旱柳光合作用动态及其与环境因子的关系

运用Li-6400便携式光合作用系统，于2007年5—11月对杭州湾滨海湿地自然生长的唯一乔木树种——旱柳(Salix matsudana)的叶片光合作用和环境因子动态变化进行了测定，并通过多元逐步回归和通径分析方法分析了光合作用与环境因子间的相互关系。结果发现，生长季节各月所选典型天气下的P_n大小顺序表现为8月>9月>7月>6月>5月>10月>11月；其中5、6、10和11月，旱柳净光合速率(P_n)日变化呈现“单峰”曲线，经分析发现叶片温度(T_l)、大气水汽压亏缺(VPD)和光合有效辐射(PAR)是影响P_n变化的主导因子；7—9月P_n日变化出现“午休”现象，环境因子VPDT、和相对湿度(RH)成为主导影响因子；就整个生长季节来看，各因子对P_n变化的影响均显著，T_l和VPD是最主要的2个影响因子。由此可见，旱柳生长季节光合作用存在较大的差异，同时各环境因子对光合作用的影响及影响程度也各不相同。     

不同氮处理下速生柳对水体氮的吸收、分配及生理响应

采用水培法,研究了旱柳苗在外源添加不同氮水平(贫氮、中氮、富氮、过氮)的铵态氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)的生长、氮吸收、分配和生理响应。结果表明:一定范围氮浓度的增加能够促进旱柳苗的生长,但过量氮会抑制其生长,且NH+4-N的抑制作用大于NO-3-N;两种氮处理下,旱柳表现出对NH+4-N的吸收偏好,在同一氮水平时,旱柳各部位氮原子百分含量Atom%15N(AT%)、15N吸收量和来自氮源的N%(Ndff%)均为NH+4-N处理大于NO-3-N处理,且随着氮浓度的增加,差异增大,且在旱柳各部位的分布为根﹥茎﹥叶;2种氮素过量和不足均会对旱柳根和叶生理指标产生不同的影响,其中在过氮水平时,NH+4-N和NO-3-N处理下根系活力比对照减少了50.61%和增加了19.53%;在过氮水平时,NH+4-N处理柳树苗根总长、根表面积、根平均直径、根体积和侧根数分别对照下降了30.92%、29.48%、19.44%、27.01%和36.41%,NO-3-N处理柳树苗相应的根系形态指标分别对对照下降了1.66%、5.65%、1.49%、5.06%和25.72%。可见,高浓度NH+4-N对旱柳苗的胁迫影响大于NO-3-N,在应用于水体氮污染修复时可通过改变水体无机氮的比例,削弱其对旱柳的影响,从而提高旱柳对水体氮污染的修复效果。     

旱柳广头叶蝉的生物学特性及防治

报道了危害白榆的新害虫——旱柳广头叶蝉Macropsis matsudanisCaietWei。首次记述其幼期形态特征、生物学特性、天敌种类,进行了防治试验。该虫在山东商河1年发生1代,以卵在白榆枝条内越冬;天敌主要有螯蜂、瓢虫等;用阿维菌素和吡虫啉5000倍液喷雾防治若虫具有很好的防治效果。     

农田防护林木材材质物理特性研究

对早柳和小青杨的年轮宽度、年轮密度、木材纤维长度和干缩率及其径向变异进行了研究．结果表明,木材物理特性受年轮年龄的影响显著,而纤维长度不受年轮宽度影响．综合材质物理特性的径向变异规律,可将旱柳和小青杨整个生长期划分为４个时期：幼林期、速生期、成熟期和更新期,确定了各生长期的年龄值．     

Correlation between vein density and water use efficiency of Salix matsudana in Zhangye Wetland,China

