二倍体、四倍体和六倍体小麦产量及水分利用效率

试验选用了6个不同染色体倍性的小麦进化材料（3个二倍体、2个四倍体和1个六倍体）,分别在不同水肥条件下研究其根系、地上生物量、产量、蒸腾耗水量和水分利用效率等指标,旨在阐明小麦进化材料产量及水分利用效率的差异及水肥条件对这些特性的影响。试验表明：不同倍性小麦进化材料的生物量、产量和水分利用存在显著的差异,而且水肥条件对其有显著影响。在染色体倍性由2n→4n→6n的进化过程中,小麦根系及地上生物量均先增加后降低,而产量却显著增加,这与收获指数的增加有关。小麦产量的大小顺序为：T.aestivum〉T.dicoccum〉T.dicoccoides〉Ae.squarrosa〉Ae.speltoides〉T.boeoticum。水分亏缺显著降低小麦的生物量、产量和收获指数;在不同水分条件下,增加施肥量有利于这些指标的增加。但是水分亏缺下,增加施肥却降低各小麦材料的根系生物量。随小麦的进化,蒸腾耗水量显著降低,这与其生育期缩短有关;而生物量水分利用效率和产量水分利用效率却显著升高,且后者的差异要大于前者。各小麦产量水分利用效率的大小排序与产量的完全一致。水分亏缺处理显著减少各小麦进化材料的蒸腾耗水量47％～52％，而显著增加生物量水分利用效率3％～40％；但水分亏缺对产量水分利用效率的促进作用却随染色体倍性的增加而降低，甚至降低六倍体小麦T.aestivum的产量水分利用效率19％。不同水分条件下，高肥处理均有利于蒸腾耗水量、生物量水分利用效率和产量水分利用效率的增加。     

干旱沙区２种梨树光合特性的研究

通过对沙地栽培的苹果梨和锦丰梨２种梨树光合速率(Pn)日变化、季节变化的测度研究表明,苹果梨Ｐn日变化呈单峰曲线,峰值出现在上午９：００为１０．１５８μmol.m^-2.s^-1.。锦丰梨Ｐn变化呈双峰曲线,和一峰值在上午９：００,第二峰值在下午１３：００,第一峰值高于第二峰值Ｐn分别为１４．５６６μmol.m^-2.s^-1.和１０．９７２μmol.m^-2.s^-1.。并分析得出２种梨树Ｐn与其蒸腾速率（ＴＲＡＮ）、胞间ＣＯ２浓度（ＣＩＮＴ）、水平气压缺（ＶＰＤ）等影响因子之间存在着极显著相关关系和回归方程,以及２种梨树的水分利用效率（ＷＵＥ）。     

内蒙古高原甘蒙锦鸡儿光合作用和水分代谢的生态适应性研究

 对分布于内蒙古高原和林格尔和阿拉善的甘蒙锦鸡儿（Caragana opulens）种群的光合特性和水分代谢特性进行了比较研究。结果发现：和林格尔种群的光补偿点（500 μmol proton·m-2·s-1以下）、光饱和点（1 200 μmol proton·m-2·s-1）、光合最适温度（26 ℃）均低于阿拉善种群（光补偿点为700～800 μmol proton·m-2·s－1之间;光饱和点为1 500 μmol proton·m－2·s－1;光合最适温度为28～29 ℃）,在低温、低光强下表现出更高的光合速率;和林格尔种群比阿拉善种群需要更高的空气湿度来维持其光合速率;和林格尔种群表现高蒸腾、高光合和低水分利用效率的代谢特点,阿拉善种群采取低蒸腾、低光合和高水分利用效率的节水对策。这些生理特性与它们分布区的光、温、湿条件相适应。阿拉善种群的净光合速率、蒸腾速率和光能利用效率远低于和林格尔种群,而水分利用效率和叶水分亏缺明显高于和林格尔种群。这主要是由于两地区水分状况差异引起的。     

