玉米根、叶质膜透性和叶片水分对土壤干旱胁迫的反应

利用大型活动式防雨旱棚 ,人工控制不同土壤含水量 ,全生育期系统研究了轻度及严重土壤干旱胁迫对夏玉米根系活力、叶片相对含水量、离体叶片保水力和根、叶质膜透性的影响 .结果表明 :土壤干旱胁迫下 ,玉米叶片相对含水量下降、离体叶片保水力降低 ;叶片及根系质膜透性上升 ,并且根的质膜透性比叶片上升快 ,根系活力下降 ;在干旱胁迫下 ,根系、叶片质膜透性与叶片相对含水量呈负相关 ,而根系、叶片质膜透性与离体叶片保水力呈显著正相关 ,根系膜透性与叶片膜透性也呈显著正相关 ,维持根系活力与保持较高的叶片含水量有密切关系 .另外 ,由于严重水分胁迫处理的上述特性和充分供水处理差异显著 ,而轻度胁迫和充分供水不显著 ,因此可以认为轻度水分胁迫 ,即土壤含水量为田间持水量的 6 0± 5 %为夏玉米正常生长发育的下限指标 ,可作为制定节水栽培措施的理论依据 .     

干旱胁迫下外源脱落酸和硅对沙枣幼苗叶片水势及保护酶活性的影响

以一年生沙枣幼苗为材料,研究了外源脱落酸和外源硅在干旱（T2:SRWC=35%~40%,处理时间30 d）胁迫下沙枣幼苗叶片相对含水量、叶片水势、质膜相对透性、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的影响。结果表明：沙枣幼苗T2干旱处理时,与对照(ck)相比其叶片相对含水量和水势均极显著降低,质膜相对透性有所增大,沙枣幼苗被受到了一定程度的伤害。同时,向T2干旱处理的幼苗使用外源脱落酸(ABA)后,可以极显著提高其叶片相对含水量和过氧化氢酶活性,极显著降低叶片质膜相对透性和丙二醛含量,叶片水势也有所降低,这说明使用外源脱落酸能够减轻干旱胁迫对沙枣幼苗的伤害。同时,向T2干旱处理的幼苗使用外源硅(Si)时,与未使用外源硅的T2相比其叶片相对含水量和超氧化物歧化酶(SOD)活性极显著上升,叶片水势也有下降趋势,这说明使用外源硅在一定程度上能够缓解干旱胁迫对沙枣幼苗的伤害。     

干旱胁迫下小麦叶片的电阻抗图谱参数与生理参数的关系

通过盆栽实验,在适宜水分、中度干旱和严重干旱水分条件下,分别测定了3个不同抗旱类型的7个小麦品种叶片的电阻和电抗以及保护酶活性、MDA含量、细胞膜相对透性、脯氨酸和含水量等生理参数,并拟合了胞外电阻、胞内电阻、驰豫时间以及驰豫时间的分布系数等电阻抗图谱参数,分析了叶片的电阻抗图谱参数与生理参数之间的相关性。结果表明,在受到水分胁迫后,小麦叶片的CAT、POD活性较适宜水分条件下降低,MDA含量、细胞膜相对透性和脯氨酸含量增加,含水量减小;胞外电阻、胞内电阻、驰豫时间以及驰豫时间的分布系数在品种间差异均极显著(P<0.01),而仅胞内电阻在水分处理间差异显著(P<0.05);在适宜水分条件下,胞外电阻与细胞膜透性有显著负相关,驰豫时间与丙二醛、含水量之间有显著正相关,而在严重干旱条件下,驰豫时间分布系数与丙二醛含量之间有显著正相关,胞内电阻与含水量之间有显著负相关。可见,胞内电阻和驰豫时间分布系数在一定程度上反映了小麦叶片受水分胁迫的程度。     

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。     

干旱和复水对大豆光合生理生态特性的影响

选用大豆作为实验材料,研究干旱和复水对大豆光合生理的影响,以期为大豆抗旱栽培和高效利用水分提供理论依据.通过研究发现,在土壤相对含水量高于47%时,处理组大豆凌晨叶片水势和对照组相比基本没有下降,但当土壤相对含水量低于47%时,处理组叶片水势急剧下降,表现为一定的阈值反应,存在明显的凌晨叶水势临界值.大豆开花前期叶片的凌晨叶水势阈值约为-1.02MPa,低于此临界值,叶片水势急剧下降,叶片净光合速率也明显降低.研究发现,在实验的第3天,处理组土壤相对含水量为47%,叶片水势与对照组相比下降了7%,蒸腾速率为对照组的67%,净光合速率为对照组的90%,水分利用效率比对照组高35%,这说明大豆的蒸腾比光合对干旱更敏感.因此,可利用这一结果采取适度干旱等措施达到节水增产的目的.复水后大豆叶片水分状况得到改善,大豆叶片的净光合速率和蒸腾速率都表现为接近于直线的上升,气孔导度的恢复也很快,这表明大豆存在着胁迫解除后快速生长的特征.但是,干旱对大豆的生长等生理过程是否存在滞后效应,滞后效应的大小等问题还需要进一步的研究.     

