不同水肥条件下分根区交替灌溉对玉米生理特性和水分利用的影响

为探讨分根区交替灌溉(AI)条件下作物生理响应和水分利用情况,在不同水肥条件下,以常规灌溉为对照,研究了分根区交替灌溉(AI)对玉米总干物质量、水分利用和生理指标的影响以及这些指标在恢复正常灌水后的恢复补偿能力,以期为玉米实施分根区交替灌溉提供科学依据。盆栽试验包括2种氮磷(NP)肥水平,2种灌溉方式和不同亏水水平,即拔节前期至中期(18d)进行正常灌水(70%—80%θf,θf是田间持水量)、轻度亏水(60%—70%θf)和中度亏水(50%—60%θf),拔节前期至中期处理后拔节中期至抽雄期(18d)进行正常灌水(70%—80%θf)和轻度亏水(60%—70%θf)。结果表明:与常规灌溉相比,拔节前期至抽雄期AI不显著影响玉米叶片叶绿素、类胡萝卜素、可溶性糖和脯氨酸含量,总干物质量和水分利用效率;与正常灌水相比,拔节前期至抽雄期轻度亏水也不显著影响上述指标;拔节前期至中期中度亏水降低玉米叶绿素含量和总干物质量,提高可溶性糖和脯氨酸含量,但是该处理在拔节中期至抽雄期恢复正常灌水后这些指标均恢复到一直正常灌水的水平。此外,施肥水平对各项指标的影响也不显著。因此,轻度亏水、低肥和拔节前期至抽雄期分根区交替灌溉结合可以节约灌水量和施肥量。     

不同灌溉量对内蒙古人工草地主要牧草产量和水分利用效率的影响

人工草地建设是缓解内蒙古地区草地生存压力的必要途径,而水分短缺是该区人工草地建设中牧草生长的主要限制因素,适量的人工补水以实现牧草的高产节水是解决这一问题的关键。以当地主要牧草冰草和紫花苜蓿为研究对象,开展单播和混播条件下不同灌溉量对牧草产量、光合性能和水分利用效率影响的对比试验。研究结果表明:(1)豆禾混播有利于提高冰草和紫花苜蓿的产量;(2)8月初现蕾期是冰草和紫花苜蓿收割的最佳季节,此时牧草产量最高;(3)灌溉量达到田间持水量的45%(包含降雨量在内的单位面积灌溉量在7月初达到903.8 m3/hm2,在8月初达到1812.4 m3/hm2)是牧草高产节水的最佳补水选择;(4)6—8月水分胁迫更有利于提高牧草的长期水分利用效率(long-term water use efficiency,WUEL),开花期后补水对提高牧草WUEL的作用开始显著;(5)在牧草产量最高的8月初水分胁迫更有利于提高牧草的瞬时水分利用效率(instantaneous water use efficiency,WUEI),而在7月初光照强烈、水分蒸发量大时,较多地补水更有利于提高牧草的WUEI。     

塔克拉玛干沙漠腹地梭梭(Haloxylon ammodendron)蒸腾耗水规律

塔里木沙漠公路防护林生长于极端干旱的塔克拉玛干沙漠中,防护林植物的蒸腾耗水和灌溉管理是防护林可持续的核心问题.利用植物茎流计连续测定了塔里木沙漠公路塔中段防护林植物梭梭的茎干液流、蒸腾耗水量.结果表明:梭梭茎干液流具有明显昼夜节律性,液流的高峰值出现在白天10:00～15:00,最小值出现在0:00～03:00,夜间也保持较小的液流;茎干液流受环境因子影响而波动,太阳辐射、气温和风速与茎干液流有较明显的正相关关系,相对湿度和茎干液流呈负相关关系;滴灌条件下,防护林带内土壤含水量充足且在各个月份变化不大,土壤含水量对茎干液流影响不大;依据清晨和午后水势变化,梭梭体内水分在夜间得到了较好的恢复;在一个生长季内,3株直径为2.0、2.8、3.4cm的梭梭总的耗水量分别为295、436、616kg,日平均耗水量分别为1.48、2.18、3.08kg;现行灌溉模式提供了充足的水分供应,梭梭的水分状况良好;在充足水分条件下,梭梭有较大的蒸腾耗水量,干旱的环境条件和较为充足的水分供应是梭梭耗水量大的主要原因;依据梭梭的水分状况,当前水分管理为防护林提供了较充足的水分.     

