陕西渭北旱源土壤—植物—大气连续作中水分运转规律的研究──Ⅲ．生态和生理环境对叶片气孔阻力的影响

在整个生长季内,研究了陕西渭北旱源冬小麦叶气孔阻力与生态和生理因子的关系。结果表明,气孔阻力与大气温度、相对湿度和大气水势及叶温均呈二次曲线相关;与土壤水势呈直线正相关;与叶水势呈指数函数相关;当光量子通量密度小于１５２３μｍｏｌ·ｍ－２·ｓ－１时．气孔阻力与之呈幂函数相关,当光量子通量密度大于１５２３μｍｏｌ·ｍ－２·ｓ－１时,气孔阻力与之呈指数函数相关,此时气孔正处于“午休”期间。试验给出了冬小麦叶气孔阻力与各因素之间的现象模型。通过主要生态因子（气温、光量子通量密度、大气水势和相对湿度）对气孔阻力作用的综合分析表明,在陕西渭北旱塬,诸生态因子对冬小麦叶气孔阻力的重要性依次为大气水势、相对湿度、光量子通量密度和气温。并对其它影响气孔阻力的因素进行了讨论。     

陕西渭北旱塬土壤－植物－大气连续体中水分运转规律的研究──Ⅰ．生态环境对植物叶温的影响

在整个生长季内,研究了陕西省渭北旱塬主要生态因子对冬小麦叶温的影响．结果表明,叶温与气温呈直线正相关;与大气相对湿度和大气水势呈二次曲线相关;与光量子通量密度是对数正相关．并给出了冬小麦叶温与各生态因子之间的现象学模型．通过主要生态因子对叶温影响的综合分析表明,在陕西渭北旱塬,诸生态因子对冬小麦叶温的重要性依次为：大气温度、大气水势、大气相对湿度和光量子通量密度．     

陕西渭北旱塬土壤—植物—大气连续体中水分运转规律的研究…

在整个生长系内,研究了陕西省渭北旱塬生态因子对冬小麦叶温的影响。结果表明,叶温与气温呈直线一下在相关。与大气相对湿度和大气水势呈二次曲线相关;与光量子通量密度呈对数正相关。并给出了冬小麦叶温与各生态因子之间的现象学模型。     

陕西渭北旱塬土壤—植物—大气连续体中水分运转规律的研究──Ⅴ．田间冬小麦土壤—叶片途径水运转阻力研究

采用Ｍｉｓｈｉｏ和Ｙｏｋｏｉ（１９９１）的方法,在水分运转阻力短期内（如几个小时）恒定不变的假设下,研究了田间冬小麦土壤—叶片途径水分运转阻力．结果表明,一天中,当气孔没有“午休”现象或“午休”现象不明显时,冬小麦土壤—叶片途径水分运转阻力在白天保持恒定,到夜晚则明显增大;当气孔“午休”现象较明显时,冬小麦土壤—叶片途径水分运转阻力在气孔“午休”期间和夜晚明显增大,其余时间基本保持恒定．夜间和气孔“午休”期间阻力增大的原因不确定．土壤干旱条件下冬小麦土壤—叶片途径水运转阻力显著大于土壤湿润条件下,表明水运转阻力与植物抗旱性有关．土壤干旱条件下施肥处理冬小麦土壤—叶片途径水运转阻力显著大于不施肥处理,而土壤湿润条件下显著小于不施肥处理,表明施肥对植物具有调节作用,使之更好地适应干旱环境．     

土壤-植物-大气连续体水流阻力分布规律的研究

本文依据田间实测资料,分析了土壤-植物-大气连续体水流阻力的相对重要性,结果表明在连续体中的水流阻力主要分布于从叶气孔腔到大气的扩散过程和根系的吸水过程。叶-气之间的水流阻力比土-根之间要大50倍。最后,讨论了控制连续体水流运动的气孔阻力的变化规律及其与环境因素之间的关系。     

