土壤干旱胁迫对黄栌叶片光合作用的影响

采用CIRAS-2型便携式光合作用系统,设置充足供水、轻度、中度和重度胁迫4种土壤水分处理,研究土壤干旱和强光胁迫对3年生黄栌苗木叶片光合作用的影响.结果表明:土壤干旱胁迫对黄栌叶片的光合性能参数影响显著,随着土壤水分胁迫的加剧,黄栌叶片的光合速率、蒸腾速率和光量子效率明显降低,光补偿点增高,水分利用效率在轻度水分胁迫(土壤相对含水量60%～65%)下最高;在强光(有效辐射强度1000～1800μmol.m-2.s-1)范围内,叶片光合速率和水分利用效率均较高,而对弱光的光能吸收和光量子效率较低,并随土壤水分胁迫加剧明显下降.     

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。     

呼伦贝尔草甸草原不同土壤水分梯度下羊草的光合特性

为探索气候变化引起的干旱可能对呼伦贝尔草甸草原生产力造成的影响,利用Li-6400便携式光合测定系统对呼伦贝尔草原4个土壤水分梯度下羊草的光合生理指标进行测定.结果表明:羊草叶片净光合速率的日变化在土壤质量含水量为(40±1)%、(20±1)%及(10±1)%的条件下呈双峰曲线,峰值分别出现在8:00和16:00,有明显的光合午休现象,在干旱胁迫(土壤质量含水量为(5±1)%)条件下变化趋势平缓,曲线双峰特征不明显,净光合速率大幅下降;叶片蒸腾速率和气孔导度的日变化趋势均呈双峰曲线;不同土壤水分梯度下羊草叶片胞间CO2浓度的日变化与净光合速率日变化趋势相反.通过光响应的研究表明,土壤水分胁迫使最大净光合速率、光饱和点、表观量子效率以及水分利用效率降低,而光补偿点升高.干旱胁迫降低了呼伦贝尔草甸草原植被的光合生产能力,从而可能导致草地生产力大幅下降.     

羊草和紫花苜蓿生长特征及光合特性对不同土壤水分的响应

采用人工控制实验,对12%(T1)、16%(T2)和20%(T3)3种土壤水分条件下羊草和紫花苜蓿的净光合速率Pn、实际光化学量子效率ФPSⅡ、光化学淬灭q P、非光化学淬灭q N、水分利用效率WUE、株高、分枝分蘖数、生物量等参数进行测定。结果表明,在实验范围内,(1)ФPSⅡ和q P共同影响净光合速率,羊草和紫花苜蓿净光合速率对土壤水分的响应不同,紫花苜蓿的土壤水分生态幅要比羊草窄,羊草生长的最适土壤含水量为20%,随着土壤含水量的降低,净光合速率呈单调递减趋势;紫花苜蓿的最适土壤含水量为16%,其净光合速率与土壤含水量之间呈非线性关系,存在明显阈值。(2)适宜土壤含水量有助于羊草和紫花苜蓿株高和分枝分蘖的生长。(3)在土壤水分低于适宜土壤含水量范围时,羊草和紫花苜蓿有相似的响应机制,都通过增加根系生物量来适应环境胁迫。     

羊草(Leymus chinensis)叶片光合参数对干旱与复水的响应机理与模拟

利用典型草原优势植物羊草（Leymus chinensis）对不同水分胁迫与复水响应的植物光合生理生态模拟实验与野外观测资料,分析研究了羊草叶片光合参数Kcmax（Rubisco的最大羧化速率）、Jmax（最大光合电子传递速率）和TPU（磷酸丙糖利用率）对干旱与复水的响应机理。结果表明,无论是模拟实验还是野外观测均显示羊草叶片的光合参数随着土壤水分的增加呈抛物线曲线变化,但各光合参数最大值对土壤水分的响应不同。温室模拟下的羊草光合参数Vcmax,Jmax和TPU在土壤含水量分别在15．56％,15．89％和16．23％时达到最大,而野外观测羊草的光合参数Vcmax,Jmax和TPU在土壤含水量分别为16．89％,17％和16．79％时达到最大。复水后羊草植株叶片光合参数的变化取决于前期干旱的影响,土壤含水量18％～19％和15％～16％处理的羊草复水后光合参数能够恢复正常,前者甚至超过正常水平,说明适宜的水分胁迫在复水后能够提高羊草叶片的光合能力,促进光合作用;土壤含水量10％～12％和7％～9％处理下的羊草复水后光合参数则不能恢复到正常水平。土壤含水量15％～16％可能是羊草光合能力在水分胁迫后能否恢复的阈值。     

