土壤水分变化对长白山主要树种蒙古栎幼树生长的影响

选择长白山红松阔叶林主要优势树种蒙古栎为研究对象,人工控制3种施水量研究蒙古栎幼树形态、生物量效应和光合生理特征对土壤含水量变化的响应．结果表明,不同土壤含水量变化显著影响蒙古栎叶片、枝、根的生物量及其分配格局和叶片光合气体交换特征．水分胁迫改变幼树树冠结构,抑制幼树树高、地径、叶片大小、地上和地下生物量;同时,蒙古栎幼树根冠生物量比随着土壤水分含量的减少显著提高;供水量减少对幼树净光合速率、CO2利用率和碳利用率等特征有显著的负向影响;而叶片气孔导度、蒸腾速率和水分利用率对不同土壤含水量反应较复杂,只在土壤含水量较低时,幼树气孔导度、蒸腾速率明显降低,叶片水分利用率升高,表现出蒙古栎树种是干旱可变植物,长期水分胁迫可提高树种的耐旱能力．     

不同生育期玉米叶片光合特性及水分利用效率对水分胁迫的响应

利用大型移动防雨棚开展了玉米水分胁迫及复水试验,通过分析玉米叶片光合数据,揭示了不同生育期水分胁迫及复水对玉米光合特性及水分利用效率的影响。结果表明:水分胁迫导致玉米叶片整体光合速率、蒸腾速率和气孔导度下降以及光合速率日变化的峰值提前;水分胁迫后的玉米叶片蒸腾速率、光合速率和气孔导度为适应干旱缺水均较对照显著下降,从而提高了水分利用效率,缩小了与水分充足条件下玉米叶片的水分利用效率差值;在中度和重度水分胁迫条件下,玉米叶片的水分利用效率降幅低于光合速率、蒸腾速率和气孔导度的降幅, 有时甚至高于正常供水条件下的水分利用效率;适度的水分胁迫能提高玉米叶片的水分利用效率,从而增强叶片对水分的利用能力,抵御干旱的逆境;水分亏缺对玉米光合速率、蒸腾速率及水分利用效率的影响具有较明显滞后效应,干旱后复水,光合作用受抑制仍然持续;水分胁迫时间越长、胁迫程度越重,叶片的光合作用越呈不可逆性;拔节-吐丝期水分胁迫对玉米叶片光合作用的逆制比三叶-拔节期更难恢复。     

水分条件对红砂叶片碳同位素组成与光合特性和分枝生长的影响

在盆栽条件下,研究了不同水分处理对红砂(Reaumuria soongorica)叶碳同位素组成、光合特性和分枝生长的影响,并进一步调查了自然条件下不同退化程度红砂草地的土壤含水量,分枝生长、叶碳同位素及其关系。结果表明:(1)在盆栽条件下,随土壤含水量的降低,红砂当年生分枝生物量、一级分枝长、二级分枝数及其叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著减小,而叶片碳同位素组成(δ~(13) C)和水分利用效率则随土壤含水量降低而显著增加;且叶片δ~(13) C与当年生分枝生物量、一级分枝长、二级分枝数、叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率呈显著负相关关系。(2)在田间自然条件下,红砂叶片δ~(13) C与立地30~60cm及60~100cm土层的土壤含水量、单位冠幅面积生物量、单位冠幅面积分枝数呈显著负相关关系。研究认为,在盆栽和田间条件下,红砂叶片δ~(13) C是指示其生境水分状况的良好指标;红砂主要利用土壤的深层水分,其在土壤含水量相对较低的轻度退化区水分利用效率比土壤含水量相对较高的重度退化区更高。这一结论对于理解干旱生境中红砂的水分利用策略以及红砂草地的管理和恢复具有一定的指导意义。     