Aims The correlation between vein density and water use efficiency (WUE) affects the balance between water supply and demand of plant leaves, which is significant for comprehending the ecological adaptation strategies of plants. The objective of this study was to study how Salix matsudana modulated vein density and WUE along a soil moisture gradient in Zhangye Wetland, China. Methods The study was conducted in floodplain wetland near Heihe River in Zhangye City, Gansu Province, China. Three sample plots, at a spatial interval of 70 m, were set up along a soil moisture gradient ordinally from the area near the water body to the wetland edge, plot I (69.23%), spot II (48.38%) and spot III (35.27%). Community traits were investigated by using diagonal method, and all individuals of S. matsudana were used for measurements of height and canopy. At each plot, 5 individuals of S. matsudana at 4 vertices and diagonal intersection were selected for measurements of vein density, WUE, net photosynthetic rate (P_n), transpiration rate (T_r), photosynthetically active radiation (PAR), saturated vapor pressure differences (VPD), specific leaf area, stomatal conductance (G_s) and intercellular CO₂ concentration (C_i). We used mathematical methods of correlation analysis and standardized major axis to investigate relationships between vein density and WUE. Important findings With decreasing soil moisture, the height, canopy, specific leaf area, G_s and C_i of S. matsudana decreased gradually, while the vein density, WUE, P_n, T_r, PAR and VPD increased gradually. The correlation between vein density and WUE was positive in all the three plots, but the relationship varied along the soil moisture plots gradient. There was a highly significant positive correlation (p < 0.01) between the vein density and WUE at plot I and III, whereas the correlation only reached a significant level (p < 0.05) at plot II; The correlation coefficient between vein density and WUE is significantly smaller than 1 at plot I (p < 0.05), while the correlation coefficient is significant greater than 1 at plot II and III (p < 0.05). We can conclude that varied relationships between vein density and WUE of S. matsudana along a soil moisture gradient could reflect plant acclimation.     

镉胁迫对旱柳光合作用和内肽酶变化的影响

通过水培方法,添加不同浓度CdCl2(0、5、25、50 μmol·L^-1)处理14 d,测定叶绿素含量、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性、游离氨基酸含量及内肽酶活性,调查Cd对旱柳光合作用和内肽酶变化活性影响。结果发现：Cd处理降低了总叶绿素、叶绿素a、b含量; Rubisco活性随着介质中Cd浓度增加而降低;Cd抑制根和叶PEPC活性;同对照相比,根中游离氨基酸含量没有显著变化,而叶中游离氨基酸含量增加;不同浓度Cd处理降低根的内肽酶活性,高浓度Cd使叶内肽酶活力增加。这些结果表明,Cd通过降低叶绿素含量,促进叶内肽酶活性和抑制了CO₂羧化酶活性来影响旱柳光合作用。     

模拟贝壳砂水分变化对旱柳光合特性的影响

为探讨贝壳堤岛旱柳叶片光合特性的水分响应规律,以2 a生旱柳苗木为材料,模拟设置贝壳砂生境系列水分梯度,测定分析不同土壤水分条件下旱柳叶片的主要光合生理参数。结果表明:（1）直角双曲线修正模型可较好模拟旱柳叶片净光合速率的光响应过程,维持旱柳较高光合作用的土壤相对含水量（RWC）为50.1%～94.4%,适宜光强为800～1 600 μmol·m^-2·s^-1,水分对光强利用的补偿效应显著。（2）随土壤水分的降低,旱柳叶片净光合速率、光饱和点、表观量子效率及最大净光合速率均表现为先升高后降低;干旱和渍水胁迫条件下,旱柳叶片的光补偿点升高,光饱和点降低,光照生态幅变窄,光能利用效率降低,水分胁迫抑制光能效应明显。（3）随土壤水分的降低,旱柳叶片瞬时和潜在水分利用效率均表现为先升高后降低,分别在RWC为45.7%、40.6%时达到最大值,适度干旱胁迫可显著提高旱柳叶片的水分利用效率。（4）干旱和渍水胁迫均显著降低旱柳叶片的叶绿素含量和叶片水势,随土壤水分降低两者均表现为先升高后降低,叶绿素含量和叶片水势分别在RWC为58.9%、50.1%达到最高值。研究发现,贝壳砂生境旱柳叶片光合生理参数对土壤水分表现出一定的阈值响应,维持旱柳较高光合能力和水分利用效率的适宜土壤水分相对含量为50.1%～77.7%,表现为耐水湿不耐干旱的水分特性。     

热脉冲技术3种方法组合在测量树干液流中的应用

利用树干液流方法获取树木蒸腾特征对理解树木水分生理、森林生态和森林系统水分交换具有重要意义.利用广泛应用于土壤热参数和土壤蒸发测量的
三针热脉冲探头,基于热比率法(HRM)、最大温度法(T_Max)和单针热脉冲法(SHPP)同时实现了旱柳液流密度的测定,并与热扩散探针(TDP)测量结果进行对比分析.结果表明： 三针热脉冲探头安装约5周后进入稳定测量阶段,3种方法初期测量结果比稳定测量阶段高135%~220%,HRM、T_Max和SHPP法与TDP测量结果具有显著的线性相关性,R2分别为0.93、0.73和0.91,SHPP与HRM法测定结果的R²达到0.94.HRM在低速和逆向液流时测量具有较高的精度;SHPP探头配置简单、测量精度高,但无法甄别液流方向,是测定液流非常有前途的方法;T_Max测量液流误差较大,无法测量<5 cm³·cm^-2·h^-1的液流,不建议单独用于液流测量,但其能够准确测定树干热扩散系数,并可用于其他方法液流计算.建议根据试验目的,选取不同方法或者几种方法组合进行树干液流测量.     

