贝壳砂生境干旱胁迫下杠柳叶片光合光响应模型比较

以黄河三角洲贝壳堤岛3年生杠柳(Periploca sepium)苗木为试验材料, 模拟设置贝壳砂生境下的4种水分梯度, 利用CIRAS-2型光合作用系统测定杠柳叶片在不同干旱胁迫下的光合作用光响应过程, 采用4种光响应模型进行拟合分析, 以比较贝壳砂生境干旱胁迫下适宜的光响应模型, 探讨最佳光响应模型参数对干旱胁迫的适应规律。结果表明: 4种模型对杠柳叶片光合作用光响应过程拟合效果的优劣顺序为: 直角双曲线修正模型>非直角双曲线模型>指数模型>直角双曲线模型, 后3种模型均为没有极值的函数, 故不能很好地拟合光响应曲线光抑制过程, 并不能直接求解最大净光合速率(P_nmax)和光饱和点(LSP)。光响应参数拟合效果最佳表现为: 非直角双曲线模型的暗呼吸速率(R_d), 直角双曲线模型的光补偿点(LCP), 直角双曲线修正模型的P_nmax和LSP。4种光响应模型对干旱胁迫具有不同的适应性, 直角双曲线修正模型适应各种水分条件, 直角双曲线模型和指数模型较适合轻度干旱胁迫条件, 非直角双曲线模型较适合重度干旱胁迫条件。随干旱胁迫的加剧, 光响应参数表观量子效率(AQY)、R_d和LCP先升高后下降, 净光合速率(P_n)、P_nmax和LSP逐渐下降。轻度、中度和重度干旱胁迫下, LSP分别比对照下降5.2%、16.3%和34.5%, P_nmax分别比对照下降17.8%、39.0%和59.0%。水分充足条件下, 杠柳叶片光能利用最强, 光照生态幅最宽; 重度干旱胁迫下, 杠柳叶片表现出明显的光饱和、光抑制现象, 光能利用减弱, 光合能力受到较大限制。     

植物转录因子家族在耐盐抗旱调控网络中的作用

植物对干旱和高盐环境的适应是一个复杂的生物学过程,涉及多条信号通路的交叉调控。其中,通过转录因子发挥的调控作用对增强植物的耐盐抗旱特性具有重要意义。结合最近的相关研究,重点综述了植物中的MYB、b ZIP、WRKY、NAC、AP2/ERF等各类转录因子在响应高盐干旱胁迫的信号通路中与ABA信号通路、ROS信号通路、Sn RK2信号通路及H2O2信号通路等存在的交叉整合作用,以期为利用基因工程手段增强植物的耐盐抗旱性提供更有效的改良途径。     

沙枣（Elaeagnus angustifolia）和孩儿拳头（Grewia.biloba G.Don var.parviflora）幼苗气体交换特征与保护酶对干旱胁迫的响应

以沙枣和孩儿拳头2年生盆栽苗为材料,采用称重控水的方法设置4个土壤含水量梯度(CK、T1、T2、T3),研究不同干旱胁迫对沙枣和孩儿拳头气体交换特征与保护酶的影响.结果显示:(1)干旱胁迫不仅引起两物种净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间 CO2 浓度的下降,而且使其日变化曲线在一定程度上发生改变;在轻度(T1)和中度胁迫(T2)下,两物种净光合速率下降主要是由气孔因素引起的,重度胁迫(T3)下,净光合速率下降主要是非气孔因素引起的.(2)随着干旱胁迫增加,沙枣瞬时水分利用效率呈现增加下降再增加趋势,孩儿拳头呈现下降趋势;两物种表观光能利用效率显著下降,重度胁迫下(T3),下降率达50%左右,孩儿拳头表观光能利用效率对干旱胁迫比较敏感;两物种表观CO2利用效率总体呈现下降趋势,沙枣表观CO2利用效率日进程经历了单峰(T1)、双峰(T2)、单峰(T3)的变化,孩儿拳头各处理的表观CO2利用效率日变化均呈现单峰曲线.(3)随着干旱胁迫加剧,两物种叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性先升高后降低,土壤含水量高于12.8%时,两物种SOD酶活性均高于CK,随着土壤含水量的降低,SOD酶活性低于CK;重度胁迫下(T3),沙枣POD酶活性虽然有所下降,但仍高于CK,而孩儿拳头则和CK无显著差异;两物种CAT酶活性在重度胁迫下(T3)显著低于CK;随着干旱胁迫程度的增加,两物种叶片中的丙二醛(MDA)含量均呈现升高趋势,孩儿拳头脂质过氧化程度受干旱胁迫的影响较大.     

