马占相思叶片液汁碳同位素甄别率和水分利用效率

利用PMS压力室压取叶片液汁并借助稳定碳同位素质谱仪测定碳同位素比率,分析了马占相思(Acacia mangium )叶片液汁光合产物的甄别率(△)和估测了水分利用效率.结果表明:阴天马占相思林冠层日平均空气CO2 的碳同位素比率(δa)为-7.57‰±1.41‰,晴天则为-8.54‰±0.67‰;阴天叶片液汁的光合产物碳同位素比率(δp)日变化呈鞍型,而晴天则从早上至黄昏逐步降低;晴天δp与叶片/空气水汽压亏缺(D)明显呈负相关,阴天的δp变化相对较小;δp随叶片水势(ψ)降低而降低,显示水分胁迫引起δp降低;叶片液汁的D和经气体交换法获得的细胞胞间(Pi)和外界(Pa)CO2分压之比呈正相关,测定结果与理论上碳同位素相关扩散和生化分馏相一致.分析结果显示,田间马占相思空气CO2经气孔扩散的稳定同位素效应口a=4.6‰,有关Pi的净固定的稳定碳同位素效应6=28.2‰.认为液汁碳同位素甄别率是外围空气CO2进入光合产物的净甄别率,由叶片液汁△估测的水分利用效率与气体交换法所得结果相一致(R2=0.86,P＜0.001).本文所采用的叶片液汁光合产物测定即时△以及计算水分利用效率的方法,可减少田间条件下环境因素明显变化对水分和碳同位素的影响,该方法有助于进一步开展由植株至冠层扩展的碳和水分平衡的生理生态研究.     

黄土高原常见造林树种光合蒸腾特征

为改善黄土丘陵沟壑区水土流失现状,该区长期以来开展了大量的植被建设,但是,植物的适应性及生长状况如何,还不十分清楚。为探讨造林树种对环境的适应性,从光合、蒸腾和生理生态指标出发,对黄土高原3个主要退耕还林树种：刺槐、沙棘、山杏的适应性进行了研究,并对其适宜性进行了评价。研究结果表明：沙棘不同坡位最大净光合速率Pmax、光补偿点LSP较其它两个树种占明显优势,特别是在上坡位Pmax、LSP分别达到了22.8μmol·m^-2s^-1、520μmol·m^-2s^-1,具有较高的同化代谢能力,该物种较适应该地区的强光环境,适宜种植于阳坡或坡顶;山杏LSP相对较低,而表观量子效率α明显高于沙棘、刺槐,并在下坡位达到最大值0.069,说明它主要利用弱光进行光合作用,适宜种植于阴坡或坡脚等弱光环境中,但由于山杏水分利用效率WUE较低,可能对环境带来不良影响,山杏叶片含水量为65.1%,明显高于其它两个树种,而叶绿素含量仅为0.94mg/g与刺槐沙棘的2.34mg/g和2.00mg/g相差很大,这可能是导致其WUE较低的一个原因;刺槐在上坡位的光合生理参数与山杏相差不大,但是随坡位下降其α、净光合速率Pn较山杏明显偏低各个坡位受限明显,容易形成老头树。     

波动和静止水文情势下小叶章(Calamagrostis angustifolia)的生理生态特征

通过野外调查与控制试验相结合的方法,比较研究了波动和静止两种水文情势下,沼泽化草甸植物--小叶章(Calamagrostis angustifolia)某些生理生态特征(种群密度与高度、叶长、叶宽、茎长、节长以及叶绿素含量)对不同水分条件的响应.结果表明,不同水文情势对小叶章生理生态特征具有明显的影响.波动水文情势下,小叶章种群、形态指标及叶绿素含量总体随水分的增加而减小或下降,但是由于特定水文情势下形成的群落竞争格局的影响,小叶章单优群落分布带上小叶章各指标值明显大于其它水分带;静止水文情势下,小叶章各指标值呈波动变化,30 cm积水处理下的种群密度、高度、叶宽和茎长以及叶绿素含量与其它处理差别显著.波动水文情势下小叶章各指标测定值均大于静止水文情势下的,同一生活史阶段要较静止水文情势下的提前,生长能力较强.湿地水分条件不仅直接影响植物特性,还通过影响植物定植的土壤环境特征及群落内的竞争格局间接作用于植物.不同水分条件下,小叶章的生理生态特征是水分条件直接与间接作用的综合结果.     

不同环境因子对樟子松人工林土壤有机碳矿化的影响

土壤有机碳矿化是土壤向大气释放CO2的最大净输出途径，其与植被的净初级生产力的差值是判断生态系统碳源或碳汇的关键。本研究以科尔沁沙地10年生樟子松人工林生态系统为研究对象，采用室内培养实验方法，测定了不同温度、土壤含水量以及碳、氮添加条件下土壤有机碳矿化的速率。结果表明：土壤有机碳矿化速率随温度和土壤含水量的升高分别呈指数和线性增长，不同的土壤水分条件下土壤有机碳矿化的温度敏感性不同；在土壤含水量最小时（田间持水量的10％），土壤有机碳矿化的温度敏感性最低；土壤有机碳矿化对水分的敏感性在低温条件下（10℃）显著低于在适温和高温条件下（20℃～30℃）。土壤中有机碳含量的增加显著提高土壤碳矿化速率，氮的添加对土壤有机碳矿化没有显著影响，但随着土壤有机碳含量的增加，土壤氮素含量对土壤碳矿化速率产生影响。     