短期干旱对水稻叶水势、光合作用及干物质分配的影响

采用盆栽水分试验,研究了不同生育期短期干旱处理对水稻叶水势、光合作用和干物质分配的影响．结果表明,干旱胁迫后,水稻叶水势低于对照,午后叶水势回升缓慢。凌晨叶水势随土壤含水量的降低而降低,表现为阈值反应。叶片净光合速率与凌晨叶水势密切相关,低于凌晨叶水势临界值,水稻叶片净光合速率急剧下降在水稻抽穗期和灌浆期叶片净光合速率显著下降的凌晨叶水势临界值为-1.04和-1．13MPa,对应的土壤含水量阈值分别为饱和含水量的61.0％和50．9％,土壤水势分别为-0．133和-0．240MPa干旱胁迫下单叶净光合速率的日变化规律表现为：胁迫较轻时,单叶净光合速率在正午附近出现低谷;胁迫严重时,净光合速率全天低于对照,且不及对照的一半。短期干旱后,水稻叶、根、穗的分配指数均降低,茎鞘的分配指数升高。本研究可为水稻节水灌溉管理和水分限制下水稻的生长模拟提供生理基础和理论依据。     

土壤水分胁迫对燕麦叶片渗透调节物质含量的影响

以旱棚内盆栽的'内农大莜一号'燕麦品种为材料,测定了其不同水分胁迫下各生育期叶片的脯氨酸、可溶性糖含量和细胞膜相对透性,分析土壤含水量对燕麦叶片渗透调节物质的影响,以明确燕麦不同生育时期的抗旱特性.结果表明:(1)随着土壤相对含水率的下降,燕麦各生育期叶片脯氨酸含量、可溶性糖含量、细胞膜相对透性均呈上升趋势.(2)随着生育期的推进,燕麦叶片脯氨酸含量在30%和45%土壤含水量下呈持续上升趋势,而在含水量 60%、75%、90%处理下则于生育前期上升,灌浆期略有下降;随着生育期的延续,可溶性糖的含量呈先升后降的抛物线型变化,且其最大值随水分胁迫强度增加而提前,含水量 30%和45%处理的最大值均出现在拔节期,含水量60%和75%处理则分别出现在孕穗期和开花期;随着生育期的延续,各处理燕麦叶片的细胞膜相对透性均呈持续上升趋势.可见,水分胁迫能诱导燕麦叶片渗透调节物质的积累,且增幅随着胁迫强度的增加而上升,从而使燕麦表现出较强的抗旱性.     

贵州特有植物美丽红山茶水分胁迫的生理响应

采用水分抗逆性指标主成分分析法,选择4年实生苗,测定和评价了连续30 d水涝和干旱胁迫的生理响应.结果表明：(1)水涝处理的叶片生长旺盛,光泽度和观赏性无明显变化,叶片相对含水量、MDA含量、SOD活性、POD活性、CAT活性的变化差异在5％以内,土壤含水量增加3．47％,细胞膜透性减少1．59％,短期水涝对美丽红山茶伤害不明显;(2)随着干旱时间延长,新叶卷缩、老叶脱落,土壤含水量、叶片相对含水量随时间呈负相关缓慢减少,细胞膜透性呈正相关缓慢增长,但复水10 d 后可恢复正常生长,无明显生理变化响应;(3)SOD活性和MDA含量分别增加了0．66％和5．31％,POD活性随干旱时间上下波动而增加6．47％, CAT活性随干旱时间延长而增加,20 d增加33．33％达最大值20．8 U??g-1??min-1.在抗性生理中,维持膜稳定性的叶片含水量、POD和CAT的变化对抗旱能力大小起主要作用.     