有限供水对夏玉米产量及其水分利用效率的影响

在人工控制水分的测试坑条件下,对玉米全生育期的研究表明;随供水量减少则根系耗水深度明显加深,土壤各层次含水量变化较大。当供水量从适宜供水下降到中度亏缺供水时,则耗水深度由８０ｃｍ增加到１２０ｃｍ;在各生育期蒸腾速率,光合速率及产量和水分利用效率均随供水量的下降而下降;研究单叶水分利用效率表明：顶层第二叶在各叶层中最高;其日变化是９：００－１１：００时单叶ＷＵＥ最高。     

有限供水对复玉米产量及其水分利用效率的影响

在人工控制水分的测试坑条件下,对玉米全生育期的研究表明;随供水量减少则根系耗水深度明显加深,土壤各层次含水量变化较大。当供水量从适宜供水下降到中度亏缺供水时,则耗水深度由８０ｃｍ增加到１２０ｃｍ;在各生育期蒸腾速率,光合速率及产量和水分利用效率均随供水量的下降而下降;研究单叶水分利用效率表明：顶层第二叶在各叶层中最高;其日变化是９：００－１１：００时单叶ＷＵＥ最高。     

四种禾本科牧草植物蒸腾速率与水分利用效率的比较

报道了４种热带亚热带禾本科牧草植物的蒸腾速率、水分利用效率的日变化图式,并就它们与叶面光强、叶面温度、气孔导度等参数之间的相关关系进行了分析．结果如下：（１）蒸腾速率因牧草种类不同而有差异,墨西哥玉米、矮象草．杂交狼尾草、皇草的日平均蒸腾速率分别为２．４７、１．３８、２．５３、２．９０ｍｍｏｌ ｍ－２ｓ－１;（２）正午前后（１０：００－１４：００）是４种牧草植物蒸腾耗水的主要时期;（３）虽然矮象草的净光合速率和蒸腾速率的日变化图式与其它３种牧草之间存在较大的差异,但水分利用效率日变化差异则很小;（４）不同牧草种类对正午前后高光强高温的适应策略存在差异,墨西哥玉米、杂交狼尾草、皇草采用了相同或相近的适应策略,即通过维持气孔扩张最大程度地蒸腾水分以降低叶温,矮象草则通过关闭气孔以减轻因水分过度消耗带来的伤害（５）４种禾本科牧草植物具有忍受或适应华南夏季炎热高温气候的能力或潜力,在热带亚热地区有推广价值和发展前景．     

调亏灌溉对菘蓝水分利用及产量的影响

通过探究水分调亏对河西地区膜下滴灌菘蓝(Isatis indigotica)各项生理指标、产量和水分利用的影响, 为菘蓝高效节水种植提供理论指导。于2016年在河西走廊中部张掖市民乐县益民灌溉试验站进行菘蓝水分调亏研究, 在保持苗期和肉质根成熟期充分灌溉的情况下, 在菘蓝营养生长期和肉质根生长期分别进行轻度、中度和重度的水分亏缺处理, 并测定各项光合生理指标、产量和水分利用率。结果表明, 营养生长期和肉质根生长期的中度与重度水分亏缺显著降低了菘蓝叶片净光合速率、叶面积指数、株高及主根长, 并且随水分亏缺程度加重降幅增大; 而轻度水分亏缺与对照组的差异不显著。营养生长期和肉质根生长期轻度水分亏缺处理的菘蓝产量与水分利用效率最高, 分别达到8 239.56 kg·hm^-2和24.11 kg·hm^-2·mm^-1; 其它水分亏缺处理组产量和水分利用效率均有所降低, 与对照组之间差异显著(P<0.05), 重度水分亏缺处理各项指标均最低。因此, 最优的菘蓝水分调控处理为营养生长期和肉质根生长期的轻度水分调亏, 能够降低菘蓝耗水量, 提高水分利用效率且其产量不会降低。     