根茎在羊草响应短期NaCl胁迫过程中的作用

根茎是根状茎型克隆植物的特有结构,在养分储存、运输和分蘖茎的形成等方面起关键性作用。然而有关根茎生理学方面的研究却十分匮乏。为了探讨根茎在植物感应环境胁迫中的作用, 本文以羊草(Leymus chinensis)为实验材料,研究和比较了短期NaCl胁迫根、根茎、根和根茎3种处理方式下羊草对盐胁迫的响应。试验结果表明:200 mmol·L^-1 NaCl处理羊草根、根茎、根和根茎24 h,显著(p<0.05)降低羊草叶片净光合速率和蒸腾速率,增加叶片渗透浓度与脯氨酸含量;其中同时处理根和根茎叶片,蒸腾速率和净光合速率的降低程度显著高于分别处理根和根茎。在分别处理根与根茎的情况下,叶片含水量、脯氨酸含量、净光合速率、蒸腾速率均无显著性差异。不论单独胁迫根、根茎还是同时胁迫根和根茎,羊草根、根茎和叶片内Na⁺含量都显著高于对照,而羊草根、根茎和叶片内K⁺含量都显著低于对照。这些结果显示:1)根茎在羊草响应盐胁迫的生理过程中与根系具有类似的功能;2)羊草根茎在盐胁迫条件下能够有效地吸收Na⁺;3)鉴于根茎的生物量和表面积都明显地低于根系,在盐胁迫下羊草根茎吸收Na⁺的效率高于根系。     

混播白羊草和达乌里胡枝子叶片光合生理特性对水分胁迫的响应

以黄土丘陵半干旱区白羊草(Bothriochloa ischaemum)和达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)为研究对象,通过盆栽控制试验,设置3种土壤水分处理水平(HW、MW和LW,分别为田间持水量的80%±5%,60%±5%和40%±5%)和7个株数比例组合(株数比为0∶12、2∶10、4∶8、6∶6、8∶4、10∶2和12∶0),分析比较白羊草和达乌里胡枝子拔节期、开花期和结实期的叶片光合生理参数,探讨不同土壤水分和草种组合比例下二者叶片光合气孔交换参数随生育期动态变化规律,揭示水分胁迫下2种乡土草混播共存的生理生态机制。结果显示:(1)水分胁迫显著降低了2种草叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs),且以白羊草的光合生理响应更为敏感;除LW土壤水分下达乌里胡枝子结实期的Pn降低原因为非气孔限制因素外,其余处理下均为气孔因素。(2)HW土壤水分下,白羊草混播下的Pn均值显著高于单播,但达乌里胡枝子呈相反趋势;MW和LW土壤水分下,白羊草混播下拔节期与开花期以及达乌里胡枝子结实期的Pn均显著高于各自单播,白羊草各生育期的水分利用率(WUE)均显著高于达乌里胡枝子。(3)在10∶2混播条件下,LW土壤水分处理的白羊草各生育期的Pn和WUE、以及MW和LW土壤水分处理的达乌里胡枝子结实期的Pn和WUE均显著高于各自单播。研究表明,白羊草与达乌里胡枝子株数比为10∶2时,有利于提高水分胁迫条件下二者叶片光合速率和水分利用效率。     

