油松人工林SPAC水势梯度时空变化规律及其对边材液流传输的影响

 利用热扩散式边材液流茎流探针（TDP）和微型自动气象站组成的测定系统于2001年4月在北京林业大学妙峰山教学实验林场（39°54′N,116°28′E）对低山油松（Pinus tabulaeformis）人工林土壤-植物-大气体（SPAC）界面水势梯度及油松木质部边材液流传输速率的时空变化规律及其相关因子进行了连续测定。土壤水势随深度下降逐渐升高,日周期波动幅度减小,灌水后上层土壤水势迅速提高,但随着水分扩散和林地持续蒸散,土壤湿度迅速下降并逐渐与对照趋同;叶片水势连日逐渐降低,灌水后水势较对照有一定程度提高;林冠不同层次叶片水势在日周期内不同时间差异显著,但同一层次之间差异不明显;油松人工林土壤、叶片、大气水势梯度比约为1∶5∶30,灌水后SPAC相临界面水势差增大,水势梯度提高至1∶15∶90。大气水分饱和亏缺与土壤水势和叶片水势、以及土壤水势与叶片水势之间均有极显著相关性。干旱春季灌溉对油松木质部边材液流时空波动产生很大影响,灌水后连日树干上位边材液流峰值出现时间推迟1 h,连日平均液流速率提高48.59%,连日平均最大液流速率提高25.12%。木质部边材液流速率日变化和连日变化与SPAC水势和气象因子如空气相对湿度、空气温度、太阳辐射强度密切相关。与对照相比,灌水后边材液流速率与SPAC各介质水势和界面水势差的相关性下降。     

衬质势与植物细胞水势

读了《植物生理学通讯》有关植物细胞水势的两篇讨论文章,基本同意作者的观点。笔者就自已的认识谈一点看法,供同行参考。有关植物细胞水势的争论分为“加合说”和“平衡说”两派。争论的焦点是衬质势能否作为细胞水势组成之一。我们不妨分析一下衬质势的提出及其实际意义,看它与植物细胞水势究竟是什么关系。无液泡的细胞,如干燥种子放入水中时,表现出很低的水势,这是因为种子是由蛋白质、淀粉、纤维素等亲水胶体(这里称为衬质)所组成,这些物质对水分有很强的吸附能力,所表现的水势就称为衬     

叶片内水传输的模拟

根据水在介质中的流动规律和能量守恒原理,在植物叶片内建立了一个稳态的水传输模型。该模型考虑了气孔复合体内外、共质体与质外体、原生质与细胞壁在水传输上的不同,应用计算机详细地分析和计算了叶内(特别是气孔复合体内)水的传输,得到水势在叶片内近似分布的关系式。应用这些关系式对叶内的水势和水势差作了估计,并对不同解剖特征叶片内的水势差作了比较。     

干旱胁迫下桃树果实直径的动态模拟

根据SPAC理论和果实的体积公式我们模拟出了桃树(Prunus persica var.nec- tarina Maxim.)果实直径的动态变化.数值模拟表明果实的水势在晴天大致呈正弦规律波动,阴天的水势变化比较平缓.果实贮存水的变化与水势的变化率成正比.果实直径呈波动式增长,早晨最大,傍晚最小,晚上平稳增大,在阴天的变化较小,干旱胁迫处理后直径的大小和振幅均小于对照.直径的变化是由水势的变化引起的,而水势的变化最终由气象因子、土壤水势和植物自身的特性所决定.在整个生长季果实直径的生长大致呈“S”型曲线,可用Logistic曲线来拟和.     

平潭岛典型海岸草丛沙堆植物群落水势日变化特征及其影响因素

水势是反映植物受到环境胁迫的重要指标之一,可用来确定其受胁迫的程度和适应能力大小。以福建省平潭岛海岸典型沙生植物老鼠艻(Spinifex littoreus)形成的草丛沙堆为研究对象,选取晴朗无云的天气,采用PSYPRO水势测量系统对其植物叶、茎水势及其所形成的沙堆土壤水势进行测定,同时采用HUMIPORT10手持式温湿度计对当日的气象要素进行同步观测。结果表明:(1)老鼠艻的叶水势呈现出与早晚高午间低相反的反梯度现象,叶、茎水势的日变化均表现为"M"型变化趋势,除18:00后,其它时间均表现为叶片水势下降、茎干水势上升,并且发现叶、茎水势的变化趋势存在位相后移现象;(2)老鼠艻的叶、茎水势在10:00时差异达到最大的0.65MPa,且茎水势高于叶水势,在14:00左右,植物茎水势出现低于叶水势的反常现象,在18:00时叶、茎水势趋于相同;(3)除表层30cm外,其它层土壤水势日变化特征总体表现为从早晨开始下降,14:00达到最低,但总体变化不明显;(4)随着深度增加,草丛沙堆土壤水势呈现为依次增加的趋势,但80cm以下土壤水势变化不显著(P0.1);(5)叶水势与大气水势具有较好的相关性,且变化显著(P0.1),与茎水势及浅层土壤水势有一定相关性,但变化不显著(P0.1),与50cm以下土壤水势均无相关性。     

