枝条覆盖对半干旱黄土丘陵区平茬柠条林地土壤水分的影响

为了研究枝条覆盖对林地土壤水分的影响,提高土壤水分利用效率。2013年5—9月,以半干旱黄土丘陵区平茬柠条林为对象,采用中子水分仪对未覆盖和枝条覆盖林地土壤水分进行定位观测,研究了枝条覆盖对林地土壤水分的影响。研究期间共观测到降雨28次,总降雨量达495.9 mm。未覆盖和覆盖林地降雨补给量与降雨量之间均呈极显著正相关关系。枝条覆盖使林地降水入渗补给系数由0.50增加至0.70,明显提高了林地次降水补给量和入渗深度。覆盖林地各月土壤水分消耗量均高于对照林地,整个生长季,前者比后者多消耗了37.56 mm土壤水分,仅相当于所增加的降雨补给量的1/3。在丰水年,覆盖一直表现出对林地土壤水分的正效应,剖面0—260 cm范围内土壤水分条件有明显改善。     

不同平茬年限人工柠条林光合特性及土壤水分的响应变化

平茬是荒漠草原老化人工柠条林营林抚育的重要措施,为系统认识柠条平茬后连续的生理与生态响应过程及其变化规律,该研究设置对比观测样地,以未平茬柠条(WPC)为对照,以平茬后连续生长1～5年(PC1～PC5)的柠条为处理,对各样地柠条净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度、水分利用效率等光合生理特征及其土壤含水量分布的影响进行测定分析。结果表明:(1)平茬处理对柠条生理特性的影响因平茬年限的增加而异,其中PC1和PC2柠条的净光合速率和蒸腾速率较WPC略有提高,PC1柠条处于补偿生长的活跃期,水分利用效率明显高于其他平茬处理,PC2柠条的水分利用效率开始下降;PC3和PC4的柠条蒸腾速率、净光合速率和气孔导度显著上升,且PC4处理下达到最大值,相应水分利用效率也逐步回升;PC5的柠条几乎不存在补偿性生长,净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率开始回落,逐渐接近WPC;平茬措施对PC1与PC5柠条胞间CO2浓度大小的影响较大。(2)PC1的土壤水分含量在0～100cm土层因受冠层截留大幅减小的影响而低于其他年限平茬处理;PC2的土壤水分略有改善,PC3、PC4的土壤含水量显著提高,PC5的土壤水分状况则逐渐接近于WPC。(3)随平茬年限的增加,柠条光合特性与土壤含水量间存在一定的动态互馈关系,其中PC1的土壤水分略有下降,柠条生长减缓;PC2土壤含水量逐步恢复;PC3土壤含水量增长幅度开始下降,柠条的各项生理指标上升;PC4柠条的光合生理指标、土壤含水量都达到了最高值;PC5柠条的各项指标开始下降。研究发现,PC4处理是柠条光合生理和土壤水分响应变化的拐点,可参考作为平茬柠条优化管理的一个时间节点。     

平茬措施对柠条生理特征及土壤水分的影响

通过对比试验,研究了平茬措施对柠条的净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、枝水势,以及土壤水分含量的影响。结果表明:(1)平茬措施对柠条生理特征的影响因其生长发育阶段而异。其中,在花期(6月份),平茬柠条日平均净光合速率较对照(未平茬柠条)降低14.72%,日平均蒸腾速率提高27.31%,水分利用效率较对照低33.33%;随着柠条的生长发育(7月、8月、9月),平茬柠条日平均净光合速率逐渐升高最终高于对照,日平均蒸腾速率的差距也不断缩小;相应的其水分利用效率增加较快(对照柠条、平茬柠条增幅分别达108.3%、222.5%),至自然生长末期(9月),平茬柠条较对照高出4.76%。(2)平茬柠条枝水势的日变化和月变化均高于对照。(3)在整个生长季,平茬柠条地的平均土壤含水量在50—240 cm范围内均明显高于对照,且平茬措施显著降低了0—300 cm剖面各层土壤水分变异情况。(4)相关分析显示,平茬措施对柠条生理特征及土壤水分有重要影响。可见,采取平茬措施的第1年,平茬措施对柠条同时产生消极的生理影响和积极的土壤水分效应。弄清平茬措施的更新复壮机理,需要开展更多的深入研究工作。     

