樟子松幼树株高及其逆境生理指标对沙埋的响应特征

以3龄樟子松幼树为材料,2013年在科尔沁沙地研究了不同沙埋深度下其株高、叶片膜透性、渗透调节物质含量及保护酶活性变化,以揭示沙埋条件下樟子松幼树生长及其对逆境的生理响应特征。结果显示:(1)在沙埋深度低于株高以上2cm时被埋樟子松幼树能够正常生长,其株高和芽长均明显高于非沙埋对照,并以沙埋深度为株高的50%时增长幅度最大;当沙埋深度超过株高2cm以上时,虽然植株高度和芽长也较埋前有一定增长,但均低于对照,且所有处理植株均未破土,后来全部死亡。(2)所有沙埋处理的叶片可溶性糖含量均显著低于对照,而POD活性显著高于对照,可溶性蛋白质和脯氨酸含量也高于对照。(3)随沙埋深度增加,叶片相对含水量总体呈增加趋势,但大多数处理与对照差异不显著;丙二醛含量基本呈显著下降趋势,可溶性蛋白和脯氨酸含量先增加后下降,而大多数处理的膜透性与对照差异不显著;随着沙埋深度增加,叶片可溶性糖含量显著下降,SOD和POD活性均先增加后下降。(4)相关分析显示,樟子松幼树叶片膜透性变化与MDA含量变化相关性几乎为零,可溶性蛋白与脯氨酸含量呈显著正相关关系,可溶性糖含量与脯氨酸含量呈显著负相关关系。研究表明,沙埋深度低于樟子松株高以上2cm能够促进其幼树生长;沙埋并没有导致樟子松幼树体内的膜脂过氧化,也没有引起细胞膜的损伤,在受到沙埋胁迫时,樟子松幼树体内SOD、POD以及可溶性蛋白和脯氨酸分别在防止其膜脂过氧化和维持细胞膨压中起到重要作用,而可溶性糖含量在沙埋过程中没有起到渗透调节作用。     

科尔沁固定沙地植被特征对降雨变化的响应

选择科尔沁固定沙地利用一种野外增减雨试验装置研究了沙地植被生长特征对降雨增减变化的响应。结果表明:(1)在6月,降雨增减变化对植物群落高度有显著影响(P0.05)。减雨60%和30%时,植物群落平均高度比对照分别降低8.8%和2.3%,增雨60%和30%时,则分别增加6.8%和1.4%;相比增雨60%,增雨30%更能促进群落盖度的增大;降雨量变化影响群落植株密度。(2)1a的降雨增减变化对沙地植被的多样性和均匀度均没有显著影响,但减雨可显著增加7月物种的丰富度(P0.05)。(3)随着降雨量的增加,地上生物量逐渐增大,在增雨30%时达到最大值;而地下生物量会随着降雨量增加而显著增大,同时,减雨60%也使地下生物量增加。此外,降雨量的增加和减少都会使地下与地上生物量的比值增加。(4)固定沙地地下生物量主要分布在0—20 cm之间,占总地下生物量的52.7%;降雨量的增加显著增加20—40 cm土壤中根系的分布,当降雨量减少60%时,20—40 cm土壤中根系的分布也略有增加,增雨60%和减雨60%对地下生物量在40—60 cm土层的分布具有明显的促进作用。     

不同天气条件下小叶锦鸡儿茎流及耗水特性

采用以热平衡为原理的Dynamax包裹式茎流测量系统,于2006年对科尔沁沙地人工小叶锦鸡儿群落的液流变化进行连续监测,利用实验区自动气象站同步检测光合有效辐射、气温、相对湿度和风速等气象因子,结合人工记录的天气状况,分别选取4种最典型的天气条件,分析了小叶锦鸡儿的茎流变化、单枝耗水量及其与气象因子的关系.结果表明:在高温、强辐射条件下,小叶锦鸡儿的液流呈"几"字型宽峰曲线,以低耗水的蒸腾特性耐受干旱缺水的环境.不同天气条件下,小叶锦鸡儿液流日变化波动曲线及其主要影响因子各异,但光合有效辐射始终是液流变化的主导因子.小叶锦鸡儿茎干液流通量密度的变化是各种气象因子综合作用的结果.单枝日耗水量的总体变化趋势是从晴天、阴天、风天到雨天依次减少,其平均值分别为459、310、281和193mg.d-1.     