羊草叶片气体交换参数对温度和土壤水分的响应

 采用生长箱控制的方法研究了羊草(Leymus chinensis)幼苗叶片光合参数对5个温度和5个水分梯度的响应和适应。结果表明：轻度、中度土壤干旱并没有限制羊草叶片的生长,对气体交换参数亦无显著影响,反映了羊草幼苗对土壤水分胁迫的较高耐性。叶片生物量以26 ℃时最大,其它依次为23 ℃、20 ℃、29 ℃和32 ℃。温度升高使气孔导度和蒸腾速率增加, 却使光合速率和水分利用效率降低。水分和温度对叶片生物量、光合速率、气孔导度和蒸腾速率存在显著的交互作用,表明高温加强了干旱对叶片生长和气体交换的影响, 降低了羊草对土壤干旱的适应能力。高温和干旱的交互作用将显著减少我国半干旱地区草原的羊草生产力。     

樟子松幼苗生长及光合特性对强风沙流吹袭的响应

为了解樟子松幼苗对不同时间强风沙流吹袭的生理生态响应,2013年春季在内蒙古科尔沁沙地研究了8级大风风沙流(风速18m·s-1,风沙流强度173g·cm-1·min-1)吹袭10、20和30min下樟子松幼苗生长与光合特性的变化。结果显示:(1)随着风吹时间的增加,樟子松的株高生长量减少、茎粗生长加快,落叶数量增加,其中30min处理与CK相比的株高生长量下降52.63%,茎粗生长量增加233.30%,落叶指数增加466.70%。(2)风沙流吹袭没有改变樟子松幼苗的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度的日变化规律,但日光合峰值下降,日最大蒸腾速率增加;与CK相比,30min处理的日最大光合速率下降22.69%,日最大蒸腾速率增加11.89%。(3)随风吹时间增加,其叶片温度、叶片相对含水量、日均光合速率、水分利用效率下降,30min处理较CK依次下降0.60%、4.37%、28.57%和31.58%,且日均蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度增加,30min处理较CK依次增加6.25%、6.67%和12.60%。研究表明,在持续风沙流胁迫下,樟子松幼苗光合作用受到抑制,蒸腾耗水增加,水分利用效率降低;樟子松幼苗生长速率降低主要源于光合面积减少和光合作用受到抑制,而其光合速率下降主要因幼苗叶片叶温和叶片含水量下降所致,蒸腾速率的增加主要源于气孔导度的增加;为了适应风沙流持续吹袭的胁迫,樟子松幼苗采取了降低株高生长速率,加快茎粗生长速率的适应策略。     

不同土壤水分条件下焕镛木幼苗的生理生态特性

在不同的土壤水分条件下 (土壤含水量分别为 2 0 1%、14 3%和 13 2 % ) ,比较研究濒危物种焕镛木幼苗的生理生态特性 ;测定了焕镛木叶片的净光合速率 (A)、气孔导度 (gs)、内在水分利用率效率 (WUE)、比叶面积 (SLA)及叶片的光合作用 光响应曲线。结果表明 :随着土壤含水量的增加叶片的净光合速率和气孔导度相应增高 ,生长在最高土壤含水量下的植株 ,日平均光合速率、气孔导度分别为 8 5 5± 4 32 μmol·m-2 ·s-1和 81 5 7± 8 4 1μmol·m-2 ·s-1,分别比生长在最低土壤含水量下的植株高 2 5 6 1%和 17 6 8% ;另一方面 ,水分利用效率、比叶面积随土壤含水量的降低而趋于增加 ,土壤含水量最低时 ,植株的日平均水分利用率、比别增加0 2 8%和 15 87% ,其中 ,水分利用效率的变幅较小 ;光饱和点随着土壤含水量的增加而增高。较高的土壤湿度有利于焕镛木的生长。     