土壤水分和氮磷营养对冬小麦根系生长及水分利用的调节

模拟试验研究结果表明：在土壤相对含水量为４０％￣７０％范围内,水分亏缺严重,根水势和蒸腾蒸发量显著降低,根系生长严重受阻,根长变短,根干重降低,随着土壤水分趋于良好,根水势和蒸腾蒸发量显著增加,根干重在土壤相对含水量为５５％￣６２％之间时最大,而土壤相对含水量在５５％上下时根长达最长;土壤水分趋于轻度干旱有利根系下扎,土壤水分趋于良好利于根量增长。氮磷营养对小麦根系生长具有明显的调节作用。磷营养可     

外源NO提高小麦幼苗抗旱性的生理机制

以小麦(Triticum aestivum L.)品种'豫麦49'为材料,采用50μmol·L-1SNP(NO供体)处理自然干旱和PEG模拟干旱下的小麦幼苗,分析外源NO对水分胁迫下小麦幼苗相对含水量、光合速率、细胞膜透性以及茎叶中关键性离子含量的影响.结果显示:自然干旱10 d后,对照组幼苗几乎全部枯死,而50μmol·L-1SNP处理幼苗并未发生枯死,其幼苗在旱后复水2 d后能完全恢复正常生长;在25%PEG-6000模拟干旱条件下,50μmol·L-1SNP处理也能明显改善受胁迫小麦幼苗长势.50μmol·L-1SNP处理使模拟干旱胁迫下小麦叶片的相对含水量显著提高15.98%,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)分别显著提高47.11%和42.86%,而胞间CO2浓度(GI)显著降低了8.19%;也使小麦组织浸出液电导率显著降低30%,茎叶的K 含量显著增加24.55%(P<0.01).研究发现,外源NO既可通过降低小麦幼苗叶片蒸腾来维持较高的叶片相对含水量,缓解因干旱缺水对植株的伤害;又可增加K 在茎叶中积累,减轻干旱胁迫对小麦幼苗细胞膜伤害,维持干旱胁迫下小麦幼苗较高的光合速率,以确保植株正常生长和有机物质积累.     

金沙江干热河谷土壤含水量对台湾青枣生长和产量的影响

比较了4个水分梯度3年生台湾青枣(Zizyphus mauritiana Lam.)的树高生长动态、地径生长动态、新梢生下量、枝粗生长量、叶面积、叶面积指数、座果率、平均株产量、叶片含水率和根系含水率等,通过主成分分析法和R型因子综合分析法确定了适合台湾青枣生长的最优土壤含水率。结果表明第3种水分处理(土壤含水率为田间持水量的70%~85%)的台湾青枣对水分的响应最好,对水分的响应排序值是56.147;其次是第4种水分处理(土壤含水率为田间持水量的85%~100%),其值为41.506;最后是第1种水分处理(土壤含水率为田间持水量的40%~55%),其值为34.545。由此可以得出,在金沙江干热河谷地区种植台湾青枣的最佳土壤水分是土壤含水率达到田间持水量的70%~85%。     

霸王果翅及其浸提液对种子萌发的影响

在室内控制条件下,研究了霸王果翅对其种子萌发及果翅浸提液对霸王、红砂与无芒隐子草3种荒漠植物种子萌发的影响.结果表明:(1)果翅可完全抑制霸王种子的萌发.具有完整果翅的霸王种子萌发率为0;剥去果翅后霸王种子萌发率最高达91%;果翅刺破后其发芽率为4O%;而将种子与剥离后的果翅一起培养,其发芽率为88%.(2)果翅浸提液在低浓度条件下(0.025 g/Ml)对3种供试种子的萌发率均无显著影响.但高浓度浸提液(>0.025 g/Ml)则均显著降低种子萌发率;不同浓度浸提液均显著降低3种种子的萌发速率,对其胚根生长亦存在显著抑制作用;但对胚芽生长的影响则表现为低浓度(0.025 g/Ml)具促进作用,而高浓度具抑制作用.研究表明,霸王果翅可引起种子休眠,其浸提液中的萌发抑制物是引起种子休眠的主要方式.     

Grasses of different C4 subtypes reveal leaf traits related to drought tolerance in their natural habitats: Changes in structure, water potential, and amino acid content

Three grasses (Poaceae) of different C(4) subtypes, Paspalum dilatatum (NADP-malic enzyme [ME]), Cynodon dactylon (NAD-ME) and Zoysia japonica (phosphoenolpyruvate carboxykinase), occur in natural habitats that differ in annual rainfall. Their leaf characteristics were studied to identify traits related to drought tolerance. Plants were grown in pots, and water deficit was gradually induced by withholding water. Leaves of Z. japonica had the greatest and P. dilatatum the lowest relative dry matter content. Transverse sections of leaves that developed during the water deficit showed little change compared to control leaves, consistent with low phenotypic plasticity. Anatomical features distinguished the three species, with xeromorphic characteristics most strongly represented in Z. japonica. The leaf relative water content (RWC) decreased with the soil water content similarly for the three grasses. However, at 80% RWC, the leaf water potential was -3.1 MPa for Z. japonica and only -1.3 MPa for P. dilatatum and C. dactylon. Soluble amino acids, especially proline, increased as RWC decreased in leaves of C. dactylon and Z. japonica. Phenylalanine, valine, leucine, and isoleucine increased more in Z. japonica than in the other two species. The results provide evidence that C. dactylon and, especially, Z. japonica have evolved leaf traits better suited to arid habitats.     

