临泽绿洲边缘区棉花群体光合速率、蒸腾速率及水分利用效率

在甘肃河西走廊中部黑河中游绿洲边缘区,于6月下旬和8月上旬,利用Li-8100土壤碳通量测定系统与改进的同化箱联合对田间条件下早熟陆地棉(Gossypium hirsutum)品种新陆早8号的群体光合特性进行了研究.结果表明:试验地6月下旬的土壤呼吸速率和土壤蒸发速率显著高于8月上旬(P0.01);棉花群体光合速率日变化均呈"单峰型",6月下旬的群体光合速率显著高于8月上旬,其日平均值分别为(43.11±1.26)和(24.53±0.60)μmolCO2.m-2.s-1,差异极显著(P0.01);群体蒸腾速率日变化也呈"单峰型",6月下旬和8月上旬的日平均值分别为(3.10±0.34)和(1.60±0.26)mmolH2O.m-2.s-1,两者存在极显著差异(P0.01);6月下旬和8月上旬的群体水分利用效率日平均值分别为(15.67±1.77)和(23.08±5.54)mmolCO2.mol-1H2O,但差异不显著(P0.05).两生育时期棉花群体光合速率与温度、光合有效辐射及土壤含水量均呈正相关关系.表明棉花群体光合速率在6月下旬和8月上旬均没有出现中午光合下调,8月由于土壤水分降低和植物叶片衰老,棉花群体光合速率和蒸腾速率显著降低,但水分利用效率并无显著下降.     

荒漠植物叶片或同化枝δ13C值及水分利用效率研究

温带荒漠植物长期生长在夏季炎热高温、冬季寒冷低温、长年干旱缺水的极端环境中,以其特有的形态学特征和生理功能来减少水分损失.为了探讨荒漠植物水分利用效率(WUE),为荒漠生态系统保育和退化植被恢复重建提供理论依据,运用稳定碳同位素技术和光合仪测定对比的方法,对河西走廊中段临泽绿洲北部荒漠中5种植物进行了全年生长期研究.结果表明荒漠植物月水分利用效率与年生长期平均水分利用效率的相关性在8月份最高,其方程式为WUEgpa= -1.8 + 1.98 WUEAug(P = 0.011,r =0.96);月稳定碳同位素比率(δ13C 或13 C/12C) (‰)与生长期平均WUE的相关性在8月和9月最大,可靠性最高,其方程式为WUE gpa= 4.7 + 0.0813 C/12Cmon(P=0.057,r=0.87).研究得出用稳定碳同位素比率指示温带荒漠植物的短期水分利用效率,随着叶片或同化枝成熟,越往生长后期,正相关性越高,直至霜降;用稳定碳同位素比率指示植物的长期水分利用效率,以8月下旬至9月下旬采样最好.梭梭和沙拐枣的水分利用效率显著高于其它荒漠植物,5种荒漠植物长期水分利用效率的排列顺序为梭梭＞沙拐枣＞柠条＞花棒≈泡泡刺.     

荒漠区植物光合器官解剖结构对水分利用效率的指示作用

植物生理功能的发挥以结构为基础,因此,植物光合器官(叶片或同化枝)解剖结构会对水分利用效率(WUE)有一定的指示作用。通过对黑河流域优势种灌木光合器官的解剖特征和表征WUE的稳定碳同位素比率(δ13C)进行分析,试图从解剖结构的角度为荒漠植物WUE寻求一个有效的指示指标。结果显示:(1)除花棒外,轴状光合器官植物的δ13C值均高于叶状。(2)不同荒漠植物光合器官及不同组织厚度变化范围较广,叶厚度(Tl)或轴直径(Da)、角质层厚度(Tc)、表皮厚度(Te)、栅栏组织厚度(Tp)、海绵组织厚度(Ts)、贮水组织厚度(Ta)的最大值分别约为最小值的6.9、5.8、11、4、3.5和3.5倍。荒漠区多数轴状光合器官植物的Da以及Te高于叶状。(3)所研究优势种灌木的δ13C值与Tl或Da之间存在极显著的正相关关系(r=0.719,P<0.01),与不同组织厚度(Tc、Te、Tp、Ts和Ta)之间相关性不显著。由此可知,从植物光合器官的解剖结构来看,荒漠区植物的WUE可以用Tl或Da来表征,叶片越厚,越有利于植物高效利用水分,且轴状光合器官植物的WUE高于叶状。     

