晋西黄土丘陵区若干树种水分生理及抗旱性量化研究

1996年林木生长季节(5~10月)野外条件下测定了12个树种的P-V曲线水分参数。研究了水分参数的季节变化及与林木抗旱性的关系。提出树种在水分胁迫条件下以水分参数Ψ_i^sat和Ψ_i^tlp所定义的渗透调节能力。并研究了树种的这种渗透调节能力的季节变化规律及与环境因素的关系。应用数量分析的方法对林木的抗旱性予以综合评价。     

暖温带森林生态系统主要树种若干水分参数的季节变化

本文通过PV技术对暖温带落叶阔叶林主要树种辽东栎(Quercus liaotungensis)、棘桦(Betula dahurica)、五角枫(Acer mono)、大叶白蜡(Fraxinus rhychophylla)及其林下灌木六道木(Abelia biflora)、山地针叶林的主要树种油松(Pinus tabulaeformis)以及次生灌丛主要树种山杏(Prunus armeniaca var.ansu)、山桃(Prunus davidiana)、大果榆(Ulmus macrocarpa)、北京丁香(Syringa pekinensis)的日最低叶水势Ψmin、饱和含水量时的最大渗透势Ψs sat、初始质壁分离时渗透势Ψs tlp、初始质壁分离的渗透水的相对含量(ROWCtlp)、相对含水量(RWCtlp)、质外体水的相对含量(AWC)6种水分生理指标的季节变化进行了研究。结果表明：1)所研究的10种树种叶水势Ψw min的季节进程基本与土壤湿度的变化一致。乔木Ψw min季节均值由低到高的顺序为油松<辽东栎<大叶白蜡<棘皮桦<五角枫。次生灌丛4种树种Ψw min季节均值由低到高依次为：山杏<山桃<北京丁香<大果榆。在生长季的不同时期,同为灌木、生长于落叶阔叶林下的六道木Ψw min均高于灌丛样地4类树种的同期值,且季节变幅较小。2)各树种饱和含水量时的最大渗透势Ψs sat和初始质壁分离时渗透势Ψs tlp,表现出随季节进程而不断降低的趋势;Ψs tlp和Ψs sat的季节变化并未表现出与土壤水分状况变化的一致关系,而与树木自身生长发育的物候节律有关。从Ψs tlp和Ψs sat指标所反映的树木耐旱能力的季节变化来看,表现为随季节进程不断上升的趋势。一般在展叶和随后的生长旺盛期,上述树种的耐旱能力较弱。3)初始质壁分离的渗透水的相对含量(ROWCtlp)和相对含水量 (RWCtlp)的季节变化在各树种间呈现大体相同的趋势,5月下旬的生长高峰期,达到生长季中的最高值。而后随林木当年生叶的成熟和嫩枝的木质化,ROWCtlp和RWCtlp呈下降趋势。4)各树种质外体水的相对含量(AWC)表现为随季节进程而上升的趋势。     

胡杨、灰叶胡杨P-V曲线水分参数的初步研究

运用P-V技术初步研究了人工林胡杨、灰叶胡杨两个树种的水分参数差异,探讨了树种的抗旱性。结果表明灰叶胡杨的主要水分参数(ψ100、ψ0、ROWC、AWC、RWD、ε）明显低于胡杨,渗透调节能力和束缚水含量高于胡杨,表现对干旱环境具有较强的耐旱能力。综合评判表明灰叶胡杨对干旱的适应性较强。     