陶粒覆盖对土壤水分、植物光合作用及生长状况的影响

以河北省廊涿高速公路中央隔离种植槽为研究地点,探讨陶粒覆盖对土壤水分、植物光合作用及生长状况的影响,结果表明:(1)陶粒覆盖有效地提高了土壤含水量,减弱了不同土层、不同月份之间的差距,两层覆盖(M2)效果要好于一层覆盖(M1)。从10-60 cm土层,陶粒覆盖对土壤含水量的影响逐渐降低,裸露地面的土壤含水量和陶粒覆盖下的土壤含水量的差距逐渐减弱。越是干旱季节,陶粒覆盖保水效果越明显;(2)陶粒覆盖对月季、大叶黄杨的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、水分利用效率(WUE)均产生了影响。两植物一天当中任何测量时刻的P_n均为M2>M1>MD(裸地)。陶粒覆盖也提高了月季、大叶黄杨的T_r日均值,使其日变化峰值出现时间发生变化。陶粒覆盖对WUE影响要远远小于对P_n、T_r的影响,相互之间差异均不显著。由于大叶黄杨的抗旱性较差,陶粒覆盖对大叶黄杨光合特性的影响大于对月季的影响。(3)陶粒覆盖大大提高了紫叶小檗、侧柏、小叶黄杨、大叶黄杨、月季5种植物的成活率,增加了植物的地径、株高增长量,M2的效果均好于M1。     

平茬对半干旱黄土丘陵区柠条林地土壤水分的影响

半干旱黄土丘陵区多年生柠条人工林地发生土壤旱化,研究柠条林平茬对土壤水分影响对于防治土壤旱化具有重要意义。采用中子仪测定土壤水分,对未平茬和平茬柠条林地土壤水分进行测定,分析了平茬对土壤水分的影响。结果表明:未平茬和平茬柠条林地降雨补给量(R₁,R₂)同降雨量(P)显著正相关(P<0.05)。定义降雨耗损量(林冠截留量和地表径流之和)占降雨量的百分比为降雨耗损率,未平茬林地降雨损耗率(L₁)和平茬柠条林地降雨损耗率(L₂)分别与其降雨前土壤表层(0-20 cm)含水量(S₁,S₂)呈明显指数关系(P<0.05):L₁=2.54exp(0.22S₁),L₂=2.40exp(0.27S₂),表层含水量相同时,平茬林地降雨损耗率明显高于未平茬林地。平茬后,林地降雨最大入渗深度减小,土壤水分利用深度减小;短时间内(2个月左右)林地20-160 cm含水量增加,之后平茬林地土壤含水量与未平茬林地土壤含水量接近;丰水年和丰水年后的第一年,平茬林地含水量低于未平茬林地,0-400 cm土壤储水量比未平茬林地最多低45.9 mm。平茬后200-400 cm土层土壤水分有少量增加,但是0-200 cm土层土壤含水量损失更严重。平茬3a后,平茬对柠条林地土壤水分的影响减弱。     

杨树枝条不同施用方式对沙化土壤养分及植物生长的影响

学者们利用林木枝条改良土壤方面已做了大量研究, 但林木枝条不同施用方式对土壤养分特别是微量元素的影响鲜见报道。以宁夏银川腹部沙地土壤为研究对象, 以当地杨树(Populus alba)枝条为土壤改良材料, 设置了土表覆盖粉碎的杨树枝条(CM)、土表覆盖未粉碎的杨树枝条(BM)、土壤中添加质量分数为5%的粉碎杨树枝条同时土表覆盖未粉碎杨树枝条(CI+BM)及土壤中分别添加质量分数为2%、5%、8%和11%的粉碎杨树枝条, 以无任何添加或覆盖枝条的土壤为对照(CK)。试验采用嵌入土壤中的PVC管模拟土壤自然环境且种植了春小麦, 在春小麦抽穗期测定了土壤养分及植物生长状况。研究结果显示, 与对照相比, 所有施用林木枝条处理均显著降低了土壤碱解氮含量(p < 0.05), 而且所有施用林木枝条处理亦均具有降低土壤有效铜含量的趋势。其他元素变化不同于土壤碱解氮和有效铜, 即所有添加处理具有增加土壤有效磷、速效钾、有效锰、有效铁和有效锌含量的趋势, 而所有覆盖处理却具有降低这些元素含量的趋势。此外, 杨树枝条覆盖及添加总体上对春小麦的生长均具有促进作用, 以CM和CI+BM效果最为显著(p < 0.05), 但春小麦生长会随着土壤中枝条添加比例的增加呈现出先促进后被抑制的趋势, 总体上以5%的添加比例最佳。然而, 相关分析结果表明, 林木枝条的长期施用均可能会对植物的生长产生营养元素相对匮乏的情况。     