Soil water utilization characteristics of Haloxylon ammodendron plantation with different age during summer

Haloxylon ammodendron is one of the main shrubs that were used in desertification control project in China. Large area (2700 km²) of H. ammodendron plantation, especially more than 10 years plantation, has degraded outside Minqin oasis, northwest China. It is hard for H. ammodendron plantation to utilize ground water deeper than 20 m and to use precipitation with only mean annual 116.2 mm and uneven distribution in growing season. Thus, soil water might be the main water source of H. ammodendron plantation. Moreover, following H. ammodendron grows up, more soil water will be needed. In this study, it is hypothesized that H. ammodendron plantation would utilize deeper soil water as its age increased. Water use characteristics of different ages of H. ammodendron plantation (2 years, 5 years, 10 years, 20 years and 30 years) were examined by stable oxygen isotope technology outside Minqin oasis in July 2009. The δ¹⁸O values of water in H. ammodendron xylem, six different depths of soil (20 cm, 30 cm, 50 cm, 100 cm, 150 cm and 200 cm), rain and ground water (replaced by well water) were compared to determine major water source of H. ammodendron plantation. Meanwhile, the density, height, length and width of individuals were measured, and soil water contents were examined at the six depths in these plantation. The results showed that in 5 years H. ammodendron plantation, soil water content in 50 cm was significantly lower than moving sand dune and other ages, and soil water content in 100–200 cm was lower than moving sand dune and 2 years H. ammodendron plantation. The main depth that H. ammodendron used soil water increased as the age increased; 2 years H. ammodendron mainly used 50–200 cm soil water; 5 years H. ammodendron used 100–200 cm soil water and started to use ground water; 10 years H. ammodendron used 150–200 cm soil water and ground water, plant density of H. ammodendron declined and soil water content recovered gradually; 20 years and 30 years H. ammodendron mainly used ground water. Therefore, excessive consumption to soil water of high plant density might be one of the reasons for the degradation of H. ammodendron plantation. The critical age of H. ammodendron plantation is 5 years outside Minqin oasis because it consumed excessive soil water. If the density of 5 years H. ammodendron plantation was not decreased by selective cutting at present, it would degrade as the stand age increased later. It is suggested that initial density of new H. ammodendron plantation outside Minqin oasis must be reduced to slow down its consumption of soil water in future, and then the stability of H. ammodendron plantation could be sustained for a longer time.     

古尔班通古特沙漠三种生境下梭梭种群的生殖分配特征

对古尔班通古特沙漠梭梭种群进行样地调查,从各构件生物量分配特征、开花和结果特征、不同发育阶段的生殖分配、同化枝与生殖生物量之间关系等方面研究了3种生境下梭梭种群的生殖分配特征。结果表明:3种生境中各构件生物量分配格局均具有显著差异,且变化趋势不一致,梭梭平均生殖分配在0.64%～1.5%;3种生境下,梭梭开花和结果特征均具有显著差异,表现出砾石生境>沙质生境>土质生境。不同生境梭梭生殖分配均随径级的增加变化不同,砾石生境和沙质生境样地随着径级的增加而降低,而土质生境样地随着径级的增加而增加;不同生境类型下梭梭同化枝、生殖生物量与径级的关系不同;梭梭的生殖分配和同化枝生物量之间呈线性或多项式正相关。     

