3种荒漠灌木的用水策略及相关的叶片生理表现

以新疆古尔班通古特沙漠南缘原始盐生旱生荒漠的3种建群灌木多枝柽柳(Ｔamarix ramosissima)、梭梭(Ｈaloxylon ammodendron)和琵琶柴(Reaumuria soongorica)为对象,跟踪自然降雨过程,利用LI-6400光合作用系统和Model 3005植物水分压力审测定光合作用和叶水势的变化,以研究浅层土壤水分条件改变对荒漠灌木主要叶片生理特征的影响;并在原始生境中将植株根系完整地深挖取出,进行根系形态结构调查,以确定此3种灌木根系功能型与用水策略。当浅层土壤分别处在水分充足及匮缺的条件下时．测定3种灌木的光合作用响应曲线和日过程曲线．以及黎明前和止午叶水势,结果表明：浅层土壤水分状况变化时,3种灌木的光合能力均没有显著改变;多枝柽柳的叶水势亦没有明显波动;而梭梭和琵琶柴的叶水势却表现出显著差异。在两种功能型根中,多枝柽柳为深根型,生存和乍理活动的维持主要依赖于地下水;而梭梭和琵琶柴为非深根型植物,主要水源是降水形成的浅层土壤水,其用水策略是根据水分条件行效调节根系和冠层生长,从而维持正常的光合作用。即荒漠灌木在长期适应的过样中．已形成不同的根系功能型和用水策略;叶水势对浅层土壤水分状况变化的种间差异性响应在一定程度上反映了这一点。同时．此3种荒漠灌小通过不同的个体适应策略都能够实现水分平衡和碳收支的有效调节,这主要体现为浅层土壤水分条件变化时光合响应的种间一致性。     

沙丘多枝柽柳灌丛根层土壤含水量变化特征与根系水力提升证据

分析干旱区深根型荒漠植物的根层土壤水分是揭示荒漠植物与土壤水分关系机理的重要方面。在黑河中游一片风沙侵蚀区域的多枝柽柳(Tamarix ramosissima)人工林地中, 对表层0.3 m到3 m深的土壤不同深度的含水量进行了连续的动态观测。结果显示, 多枝柽柳根系层土壤含水量可以分为明显不同的3层: 浅层(0.2-1.7 m深)相对湿润层、中间(1.7-2.7 m深)相对干层和深层(2.7 m以下)有效含水层。在多枝柽柳生长盛期, 浅层相对湿润层土壤含水量呈现明显的昼夜变化特征, 同时, 在晚上植物根系与浅层土壤之间存在正水势梯度, 这说明存在根系水力提升现象。水力提升是干旱气候下根层浅层土壤含水量保持相对湿润的主要原因, 并因此维系浅层根系的发育, 也为多枝柽柳具备的防风固沙功能提供了可能的解释。据初步估算, 多枝柽柳根系水力提升占每天耗水量的5%-8%, 耗水的主要水分来源仍然是充足的土壤深层有效含水层。     

Dynamics of water usage in Haloxylon ammodendron in the southern edge of the Gurbantünggüt Desert

植物的水分来源是荒漠地区植物水分关系研究的重要方面, 有助于理解荒漠植物对干旱环境的适应。为了研究古尔班通古特沙漠主要建群种梭梭(Haloxylon ammodendron)生长季的水分利用动态, 以及其对发生在不同时期相似量级降水脉冲的响应, 利用稳定性同位素技术测量了梭梭小枝木质部水、降水、0-300 cm不同土层的土壤水和地下水的δ ¹⁸O值。水源依据深度划分为4个: 浅层土壤水(0-40 cm), 中层土壤水(40-100 cm), 深层土壤水(100-300 cm)和地下水。然后, 应用IsoSource模型计算了梭梭对潜在水源的利用比例。结果表明: 4月份, 梭梭主要利用浅层土壤水, 利用比例为62%-95%; 5-9月份梭梭主要利用地下水, 利用比例为68%-100%。梭梭对不同时期发生的两场相似量级的降水具有不同程度的响应。5月22日, 6.7 mm降水后第1天, 梭梭对土壤水的吸收达到最大值, 由降水前的9.8%增长为降水后的40.4%, 同时降低了对地下水的吸收, 由降水前的83%-98%下降为42%-81%。8月31日7 mm降水后, 梭梭对土壤水的吸收没有增加, 仍然保持对地下水的高比例利用, 达71%-98%。低的土壤含水量可能抑制了表层根系的活性, 导致梭梭对降水不敏感。由冬季融雪和春季降水补给的浅层土壤水和地下水是梭梭种群可利用的两个重要水源。梭梭的水分利用动态反映了其对干旱环境的适应。     

