速生树种尾巨桉和竹柳幼苗耗水特性和水分利用效率

速生树种尾巨桉和竹柳因其水分消耗和利用问题引起了一些争议,因而受到了广泛的关注,由于尚缺乏科学的观测数据,而其中许多指责或支持也尚无定论,因此必须深入研究此2种树种耗水性能和水分利用效率,以期科学评价其水分消耗和利用性能。采用盆栽苗木称重法和Li-6400光合系统测定方法分别测定尾巨桉(Eucalyptus urophylla×Eucalyptus grandis)和竹柳(Salix sp.)苗木在不同土壤水分条件下耗水量、耗水速率和苗木不同生长期叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE),研究表明:(1)正常水分条件下,尾巨桉和竹柳日总耗水量和最大耗水速率分别为(182.05±12.74)g/d、(100.48±10.95)g/d和(66.31±9.91)g·m-2·h-1、(89.50±13.54)g·m-2·h-1,土壤水分条件下降时,2种苗木耗水量和耗水速率均呈显著下降趋势,严重干旱胁迫时尾巨桉降幅更大。(2)正常水分条件和轻度水分胁迫下2种苗木耗水速率日变化趋势均为明显"单峰"曲线,且峰值均出现在12:00—14:00,中度干旱胁迫时则其变化趋势呈"双峰"曲线,峰值分别在10:00—12:00和14:00—16:00出现,严重干旱胁迫时日变化规律不明显。(3)正常水分条件和轻度水分胁迫下2种苗木耗水速率与环境温度显著正相关,与相对湿度显著负相关,随着干旱胁迫的发展,环境因子对耗水速率的影响有所减弱。(4)叶片水平来看,与尾巨桉相比,竹柳具有高光合、低蒸腾、高水分利用效率的特点,2种苗木由生长初期进入生长旺期时,净光合速率和蒸腾速率均发生相同幅度增加,而水分利用效率基本保持不变。(5)从单株耗水量和耗水速率以及叶片水分利用效率综合来看,竹柳属节水性能较好速生树种,而尾巨桉虽然存在叶片水平高蒸腾和低水分利用效率的情况,但从单株苗木水平上来讲,其耗水速率甚至低于竹柳,特别在土壤水分严重亏缺情况下其白天平均耗水速率仅为(4.02±0.60)g·m-2·h-1,也表现出了一定的抗旱节水能力。     

水分胁迫对银中杨耗水特征与水分利用的影响

在不同供水条件下,采用LI-6400光合作用系统(LI-COR,1995,USA)和电子天平等仪器,对银中杨苗木气体交换、蒸腾耗水量和水分利用效率及其有关环境因子进行了测定。结果表明,在研究的诸环境因子中,土壤含水量是制约苗木蒸腾耗水的主导因子;苗木的蒸腾耗水量随土壤干旱胁迫的加重而减少,并且当土壤含水量低于田间持水量的50%时,气象因子对苗木蒸腾耗水的影响不再明显;土壤含水量为田间持水量的70%时,银中杨苗木的净光合速率和蒸腾速率下降不显著,而水分利用效率有所提高,为2.579μmol.mmol-1,在土壤含水量大于田间持水量的70%的水分条件下,银中杨苗木可以正常生长。     