水分胁迫对美国凌霄单叶水分利用效率的影响

利用CIRAS-2型便携式光合作用仪对水分胁迫下3年生美国凌霄(Campsis radifans L.Seen)单叶水分利用效率(WUElemf)的日动态及其与微环境因子的关系进行了测定分析,以阐明其WUEleaf对土壤水分及光照强度的响应规律,探讨美国凌霄维持较高WUElemf所需的土壤水分和光照条件.结果表明:(1)随着水分胁迫的加重,美国凌霄WUElemf表现为减弱趋势,但适度的水分胁迫有利于WUElemf的提高.(2)水分胁迫下,美国凌霄WUElemf多与空气相对湿度、大气COz浓度呈极显著正相关,与饱和水汽压差、大气温度、叶温呈极显著负相关;微环境因子对美国凌霄WUElemf的影响较为复杂,其中大气CO2浓度、胞间CO2浓度、叶温对其影响较大.(3)维持美国凌霄较高WUE lemf的适宜土壤含水量为10.7%～23.1%(相对含水量为39.2%～84.6%),适宜光照强度在600～1600μmol·m-2·s-1之间.     

造纸废水对芦苇实生苗生长特性及根系活力的影响

以室内水培的芦苇实生苗为材料,研究6种不同化学需氧量(CODcr)浓度造纸废水处理对芦苇生长指标和根系活力的影响,为利用造纸废水修复自然环境中芦苇实生苗种群提供理论依据。结果表明:(1)不同浓度造纸废水对芦苇各器官鲜(干)重有显著的促进作用,并以中等浓度(300mg.L-1)最为明显;随着造纸废水浓度的增加,废水对芦苇各器官鲜(干)重的促进作用有所减弱,这种减弱幅度在芦苇不同器官上存在差异。(2)高浓度造纸废水导致芦苇根生物量比、根状茎生物量比降低,但影响二者降低的废水浓度存在差异;低浓度造纸废水导致芦苇茎生物量比下降,并使叶生物量比增加。(3)随着造纸废水浓度的增加,芦苇的根系活力呈先上升后下降的趋势,并以CODcr浓度为300mg.L-1时的芦苇的根系活力最强,CODcr浓度为900mg.L-1时最弱。可见,低浓度造纸废水促进了芦苇的生长和根系活力,高浓度废水促进作用减弱甚至会抑制根系活力,并以CODcr浓度为300mg.L-1时芦苇实生苗生长最好。     

不同生境条件下滨海芦苇湿地C、N、P化学计量特征

为阐明不同生境对黄河三角洲滨海芦苇湿地土壤和植物碳(C)氮(N)磷(P)含量及生态化学计量特征的影响,选取新生湿地和退耕湿地两种湿地类型为研究对象,对土壤和植物体C、N、P含量及其化学计量特征进行研究。研究表明:1)退耕芦苇湿地土壤TC、TN的含量明显增加,TP的含量变化不大。2)新生湿地和退耕湿地土壤R_(C、N、P)分别为42.6:1.6:1、71.2:2.0:1,R_(NP)低于全球平均水平(13.1)和我国平均水平(5.2),土壤表现为N限制。新生湿地土壤剖面中,R_(CN)和R_(CP)变化剧烈;R_(NP)值随深度的增加而减小;退耕湿地土壤R_(C、N、P)值规律性较好,R_(CN)随深度的增加而变大,R_(CP)和R_(NP)值随深度的增加而减小。3)新生湿地和退耕湿地中芦苇整株R_(CN)、R_(CP)和R_(NP)平均值分别为78.2、1753、22.4;67.0、1539、23.0。开垦活动可以降低芦苇植物体R_(CN)和R_(CP)值,但由于芦苇植物体本身对R_(NP)的约束性较高,对R_(NP)值的影响不大,芦苇植株R_(NP)约为23。以上结论可以为黄河三角洲国家级自然保护区正在进行的湿地保护与恢复工作提供借鉴和参考。     

近30年来黄河三角洲植被净初级生产力时空特征及主要影响因素

我国拥有丰富的海岸带蓝色碳汇,准确把握海岸带蓝碳生态系统净初级生产力(NPP)状况,辨识不同人为干扰下蓝碳生态系统NPP的时空分布特征具有重要意义。以黄河三角洲为研究区,以近30a(1987年、1995年、2005年、2016—2017年)为时间尺度,通过遥感手段和现场调查,对黄河三角洲NPP时空变化特征及其主要影响因素进行研究。结果显示:(1)近30年来研究区NPP均值和总量呈现先下降又略微增长的特征,2016—2017年度NPP平均值为294.38g C m~(-2)a~(-1),总量为710.05Gg C/a,表现出显著的季节差异。(2)研究区NPP在各行政区、保护区和地表覆盖类型中均表现出了明显的空间分异性;2016—2017年度NPP分区结果显示,不同分区面积由大到小依次为中生产力区(49.5%)、低生产力区(38.3%)和高生产力区(12.1%)。(3)研究区NPP的时空分异性是地表覆盖类型和植被生长状况共同影响的结果,海陆交互作用、开发利用活动和近年来的生态建设是NPP时空变化的主要影响因素。(4)湿地植被和农田是研究区碳汇的主要贡献者,20世纪90年代以来二者NPP均值逐渐上升,在2016—2016年度分别达570.28g C m~(-2)a~(-1)和335.92g C m~(-2)a~(-1);近30年来,湿地植被NPP总量逐渐减少,农田NPP总量则逐渐增加。湿地植被是海岸带蓝碳的典型载体,农田作为位于滨海地区、由湿地植被转化而来、本身具有较高固碳能力和潜力的碳汇类型,可作为海岸带蓝碳的重要补充。     