节水农业及其生理生态基础

提高自然降水和灌溉水利用效率是节水农业要解决的中心问题。近年实践证明,通过提高水分利用率的途径增加农田生产力存在很大潜力,节水和增产的目标可能同时实现。为实现这一目标,需要研究确定植物水分亏缺的允许程度。植物各个生理过程对水分亏缺的敏感性不同,综合文献报道和作者研究结果,水分亏缺对与作物产量密切相关生理过程影响的先后顺序为:生长—蒸腾—光合—运输。在一定条件下,有限水分亏缺不会对作物最终经济产量造成影响,但却能显著提高水分利用效率。     

不同坡位沙棘光合日变化及其主要环境因子

沙棘是我国干旱半干旱地区重要的生态经济树种,被广泛应用于黄土高原造林活动中。为探明不同坡位沙棘光合特征及影响沙棘光合作用的主要环境因子,在沙棘生长旺盛期分坡位测定光合特性及环境因子日变化进程,并采用通径分析法分析各环境因子对沙棘净光合速率的直接和间接影响。结果表明：1、各环境因子之间存在相互作用,光合有效辐射是空气温度变化的主要驱动因子,而空气温度变化引起的空气密度变化对空气相对湿度和CO2浓度有显著影响。在上、中和下坡位环境变化可以分别解释85.6%、86.0%和 55.22%净光合速率的变异。2、下坡位沙棘净光合速率最小,日均值为9.38μmol/m2/s,上、中坡位分别为14.22μmol/m2/s,15.94μmol/m2/s。3、10:00之前中上坡位沙棘水分利用效率明显高于下坡位,但3坡位沙棘水分利用效率日均值无明显差异。4、上坡位净光合速率主要受到光合有效辐射、空气相对湿度的影响;中坡位光合有效辐射仍为主要环境因子,此外空气温度和空气湿度之间的相互作用对净光合速率也有一定影响,为主要限制因子;下坡位影响沙棘光合速率主导因素为光合有效辐射。5、沙棘在10:00之前光合有效辐射和空气湿度较高而空气温度较低的环境下,净光合速率和水分利用效率最高。作为阳生物种,沙棘需要足够的光照维持生长,而以往研究表明适度水分胁迫可以提高沙棘光合过程中对水的利用效率。本研究所选流域年降水量535mm,中上坡位水分胁迫并非十分严重。因此,种植于中上坡位的沙棘即可接受足够光照（特别是10:00以前的光照）进行光合保证生长速率,又能在光合过程中保持较高水分利用效率,符合干旱半干旱地区生态经济发展的需求。     

准噶尔盆地伊犁郁金香稳定碳同位素组成变化特征

选取准噶尔盆地古尔班通古特沙漠南缘9个样地中的伊犁郁金香（Tulipa iliensis）自然居群,通过测定各居群中伊犁郁金香的稳定碳同位素组成（δ^13C）、叶片和土壤中全氮、全磷、全钾以及水分含量,分析伊犁郁金香δ^13C值与上述因子之间的相互关系。结果表明：不同生境间伊犁郁金香δ^13C值差异不显著,水分利用方式可能受其基因型的控制而较为保守,同时在一定程度上也受生长环境中环境因子变化的影响,因而会有小的变幅：除了土壤中全钾含量之外,伊犁郁金香的叶片全氮、全磷、全钾、叶片水分含量以及土壤全氮、全磷和土壤水分含量在不同生境间均存在显著差异;其中伊犁郁金香叶片和土壤中的全氮含量与δ^13C值呈显著正相关：随着该植物叶片和土壤中水分含量的下降,伊犁郁金香δ^13C值显著增大,水分利用效率（WUE）明显提高。说明伊犁郁金香δ^13C值是植物的遗传学因子和环境因子共同作用的结果,其叶片及土壤中的氮素含量和有效水分含量是影响伊犁郁金香δ^13C值的关键因子。     