一氧化氮(NO)在植物逆境响应中的作用

简要介绍了有关一氧化氮(NO)在植物非生物胁迫响应中生理作用的研究现状,并对与这一问题相关的研究趋势作了分析和讨论.     

强风沙流吹袭对樟子松幼苗生长特性及其逆境生理特征的影响

为了解樟子松幼苗对强风沙流不同时间吹袭的生理生态响应,2013年春季在内蒙古科尔沁沙地研究了8级大风下强风沙流(风速18 m·s-1,风沙流强度173 g·cm-1·min-1)吹袭10、20和30 min樟子松幼苗生长特性和一些生理指标的变化。结果表明:随着风吹时间增加,其株高生长速率下降,茎粗和冠幅生长加快,叶色发黄脱落量增加;与非风吹对照(CK)相比,30 min风吹处理的株高增长量下降52.6%,茎粗增长量、冠幅增长量和叶色发黄脱落量分别增加251.9%、256.0%和466.7%;随风吹时间增加,叶片相对含水量(RWC)和超氧化物歧化酶(SOD)活性下降,丙二醛(MDA)含量、膜透性、过氧化物酶(POD)活性、可溶性糖和脯氨酸含量趋于增加;与CK相比,30 min风吹处理的RWC下降4.1%,MDA和膜透性分别增加10.3%和9.3%,SOD活性下降1.9%,POD活性、可溶性糖和脯氨酸含量分别增加55.5%、26.4%和50.0%。结果说明,强风沙流持续吹袭造成樟子松幼苗水分胁迫,使其高生长受抑,部分叶片发黄脱落,叶片膜脂过氧化加剧,细胞膜受损,为适应强风沙流吹袭,樟子松幼苗加快了茎粗和冠幅生长,通过增加POD活性和可溶性糖、脯氨酸含量以减轻细胞膜伤害,维持细胞正常膨压。     

小叶锦鸡儿幼苗对沙埋的生态适应和生理响应

以中国半干旱地区固定、半固定沙地分布最广泛的灌木种之一小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)为对象,于2010～2011年在内蒙古科尔沁沙地测定了不同深度沙埋下其幼苗的存活率、株高、渗透调节物质含量、保护酶活性和膜透性变化,探讨小叶锦鸡儿对沙埋的生理响应特征。结果显示:(1)与对照相比,当沙埋深度为小叶锦鸡儿幼苗株高的25%～75%时,存活率差异不显著;当沙埋深度为50%～75%时其存活率增加,但株高明显下降,沙埋对其生长具有抑制作用;当沙埋达到其株高100%时幼苗全部死亡。(2)不同沙埋深度对小叶锦鸡儿幼苗叶片细胞膜透性无显著影响,对沙埋深度为其株高25%时,叶片含水量增加,MDA含量下降,POD活性增强,细胞膜未受到伤害;沙埋深度为其株高50%～75%时,叶片含水量下降,MDA含量增加,但SOD和POD对细胞膜起到了协同保护作用,细胞膜也未受到损伤;沙埋深度为株高25%～75%情况下,细胞膜未受到损伤,可溶性糖和脯氨酸含量变化不明显。研究认为:小叶锦鸡儿幼苗只能耐受部分沙埋,完全沙埋则会导致其幼苗全部死亡,沙埋胁迫下可溶性糖和脯氨酸等渗透调节物质含量反应迟缓可能是其耐沙埋能力较弱的主要生理原因之一。     