土壤-植物-大气连续体水热动态模拟的研究

本文从能量平衡原理和质量守恒定律出发,描述了土壤-植物-大气连续体中的热量转换和水分输送,模拟了系统中水分和热量的动态变化过程,并用所建立的模拟模型计算了冬小麦群落的冠层温度、叶水势及系统的潜热与显热变化关系,结果表明该模型有一定的可靠性。     

典型林区水分氢氧稳定同位素在土壤-植物-大气连续体中的分布特征

土壤-植物-大气连续体(SPAC)中水循环是水文学和生态学研究的重要内容,氢氧稳定同位素在不同水体中组成特征的差异可以指示水分循环过程.本研究通过分析成都平原区亚热带常绿阔叶林中降水、土壤水、植物水的同位素组成,探讨SPAC系统中水分的氢氧稳定同位素演化特征,揭示区域水循环不同界面过程.结果 表明:研究区雨季大气降水线...     

南亚热带丘陵赤红壤—龙眼—大气连续体水分运移力能变化及分布规律

根据田间试验观测资料,分析了南亚热带丘陵赤红壤—龙眼—大气连续体水分运移过程中能量和水流阻力变化及分布规律．结果表明水流在连续体中运移时,其能量主要消耗在由叶部到大气这一环节上,水流阻力主要分布于从叶气孔腔到大气的扩散过程,叶—气系统的水流阻力占连续体水流总阻力的９０．１３％～９８．７１％,叶—气系统的水流阻力是决定连续体中水流速率的主导因素．     

利用大型蒸渗仪模拟土壤-植物-大气连续体水分蒸散

在农田水量转化各分量中,蒸散与潜水蒸发是最难测定的。在地下水浅埋地区,地下水通过毛管上升而补给包气带土壤水的作用十分明显,对作物生长意义重大。利用大型蒸渗仪、波文比、水力蒸发器等仪器,获得了大量水平衡因子的试验数据和土壤植物大气连续体(SPAC)模型中的有关参数。以大型蒸渗仪实测值为基准,验证了农田土壤植物大气连续体模型的模拟值,并主要就蒸散和潜水蒸发量,对实测与模拟值作了比较分析,探讨了导致两者差异的原因。     

坡地赤红壤—芒果—大气连续体水分运移力能关系的田间试验研究

依据田间实测资料,运用水流的电模拟原理,定量分析了坡地赤红壤—芒果—大气连续体水分运移过程中水分势能和水流阻力各分量的大小、变化规律及其相对重要性．结果表明,水流在该连续体中运移时,其能量主要消耗在由叶部到大气这一环节上,水分势能损失达１５．４４９１～５８．４０３６ＭＰａ,水分流经土壤到达叶部,水分热能降低０．２８１８～０．６９７９ＭＰａ;水流阻力主要分布于从叶气孔腔到大气的扩散过程,叶—气系统的水流阻力占该连续体水流总阻力的９５．６８％～９９．０３％,植株体的水流阻力占该连续体水流总阻力的０．９７％～４．３２％,而土壤阻力相对可忽略不计．     

轮耕与施肥对渭北旱作玉米田土壤团聚体和有机碳含量的影响

2007—2012年在陕西合阳连作玉米田进行保护性轮耕与施肥长期定位试验,设置免耕/深松(NT-ST)、深松/翻耕(ST-CT)和翻耕/免耕(CT-NT)3种隔年交替轮耕处理和连续免耕(NT-NT)、连续深松(ST-ST)、连续翻耕(CT-CT)3种连耕处理及平衡施肥、低肥和常规施肥3种施肥处理,分析了0～40 cm土壤团聚体分布、平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(D)及0～60 cm土壤有机碳(SOC)含量.结果表明: 随着耕作强度的增加,土壤团聚体总含量减小,稳定性降低,有机碳损失增大;连续免耕和轮耕增大了土壤团聚体MWD和GMD,减小分形维数,增加了粒径大于0.25 mm团聚体(R_0.25)和SOC含量.在相同施肥处理下,团聚体R_0.25表现为NT-NT>NT-ST>NT-CT>ST-ST>CT-ST>CT-CT;在相同耕作方式下,平衡施肥和低肥处理下土壤团聚体比常规施肥更稳定.通过对土壤团聚体分形维数进行数学拟合,干筛法和湿筛法所测土壤团聚体的分形维数分别为2.247～2.681和2.897～2.976. 0～30 cm土层土壤团聚体分形维数均表现为连续免耕和轮耕显著低于连续翻耕(CT-CT),随土层加深分形维数增大,在40 cm处趋于稳定.施肥对不同土层有机碳含量的影响差异显著(P<0.05),随土层加深有机碳含量呈递减趋势,平衡施肥处理下有机碳积累量较常规施肥增加了6.9%.土壤有机碳含量随团聚体粒径的增大而增加,0.25～2 mm粒径土壤团聚体含量对有机碳积累的影响达到显著水平(P<0.01),确定系数R²为0.848.     