干旱胁迫对沙枣和孩儿拳头的生理特性的影响

以沙枣和孩儿拳头2年生盆栽苗为材料,采用称重控水的方法对4个梯度土壤干旱胁迫条件对沙枣和孩儿拳头生理特性的影响进行了研究.结果显示:(I)干旱胁迫造成了两物种体内水分的严重亏缺,重度胁迫(6.4%～8.0%)下,两物种自然饱和亏为对照的3～4倍;同一干旱胁迫梯度下沙枣自然饱和亏总高于孩儿拳头,但水分临界饱和亏和需水程度低于孩儿拳头;沙枣自由水含量随干旱胁迫加剧下降幅度较大,自由水向束缚水转化率较高;沙枣最高水势的下降幅度低于孩儿拳头,最低水势的下降幅度高于孩儿拳头,且沙枣的绝对水势比孩儿拳头低.(2)随着干旱胁迫程度的加剧,两物种叶片中的脯氨酸含量、可溶性总糖含量均有不同程度的增加,特别是在重度干旱胁迫下,脯氨酸含量高出对照4倍多,且孩儿拳头脯氨酸含量明显高于沙枣,但可溶性总糖含量低于沙枣;沙枣本身的可溶性蛋白含量较孩儿拳头高,随干旱胁迫的加重沙枣的可溶性蛋白含量先增加后下降,而孩儿拳头逐渐下降.结果表明,沙枣和孩儿拳头对干旱胁迫均具有积极的水分生理响应方式,推测两种植物的水分耐受极限为6.4%～8.0%,但物种间生理响应方式存在差异,沙枣较孩儿拳头具有更强的防御干旱的生理机制.     

种子萌发期4种植物对干旱胁迫的响应及其抗旱性评价研究

用不同浓度PEG-6000的1/2Hoagland溶液模拟干旱胁迫条件,对沙枣、柠条、杠柳、白蜡4种植物种子的总萌发率、幼苗鲜重、活力指数进行研究.结果表明:(1)随着干旱胁迫程度的加剧4种植物种子的总萌发率、幼苗鲜重、活力指数呈下降趋势,且白蜡下降幅度最大,但柠条、沙枣、杠柳的抗旱指数显著高于白蜡;(2)4种植物种子的逐日萌发率和胚根日变化表明:低浓度PEG-6000对柠条和杠柳的种子萌发具有较好的诱发作用,白蜡和杠柳种子萌发比较集中,沙枣和柠条相对比较分散;沙枣、柠条和白蜡胚根生长呈线性增长,而杠柳呈指数式增长;(3)采用隶属函数法对干旱胁迫下4种植物的相对萌发率、相对鲜重、抗旱指数、相对活力指数进行综合评价的结果显示,4种植物种子萌发阶段的抗旱性次序为:柠条>沙枣>杠柳>白蜡.     

乌兰布和沙漠东北部不同耕作年限农田土壤有机碳密度及其影响因素

明确干旱区农田开垦过程中土壤有机碳变化及其影响因素对评估其固存特征具有重要意义。本研究以乌兰布和沙漠东北部不同开垦年限(2～5、12～15、25～30、40～50年)农田为对象,以未开垦的自然土壤为对照,采用空间代替时间的研究方法,探究农田开垦过程中0～2 m土层内土壤有机碳密度变化特征及其影响因素。结果表明: 随开垦年限的增加,浅层(0～0.4 m)土壤有机碳密度呈持续增加趋势,但农田土壤有机碳密度均处于较低水平(0.990～1.983 kg·m^-2)。深层(1.2～2 m)土壤有机碳密度在开垦年限较长(25～30和40～50年)的农田中有所增加,而在开垦年限较短(2～5和12～15年)的农田中无增加趋势。未开垦土壤和各耕作年限农田深层土壤有机碳密度在0～2 m土层中占比较大(28.9%～38.6%)。不同耕作年限农田中土壤有机碳密度随土层深度的增加均呈先减小后增大的二次函数关系,且拟合度较高(R²为0.757～0.972)。土壤黏粒和粉粒含量是影响0～2 m土层有机碳密度的关键因素,且耕作年限对浅层(0～0.4 m)土壤有机碳的积累具有重要促进作用。