覆被对桔园旱季土壤水分变化和利用的影响

稻草覆盖和自然覆被是解决红壤丘陵区季节性干旱的有效措施.2005～2006年在桃源农业生态试验站进行了稻草覆盖和自然覆被对桔园降雨入渗、土壤蒸发、土壤水分调控和利用结构影响的研究,结果表明:稻草覆盖和自然覆被更有利于雨水的储存和向深层入渗,雨后48h分别比裸地土壤储水增量多3.33mm和1.33mm,降雨入渗深度分别为40cm和80cm.此外,稻草覆盖和自然覆被分别抑制了69.10%和36.53%的土壤蒸发,其蒸发抑制作用在午间高温时段表现尤为明显,使得更多的水分以植物蒸腾(稻草覆盖15.71%、自然覆被7.30%)和土壤蓄留的方式支出,并且分别降低了20.55mm(稻草覆盖)和14.33mm(自然覆被)的水分支出.覆被下土壤水分结构发生明显改变,0～20cm土层受外界条件影响较大,土壤水分变异系数较大,自然覆被由于覆盖的植被消耗表层水分,水分亏缺较大,平均含水量为稻草覆盖>裸地>自然覆被;20～80cm土壤水分变异减小,平均含水量稻草覆盖>自然覆被>裸地;120～160cm深土层中,自然覆被下土壤水分得不到补给,变异系数增大,稻草覆盖和裸地水分变化稳定,平均含水量稻草覆盖>裸地>自然覆被.     

平茬柠条的土壤水分动态及生理特征

平茬作为荒漠草原区柠条林优化管理的重要手段之一,深入探究平茬复壮阶段的土壤水分的恢复状况及其对生理特征的影响具有十分重要的意义。通过设置对比试验,研究了不同平茬年限柠条的土壤水分的时空分布及其周期性变化规律,并分析了其对净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率等光合作用生理特征的影响,结果表明:(1)生长季年内变化,PC1a—PC5a柠条在对土壤水分的保持能力均高于WPC柠条;对比不同平茬年限柠条土壤水分,PC3a增长迅速,PC4a水分条件最优,PC5a土壤水分消退逐渐向WPC柠条的土壤水分接近;土壤垂直剖面上,PC1a—PC4a柠条根系活跃区的土壤水分随着平茬年份的增加,深层的土壤水分得到有效改善,到PC5a时开始回落。(2)不同平茬年限土壤含水量变化剧烈程度分别为PC4aPC5aWPCPC2aPC3aPC1a,且平茬措施对非根系活跃区的深层土壤水分影响不大,平茬后,对0—180cm土层深度的影响显著,且以平茬PC4a和PC5a的土壤水分周期性变化最长,振动强度变化最明显。(3)平茬早期(PC1a—PC2a)的土壤水分并未迅速提高,此阶段柠条的光合作用受自身性状的影响大于对土壤水分的影响;平茬中期(PC3a—PC4a)的土壤水分对光合作用的影响大于柠条的补偿生长作用;平茬后期(PC5a),平茬柠条光合作用减弱及性状几乎不发生变化,土壤水分状况也开始接近WPC柠条。因此,对于荒漠草原平茬复壮阶段的柠条林的科学有效管理,PC5a柠条可作为饲草资源进行利用的最佳时段。     