干旱胁迫对桂西南石漠化地区主要造林树种光合与耗水特性的影响

研究植物耐旱特性和耗水问题对困难立地植被恢复的树种选择具有重要意义。以桂西南岩溶山地常见造林树种肥牛树(Cephalomappa sinensis)、香樟(Cinnamomum camphora)和仪花(Lysidice rhodostegia) 2年生实生苗为对象,采用盆栽苗木称量法和Li-6400光合系统测定方法相结合,研究不同土壤水分条件下3个树种的光合特性、水分利用效率和蒸腾耗水特性。结果表明:3个树种苗木净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)随土壤干旱胁迫增强呈下降趋势;胞间CO2浓度(Ci)随干旱增强先呈下降趋势,至重度干旱时显著升高,气孔限制值(Ls)则随干旱增强呈增加趋势,至重度干旱时则显著下降(P0.05);轻度和中度干旱胁迫导致苗木Pn下降的主要原因为气孔因素;重度干旱胁迫下Pn下降的主要原因为非气孔因素。肥牛树在轻度干旱胁迫下水分利用效率最高,至重度干旱胁迫时显著下降;香樟和仪花的水分利用效率随干旱胁迫增强而增加,以中度干旱时期最高,至重度干旱时显著下降(P0.05);苗木全天耗水量均随干旱胁迫增强而下降,相同土壤水分条件下以仪花的全天耗水量最高;耗水速率日变化均为单峰曲线,耗水速率最大峰值在不同土壤水分条件下有所不同;在轻度和中度干旱下,以仪花的白天平均耗水速率最高,重度干旱下以肥牛树的白天平均耗水速率最高,仪花其次;隶属函数分析结果显示,综合评价值的大小顺序为肥牛树香樟仪花,苗木的隶属函数加权平均值介于0.3～0.5,具有中等抗旱特性。     

干旱胁迫条件下6种喀斯特主要造林树种苗木叶片水势及吸水潜能变化

水势是反映植物水分亏缺或水分状况的一个直接指标,可用来确定植物受干旱胁迫的程度和抗旱能力高低。本文研究了6种喀斯特造林树种苗木在干旱胁迫条件下叶片水势及其吸水潜能的变化。结果表明：（1）随着胁迫强度的增加,6种树种不同生长时期,其叶片水势均表现出下降趋势,且不同干旱胁迫强度之间差异显著（p<0.002）。在干旱胁迫下,所有树种叶片水势均以生长旺期的下降幅度最大,生长末期次之,生长初期最小。在生长旺期,6个树种叶片水势最低值分别比对照下降了2.21 Mpa、2.14 Mpa、3.57 Mpa、2.89Mpa、4.02Mpa和3.07Mpa。（2）侧柏苗木在生长初期轻度干旱条件下,其叶片水势胁迫指数只有0.150;在中度干旱胁迫条件下,其胁迫指数增加到0.559;在重度干旱胁迫条件下,达0.716,叶片水势下降超过70%。香樟苗木在生长初期轻度干旱胁迫条件下,其叶片水势胁迫指数就已达0.603,叶片水势下降超过了60%;在中度和重度干旱胁迫条件下,其水势胁迫指数相差不大。其它树种苗木的胁迫指数亦有与侧柏或香樟相似的变化趋势。（3）6个树种苗木在干旱胁迫条件下平均叶片水势与土壤水势差值大小排序为,生长初期：刺槐（1.261Mpa）>香樟（0.850 Mpa）>滇柏（0.846 Mpa）>侧柏（0.568 Mpa）>构树（0.524 Mpa）>杜英（0.219 Mpa）;生长旺期：香樟（2.994 Mpa）>刺槐（2.68 Mpa）>侧柏（2.028 Mpa）>滇柏（2.008 Mpa）>杜英（1.824 Mpa）>构树（1.543 Mpa）;生长末期：刺槐（0.692 Mpa）>构树（0.687 Mpa）>滇柏（0.653 Mpa）>侧柏（0.354 Mpa）>香樟（0.338 Mpa）>杜英（0.262 Mpa）。（4）干旱胁迫复水24h后,不同生长阶段苗木叶片水势恢复指数随干旱胁迫强度的增加而逐渐减小。叶片水势恢复度按生长时期排序为：生长末期>生长旺期>生长初期。（5）利用隶属函数累加法将6个树种苗木的吸水潜能大小可排序为：侧柏>滇柏>刺槐>香樟>构树>杜英。     

