植被类型变化对土壤微生物碳利用效率的影响研究进展

植被类型变化强烈影响着土壤碳循环。土壤微生物碳利用效率（CUE）是微生物将从环境中获取的碳分配给自身生长的比例，是土壤碳循环的综合指标。研究植被类型变化对CUE的影响有助于从微生物视角理解该过程中的土壤碳动态，可以为评估植被类型变化对土壤质量及生态系统碳循环的影响提供基础，具有重要的理论及实际价值。通过系统查阅相关文献，综述了植被类型变化导致的CUE变化情况，以及该过程中影响CUE的因子与机制。目前，相关研究主要涉及以林地、草地和农业用地为起点或终点的植被变化类型。天然林（原生林、次生林）变化为人工林、林地变化为草地后CUE普遍下降，随终点植被的发展CUE可能恢复至起点水平。植被成熟度越高，发生转变时CUE变化越剧烈。植被类型变化以农业用地为起点或终点时，CUE变化方向的不确定性及幅度的变异性均增加。植被类型变化导致的CUE变化主要受到植被、土壤、微生物因子及其交互作用的驱动，指示CUE的指标、采样季节和土层也会一定程度上影响CUE的变化。今后相关研究应采用直接的CUE测定方法，拓宽研究气候区及植被变化类型，关注植被变化过程中CUE变化的土层差异及动态监测，深入对植被类型变化导致的生态环境因子变化与CUE的关系及作用机制的研究。     

基于集合经验模态分解去趋势的水分利用效率对气候变化响应的高程分异——以“21世纪海上丝绸之路”沿线省份为例

水分利用效率(WUE)是表征陆地碳-水循环耦合关系的重要指标，但其对气候变化响应的高程分异仍不清楚。通过集合经验模态分解(EEMD)去趋势和偏相关方法，以"21世纪海上丝绸之路"沿线省份为研究区，揭示WUE对气候变化的响应及其随高程的分异。研究结果表明：(1)研究区内WUE多年均值由中心向南北递减。不同植被类型的WUE多年均值由高到低依次为：常绿针叶林、混交林、常绿阔叶林、稀树灌木草地、耕地和城市建设用地。(2)51.11%的区域表现出均温与WUE的正相关；而81.46%地区表明温差的扩大会使得WUE增加；有近一半的研究区表明最高温的升高有利于提高WUE，而最低温的作用则相反；有67.99%的区域表明降水增多反而会导致WUE的减少。(3)在大多数土地覆盖类型，日温差和最低温主要与WUE呈正相关，而最高温和降水主要与WUE呈负相关。在常绿针叶林、耕地和城市建设用地，日均温与WUE呈负相关。在其他三种植被类型下则呈正相关。(4)在低海拔地区，均温与WUE呈负相关而在中高海拔地区则转变为正相关关系。而最高温则正好相反。降水与WUE的负相关关系系数随高度的增加而不断加强，而温差和最低温与WUE的正相关关系也随高度的增加而剧烈波动增强。     

“绿色革命”新进展:赤霉素与氮营养双重调控的表观修饰助力水稻高产高效育种

以半矮秆育种为代表的“绿色革命”极大地提高了作物产量,但也带来氮营养利用效率降低的严重问题。“绿色革命”主要基于调控赤霉素的代谢和信号转导而实现。前期的研究发现,赤霉素信号转导关键因子DELLA蛋白通过调控GRF4而负调控氮素的吸收利用,为半矮秆品系氮利用效率低的问题提供了解决方案。最近的一项研究进一步揭示了GA信号途径与氮响应交叉互作的新机制。该研究发现水稻(Oryza sativa)NGR5是氮素调控分蘖数目的一个关键基因,其表达受氮诱导。通过招募PRC2,NGR5对D14和OsSPL14等分蘖抑制基因所在位点进行H3K27me3甲基化修饰,从而抑制其表达。而在半矮秆背景下超表达NGR5可以提高低氮水平下的水稻产量。NGR5同时也被发现为赤霉素受体GID1的一个新靶标,受到其负调控。该研究发现了调控赤霉素信号通路的新机制,并对高产高效的新一代“绿色革命”育种实践具有重要启示。     

土壤-植物系统水分运移过程的阻容电模拟

把土壤-植物系统水分运移作为一维水流运动由阻容电路进行模拟,在于将D arcy-R ichards方程从对单点的描述扩展到对一段流路的描述。由此出发,考虑到水流的非稳态性,某一流路的水阻定义为其水势差与平均流量之比,水容为其贮水量对平均水势的导数。与D arcy-R ichards方程相对应,水阻、时间常数分别为导水度、水分扩散度的倒数,相应地单位化的水阻率、比时间常数分别为导水率、水分扩散率的倒数。把SP系统沿水流通道分为若干部分,每一局部的水阻与其水容相并联,各局部间相串联。在此基础上,文章给出了土壤-植物系统水流模拟通式、总水容与分水容间的关系式、总水阻与分水阻间的关系式及特定条件下叶水势随时间变化的关系式。     

水分胁迫对不同小麦品种光系统功能基因psbA、psbD及cab表达的影响

两种小麦品种绵农4号T r itic u m a e s ti v u m L.c v.M i a n n o n g N o.4和绵农5号T r itic u m a e s ti v u m L.c v.M i a n n o n g N o.5在渐进水分胁迫下相对含水量、质膜相对透性及光系统D C I P2,62二氯酚靛酚光化学还原活性变化的差异显示,绵农5号小麦比绵农4号小麦具有较高的水分胁迫耐受力.进而对比了水分胁迫对这两种耐旱性不同的小麦品种的光系统在基因转录及蛋白代谢等方面的影响.结果表明:渐进水分胁迫下,两种小麦的光系统主要基因p sb A、p sb D、c a b的转录本水平及其编码蛋白D1,D2、L H C的稳态含量分别下降20%及14%以上,而绵农5号c a b基因的转录水平下降程度39.5%与绵农4号61.8%相比明显缓慢,这可能是其具有较高耐旱性的一个重要原因.     

