干旱和臭氧浓度升高对元宝枫早生和晚生叶片色素和脱落酸含量的影响

臭氧和干旱是威胁我国北方城市植物生长的两大重要因素。于2012年利用开顶式气室,通过设置4个处理(AW-大气环境和水分充足;AW+60-大气增加60 nL/L臭氧+水分充足;AD-大气+干旱处理;AD+60-大气增加60 nL/L臭氧+干旱处理),开展了大气臭氧浓度升高(以下简称"臭氧")和干旱对元宝枫秋季变色期主要色素含量及脱落酸(ABA)含量的影响研究。结果表明:(1)早生叶在臭氧处理后,总叶绿素和类胡萝卜素分别下降了21%和29.6%、花青苷和类黄酮相对含量显著升高了34.1%和7.3%、脱落酸含量增加了19.8%。干旱处理后,早生叶总叶绿素显著下降了18.7%、花青苷和类黄酮相对含量分别显著升高了37%和7.4%、脱落酸含量显著升高了13%。叶片的上述生理变化将会导致叶片提前变红、叶片早衰和提前脱落。(2)晚生叶在干旱处理后总叶绿素含量减少了18.8%,脱落酸含量增加了33.4%,臭氧以及与干旱共同处理未对晚生叶产生显著影响。(3)臭氧和干旱共同处理后,早生叶总叶绿素含量、花青苷和叶片脱落酸含量存在显著交互作用,交互作用缓解了叶片总叶绿素的下降和花青苷的上升,但未缓解叶片脱落酸含量的增加。综上,早生叶和晚生叶对臭氧和干旱处理的响应不同,早生叶对臭氧处理响应大于晚生叶,而晚生叶对干旱更敏感。臭氧和干旱处理均加速了叶片衰老,二者共同处理后叶片脱落风险增加。     

干旱胁迫下AMF对云南蓝果树幼苗生长和光合特征的影响

采用盆栽试验与称重控水法,将土壤相对含水量分别控制在田间最大持水量的100%、91.68%、82.85%、60.00%、41.86%和21.28%,并在这6个不同的土壤相对含水量条件下,分别设添加苯菌灵(杀真菌剂)(低AMF)和不添加苯菌灵(高AMF)处理,研究干旱胁迫下AMF对极小种群野生植物云南蓝果树幼苗生长和光合特征的影响,揭示云南蓝果树濒危的微生物学机制,为云南蓝果树保护措施的制定与实施奠定基础。结果表明,添加苯菌灵处理显著降低了不同水分条件下的AMF侵染率,说明试验中AMF处理的实生苗在生长和光合特征上的差异是苯菌灵处理下侵染率下降导致的;随着干旱胁迫的加剧,云南蓝果树幼苗的根部AMF侵染率显著降低、叶面积等生长指标和净光合速率(Pn)等光合参数都发生显著变化;高AMF处理可以显著增加水分充足和轻度干旱胁迫条件下云南蓝果树幼苗的大部分生长指标和光合参数,而对重度胁迫下的云南蓝果树幼苗没有显著影响,说明重度干旱胁迫对其影响大于AMF的影响;另外,整合了可塑性指数分析和隶属函数分析两种方法对其抗旱性进行评价,云南蓝果树幼苗基本上无法通过调节形态和光合能力来适应水分环境的变化,但是高AMF处理可使云南蓝果树幼苗具有较强的可塑性和更强的抗旱性。实验结果为云南蓝果树的科学保育及种苗繁育提供了理论依据。     