玉米生育期土壤-植物-大气连续体水流阻力与水势的分布

根据玉米生育期的田间试验资料分析了土壤-植物-大气连续体中水势和水流阻力的分布,结果表明土壤与植物叶片之间的水势差在玉米抽雄期前达0.8—1.0MPa,到抽雄期以后达1.0—1.5MPa,叶片与大气之间的水势差则在抽雄期前后分别达80—120MPa和60—80MPa;连续体内的水流阻力主要在叶片与大气之间.建立了连续体中玉米叶片水势的动态模拟公式,模拟叶水势具有较高的精度.最后,揭示了叶片蒸腾速率与叶-气系统水势差和水流阻力的关系,当叶片与大气之间的水势差达90—100MPa之后,蒸腾速率随叶-气间水势差增加而减小.     

亚热带季风区典型土壤-植物-大气连续体中水体平均滞留时间

平均滞留时间(MTT)在水循环过程中具有重要的指示意义,但目前对亚热带季风区典型土壤-植物-大气连续体(SPAC)中不同水体的MTT仍缺乏了解。本研究以长沙市郊区的樟树林为研究对象,基于稳定同位素技术并利用线性混合模型和正弦波拟合法计算2017年3月—2019年10月不同深度土壤水、枝条水和叶片水的MTT。结果表明：SPAC中不同水体稳定同位素呈现夏季贫化、冬季富集的季节变化模式;土壤水δ²H随深度增加而偏负,枝条水δ²H与土壤水接近,但叶片水δ²H偏正且变化范围较大。线性混合模型显示,土壤水和植物水MTT的较低值出现在6—9月,较高值常出现在1月前后和4—5月;降水补给比例与MTT呈显著的负相关关系,大多数时段土壤水MTT随深度增加而增加,但优先流也可增加深层土壤水的补给比例,从而降低MTT;枝条水和叶片水的MTT平均值接近。正弦波拟合法显示,随土壤深度增加,土壤水新水比例(F_yw)逐渐降低,而MTT逐渐增加;枝条水的F_yw和MTT分别低于和高于叶片水。线性混合模型与正弦波拟...     

土壤中多环芳烃污染对植物生理生态的影响

多环芳烃(PAHs)是一类广泛存在于天然环境中的持久性有机污染物,对土壤的污染尤为突出,给生态环境、植物和人类健康造成严重的潜在威胁.当前,修复受PAHs污染的土壤是国际土壤和环境领域研究的热点,而植物修复是最具潜力的环境修复技术之一.本文对近年来土壤PAHs及其与其他污染物复合胁迫对植物生长及其形态结构、光合作用和抗氧化系统等影响研究的最新进展进行综述,并对今后的重要领域和研究热点进行了展望.     