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。     

CO2浓度增加和水分亏缺对典型绿肥植物光合性能及水分利用效率的影响

探讨大气CO₂浓度和水分变化对3种典型绿肥植物光合性能及水分利用效率的影响,可为未来气候变化情形下草地生态系统适应性管理提供理论支持。本试验利用可精准控制CO₂浓度的人工气候室,设置400(自然大气)和800 μmol·mol^-1(倍增)两个CO₂浓度,80%土壤田间持水量(FC)(充分灌水对照)、55%～60%FC(轻度水分亏缺)、35%～40%FC(中度水分亏缺)、<35%FC(重度水分亏缺)4个水分梯度,研究CO₂浓度增加和水分亏缺对甘蓝型油菜、白三叶和紫花苜蓿叶绿素含量、气体交换参数及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明: 同一CO₂浓度下,与充分灌水对照相比,当土壤水分<40%FC时,3种植物的叶绿素含量和气体交换参数均显著降低;土壤水分为55%～60%FC时,3种植物的叶绿素总含量无显著变化,而白三叶和紫花苜蓿的光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)降低了6%～25%,但WUE无显著性差异。与大气CO₂浓度相比,CO₂浓度倍增使充分灌水处理下甘蓝型油菜的P_n显著降低了21.5%,而显著增加了轻度水分亏缺下3种植物的P_n,且增加了中度水分亏缺下甘蓝型油菜和紫花苜蓿的P_n,但只对重度水分亏缺下紫花苜蓿的P_n有所改善;CO₂浓度倍增显著增加了白三叶和紫花苜蓿在所有水分处理下的WUE,但只增加了甘蓝型油菜在轻度水分亏缺下的WUE。CO₂浓度和水分的交互作用对3种植物的P_n均有显著影响,但仅对甘蓝型油菜的WUE有显著影响。综上,3种植物对大气CO₂浓度倍增和水分亏缺的响应存在明显差异,CO₂浓度升高能改善轻度水分亏缺对3种植物光合性能和WUE的不利影响,但只改善了重度水分亏缺下紫花苜蓿的光合性能。     

Water use efficiency by alfalfa: Mechanisms involving anti-oxidation and osmotic adjustment under drought

Water use and mechanisms relating to osmotic adjustment and anti-oxidation were investigated in alfalfa (Medicago sativa L.) plants under reduced water availability. Water use efficiency (WUE), MDA and proline contents, and antioxidant enzyme activities were measured in three alfalfa cultivars under three levels of soil water availability in a greenhouse pot experiment. WUE was determined indirectly using discriminating carbon isotope composition. WUE increased with the severity of water deficit. Under all water regimes examined, cv. Longdong showed the greatest WUE values and the least reduction in biomass production under a 50% soil field water capacity. Stomatal density increased with increasing water deficit, but stomatal conductance decreased. This suggests that water stress can increase WUE by modifying stomatal regulation of the balance between the rates of CO₂ assimilation and water loss. The maintenance of leaf physiological function and leaf water status suggests that alfalfa has some mechanisms to maintain cell function when the plant is subjected to water deficit. The increase in the MDA content under drought conditions indicates that some degree of damage to cell membranes is unavoidable, whereas other results showing increases in the contents of proline and soluble sugars and activities of superoxide dismutase, peroxide dismutase, and catalase indicate how cell function may be to some extent maintained to result in the higher WUE. Alfalfa is shown to exhibit cultivar-specific differences in WUE with the maintenance of cell function under water deficit being related to anti-oxidation and osmotic adjustment.     

水分胁迫下烯效唑对百日草幼苗光合特性及叶解剖结构的影响

以百日草‘芳菲1号’为试材,研究不同水分胁迫下烯效唑(S3307)对其幼苗生长、光合特性及叶解剖结构的影响,以明确S3307对百日草的抗旱作用及其机理。结果显示:(1)在水分胁迫下,百日草的生长均受到不同程度的抑制,叶绿素含量显著降低,光合作用受到抑制,叶解剖结构有所变化。(2)S3307处理后,均能够显著降低所对应的不同程度水分胁迫下百日草的株高,显著增加茎粗、叶面积、叶片厚度、栅栏组织厚度和根冠比,显著增加叶绿素含量,提高百日草的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)。研究表明,S3307能够提高百日草的抗旱性,而且在轻度和中度水分胁迫下Pn的下降主要是由气孔因素引起,而在重度水分胁迫下光合速率的下降是由非气孔因素引起的。     