中国北方草原对气候干旱的响应

草原生长动态受气候条件的影响和制约,在很大程度上取决于水分条件.为了较好阐明草原生长与干旱气候关系,利用表征草原生长变化的NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)指数和表征干旱的SPI(Standardized Precipitation Index)指数研究了荒漠草原、典型草原、草甸草原与干旱气候的线性关系,表明荒漠草原的生长动态受季节性干旱影响很大,短期、中长期和长期干旱对荒漠草原影响较小.典型草原对季节性干旱响应较强,而对短期、中长期和长期的干旱响应较弱.草甸草原对季节性和长期干旱响应较强.并且草原对降雨量的响应具有时滞效应,水分盈亏对草原的影响是累积效应.利用基于虚拟变量的回归模型和简单回归模型模拟了草原NDVI对SPI指数的响应关系,基于虚拟变量的回归模型显示出对草原NDVI与SPI关系的较优拟合度.表明了草原生长动态对干旱气候响应具有季节性效应.     

水分胁迫对2种科尔沁沙地植物光合和水分利用特性的影响

选用内蒙古科尔沁沙地1年生植物狗尾草(Setaria viridis)和沙米(Agriophyllum squarrosum)为材料,采用盆栽方法研究了它们在不同土壤水分处理下的光合参数和水分利用效率的日变化特征及其与环境因子的相关关系。结果表明,狗尾草和沙米的净光合速率日变化曲线在充分供水条件下均呈单峰型,在轻度干旱胁迫下均呈双峰型,而在重度干旱胁迫下分别呈双峰型和左偏单峰型。狗尾草和沙米的蒸腾速率在不同水分处理下都近似呈双峰型曲线,然而变化程度却不相同。重度干旱胁迫下,狗尾草日平均净光合速率(11.52μmol.m-2.s-1)和蒸腾速率(3.62 mmol.m-2.s-1)分别比相应充分供水处理增加7%和43%,而沙米的日平均净光合速率(7.07μmol.m-2.s-1)和蒸腾速率(5.56 mmol.m-2.s-1)则分别较相应充分供水处理降低13%和36%。重度干旱胁迫下,狗尾草水分利用效率(2.84 mmol.mol-1)比相应充分供水处理降低3.1%,而沙米水分利用效率(1.14mmol.mol-1)则较充分供水处理提高了34%。光合速率下降在充分供水条件下主要是由气孔调节,但在轻度干旱胁迫和重度干旱胁迫处理下非气孔因素调节却起到十分重要的作用。在重度干旱胁迫下,狗尾草仍具有显著高于沙米的的净光合速率和水分利用效率,这可能是其仍然能够在固定沙地分布的原因之一。     

采用稳定碳同位素法分析白羊草在不同干旱胁迫下的水分利用效率

本研究以黄土高原乡土草种白羊草(Bothriochloa ischaemum(L.)Keng.)为研究对象,采用盆栽控制实验,比较白羊草在3个水分处理(CK80%FC、MS60%FC和SS 40%FC)下的生物量积累和分配模式、瞬时水分利用效率(WUE)、不同部位(新叶、老叶、茎、细根、粗根)的稳定碳同位素组成(δ~(13)C)和碳同位素分辨率(Δ~(13)C)及其相互关系,以及干旱胁迫下影响水分利用效率的主导环境因子。结果表明:1)重度干旱胁迫显著降低植物整体生物量,显著增加根冠比和细根生物量比例;2)随着干旱胁迫加剧,白羊草各器官的δ~(13)C均呈上升趋势,Δ~(13)C呈减小趋势,SS处理不同器官δ~(13)C和Δ~(13)C没有显著差异,CK和MS处理的各器官δ~(13)C均值表现分别为细根粗根老叶新叶茎、细根新叶老叶粗根茎,CK和MS处理Δ~(13)C的值总体呈根叶茎。3)新叶的δ~(13)CNL和Δ~(13)CNL与WUE的相关系数均最大,说明利用稳定碳同位素方法测定白羊草水分利用效率具有可行性。4)不同水分处理的WUE的主导影响因子不同,CK、MS、SS水分处理WUE分别受到叶面温度、大气水汽压亏缺和空气温度的影响最大。为采用稳定碳同位素方法指示白羊草水分利用效率可行性及阐明植物的胁迫响应机制提供理论依据。     

圆柏属常绿木本植物叶片水分、渗透调节物质的季节变化与抗冷冻性的关系

以祁连圆柏（Sabina przewalskii）和圆柏（Sabina chinensis）为材料,研究了圆柏属植物的抗冷冻性与叶片水分和渗透调节物质季节变化的关系。结果表明，随秋季气温下降，叶片组织相对含水量（RWC）和自由水含量（FWC）下降，束缚水含量（BWC）、脯氨酸（Pro）、游离氨基酸（FAA）、可溶性蛋白质（SP）和可溶性糖（SS）含量增加，翌年春季气温回升，相对含水量和自由水含量增加，束缚水含量下降，有机渗透调节物再次增加。有机渗透调节物在秋末冬初及初春的增加正好与圆柏属植物抗冻锻炼及脱冻恢复生长的时间相吻合，因而是植物抗冻及脱冻适应的重要生理响应，在降低细胞冰点、防止细胞结冰引起的膜机械伤害、抑制膜脂过氧化、保护膜稳定性方面具有重要作用。祁连圆柏的相对含水量和自由水含量均低于圆柏，3种有机渗透调节物含量均高于圆柏，表明祁连圆柏在抗冷冻性诱导中具有更广泛的适应性策略。     

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。