干热河谷石漠化区顶坛花椒叶片功能性状的海拔分异规律

为阐明顶坛花椒人工林叶片功能性状的海拔分异规律,探讨顶坛花椒对不同海拔生境的适应策略,该研究测定了叶片厚度、比叶面积、叶全氮含量等9个功能性状和土壤有机碳、全氮、全磷等8个环境因子,揭示了顶坛花椒人工林叶片功能性状的内在关联及其随海拔的分异规律。结果表明:(1)随海拔升高,顶坛花椒比叶面积、叶全磷、叶全钾含量先升高后降低,叶干物质含量、叶全氮含量先降低后逐渐升高,叶片厚度、叶面积及叶片含水率逐渐增大。(2)顶坛花椒叶片功能性状间具有显著的相关性,叶全氮与叶全磷呈显著负相关,与叶片厚度的关系则相反;叶干物质含量与比叶面积、叶片含水率呈显著的抑制效应。(3)土壤因子对顶坛花椒叶片的影响表现为速效氮速效钾有机碳,其他土壤因子的影响较小。研究显示顶坛花椒主要通过增强防御功能性状、协调叶片养分含量的生存策略来提高获取资源和抵御外界环境胁迫的能力,对土壤养分具有强烈的依赖性,其干旱适应属性为干旱避免,该研究为顶坛花椒人工林复壮、高产与稳定,及喀斯特石漠化区生态修复提供科学依据。     

不同林龄刺槐叶功能性状差异及其与土壤养分的关系

对不同林龄刺槐群落叶功能性状差异及其与土壤养分的关系进行研究,分析刺槐对黄土丘陵区土壤环境的适应策略.结果表明: 随林龄的增大,刺槐比叶面积、叶面积、叶片含水量、叶全氮含量及叶有机碳含量呈先增大后减小的变化趋势,且在30年林龄时达到最大值,分别为279.18 cm²·g^-1、12.33 cm²、0.09%、33.01 g·kg^-1、523.08 g·kg^-1.随林龄的增大,叶组织密度、叶全磷含量、叶厚度及气孔密度呈增大趋势,气孔长度及气孔宽度呈减小趋势.主成分分析表明,叶面积、比叶面积、叶全磷含量、叶片含水量、叶厚度及气孔密度均为刺槐叶功能性状随林龄变化的主要指标.各指标间呈一定的相关性,这表明刺槐能改变自身的形态结构,形成最佳功能组合以适应环境的变化.影响叶面积、叶片含水量、比叶面积及气孔长度的主要土壤因子是土壤全氮含量,影响气孔宽度、叶组织密度、叶厚度、叶全磷含量、叶全氮含量及气孔密度的主要土壤因子是土壤有机碳含量,这表明土壤全氮含量和有机碳含量是影响不同林龄刺槐叶功能性状的主要土壤因子.随林龄的增大,刺槐群落土壤养分得到改善,进而影响刺槐叶功能性状.不同林龄刺槐叶功能性状的差异反映出刺槐具有较强的叶片形态可塑性,有利于其适应黄土丘陵区的土壤环境.     

霸王的原生质体培养的研究

目的：为利用原生质体融合技术转移霸王抗旱基因。方法：采用酶解法分离霸王原生质体,比较了霸王子叶和愈伤组织游离原生质体的产量和活力,不同渗透压和起始密度对原生质体分裂频率的影响。结果：愈伤组织游离的原生质体产量和活力均高于子叶,原生质体产率可达2.4&#215;106个/g.FW,活力达89%。采用液体浅层培养,在附加2,4-D（2mg/L）、6-BA（1.0mg/L）、2%蔗糖和甘露醇（0.4mol/L）的DPD培养基中,原生质体分裂频率最高,达68.6%。转移到附加2-iP（3mg/L）、KT（1.0mg/L）、6-BA（1.0mg/L）的分化培养基上,获得2个再生苗。结论：采用酶解法游离霸王愈伤组织,可获得高活力和高分裂频率的霸王原生质体。     