古尔班通古特沙漠原生梭梭树干液流及耗水量

梭梭广泛分布于我国西部干旱区,利用热脉冲技术对古尔班通古特沙漠生长期原生梭梭的树干液流耗水特征进行了研究。随着水分条件的不同,影响树干液流过程的主导因素有所不同。根区土壤体积含水量在8.7%-12.1%时,梭梭日树干液流量与土壤水分显著相关;土壤含水量＞12.1%时,液流更多的受到气象因素的影响;土壤含水量＜8.7%,树干液流与气象要素之间没有相关性,液流更多的受植物生理特征影响。在土壤水分最丰富的4月份,随着土壤水分的降低,白天与夜间的液流变化趋同;4月份日平均液流量约是5-9月份的2倍。梭梭的液流通量从古尔班通古特沙漠原生林的0.156L?cm-2?d-1到塔中人工滴灌林的0.876 L?cm-2?d-1,均处于正常生长状态,表明梭梭生态需水的可塑性范围较广。基径为7.8cm和9.0cm的梭梭在4月至9月份生长期的实际耗水量分别是95mm和117mm。     

固沙树种梭梭在不同水分梯度下的光合生理特征

对不同水分梯度下梭梭光合作用的研究发现,地下水位、土壤含水量、灌水量对梭梭的光合具有明显的影响。在1．4m、2．4m、3．4m地下水位下,梭梭的光合速率、呼吸作用、量子效率随水位的降低而降低,光补偿点随水位的降低而增大;在滴灌供水时,梭梭的光合速率较对照明显提高,且灌水量越大,梭梭的光合速率越高;半流动沙丘、丘间低地、粘土沙障固定沙丘退化梭梭的光合作用的强弱同其林地土壤水分的高低基本一致。7月,不同水分梯度下的梭梭光合作用均表现出午休现象,9月只有立地条件较差的梭梭发生光合午休,而且9月光合作用要强于7月,说明9月环境条件更有利于梭梭生长。     

古尔班通古特沙漠梭梭与白梭梭利用降雨的差异

采用模拟降雨的方法,对梭梭和白梭梭的降雨再分配过程进行了研究,并对梭梭与白梭梭0～100cm的浅层根系分布进行了调查。回归分析发现,梭梭与白梭梭茎流率、穿透率、截留率与降雨量之间呈显著对数关系。在相同的降雨强度下,梭梭与白梭梭之间降雨分配无显著差异,但在不同降雨强度下梭梭和白梭梭各自的降雨再分配存在显著差异。20mm·h-1的降雨强度有利于产生更多的茎流,梭梭和白梭梭茎流率在降雨强度20mm·h-1的情况下是30mm·h-1的情况下的2.3倍和2.9倍。白梭梭根系主要分布在土壤表层,0～60cm的土壤深度内侧根数占0～100cm内总侧根数的86%。白梭梭在0～20、20～40、40～60cm土壤深度的水平侧根极显著高于梭梭,分别是梭梭的10.0倍、9.6倍和10.9倍。白梭梭水平侧根伸展距离极显著大于梭梭,白梭梭根系冠幅半径为7.1m,梭梭为2.3m。综上所述,白梭梭主要通过植株特殊形态结构增加茎流等降雨再分配和地下根系协同作用,来充分的利用降雨;梭梭浅层根系分布稀少,故其利用降雨的能力十分有限,而更趋向于利用地下水。     

古尔班通古特沙漠西部梭梭大面积退化原因

通过对退化梭梭种群特征、土壤理化性质、地下水位等调查,分析了古尔班通古特沙漠西部梭梭退化的原因。结果表明:研究区多为极重度盐渍化土壤,梭梭林分稀疏,平均盖度为11.58%,幼苗更新极少,种群处于衰退状态;梭梭生活力(单株梭梭活枝与枯枝数量之比)与表层土壤(0～40cm)、中层土壤(40～80cm)电导率存在极显著负相关(r=-0.79,P=0.0000;r=-0.32,P=0.009),与下层土壤(80～120cm)含水量存在极显著正相关(r=0.54,P=0.000);梭梭种群存活指数(样地活株与死株之比)及盖度均与地下水位埋深呈极显著负相关(r2=0.40,P=0.007;r2=0.46,P=0.004)。表明,地下水位降低、土壤水分匮缺以及土壤盐分含量过高是梭梭退化的主要因素。     

