华荠苧响应不同土壤水分的表型可塑性

研究了土壤相对含水量分别为100%、80%、60%、40%和30%水分条件下华荠FDB2(Mosla chinensis)生长和形态的表型可塑性.结果表明成年植株的生物量积累、形态参数、单株叶绿素总含量及穗重等都在60%相对含水量条件下最高;当土壤相对含水量从30%提高到60%时,分配到枝和根的生物量随之增加,分配到叶的生物量减少,土壤相对含水量再提高时,情况则相反;生殖比率随土壤相对含水量的下降而升高,30%处理最大,100%处理最小.这些结果说明华荠FDB2的适宜水分生态位是中偏湿的土壤环境.华荠FDB2通过器官生物量分配和形态结构调整对不同土壤水分产生可塑性响应,并以提高生殖比率的策略来适应干旱胁迫.     

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。     

水分胁迫对羊草光合产物分配及其气体交换特征的影响

 通过对典型草原优势植物种羊草(Leymus chinensis)的盆栽实验,模拟5个土壤水分梯度（分别为土壤持水量的75%～80%(对照)、60%～65%、50%～55%、35%～40%和25%～30% ）对羊草叶片相对含水量、光合速率、光合产物分配和种群CO2交换速率的影响。结果表明：随着土壤水分胁迫的增加,羊草叶片相对含水量呈先增加而后下降的单峰型变化,且在50%～55%处理下达到最大;叶片光合速率随着水分胁迫的增加而减小,且75%～80%、60%～65%、50%～55%的水分处理与35%～40%、25%～30%的水分处理的叶片光合速度日动态规律不同。羊草总生物量及根、鞘、叶生物量均随着水分胁迫的增加呈下降趋势。干旱促进早期羊草根的分配和根冠比增加, 但到后期却使它们降低, 表明羊草在受到较长期的持续干旱后通过增加根部的比重来提高抗旱性的能力逐渐降低。羊草根茎的生物量和分配随着土壤水分含量降低均呈现出先增加而后下降的趋势,羊草根茎的生物量在50%～55%处理下达最大（1.28 g·株-1）,而羊草根茎的分配在35%～40%处理下达最大（48.5%）。羊草种群CO2的净交换速率随着水分胁迫的增加而减小,其日交换量随着水分胁迫的增加而增加,且在60%～65%处理下达到最高,而后呈下降趋势,并在25%～30% 处理下为负值。研究结果表明,土壤持水量的40%可能是羊草对于水分变化响应的阈值。     

土壤水分含量和接种摩西斗管囊霉 (Funneliformis mosseae)对伯乐树幼苗生长的影响

该研究测定了伯乐树在不同水分处理(40%、60%、80%、100%)和时间节点下的菌根侵染率,不同水分处理前后接种组和对照组幼苗株高、地径、叶片数等形态指标以及叶片丙二醛含量、幼苗成活率指标。结果表明:(1)相对含水量60%条件下,菌丝、丛枝和总的侵染率最高,40%低水分含量和80%以上高水分含量都不利于菌根真菌对幼苗的侵染。(2)在40%和60%低水分量含量条件下,接种幼苗的丙二醛含量显著低于对照,接种摩西斗管囊霉可提高幼苗对干旱胁迫的抗耐性,但80%和100%高水分含量条件下接种对幼苗的作用不明显。(3)幼苗在自然和接种条件下适宜生长的土壤相对含水量为80%和60%。(4)相同水分条件下,接种幼苗成活率高于对照,其中相对含水量60%下接种幼苗的成活率最高(90%),在40%低水分含量或100%饱和水分含量下,幼苗的成活率都相对较低。     