采煤塌陷影响下土壤含水量变化对柠条气孔导度、蒸腾与光合作用速率的影响

采煤塌陷引起的土壤环境因子的变化对矿区植物生长的影响越来越受到人们的关注,气孔导度、蒸腾与光合作用作为环境变化响应的敏感因子,研究植物气孔导度、蒸腾与光合作用的变化是揭示荒漠矿区自然环境变化及其规律的重要手段之一。研究采煤塌陷条件下植物光合生理的变化是探究煤炭开采对植物叶片水分蒸腾散失和CO_2同化速率影响的关键环节,是探讨采煤塌陷影响下植物能量与水分交换动态的基础,而采煤矿区植物叶片气孔导度、蒸腾与光合作用速率对采煤塌陷影响下土壤含水量变化的响应如何尚不清楚。选取神东煤田大柳塔矿区52302工作面为实验场地,以生态修复物种柠条为研究对象,对采煤塌陷区和对照区柠条叶片气孔导度、蒸腾和光合作用速率以及土壤体积含水量进行监测,分析了采煤塌陷条件下土壤含水量的变化以及其对柠条叶片气孔导度、蒸腾与光合作用速率的影响。结果显示:(1)煤炭井工开采在地表形成大量裂缝,破坏了土体结构,潜水位埋深降低,土壤含水量均低于沉陷初期,相对于对照区,硬梁和风沙塌陷区土壤含水量分别降低了18.61%、21.12%;(2)柠条叶片气孔导度、蒸腾和光合作用速率均与土壤含水量呈正相关关系;煤炭开采沉陷增加了地表水分散失,加剧了土壤水分胁迫程度,为了减少蒸腾导致的水分散失,柠条叶片气孔阻力增加,从而气孔导度降低,阻碍了光合作用CO_2的供应,从而导致柠条叶片光合作用速率的降低,蒸腾速率也显著降低。     

不同程度的水分胁迫对中间锦鸡儿幼苗气体交换特征的影响

为探讨未来降水减少对内蒙古皇甫川流域人工栽培主要灌木树种中间锦鸡儿气体交换特征的影响 ,特设计正常降雨水平、偏旱、干旱和极端干旱 4种水分处理水平 ,进行人工模拟水分胁迫实验。结果表明 ,不同的水分处理显著影响土壤含水量、土壤温度、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、资源利用效率和叶片水势。适度的水分胁迫 (干旱环境 )能够提高中间锦鸡儿的水分利用效率和抗旱性 ,同时也降低了净光合速率与蒸腾速率。随水分胁迫的增强 ,中间锦鸡儿的净光合速率日变化曲线逐渐从典型的单峰型转变成双峰型 ,出现光合“午睡”现象。根据 Farquhar和 Sharkey提出的判别标准 ,干旱和极端干旱下光合“午睡”的原因分别以气孔因素和非气孔因素 (叶肉细胞光合能力下降 )为主。中间锦鸡儿通过自身的生理调节以抵抗干旱 ,是其能够适应干旱环境、历经 3a大旱而幸存下来的重要原因     

模拟喀斯特不同土壤生境下黑麦草对水分胁迫的生长和光合生理响应

以多年生草本黑麦草为对象,模拟喀斯特生境土壤特征设置浅而宽(Shallow and wide, SW:30×30×5 cm~3)和深而窄(Deep and narrow, DN:10×10×45 cm~3)两种土壤容器,以正常降水量为对照供水(W100%),设减水50%(W50%)和减水70%(W30%)共3种水分处理进行盆栽实验,探究了两种不同土壤生境中土壤水分变化对黑麦草生长及光合生理的影响,以进一步理解喀斯特地区植物的适应对策。结果显示:(1)SW生境对水分变化敏感,随供水减少土壤含水量显著下降。轻度减水下植物叶面积增大,光合速率提高,地上部分生长得到促进,但水分严重减少对其生长和光合生理有抑制作用,但地上质量分数和水分利用效率却显著升高;(2)DN生境保水能力较好,随供水减少土壤水分含量下降较为平缓。叶片相对含水量、气孔导度和比叶面积在各水分处理之间差异不显著,但严重减水条件下总生物量、地上质量分数和水分利用效率均有回升。研究表明:浅而宽生境中植物倾向于通过提高地上部分的生长,保持较高的光合速率,并向地上部分分配较多生物量来应对水分胁迫;而深而窄生境中植物会充分利用土壤空间条件,促进根系的生长来提高对水分的吸收,从而维持植物的生长。     