荒漠绿洲过渡带沙拐枣种群结构及动态特征

沙拐枣(Calligonum mongolicum)作为黑河中游荒漠绿洲过渡带的一种主要固沙植物种,它对于维护荒漠绿洲过渡带生态系统的稳定性起到了至关重要的作用。通过样地调查和数据统计,绘制了沙拐枣种群的径级结构图,在此基础上编制了种群的特定时间生命表,分析了存活曲线、死亡率曲线等重要参数,并运用时间序列模型预测种群数量动态,以揭示荒漠绿洲过渡带沙拐枣种群的结构及动态特征。结果表明:沙拐枣种群属于增长型,Vpi'=0.0233,表明该种群趋近于稳定型,但沙拐枣种群Ⅰ、Ⅱ龄级个体数目少于Ⅲ龄级的个体数目;存活曲线趋于Deevey-Ⅱ,各龄级种群有相近的死亡率;时间序列预测分析表明,在未来2、4、6、8个龄级时间后沙拐枣老龄个体逐渐增多,幼龄株数则有所降低,种群稳定性长期维持困难,因此,适当的人工辅助恢复和现有植株及生境的保护是保持沙拐枣种群自然更新和种群恢复的关键。     

金露梅与格桑花

青藏高原的格桑花是什么植物或者说是什么植物的花,存在广泛争议,困扰着想一探究竟的人们。格桑花作为一种精神存在于藏族百姓心中,是他们追求幸福吉祥和美好生活的情感象征,是重要的雪域文化标识,认识熟知并开发利用好它,将有助于推动藏区生态、文化和产业振兴。金露梅是青藏高原分布最广的树木,按集生羽状复叶小叶数可分为5叶金露梅和7叶金露梅,《中国植物志》对它们的记载分别是金露梅（Potentilla fruticosa L.）和小叶金露梅（P.parvifolia Fisch.）。通过对青藏高原植被和历史文化景观考察,结合当地藏民描述及地方传说,本研究认为格桑花就是金露梅,其分布海拔可以拓展到5200 m的高寒恶劣环境。金露梅生性强健,耐寒、耐旱、耐瘠薄、耐强光,象征着藏族同胞刚毅、坚强、勤劳质朴、不畏严寒、生命力顽强的品格。     

沙地葡萄需水规律研究

利用土壤水动力学原理和水量平衡计算方法,在5年生沙地葡萄园,通过建立观测场,在群体条件下研究葡萄需水规律。观测场埋设中子管和负压计,监测水分动态和水势变化,求出地下水位值。得出了群体条件葡萄需水量为644.5mm。春季（3－5月)需水量为126.5mm,夏季（6－8月）为343.8mm,秋季（9－11月）为142.7mm,冬季（12月、1月、2月）为31.5mm。埋土防寒期需水量最小为0.5mm/d,6月需水量最大为4.2mm/d。生长期平均需水量为2.6mm/d。     

三种不同类型草甸生态系统下鹅绒委陵菜的光合特性

鹅绒委陵菜(Potentilla anserina)是高寒草甸的广布种和典型的杂类草,随生境变化其无性繁殖能力、空间拓展性、形态可塑性等差异显著。为探明该种在不同高寒生境下的光合特性及其与环境因子的关系,同时寻找影响其繁殖拓展能力的主要环境诱因,在若尔盖高原选择沼泽湿地、湿草甸和干草甸三类样地对鹅绒委陵菜的光合日变化进行比较。结果表明:7月下旬,由于光辐射强、大气温度高,各生境中鹅绒委陵菜的叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、瞬时水分利用效率(IWUE)和光能利用效率(LUE)均显著高于8月下旬(P0.05);同一月份,干草甸环境下的P_n显著高于湿草甸和沼泽湿地(P0.05);相关性分析显示,各环境中光合有效辐射(PAR)与P_n均呈显著正相关(P0.05),干草甸环境下空气相对湿度(RH)、土壤质量含水量(SWC)与P_n亦呈显著正相关关系(P0.05);从沼泽湿地、湿草甸到干草甸,鹅绒委陵菜的净光合速率和水分利用效率增大;光补偿点(LCP)降低,光饱和点(LSP)升高,光合作用时间延长;表观量子效率(AQY)和羧化效率(CE)提高。这表明,在相对干旱的生境下,鹅绒委陵菜的光合能力得到增强,各光合生理参数朝着有利于其生长的方向发展。水分条件可能是影响鹅绒委陵菜繁殖能力和盖度的重要环境因子。     