异株荨麻（Urtica dioica）生长及光合特性对不同土壤水分含量的响应

异株荨麻是我国一种重要中药植物,如何对其进行人工定向培植具有重要意义。以异株荨麻扦插苗为实验材料,采用盆栽水分梯度法,按土壤相对含水量93．58％、80．74％、67．90％、55．06％和42．22％分为对照组CK,实验处理组T1,T2,T3和T4五个处理组,通过观测不同水分条件下,异株荨麻生长量、生物量变化和光合特征变化,试图探讨异株荨麻的水分适应性,寻找出适合其生长的水分范围及对生物量分配的影响,为北方地区种植栽培此类植物提供科学依据。结果发现：随土壤水分含量的降低,异株荨麻生长量和生物量积累呈先上升后下降趋势,在土壤相对含水量80．74％生长达到高峰,土壤相对含水量67．90％～80．74％为异株荨麻生长的适宜范围。净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、气孔限制值及叶绿体色素含量的变化趋势与之相近似。在上述水分范围以外其光合功能下降、同化作用减弱,使异株荨麻生长衰退和干物质积累的减少。此外,土壤水分直接调控光合产物在地上和地下的分配以及植株个体形状,生产实践中,通过控水可以达到控制株形和根冠比的作用,用以诱导植株朝种植的预期方向生长,以达到获取植株不同部位产量的实际应用需求。     

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．     

不同生长阶段苘麻生物量分配对种群密度和土壤水分的响应

通过研究不同生长阶段下植物生物量分配对土壤水分和种群密度的响应,揭示植物同时应对生物与非生物环境因子的策略。本研究在田间条件下对1年生草本植物苘麻（Abutilon theophrasti）进行加水和对照2种水分处理,每种处理下进行低、中、高3种种植密度处理,分别在生长20、50 d时测量植物根、茎、叶片、叶柄和繁殖（花和果实）生物量,探讨在不同生长阶段苘麻生物量分配如何响应于密度和水分。结果表明：植物生长20 d时,在加水处理中,与低密度相比,中密度提高了根生物量比率19.4%和根冠比21.5%,降低了叶生物量比率34.4%;未加水处理（对照）中生物量分配对密度的响应不显著;50 d时,对照处理下,高密度相对于低密度降低了总生物量63.5%,2种水分处理下高密度都降低了根冠比和根生物量比率,提高了茎生物量比率,不影响总生物量和其他器官生物量分配。结果说明施加水分前期更容易促进根生物量分配对密度的积极响应（增大）,后期减缓高密度对总生物量的不利影响（降低）。生物量分配对密度的响应取决于种内相互作用的强度,早期适中水平的相互作用更容易产生地下促进作用,促进根部的积极响应。中密度下适中的种内相互作用也可以促进根生物量分配和总生物量对水分增加的积极响应。生长阶段可以通过影响植物个体大小而改变植物相互作用强度,进而改变生物量分配对密度和水分可用性的响应。     

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。     

水分胁迫下春小麦根系吸水功能效率的研究

对水分胁迫下不同根系大小的春小麦籽粒产量与水分利用效率、相对生长速度和根系功能效率之间的关系进行了研究。实验分为3个水分处理和3个根系大小处理,3个水分处理分别是土壤含水量保持在田间持水量的80％-90％(H),50％-60％(M)和30％-40％(L)。根系大小的处理是(1)大根系处理(B),(2)中根系处理(M)和(3)小根系处理(S)。实验结果表明,在中度和重度干旱条件下小根系处理(MS和LS)的作物具有较高的WEUg,WUEdm、相对生长速度、根系功能效率和籽粒产量;在高水分处理中,上述参数的数值在大根系处理中相对较高。根呼吸耗C量在作物的整个生育期中都占有十分重要的地位,尽管根呼吸耗C比例随作物的生长而呈同步增加的趋势,但实际耗C量却呈逐步下降的趋势,同一时期作物的根呼吸速率与土壤含水量之间存在正相关关系,说明适当降低土壤含水量可以有效地减少根呼吸耗C量,有利于提高作物的存活率。在干旱半干旱地区,春小麦的根功能效率尚未达到最高值,作物产量仍有潜力可挖,通过适时补灌和减少同化物向根系分配的比例和根系对同化产物的消耗量来达到提高春小麦籽粒产量的方法是可行的,但不是长久之计。     

