Optimal stomatal conductance in relation to photosynthesis in climatically contrasting Eucalyptus species under drought

Models of stomatal conductance (g_s) are based on coupling between g_s and CO₂ assimilation (A_net), and it is often assumed that the slope of this relationship (‘g₁’) is constant across species. However, if different plant species have adapted to different access costs of water, then there will be differences in g₁ among species. We hypothesized that g₁ should vary among species adapted to different climates, and tested the theory and its linkage to plant hydraulics using four Eucalyptus species from different climatic origins in a common garden. Optimal stomatal theory predicts that species from sub‐humid zones have a lower marginal water cost of C gain, hence lower g₁ than humid‐zone species. In agreement with the theory that g₁ is related to tissue carbon costs for water supply, we found a relationship between wood density and g₁ across Eucalyptus species of contrasting climatic origins. There were significant reductions in the parameter g₁ during drought in humid but not sub‐humid species, with the latter group maintaining g₁ in drought. There are strong differences in stomatal behaviour among related tree species in agreement with optimal stomatal theory, and these differences are consistent with the economics involved in water uptake and transport for carbon gain.     

Overexpression of Arabidopsis acyl‐CoA‐binding protein ACBP2 enhances drought tolerance

Arabidopsis thaliana acyl‐CoA‐binding protein 2 (ACBP2) is a stress‐responsive protein that is also important in embryogenesis. Here, we assign a role for ACBP2 in abscisic acid (ABA) signalling during seed germination, seedling development and the drought response. ACBP2 was induced by ABA and drought, and transgenic Arabidopsis overexpressing ACBP2 (ACBP2‐OXs) showed increased sensitivity to ABA treatment during germination and seedling development. ACBP2‐OXs also displayed improved drought tolerance and ABA‐mediated reactive oxygen species (ROS) production in guard cells, thereby promoting stomatal closure, reducing water loss and enhancing drought tolerance. In contrast, acbp2 mutant plants showed decreased sensitivity to ABA in root development and were more sensitive to drought stress. RNA analyses revealed that ACBP2 overexpression up‐regulated the expression of Respiratory Burst Oxidase Homolog D (AtrbohD) and AtrbohF, two NAD(P)H oxidases essential for ABA‐mediated ROS production, whereas the expression of Hypersensitive to ABA1 (HAB1), an important negative regulator in ABA signalling, was down‐regulated. In addition, transgenic plants expressing ACBP2pro:GUS showed beta‐glucuronidase (GUS) staining in guard cells, confirming a role for ACBP2 at the stomata. These observations support a positive role for ACBP2 in promoting ABA signalling in germination, seedling development and the drought response.     

耕作措施对土壤水热特性和微生物生物量碳的影响

通过山西寿阳设置的8a田间定位试验,比较了全量秸秆还田、免耕覆盖和常规耕作3种耕作措施下土壤含水量、温度及土壤微生物生物量碳变化.结果表明:免耕覆盖与全量还田处理显著提高土壤含水量,与常规耕作相比表层土壤体积含水量在玉米苗期、拔节期、灌浆期和成熟期分别高出18％、22％、29％、21％和3％、10％、12％、13％,具有保水保墒的作用.在苗期不同耕作措施对土壤温度的影响达到显著水平,5 cm处免耕覆盖、全量还田与常规耕作处理土壤温度依次为:18.12、18.76和19.44℃,免耕覆盖和全量还田处理平均温度比常规耕作分别低1.32℃和0.69℃.土壤微生物量碳在整个生育期动态变化是首先迅速上升在玉米生育高峰期(拔节期)达到最高峰,然后开始下降,成熟期趋于平缓.免耕覆盖与全量还田处理下玉米各生育期土壤表层微生物量碳显著高于常规耕作,在苗期、拔节期、灌浆期和成熟期分别比常规耕作高出70％、40％、85％和30％和10％、20％、15％和15％.土壤微生物量碳与土壤温度和土壤含水量相关和极相关.     

黄土丘陵区不同植被土壤氮素转化微生物生理群特征及差异

采用最大或然计数法(most probable number, MPN)对黄土高原洞子沟流域不同植被恢复阶段土壤氮素微生物生理群(氨化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌)数量分布特征进行了测定,结果表明:1)土壤氨化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌数量随植被恢复而增加,三者最大值分别为最小值的74、4和31倍,其中氨化细菌和反硝化细菌的数量在铁杆蒿群落最低,辽东栎群落最高,亚硝化细菌数量在丁香群落最低,辽东栎群落最高;2)植被恢复对各氮素生理群影响不同,对氨化细菌影响最大,其次分别为反硝化细菌和亚硝化细菌;3)各氮素生理群数量差异较大,氨化细菌>反硝化细菌>亚硝化细菌。研究区氨化细菌占总数的75%-80%,反硝化细菌占20%-25%时,生态系统最为稳定;4)土壤理化性质与各功能菌关系紧密,其中,土壤容重和硝态氮含量与微生物数量相关性最大,全钾、矿化氮和微生物量氮也表现出很大的相关性。     