干旱胁迫下广东石漠化地区造林树种光合和耗水特性

石漠化地区土层稀薄、干旱贫瘠、植被破坏、生态恶化等问题较为突出,人工恢复森林植被是一项快速有效的生态恢复途径。采用盆栽苗木称重法和Li-6400光合系统测定方法分别测定3个常见石漠化造林树种浙江润楠(Machilus leptophylla),枫香(Liquidambar formosana)和亮叶含笑(Michelia fulgens Dandy)苗木在不同土壤水分条件下耗水特性和光合特性,为进一步筛选和评价石漠化地区造林树种抗旱特性提供理论依据。研究结果表明:(1)整个干旱胁迫期间,3种幼苗叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和胞间CO_2浓度(Ci)持续下降。重度干旱时,浙江润楠光合和水分利用效率分别是枫香的2.5倍、89.6倍和亮叶含笑的1.9倍、26.3倍。(2)干旱胁迫中期和后期,枫香和亮叶含笑净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)下降而胞间CO2浓度(Ci)升高,说明Pn下降的主要原因已经由气孔因素转变为非气孔因素的限制。(3)3个石漠化树种在不同干旱胁迫下日耗水总量和日平均耗水速率均存在显著性差异(P0.05),白天耗水量占总耗水量74%—92%之间。浙江润楠在重度干旱时期还对水分要求还比较大,维持一个相对较高的耗水速率,是枫香和亮叶含笑的3.7倍和2.2倍。(4)不同干旱胁迫下,3个石漠化树种耗水速率日变化均表现出单峰曲线,不同干旱胁迫下峰值点会发生变化。(5)综合来看,浙江润楠和枫香是相对高光合和高水分利用效率树种。隶属函数结果表明,在正常、轻度和重度干旱下抗旱能力均为枫香浙江润楠亮叶含笑,重度干旱下为浙江润楠枫香亮叶含笑。     

土壤干旱对沙棘苗木生长及水分利用的影响

研究了土壤干旱条件下盆栽沙棘苗木生长、光合和水分关系的变化。结果表明,同样环境条件下,蒸腾速率随干旱胁迫程度加重而降低,而蒸腾日进程差异不大,均为单峰曲线,峰值出现在11：00;轻、中度干旱胁迫下沙棘叶含水量、水势、渗透势、膨压下降幅度较小,光合速率、侧枝生长速率保持在较高水平,能维持基本的生长量,表现出耐旱植物的生理特征;重度干旱胁迫使上述指标下降较显著,且长时间胁迫后,33．3％沙棘幼苗死亡。     

干旱胁迫对霸王水分生理特征及细胞膜透性的影响

以2年生霸王为试验材料,用盆栽人工控制土壤水分,研究不同梯度土壤水分条件对霸王水分生理特征、丙二醛含量和细胞膜相对透性的影响.结果表明,与充足供水对照(土壤重量含水量为23%)相比,在严重干旱胁迫(土壤含水量为3%)20 d和45 d时,霸王叶水势和叶片相对含水量分别显著降低70.87%和45.54%、26.81%和12.66%;相应的叶片MDA含量和细胞膜相对透性分别显著增加33.81%和21.78%、17.51%和14.98%;严重干旱胁迫30 d使得霸王叶片保水力显著下降;同时随着土壤干旱胁迫程度的增强,霸王日蒸腾耗水量持续下降,且严重干旱胁迫处理的蒸腾耗水量日变化为水平直线型,其余处理均为单峰型.研究发现,严重干旱胁迫下随着胁迫时间的延长,霸王叶水势和叶片相对含水量有增加趋势,而叶片MDA含量和细胞膜相对透性则有减小趋势,它能够通过自身的调节机制,逐渐改善叶片水分状况,降低细胞膜伤害程度,从而适应严重干旱环境.     