五种高速公路边坡绿化植物的生理特性及抗旱性综合评价

采用盆栽控制土壤水分,测定不同程度水分胁迫梯度下5种高速公路边坡绿化植物的叶水势、光合作用参数及叶绿素荧光参数,并以水分胁迫下各生理指标的平均变化速率为原始数据进行抗旱性综合评价。结果表明:(1)随着水分胁迫的加强,5种植物的ΨL、Pn、Tr、GS、Fv、Fm、Fv/Fm、Fv/Fo均逐渐下降,Fo逐渐升高,WUE先升后降,Ci先降后升,不同生理指标的变化幅度及拐点有一定差异;平均变化速率相对较小的是八宝景天和马蔺,较大的是肥皂草和太行菊;(2)根据水分胁迫下Gs和Ci变化方向的差异判断八宝景天、马蔺以W2作为Pn降低由气孔限制转为非气孔因素的分界线,五叶地锦、肥皂草和太行菊以W1为分界线,八宝景天、马蔺在W2时WUE最高,五叶地锦、肥皂草和太行菊在W1时最高;(3)5种植物抗旱性大小排序为:八宝景天>马蔺>五叶地锦>太行菊>肥皂草,聚类分析结果为:八宝景天、马蔺为强抗旱植物,五叶地锦为中抗旱植物,太行菊、肥皂草为弱抗旱植物。     

春小麦拔节期有限供水的产量和生理效应研究初报

本文研究了春小麦在中度水分亏缺（４０％土壤毛管持水量,ＣＷ）生长下,拔节期不同水平供水处理（３０─１００％ＣＷ,１０天）下的植株生长发育、水分代谢及产量组成方面的变化,初步发现,拔节期保持４０％ＣＷ是水分利用的效率（ＷＵＥ）与产量同步增加的下限,６０％ＣＷ是达到较高ＷＵＥ和较高产量的下限;春小麦拔节期增加限量供水能有效增加籽粒产量。产量增加又同植株干物质积累、株高、根系生长、旗叶面积及单株穗粒数紧密正相关。此外,拔节期有限供水的增加,蒸腾速度、叶水势和渗透势等生理指标也有一定程度的效应变化。     

Carbon–water coupling and its relationship with environmental and biological factors in a planted Caragana liouana shrub community in desert steppe,northwest China

宁夏荒漠草原区中间锦鸡儿灌丛群落碳水循环特征及其与生物环境因子的关系 干旱半干旱区的人工植被重建可能会改变陆地生态系统的重要生物物理过程——碳水循环,然而在人类活动背景下,仍然缺乏对这些区域生态系统的碳水耦合机制的认识。本研究基于涡度相关系统测量了宁夏盐池荒漠草原区人工种植的中间锦鸡儿(Caragana  liouana)灌丛群落的CO2和H2O通量,通过分析总初级生产力(Gross Primary Productivity, GPP)、蒸散发(Evapotranspiration, ET)和水分利用效率(Water Use Efficiency, WUE)的变化,探讨了人工灌丛生态系统碳水通量及其耦合关系,并进一步分析驱动其变化的生物环境因子。研究结果表明,气候因子的季节变化导致了生物物理特征和碳水通量呈周期性变化。在生长季,GPP和ET波动较大,而WUE变化相对稳定。GPP、ET和WUE显著受辐射(Global Radiation, Rg)、温度(Ta和Ts)、水汽压亏缺、叶面积指数和植物水分胁迫指数(Plant Water Stress Index, PWSI)的驱动。其中Rg、温度和PWSI是影响WUE的最重要因素。Rg和温度会对WUE产生直接的促进作用,但同时也会间接地提高PWSI进而抑制WUE。PWSI会抑制光合作用和蒸腾作用,当植物水分胁迫超过一个阈值(PWSI > 0.54)时,WUE会下降,这是因为GPP对植物水分胁迫的响应比ET更敏感。这些研究结果表明,在荒漠草原区通过大规模种植灌木可实现固碳的作用,但也必须充分考虑区域的水资源消耗和水分利用效率的状况。     