土壤水分对金矮生苹果光合速率的影响

通过对 7年生田间和 2年生盆栽金矮生苹果 ( Maluspumila CV.goldspur)进行不同土壤水分和光照条件下叶片光合速率测定研究 ,结果表明 ,光合速率 ( Pn)与光照强度 ( PAR)和土壤水分 ( SWC)之间存在着密切的关系。当林木供水充足 ,即 SWC( >1 5 % )达到田间持水量 ( FC)的 75 %以上时 ,Pn的光响应曲线为直角双曲线 ,但 SWC低于这一水平时 ,Pn的光响应曲线则为二次抛物线 ,表现出不同程度的光抑制 ,水分胁迫越严重 ,出现光抑制越早。弱光下 ( PAR<5 0 0 μmol· s- 1· m- 2 ) ,光合速率最大值 Pmax出现在 SWC比较低的范围内 ( 70 %～ 75 % FC) ,如果 SWC继续增大时 ,Pn反而下降 ;随着光强的增大 ,Pmax出现的 SWC水平随之提高。金矮生苹果 Pn的日变化规律在不同 SWC下并不相同 ,水分胁迫存在时 ,Pn的日变化表现出“午休”现象 ,水分胁迫越严重 ,“午休”时间越长 ;水分供应充足时 ,Pn从 1 0∶ 0 0的最大值直线下降 ,下午不再回升。轻度水分胁迫时 ,Pn日平均值接近或达到最大值 ;随着 SWC的提高 Pn日平均值反而有下降趋势。在正常光照条件下 (日均值 80 0～ 1 0 0 0μmol· s- 1· m- 2 ) ,当林木处于严重水分胁迫 ,即 SWC低于 FC的 5 5 %时 ,Pn随土壤水分的增加直线上升 ;当土壤水分供应充足 ( SWC>75 % F     

水分胁迫对大果沙枣光合特性及生物量分配的影响

选取大果沙枣1年生幼苗,盆栽于相对含水量分别为70%~75%(CK)、50%~55%(T1)、35%~40%(T2)和15%~20%(T3)的土壤中培养25 d,研究大果沙枣在水分胁迫下的光合特性变化和生物产量积累及其分配规律。结果显示:水分胁迫抑制了大果沙枣的光合作用,与对照相比,T2和T3处理导致净光合速率、叶片蒸腾速率和水分利用效率显著降低,气孔阻力、胞间二氧化碳浓度和叶绿素含量升高,而且光合午休明显,非气孔因素是干旱时大果沙枣净光合速率下降的主要原因;水分胁迫下,大果沙枣的生长受到抑制,地上部分和地下部分的干生物量积累同时降低,但地下干生物量降低的程度低于地上部分;干旱处理中,T3处理显著抑制大果沙枣的生长,但仍保持一定的生物量增加。结果表明:大果沙枣具有一定的自我调节与保护能力,在水分胁迫下大果沙枣趋于将更多的资源分配给根系,以提高根冠比而适应干旱的环境。     

不同土壤水分胁迫下沙漠葳的生长及生物量的分配特征

将从美国西部引进的2年生的沙生灌木沙漠葳（Chilopsis linearis）分别盆栽于含水量不同的土壤中,研究其生长及生物量的分配特征.结果表明,土壤水分胁迫严重限制了沙漠葳的营养生长和生殖生长,使单株叶片数、分枝数和侧根数显著下降,生物量大大降低,其中中度和重度胁迫下沙漠葳的干重分别比轻度胁迫降低40.9%和76.4%.重度土壤水分胁迫下沙漠葳的单叶干重、单叶面积和单位叶面积干重分别比轻度土壤水分胁迫降低63.45%、47.39%和27.23%,比叶面积和根茎比分别上升22.28%和86%.随土壤水分胁迫的加重,光合物质的积累从中下部叶片向中上部叶片转移.各构件生物量随土壤水分胁迫的加重而降低,其幅度大小为叶生物量＞茎生物量＞主根生物量＞侧根生物量,反应了沙漠葳对土壤水分胁迫响应的整体行动.     

长白山阔叶红松林主要树种对干旱胁迫的生态反应及生物量分配的初步研究

以组成长白山温带阔叶红松林主要树种红松,水曲柳,胡桃楸,椴树和蒙古柞的幼苗,盆载于土壤含水量分别为田间持水量的85％－100％（CK）,65％－85％（MW）和45％－65％（LW）条件下4个月,研究不同土壤水分亏缺对不同树种生态反应和生物量再分配,结果表明,干旱处理显著降低供试树种的单叶面积,侧根数,根长等,降低叶比重,增加根比重,不同种对干旱响应应存在明显差异,椴树和水曲柳叶比重随水分亏缺的加剧而显著降低,蒙古柞和胡桃揪叶比重值在轻度水分亏缺时达到最高,但不同树种幼树茎比重并不随土壤水分含量的降低而发生明显变化,各树种生物量较对照组有显著差异,椴树,水曲柳,胡桃揪,红松幼树总生物量平均降低32．8,43．6,26．2和23．8％,蒙古柞幼 树生物量平均增加4．8％,耐旱性比其它4个供试树种强。     