不同干旱土壤条件下杨树的耗水规律及水分利用效率研究

 在适宜土壤水分（70%θf）,中度干旱（55%θf）和严重干旱（40%θf）3种土壤水分条件下研究杨树（Populus simonii）的耗水特性和水分利用特征。结果表明,随着土壤含水量的下降,杨树叶水势、相对含水量(RWC)、生长速率、光合速率及单叶水分利用效率（WUE）显著下降;在适宜水分和中度干旱条件下,杨树的快速生长和干物质迅速积累时期主要集中在5～6月,严重干旱下快速生长时期和干物质积累主要集中在5月;杨树总耗水量和总生物量的大小顺序为：适宜水分＞中度干旱＞严重干旱;WUE则表现出中度干旱下最高,严重干旱下最低;杨树在适宜水分下的日、旬、月耗水量明显高于中度干旱和严重干旱处理;杨树在适宜水分、中度干旱和严重干旱条件下的最高耗水月分别在6～7月,最高旬耗水量分别在7月中旬、上旬和6下旬;在中度水分亏缺和严重水分亏缺下的最高耗水日出现的时间比适宜水分下的最高耗水日提前1～2个月以上。一天中的最大耗水高峰随着杨树生育期和土壤含水量的不同而有明显差异。研究结果表明,杨树不具备耐旱植物的特征,因此在黄土高原缺水地区不适宜大面积栽植,只能用于水分条件较好的立地条件下造林。     

土壤干旱对辽东栎、大叶细裂槭幼苗生长及水分利用的影响

在盆栽条件下研究了不同土壤干旱条件对辽东栎和大叶细裂槭幼苗生长及水分利用率的影响。结果表明,随干旱胁迫程度加剧,两树种叶水势均下降,随胁迫时间延长水势又有一回升趋势,显示出树种自身的调节能力,大叶细裂槭调节水势的能力强于辽东栎。叶水势与叶片含水量关系密切,水势的高低决定叶片水分状况,水分含量又决定了幼苗的生长状况。大叶细裂槭新梢在5、6月增长增粗迅速,而辽东栎在4月、5月生长迅速及叶面积扩展快,适宜水分下增粗可持续至9月份。不同土壤水分处理下两树种水分利用效率差异明显。在中度干旱下整体WUE有所上升,尤其是辽东栎提高约10％;大叶细裂槭的根冠比在重度干旱下可达2以上,说明它对干旱的适应性很强,在严重干旱胁迫下也能长期维持生命,成活率高于辽东栎,接近100％,可见其适应性强于辽东栎。     

三种苗木在不同供水条件下生理适应性及耗水特性研究

选用君迁子、臭椿、白榆三个树种苗木,在盆栽条件下,控制三种土壤含水量,研究其适应性和耗水特性。结果表明,白榆适应能力最强,其次为臭椿,而君迁子最弱,在耗水量上基本接近,但耗水系数差异明显,主要是由于三个树种在不同水分条件下物质累积量不同。     

干旱胁迫对欧洲鹅耳枥幼苗生理生化特征的影响

以一年生欧洲鹅耳枥幼苗为材料,通过盆栽控水试验,设置5个土壤含水量梯度,研究不同梯度干旱胁迫对其幼苗生理生化指标的影响,以明确欧洲鹅耳枥的耐旱特性。结果显示:（1）随着干旱胁迫的加剧,欧洲鹅耳枥幼苗受到损害程度逐渐加重,形态表现出明显的缺水特征,叶片相对含水量和叶绿素总量随着干旱胁迫程度的增加而下降,且胁迫强度越强、时间越久其变化幅度越大。（2）幼苗叶片SOD活性、POD活性、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量均随着干旱程度的增加表现出先升高后降低的趋势。（3）随着干旱胁迫程度的增加和干旱时间持续,幼苗叶片MDA含量和相对电导率总体上呈增大趋势,并在干旱末期达到最大值。研究表明,欧洲鹅耳枥幼苗在短期和轻度（田间最大持水量的60%）、中度（田间最大持水量的45%）干旱胁迫下能通过调节自身保护酶活性和渗透调节物质含量来减轻干旱造成的危害;而在重度（田间最大持水量的30%）干旱胁迫下,幼苗自我调节能力受影响,极度（田间最大持水量的15%）干旱胁迫对其造成一定的损害。研究认为,欧洲鹅耳枥具有一定的抗干旱特性,可在园林中推广运用。     

