不同程度的水分胁迫对沙棘幼苗生理生态特征的影响

为探讨未来降水减少对内蒙古皇甫川流域沙棘幼苗生理生态特征的影响,特设计平均降雨水平、偏旱、干旱和极端干旱4种不同的水分梯度处理,开展人工水分梯度实验。方差分析表明,不同的水分梯度显著影响土壤的含水量、土壤温度等微生境因子,并显著影响净光合速率、气孔导度、蒸腾速率等气体交换特征、资源利用效率和叶片水势特征。适度的水分胁迫(干旱环境)能够提高沙棘的水分利用效率,同时却降低净光合速率和蒸腾速率。各种生理生态指标表明,4种水分处理的沙棘幼苗都受到不同程度的水分胁迫的影响,极端干旱环境中沙棘幼苗的内在生理调节机制出现紊乱,皇甫川流域沙棘不适宜在极端干旱环境中生长。     

不同程度的水分胁迫对中间锦鸡儿幼苗气体交换特征的影响

为探讨未来降水减少对内蒙古皇甫川流域人工栽培主要灌木树种中间锦鸡儿气体交换特征的影响 ,特设计正常降雨水平、偏旱、干旱和极端干旱 4种水分处理水平 ,进行人工模拟水分胁迫实验。结果表明 ,不同的水分处理显著影响土壤含水量、土壤温度、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、资源利用效率和叶片水势。适度的水分胁迫 (干旱环境 )能够提高中间锦鸡儿的水分利用效率和抗旱性 ,同时也降低了净光合速率与蒸腾速率。随水分胁迫的增强 ,中间锦鸡儿的净光合速率日变化曲线逐渐从典型的单峰型转变成双峰型 ,出现光合“午睡”现象。根据 Farquhar和 Sharkey提出的判别标准 ,干旱和极端干旱下光合“午睡”的原因分别以气孔因素和非气孔因素 (叶肉细胞光合能力下降 )为主。中间锦鸡儿通过自身的生理调节以抵抗干旱 ,是其能够适应干旱环境、历经 3a大旱而幸存下来的重要原因     

干旱胁迫对高山柳和沙棘幼苗光合生理特征的影响

为了解干旱河谷-山地森林交错带植物光合生理特征对干旱胁迫的响应。以交错带两种典型植物高山柳(Salix paraqplesia)和沙棘(Hippophae rhamnoides)为研究对象,研究其在不同程度的干旱胁迫条件下植株气体交换参数的日变化特征。干旱胁迫显著降低了两种植物叶片数、叶面积、叶片生物量、比叶面积、色素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)和气孔限制值(Ls)等与光合生理过程密切相关的叶片指标,但增大了胞间CO₂浓度(Ci)和内禀水分利用效率(WUEi)。植物叶片的气体交换参数(如:Pn和gs)日变化并未完全随着光合有效辐射的增强和温度的升高而增加,全天以11:00最大,"午休"现象明显。相对而言,沙棘在干旱胁迫条件下表现出相对较高的叶面积、Pn、gs和WUEi,具有相对更强的适应干旱环境的能力,而高山柳对干旱胁迫更为敏感。     

干旱胁迫对高山柳和沙棘幼苗光合生理特征的影响

为了解干旱河谷-山地森林交错带植物光合生理特征对干旱胁迫的响应。以交错带两种典型植物高山柳(Salix paraqplesia)和沙棘(Hippophae rhamnoides)为研究对象,研究其在不同程度的干旱胁迫条件下植株气体交换参数的日变化特征。干旱胁迫显著降低了两种植物叶片数、叶面积、叶片生物量、比叶面积、色素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)和气孔限制值(Ls)等与光合生理过程密切相关的叶片指标,但增大了胞间CO₂浓度(Ci)和内禀水分利用效率(WUEi)。植物叶片的气体交换参数(如:Pn和gs)日变化并未完全随着光合有效辐射的增强和温度的升高而增加,全天以11:00最大,"午休"现象明显。相对而言,沙棘在干旱胁迫条件下表现出相对较高的叶面积、Pn、gs和WUEi,具有相对更强的适应干旱环境的能力,而高山柳对干旱胁迫更为敏感。     

干旱胁迫对水稻水分利用效率的影响

通过特殊自然干旱胁迫的方法,研究不同干旱胁迫对水稻的水分利用效率（ＷＵＥ）的影响,在一定供水量时,水稻的ＷＵＥ随供水量的增加而下降,但水稻旱种时,却因供水量过低,干旱胁迫严重,ＷＵＥ值为最低。不同品种的水稻ＷＵＥ存在较大的差异,抗旱性强的品种具有较高ＷＵＥ,因此选用具有较高ＷＵＥ的品种,是水稻节水栽培的关键。     