中国温带旱柳物候期对气候变化的时空响应

为了揭示中国温带植物物候随时间变化和植物物候对气候变化响应的空间格局及其生态机制,利用52个站点1986—2005年的旱柳展叶始期、开花始期、果实成熟期、叶变色始期和落叶末期的物候数据,分析其时间序列的线性趋势,并通过建立基于最佳期间日均温的物候时间模型,确定物候发生日期对气温年际变化的响应。在研究的时段内,区域平均旱柳展叶始期、开花始期和果实成熟期的发生日期分别以-4.2 d/10 a、-3.8 d/10 a和-3.3 d/10 a的平均速率显著提前,而区域平均旱柳叶变色始期和落叶末期的发生日期则分别呈不显著推迟和以2.4 d/10 a的平均速率显著推迟的趋势。单站展叶始期、开花始期和果实成熟期发生日期的线性趋势以提前为主,显著提前的站点分别占40%、41%和29%;叶变色始期发生日期呈显著提前和显著推迟趋势的站点数相当,分别占17%和19%;落叶末期发生日期的线性趋势以推迟为主,显著推迟的站点占23%。各站展叶始期、开花始期和果实成熟期发生日期的线性趋势空间序列与相应的最佳期间日均温的线性趋势空间序列之间呈显著负相关,表明一个站点前期气温升高的速率越快,该站这些物候期发生日期提前的速率就越快。在物候期对气温年际变化的响应方面,区域平均春季最佳期间日均温每升高1℃,展叶始期、开花始期和果实成熟期的发生日期分别提前3.08 d、2.83 d和3.54 d;区域平均秋季最佳期间日均温每升高1℃,叶变色始期和落叶末期的发生日期分别推迟1.69 d和2.28 d。单站展叶始期和落叶末期发生日期对气温年际变化的响应表现出在温暖地区的站点比在寒冷地区的站点更为敏感的特点。总体上看,基于日均温的物候时间模型对春、夏季物候期的模拟精度明显高于对秋季物候期的模拟精度。建立了基于最佳期间日均温和日累积降水量的改进秋季物候模型,该模型使旱柳叶变色始期和落叶末期的模拟精度显著提高。由此可见,旱柳叶变色始期和落叶末期的发生日期受到前期气温和降水量的综合影响。     

光温耦合的中国温带地区旱柳花期时空格局模拟

建立基于温度和光周期驱动的旱柳花期物候模型,旨在寻找影响旱柳花期时空变化的主要气象因子,揭示调控植物开花时间的生态机制,还可为改善柳絮造成的环境污染和花粉过敏等人类健康问题提供参考信息和依据。利用中国气象局农业气象观测网提供的中国温带地区1982-2011年49个站点的旱柳开花始期、盛期和末期观测资料及平行的逐日气象数据,分别对6种模型（简单积温模型、温度三基点模型、八时段温度模型、简单积温-日长模型、温度三基点-日长模型和八时段温度-日长模型）进行了参数率定和假设检验,根据外部检验结果,从中选出针对旱柳3个花期的最优物候模型,进而利用连续地理气象数据和最优物候模型重建了1982-2011年旱柳开花始期、盛期、末期和花期长度的时空变化特征。结果表明：光温耦合的物候模型对旱柳花期的模拟效果和外推效果优于仅基于温度的模型。旱柳开花始期和盛期最优模型均为八时段温度-日长模型,末期为温度三基点-日长模型,说明光周期和温度可能是影响旱柳花期开始、繁盛和结束时间的主要气象因子。同时,优选出的物候模型能够较准确地对不同年份和不同地区的旱柳花期进行模拟及预测。重建的1982-2011年旱柳平均开花始期、盛期和末期日期分别为4月24日、4月28日和5月3日,平均花期长度为9 d,始期、盛期和末期出现日期呈现出从海拔低到高、从南向北、从西向东逐渐推迟的空间格局。1982-2011年旱柳开花始期、盛期和末期在大部分地区呈提前趋势,呈显著提前趋势的面积分别占总面积的49.78%、50.01%和53.40%,花期长度变化差异不显著。