土壤干旱对黄土高原乡土树种水分代谢与渗透调节物质的影响

以黄土高原4个乡土树种的幼苗为试验材料,采用盆栽方式模拟土壤干旱环境,研究土壤干旱对不同树种水分代谢与渗透调节物质的影响。结果表明,大叶细裂槭、虎榛子叶水势、叶片含水量下降迅速,叶片离体保水能力降幅明显;白刺花、辽东栎则表现为叶水势、叶片含水量缓慢下降,组织相对含水量在中度胁迫下略有上升。白刺花在不同水分处理条件下离体叶片保水力明显高于其它树种。1个树种可溶性糖含量随土壤干旱程度加剧明显增加,可溶性蛋白质含量在树种之间变化较为复杂,无明显规律性。K^ 离子含量和游离脯氨酸含量在中度水分胁迫下均有不同程度升高。白刺花在土壤干旱进程中,可溶性蛋白质含量、K^ 离子含量和游离脯氨酸含量均明显高于其它树种。综合水分代谢和渗透调节物质来看,水分胁迫条件下,白刺花以保持高水势、减少组织水分散失和增加渗透调节物质来提高细胞原生质浓度,增强其抗旱性。     

长期水分胁迫对小麦生育中后期根叶渗透调节能力、渗透调节物质的影响

以 2个抗旱性强的和 2个抗旱性弱的小麦品种为材料 ,研究了中度及严重水分胁迫对根系及叶片渗透调节能力的影响。结果表明 :随着水分胁迫的加剧 ,叶片的渗透调节能力增强 ,但在籽粒迅速扩大的灌浆期 ,叶片的渗透调节能力下降。去穗处理明显地提高叶片的渗透调节能力。说明叶片渗透调节能力的高低与同化物的供应及分配有关。不同品种根系渗透调节能力与叶片基本一致 ,但根系的渗透调节能力低于叶片。开花、灌浆期根系的渗透调节能力大大降低 ,严重水分胁迫下根系的渗透调节能力低于中度水分胁迫。这一方面与同化物的供应有关 ,另一方面严重水分胁迫还会对根细胞造成损伤 ,对根系的渗透调节能力产生影响。渗透调节物质的变化趋势与渗透调节能力基本一致。叶片中 K+对渗透调节的贡献最大 ;其次是可溶性糖 ,6种渗透调节物质排列顺序为 K+>可溶性糖 >游离氨基酸 >Ca2 +>Mg2 +>Pro。根系中仍以 K+占绝大部分 ,但根系中 Ca2 +也是不可忽视的成分之一。     

油松Ｐ—Ｙ曲线主要水分参数随季节和种源的变化

借助P—V曲线,研究了油松主要水分参数(包括饱和含水时的最大渗透势φ8sat、初始质壁分离时的渗透势φ8tlp、渗透水相对含量Ftl p,和相对含水量RWCtlp,以及质外体水相对含量AWC)随季节和种源的变化。结果表明,油松P—V曲线主要水分参数是随生长发育阶段和环境条件的改变而发生变化的。其中φ8sat、φ8tlp、Ftl p和RWCtlp值在夏季生长高峰期达到最高,以后逐渐降低,到严冬季节达到一年中的最低水平,随春季来临又将升高。而AWC值表现了与此相反的季节变化趋势。油松林木主要水分参数随季节发生的变化,与林木的抗寒锻炼过程表现了很大的一致性。油松不同种源水分参数上的差异亦很明显,表现最典型的是在冬季。根据水分参数所计算的综合指标表明,在油松不同气候生态型中,抗旱性强弱的顺序是,东北型、中部型、东部型、西南型、西北型、中西型、南部型。     

低水势下冬小麦胚芽鞘长度与叶片的渗透调节能力及大田产量关系的研究

本文以７个抗旱性不同的冬小麦品种（系）为材料,研究了低水势下芽鞘长度与大田干旱条件下叶片的渗透调节能力及大田产量的关系。结果表明：低水势下芽鞘长度与叶片的渗透调节能力及产量有极为密切的关系。为冬小麦抗旱鉴定及抗旱个体筛选提供了一个良好的指标。     