放线菌对干旱胁迫下黑麦草生长及抗氧化特性的影响

采用菌剂接种及盆栽生物实验,研究了干旱缺水条件下放线菌对黑麦草生长和抗氧化特性的影响。结果显示:(1)干旱胁迫下,土壤中接种放线菌显著促进黑麦草的生长,其中根分蘖及根部生物量分别显著增加35.00%和37.47%;(2)接种放线菌后,黑麦草叶片的叶绿素总量和类胡萝卜素含量分别显著增加了12.02%和10.38%;(3)加菌后3种主要的抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)较不加菌对照均增加,其增率分别为12.72%、2.38%和24.83%,其中SOD和CAT的活性增加显著。研究表明,干旱胁迫下放线菌接种土壤后,提高了黑麦草叶绿素含量和类胡萝卜素含量,增强了黑麦草抗干旱胁迫的抗氧化酶活性,可显著促进黑麦草的生长,增加其生物量。     

基于稳定同位素的喀斯特坡地尾巨桉水分利用特征

利用稳定性氢氧及碳同位素技术,与邻近乡土植物枫香比较,对喀斯特坡地尾巨桉水分来源与水分利用效率的季节性差异进行研究,分析喀斯特地区桉树人工林建设的干旱胁迫风险.结果表明: 浅层(0～50 cm)土壤水同位素值渐变特征明显且与近期雨水同位素值相近,而深层(50～100 cm)土壤水同位素值整体较稳定且明显区别于浅层.土壤含水量整体呈现雨季(5、9月)高于旱季(10月),且上坡高于下坡的基本特征.枫香不受旱、雨季土壤含水率差异的影响,始终以浅层土壤水为主要水源,水分利用效率持续较高.尾巨桉水分来源受不同季节、坡位土壤含水率差异的影响:雨季上坡以浅层土壤水为主,雨季下坡对深层土壤水利用比例明显增加;旱季上坡主要利用较深层水分,旱季下坡依赖浅层土壤水.桉树水分利用效率始终低于枫香,但旱季时显著升高.尾巨桉水分来源灵活多变,但干旱条件下水分利用效率显著升高,表明其并未能获得充足的水分供应,预示着生长速率及经济收益遭受负面影响,干旱致死的风险较高.     

基于灾害风险综合指标的陕西省农业干旱时空特征

随着气候变化,农业干旱直接威胁粮食安全.本文以陕西省为研究对象,基于自然灾害风险理论,综合考虑干旱灾害影响因素,从致灾因子的危险性、承灾体的暴露性、环境的脆弱性和地区的抗旱能力4个风险要素选取指标,采用层次分析法确定指标权重,构建自然灾害风险综合指标,分析2009—2013年陕西省农业干旱时空特征.结果表明: 研究期间,陕北地区农业干旱风险略呈下降趋势;陕南地区呈急剧升高态势,以商洛市为甚;关中地区基本稳定,以咸阳市最高、西安市最低.陕西省农业干旱风险大体呈现从南向北逐渐递增现象.     

中山杉及其父母本幼苗对干旱胁迫和复水的响应

本文研究了落羽杉和墨杉及其杂交后代中山杉302(落羽杉♀×墨杉♂)、中山杉407(墨杉♀×落羽杉♂)、回交代中山杉118(中山杉302♀×墨杉♂)在自然干旱胁迫和复水过程中,光合特征、抗氧化酶系统和形态特性等的响应.结果表明:随干旱时间的延长,所有植株的净光合速率逐渐降低、脯氨酸开始积累且抗氧化酶系统逐渐清除丙二醛的毒性.胁迫至第8天,落羽杉净光合速率的下降幅度最大,而中山杉118的水分利用效率最高、丙二醛含量最少;墨杉的超氧化物歧化酶活性和脯氨酸含量增长最大.复水2 d后,所有植物的参数均有不同程度的恢复,其中,中山杉118恢复速率最快,其净光合速率和脯氨酸含量分别恢复了74.4%和60.2%.复水9 d后,所有植株的测定指标基本恢复至或接近正常水平,其中,中山杉118的生物量未受影响且根冠比显著增加.植物的耐旱能力依次为墨杉>中山杉118>中山杉407>中山杉302>落羽杉.回交品种中山杉118的杂种优势明显,较大程度地遗传了墨杉的耐旱性,该结论可为耐旱中山杉品种的杂交选育和推广应用提供科学依据.     