土壤干旱对沙棘苗木生长及水分利用的影响

研究了土壤干旱条件下盆栽沙棘苗木生长、光合和水分关系的变化。结果表明,同样环境条件下,蒸腾速率随干旱胁迫程度加重而降低,而蒸腾日进程差异不大,均为单峰曲线,峰值出现在11：00;轻、中度干旱胁迫下沙棘叶含水量、水势、渗透势、膨压下降幅度较小,光合速率、侧枝生长速率保持在较高水平,能维持基本的生长量,表现出耐旱植物的生理特征;重度干旱胁迫使上述指标下降较显著,且长时间胁迫后,33．3％沙棘幼苗死亡。     

水分胁迫对银水牛果生长及光合气体交换参数的影响

实验以盆栽3年生银水牛果幼苗为材料,设置正常供水(W1)和轻度(W2)、中度(W3)、重度(W4)土壤水分胁迫共4个处理进行人工模拟实验,以探讨银水牛果的抗旱特征.结果显示,(1)随着水分胁迫的加剧,W2～W4银水牛果植株生长量较W1分别显著降低58.85%、72.06%、87.31%,地径生长量较W1分别显著降低38.46%、61.92%、84.62%;(2)随着水分胁迫的加剧,Pn日变化曲线由"单峰型"转为"双峰型",且Pn、Gs、Tr逐渐降低,Ls值升高;(3)W3处理下Ci值最小,Ls值最大,而水分利用效率WUE最高;(4)随着水分胁迫的加剧,Gs与Pn的相关性迅速下降,W2～W4的相关系数较W1分别下降5.06%、8.47%、24.38%;W4处理下Ci与Pn呈负相关.研究表明,银水牛果在土壤含水量为7.2%～14.35%干旱条件下水分利用效率最高,证明银水牛果具有较强的抗旱性.     

土壤干旱胁迫对沙棘叶片光合作用和抗氧化酶活性的影响

在半干旱黄土丘陵区,采用盆栽控水试验,通过测定3年生沙棘苗木在8个土壤水分梯度下的光合速率、叶绿素荧光、抗氧化酶活性等光合生理生化指标,探讨沙棘叶片光合作用在土壤干旱逐渐加重过程中的变化过程、机制及其与土壤水分的定量关系.结果表明:(1)土壤相对含水量(RWC)在38.9％-70.5％范围内,随干旱胁迫加重,沙棘的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)明显下降,而气孔限制值(Ls)显著上升,即Pn下降主要是由气孔限制造成的;当RWC＜38.9％时,干旱胁迫继续加剧,Pn和Ls都降低,而Ci显著上升,即Pn下降的主要原因已经转变为非气孔因素的限制.(2)土壤适度水分胁迫能够提高沙棘叶片的水分利用效率(WUE),维持沙棘Pn和WUE处于较高水平的RWC范围为58.6％-82.9％和48.3％-70.5％.(3)土壤干旱加重过程中,沙棘的最大荧光(Fm)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率ΦPSⅡ,光化学猝灭(qP)均表现出逐渐降低的趋势,而初始荧光(Fo)显著升高,非光化学猝灭(NPQ)则表现出先上升后下降的趋势;RWC在38.9％-70.5％的范围内,热耗散是沙棘重要光保护机制;RWC＜38.9％时,PSⅡ受到损伤,电子传递受阻.(4)土壤干旱加重过程中,沙棘叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性表现出先升高后降低的趋势,丙二醛(MDA)含量则表现出逐级递增趋势;土壤干旱程度在RWC为48.3％-70.5％时,对沙棘叶片的抗氧化酶系统活性有诱导作用;而土壤干旱到严重胁迫(RWC＜38.9％)时,沙棘叶片的抗氧化酶系统损伤,抗氧化酶活性下降,细胞膜遭到破坏.土壤干旱程度在RWC为48.3％-70.5％时,沙棘叶片可以通过热耗散和酶活性调节协同作用,稳定光合机构的正常功能,Pn下降的主要原因是气孔限制;而干旱到严重胁迫(RWC＜38.9％)时,PSⅡ系统和抗氧化酶系统损伤,是光合作用发生非气孔限制的主要原因.在半干旱黄土丘陵区,沙棘生长所允许的最大土壤水分亏缺在RWC为38.9％,维持沙棘具有较高WUE和Pn的土壤水分阈值为RWC在58.6％-70.5％之间.     