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．     

CO2浓度倍增和土壤干旱对两种幼龄沙生灌木碳分配的影响

利用大型环境生长箱研究了两种幼龄沙地优势灌木柠条 (Caraganaintermedia) 和羊柴 (Hedysarummon golicum) 对CO2 浓度倍增和土壤干旱交互作用的响应。CO2 浓度倍增并没有改善两种沙生灌木叶片的水分状况, 而土壤干旱使叶片的相对含水量 (RWC) 显著降低。在土壤水分充足条件下, CO2 浓度倍增促进两种沙生灌木植株生长, 在干旱条件下则主要促进根的生长, 提高根冠比。土壤干旱显著减少了植株生物量, 但相对促进了根的生长, 特别是显著提高了羊柴的根冠比。CO2 倍增使稳定性碳同位素组分 (δ13 C) 降低, 但土壤干旱使之增加。两种沙生灌木叶片与根部的δ13 C值呈极显著线性关系, 羊柴的斜率大于柠条的, 表明前者叶片与根部在光合产物分配上具有较高的生态可塑性, 这和干旱条件下羊柴的根冠比增加相关联。羊柴的“源库”调节特性反映了对土壤水分胁迫具有较高的耐性。     

锡林河流域一个放牧羊草群落中碳素平衡的初步估计

 野外调查与历史资料相结合,对内蒙古锡林河流域一个放牧羊草（Leymus chinensis）草原群落的碳素贮量、主要流量和周转速度等进行了估计,在此基础上对放牧情况下该群落的碳素收支进行了概算。结果表明：1）该群落中地上部净初级生产固碳量的两年平均值为78.2 gC·m－2·a－1, 根系碳素输入量的平均值为322.5 gC·m－2·a－1, 碳素输入总量为400.7 gC·m－2·a－1; 2）土壤净呼吸量为343.7 gC·m－2·a－1,家畜采食量为49.7 gC·m－2·a－1,动物（昆虫）采食量为14.7 gC·m－2·a－1,地上立枯阶段的淋溶与光化学分解损失为3.2 gC·m－2·a－1,碳素输出总量为411.3 gC·m－2·a－1; 3）该群落中碳素输出略大于输入,净释放速率为10.6 gC·m－2·a－1,0～30 cm土壤中的碳素周转速率为6.2%,周转时间为16年。     

全球变化下植物的碳氮关系及其环境调节研究进展——从分子到生态系统

在全球变化条件下,温度的升高和降水格局的变化,导致淡水资源更加匮乏。环境因子胁迫,如干旱和高温等,它们单独或联合的作用将导致作物大幅度减产,引发自然生态系统退化。植物的碳氮代谢及其分配相互联系、不可分割,其生物过程及外界环境调节共同决定着植物的净生产力和营养水平。该文试图从分子、组织、器官、个体和生态系统等层面上,就植物的碳氮关系及其环境调节(温度、水分和CO₂浓度等)进行综述,并提出了进一步展开相关研究应重点关注的几个方面。     

水热因子对退化草原羊草恢复演替群落土壤呼吸的影响

 对内蒙古锡林郭勒白音锡勒牧场退化恢复羊草（Leymus chinensis）草原生态系统土壤呼吸作用的主要影响因子分析表明,环境因子对土壤呼吸作用的影响程度依次表现为：土壤水分>温度;水分对土壤呼吸作用的影响可分成3段,即<7.5%、7.5%～18.4%和>18.4%。当0～10cm土壤含水量＜7.5%时,土壤温度是土壤呼吸作用的主导控制因子,土壤呼吸作用与5cm土壤温度呈幂函数关系;而当0～10cm土壤含水量＞7.5%时,土壤呼吸作用受土壤水分和土壤温度的共同作用。研究还表明：在植物生长季内,当土壤水分接近羊草草原土壤萎蔫系数6.0%时所测得土壤呼吸作用为植被在干旱胁迫下的土壤呼吸作用,而当土壤水分大于羊草草原土壤萎蔫系数6.0%时,土壤呼吸作用的增加主要是由于植物生长及其引起的根系活动和微生物数量、组成及其活性共同影响的,进而可以解释不同水分条件下土壤及植物根系在土壤呼吸作用中的不同贡献,为建立土壤呼吸作用模型及正确地理解陆地碳收支及其固碳潜力提供依据。     