避雨环境下苹果幼树水分状态指标对干旱胁迫的响应

在避雨环境下进行土壤水势渐进式下降处理,研究了苹果树体水分状态指标对土壤干旱胁迫响应的敏感性,分析了不同水分状态指标与树体水分平衡之间的关系.结果表明: 树干直径日较差(MDS)及中午树干水势(Ψ_stem)对干旱胁迫最敏感.MDS对参考蒸散(ET₀)有明显的响应,且对干旱胁迫比较敏感,与ET₀呈显著正相关,相对树干直径日较差(MDS_r)与相对土壤水势(Ψ_{r soil})呈显著负相关,树干直径可实现连续性测量及自动化记录.Ψ_stem对土壤干旱胁迫较敏感,且与ET₀呈显著负相关,相对中午树干水势(Ψ_{r stem})与Ψ_{r soil}呈显著相关,目前叶水势和树干水势难以实现自动化连续性观测.其他树体水分状态指标,如黎明前叶水势(Ψ_pd)、树干直径日生长量(DG)和气孔导度(g_s)等对中度或重度干旱胁迫也有不同程度的响应,但总体上对土壤水势变化的响应不敏感.     

干旱胁迫对苗期大豆异黄酮合成的影响

以不同耐旱性的2个大豆品种(高耐旱JP-6、低耐旱JP-16)为研究材料,采用高效液相色谱和实时荧光定量PCR技术,分析不同时间持续干旱胁迫下,大豆叶片和根系中异黄酮的积累变化及关键酶基因的表达情况.结果表明:大豆根部异黄酮含量显著高于叶部,而异黄酮关键酶基因的表达量则在叶片中更高,耐旱品种JP-6根部的异黄酮积累量更大.随着干旱胁迫持续时间的增加,不同耐旱品种的异黄酮合成与积累变化规律存在显著差异:强耐旱品种JP-6的根和叶中,异黄酮积累量均呈现先下降后升高的趋势;而弱耐旱品种JP-16则相反,异黄酮积累量在不同部位中均呈现先上升后降低的趋势;除JP-6叶中C4H、4CL、IFS2等异黄酮合成上游基因外,其他不同品种、不同部位的关键酶基因表达量均随着干旱胁迫持续时间的增加,呈现先下降后上升的趋势.大豆叶片是异黄酮的主要合成部位,大豆根部也存在少量的异黄酮合成.弱耐旱大豆根部的异黄酮合成和最终积累量均较低,强耐旱品种则较高.根部异黄酮积累量高的大豆品种,其耐旱性更强.     

水分亏缺对蚕豆光合特性影响的初步研究

本文报道了蚕豆现蕾至饱荚期不同时间土壤水分亏缺情况下的光合特性、光合产量及蚕豆水分亏缺敏感期。蚕豆现蕾后给予土壤干旱处理,光合速率、叶绿素含量、叶面积、气孔开度、生物产量及籽粒产量下降,但气孔密度和呼吸速率增加。水分亏缺使叶片光饱和点由50kLx降至30kLx,气孔开度日变化呈单峰(9—11时)曲线。始荚至盛荚期对土壤干旱最敏感,此期是蚕豆灌水的关键时期。     

干旱条件下冬小麦幼苗根细胞膜脂组成的变化

干旱条件下小麦幼苗根膜脂总脂肪酸含量、磷脂含量及总脂肪酸双键指数均下降,而游离甾醇含量却明显增加,结果导致游离甾醇／磷脂比率上升。用薄层层析法测得小麦根细胞磷脂主要由磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰肌醇(PI)及磷脂酸(PA)组成。干旱降低了各种磷脂的含量,但不改变其相对配比。文中讨论了膜脂代谢变化与植物抗旱性的关系。