水分胁迫对银中杨耗水特征与水分利用的影响

在不同供水条件下,采用LI-6400光合作用系统(LI-COR,1995,USA)和电子天平等仪器,对银中杨苗木气体交换、蒸腾耗水量和水分利用效率及其有关环境因子进行了测定。结果表明,在研究的诸环境因子中,土壤含水量是制约苗木蒸腾耗水的主导因子;苗木的蒸腾耗水量随土壤干旱胁迫的加重而减少,并且当土壤含水量低于田间持水量的50%时,气象因子对苗木蒸腾耗水的影响不再明显;土壤含水量为田间持水量的70%时,银中杨苗木的净光合速率和蒸腾速率下降不显著,而水分利用效率有所提高,为2.579μmol.mmol-1,在土壤含水量大于田间持水量的70%的水分条件下,银中杨苗木可以正常生长。     

油松幼苗对干旱胁迫的生理生态响应

在适宜水分(田间持水量为80%)、轻度干旱(60%)、中度干旱(40%)和重度干旱(20%)4种土壤水分条件下研究了油松的生理生态特征,结果显示; 油松各器官(根、茎、叶)的干物质积累量、干物质积累总量、相对生长率、株高和基径均表现为适宜水分＞轻度干旱＞中度干旱＞重度干旱,而根冠比大小顺序与其相反.气体交换参数(净光合速率、气孔导度、蒸腾速率) 随干旱程度的加剧显著下降,并且净光合速率的下降主要受气孔因素限制.油松的瞬时水分利用效率和长期水分利用效率(稳定碳同位素含量,δ13C)表现适宜水分＜轻度干旱＜中度干旱＜重度干旱,而且中度和重度干旱显著提高油松的水分利用效率.另外,单位干重叶片氮元素含量(N%)随胁迫增加呈下降趋势,而单位干重碳元素含量(C%)却与之相反,从而导致碳氮比随胁迫增加而增加,并且我们的结果显示光合速率与氮含量存在显著正相关. 结果表明,油松可以通过调节自身生长特征、生物量分配模式和叶片营养元素的含量及提高水分利用效率而增强应对干旱胁迫的能力.     

盐胁迫下沙棘的渗透调节效应

分别用含有0、100、200和300mmol LNaCl的Hoagland培养液处理1年生沙棘(HippophaerhamnoidesL.)苗30d后,测定其鲜重,干重,含水量,可溶性糖、脯氨酸和无机离子(Na 、Cl-)的含量及叶片渗透势和渗透调节能力。结果表明:100mmol LNaCl处理的沙棘地上部和根的鲜重和干重最大,其含水量也最大;NaCl浓度超过100mmol L时,沙棘地上部分和根的鲜重和干重随盐浓度增加而逐步下降,其下降的趋势为地上部大于根部。随NaCl浓度不断升高,沙棘体内Na 和Cl-浓度随之升高,茎叶和根系中Cl-含量明显高于Na ,对Na 的相对吸收量多于Cl-。沙棘对盐胁迫有一定的适应能力,随NaCl浓度的升高,沙棘叶内脯氨酸含量升高,可溶性糖含量增加,渗透势降低,渗透调节能力增强。本结果可为盐碱地营造沙棘林提供依据。     

最优化制备沙棘膏工艺研究

沙棘果为制备沙棘膏的原料,以沙棘膏中总黄酮含量为考察影响工艺因素的指标,通过单因素试验和正交试验,确定最优化制取沙棘膏工艺为:料液比1∶20(g/mL),温度75℃,提取溶剂为80%乙醇,综合考虑成本因素,提取时间4 h。按照该工艺沙棘膏中总黄酮的得率为15.64%。     

大果良种沙棘愈伤组织诱导及植株再生的研究

大果良种沙棘的幼嫩茎尖,茎段外植体接种在MS,1／2MS附加不同浓度配比的IAA,IBA,BA,NAA培养基上可诱导茎尖及腋芽生长,将诱导产生的无性系芽接种在MS或1／2MS附加BA0．3－0．5mg/L,NAA0．05mg/L的培养基上可形成丛生芽,同时在小叶片和嫩茎上诱导产生愈伤组织,继续培养愈伤组织表面形成大量的绿色突起,进一步分化成不定芽,在相同培养基上,不定芽上可直接产生不定芽,从而形成多达数百个的不定芽族,不定芽长至3cm时切下转至1／2MS附加IAA或IBA 0．2mg/L的培养基上可生根而形成完整 的再生植株。     

黄土丘陵区沙棘灌木林地土壤水分动态研究

采用生物与工程措施相结合的方法,定位研究了沙棘林地的土壤水分变化动态。结果表明：水平阶、水平沟和鱼鳞坑整地不同立体配置模式土壤水分大幅度提高,0～2．0m沙棘与豆科牧草立体配置的土壤含水量均高于沙棘与禾本科牧草的立体配置;2．0～5．0m沙棘与禾本科牧草立体配置的土壤含水量均高于沙棘与豆科牧草的立体配置。其提高幅度为3％～5％。未采用工程整地措施的沙棘林地,在沙棘生长的第3年,土壤干层的分布深度不甚明显;从第5年土壤干层厚度逐渐加深到1．8m;第7年土壤干层厚度为2．6m;第9年土壤干层厚度为3．1m;第11年土壤干层厚度为2．6m;第13年土壤干层厚度为2．2m。     

