从叶片水平推算出群体水平的光合速率.     

民勤绿洲人工梭梭林退化现状、特征与恢复对策

民勤全县共有人工梭梭林近3．5万hm^2,占人工林总面积的51．5％,在民勤固沙林中占主导地位。但目前除水库与环河周围外,人工梭梭林均出现不同程度的退化现象,并表现为建群种梭梭光合强度减弱、群落盖度降低、梭梭种群优势度下降、林地土壤含水率下降、组成群落的物种多样性减少、地表土壤结皮破坏、风蚀作用增强等特征。梭梭林的退化,直接威胁到民勤绿洲的生存与发展,其恢复与重建成为当前一项十分重要而紧迫的任务,为此提出控制梭梭林密度、人工集雨、布设粘土或新型材料沙障、引进与培育抗旱新品种、特殊区域应用喷灌技术补水、补充水源不断恢复民勤地区的地下水位等措施,以期达到恢复与维持梭梭群落稳定发展的目的。     

民勤沙区植被退化与年际降水量关系的定位研究

民勤沙区荒漠植物盖度随年际降水量变化明显,植被在随年际降水量变化的波动中退化。在一般年份,白刺、梭梭、沙蒿等灌木上部发生枯梢,在降水量偏少或分布异常年份会整株枯死,所以有的年份植被盖度和灌木高度反而会降低。不同植被群落分布的地貌条件和土壤条件有较大差异:白刺以白刺沙丘的形式存在,白刺沙丘0～30cm土壤含水率在1.4%～2.0%之间;膜果麻黄仅分布在粘砾石质滩地上,0～30cm土壤含水率<0.8%;沙蒿分布在低缓的半固定沙丘、流动沙丘和覆沙滩地上,0～30cm土壤含水率在0.9%～1.7%之间。植物通过土壤水分变化对降水作出反应,土壤水分条件对降水的反应受土壤颗粒的影响,细砂粒对降水反应灵敏。优势种植物高度与7月下旬～9月下旬的降水量之间存在较大的正相关;草本植物平均盖度与7月下旬～9月下旬和5月下旬～7月下旬期间的降水量之间存在较大的正相关。全年降水量主要影响植被总盖度。5月下旬～7月下旬的降水量对植被的影响较全年降水量更为明显。     

Canopy and leaf gas exchange of Haloxylon ammodendron under different soil moisture regimes

In order to reveal the drought resistance and adaptation of the C4 desert plant Haloxylon ammodendron under artificially controlled soil moisture regimes,representative plants were selected to measure canopy photosynthesis using canopy photosynthetic measurement system.The results showed that appropriate soil moisture significantly enhances the canopy and leaf photosynthetic capacity,and extremely high soil moisture is not conducive to the photosynthesis of H.ammodendron.     

Effects of precipitation, soil water content and soil crust on artificial Haloxylon ammodendron forest

Based on the large-scale survey and positioning observation of Haloxylon ammodendron forest with various ages growing under different site conditions in Shajingzi region at the downstream of Shiyang river, this paper studied the effects of ecological factors such as precipitation, soil water content and soil crust on the artificial H. ammodendron population and communities. Results show that H. ammodendron is restricted by the maximum threshold of precipitation, 180 mm, rather than by the minimum threshold of precipitation. Soil water content is the essential ecological factor affecting artificial H. ammodendron forest. H. ammodendron dies when water content in aeolian sandy soil is less than 0.824%, degenerates when water content is between 0.824% and 1.30%, and grows normally when water content is above 1.30%. The growth of H. ammodendron, restricted by soil water content, aggravates the loss of soil water. Soil water content reduced to 1.3% 8 years after afforestation of H. ammodendron, reduced to less than the wilting coefficient 14 years later, but increased to 1.30% 30 years later when the remaining H. ammodendron population grew normally. Soil crust restricts rainwater infiltration, which will result in soil drought and accelerate degeneration of artificial H. ammodendron forest. Soil water content will increase gradually with undermined soil crust. Compared with bare mobile sand dunes, soil crust has significantly changed the composition and quantity of species in H. ammodendron forest.     