平茬对四翅滨藜补偿生长及水分生理特征的影响

【目的】四翅滨藜是荒漠化防治区广泛引种的优质旱生灌木,平茬是其主要抚育管理措施,揭示其平茬后恢复过程中的适应性和补偿生长机制,可为四翅滨藜发展成荒漠区优质饲料提供理论支撑。【方法】以人工种植的5年生四翅滨藜植株为研究对象,在平茬处理(留茬高度10 cm)后,测定四翅滨藜恢复过程中的株高、冠幅、光合反应、叶片水势、叶片导水率和水分利用效率,并探讨功能性状间的关系。【结果】(1)四翅滨藜平茬后的株高、冠幅和地上生物量经过1个生长季后能恢复至平茬前状态;(2)平茬植株的叶水势、叶导水率、水分利用效率、光合参数均高于对照植株;(3)线性拟合分析显示,平茬植株的正午叶水势和气孔导度与生长速率呈显著正相关。【结论】四翅滨藜平茬后具有良好的补偿生长能力;平茬植株在恢复生长前期表现出较高的补偿生长能力和典型的获取性策略,后期随着水力状况降低又转向保守性策略;平茬植株会将更多的生物量和资源分配到枝、叶等地上组织的生长,后期的资源分配又转向促进地下部分生长。     

羊草和紫花苜蓿生长特征及光合特性对不同土壤水分的响应

采用人工控制实验,对12%(T1)、16%(T2)和20%(T3)3种土壤水分条件下羊草和紫花苜蓿的净光合速率Pn、实际光化学量子效率ФPSⅡ、光化学淬灭q P、非光化学淬灭q N、水分利用效率WUE、株高、分枝分蘖数、生物量等参数进行测定。结果表明,在实验范围内,(1)ФPSⅡ和q P共同影响净光合速率,羊草和紫花苜蓿净光合速率对土壤水分的响应不同,紫花苜蓿的土壤水分生态幅要比羊草窄,羊草生长的最适土壤含水量为20%,随着土壤含水量的降低,净光合速率呈单调递减趋势;紫花苜蓿的最适土壤含水量为16%,其净光合速率与土壤含水量之间呈非线性关系,存在明显阈值。(2)适宜土壤含水量有助于羊草和紫花苜蓿株高和分枝分蘖的生长。(3)在土壤水分低于适宜土壤含水量范围时,羊草和紫花苜蓿有相似的响应机制,都通过增加根系生物量来适应环境胁迫。     

荒漠土壤因子和DSE定殖对克隆植物入侵的响应

克隆植物,尤其是游击型克隆植物,具有很强的扩展能力,通过克隆扩展可侵入到不同生境斑块。克隆植物入侵可能会影响入侵地土壤营养状况和微生物群落。为了探明克隆植物入侵对DSE(dark septate endophytes)活动和土壤理化性质的影响,于2013年6月在克隆植物羊柴(Hedysarum laeve)和沙鞭(Psammochloa villosa)群落空地沿根状茎延伸方向设置样方,分别于6月、8月和10月在样方内分0—10、10—20、20—30、30—40、40—50 cm土层采集土样和根样,研究了不同采样时间羊柴和沙鞭群落空地DSE和土壤理化性质时空变化。结果表明,从6月到10月,随时间后延,克隆植物逐渐侵入群落空地,沙鞭入侵群落空地数和分株数高于羊柴。羊柴群落空地根系DSE定殖率随采样时间后延,逐渐降低,最大值在6月;沙鞭群落空地根系DSE定殖率随采样时间后延,逐渐升高,最大值在10月。随着克隆植物入侵,入侵地土壤中可利用的营养物质含量显著提高,羊柴入侵提高了入侵群落空地土壤碱解N、有效P和速效K含量,沙鞭入侵提高了入侵群落空地土壤碱解N和有效P含量。相关性分析表明,羊柴群落空地DSE定殖率与土壤p H值和电导率显著正相关,沙鞭群落空地DSE定殖率与土壤p H值极显著负相关,与电导率、碱解N和有效P极显著正相关。克隆植物入侵使得土壤环境更有利于克隆植物自身生长,为荒漠植被恢复提供了前提。     