植物的渗透调节与其它生理过程的关系及其在作物改良中的应用

水分胁迫下,植物细胞中溶质主动积累,渗透势降低,从而产生渗透调节（oxmoticadjustment,OA）现象。渗透调节的主要功能在于维持膨压,继而影响其它一些生理生化过程[30,41]。本文讨论植物在水分胁迫下产生渗透调节的生理基础,渗透调节的意义及其在作物改良中的应用前景。互渗透调节的意义1．互渗透调节与抗旱性的关系在水分胁迫下,小麦的渗调能力与抗旱性成正相关。这是Morgan在1977年的试验结果。Flower等‘”‘也观察到抗旱的高粱品种比不抗旱品种能在更低的叶水势下使膨压得到维持。从理论上讲,渗调能力高有利于植物抗旱,但由…     

水分胁迫条件下抗旱性不同小麦品种芽鞘生长的动态分析

提要　在３０％ＰＥＧ－６０００室内模拟干旱条件下,对抗旱性不同的４个小麦品种萌发期的胚芽鞘长度进行了测定,用Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程对芽鞘生长进行了模拟。对曲线参数的分析表明,水分胁迫下芽鞘生长的最快速度下降,生长最快的时间提前,最终导致芽鞘长度缩短。抗旱性强的品种生长速度下降小于抗旱性弱的品种,因而前者芽鞘最终长度长于后者。渗透调节能力强是抗旱性强的品种芽鞘较长的重要原因。     

干旱条件下各生育期大豆膨压维持方式的研究（简报）

干旱条件下,大豆膨压维持有渗透调节和弹性调节两种方式,用Ｐ－Ｖ－曲线分析的方法观察到抗旱性强的品种在各个生育期弹性调节能力强,抗旱性差的则弱。     

油松P-V曲线主要水分参数随季节和种源的变化

借助P-V曲线,研究了油松主要水分参数(包括饱和含水时的最大渗透势φ_(?)~(sat)、初始质壁分离时的渗透势φ_(?)(tlp)、渗透水相对含量F_(tlp),和相对含水量RWC_(tlp)以及质外体水相对含量AWC)随季节和种源的变化。结果表明,油松P-V曲线主要水分参数是随生长发育阶段和环境条件的改变而发生变化的。其中φ_(?)~(sat)φ_(?)(tlP) F_(tlp),和RWC_(tlp)值在夏季生长高峰期达到最高,以后逐渐降低,到严冬季节达到一年中的最低水平,随春季来临又将升高。而AWC值表现了与此相反的季节变化趋势。油松林木主要水分参数随季节发生的变化,与林木的抗寒锻炼过程表现了很大的一致性。油松不同种源水分参数上的差异亦很明显,表现最典型的是在冬季。根据水分参数所计算的综合指标表明,在油松不同气候生态型中,抗旱性强弱的顺序是,东北型、中部型、东部型、西南型、西北型、中西型、南部型。     

黄土区树种抗旱性指数的研究

根据ＰＶ曲线主要水分参数测定数据,进行了黄土区６个乔,灌木树种抗旱性季节变化趋势和树种间抗旱性指数排序分析,结果表明,树种抗旱性指数在生长季（５－１０月）呈具有阶段降低的持续增大趋势,仅在雨季中后期（即树木年第２４生长高峰期）略有减小,在年生长季土壤严重干旱阶段,树种的抗旱性指数大小排序为：海红〉河北杨〉柠条〉小叶杨〉北京杨〉刺槐。     

晋西北3个树种抗旱性指数的研究

根据对海红、刺槐和柠条的ＰＶ曲线主要水分参数的测定,进行了抗旱性指数季节变化和种间排序分析。结果表明,树种的抗旱性随着年生长发育节律和环境水分条件而改变,其抗早性生长季初最弱,夏季高温干早阶段增强,秋季降雨峰期减弱,生长季末最强或很强。柠条的抗旱性与海红很接近。这对黄土高原地区果树和饲料的开发与水土保持树种的推广有重要意义。     