北京山区侧柏人工林水分利用效率及其影响因素

水分利用效率(WUE)是衡量植物抗旱性的一个重要指标,研究其动态变化及其影响因素能为北京山区植被建设提供参考.本研究基于稳定碳同位素技术,通过测定北京山区侧柏人工林在生长季的水分利用效率,探究气象因子、土壤因子和大气CO₂浓度对侧柏短期WUE的影响.结果表明: 1)侧柏生长季内的短期WUE呈现先降低后增加的变化特征,7月侧柏的短期WUE最低(2.69 mmol·mol^-1),10月侧柏的短期WUE最高(13.88 mmol·mol^-1).2)叶内外水汽压差(VPD)、大气温度(T_a)、土壤湿度(M_s)、空气相对湿度(RH)和大气CO₂浓度(C_a)是植物WUE的影响因素,5个影响因素对侧柏短期WUE变化的累计解释率达89.7%;太阳辐射(R_a)和风速(W_s)与侧柏短期WUE没有显著关系.3)VPD和T_a是影响侧柏短期WUE的主要因素,两者组成的主成分可以解释53.9%的侧柏短期WUE变化,其中VPD对侧柏短期WUE的影响高于T_a;M_s和RH是影响侧柏短期WUE的次要因素,两者组成的主成分可以解释25.4%的侧柏短期WUE变化,其中M_s对植物短期WUE的影响高于RH;C_a对侧柏短期WUE的影响较小,主要由C_a和T_a组成的主成分可以解释10.3%的侧柏短期WUE变化.     

环境因子对小麦叶片水分利用效率影响的实验研究和数值模拟

根据现有的光合作用和蒸腾作用的模型,利用Ｂａｌｌ－Ｂｅｒｒｙ 的气孔导度模型,将叶片的光合作用模型和蒸腾作用模型结合起来,建立了光强（Ｉ）、叶片－大气水汽饱和差（ＶＰＤ）和大气ＣＯ２ 浓度（Ｃａ）等环境因子对小麦叶片水分利用效率（ＷＵＥ）影响的模型。由于这３ 种环境因子对光合、蒸腾的影响方式上的差异,作为两者之比的叶片ＷＵＥ随各环境因子的变化出现复杂的图景,同时,在人工气候箱内分别于这３ 个因子变化时对光合、蒸腾的变化作了测定,计算了叶片的Ｗ ＵＥ。测定结果与模拟结果的对比表明,在多数情况下两者符合程度良好,但在高Ｃａ下有较大的偏离     

保水剂对水分胁迫下辣椒生长及光合作用的影响

以‘超越5号’辣椒品种为试材,研究了中度水分胁迫10d和20d及随后分别复水的过程中保水剂对始花期辣椒植株的生长量、叶绿素以及光合特性的影响。结果显示:(1)水分胁迫显著抑制了辣椒植株的生长、叶绿素含量以及光合作用。(2)添加2‰的保水剂显著提高了水分胁迫下植株的株高、茎粗、干鲜重、叶绿素含量以及净光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度和蒸腾速率等光合参数,降低了气孔限制值和水分利用率。(3)保水剂能够显著缓解短时间内中度水分胁迫造成的伤害,但随着胁迫时间的延长保水剂缓解的效果有限。(4)复水后,添加保水剂的植株生长量、叶绿素含量以及光合参数都显著高于未添加保水剂的植株,同时短时间胁迫下恢复的效果明显好于长时间胁迫的效果。研究表明,施加保水剂能通过提高叶绿素含量,缓解水分胁迫对辣椒叶片气孔的限制,从而提高叶片的光合作用效率,促进辣椒植株的生长,且胁迫时间越短,保水剂缓解的效果越好。