土壤结构与光照水平对秋茄某些生长和生理参数的影响

在香港的３个红树森样地即黄竹湾（沙土）、西径（沙壤土）和米埔（粘壤土）进行了土壤结构对秋茄（Kandelia candel(L.)Durce)生长和生理影响的研究,并在米埔比较了林内和林外秋茄幼苗的生长和生理参数以观察光照水平的效应。在沙土和沙壤土生长的１．５年秋茄幼苗比粘壤土具有较粗的基径的较高的总生物量,说明秋茄幼苗在沙土和沙壤土中比在粘壤土中生长更好。沙土１．５ 茄幼苗的叶片厚度分别为沙壤土和粘壤土的１．７５和２．０５倍,表明沙土中的秋茄幼苗具有旱生结构以维持体内水分。然而,沙土和沙壤土４．５年秋茄幼树的叶片厚度无显著差异,沙土和沙壤土中１．５年秋茄幼苗分配于根系的生物量比例约为５０％,高于粘壤土的值（约４０％）。沙土和沙壤土中１．５年的秋茄比粘壤土具有较低的叶绿素含量、根系活力、硝酸盐还原酶活性、过氧化物酶（ＰＯＸ）活性、超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）活性及较高的丙二醛（ＭＤＡ）含量。米埔１．５年秋茄幼苗在红树林外比林内有更好的长势,具有更大的叶面积、特殊叶面积、叶片数量及生物量。林内幼苗具有较高叶绿素含量,较低叶绿素a/b比值,较高硝酸盐还原酶活性和较强的根系活力,林外幼苗的叶片ＰＯＸ和ＳＯＤ活性比林内的值稍高,ＭＤＡ含量比林内显著要高。     

半干旱黄土丘陵区沙棘和柠条水分利用与适应性特征比较

对半干旱黄土丘陵区坡地多年人工沙棘(Hippophae rhanvnoides)与柠条(Caragana korshinskii)林的土壤水分状况、生产力月动态以及光合生理和水势日变化特征进行比较．结果表明,沙棘与柠条深层土壤均存在不同程度的旱化现象,沙棘林在季节性土壤水分补偿深度和对深层低土壤水分的利用能力方面要强于柠条林．沙棘林的年度生产力大于柠条林．沙棘能够随着土壤水分条件的改善,而提高水分利用效率;柠条具有高光合特别是高蒸腾的光合生理特征,叶片水分利用效率较沙棘低．沙棘与柠条均兼具有御旱性与耐旱性,但沙棘对干旱的适应方式更积极主动．     

黄土丘陵区紫花苜蓿生长与土壤水分变化

研究了黄土丘陵区紫花苜蓿生物量变化规律和土壤水分过耗与恢复特征.结果表明,紫花苜蓿在退耕地生长年限一般为10年,生长的高峰期为第4年～第5年,到第6年,由于土壤水分过耗严重,生物量开始逐年下降,草地开始衰败.紫花苜蓿茎叶生物量的垂直变化,在距地面0～35cm之间,茎生物量远大于叶生物量,茎叶比为1.7:1;在40cm高时茎叶比相等,在45～90cm之间叶生物量远大于茎生物量,叶茎比为1.42:1.紫花苜蓿土壤干层在生长的前两年不甚明显,随着生长年限的延长,干层厚度不断增大,由第3年的110cm扩大到第7年的260cm,含水量仅为4.6%～6.2%,土壤水分严重亏缺.紫花苜蓿退化草地土壤水分的自然恢复过程一般需5年,且随着恢复年限的延长,土壤水分逐年提高.     

东北玉米农田下垫面参数动态特征

利用2006年锦州玉米农田生态系统野外观测站动态连续的通量、气象及生物因子观测数据对玉米植株高度、叶面积指数(LAI)、粗糙度(Z0)、表层土壤湿度(SWC)、反照率的动态变化及其相互关系进行分析,旨在为建立玉米农田下垫面动态参数方案提供参考。动态LAI和株高采用相对积温方法求得,Z0通过中性条件下风速廓线方程求得。研究表明:玉米株高增长速度以拔节期为转折点先慢后快,到乳熟期达到最大;LAI呈不对称n型分布,最大值出现在抽雄至乳熟期,约为4;SWC冬季最小,为12%～20%,夏季最大,为30%～36%。反照率在冷季(11-翌年3月)最大,为0.2～0.3,积雪覆盖时为0.5～0.7;暖季(6-9月)最小,为0.1～0.2。生长季内反照率与LAI呈显著正相关,其月均值日变化呈U型分布,受LAI、冠层颜色及粗糙度等因素影响,白天反照率6月<9月<8月<7月。在非结冻期反照率与SWC呈极显著负相关,但随着LAI增大,该关系逐渐减弱。Z0与株高和LAI呈指数正相关。