截干对杉木种子园老龄化母树光合特性的影响

为探究截干与否对杉木老龄化母树光合特性的影响,以杉木种子园老龄化截干与未截干母树为试验对象使用LI 6400XT便携式光合测定系统对其净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率进行了比较研究。结果表明:与未截干母树相比,截干可极显著提高母树净光合速率、气孔导度、蒸腾速率以及水分利用效率,其中净光合速率提高了0.3~5.6倍,叶片气孔导度提高了0.4~2.7倍,蒸腾速率提高了0.2~2.1倍,水分利用效率提高了0.02~2.6倍。枝条朝向对光合特性有显著影响,总体表现为东面枝叶的净光合速率、叶片气孔导度和蒸腾速率大于南面和西面。     

硝酸还原酶和可溶性蛋白对蒙古栎种源生长的影响

研究了硝酸还原酶和可溶性蛋白含量对蒙古栎种源生长的影响。结果表明:蒙古栎在生长性状、硝酸还原酶活性以及可溶性蛋白含量上都存在着显著的差异,绥阳种源含量最高。同时,不同种源的硝酸还原酶活性及可溶性蛋白含量呈现明显的季节变化,以6月份最高,这与蒙古栎在6月份生长较快相符。而且生长性状与所研究的两个理化指标之间存在显著的正相关,即树木生长潜力大的种源、体内硝酸还原酶活性高、蛋白质积累多。本研究为人们预测树木生长状态,提供了一定的理论依据。     

呼伦贝尔沙地樟子松年轮生长对气候变化的响应

以内蒙古呼伦贝尔地区沙地樟子松为样本,建立了樟子松树木年轮宽度年表,应用相关分析和响应函数分析等年轮气候学方法,研究了樟子松径向生长对气候变化的响应。结果表明,樟子松年轮宽度与4月和6—9月平均温度呈显著负相关关系(P<0.05);与各月降水量多呈正相关关系,特别是与当年5—8月的月降水量呈显著正相关关系(P<0.05);树轮年表与前一年10月至当年10月的PDSI均呈显著正相关关系(P<0.05),其中与5月份PDSI的相关性最高。响应函数分析表明,年表与当年6—7月的平均气温、上一年10月和当年5—7月份的降雨存在显著的相关性,与5—7月份PDSI存在较显著的正相关性;综合来看,呼伦贝尔沙地樟子松生长同时受降水和温度的影响,其径向生长与气候因子间的关系属于降水敏感型,为区域降水重建提供了科学基础。     

遮荫对水曲柳和蒙古栎光合、生长和生物量分配的影响

为探讨水曲柳(Fraxinus mandshurica)和蒙古栎(Quercus mongolica)苗期对光的适应性及其生长最适光强,设置4种光环境(全光(FL)、75%光(LS)、50%光(MS)、25%光(HS)),观测了2年生水曲柳和蒙古栎苗木气体交换参数、叶绿素含量(Chl)和比叶重(LMA)、生长及生物量的分配。结果表明:随着光强的减弱,2个树种的LMA、单位叶鲜质量(LFA)和根冠比均呈下降趋势;叶绿素含量(Chl)呈上升趋势,且差异显著(p<0.05);光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rd)呈"N"形变化,但差异均不显著(p>0.05);水曲柳的最大光合速率(Pmax)在HS处理下最大,Rd在HS处理下最小;蒙古栎的最大光合速率(Pmax)在LS处理下最大,Rd也较小;在全光处理下苗高增量均低于HS处理,地径增量均高于HS处理。研究结果进一步确定水曲柳苗期具有一定的耐荫性,在弱光强下生长较好;蒙古栎苗期对光照要求较高,在相对较强光照下生长较好。     