准噶尔盆地东南缘多枝柽柳、白刺和红砂水分来源的异同

荒漠生态系统中, 水是植物生长最主要的限制因子。为了比较同一生境下不同荒漠植物的水分来源特征, 选取了同一生境下的多枝柽柳(Tamarix ramosissima)、白刺(Nitraria sibirica)和红砂(Reaumuria soongorica), 测定了这3种植物茎水和各潜在水源(降水、土壤水和地下水)的氢、氧稳定同位素比率(δD和δ¹⁸O)值, 并利用IsoSource软件计算了3种植物对潜在水源的利用比例。结果表明: 红砂和白刺的茎水δD和δ¹⁸O值及其水分来源有明显的季节波动特征。其中, 红砂为浅根系植物, 春季(3-5月)以表层土壤水为主要水源, 夏秋季节(6-10月)表层土壤含水量显著降低, 其主要的水分来源逐渐偏向于较深层的土壤水; 白刺的根系分布范围介于红砂和多枝柽柳之间, 在春季能够较多地利用表层土壤水, 而到了夏秋季节, 所利用的水分更多地来源于深层土壤水或地下水; 多枝柽柳为深根系植物, 其90%以上的水分来源于深层土壤水和地下水, 而且茎水δD和δ¹⁸O值及其水分来源没有季节波动特征。3种植物水分来源特征的差异与其水分利用策略密切相关, 同时, 也说明荒漠灌木可以通过自身调节向着最优(最有利)表现型发展, 从而最大限度地获取水分。     

两种盐生植物解剖结构的生态适应性

结合对研究区域土壤水分和盐分的分析,对3种不同生境下梭梭和多枝柽柳两种荒漠盐生植物光合器官解剖结构的研究表明:梭梭(Haloxylon ammodendron)依靠当年生绿色同化枝进行光合作用,且同化枝具有发达的贮水组织,是典型的超旱生稀盐盐生植物;同化枝的栅栏组织富含叶绿体,是C_4高光效植物,提高了植物的光合作用效率,进一步增强了梭梭对荒漠干旱、盐渍化环境的适应能力.多枝柽柳(Tamarix ramosissima)同化枝及叶的表皮上均具下陷的气孔和泌盐腺,是旱生泌盐盐生植物;叶为全栅型,且同化枝具有发达的维管柱,占同化枝直径的60%以上,此外,其同化枝及叶的表皮细胞外凸形成乳状突,是一种环境胁迫指示结构.这些特征均能说明梭梭和多枝柽柳具有很好的抗旱、耐盐碱能力,且作为荒漠环境的优势树种,它们对荒漠生态系统的恢复和重建有积极意义.     

黑河中游荒漠绿洲过渡带多枝柽柳对地下水位变化的生理生态响应与适应

以黑河中游荒漠绿洲过渡带主要建群种多枝柽柳成年体为研究对象,对野外不同地下水埋深处柽柳叶片生理生态特性进行观测和分析,评价分析多枝柽柳对地下水埋深差异和地下水位季节变化的响应过程和适应机制.结果显示:在相似大气环境条件下,不同地下水埋深之间,多枝柽柳叶片的生理生态指标没有明显差异,但对于地下水位的季节波动,则表现出较为明显的变化和响应;柽柳通过气孔的调节,在更深地下水埋深下,水分条件更差时,保持了稳定的气孔导度和较高的叶片胞间二氧化碳浓度,从而维持相对稳定的碳同化能力及较高水分利用效率,表现出较好的适应能力;在不同地下水埋深下,叶片生理生态指标随地下水位下降的响应特征呈现出明显差异,这种差异暗示了黑河中游荒漠绿洲过渡带多枝柽柳的适宜地下水位在3 m左右.     