土壤干旱对黄土高原3个常见树种幼苗水分代谢及生长的影响

应用盆栽试验,在人工控制土壤水分条件下对黄土高原3个常见树种丁香(Syringa oblata)、杠柳(Perip-loca sepium)和连翘(Forsythia suspensa)幼苗的生长及水分生理代谢进行了研究.结果表明,随干旱胁迫程度加剧,各树种耗水量明显减少;不同树种单株耗水量差异明显,表现为:连翘>杠柳>丁香.3树种新生枝条生长和叶面积扩展速率明显受土壤含水量影响,均表现为适宜水分>中度干旱>严重干旱,且在同一胁迫水平下,连翘>杠柳>丁香.随干旱胁迫程度的加剧和干旱时间的延长,丁香、杠柳和连翘叶片的含水量、游离脯氨酸以及叶绿素含量均有不同程度的变化,连翘和杠柳的叶片含水量在3种水分条件下均明显高于丁香,杠柳叶片游离脯氨酸含量明显高于丁香和连翘,连翘体内脯氨酸含量最低,丁香和连翘的叶绿素a/b值随土壤含水量的减少逐渐降低,杠柳则表现出相反趋势.不同树种对土壤干旱和高温的响应机制不同,但它们都具有较强的抗旱能力,适应黄土高原干旱的自然条件.     

不同程度的水分胁迫对沙棘幼苗生理生态特征的影响

为探讨未来降水减少对内蒙古皇甫川流域沙棘幼苗生理生态特征的影响,特设计平均降雨水平、偏旱、干旱和极端干旱4种不同的水分梯度处理,开展人工水分梯度实验。方差分析表明,不同的水分梯度显著影响土壤的含水量、土壤温度等微生境因子,并显著影响净光合速率、气孔导度、蒸腾速率等气体交换特征、资源利用效率和叶片水势特征。适度的水分胁迫(干旱环境)能够提高沙棘的水分利用效率,同时却降低净光合速率和蒸腾速率。各种生理生态指标表明,4种水分处理的沙棘幼苗都受到不同程度的水分胁迫的影响,极端干旱环境中沙棘幼苗的内在生理调节机制出现紊乱,皇甫川流域沙棘不适宜在极端干旱环境中生长。     

不同程度的水分胁迫对沙棘幼苗生理生态特征的影响

为探讨未来降水减少对内蒙古皇甫川流域沙棘幼苗生理生态特征的影响,特设计平均降雨水平、偏旱、干旱和极端干旱4种不同的水分梯度处理,开展人工水分梯度实验.方差分析表明,不同的水分梯度显著影响土壤的含水量、土壤温度等微生境因子,并显著影响净光合速率、气孔导度、蒸腾速率等气体交换特征、资源利用效率和叶片水势特征.适度的水分胁迫(干旱环境)能够提高沙棘的水分利用效率,同时却降低净光合速率和蒸腾速率.各种生理生态指标表明,4种水分处理的沙棘幼苗都受到不同程度的水分胁迫的影响,极端干旱环境中沙棘幼苗的内在生理调节机制出现紊乱,皇甫川流域沙棘不适宜在极端干旱环境中生长.     

油松幼苗非结构性碳水化合物对干旱胁迫的阶段性响应

为探讨干旱胁迫对油松非结构性碳水化合物（NSC）的影响及其响应机制,以2年生油松幼苗为对象,设置适宜水分、轻度、中度和重度干旱胁迫处理（即80%、60%、40%和20%田间持水量）,比较幼苗在不同胁迫时间（15、30、45和60 d）各器官NSC含量的变化规律。结果表明：不同干旱胁迫处理程度与时间对油松幼苗当年生叶、1年生叶、茎、粗根和细根的可溶性糖、淀粉及总NSC含量均具有显著交互作用。干旱胁迫15 d时,当年生叶NSC含量在干旱胁迫处理显著低于适宜水分处理,细根NSC含量在轻度和重度胁迫处理显著高于适宜水分处理。干旱胁迫45 d时,随着胁迫程度增加,当年生叶、1年生叶、茎、粗根和细根淀粉含量均呈增加趋势。干旱胁迫60 d时,随着胁迫程度增加,细根淀粉含量呈下降趋势,细根可溶性糖及NSC含量在胁迫处理显著低于适宜水分处理。综上所述,油松幼苗胁迫初期,NSC优先供给细根以促进吸收水分,而长期胁迫,将导致NSC向下运输受阻,根系生长和吸收功能下降。这种NSC对干旱胁迫阶段性响应策略的揭示为东北地区油松幼苗造林最佳时间选择及水分管理提供数据支持。     