Photosynthesis of Major C3 Plants on Qinghai Plateau

The biological yield is bound up with photosynthesis. Though the air temperature on Qinghai plateau is very low, yet the intense solar radiation on the plateau and of the long sunshine hours are favourable to photosynthesis. While the air temperature is very high, it may cause the photosynthesis to midday depression in the areas of low elevation. However, this does not occur on alpine meadow in Qinghai plateau. Diurnal variation of net photosynthetic rate(Pn) of plant leaves in alpine meadow under natural environmental conditions depends on the change of air temperature and solar radiation intensity. It gives a typical curve with one peak. None or little midday depression of net photosynthetic rate was observed. The apparent quantum requirement(AQR) of plant leaves in alpine meadow under natural environmental conditions remains constant in the morning and afternoon on fine days, which indicated that no significant photoinhibition occurred. However, diurnal variation of net photosynthetic rate of plateau plant still revealed as of double peak when soil is seriously lack of water and air temperature is 30℃ or over. Under general conditions, the light compensation point and dark respiration rate in plant of alpine meadow are lower. The light saturation point and the apparent quantum requirement are higher; Therefore the apparent quantum efficiency is lower. This is related to low atmospheric pressure in the areas of high elevation on Qinghai plateau.     

民勤绿洲荒漠过渡带植物白刺和梭梭光合特性

研究了民勤绿洲荒漠过渡带两种优势植物白刺(Nitrariatangutorum)和梭梭(Haloxylonammodendron)气体交换特征参数和叶绿素荧光参数的日变化,结果表明:梭梭同化枝日均净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)、水分利用效率(WUE)和早晨PSII最大光化学效率(Fv/Fm)明显低于白刺叶片;同时它们在中午都呈现明显的光合“午休”现象。通过气孔限制值(Ls)、胞间二氧化碳浓度(Ci)和叶绿素荧光参数(Fv/Fm)变化趋势分析表明:梭梭同化枝净光合速率的下降在9:00~12:00主要是由于气孔关闭引起的,而在12:00~15:00主要是非气孔因素光抑制的影响;而白刺叶片光合速率的下降主要是气孔关闭引起的。同时,梭梭在一天中其同化枝的温度(Tleaf)高于大气温度尤其在中午差值更大,而白刺叶片的温度却低于大气温度,因此说明梭梭同化枝在中午不仅遭受着干旱和强光的胁迫而且面临严酷的高温胁迫。总之,在绿洲荒漠过渡带生境中白刺比梭梭具有更好的适应性,这可能是民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭林衰退的重要原因之一。     

降水、土壤水分和结皮对人工梭梭(Haloxylonammodendron)林的影响

通过对石羊河下游沙井子地区不同立地类型、不同林龄人工梭梭林的大范围调查和定位观测研究，分析了主要生态因子降水、土壤水分和结皮对人工梭梭种群及其群落的影响。结果表明，梭梭对降水下限要求不严，但对降水上限有较为严格的要求，180mm降水量是建立人工梭梭林的上限；石羊河流域现存人工梭梭林基本依靠降水生存，但非连续同向的年际降水波动变化，对人工梭梭种群无明显影响，却显著影响梭梭林中草本植物物种组成、种群数量和生物产量。土壤水分是影响人工梭梭林最关键、最直接的生态因子，风沙土土壤含水率低于0．824％，梭梭死亡，介于0．824％-1．30％之间，处于退化状态，高于1．30％，生长正常；土壤水分限制梭梭生长，而梭梭生长又会进一步加剧土壤水分下降，梭梭造林8a后土壤含水率降低到1．30％，14a后降至土壤调萎系数之下，30a后又恢复到1．30％并保持稳定，残存梭梭种群生长趋于正常。结皮在起到固沙和保护梭梭免遭风蚀的同时，明显限制水分下渗并引起土壤干旱，加速了人工梭梭林的退化，破坏结皮后土壤含水率逐渐增加；同时，结皮还改变了1年生植物的种类组成及其数量。     