水分胁迫效应对冬小麦生长发育影响的试验研究

利用大型水分试验场遮雨棚遮档自然降水,采用人工定量补水进水进行冬小麦土壤占田间持量40％－50％、45％－50％、50％－55％、50％－60％、55％－60％、60％－70％持续时间分别为5、10、15d水分胁迫处理的控制试验。试验结果表明：控制结束复水后,50％－60％、55％－70％水分胁迫处理诱发冬小麦根、茎、叶、总生物量显著增长或明显减缓其衰老速率。土壤含水量占田间持水量50％－60％处理,具有明显的增产、节水效率,确定土壤含水量占田间持水量55％为冬小麦拔期水分胁迫应增产节水的水分临界指标。     

增雨对巴丹吉林沙漠东南缘白刺水分利用的影响

研究了增雨条件下巴丹吉林沙漠东南缘的白刺灌丛的水分利用阈值.2009年5月初到9月末,根据当地的年均降水量(115 mm),每月进行1次增雨,设置了0、50％和100％3个比例的增雨处理.在5、7和9月的增雨试验开始之前1天和增雨之后的第1、3和7天采样,测定白刺枝条木质部水分、10和30 cm土层水分、灌溉井水和自然降雨的稳定氢同位素比率,以及土壤含水量的变化.结果表明:自然条件下,白刺在5和9月主要利用地下水,7月主要利用土壤浅层10和30 cm水分.增雨后,白刺对地下水的利用比例下降,对浅层土壤水分的利用比例增加.100％增雨对白刺枝条木质部水分的δD值影响显著,5、7和9月白刺的水分利用比例增加.而50％增雨在5和7月仅改善了土壤水分条件,白刺的水分利用比例没有明显增加.只有增雨量达到当地年均降水量时,白刺对水分的利用比例才能明显增加.     

不同光环境下胡桃楸幼苗的形态可塑性及其响应研究

为了探求不同光环境对胡桃楸幼苗生长的影响,对全光照（100%光照）、中光照（60%光照）、低光照（30%光照）3种光环境下胡桃楸幼苗的生长、形态特征、生物量分配和水分特征开展研究。结果表明：胡桃楸幼苗的形态在不同光环境下存在明显的可塑性变化,生物量分配和水分特征均表现出不同程度的差异。低光照条件下,胡桃楸幼苗生长快,株高、地径分别为全光照的1.14、1.18倍;冠幅大,是全光照的1.40倍;叶片宽大,叶长和叶宽分别是全光照的1.25和1.36倍;分枝数明显少于全光照。3种光环境下胡桃楸幼苗地上部分生物量存在显著差异,地下部分差异不显著。叶片相对含水量随着光照的降低呈现逐渐增加的趋势;全光照条件下叶片饱和持水量与叶片干鲜比明显大于遮阴条件;3种光照条件下叶绿素含量差异显著。胡桃楸幼苗为适应不同光环境,在形态和生理方面都做出适应性调整,适当的遮阴处理有利于胡桃楸幼苗生长。     

增加水分对古尔班通古特沙漠4种短命植物生物量及氮素形态吸收的影响

为明确土壤水分含量对荒漠生态系统短命植物生长及氮素吸收偏好性的影响,该研究以古尔班通古特沙漠4种优势短命植物东方旱麦草(Eremopyrum orientale)、尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrhinchum)、琉苞菊(Centaurea pulchella)和卵果鹤虱(Lappula patula)为研究对象,通过盆栽控水实验,设定3个水分梯度分别为：干旱处理(W₁,土壤含水量2％)、正常水分处理(W₂,土壤含水量8％)和湿润处理(W₃,土壤含水量14％),利用¹⁵N同位素示踪法研究水分对4种植物生物量及不同形态氮素的吸收策略的影响。结果表明：(1)随着土壤含水量的增加,4种短命植物的地上、地下、总生物量呈递增趋势,在正常水分处理时增速最快,且同一生活型不同物种之间的生物量累积速率不同;而4种短命植物的根冠比随土壤水分含量的增加呈显著下降趋势。(2)在不同水分处理下,4种短命植物对不同形态的¹⁵N吸收速率表现为：硝态氮＞铵态氮＞甘氨酸,对3种形态氮素以及总氮的吸收速率均随着水分梯度的增加呈增大趋势。(3)在干旱处理时,硝态氮是4种短命植物最偏好吸收的氮形态,随着土壤含水量的增加东方旱麦草、琉苞菊的氮素形态偏好性不会改变,而在水分持续增大至湿润处理时,铵态氮对尖喙牻牛儿苗和卵果鹤虱的氮素吸收的贡献率超过硝态氮,成为这2种植物最偏好吸收的氮形态。     