蒙古栎不同冠层部位叶片养分动态

以长白山原始针阔叶混交林优势树种蒙古栎为对象,研究了6-10月生长季不同冠层叶片单位叶面积质量(LMA)、单位质量和单位叶面积的C、N、P含量变化,以及N、P的再吸收效率与利用效率.结果表明:在生长季,蒙古栎冠层上、下部叶片的LMA和单位叶面积C含量(Carea)表现出明显的月动态变化;单位叶面积N、P含量(Narea、Parea)的月变化趋势与单位质量N、P含量(Nmass、Pmass)相似,而用单位叶面积与单位质量表示的N、P再吸收效率无明显差异.冠层位置对N的再吸收效率和利用效率无明显影响,但冠层上部P的再吸收效率和利用效率显著高于冠层下部.在未来气候变化情景下,蒙古栎较高的生存力和竞争力有助于促进生态系统的养分循环.     

沙地云杉小树高生长与环境条件关系的数量化模型

沙地云杉小树高生长与环境条件关系的数量化模型郑元润徐文铎（中国科学院植物研究所,北京１０００９３）（中国科学院沈阳应用生态研究所,１１００１５）ＴｈｅＭｏｄｅｌｓｏｆＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎＨｅｉｇｈｔＧｒｏｗｔｈｏｆＰｉｃｅａｍｏｎｇ...     

外生菌根真菌对科尔沁沙地樟子松人工林衰退的影响

通过对科尔沁沙地东南缘樟子松人工林气温、地温及樟子松人工林根系分布的观测,从温度对外生菌根菌存活与生长影响的角度分析了沙地樟子松人工林衰退的现象,结果表明：由于沙地表层土壤（0～5cm）高温环境,外生菌根菌无法存活;在沙地20～40cm土层内,温度条件有利于外生菌根菌的存活、生长,而13～42年生沙地樟子松人工林树木平均78％的根系分布于该层,说明外生菌根菌的存在阻止或延缓了樟子松人工林的生长衰退,不是导致沙地樟子松人工林枯叶、枯梢、枯枝、死亡的原因．表层土壤外生菌根菌的缺乏使萌发的幼苗不能形成有效根系是导致沙地樟子松人工林不能天然更新的主要原因之一．     

荒漠植物蒙古扁桃水分生理特征

蒙古扁桃(Prunus mongolica)是荒漠区和荒漠草原的水土保持植物和景观植物,是蒙古高原古老残遗植物,对其深入研究对于了解蒙古高原植被演替以及对当地生态环境的稳定和恢复有着重要意义。该实验采用PV技术和自然脱水法探讨了蒙古扁桃的水分生理特性。结果表明:在自然状态下,蒙古扁桃幼苗叶片的相对含水量为69%,饱和含水量为117%,临界饱和亏为48%,水势为-0.85 MPa。经 5% PEG-Hoagland (-0.46 MPa)干旱胁迫处理3 d后,其相对含水量、临界含水量和水势分别下降到48%、39%和 -1.97 MPa,而饱和含水量和束缚水与自由水比值分别增加到187%和11.94。对失水率分析的结果表明:在正常水分状态下,蒙古扁桃幼苗经102 h自然脱水后失水达到平衡,而经过干旱胁迫处理3 d后,其失水率曲线斜率变小,失水过程明显减缓,失水最终达到平衡的时间延长到152 h,其保水能力显著提高。将旱生植物蒙古扁桃的失水率曲线与中旱生植物长柄扁桃(P. pedunculata)的失水率曲线相比较发现,蒙古扁桃的耐脱水能力明显强于中旱生植物长柄扁桃。PV曲线(Pressure-volume curve)分析结果表明: 蒙古扁桃饱和含水量渗透势(Ψπ¹⁰⁰)和零膨压渗透势 (Ψπ⁰)很低,分别为-2.49 MPa和-3.11 MPa,而Ψπ¹⁰⁰和Ψπ⁰差值较大(0.62 MPa),表明其维持膨压的能力很强。其细胞壁弹性模量值低(4.18 MPa)进一步表明,蒙古扁桃具有很强的膨压调节能力。蒙古扁桃幼苗失去膨压时的渗透含水量(ROWC^tlp)为80%,这是其细胞壁特性所决定的渗透调节能力的基础。蒙古扁桃质外体含水量(AWC, %)较高(79%),因而具有较高的束缚水与自由水比值(7.76),这是其耐脱水性的生理基础。总之,蒙古扁桃叶水势、渗透势低有利于其根部对深层土壤水分的吸收,而较高的束缚水与自由水比值及较低的细胞壁弹性模量是其耐脱水的生理基础。     