土壤-根系统水分再分配:土壤-植物-大气连续体中的一个小通路

吸收和传导水分一直被视为植物根系最主要的功能之一,而人们对根系在某些情况下还可以向土壤释放水分的事实及其对植物生长和生态系统功能的影响了解得还很不充分,尽管这样的证据由来已久。土壤-根系统水分再分配(Hydraulic redistribution, HR)是近20年间被发现和证实的,指水分从土壤中较湿的部分经由植物的根系传导而运动到土壤中较干的部分,通常发生在蒸腾减弱的夜间,可以沿水势梯度下降的方向而在不同土层间向上向下或侧向运动。HR研究揭示了土壤-植物-大气连续体中有时会存在土壤-根-土壤的水流小通路,细化了土壤-根系统中水分储存和运输的时空动态和机制。土壤水分状况的连续监测、根木质部液流测量、稳定性同位素技术的使用构成了HR实验研究的三大手段。当土壤中深层水分充足的时候,HR可以提高根系吸收和传导水分的效率,有利于植物充分利用资源,延长了浅层土壤的水分可利用期,有利于维持植物组织的生理活性和水流传导;旱季后降水来临的时候,HR可以将一部分降水转移到深层土壤,增加了可利用性水分的总量。对于干旱半干旱的沙地和草原、季节性干旱的森林等类型,HR过程可能对生态系统水分循环产生重要影响。有必要在国内针对这些生态系统展开深入的实验研究,同时探索将HR过程适当结合到生态系统模型和水文模型中,从而更准确地研究和预测群落内植物水分关系和生态系统水分动态。此外,结合农林设计、植被恢复、生态需水量估算和农业节水等方面进行的HR研究也值得深入探索。     

土壤-植物-大气连续体水热、CO2通量估算模型研究进展

土壤-植物-大气连续体(SPAC)水热、CO2通量的准确估算对理解陆地和大气的物质和能量交换过程有着重要意义.重点阐述了基于过程的土壤-植物-大气连续体水热、CO2通量模型,综述了统计模型、综合模型及基于遥感的模型的发展过程.其中水热通量统计模型包括基于温度和湿度以及基于温度和辐射的方法;CO2通量统计模型包括基于气候因子或蒸散因子以及基于光能利用率的方法.水热通量过程模型包括大叶、双源、多源和多层的水热传输物理模型;CO2通量过程模型包括叶片尺度及由大叶、双叶和多层方法扩展到冠层尺度的生理生态模型以及光合-蒸腾耦合模型.综合模型包括生物物理模型、生物化学模型和生物地理模型.统计模型形式简单,资料易得,对大范围的水热通量模拟具有指导意义;过程模型准确的揭示了水热和CO2通量传输的物理和生理过程,是大尺度综合模型的基础.未来生态系统水热、CO2通量估算模型将集成各种技术手段进行多尺度网络观测和大尺度机理模拟.     

降水量及N添加对荒漠草原植物和土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征的影响

基于2017年在宁夏荒漠草原设立的降水量(减少50%、减少30%、自然降水、增加30%以及增加50%)和N添加(0和5 g·m~(-2)·a~(-1))野外试验,研究了植物和土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征,分析二者与土壤C∶N∶P生态化学计量特征及其他土壤因子的关系,以探讨降水格局改变和大气N沉降增加下荒漠草原植物和土壤微生物C∶N∶P平衡特征及其主要影响因素。结果表明:(1)减少降水量对荒漠草原植物和土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征的影响较小,反映了二者对短期干旱的适应性;增加降水量降低了植物和土壤微生物生物量N和P含量,不同程度地提高了C∶N和C∶P,但其影响程度与N添加有关。(2)增减降水量条件下, N添加对植物生态化学计量特征影响较小,但对土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征影响较大,尤其在增加降水量条件下表现得更明显,意味着降水激发了N添加效应。(3)植物全N含量、N∶P以及土壤微生物生物量N含量的内稳性较低,可较好地反映土壤N供给水平以及N、P受限类型。(4)与植物C∶N∶P生态化学计量特征关系较强的土壤因子为速效P含量、磷酸酶活性、电导率、C∶P和有机C含量,与土壤微生物C∶N∶P生态化学计量特征关系较强的土壤因子有电导率、含水量、蔗糖酶活性和磷酸酶活性,表明植物和土壤微生物C∶N∶P平衡特征主要受其他土壤因子的调控,而非土壤元素平衡关系。