水分对胡杨幼苗光合及生长特性的影响

采用盆栽控制实验方法对不同水分条件下胡杨幼苗的光合日变化以及生长特性进行分析研究.结果显示:(1)不同水分条件下胡杨幼苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)日变化曲线均呈单峰型,峰值时间均在12:00;当土壤含水量为21.6%～24.0%时,幼苗的水分利用效率(WUE)日变化曲线呈不明显的双峰型,峰值时间分别在8:00和18:00,其他处理均为单峰型,但峰值时段有差异;随着土壤含水量的减小,胡杨幼苗的Pn、Gs、Ci和Tr日均值逐渐降低,当土壤含水量为12.0%～19.2%时,幼苗的WUE日均值显著高于其他处理.(2)幼苗的株高、基径、各器官的生物量及总生物量均随土壤含水量的减小而降低,当土壤含水量为12.0%～19.2%时,幼苗地下生物量的降低程度大于地上生物量,且幼苗的根冠比也增大.研究表明,土壤含水量对胡杨幼苗的光合特性及其生长具有显著影响,当土壤含水量大于12.0%时,幼苗能够通过增大水分利用效率,改变根冠比提高抗旱性;当土壤含水量小于9.6%时,幼苗自我调节能力减弱,生长受到抑制.     

干旱胁迫对欧李幼苗表型可塑性的影响

该研究以欧李为材料,探讨了干旱胁迫对欧李表型可塑性的影响。结果表明:(1)随着干旱胁迫的加剧,欧李根生物量、枝叶生物量、植株总生物量积累、根冠比和根冠比胁迫指数均呈现先升高后降低的趋势,在T1处理下达到最大值,并显著高于其他处理(α=0.05)。(2)随土壤含水量的降低,欧李根的生物量分配指数呈现先增加后降低的趋势,叶生物量与之相反,在T1处理下根的生物量分配指数最大,枝叶的最小(α=0.05)。(3)在水分供应为60%～80%时,欧李的株高、冠幅、基径、二级分枝数、主根长、主根直径及侧根数量均达到最大值(α=0.05),对一级分枝数的生长没有显著影响。(4)随着水分胁迫的加剧,叶片长从T2处理开始下降,叶片宽、单片叶面积及比叶面积均呈现先增加后减少的趋势(α=0.05)。综上可得,欧李通过调整形态特性和各器官生物量积累及其分配对不同干旱胁迫条件产生了较强的可塑性。     

水分和氮磷水平对小麦碳同位素分辨率和水分利用效率的影响

 依据盆栽试验数据,利用植物稳定性碳同位素分辨率的理论模型,研究了水分和氮磷营养对小麦叶片碳同位素分辨率(Carbon-isotope discrimination △)的影响。结果表明：水分差异引起碳同位素分辨率较大变异,碳同位素分辨率随土壤相对含水量(Soil relative water content)的提高而提高,在土壤相对含水量为60％～70％条件下碳同位素分辨率最高。缺水时磷水平提高,碳同位素分辨率提高。水分利用效率(Water use efficiency)与碳同位素分辨率关系受土壤水分和养分水平的影响。缺水条件下水分利用效率与碳同位素分辨率之间为负相关,充分供水下为正相关;在低氮水平下的关系不明显,施氮150kg·hm-2时相关性显著。     

