陕西渭北旱原土壤—植物—大气连续体中水分运转规律的研究──Ⅳ．生态和生理环境对蒸腾速率的影响

在整个生长季内,研塬了陕西渭北旱塬冬小麦蒸腾速率与生态和生理环境的关系。结果表明,蒸腾速率与气温和土壤水势呈指数函数相关,与大气水势、相对湿度和叶水势在大于某一值时呈指数函数相关,小于该值时呈直线正相关,该值分别为－１６０．７０ＭＰａ,３０．６５４％和－０．９９８ＭＰａ;与光量子通量密度和叶温在大于某一值时呈直线正相关,小于该值时呈直线负相关,该值分别为９９９．７７７ｐｍｏｌ·ｍ－２·ｓ－１和２５．６７℃;与气孔阻力呈幂函数相关。并给出了蒸腾速率与各因素间的现象模型。通过主要生态因子（气温、光量子通量密度、大气水势和相对湿度）对蒸腾速率的综合分析表明,在陕西渭北旱源,诸生态因子对冬小麦蒸腾速率的重要性依次为大气水势、相对湿度、光量子通量密度和气温。     

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.     

陕西渭北旱源土壤—植物—大气连续作中水分运转规律的研究──Ⅲ．生态和生理环境对叶片气孔阻力的影响

在整个生长季内,研究了陕西渭北旱源冬小麦叶气孔阻力与生态和生理因子的关系。结果表明,气孔阻力与大气温度、相对湿度和大气水势及叶温均呈二次曲线相关;与土壤水势呈直线正相关;与叶水势呈指数函数相关;当光量子通量密度小于１５２３μｍｏｌ·ｍ－２·ｓ－１时．气孔阻力与之呈幂函数相关,当光量子通量密度大于１５２３μｍｏｌ·ｍ－２·ｓ－１时,气孔阻力与之呈指数函数相关,此时气孔正处于“午休”期间。试验给出了冬小麦叶气孔阻力与各因素之间的现象模型。通过主要生态因子（气温、光量子通量密度、大气水势和相对湿度）对气孔阻力作用的综合分析表明,在陕西渭北旱塬,诸生态因子对冬小麦叶气孔阻力的重要性依次为大气水势、相对湿度、光量子通量密度和气温。并对其它影响气孔阻力的因素进行了讨论。     

土壤干旱期间墨兰的水分生理变化

研究了盆栽墨兰〔Ｃｙｍｂｉｄｉｕｍｓｉｎｅｎｓｅ（Ａｎｄｒ．）Ｗｉｌｌｄ．］在不同土壤含水量情况下的水分生理变化。不同叶龄的叶片对于干旱反应不同,一年生叶比二年生叶敏感。在叶片含水量、叶片水势、叶绿素含量、蒸腾速率和气孔阻力等生理参数中,后两者对干旱反应最灵敏。所以,一年生幼叶的蒸滕速率和气孔阻力可作为指标去判断墨兰植株水分供应情况。墨兰在土壤持水力４４．２％时,相对透性较小,生长正常,一年生动叶的蒸腾速率和气孔阻力分别是３．３６μｇ·ｃｍ￣（－２）·ｓ￣（－１）和７．０８ｓ·ｃｍ￣（－１）;当土壤干旱,持水力降至２２．５％时,相对透性增大３９％,说明细胞已经受旱害,该时的蒸腾速率降至０．９５μｇ、ｃｍ￣（－２）·ｓ￣（－１）,气孔阻力升为２２．２５ｓ·ｃｍ￣（－１）。可以认为,墨兰的土壤临界水分是在土壤持水力４４％—２２％之间。     