科尔沁沙地风蚀作用对土壤碳、氮分布的影响

对位于科尔沁沙地奈曼旗中部的沙漠化区域(S区)和舍力虎湖盆(潜在沙漠化区域,P区)表层土壤理化性质、O ～100 cm土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和土壤各级颗粒密度进行了对比分析;S区内设对照点MS、风蚀发生地TS和颗粒沉降地LS,P区内相应位置设为MC、NC和SC.结果表明:自西北向东南由以中粗沙组分为主的土壤向以粘粉粒和极细沙组分为主的土壤过渡;粘粉粒密度每减少1 kg·m-2,SOC和TN密度分别下降10和1.1 g·m-2;0～ 20 cm土壤容重平均值在1.322～1.651 g·cm-3变化,表现为TS＞MS＞LS＞NC＞SC＞MC,粘粉粒含量表现出完全相反的趋势,pH表现为NC＞SC＞MC＞S区;相对各区域的对照点,以风力侵蚀作用为主的TS和SC处SOC和TN含量及密度有不同程度的下降;同样以土壤可蚀性颗粒的沉降堆积作用为主,LS的SOC和TN含量及密度较TS和MS有明显的增加,而NC较SC和MC均大幅减少.S区土壤粘粉粒中的SOC和TN含量远高于P区,但风蚀引起的粘粉粒吹蚀和沙沉积对P区土壤质量的影响程度显著大于S区.区域自然条件下,特定的土地利用方式增大了潜在沙漠化土壤的风蚀风险,风蚀作用的持续效应导致了不同的土壤碳、氮储量变化.     

玉米幼苗对风沙流强度变化的生理响应

在我国东北西部半干旱风沙区,春季玉米幼苗经常受到大风和风沙流危害.为了解风沙流危害下玉米幼苗的逆境生理特征,2013年在内蒙古东部科尔沁沙地研究了0(CK)、6、9、12、15和18 m·s-1等6个风速(风沙流强度分别为0、1.00、28.30、63.28、111.82和172.93g·cm-1·min-1)10 min吹袭下幼苗丙二醛含量、膜透性、保护酶活性和渗透调节物质含量的变化.结果表明:6~12 m·s-1的风沙流吹袭对玉米幼苗叶片含水量影响较小,而15和18m·s-1的风沙流吹袭导致其叶片相对含水量分别下降19.0%和18.7%.随着风沙流吹袭强度的增大,其丙二醛含量趋于下降,15和18 m·s-1处理分别较CK下降35.0%和39.0%;而膜透性大幅度增加,15和18 m·s-1处理分别较CK增加191.3%和187.8%;SOD活性降低,CAT反应不敏感,POD活性显著增强.对于风沙流造成的轻度水分胁迫,其可溶性糖和脯氨酸均未发挥渗透调节作用,但在15和18 m·s-1强风沙流吹袭下其脯氨酸含量分别增加11.4%和24.5%,起到了渗透调节作用.     

沙埋对沙米幼苗生长、存活及光合蒸腾特性的影响

沙米(Agriophyllum squarrosum)是藜科沙蓬属1年生沙生植物,广泛分布于我国各主要沙漠和沙地中。为了解沙埋对沙米生长、存活和光合蒸腾特性影响,2010-2011年在科尔沁沙地研究了不同沙埋深度下沙米幼苗高度、存活率、光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率的变化,结果表明:沙米具有极强的耐沙埋能力。埋深为株高25%时,沙米幼苗存活率和株高显著增加,埋深为株高50%-100%时,其株高和存活率虽有下降,但与非沙埋对照差异不显著。当沙埋深度超过株高后,其株高和存活率急剧下降,但沙埋达到株高266%时仍然有部分幼苗存活。沙埋第5天,随着沙埋深度的增加,沙米幼苗的光合速率缓慢下降,蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率均呈波动式变化。随着沙埋时间的延长,和对照相比,沙米幼苗的光合速率、蒸腾速率和气孔导度均随沙埋深度增加而大幅度下降,但水分利用效率仍呈波动式变化。沙埋第15天时其光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率分别较非沙埋对照下降了86.7%、89.0%、90.0%和4.2%。相关分析表明,沙米幼苗的存活率和高生长与其光合速率、蒸腾速率、气孔导度变化呈显著正相关,而其光合速率、蒸腾速率、气孔导度之间也呈显著正相关,但与水分利用效率的相关性未达到显著水平。沙埋胁迫下沙米幼苗存活率下降和生长抑制不仅源于沙埋造成幼苗顶土困难和光合面积减少,光合速率、蒸腾速率和气孔导度下降也是重要原因。     

干旱和高温对植物光合作用的影响机制研究进展

干旱(水分亏缺)和高温是我国北方沙漠化地区植物生长季的两个主要环境胁迫因子。本文主要就干旱和高温在生理水平对植物光合作用影响机制的最新研究进展进行了综述,并对以后的相关研究进行了一些分析。