入侵植物加拿大一枝黄花对土壤水分变化的生态学响应

以盆栽的入侵植物加拿大一枝黄花为材料,在100%(CK)、80%(W_80)、60%(W_60)和40%(W_40)土壤田间持水量条件下,研究了该植物的生长、生物量分配和光合生理特征,以探讨其入侵机制.结果表明:(1)加拿大一枝黄花的生长速率、株高、叶面积(叶长、叶宽)等均随土壤含水量的降低而下降;总生物量及根、茎、叶各器官生物量积累均随土壤含水量的减少而呈不同程度降低,根生物量比、叶生物量比和根冠比则表现出逐渐增大趋势,并在W_40处理下达到最大;克隆生长在W_40处理下受到严重抑制,表现为无克隆分株和二级根茎,分枝强度低、根茎直径小等特征.(2)随着土壤含水量减少,植株叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量逐渐下降,叶绿素a/b比值却升高,同期的净光合速率、最大净光合速率、光饱和点下降,而光补偿点却上升,其光适应范围逐渐变小.研究发现,加拿大一枝黄花具有较强的抗旱性和耐旱性,但重度干旱仍严重影响其正常生长,其适宜的水分生态位是中偏湿的土壤环境;其通过一系列形态和生理上的可塑性变化来适应和占据各种异质性生境,表型可塑性可能是其成功入侵的重要机制.     

土壤水分对高山红景天生长和红景天甙含量的影响

温室中3种土壤水分条件(土壤相对含水量分别为35％～55％、55％～75％和75％～95％)下,以55％～75％土壤相对含水量上生长的高山红景天的株高、生物量、红景天甙含量和产量最高。     

水分胁迫下AM真菌对柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)生长和抗旱性的影响

利用盆栽实验研究了水分胁迫条件下AM真菌对柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)生长和抗旱性的影响.在土壤相对含水量为80%、60%和40%条件下,分别接种摩西球囊霉(Glomus mosseae)和柠条锦鸡儿根际土著菌,结果表明,水分胁迫对AM真菌的接种效果有显著影响.不同水分条件下,接种AM真菌显著提高了宿主植物根系菌根侵染率.土壤相对含水量为40%～60%时,接种株的株高、茎粗、生物干重和叶片保水力明显高于不接种株;接种AM真菌提高了植株对土壤有效N和有效P的利用率,增加了植株全P、叶片叶绿素和可溶性糖含量以及SOD、POD、CAT等保护酶活性.土壤相对含水量为40%时,叶片MDA含量明显下降.水分胁迫条件下,以接种柠条锦鸡儿根际土著菌的效果最佳.AM真菌增强宿主植物的抗旱性可能源于促进宿主植物根系对土壤水分和矿质元素吸收的直接作用和改善植物体内生理代谢活动、提高保护酶活性的间接作用.     

水分对武夷山草甸土壤有机碳激发效应的影响

水分是影响土壤有机碳激发效应的重要因子,但水分如何影响山地草甸土有机碳激发效应尚不清楚。本试验以武夷山高海拔(2130 m)山地草甸土为研究对象,通过室内添加¹³C标记的葡萄糖结合控制土壤水分(30%FWC和60%FWC,FWC为田间持水量),进行为期126 d的室内培养试验,定期测定CO₂浓度和¹³C-CO₂丰度值,研究不同水分条件下土壤有机碳矿化特征和激发效应的差异及其影响因素。结果表明: 山地草甸土碳矿化随着水分增加而增加。不同土壤水分山地草甸土激发效应随培养时间延长呈现逐渐降低的趋势,低含水量土壤激发效应显著大于高含水量土壤,培养结束时低含水量土壤累积激发碳量比高含水量土壤高61.4%。与低含水量土壤相比,高含水量土壤由葡萄糖矿化产生的CO₂量较多,且低含水量土壤的累积激发碳量与葡萄糖矿化量的比值显著大于高含水量土壤,说明高含水量土壤微生物更多地矿化外源添加的葡萄糖,且激发效率较低,最终高含水量土壤激发效应小于低含水量土壤。相关分析表明,土壤激发效应与土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量碳与氮比值(MBC/MBN)和NH₄⁺-N变化量呈显著正相关,说明低含水量条件会通过改变山地草甸土壤微生物数量和组成,进而提高土壤微生物对氮的“挖掘”,最终增加激发效应。因此,全球气候变化背景下若山地草甸土壤水分降低可能会增加通过激发效应引起的碳损失。