张掖湿地旱柳叶水势与中脉性状的关联性

植物叶水势和中脉性状是反映叶片水力特性的主要参数,二者之间的关联性对理解植物水分供需平衡的生态适应策略具有重要意义。选择张掖市黑河干流边缘的洪泛平原湿地为实验地,以河岸为起点沿平行河岸线的方向依次设置近水区(样地Ⅰ)、中水区(样地Ⅱ)和远水区(样地Ⅲ)3个水分梯度样地,采用标准化主轴估计方法(standardized major axis estimation,SMA),研究了对水分影响下旱柳(Salix matsudana)叶水势与中脉性状之间的关系。结果表明:随着土壤含水量减少,旱柳林的高度、密度和郁闭度均持续降低,旱柳叶片的中脉密度、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、光合有效辐射(PAR)和叶片温度(Tleaf)逐渐增加,中脉直径、比叶面积及叶水势、叶绿素含量逐渐减少;不同土壤含水量样地旱柳叶水势与中脉性状间的相关性存在差异(P0.05),在样地Ⅰ和样地Ⅲ叶水势与中脉密度呈极显著负相关关系(P0.01),在样地Ⅱ两者之间呈显著负相关关系(P0.05);旱柳叶水势与中脉直径在3个水分梯度样地均呈显著正相关关系(P0.05)。随着湿地土壤含水量减少,旱柳采取降低叶水势、增加中脉密度并减少中脉直径的资源投资策略,反映了该物种在异质生境中具有较强的叶片性状可塑性,从而有利于其适应特殊的湿地生境。     

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。     

冬小麦叶片气孔导度模型水分响应函数的参数化

植物气孔导度模型的水分响应函数用来模拟水分胁迫对气孔导度的影响过程, 是模拟缺水环境下植物与大气间水、碳交换过程的关键算法。水分响应函数包括空气湿度响应函数和土壤湿度(或植物水势)响应函数, 该研究基于田间实验观测, 分析了冬小麦(Triticum aestivum)叶片气孔导度对不同空气饱和差和不同土壤体积含水量或叶水势的响应规律。一个土壤水分梯度的田间处理在中国科学院禹城综合试验站实施, 不同水分胁迫下的冬小麦叶片气体交换过程和气孔导度以及其他的温湿度数据被观测, 同时观测了土壤含水量和叶水势。实验数据表明, 冬小麦叶片气孔导度对空气饱和差的响应呈现双曲线规律, 变化趋势显示大约1 kPa空气饱和差是一个有用的阈值, 在小于1 kPa时, 冬小麦气孔导度对空气饱和差变化反应敏感, 而大于1 kPa后则反应缓慢; 分析土壤体积含水量与中午叶片气孔导度的关系发现, 中午叶片气孔导度随土壤含水量增加大致呈现线性增加趋势, 但在平均土壤体积含水量大于大约25%以后, 气孔导度不再明显增加, 而是维持在较高导度值上下波动; 冬小麦中午叶片水势与相应的气孔导度之间, 随着叶水势的增加, 气孔导度呈现增加趋势。根据冬小麦气孔导度对空气湿度、土壤湿度和叶水势的响应规律, 研究分别采用双曲线和幂指数形式拟合了水汽响应函数, 用三段线性方程拟合了土壤湿度响应函数和植物水势响应函数, 得到的参数可以为模型模拟冬小麦的各类水、热、碳交换过程采用。     

两种相思叶片光合作用对干旱的反应

比较了绢毛相思和大叶相思的叶特性,旱季的田间光合速率和供水短缺对光合速率、气孔传导率和蒸腾速率的影响。绢毛相思的比叶重、单位叶面积的叶绿素含量和叶绿素a/b均较大叶相思高,但叶片含水量略低。绢毛相思的中午时叶片水势为-0.6±0.05MPa,而大叶相思则为-1.18±0.07MPa。绢毛相思叶片水势降低时,叶片鲜重的变化较大叶相思大。旱季10月,两种相思的日平均光合速率相近似,但绢毛相思有较高的气孔传导率和蒸腾速率。干旱处理引起大叶相思叶片水势降低较绢毛相思大。当绢毛相思叶片水势从-0.76MPa降至-1.35MPa,日平均光合速率降低49.4％;而大叶相思,叶片水势从-1.22MPa降低至-2.2MPa,日平均光合速率降低55.0%。大叶相思叶片水势降低的幅度比较大,光合速率降低亦大。     

