塔里木河上游胡杨与灰杨光合水分生理特性

在自然条件下对塔里木河上游优势树种-胡杨、灰杨的光合水分生理特性进行比较研究.结果表明,整个生长季胡杨、灰杨的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr,除8月份)日进程均为单峰曲线,水分利用效率(WUE)变化无明显规律性.胡杨与灰杨12:00后Pn的下降主要取决于非气孔因素限制.胡杨Pn、WUE高于灰杨,而Tr低于灰杨,表明胡杨属高光合、低蒸腾、高WUE型树种,灰杨属低光合、高蒸腾、低WUE型树种.胡杨、灰杨枝水势(Ψw)、清晨与正午水势日进程均呈"V"字型曲线,胡杨水势日变幅、正午水势月变幅均小于灰杨,但两树种水势间无显著差异.胡杨与灰杨具有较强的水分吸收和减少水分丧失的能力,但胡杨调节气孔导度(Gs)控制蒸腾失水的能力较强,对干旱环境表现出更强的生态适应性,从而导致两树种产生了种群地理分化.     

关于能否用小孔律解释气孔蒸腾具有高速率的问题

“植物的蒸腾速度决定于扩散动力和扩散阻力两个因素 ,与小孔律无直接关系……在解释气孔散失大量水分时 ,不应使用小孔律……”[1 ] 的提法欠妥 ,值得商榷。首先 ,通过小孔扩散水汽的动力与气孔相同 ,都是孔内外水汽压差。若小孔与外界之间不存在水汽压差 ,水分是不会高速率地通过小孔大量散失的。其次 ,水分通过小孔扩散时同样存在扩散阻力 ,即小孔阻力和边界层阻力。因此 ,水分通过小孔扩散或气孔蒸腾是相似的 ,所以 ,用小孔律来解释气孔蒸腾具有高速率是科学的。但是 ,气孔又有不同于无生物活性的 ,形状和孔径大小不变的小孔之处 ,它是…     

干旱胁迫对4种植物蒸腾特性的影响

在温室条件下研究类芦等4种植物在干旱胁迫下的蒸腾特性。结果表明,在正常供水情况下,4种植物蒸腾速率和气孔阻力日变化规律明显;在干旱胁迫下,气孔阻力增大,蒸腾速率逐步降低,当水势下降到临界值时,气孔关闭,气孔阻力急剧增大,蒸腾速率降至最低。4种植物中,类芦的水分利用效率最高,其次为百喜草和香根草,五节芒最低。4种植物的抗旱力以类芦最强,百喜草和香根草其次,五节芒最弱。     

不同时期毛乌素沙区主要植物种光合作用和蒸腾作用的变化

 采用LI—6000便携式光合分析系统对毛乌素沙区主要植物种油蒿、中间锦鸡儿、旱柳进行了不同时期光合作用,蒸腾作用日进程的测定,并同步测定有效光辐射、空气相对湿度、叶温、气温、胞间CO2浓度、气孔阻力、叶片水势及土壤水势等因子;结果表明：不同时期、不同植物种其光合、蒸腾特征各异;植物的光合、蒸腾与环境因子和植物内部因子之间有密切关系,其中有效光辐射是影响光合作用、蒸腾作用诸因子中的主导因子,而气孔阻力变化则在调节光合和蒸腾中起着重要作用;不同植物种间气孔对环境条件变化的响应程度不同,以中间锦鸡儿最为灵敏;3种植物的水分利用效率表明,中间锦鸡儿的水分利用效率较油蒿、旱柳为高。     

松嫩草地全叶马兰夏季与秋季光合及蒸腾作用的比较

在生长季晴天条件下,夏季和秋季松嫩草地全叶马兰的光合,蒸腾作用的日变化均为双峰曲线,但不同季节有所差异,夏季日均净光合速率与蒸腾速率均高于秋季,光合和蒸腾作用与环境因子的植物内部因子之间有密切关系。分析表明,叶片净光合速率与有效光辐射呈极显著相关,与气孔阻力,胞间CO2呈负相关;蒸腾速率与有效光辐射呈极显著相关,与叶温,饱和差呈正相关,与气孔阻力,胞间CO2浓度呈负相关,有效光辐射是影响光合和蒸腾作用诸因子中的主导因子,而气孔阻力变化则在调节光合和蒸腾中起着重要作用,蒸腾速率午降主要由于光辐射强,叶温高,湿度低,植物体缺水,气孔部分关闭所致。     