碱蓬属植物耐盐机理研究进展

碱蓬属(Suaeda)植物是一类典型的真盐生植物,属于重要的盐生植物资源,全球广泛分布.人们已经对20种碱蓬属植物进行了观察和盐胁迫实验,研究了不同器官或组织的生理生化特征及其对盐胁迫的反应,并基于这些研究分析了盐胁迫的应答机制.叶片肉质化、细胞内离子区域化、渗透调节物质增加和抗氧化系统能力增强是碱蓬属植物响应和适应盐胁迫的重要方式和途径.但迄今为止的研究工作尚有一定的局限性,主要包括:研究工作主要集中在植物地上部分,而对植物地下部分的研究较少;多是少数生物学指标或生理学现象的单独观察,而缺乏对生理代谢过程的整体和综合分析;针对某种碱蓬的独立分析较多,而与近缘种的比较研究较少;植物对中性盐胁迫的反应研究较多,而对碱性盐的研究较少.为进一步系统阐明碱蓬属植物的耐盐机制,今后的工作应注重碱蓬属植物响应和适应盐胁迫的信号网络和调控机制研究,基于系统生物学研究思路,采用现代组学技术探索该属植物响应盐胁迫的由复杂信号网络调控的特殊生理特征和特异代谢途径.     

中国陆地生态系统通量观测站点空间代表性

涡度相关技术是测定大气与陆地生态系统之间CO₂交换、水分和能量通量最直接的方法,可用于研究土壤、植被与大气间的CO₂交换及其调控机制。收集了11个影响净碳交换量的主要变量信息,包括气象因素、土壤因素和地形因素的非生物因子、实际植被状态以及植被生产力,采用多元地理变量空间聚类分析方法,绘制出不同聚类数（25、50、75、85、100、150和200类）的通量生态区。结合中国现有通量观测站点的空间分布格局,与新生成的通量生态区和已有的自然地理区划进行对比分析,发现由于中国地形复杂,生态系统类型多样,现有85个涡度相关通量观测站点仅能刻画部分中国生态系统类型的净碳交换量时空特征,通量生态区划分为100-150类比较合适。考虑到涡度相关通量观测运行成本,通量站点可增加至150个,从而使得优化后的通量观测网络能够代表中国主要类型的生态系统,并且有利于通量观测数据与遥感资料的有效结合,提高碳水通量观测从站点扩展到区域尺度的精度,从而更好地检验过程机理模型的模拟结果。     

丰水期长江感潮河口段网采浮游植物的分布与长期变化

于2009年6、8月对长江口门至江阴的河口段浮游植物进行了拖网采集,共检出浮游植物6门99属239种。其中:硅藻123种,甲藻19种,绿藻和蓝藻各42种,裸藻9种,黄藻4种。河口段网采浮游植物丰度以蓝藻占绝对优势,硅藻次之,两者合计在群落中的比例超过了95%。优势种也主要以蓝藻(水华鱼腥藻Anabaena flos-aquae、柔软腔球藻Coelosphaerium kuetzingiarum、微囊藻Microcystis spp.、颤藻Oscillatoria spp.和席藻Phorimidium spp.)构成,硅藻仅有2种(骨条藻Skeletonema spp.和颗粒直链藻Aulacoseira granulata)。口门内盐度均<0.5,群落基本以淡水类群为主,口门附近则以半咸水类群为主,海水类群主要位于口门外(盐度>13)。随着水温和营养盐水平的升高,8月浮游植物平均丰度(347.75×10⁴ 个/m³)明显高于6月(204.19×10⁴ 个/m³)。根据多维尺度和相似性分析,丰水期长江河口段浮游植物群落组成与分布存在显著(P<0.01)的时空差异。对比20世纪80年代以来的历史资料发现,长江口门内网采浮游植物丰度显著升高,且优势种也从硅藻(骨条藻、直链藻和圆筛藻)转变为蓝藻(颤藻、鱼腥藻和微囊藻)。     

基于功能性状的常绿阔叶植物防火性能评价

植物功能性状不仅便于评价植物的防火性能,也有利于筛选防火植物。本研究以宁波地区的29个常绿木本植物为对象,在测定植物比叶面积、叶干物质含量、叶片含水量、枝条干物质含量和树皮厚度5个功能性状,以及鲜叶的7个防火性能指标的基础上,通过因子分析将防火性能指标划分为抗燃性f_a(包含抗火性因子f₁和燃烧速度因子f₂2个公因子)与燃烧性f_b 2个防火因子,然后利用Pearson相关和偏相关建立了5个功能性状与各个防火因子的相关性,并对29物种的防火性能进行评价。结果表明：1)比叶面积和树皮厚度与抗火性因子f₁,枝条干物质含量、树皮厚度和当年生叶片含水量与燃烧速度因子f₂,比叶面积与抗燃性因子f_a,叶片干物质含量、比叶面积和当年生叶片含水量与燃烧性因子f_b间存在显著的相关关系;2)偏相关简化植物防火性状后,比叶面积和叶干物质含量分别对抗燃性因子f_a与燃烧性因子f_b的指示性最好;3)分别基于功能性状和燃烧试验的物种抗燃性排序相似度为0.80。本研究证明,基于简易观测的植物功能性状可较好地反映树种的抗火性和燃烧性,可作为植物防火性能有效的评价方法。