黑杨杂交无性系间叶片δ13C、长期水分利用效率和光合特性的研究

在温室中通过严格控水的方法,对4个不同水分处理下,12个黑杨杂交无性系间长期水分利用效率（WUEL）、δ^13C和光合参数（Gs、Tr、Pn、WUEL,Cj、Pmax、LSP、Ce）的差异进行了研究,并分析了无性系间WUEL和δ^13C差异与光合参数差异的相互关系。结果表明：不同水分处理下,δ^13C和Gs、Tr、Pn、WUEL、Cj差异极显著。随水分胁迫的加剧,δ^13C和WUEL增加,而Gs、Tr、Pn、Cj减少。同一水分处理下无性系间WUEL和δ^13C差异显著,Gs、Tr、Pn、WUEj、Cj差异极显著。无性系问WUEL和δ^13C的差异在4个水分处理下表现出一致性．即WUEL最优的是J2,其次为J6、J7、J8、J9,同时这些无性系的δ^13C较高。Gs是影响WUEj的关键因子,Gs低的无性系WUEj高。J2、J6、J7、J8、J9的净光合速率（Ps）和瞬时水分利用效率（WUEj）虽不是最高,但其最大净光合速率（Pmax）大,光饱和点（LSP）高,羧化效率（Ce）大,光合能力强。无性系间δ^13C和WUEL差异的主要影响因子是Gs和光合能力,J2、J6、J7、J8、J9都具有Gs低和光合能力强的特点。各水分处理下δ^13C与WUEL,均呈正相关,但由于水分引起的δ^13C差异远大于无性系间的差异,因此二者的相关性仅在充分供水条件下表现较好．相关系数为0．7077。     

水分胁迫下不同进化型小麦抗氧化能力比较

以6种不同基因型小麦为试验材料,研究了水分胁迫下不同生长期小麦体内超氧化物歧化酶（SOD）活性以及超氧自由基（O2）含量变化,并分析了两者之间的相关关系。结果表明,水分胁迫下6种基因型小麦SOD活性及超氧自由基含量在拔节期和灌浆期均有不同程度的增加;栽培型品种SOD活性增幅高于野生型品种,超氧自由基增幅较低;同样,二粒小麦与一粒小麦相比,二粒小麦SOD活性增幅高于一粒小麦,超氧自由基增幅较低;但现代栽培小麦种表现不明显。结果说明,栽培型与野生型小麦相比,二粒小麦与一粒小麦相比,具有较强的抗氧化能力。     

三种乡土树种在二种林分改造模式下的生理生态比较

在丘陵荒山先锋树种马占相思林的林窗和均匀间伐50％(简称林冠层下)的2种林分改造模式下,研究了降真香、红椎和火力楠3种乡土树种生长初期的生理生态。结果表明,不管是在冬季或夏季,林窗中比林冠层下有更高的光合有效辐射(PAR)和相对湿度(RH),并且有较低的气温(Tair),林窗与林内最主要的差异是PAR的变化。生长在林窗里的植株比林冠层下的叶片小而厚,叶片单位面积干重增加,林窗里的植株叶片有较高的叶绿素含量。冬天,降真香和红椎在林窗里和林冠层下的净光合速率(Pn)日变化曲线都为单峰型,而火力楠在林窗下为双峰型,林冠层下为单峰型。3种树种在林窗里和林冠层下植株的蒸腾速率(Tr)有较相似的日进程,都为单峰型。2种林分改造模式下3种树种叶片气孔导度(GS)的日变化也较相似,与PAR的变化趋势相似,而与RH变化呈相反趋势。冬季。降真香和红椎在林窗的水分利用效率(WUE)比林冠层下稍高,而火力楠在林冠层下则比林窗高．但它们都无显著差异。夏天,3种树种在林窗和林冠层下的Pn与冬天有相似的结果。夏季红椎和降真香在林窗的Tr比林冠层下高,而火力楠在林冠层下的Tr比林窗高。Gs的变化趋势也与PAR相似,与RH变化趋势相反。夏季,降真香和火力楠的WUE在林窗比林冠层下高,但红椎却比林冠层下的低。3个树种中火力楠的WUE最高。3种树种在林窗和林冠层下的wUE都是冬季比夏季高。综合植物各项生理生态指标的分析结果可知,降真香和红椎较适宜种植在林窗里,而火力楠较能适应有一定郁闭度的林冠层下。     

水分胁迫对入侵植物薇甘菊幼苗生长的影响

水分是影响薇甘菊(Mikania micrantha)生长的重要环境因子,但通过调控生长环境包括土壤水分和空气湿度来探讨这一入侵植物的适应能力的报道较少.本文通过设置2个水分梯度:处理Ⅰ土壤含水量30%～60%和空气相对湿度80%～90%,处理Ⅱ土壤含水量10%～20%和空气相对湿度20%～30%进行试验.结果发现土壤含水量在10%～20%且空气相对湿度在20%～30%时,水分胁迫能显著影响薇甘菊的幼苗生长和光合特性.胁迫条件下植株生长速率明显降低,最大净光合速率和最大量子效率分别是1.94 μmol·m-2·s-1和64.91 mmol·mol-1,比对照8.63 μmol·m-2·s-1和211.34 mmol·mol-1明显偏低.本文将空气相对湿度作为水分胁迫条件之一,阐述了空气相对湿度的增加能扩大薇甘菊的适生范围,并分析得出气孔限制可能是水分胁迫下薇甘菊生长受抑制的主要原因.