C4荒漠植物猪毛菜与木本猪毛菜的叶片解剖结构及光合生理特征

 为了比较C₄荒漠植物猪毛菜(Salsola collina)和木本猪毛菜(S. arbuscula)的抗旱结构和适应环境的光合作用特征, 在二者混生的群落中, 选择代表性植株, 采集叶片进行叶片解剖结构分析, 在自然条件下测定了二者叶片的气体交换参数。研究结果表明：猪毛菜叶片具表皮毛, 具有更发达的薄壁贮水组织;木本猪毛菜叶片具有更厚的角质层, 表皮下有1层下皮细胞, 其栅栏组织细胞较长, 排列更紧密。猪毛菜的净光合速率明显高于木本猪毛菜, 日平均值分别为21.5和15.7 μmol CO₂·m^–2·s^–1。猪毛菜的蒸腾速率也明显高于木本猪毛菜, 日平均值分别为14.9和10.2 mmol·m^–2·s^–1。猪毛菜和木本猪毛菜的水分利用效率的日平均值分别为1.39和1.53 μmol CO₂·mmol^–1 H₂O, 特别是在14:00时分别为1.61和2.30 μmol CO₂·mmol^–1 H₂O, 木本猪毛菜高出猪毛菜约42%。猪毛菜的光补偿点低于木本猪毛菜, 而光饱和点和光量子效率较高, 具有更低的CO₂补偿点。这表明：二者的旱生结构不同, 木本猪毛菜具有更显著的荒漠植物特征;在适于二者混生的环境下, 猪毛菜比木本猪毛菜的光合能力更强, 而木本猪毛菜的水分利用效率更高。     

河西走廊植物群落特征及其与气候的关系初探

对河西走廊荒漠植物的群落类型、盖度、密度、重要值、地上生物量等进行了调查,收集整理各区域的气候资料,对它们的关系进行了初步研究。结果显示:(1)物种种类组成、总密度与海拔、经度呈正相关,与纬度呈负相关,在走廊的东南→西北方向上呈递减趋势。(2)在活动积温(>10℃)>3 200℃的荒漠地区,灌木(包括半灌木)在群落中占有绝对优势,其重要值可达到100;当活动积温在3 000℃左右时,群落往往是一些过渡类型,或以草本为优势种、以半灌木或灌木为伴生种,或以半灌木为优势种、以多年生草本为伴生种。(3)在年降水量110 mm以上的荒漠地区,植物群落生活型主要为半灌木或多年生草本;在年降水量110 mm以下的地区,生活型主要为小灌木或一年生草本;在年降水量小于50 mm的极端干旱地区,只有在雨季时有一年生草本生长。表明荒漠生态系统植被稀疏,生物量小,对气候因子,特别是降水变化敏感,对其保育显得尤为重要。     

荒漠植物梭梭和沙拐枣在不同水分条件下的光合作用特征

在我国河西走廊中部沙漠区,选择20年生以上C4荒漠植物梭梭（Haloxylon ammodendron）和沙拐枣（Calligonum mongolicum）植株,分干旱环境、雨后近地层空气湿润和人工树下挖坑浇水补充土壤水等3种水分条件,比较研究它们的光合作用特征。结果表明,在干旱环境下,梭梭和沙拐枣均表现出不同程度的强光下光合速率（Pn）下降现象,光系统Ⅱ光化学效率（Fv／Fm）明显降低,表现为光抑制。但在雨后空气湿润和人工浇水,使空气湿度和土壤湿度提高的条件下,2种植物的Pn日变化呈单峰型,Fv／Fm日变化小,没有光抑制现象。2种植物的Pn日平均值在雨后空气湿润条件下小于浇水后,浇水后第1天的Pn值明显高于第2天。水分条件改善后,梭梭和沙拐枣光合作用的光补偿点降低,光饱和点升高,光合速率对时间的积分加大。研究得出,水分胁迫导致C4荒漠植物梭梭和沙拐枣出现光抑制,提高空气湿度或者土壤湿度,都能避免光抑制,提高光能利用率。