外源脱落酸对干旱胁迫下滇润楠幼苗生长及生理特性的影响

以滇润楠一年生实生苗为试验材料,研究在良好水分条件(土壤含水量为70%～75%田间持水量)、轻度干旱胁迫及重度干旱胁迫处理下(50%～55%和30%～35%田间持水量)进行外源脱落酸(ABA)喷施对其生长及生理特性的影响。结果表明: 干旱胁迫使得滇润楠幼苗叶片的相对含水量、株高和生物量显著下降,净光合速率及叶绿素荧光参数(PSⅡ最大光化学效率,F_v/F_m)有不同程度的下降,而根冠比、膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量显著增加。外源ABA的喷施可提高干旱胁迫下滇润楠幼苗的适应性,尤其是重度干旱下,外源ABA显著提高了叶片相对含水量21.0%,同时增加了植株株高和生物量的累积,提高了根冠比,为良好水分条件的2.1倍;减少了干旱下膜脂过氧化产物MDA的累积,提高了抗氧化酶过氧化氢酶、超氧化物岐化酶的活性,显著增加了脯氨酸的含量,为良好水分条件的7.7倍。外源ABA的喷施显著缓解了干旱胁迫对植株光合器官的不利影响,减少干旱引起的叶片净光合速率及气孔导度的下降,并且减轻了PSⅡ受到干旱的伤害程度,重度干旱下喷施ABA的植株的F_v/F_m显著高于未喷施ABA的植株。外源ABA的喷施可以减轻干旱对滇润楠植株的伤害,提高其抗旱性。     

落叶松人工林细根动态与土壤资源有效性关系研究

树木细根在森林生态系统C和养分循环中具有重要的作用。由于温带土壤资源有效性具有明显的季节变化, 导致细根生物量、根长密度 (Rootlengthdensity, RLD) 和比根长 (Specificrootlength, SRL) 的季节性变化。以 17年生落叶松 (Larixgmelini) 人工林为研究对象, 采用根钻法从 5月到 10月连续取样, 研究了不同土层细根 (直径≤ 2mm) 生物量、RLD和SRL的季节动态, 以及这些根系指标动态与土壤水分、温度和N有效性的关系。结果表明 :1) 落叶松细根年平均生物量 (活根 +死根 ) 为 189.1g·m-2 ·a-1, 其中 5 0 %分布在表层 (0~ 10cm), 33%分布在亚表层 (11~ 2 0cm), 17%分布在底层 (2 1~ 30cm) 。活根和死根生物量在 5~ 7月以及 9月较高, 8月和 10月较低。从春季 (5月 ) 到秋季 (10月 ), 随着活细根生物量的减少, 死细根生物量增加 ;2 ) 土壤表层 (0~ 10cm) 具有较高的RLD和SRL, 而底层 (2 1~ 30cm) 最低。春季 (5月 ) 总RLD和SRL最高, 分别为 10 6 2 1.4 5m·m-3 和 14.83m·g-1, 到秋季 (9月 ) 树木生长结束后达到最低值, 分别为 2 198.2 0m·m-3 和 3.77m·g-1;3) 细根生物量、RLD和SRL与土壤水分、温度和有效N存在不同程度的相关性。从单因子分析来看, 土壤水分和有效N对细根的影响明显大于温度, 对活根的影响大于死根。由于土壤资源有效性的季节变化, 使得C的地下分配格局发生改变。各土层细根与有效性资源之间的相关性反映了细根功能季节性差异。细根 (生物量、RLD和SRL) 的季节动态 (5 8%~ 73%的变异 ) 主要由土壤资源有效性的季节变化引起。