念珠藻属植物nifH基因的适应性进化分析

念珠藻(Nostoc)固氮过程关键在于固氮酶的催化,而固氮酶复合物中的铁蛋白(NifH)是由高度保守的nifH基因编码的,该基因是进化史上现存最古老的功能基因之一。该研究选取念珠藻属及近缘类群的nifH基因序列共40条,采用最大似然法构建系统发育树;运行PAML4.9软件,对nifH基因编码蛋白进行生物信息学分析,并使用分支模型、位点模型和分支-位点模型检测该基因的选择位点,探讨nifH基因的适应性进化特征。结果表明:(1)最大似然树显示内类群中该研究物种共分为6个分支(A、B、C、D、E和F),其中D和E是2个大的分支,每个大分支中又各包含2个特殊的小分支A、F和B、C,其中F分支包含新疆古尔班通古特沙漠采集到的9株念珠藻,A分支包含F分支及该研究测定序列的4株葛仙米,B分支包含本研究测定序列的4株地皮菜和3株未定种的念珠藻,C分支包含NCBI数据库中下载的5株念珠藻、鱼腥藻序列和本研究测定序列的1株念珠藻。(2)在所分析的3种进化模型中,仅通过分支-位点模型检测出14个统计学上显著的正选择位点,即1F、2S、3S、4T、5A、6F、7F、8I、9S、10C、17I、27Y、29D和31R位点,表明念珠藻属植物的nifH基因发生了适应性变化,分支-位点模型是研究藻类基因适应性进化较好的模型。     

Ethylene advances the transition from vegetative growth to flowering in Arabidopsis thaliana

The transition from vegetative growth to flowering is the most drastic change in plant development. In order to examine the involvement of ethylene in growth transition, we compared the development of ethylene-related mutants, eto1, etr1, ein2-1 and ein3-1, with the wild type (WT) in Arabidopsis thaliana. The ethylene sensitivity of two WT and the mutants is decreased in the following order: eto1 = WT < ein3-1 < ein2-1 = etr1-1. Bolting time was also delayed in nearly the same order: eto1 < WT < ein3-1 < ein2-1 < etr1. Leaf numbers increased according to the delay of bolting time, indicating that the delay of bolting time was caused by the delay of transition from vegetative to reproductive growth. Other growth parameters, including leaf area and number of flowers opening at the same time, increased in the same order, indicating that these changes were caused by a single factor, the amount of ethylene signal which was transferred though an ethylene signal transduction pathway. These results suggest that ethylene is involved in the transition from vegetative to reproductive growth in Arabidopsis thaliana.     

赤霉素对入侵植物凤眼莲营养生长和克隆繁殖的调控

[目的]明确植物激素赤霉素对入侵植物凤眼莲营养生长和无性克隆繁殖的影响,探索凤眼莲快速生长繁殖的内在调控机理,为其科学防控及合理利用提供参考.[方法]在温室条件下用改良霍格兰营养液培养凤眼莲幼苗,并定期对其叶茎表面喷洒50μmol·L-1赤霉酸(GA3),培养4周后检测其营养生长和无性繁殖指标,包括株高、根长、膨大茎周...     

Scarification,fertilization and herbicide treatment effects on planted conifers and soil fertility

The influences of soil surface modification (blade scarification and plastic mulching), fertilization and herbicide application on soil nutrient and organic carbon content and tree growth and foliar nutrient status were examined after seven years in a study located within the Great Lakes-St. Lawrence forest region of Canada. Plots had been planted with white pine (Pinus strobus L.) and white spruce (Picea glauca [Moench] Voss) seedlings. Light (PAR), soil moisture and temperature were monitored and recorded throughout the growing season. Forest floor and soil mineral (0–20 cm layer) samples were collected from all experimental plots, except those which had plastic mulching. Foliar samples were collected in autumn and analysed for N, P and K and storage compounds. Seedling mortality was 20% higher in unscarified plots. Combined silvicultural treatments increased productivity as much as 14 times, but scarification reduced soil carbon and nutrient capital 2–3 fold. Herbicide application reduced soil carbon by at least 20 %. Foliar nutrient, protein, starch and lipid contents in autumn were little affected by treatment. The future management of such stands in Canada probably will include more shelterwood harvesting and crop rotations, silvicultural systems that are more closely aligned with natural forest succession.     