叶片生长进程中气孔发育对叶温调节的影响

鉴于气孔发育影响气孔导度和蒸腾速率,推测气孔发育可能影响叶温调节。为验证这一假设并阐述相关规律,在控光和控温条件下研究了冬青卫矛和华北紫丁香气孔发育、气孔导度、蒸腾速率及其与叶温的关系。结果表明,伴随冬青卫矛、华北紫丁香叶片生长气孔逐渐增大,但气孔密度下降;在此过程中,气孔导度和蒸腾速率逐步提高,而叶片温度降低;尽管冬青卫矛和华北紫丁香叶片的气孔密度和大小差异很小,但华北紫丁香近轴侧和远轴侧均有气孔分布,而冬青卫矛则只有远轴侧分布气孔,且相同条件下华北紫丁香的气孔导度和蒸腾速率高、叶温低。因此,气孔发育能够促进气孔导度和蒸腾速率提高,有助于降低叶温;近轴侧气孔可能更有利于蒸腾降温。     

草原地区不同生态类型的植物生理特性的比较研究

比较研究了4种不同水分生态型植物在不同水分胁迫下的光合作用、叶片含水量和气孔阻力等生理指标的反应.结果表明,不同水分生态型植物抵御干旱的机制是不同的.中生植物主要是通过增加气孔阻力限制蒸腾失水,而旱生植物则依靠高浓度的细胞原生质减少水分的散失,后者保水效率远高于前者.植物从中生种到旱生种,生理特性亦显示出规律性的种间差异,叶片含水量和气孔阻力水平降低,而单位叶面积的净光合速率增加.     

彰武松、樟子松光合生产与蒸腾耗水特性

本文采用Li-6400光合测定系统对性成熟(18a)阶段彰武松(Pinus densiflora var.zhangwuensis)和樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)光合及蒸腾指标不同季节日变化进行了测定,并采用切枝蒸腾法对两个树种叶片气孔蒸腾和角质层蒸腾进行对比测定,评价了气孔开闭敏感性,探讨了两个树种光合生产与蒸腾耗水特性。结果表明：在同样生境条件下,彰武松比樟子松有较大的光合速率(Pn)和较小的蒸腾速率(Tr)。在5月和7月,彰武松的Pn和Tr日变化呈现明显双峰型,其Pn和Tr“午休”现象均主要受气孔限制;在10月呈单峰型。樟子松的Pn和Tr日变化在整个生长季均呈单峰型,而且,彰武松日光合量(DAP)均高于樟子松,是樟子松的163.4%(5月)、211.1%(7月)和183.6%(10月)。光响应曲线参数表明：在不同月份,彰武松最大光合速率(Pmax)均大于樟子松,且光饱和点(LSP)较高,光补偿点(LCP)较低。在任意被测时刻,彰武松气孔导度(Gs)和Tr都小于樟子松。彰武松具有较小气孔和角质层蒸腾速度,并且在同样干旱条件下,彰武松气孔下陷,其气孔的开闭反应更加敏感。彰武松水分利用效率(WUE)较高,约是樟子松的2.29倍。这些结果暗示,彰武松以其高的光合速率和低的蒸腾耗水特性,提高水分利用效率,以其敏感的气孔开闭机制和旱生叶片结构进而实现在干旱半干旱地区的速生特性。     

Tween-80引起玉米气孔夜间开放的机制

在T-80的作用下,与夜间气孔开放、蒸腾提高的同时,玉米叶片含水率及水势明显下降,水分饱和亏缺程度增大,此时,虽然气孔在黑暗中开放,但K~ 并未在保卫细胞内累积,而且,脱落酸也不能阻止这种气孔的夜间开放及蒸腾的提高。在被水蒸汽饱和的环境中,T-80处理与对照一样,蒸腾停止进行,T-80亦不再能使玉米气孔在黑暗中开放,叶片水势下降及水分饱和亏缺度增大的现象均随之消失。 T-80引起玉米气孔在黑暗中开放这一现象,与一般情况下和K~ 主动转移相关联的气孔主动开放运动不同,很可能是T-80改变了角质层的状况,使角质蒸腾大幅度提高,由此引起叶片含水率及水势的下降,进而引起表皮细胞膨压的下降,最终导致气孔的被动开放。     