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     

海南红豆（Ormosia pinnata)夏季叶片气体交换，气孔导度和水分利用效率的日变化

对野外海南红豆叶片的气体交换、气孔导度和水分利用效率及其相应环境因子的日变化进行测定的结果表明：夏季７月叶片净光光合速率和蒸腾速率的日变化曲线呈双峰型,前者的变化主要受光控制,与气温、叶温和湿度的关系不明显;后者与光、气温和叶温成正相关,与湿度成负相关,气孔导度对湿度的敏感性比对光和温度明显很多。分析结果显示,气孔导度和光合速率受环境因子的响应是相对独立的,海南红豆的水分利用效率最高值出现在上午较     

不同施肥水平对旱地冬小麦水分利用效率的影响

1987—1988年,研究了旱地施肥对冬小麦(Triticum aestivum cv．Shanhe No．6)水分利用效率的影响,初步探讨了“以肥调水”的生理机制。施肥不仅提高了旱地土壤含水量,更重要的是提高了土壤水势和土壤水的有效性,从而增加了有效水分利用。施肥增大旱地冬小麦绿叶面积,延缓叶片衰老,从而降低土壤蒸发,增加蒸腾用水潜势和光合潜势,但净同化率不一定提高。施肥增加旱地冬小麦总的水分利用(ET,即蒸散量)和蒸腾(T)用水,增加地上部生物产量,提高了经济产量和水分利用效率。施肥使冬小麦同时具有耗水和节水以抵御干旱的能力,对植株具有调节作用,使之更好地适应干旱环境。     

黑果枸杞功能性状对氮磷添加的响应及其可塑性

分析养分添加对荒漠植物功能性状的影响,对揭示其响应和适应环境变化的规律至关重要。本研究以黑果枸杞为材料,设置3个氮磷(NP)添加量(低、中、高)和N/P(5∶1、15∶1、45∶1),量化分析了整株、根、茎、叶和果实性状对NP添加的响应。结果表明: 黑果枸杞功能性状差异化响应了NP添加量和比例,随NP添加量的增加,生物量和比叶面积增加,根冠比、叶干物质含量、根组织密度和比根长降低;随N/P的提高,地下生物量、比根长和净光合速率增大。17个功能性状指标的变异系数为7.3%～69.1%,生物量、根冠比和比根长为响应氮磷的敏感性状(可塑性指数PI>0.5),变异性较大(49.4%～69.1%);而叶长宽比、叶厚、叶组织密度、叶茎干物质含量为惰性性状(PI<0.20)。主成分分析(PCA)结果显示,黑果枸杞在多元特征空间的位置随NP添加量横向迁移,趋向于地上、地下生物量更大、根冠比更小的策略;同时叶组织密度与叶厚、比叶面积呈负相关;叶干物质含量与叶厚、比叶面积呈负相关,与叶组织密度呈正相关;生物量与比叶面积呈正相关,与比根长呈负相关。逐步回归分析进一步表明,比根长、比叶面积和叶片净光合速率是影响黑果枸杞生物量的主要功能性状。黑果枸杞通过资源利用策略的转变、根系碳分配的改变以及性状的权衡协变与非一致性响应适应土壤养分环境的波动。     

养分对旱地小麦水分腔迫的生理补偿效应

利用不同深度渗漏池供水差异所造成的水分胁迫,分期测定冬小麦叶片的净光合速率、气孔阻力、叶肉胞间ＣＯ２浓度、蒸腾强度、叶绿素含量和叶片吸光强度。研究养分对小麦水分胁迫的生理补偿效应。结果表明,水分腔迫后,气孔阻力增加,叶绿素含量和净光合速率显著下降。但在水分胁迫时施用氮肥,蒸腾速率减弱,叶绿素含量,叶片吸光强度和净光合速率增加,因而,短时水分利用效率显著提高。这表明,因水分胁迫导致净光合速率和短时水     