黄土区防护林主要造林树种水分供需关系研究

通过3年的定位观测,分析了晋西黄土区护林主要造林树种刺槐和油松寺地供水与耗水关系,油松和刺槐林地4－6月林地水分消耗大于供给,供耗矛盾突出;雨季水分供应充足,土壤贮水增加;相同条件下密度大的林分耗水量较大,在干旱季节和年份,相同条件下,密度大的林分林地有效供水较少,林地水分亏损较为严重;不同坡向的水分缺量大小顺序为阳坡＞半阳坡＞阴坡,本文引入耗水特性系数来表示林分耗水的大小和需水量的满足程度,研究表明,用耗水特性系数表示林木规律和水分供耗关系是适合的衡量指标。     

梓属5个种对干旱胁迫的生理响应

为分析梓属5个种干旱胁迫响应程度,为梓属耐旱树种的筛选、抗旱育种及栽培工作提供理论依据。本研究选取梓属的黄金树、滇楸、灰楸、梓树和楸树为试材,将其在浇水量为700 mL和400 mL的水分条件下培养50 d,测量其苗高、地径、叶水势、叶绿素相对含量、叶绿素荧光参数和比叶重等指标,并运用隶属函数法对其抗旱性进行综合评价。结果表明:在2种水分条件下,生长状态最好的为楸树,梓树相对较差。在干旱胁迫条件下,除黄金树外,其他各树种的叶片水势(ΨL)都降低,最大气孔导度(Gs)均增加。不同种的叶绿素相对含量(SPAD)值均在干旱胁迫条件下升高。除滇楸和楸树外,各树种的光系统Ⅱ最大光能转换效率(Fv/Fm)随干旱胁迫而增加。除灰楸外,干旱胁迫增加了其他树种的比叶重(LMA)。利用隶属函数法综合评价抗旱性的结果为:灰楸>梓树>滇楸>楸树>黄金树。说明梓属不同树种间有着不同的抗旱能力。综合分析,楸树和灰楸的抗旱能力较强,滇楸和梓树的抗旱能力次之,黄金树的抗旱能力最差。     

水分胁迫对燕麦穗颖渗透调节和抗氧化能力的影响

以抗旱性不同的燕麦品种‘蒙燕1号’(抗旱性强)和‘坝莜3号’(水分敏感)为试验材料,采用盆栽方式研究了抽穗期和灌浆期水分胁迫对燕麦穗颖渗透调节和抗氧化能力的影响。结果表明:(1)水分胁迫处理均显著促进了不同抗旱性品种穗颖渗透调节物质(游离脯氨酸和可溶性蛋白)含量增加,并以抗旱品种累积水平高于水敏感品种,且两种渗透调节物质对抽穗期胁迫的反应比灌浆期胁迫更敏感。(2)两时期的水分胁迫处理均能降低不同抗旱性品种穗颖SOD和POD活性,抗旱品种的保护酶活性要高于水敏感品种,抗旱品种的SOD活性降低幅度明显低于水敏感品种,而POD活性降低幅度在两品种间差异不明显。(3)水分胁迫导致2个品种穗颖丙二醛(MDA)含量和相对电导率显著增加,细胞膜结构受到严重伤害,且水敏感品种受害程度大于抗旱品种。(4)水分胁迫使2个品种单株籽粒产量下降,且在中度胁迫和重度胁迫下,抗旱品种的减产幅度要低于同期水敏感品种;水分胁迫下,水敏感品种‘坝莜3号’减产4.54%~30.29%,抗旱品种‘蒙燕1号’减产6.69%~23.54%。可见,抗旱性强的燕麦品种在受到水分胁迫的条件下能通过增强穗颖渗透调节和抗膜质过氧化能力、减弱穗颖细胞质膜损伤程度来适应干旱胁迫,最大限度减少水分胁迫对穗颖的伤害,有利于稳产。     