宁夏河东沙区侧柏冠层气孔导度对环境因子的响应及其模拟

为了解林木冠层气孔导度对环境因子的响应规律,进一步阐释冠层气孔导度调控森林蒸腾的机理,本研究以宁夏河东沙区典型防护林树种侧柏(Platycladus orientalis)为对象,利用Granier热扩散技术,在生长旺季(7—9月)连续监测树干液流,并同步观测小气候;利用Penman-Monteith方程计算获得连续的冠层气孔导度(gc),并采用Jarvis-Stewart气孔模型对侧柏冠层气孔导度变化过程进行模拟。结果表明:环境因子与gc呈极显著相关关系(P0.01),对侧柏gc的影响从大到小依次为大气温度(Ta)太阳辐射(Rs)饱和水气压亏缺(VPD)空气湿度(RH)。典型晴天下,gc与VPD、Ta的关系曲线上升阶段和下降阶段路径不同,呈现"磁滞回环"的特性,且不同时段表现出不同的响应规律。Jarvis-Stewart模型较好地模拟了侧柏冠层气孔导度对环境变量Rs、VPD、Ta的响应过程,采用交叉验证法对模型进行验证和参数率定,可以解释84.4%的变量。     

干旱区植物叶片大小对叶表面蒸腾及叶温的影响

利用热及物质交换原理, 并结合前人研究成果, 在单叶尺度上建立了简单的叶温和水气蒸腾模型。模型通过预设值驱动, 预设值参照干旱区环境及植物叶片特征设置。模拟结果显示: 随气孔阻力的增加, 叶片蒸腾速率降低, 叶温升高; 同一环境下, 具有低辐射吸收率的叶片蒸腾速率和叶温更低, 并且气孔阻力越大, 这种差异越明显。另外, 叶片宽度及风速是影响叶片蒸腾及叶温的重要因子。干旱地区植物生长季节, 风速小于0.1 m·s ^-1、气孔阻力接近1000 s·m ^-1时, 降低叶片宽度不仅有利于降低叶片温度, 而且能够降低叶片蒸腾速率, 从而实现保持水分, 增强植物适应高温、干旱的能力。     

矮嵩草草甸主要植物气孔分布及开闭规律与蒸腾强度的关系

本文研究了高寒矮嵩草草甸6种植物叶片气孔的分布、密度和开闭日变化规律与蒸腾强度的关系。结果表明：多数植物上下表皮均有气孔分布,而矮嵩草的气孔集中分布在下表皮,羊茅的气孔集中分布在上表皮。同一植物类群中,叶片气孔密度大者,植物蒸腾强度也相对较高。气孔日变化是在日出后,随气温和大气湿度的变化而变化,在9时和午后3时气孔几乎全部张开,然后逐渐关闭。植物蒸腾强度随气孔开闭而发生变化,矮嵩草的蒸腾强度在11时左右达到峰值;垂穗披碱草和美丽风毛菊是在午后1时达到峰值,植物没有“午睡” 现象。     

Tween-80对玉米苗气孔运动和蒸腾作用的影响

吐温-80(浓度0.02～2％)处理后,引起玉米苗气孔运动及蒸腾作用的显著变化。它能使已经在黑暗中关闭了的气孔在黑暗中重新开放,使蒸腾提高。在水培及不同土壤水分情况下都是如此。在白天,当土壤含水率较高时,吐温处理使蒸腾提高,在水培条件下提高更显著,当土壤含水率较低时(<20％),吐温处理促使气孔关闭蒸腾下降。而这种抑制作用又必须在足够的光照强度下才能发生。在弱光照条件下(如2500米烛光),不论土壤含水情况如何,吐温处理均使蒸腾有所提高。     

昆仑山北坡4种优势灌木的气体交换特征

在自然条件下对昆仑山北坡四种灌木塔里木沙拐枣（Calligonum roborowasikii）、驼绒藜（Ceratoides latens）、合头草(Sympegma regelii)和昆仑绢蒿(Seriphidium korovinii)的气体交换、水势的季节变化特征及生长季末δ13C值进行了比较研究。结果表明：驼绒藜、塔里木沙拐枣和合头草气体交换日变化为单峰曲线,昆仑绢蒿为双峰曲线;其中塔里木沙拐枣属高光合高蒸腾型,水分利用效率最高,合头草属低光合低蒸腾型,驼绒藜属高光合低蒸腾型,昆仑绢蒿属低光合高蒸腾,水分利用效率最低。驼绒藜光合速率8月日变化,10：00-12：00,16：00-20：00两个时段,Pn下降,主要决定因素均为非气孔因素。沙拐枣6月光合速率日变化,12：00-14：00时,Pn下降,主要受气孔导度因素影响;16：00-20：00时,Pn下降,可能是同时受气孔和非气孔因素的影响。从耐旱机理可以将4种灌木归类：塔里木沙拐枣和昆仑绢蒿属于高水势延迟脱水耐旱机理;驼绒藜和合头草属于低水势忍耐脱水机理。用δ13C表征植物水分利用效率时,只有部分物种有很好的一致性。     