植物细胞水势的组成及其加合

1984年第3期《植物生理学通讯》“有液泡细胞的水势究竟等于什么?”一文提出了: ?_w=?_m ?_s ?_p这个公式是否正确,即?_m(衬质势)能否和?_s(渗透势)、?_p(压力势)加合?解决这个问题的关键是正确分析细胞水势组成部分之间的关系。一、物物细胞水势的组成上式如果是用来表达细胞水势包括那些组分,而不作为计算水势的公式,是可以成立的。但这一表达还不完全,应该加上细胞的重力势。因为在讨论细胞的水势时,一般都涉及到细胞之间的水分移     

土壤-植物系统水分运移过程的阻容电模拟

把土壤-植物系统水分运移作为一维水流运动由阻容电路进行模拟,在于将D arcy-R ichards方程从对单点的描述扩展到对一段流路的描述。由此出发,考虑到水流的非稳态性,某一流路的水阻定义为其水势差与平均流量之比,水容为其贮水量对平均水势的导数。与D arcy-R ichards方程相对应,水阻、时间常数分别为导水度、水分扩散度的倒数,相应地单位化的水阻率、比时间常数分别为导水率、水分扩散率的倒数。把SP系统沿水流通道分为若干部分,每一局部的水阻与其水容相并联,各局部间相串联。在此基础上,文章给出了土壤-植物系统水流模拟通式、总水容与分水容间的关系式、总水阻与分水阻间的关系式及特定条件下叶水势随时间变化的关系式。     

根据叶片在不同水势下的光合放氧量的变化比较不同树种的耐旱潜力

定时定位采取木本植物的功能叶,在含有底物(NaHCO_3-Tris缓冲液,pH7.4)和不同水势(由不同浓度的甘露醇组成)的溶液中,分别测定叶片在由高到低依次递降的不同水势条件下光合放氧能力的变化。发现有两个放氧高峰,在接近叶片水势的甘露醇溶液中出现第一个放氧高峰,继而在较低水势下,叶片因水分胁迫放氧下降,但是随着水势的进一步降低,又会出现第二个放氧高峰。根据对不同树种的测定结果所绘制的水势——光合放氧的曲线,比较它们的变化情况,可以判定它们的耐旱潜力的差别。凡是在第二个放氧高峰放氧量较高,而且水势较低的树种,它的耐旱潜力就较大。本文对五个树种进行了测定,发现测定结果与这些树种的实际耐旱力相符。     

春小麦种子萌发和成苗过程中水分需求的量化研究（简报）

用聚乙二醇(PEG)模拟外界环境水势,对春小麦种子萌发和成苗过程中几个阶段水分需求的定量研究表明,种子萌动、发芽和胚芽伸长至一定长度的时间(t)与外界水势(Ψ)之间有1/t=a bΨ的关系。据此式可以推算出种子萌发和成苗过程中各阶段的水势阈值。     

也谈植物有液泡细胞的水势

关于植物细胞的水势,现在我国比较流行的提法是:植物有液泡细胞的水势,通常是由渗透势(φx)或称溶质势(φs)、压力势(φ?)和衬质势(φm)三个势组成。即:     

陕西渭北旱原土壤—植物—大气连续体中水分运转规律的研究──Ⅳ．生态和生理环境对蒸腾速率的影响

在整个生长季内,研塬了陕西渭北旱塬冬小麦蒸腾速率与生态和生理环境的关系。结果表明,蒸腾速率与气温和土壤水势呈指数函数相关,与大气水势、相对湿度和叶水势在大于某一值时呈指数函数相关,小于该值时呈直线正相关,该值分别为－１６０．７０ＭＰａ,３０．６５４％和－０．９９８ＭＰａ;与光量子通量密度和叶温在大于某一值时呈直线正相关,小于该值时呈直线负相关,该值分别为９９９．７７７ｐｍｏｌ·ｍ－２·ｓ－１和２５．６７℃;与气孔阻力呈幂函数相关。并给出了蒸腾速率与各因素间的现象模型。通过主要生态因子（气温、光量子通量密度、大气水势和相对湿度）对蒸腾速率的综合分析表明,在陕西渭北旱源,诸生态因子对冬小麦蒸腾速率的重要性依次为大气水势、相对湿度、光量子通量密度和气温。     