降水、土壤水分和结皮对人工梭梭(Haloxylon ammodendron)林的影响

通过对石羊河下游沙井子地区不同立地类型、不同林龄人工梭梭林的大范围调查和定位观测研究，分析了主要生态因子降水、土壤水分和结皮对人工梭梭种群及其群落的影响。结果表明，梭梭对降水下限要求不严，但对降水上限有较为严格的要求，180mm降水量是建立人工梭梭林的上限；石羊河流域现存人工梭梭林基本依靠降水生存，但非连续同向的年际降水波动变化，对人工梭梭种群无明显影响，却显著影响梭梭林中草本植物物种组成、种群数量和生物产量。土壤水分是影响人工梭梭林最关键、最直接的生态因子，风沙土土壤含水率低于0.824％，梭梭死亡，介于0.824％~1.30％之间，处于退化状态，高于130％，生长正常；土壤水分限制梭梭生长，而梭梭生长又会进一步加剧土壤水分下降，梭梭造林8a后土壤含水率降低到130％，14a后降至土壤调萎系数之下，30a后又恢复到1.30％并保持稳定，残存梭梭种群生长趋于正常。结皮在起到固沙和保护梭梭免遭风蚀的同时，明显限制水分下渗并引起土壤干旱，加速了人工梭梭林的退化，破坏结皮后土壤含水率逐渐增加；同时，结皮还改变了1年生植物的种类组成及其数量。     

青海高原小麦叶片净光合速率日变化的中午降低现象对环境中生态因素的响应

以土培盆栽和大田栽培小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍ）为研究材料,探讨了青海高原小麦在正常生长的自然条件下,出现的土壤水分含量（ＳＷＣ）的变化所引起的植物叶片相对含水量（ＲＷＣ）和叶水势（ｗｌ）的变化以及自然强光（ＰＦＤ;Ｑ）导致的高温（Ｔａ）所产生较低的空气相对温度（ＲＨ）对小麦叶片净光合速率（Ｐｎ）日变化的中午降低现象的影响。结果表明,在大田小麦正常生长的自然条件下,当ＳＷＣ等于或低干３０％时,小麦叶片的ＲＷＣ和ｗｌ下降,气孔导度（Ｇｓ）变小,气孔阻力增大,ＣＯ＿２的供给受到了限制,从而也引起了小麦叶肉细胞进行光合作用的能力下降,Ｐｎ日变化就出现了明显的中午降低现象。当ＳＷＣ在８０％左右时,小麦叶片的ＲＷＣ和ｗｌ升高,Ｇｓ增大,气孔阻力变小,ＣＯ＿２供应充分,小麦叶肉细胞进行光合作用的能力增强,Ｐｎ日变化就没有出现中午降低现象（图１）,而青海高原偶然出现的自然强光（ＰＦＤ）导致较高的Ｔａ所产生较低的ＲＨ％和较低的ＳＷＣ一样也是晴天中午,小麦叶片Ｐｎ日变化产生中午降低现象的直接原因。所以说,晴天中午,青海高原大田ＳＷＣ的高低和ＲＨ％的大小是引起小麦叶片Ｐｎ日变化出现中午降低现象轻重与否的主要生态因素     

不同土壤水分条件下紫藤叶片生理参数的光响应

测定了不同土壤湿度下2年生紫藤叶片光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）及水分利用效率（WUE）等生理参数的光响应过程,探讨了紫藤正常生长发育所需的土壤水分和光照条件.结果表明:紫藤叶片的P_n、T_r及WUE对土壤湿度和光照强度的变化具有明显的阈值响应.维持紫藤正常生长（同时具有较高P_n和WUE）的土壤湿度范围为:体积含水量（W_v）15.3%～26.5%、相对含水量（W_r）46.4%～80.3%,最佳土壤湿度约为W_v 23.3%、W_r 70.6%.紫藤叶片对光照环境的适应性较强,在光合有效辐射强度（PAR）为600～1 600 μmol·m^-2·s^-1时,P_n和WUE具有较高水平,饱和光强在PAR为800～1 000 μmol·m^-2·s^-1.紫藤叶片光合作用非气孔限制的发生与土壤湿度与光照强度密切相关,W_v为18.4%～26.5%、W_r为55.8%～80.3%时,光合作用主要受气孔限制,光照强度的影响较小;超出此范围后,其受光照强度的影响较大,出现由气孔限制转变为非气孔限制的PAR临界值.紫藤正常生长允许的最低土壤湿度约为W_v 11.9%、W_r 36.1%,允许最高PAR约为1 000 μmol·m^-2·s^-1,是紫藤叶片光合机构受到破坏的临界点.