沙地云杉幼树对食叶害虫危害的补偿与超补偿效应

从沙地云杉食叶害虫优化管理出发 ,在植物与害虫相互作用的生态系统中 ,通过人工模拟摘叶实验研究 ,结果表明 ,沙地云杉幼树在一定失叶率的条件下存在补偿和超补偿效应 ,进而以沙地云杉宏观生长指标组建了一组不同生长指标的补偿与超补偿效应模型 ,同时寻求了相应的补偿点与超补偿点 .     

Growth in stem diameter of Larix principis-rupprechtii and its response to meteorological factors in the south of Liupan Mountain, China

Research related to daily and seasonal pattern of stem growth of Larix principis-rupprechtii was carried out with the help of a dendrometer from June to September in 2005 in the Liupan Mountain, Ningxia, Northwestern China. The results indicated that daily fluctuation of stem diameter was rhythmic and it could be divided into three continuous phases: contraction, expansion and stem diameter growth when daily rainfall < 10 mm during the measurement period. Comparatively, it showed a different pattern compared with the former when daily rainfall ≥10 mm and in the subsequent days. Based on the work done by Deslauriers et al. a modified method was designed to calculate daily and cumulative stem growth, and it showed that seasonal pattern of cumulative stem growth was similar among five sample trees. From June and July, stem growth rate was quick and the values were in the range 27.0–44.2 μm per day. Relatively, they took on a slow growth rate from August to September, and the values were under 10 μm per day. And it also showed that there existed a significant difference in stem growth among sample trees, which could be as a result of the difference in tree domain and their positions in the stand. The relationship between daily stem growth and meteorological factors was studied by principle component analysis and partial correlation analysis, and the result indicated that the daily rainfall, daily minimum temperature, daily average solar radiation and vapor pressure deficit were four significant factors which determined the daily stem growth.     

樟子松无性系生长性状与结实量变异研究

为选育高产、优质的樟子松种质资源,本研究以吉林省白城市林木种子园的304个樟子松无性系为材料,对其生长性状（树高、地径、胸径、3 m处直径、冠幅、分枝角度和侧枝粗度）和结实性状（2015、2016和2017年的结实量）进行调查分析。方差分析结果表明除冠幅外无性系间各性状差异均达极显著水平（P<0.01）;各指标表型变异系数的变化范围为3.79%~65.22%,重复力变化范围为0.24~0.70;相关性分析结果表明除侧枝粗度与3 m处直径相关未达到显著水平外,树高、胸径、地径、冠幅与侧枝粗度间相关均达极显著水平,不同树龄的结实量与大部分生长性状相关未达显著水平。依据生长性状,以5%的入选率对无性系进行综合评价,15个无性系入选,入选无性系在树高、地径、胸径、3 m处直径、分枝角度和侧枝粗度等指标的遗传增益分别为5.47%、4.48%、15.18%、11.78%、2.38%和6.66%;依据3年结实量,以5%的入选率对无性系进行综合评价,15个无性系入选,入选无性系在2015年、2016年和2017年的平均结实量的遗传增益分别为2.89%、46.32%和13.88%。该研究为樟子松种子园优良无性系的选择提供材料,也为吉林西部樟子松良种选育提供基础。