The effect of root pressurization on water relations, shoot growth, and leaf gas exchange of peach (Prunus persica) trees on rootstocks with differing growth potential and hydraulic conductance

It is well known that rootstocks can have an effect on the vegetative growth and development of the tree; however, there has been no clear explanation about the physiological mechanism involved in this phenomenon. Evidence indicates that the rootstock effects on tree vegetative growth may be related to hydraulic limitations of the rootstock. The objective of these experiments was to investigate the shoot growth, water potential, and gas exchange of peach trees on different rootstocks in response to manipulations of water relations of trees on rootstocks that differ in root hydraulic conductance. Tree water relations were manipulated by applying different amounts of pneumatic pressure on the root system and then relative shoot extension growth rate, tree transpiration rate, leaf water potential, leaf conductance, leaf transpiration, and net CO(2) exchange rate responses were measured. Root pressurization increased leaf water potential, relative shoot extension growth rate, leaf conductance, leaf transpiration, and net CO(2) exchange rates of trees on both vigorous and dwarfing rootstocks. There was a significant positive linear correlation between applied pneumatic pressure and tree transpiration rate and leaf water potential. Leaf conductance, transpiration rate, and net CO(2) exchange rate as well as relative shoot extension growth rates were also positively correlated with the applied pneumatic pressure on the root system. These relationships were consistent across both vigorous and size-controlling rootstocks, indicating that rootstock hydraulic limitation may be directly involved in the vegetative growth control of peach trees.     

Synergistic effects of cadmium and NaCl on the growth,photosynthesis and ion content in wheat plants

The addition of NaCl to cadmium had significant synergistic effect on the wheat root and shoot fresh mass, relative growth rate and net assimilation rate, while showed no significant effects on the dry mass production, leaf area, leaf area ratio, leaf mass ratio and specific leaf area. Additive depression of the rate of photosynthesis and the stomatal conductance was recorded, while no significant effect on the transpiration rate was observed. The Cd stress disturbed the mineral nutrition of the wheat plants either directly or indirectly, NaCl markedly reduce the uptake and internal concentration of K and Ca in the shoot. The combination of cadmium and NaCl showed no additive effects on the content of ions in the root as well as in the shoot of wheat plants.     

干旱胁迫对小麦幼苗根系生长和叶片光合作用的影响

采用水培试验方法,以2个耐旱性不同的小麦品种(敏感型望水白和耐旱型洛旱7号)为材料,研究了干旱胁迫对小麦幼苗根系形态、生理特性以及叶片光合作用的影响,以期揭示小麦幼苗对干旱胁迫的适应机制.结果表明： 干旱胁迫下,2个小麦品种幼苗的根系活力显著增大,而根数和根系表面积受到抑制;干旱胁迫降低了望水白的叶片相对含水量,提高了束缚水/自由水,而对洛旱7号无显著影响;干旱胁迫降低了2个小麦品种叶片的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度,但随胁迫时间的延长,洛旱7号的叶绿素含量和净光合速率与对照差异不显著;干旱胁迫降低了2个小麦品种幼苗的单株叶面积,以及望水白的根系、地上部和植株生物量,而对洛旱7号无显著影响.水分胁迫下,耐旱型品种可以通过提高根系活力、保持较高的根系生长量来补偿根系吸收面积的下降,保持较高的根系吸水能力,进而维持较高的光合面积和光合速率,缓解干旱对生长的抑制.     