渗透胁迫下小麦根系渗透调节与根冠淀粉水解的研究

用不同浓度的PEG—600对抗旱性不同的小麦幼苗进行渗透胁迫处理,研究了小麦幼苗根系的淀粉酶活性、可溶性糖含量、渗透势、渗透调节能力和根冠淀粉的水解状况。结果表明,随着渗透胁迫程度的加重,抗旱性强的小麦品种昌乐5号和北农2号根系渗透势和饱和渗透势的降低程度大于抗旱性弱的小麦品种鲁麦5号和921842,并且抗旱性强的小麦品种根系的渗透调节能力大于抗旱性弱的小麦品种。随着渗透胁迫程度的加重．各品种小麦根冠淀粉粒均有不同程度的减少。而抗旱性强的品种根冠淀粉粒的减少程度小于抗旱性弱的品种;抗旱性强的小麦品种根系淀粉酶活性显著高于抗旱性弱的小麦品种,但是,随着渗透胁迫程度的加重,抗旱性弱的品种淀粉酶活性增加的幅度远高于抗旱性强的品种。可溶性糖含量的变化趋势与淀粉酶活性的变化趋势一致．即渗透胁迫下根冠淀粉水解程度大的小麦品种,可溶性糖的含量高。但根冠淀粉水解在根系的渗透调节以及在小麦适应水分胁迫中的作用还有待于进一步探讨。     

林木抗旱的渗透调节及其基因工程研究进展

与其它植物一样,林木对干旱的适应和抵御机理是多种多样的,渗透调节是其中重要的一个方面。在通过渗透调节抵御干旱胁迫的过程中,起作用的有一些小分子渗透调节物质,如脯氨酸、甜菜碱等;也有果聚糖、海藻糖和蔗糖等可溶性糖类;Lea蛋白在很多植物抵御干旱胁迫过程中也起到了重要作用。本文介绍了林木抗旱性的渗透调节机理及基因工程研究进展,并探讨了林木抗旱基因工程改良中面临的问题及改进措施。     

土壤水分和氮磷营养对小麦根系生理特性的调节作用

研究结果表明：在土壤相对含水量(SRWC)为40％～70％范围内,随着水分亏缺加重,小麦根系生长受到限制,根系比表面积(RA)、根水势(RΨw)明显降低,根呼吸(RP)作用加强,根长(RL)变短,根系干物重(RDW)减少;随着土壤水分趋于良好,RΨw明显增加,Rp作用显著降低,SRWC在54％～57％时RA最高,RDW在SRWC为55％～62％之间时最大,而SRWC在55％上下时RL达最长,表明土壤水分趋于轻度干旱有利根系下扎和RA的提高,土壤水分趋于良好有利于根量增长。氮磷营养对根系生理特性具有明显作用。磷营养可显著提高RA,RΨw,RL,RDW,降低Rp,在较为严重干旱条件下,磷对RA,RP,RΨw,RL的调节效果更好。氮素营养对小麦根系生理特性的调节效果与磷相比具有明显的差别。土壤严重干旱,氮引起RΨw的明显下降,为负效应;轻度干旱氮对RΨw无明显作用;在水分良好条件下,氮对RΨw具有显著的正向调节效果。氮营养可使Rp作用明显加强。随着SRWC的提高,增施氮肥可导致RDW的显著增加。小麦RL对氮的反应不敏感。磷除作为一种营养物质促进作物根系生长发育外,在水分胁迫条件下,磷可明显改善植株体内的水分关系,增强对干旱缺水环境的适应能力,提高作物抗旱性。     

土壤缓慢脱水对开花期小麦根系及叶片渗透调节及渗透调节物质的影响

以抗旱性不同的小麦品种为材料,在小麦的水分临界期开花期进行缓慢脱水处理,分别在脱水的不同阶段取样测定叶片及根系的渗透调节能力及渗透调节物质。结果表明：随着土壤含水量的降低,叶片与根系的饱和渗透势同步下降,表现出叶片与根系对水分胁迫反应的一致性,但根系的渗透调节能力低于叶片。根系与叶片的渗透调节物质,一方面在物质总含量方面,表现出与渗透调节能力的一致性,另一方面各种物质的相对含量又有一定差异,叶片中可溶性糖与K+的含量及增加量都高于根系,而根系中的游离氨基酸与Ca2+的相对增加量则大于叶片。