西双版纳绞杀植物斜叶榕的水分利用策略

以斜叶榕为研究对象,通过测定其不同生长阶段木质部与各潜在水源的稳定氢、氧同位素组成,以及土壤水分含量、土壤水势、叶片水势等参数,揭示西双版纳地区不同生长阶段的绞杀榕（斜叶榕）在不同季节的水分利用策略.结果表明：浅层土壤（10～50 cm）的水势在干热季与雾凉季变化较大,较深土壤（51～120 cm）的水势在各季节无明显变化;雾凉季与干热季的土壤含水量之间无显著差异（P=0.64）;植物黎明前叶片水势与中午叶片水势随不同生长阶段而异;根据木质部水与各潜在水源的稳定氧同位素以及植物水势等其他参数判定,浅层土壤水是斜叶榕全年最主要的水分来源,不同生长阶段的斜叶榕在不同季节采取了不同的水分利用策略来应对环境的变化.     

基于叶片水势的内蒙古典型草原植物水分适应特征研究

水分是限制草原生态系统植物生存、繁殖和扩散最重要的生态因子,植物通过多样的水分适应策略适应干旱环境。为了解典型草原植物水势特征及其影响因素,在2017年和2018年的生长季对内蒙古典型草原71种植物的叶片黎明水势、午后水势、叶片和根系功能性状进行了测定与分析。结果表明:测定的71种植物叶片的黎明水势分布于-2.67—-0.63 MPa,午后水势分布于-4.67—-1.01 MPa;一年生植物的叶片具有最高的黎明水势、午后水势和最小的水势日差值(叶片的黎明水势与午后水势的差值),多年生禾草的叶片具有最低的黎明水势、午后水势和最大的水势日差值;71种植物对水分的适应策略可分为高水势保持型、低水势忍耐型和变水势波动型;叶片午后水势与叶片干物质含量和根系深度呈极显著的负相关关系(P0.01),但与比叶面积呈极显著的正相关关系(P0.01)。本研究有助于从植物生理学的角度上准确认识典型草原植物的水分适应性及水分生态特征。     

祁连山水源区主要树种耐旱性研究

应用P-V技术对祁连山水源涵养林主要树种水分参数进行测定分析.结果表明,不同水分参数在树种上的变化规律各异,反映了植物耐旱机理的复杂性;对10项水分参数的主成分分析结果显示,以|φπ₁₀₀-φπ₀ |、RCV、ROWC₀和ε_max分析植物的耐旱性能具有可靠性.用两种几何数学方法的分析结果表明,按照耐旱性大小可将供试树种分为耐旱性强树种(青海云杉和千里香杜鹃)、耐旱性较强树种(祁连圆柏、烈香杜鹃、头花杜鹃和青海杜鹃)、耐旱性较弱树种(金露梅、绣线菊和红桦)和耐旱性弱树种(青杨).苗木清晨叶水势与土壤含水率间变化趋势可以用双曲线方程、幂函数式(或指数函数式)取得满意的拟合.通过逐步聚类分析,按照树种主要耐旱机理可分为高水势延迟脱水耐旱树种(红桦和青海杜鹃)、亚高水势延迟脱水型树种(青海云杉、千里香杜鹃和头花杜鹃)、亚低水势忍耐脱水耐旱树种(祁连圆柏)与低水势忍耐脱水型耐旱树种(金露梅、绣线菊和烈香杜鹃).     