Growth and water-use efficiency of 10 Triticum aestivum cultivars at different water availability in relation to allocation of biomass

In environments where the amount of water is limiting growth, water-use efficiency (biomass production per unit water use) is an important trait. We studied the relationships of plant growth and water use efficiency with the pattern of biomass allocation, using 10 wheat cultivars, grown at two soil moisture levels in a growth chamber. Allocation pattern and relative growth rate were not correlated, whereas allocation pattern and water use efficiency were. Variation in transpiration per plant resulted from variation in the rate of transpiration per unit leaf area or root weight, rather than from differences in leaf area or root weight per plant. Transpiration per unit leaf area or root weight was lower when the leaf area or root weight per unit plant weight was larger. Also, the efficiency of water use at the plant and leaf levels was higher for plants with a higher leaf area per unit plant weight, and it was not correlated with the plant's growth rate. Differences in water-use efficiency at the leaf level were related to variation in stomatal conductance, rather than in the rate of photosynthesis. A high photosynthetic water-use efficiency was associated with a low efficiency of nitrogen use for photosynthesis.     

不同类型保水剂对冬小麦水分利用效率和根系形态的影响

采用田间小区试验,研究5种不同类型保水剂及2个施用水平对冬小麦产量、水分利用效率、根形态的影响.结果表明: 冬小麦茎蘖数、旗叶面积、产量和水分利用效率在不同类型保水剂及施用量处理之间存在显著差异.与对照相比,5种保水剂处理冬小麦产量增加1.3%～7.9%,水分利用效率由对照的17.1 kg·hm^-2·mm^-1提高到18.0～20.7 kg·hm^-2·mm^-1.保水剂对冬小麦根系的平均直径、总根长和总表面积的影响均达到显著水平,在0～20和20～40 cm土层,总根长分别增加3.7%～19.1%和6.3%～27.3%,总表面积分别增加6.5%～21.7%和2.9%～18.5%.冬小麦根系形态特征与冬小麦产量和水分利用效率均呈显著正相关.丙烯酰胺/无机矿物复合型保水剂对提高冬小麦水分利用效率和促进根系生长效果最为明显.     

喀斯特石漠化地区土壤养分对泡核桃功能性状的影响

为了探究喀斯特石漠化地区植物叶片功能性状及影响因素,以及揭示其对石漠化环境的适应机理,该文以中国南方喀斯特高原峡谷地区的泡核桃(Juglans sigillata)为对象,揭示土壤养分对叶片结构和光合性状的影响效应。结果表明:(1)泡核桃叶功能性状随石漠化等级增加,叶面积减小,比叶面积增大,叶干物质含量和叶组织密度先降后升,蒸腾速率、胞间CO₂浓度、气孔导度和光能利用率先下降后升高,其他性状变化趋势不显著。(2)冗余分析表明土壤养分能够解释37.4%的光合性状变异与53.4%的结构性状变异,其中全磷和溶解性有机碳对光合性状影响最大,而对结构性状影响最显著的是碱解氮和速效磷。(3)比叶面积分别与叶干物质含量极显著负相关,与净光合速率极显著正相关,叶厚度与叶组织密度极显著负相关,蒸腾速率与胞间CO₂浓度、气孔导度极显著正相关,水分利用速率与蒸腾速率、胞间CO₂浓度、气孔导度极显著负相关,光能利用率与净光合速率显著正相关。研究结果表明,泡核桃为适应喀斯特石漠化的特殊生境采取增强生长功能性状,同时提高资源获取能力的开拓型生长策略,以提高对环境胁迫的抵御和适应能力。     

Method to estimate the critical soil water content of limited availability for plants

This contribution contains a proposal to estimate the critical soil water content of limited availability for plants, below which transpiration starts to decrease due to limited water availability for roots, which is frequently noted as “the point of limited soil water availability”. The method is based on the fact, that soil water content at which transpiration rate is starting to decrease is followed by the biomass production decrease. The method is using the relationship between the relative transpiration and the average soil water content of the soil root zone, and the linear relation between biomass production and transpiration, published earlier.