黄土高原不同立地条件下人工刺槐林土壤水分变化规律研究

对黄土高原不同立地类型、年生长季中不同生长时期的11龄人工刺槐林地土壤含水量变化规律进行了研究。结果表明,尽管黄土高原土壤水分属于亏缺型,但不同立地条件之间,在年生长季中,从生长初期到生长末期,人工刺槐林地土壤含水量是有差异的,其含水量从大到小为：半阴坡＞半阳坡＞阳坡。不同土层深度之间,0-40cm、40—100cm、100—220cm三个土层土壤含水量容易受立地条件、年生长时期的影响。在年生长季中,从生长初期到生长末期,各立地类型除0-40cm土层土壤含水量有回升外,其它土层土壤含水量都有所下降,而并未得到补偿。年生长季内,不同生长时期,土壤含水量变化的速度不同,生长初期和生长旺季的规律饱似,但速度出现负的最大和正的最大所在的土层深度不同,速度递增和递减所在的土层深度也不同,生长末期速度均为正值,表层最大,随土层深度的加深,速度递减,但到460-600cm处速度略有增加。     

葎草水浸提物对外来入侵植物喜旱莲子草营养生长的影响

利用葎草地上和地下部分的水浸提物,对喜旱莲子草根茎的营养生长进行了室内生物测定,分析其形态和相应化感强度,以明确葎草对入侵植物喜旱莲子草营养生长的影响作用。结果表明:(1)与葎草地上部分相比,葎草地下部分浸提物对喜旱莲子草的化感抑制强度更明显。(2)葎草地下部分能够明显抑制喜旱莲子草的叶片大小,0.1mg/L浓度下能比对照组显著减少40.21%。(3)葎草地上部分和地下部分浸提物对喜旱莲子草无性系小株枝条的节数无明显影响,但是浸提物对其根茎的分蘖力均具有明显抑制作用。(4)与葎草地上部分相比,其地下部分浸提物能较强抑制喜旱莲子草无性系小株高度。研究发现,葎草水提物能有效抑制喜旱莲子草的营养生长,有可能作为生物替代材料对喜旱莲子草进行替代控制。     

苹果脱水反应元件结合蛋白A4亚家族成员MdTINY的功能分析

脱水反应元件结合蛋白(dehydration responsive element binding, DREB)转录因子在植物生长和发育过程中发挥重要作用,并且广泛参与各种非生物胁迫响应。DREB共含有6个亚族,TINY属于DREB-A4亚家族,拟南芥(Arabidopsis thaliana) AtTINY在植物生长与抵御逆境中起到了重要的调节作用。为了探究苹果(Malus domestica) DREB-A4亚家族的进化特征及MdTINY基因的生物学功能,本研究利用GDDH13、TAIR等数据库和Expasy、WoLF PSORT等在线软件,研究了苹果中DREB-A4亚族的生物学信息,并预测了蛋白质三级结构。苹果DREB-A4亚族含有22个基因,均含有1个保守的AP2结构域,亚细胞定位预测结果显示DREB-A4亚族蛋白主要定位于细胞核中。通过农杆菌转化法获得MdTINY的转基因愈伤组织,结合实时荧光定量PCR (quantitative real-time PCR, qRT-PCR)与花青苷含量检测,探究了MdTINY的主要生物学功能。MdTINY与AtTINY的亲缘关系更近,蛋白相似度最高,MdTINY的编码区全长为759 bp,编码252个氨基酸,启动子元件和表达模式分析表明,MdTINY基因能够响应光照和多种胁迫处理。亚细胞定位检测结果显示,MdTINY蛋白定位于细胞核中,转录自主激活活性验证实验显示,MdTINY具有自主激活活性。过表达MdTINY抑制了愈伤组织的正常生长,促进了愈伤组织的花青苷积累。以上结果表明,MdTINY负调控苹果植株生长,能够促进果实着色。本研究为苹果优质色泽品种培育提供了候选基因。