基于Penman-Monteith方程模拟青海云杉生长季日蒸腾过程

青海云杉（Picea crassifolia）作为我国黄土高原与青藏高原地区的主要造林树种,对其林分蒸腾耗水特征的研究,能够更合理的指导该地区植被重建与林分调控,以加强林分的稳定性,提高水分利用效率。为了揭示青海云杉在生长季内的冠层蒸腾规律以及冠层整体气孔阻力与环境因子的响应,评价Penman-Monteith方程在青海云杉冠层尺度上的适用性,采用探针式热扩散茎流计（TDP）进行测定,同步长期监测了环境数据,利用反推法建立冠层整体气孔阻力（r_sT）与环境因子之间的回归模型,结合Penman-Monteith方程模拟出青海云杉生长季的日蒸腾量,采用均方根误差、平均绝对误差和平均相对误差对蒸腾量的实测值与模拟值进行误差分析,以验证模型的准确性。得出的主要结论有：（1）生长季内青海云杉日蒸腾量随月份变化呈先增高后降低的趋势;各月蒸腾量占潜在蒸散量的比例为7月（79.68%） > 8月（72.71%） > 6月（72.53%） > 5月（67.08%） > 9月（66.48%） > 10月（64.29%）;（2）树干液流对气象因子的滞后时间为0.5 h;（3）不同月份云杉冠层整体气孔阻力（r_sT）与空气相对湿度（RH）呈正相关关系,与大气温度（T）、饱和水汽压差（VPD）呈负相关关系;（4）应用所建立的多因素回归模型结合Penman-Monteith方程对青海云杉蒸腾量进行模拟验证,累计平均相对误差为14.381%,平均绝对误差为0.160 mm,均方根误差为0.2。综上所述,Penman-Monteith方程在林分冠层尺度上有较好适用性根据所建立的多因素回归模型并结合Penman-Monteith方程,可以利用饱和水汽压差、温度和空气相对湿度三个气象因子较好地模拟日蒸腾过程。     

作物光合、蒸腾与水分高效利用的试验研究

通过田间试验,对作物光合、蒸腾、气孔行为及其影响因素进行了研究。结果表明,光合与蒸腾的非线性关系可以用抛物线方程表述,其中光合速率最高时的蒸腾速率为临界值,超出该值即为奢侈蒸腾,干旱处理的临界值较低,通过合适的调控措施,抑制奢侈蒸腾并不影响光合生产,综合分析光合速率、蒸腾速率与气孔导度的关系,气孑L导度大于0．12mol·m^-2·s^-1,实施提高气孔阻力并抑制蒸腾的措施,既节约水分又促进光合作用,增加产量．光合速率基本上随光合有效辐射的增加而提高,并有光饱和点存在,水分条件影响叶片光合作用达到饱和的早晚,干旱处理的光饱和点远远低于湿润处理,强光需要水分充足相耦合,才能充分发挥光能利用率,蒸腾与辐射的线性关系十分显著。从光合有效辐射入手,在光合有效辐射大于1000μmol·m^-2·s^-1时实施措施,既可大大降低蒸腾,又可改善光合,节水增产效果不言而喻。     

北京山区油松和元宝槭冠层气孔导度特征及其环境响应

叶片气孔是植物进行水汽交换的通道, 影响着植物的蒸腾和光合作用。然而叶片气孔行为受环境条件和树种类型的影响, 不同树种冠层气孔导度对环境因子响应的差异性, 以及在生长季不同时期叶片气孔对冠层蒸腾的调节作用是否会发生改变, 仍不清楚。该研究目的是通过探究各环境因子对不同树种冠层气孔导度的相对贡献率以及叶片气孔对冠层蒸腾的调节作用, 为深入了解植物水分利用状况和山区森林经营提供参考依据。于2018年生长季以北京八达岭国家森林公园内的58年生油松(Pinus tabuliformis)和39年生元宝槭(Acer truncatum)为研究对象, 利用热扩散技术对其树干液流进行连续监测, 并同步监测环境因子。利用彭曼公式计算冠层气孔导度(G_s)。主要结果: (1)油松和元宝槭日间G_s在日、月时间尺度上存在明显差异。5-7月油松和元宝槭日动态G_s均随饱和水汽压差(VPD)和太阳辐射(GR)的增加呈上升趋势, 上升持续时间比8月和9月长; 在月尺度上, 随着VPD、GR的降低和土壤湿度(VWC)的升高, G_s从5月到9月整体上升。(2)利用增强回归树法分析得到VWC和VPD对G_s的贡献率最大, 其次是GR、气温和风速。VWC和VPD对油松G_s的贡献率分别为66.4%和17.4%, 对元宝槭G_s的贡献率分别为54.8%和21.0%。(3)油松和元宝槭的dG_s/dlnVPD值与参考冠层气孔导度之间的斜率均显著高于0.6, 气孔调节作用相对较强。综上所述, 气孔对环境因子的响应在树种以及生长季不同时期之间存在差异, 为防止水分过度散失, 两树种在不同土壤水分条件下均通过严格的气孔调节控制蒸腾量。     