外界因子对杏树叶水势调控的研究

杏树(Prunus armeniaca L.)叶水势的日变化主要受控于一天中水汽压饱和亏(VPD)(或相对湿度)、大气温度和光照强度的变化。光照强度决定了一天中叶水势最低值的大小。在日进程中,随着水汽压饱和亏的逐渐增大和气温的逐渐升高,叶水势逐渐下降。当 VPD 和气温达到一定值时,叶水势达到一天中的最低值。此后,叶水势保持稳定,直到 VPD 和气温述到一天中的最大值后,叶水势最低值结束,并开始回升。在生长季节前期,每日叶水势最低值出现时的 VPD 值为4—7 mbar,后期为12—15 mbar,而气温始终是19℃左右。在其他条件相同时,叶水势的大小与叶片在树冠和枝条中所处位置无关。地膜覆盖和灌水虽可显著提高土壤水势,但对叶水势影响不大。     

陕西渭北旱源土壤—植物—大气连续作中水分运转规律的研究──Ⅲ．生态和生理环境对叶片气孔阻力的影响

在整个生长季内,研究了陕西渭北旱源冬小麦叶气孔阻力与生态和生理因子的关系。结果表明,气孔阻力与大气温度、相对湿度和大气水势及叶温均呈二次曲线相关;与土壤水势呈直线正相关;与叶水势呈指数函数相关;当光量子通量密度小于１５２３μｍｏｌ·ｍ－２·ｓ－１时．气孔阻力与之呈幂函数相关,当光量子通量密度大于１５２３μｍｏｌ·ｍ－２·ｓ－１时,气孔阻力与之呈指数函数相关,此时气孔正处于“午休”期间。试验给出了冬小麦叶气孔阻力与各因素之间的现象模型。通过主要生态因子（气温、光量子通量密度、大气水势和相对湿度）对气孔阻力作用的综合分析表明,在陕西渭北旱塬,诸生态因子对冬小麦叶气孔阻力的重要性依次为大气水势、相对湿度、光量子通量密度和气温。并对其它影响气孔阻力的因素进行了讨论。     

水势单位的换算

水势是相同温度下物系中每偏摩尔体积的水与纯自由水之间的化学势之差［‘j。即：式中：——水势；—水的化学势；。——纯自由水的化学势；——水与纯自由水的化学势差；——水的偏摩尔体积。物质B的化学势的单位是焦［耳」每摩［尔〕（J／mol）．摩尔体积的单位是立方米每摩「尔」（m‘／mol），则水势的单位为：能量／体积单位，与目前所采用的水势单位帕［斯卡」（Pa）的关系为：IPa—IN／m’一IJ’／m””如按VaultHoff公式计算实验温度为25．OC，KCI的浓度c为0．lmol／L溶液的水势：gb—一c。。RT，式中：。、＿物质B的浓度，…     

抗旱性不同的小麦叶片的渗透调节与水分状况的关系

两年的试验结果表明:在土壤水分胁迫下抗旱性强的小麦品种叶片的相对含水量和水势均高于抗旱性弱的品种;渗透势与水势为线性关系,水势每变动一个单位,渗透势变动0.71—0.93个单位;渗透势与相对含水量的对数化关系为两条直线组成的一条折线,第一条直线渗透势的下降完全由渗透调节引起;第二条直线渗透势下降主要是细胞失水浓缩的结果。渗透调节能力为:秦麦3号>昌乐5号>山农587>济南13>烟农15>鲁麦5号。     

沙打旺根系提水作用及其机理研究

采用上下桶分根法研究了3年生沙打旺的根系提水作用及土壤水势与植物组织水势、植物渗透调节物质之间的关系。结果表明,当上下桶土壤体积含水量和水势分别在14.9%和-1.28MPa、19%和-0.6MPa左右时,下桶土壤水势>下桶根水势>上桶根水势>上桶土壤水势>叶水势,出现沙打旺根系提水现象。上桶土壤含水量和土壤水势的日变化在晴天表现为:7:00～16:00急剧下降,16:00～22:00上升较快并于22:00达到最大值,之后缓慢下降;而其在阴天随时间的推移呈现缓慢下降趋势。沙打旺叶片中K 、可溶性糖和脯氨酸含量等渗透调节物质在16:00和22:00均高于根中,16:00上桶根和叶片中脯氨酸、可溶性糖、K 和Na 的含量显著高于22:00,由此产生了上桶根水势、叶水势的日变化,促进了沙打旺的提水作用。     

抗旱性不同的小麦叶片的渗透调节与水分状况的关系

两年的试验结果表明：在土壤水分胁迫下抗旱性强的小麦品种叶片的相对含水量和水势均高于抗旱性弱的品种;渗透势与水势为线性关系,水势每变动一个单位,渗透势变动0.71- 0.93个单位;渗透势与相对含水量的对数化关系为两条直线组成的一条折线,第一条直线渗透势的下降完全由渗透调节引起;第二条直线渗透势下降主要是细胞失水浓缩的结果。渗透调节能力为：秦麦3号>昌乐5号>山农587>济南13>烟农15>鲁麦5号。