水分胁迫对沙棘(Hippophae rhamnoides)和中间锦鸡儿(Caragana intermedia)蒸腾作用影响的比较

多年生灌木沙棘和中间锦鸡儿是黄土高原生态重建的重要物种,设计人工模拟水分胁迫实验,测量沙棘和中间锦鸡儿蒸腾作用的各种指标,研究其蒸腾特性对水分胁迫的适应方式。结果表明,同等水分处理条件下,中间锦鸡儿单叶水平上的蒸腾速率高于沙棘。沙棘和中间锦鸡儿的蒸腾速率日进程在晴天、阴雨天和生长发育的不同阶段明显不同。夜间蒸腾占全天蒸腾的比例相当大,夜间蒸腾在不同物种之间、不同供水量之间存在明显差异,而且越干旱的环境比例越大。两种植物气孔阻力的季节变化格局在不同水分处理间大体相似。沙棘的昼夜蒸腾节律在各种水分处理条件下都表现出明显的气孔振荡现象,而中间锦鸡儿没有。叶片温度、光合有效辐射和气孔阻力是各种水分条件下沙棘和中间锦鸡儿蒸腾作用的共同的限制因子,相对于沙棘,中间锦鸡儿还更多地受到空气相对湿度的影响。     

不同土壤水分条件下中国沙棘雌雄株光合作用、蒸腾作用及水分利用效率特征

采用LI-6400便携式光合系统对野外不同生境(沟底、坡面)和田间不同土壤水分条件下中国沙棘雌雄株的净光合速率和蒸腾速率及水分利用效率特征进行了观测,结果表明,中国沙棘雌雄株在水分条件较好的生境中均表现较强的生活力,净光合速率和蒸腾速率主要受光照强度和大气温度的影响,雄株表现出更高的光合、蒸腾、水分利用效率;在水分条件较差的生境中,雌雄株均通过降低蒸腾和提高水分利用效率来适应逆境,净光合速率和蒸腾速率的影响因子增多,雄株的光合速率大幅度下降,雌株仍保持较高的光合速率,雌株的水分利用效率高于雄株.可见,在反映植物瞬时生理变化的性状方面,雌株对土壤水分减少表现出了更强的适应性,雄株对土壤水分变化表现出了更大的敏感性.     

黄土丘陵区不同生境沙棘种群数量动态分析

在黄土高原匠陵沟壑区对阳坡,半阳坡．半阴坡,阴坡四个生境条件下,列经过13年发育的沙棘种群动态、大小结构等进行了系统研究,编制了静态生命表,分析了仔活曲线和死亡曲线。结果表明,黄土高原丘陵沟壑区不同生境的沙棘种群基本属于进展型或稳定型,幼龄个体多,中老龄个体少。不同生境的种群密度存在差异。其中阴坡种群密度最大;不同坡向种群生命表显示,种群在Ⅰ、Ⅱ径级时死亡率较高,随着年龄增加。死亡率逐渐降低,但到了Ⅴ,Ⅵ径级．由于生理衰老死亡率又上升;种群期望寿命在Ⅰ、Ⅱ径级较高,随着年龄增加,期望寿命逐渐下降：不同坡向的沙棘种群的存活曲线均接近于DeeveyⅢ型。沙棘种群动态是环境因素与生物学特性共同作用的结果,其中土壤含水量、人为干扰、土壤有机质影响较大。在黄土高原丘陵沟壑区,沙棘人下种群应该以保护为主．适当抚育的措施。促进群落持续发育。     

黄土丘陵区人工沙棘蒸腾作用研究

通过对沙棘叶片的蒸腾速率、气孔导度及其相应环境因子的测定,探讨黄土丘陵区安塞人工沙棘林的水分生理生态特征.结果表明沙棘蒸腾速率和气孔导度具明显的日变化,两者的变化趋势相似,5、7月份日变化曲线呈单峰型,6、8、9月份日变化曲线呈双峰型;在生长季(5～9月份)中7月份蒸腾速率最大,5、9月份较小,5月份(0.3900g/(g·h))仅为7月份(0.9350g/(g·h))的41.95%;沙棘林在生长季的蒸腾耗水量为257.56mm(占同期降雨量的63%),与降雨量间有极显著的相关关系.沙棘林的蒸腾耗水量在降雨量不同的月份有明显的差异,9月份(降雨量为43.2mm)的蒸腾耗水量为7月份(降雨量为130.1mm)的25.9%.黄土丘陵区安塞的环境条件基本满足沙棘生长的要求,沙棘可作为该区造林恢复植被的先锋树种.