栓皮栎幼苗对土壤干旱胁迫的生理响应

以栓皮栎一年生盆栽苗为实验材料,采用称重控水的方法,设置不同土壤水分胁迫梯度,系统分析其幼苗在不同干旱胁迫条件下的生理生化响应特征,以探索栓皮栎耐旱特性.结果显示:(1)栓皮栎幼苗叶片中3种保护酶(SOD、POD、CAT)活性在对照(CK,土壤相对含水量19.5％～21.5％)条件下保持稳定,而中度干旱(T2,9.5％～11.5％)和重度干旱(T3,5.5％～7.5％)条件下,随着胁迫时间的延长呈先增高后降低的趋势,且变化的幅度在不同胁迫强度下存在差异.(2)在整个干旱胁迫过程中,各胁迫处理叶片丙二醛(MDA)含量均呈上升趋势,不同胁迫强度的变化幅度不同;叶片中的可溶性蛋白含量和根系活力随着干旱胁迫程度的增强呈先增高后降低的趋势.(3)栓皮栎幼苗叶片的脯氨酸含量随着干旱胁迫时间的延长表现出先增加后降低的趋势;叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量以及叶绿素a/b值均呈逐渐降低的趋势.研究表明,栓皮栎幼苗在短期和轻度干旱胁迫下通过提高自身的保护酶活性、增加可溶性蛋白和脯氨酸含量、提高根系活力等来抵御干旱环境的伤害,从而表现出较强的耐旱特性;而在重度干旱胁迫条件下,栓皮栎幼苗自我调节能力丧失,体内代谢紊乱,导致保护酶活性、可溶性蛋白、脯氨酸含量和根系活力等下降,从而受到干旱伤害.     

水分胁迫对不同年龄沙地樟子松幼苗存活与光合特性影响

樟子松以其抗寒、抗旱和速生性,自20世纪50年代在科尔沁沙地南缘人工引种用于固沙造林试验成功以来,已成为我国北方荒漠化地区防风固沙造林的首选树种。然而,进入20世纪90年代以来,早期引种的沙地樟子松人工林出现了衰退现象;虽然从理论上分析,原因可能有病虫害、地理位置、水分条件、营林技术等,但其中水分条件应该是沙地樟子松人工林提早衰退的最重要的原因之一。以1~5年生樟子松幼苗为材料,采用盆栽控水处理法对苗木进行水分胁迫试验,观测水分胁迫条件下樟子松苗木成活与光合特征及其水分利用效率的变化。结果表明,樟子松苗木成活的临界土壤含水率随苗龄的变化没有显著差异,1~5年生苗木成活的临界土壤含水率均在1.5%~1.8%之间。4种不同水分胁迫处理(对照、20%、30%和40%田间持水量)对光合特性的影响为:轻度胁迫(40%田间持水量)时对光合特性的各个指标影响不大;随胁迫程度加重,光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率逐渐降低;导致樟子松苗木光合速率降低的主要原因应是气孔因素,即在水分胁迫下,气孔的开张度减小,导致胞间CO2浓度和蒸腾速率下降,进而影响光合速率;另外,水作为光合作用的原料之一,当其供应不足时,也直接导致光合速率的降低。2年生、4年生的樟子松幼苗在相同的土壤干旱胁迫条件下,各生理指标比较接近,即生理指标与苗龄之间并没有表现出明显区别。樟子松苗木的水分利用效率在较重度胁迫(20%田间持水量,3.5%)条件下没有降低,而在轻度胁迫条件下,水分利用效率有升高趋势;表明樟子松在较低的土壤含水量条件下,具有忍耐一定干旱胁迫的能力。综合研究表明:樟子松只有在极度水分胁迫时(土壤含水率接近成活的临界土壤含水率值:对于1~5年生苗木约为1.7%)才会出现死亡,这对研究水分与樟子松人工林衰退关系具有参考价值。