大气降尘沉积对塔克拉玛干沙漠腹地土壤水盐运移的影响

利用微型蒸渗仪(MLS)对不同粒级和不同厚度大气降尘沉积条件下塔克拉玛干沙漠腹地土壤水分蒸发和盐分运移进行了模拟试验.结果表明：不同粒级和不同厚度大气降尘沉积均对研究区土壤水分蒸发和盐分运移有显著影响;在相同的沉积厚度和相同的初始含水量条件下,细粒物质（粒径<0.063 mm）沉积可促进土体蒸发、加速下层土体的干旱和盐分的表聚,而粗粒物质（粒径0.063～2 mm）沉积则抑制了土壤水分蒸发、降低了深层土壤水分的损失和盐分的表聚;研究区土壤水分蒸发抑制效率在0.20 mm粒径处出现拐点,粒径在0.063～0.20 mm时,蒸发抑制效率随粒径增大而增大,当粒径>0.20 mm时,蒸发抑制效率则随粒径增大而减小.在相同粒级和相同的初始含水量条件下,不同厚度大气降尘沉积对土壤水分蒸发具有抑制作用,且土壤水分蒸发抑制效率随着沉积厚度的增大而增大,蒸发抑制效率与沉积厚度呈对数关系;沉积厚度越大,盐分向表层积聚越困难.降尘的加入可能导致干旱荒漠区生态系统的不稳定.     

内蒙古阿拉善沙漠中可被寄生和未被寄生梭梭的遗传关系分析

Haloxylon ammodendron （C. A. Mey.） Bunge is a host for the holoparasitic plant Cistanche deserticola Y. C. Ma, the original source of medicinal material known as Herba Cistanchis. The inter-simple sequence repeat marker was used to assess the genetic variations and relationships among six accessions ofH. ammodendron with a total of 120 individuals collected from three localities in the Alxa Desert, Inner Mongolia, China. At each locality, individuals both parasitized （PP） by C. deserticola and non-parasitized （NP） were sampled. The results showed that Nei＇s gene diversity and Shannon＇s index of PP accessions were higher, but were not significantly different, from those of NP accessions. An unweighted pair-group method arithmetic average dendrogram showed two clusters, one that included all PP accessions, and the other the NP accessions. Genetic differentiation therefore existed between PP and NP accessions, which might be attributed to low gene flow between the NP and PP groups （Nm〈 1）. However, the relationship between genetic distance and geographic distance within each group, although not statistically significant in this study, might be associated with high gene flow in both the NP and PP groups.     

塔克拉玛干沙漠腹地胡杨林土壤细菌多样性分析

【目的】对塔克拉玛干沙漠腹地胡杨林土壤细菌多样性进行初步探索,为下一步从中筛选可用于生物饲料或生物肥料的微生物奠定基础。【方法】采用可培养方法,进行细菌的分离纯化。对各菌株进行革兰氏染色及淀粉酶、酯酶、纤维素酶和NaCl耐受浓度的测定,并提取各菌株基因组DNA,进行16SrRNA基因扩增、测序及系统进化树的绘制,分析其多样性。【结果】共分离得到27株菌,其中放线菌门(Actinobacteria)16株,变形菌门(Proteobacteria)4株,厚壁菌门(Firmicutes)6株,拟杆菌门(Bacteroidetes)1株。革兰氏染色结果表明,5株菌为革兰氏阴性,其余为革兰氏阳性;酶活测定结果表明,15株菌具有淀粉酶活性,9株菌具有酯酶活性,9株菌具有纤维素酶活性;NaCl耐受浓度测定结果显示,NaCl浓度为2%时所有菌株均能生长,5%时能生长的有22株,15%时能生长的有1株。【结论】塔克拉玛干沙漠腹地胡杨林土壤中存在较丰富的细菌类群,且具有一定的酶学活性和NaCl耐受性,具有进一步研究开发的价值。