整树水力导度协同冠层气孔导度调节森林蒸腾

冠层气孔导度决定森林的蒸腾效率,它对驱动水汽移动的水汽应力的响应受树木水力结构的影响,并随水汽压亏缺上升和水力导度下降而降低,维持水势在最低阈值之上,避免出现水力灾变,调控冠层蒸腾。由于叶形和树冠结构的特点,部分脱耦联反映了湿润地区阔叶林冠层与大气的水汽交换特征,单纯以气孔导度的变化难以完整描述水分通量的调节规律,因而,需要考虑冠层气孔导度与水力导度协同控制冠层蒸腾的潜在机理。通过整合叶片气孔气体交换、树干液流、冠层微气象和其他环境因子的野外观测值,估测不同时间尺度的森林冠层气孔导度与大气的脱耦联系数和变异范围,以基于树干液流的冠层蒸腾,结合叶片/土壤水势梯度计算的水力导度,分析水力导度影响冠层气孔导度响应水汽压亏缺的敏感性,可以揭示和阐明水力导度和冠层气孔导度联合调节森林蒸腾的机理,对准确估测全球变化背景下森林对水资源利用的潜在生态效应有明显的理论意义。     

蒙古沙冬青气孔及保卫细胞内向钾离子通道特性研究

蒙古沙冬青是一种豆科,常绿灌木,主要分布在我国西北地区。蒙古沙冬青作为沙生植物的一种,有很强抗旱能力。蒙古沙冬青具有很低的蒸腾强度,其蒸腾作用与气孔的活动密切相关。气孔开放过程,保卫细胞质膜上的内向钾离子通道介导钾离子进入保卫细胞。本研究通过观测蒙古沙冬青和拟南芥气孔及保卫细胞原生质体,结果显示,蒙古沙冬青气孔密度明显比拟南芥气孔密度要低;蒙古沙冬青气孔保卫细胞周长是拟南芥的1.7倍;而蒙古沙冬青保卫细胞的体积约是拟南芥的3倍。通过膜片钳技术,记录蒙古沙冬青和拟南芥保卫细胞原生质体内向钾离子通道电流,膜电位为-180 m V时,蒙古沙冬青电流密度明显小于拟南芥。蒙古沙冬青保卫细胞内向钾离子通道转运钾离子的能力比较弱,可推测蒙古沙冬青气孔不易开放。通过比较发现,旱生植物蒙古沙冬青低的气孔密度和保卫细胞弱的转运钾离子能力,是其具有低的蒸腾强度关键。     

木本植物气孔对不同污染类型的反应

植物气孔扩散阻力与环境中颗粒物的污染有密切关系,由此得出的生理指标可用以指示大气中飘尘污染的程度,并筛选对污染物抗性大和消耗水分少的植物种。测定结果表明：不同污染类型区的植物气孔扩散阻力的大小顺序因地区而不同,在天津为冶炼厂(重工业污染区)>水上公园(游览区)>劝业场(商业集中区)>化工厂外(化工污染区) >盘山(清洁区);而在北京是卧佛寺一樱桃沟(游览区)>东单(交通频繁区)>首钢(重工业污染区)。之所以产生上述差异的原因除了京津两市的工业污染外,还与某些人为活动有关,如重工业污染区飘尘污染严重,植物气孔扩散阻力增大,但首钢经常用水冲洗叶子,其阻力值反小;公园和商业交通区是游人熙攘地点,极易引起地面扬尘,其气孔阻力反映了相似的结果。 研究结果还阐明：随着飘尘的增加,植物气孔扩散阻力增大,蒸腾率速相应的变小。