离子吸收分布与几种荒漠植物适应性的关系

用压力室灌流挤压法结合原子吸收分光光度计测定了胡杨、沙枣、柽柳、梭梭和花棒等5种荒漠优势植物组织以及细胞内和质外体溶液中K+、Na+含量,并用TPS-1型光合蒸腾测定系统和露点微伏压计测定了叶片(同化枝)的蒸腾速率和组织渗透势,以分析荒漠植物离子吸收特点与其适应性的关系。结果表明:5种植物叶片(同化枝)中K+含量差异较小,但Na+含量却有极显著差异,其中梭梭Na+含量最高、胡杨和柽柳次之、花棒和沙枣相对较低,且梭梭和柽柳的根系和组织细胞膜对Na+也具有更高的透性。另外,实验结果还显示组织Na+含量与组织渗透势和蒸腾失水率均呈显著负相关,即Na+的吸收、积累可能在渗透调节和减少水分散失中具有重要作用。由此可见,梭梭和柽柳能够通过大量吸收和积累无机离子来降低渗透势、增强吸水力,同时减少蒸腾失水,具有很强的荒漠环境适应能力;而胡杨蒸腾耗水量较大、花棒和沙枣生理吸水的动力不足,与梭梭和柽柳相比,其荒漠环境适应能力相对较弱。     

柴达木盆地诺木洪地区5种优势荒漠植物水分来源

通过测定柴达木盆地诺木洪地区5种荒漠植物木质部水分及其不同潜在水源的稳定性氢氧同位素值,利用多源线性混合模型(Iso Source)分析了不同水分来源对荒漠植物的贡献率。结果表明:当地大气降水线为y=7.019x-3.217(R2=0.970,P0.001),很好地反映了该地区气温高、湿度低的气候特点。诺木洪地区5种优势植物整个生长季使用土壤水比例最大,其次为地下水。驼绒藜使用10—50 cm土壤层水分,白刺、柽柳利用50—70 cm土壤层水分比例最大,这两种植物存在对50—70 cm土壤层水分的竞争;麻黄和沙拐枣对各层土壤水分的利用比例较为平均,因此存在对各层土壤水的竞争现象。4种灌木白刺、麻黄、柽柳、沙拐枣在生长季对不同水源的利用存在转换,但生长季末期都对地下水利用比例逐渐增大。地下水是荒漠植被的重要水源,因此维持干旱半干旱地区地下水水位对荒漠植物的生长具有重要意义。植物根系贯穿于整个土壤剖面,但是根系分布与其吸水位置不完全对应,过去利用根系结构进行植物水分来源判断的方法存在一定的局限性。     

地下水埋深对幼龄梭梭功能性状的影响

地下水是干旱荒漠区潜水灌丛植物的重要水分来源,为认识地下水埋深对潜水植物功能性状的影响,利用蒸渗仪群配备的全自动补水仪设置两组地下水埋深(2和3.5 m),测定幼龄梭梭生长季同化枝水力性状、气体交换特征和根系形态参数.结果表明:与地下水埋深2 m相比,地下水埋深3.5 m处理幼龄梭梭黎明前同化枝水势、饱和膨压渗透势和根...     

几种荒漠植物地上生物量估算的初步研究

在调查植物样方的基础上,利用植株冠幅特征如冠幅长与宽、株高、基径、新生枝条数、总枝条数等作为变量建立了估算典型荒漠植物地上生物量的模型,利用植株冠幅长与宽所建拟合方程对估算琵琶柴灌丛生物量的精确度较高,经验证,预测值与实测值的相关系数为O．9989,相对误差在4．79％～10．12％之间利用植株株高、基径所建拟合方程对估算梭梭、多枝柽柳生物量计算值与实测值的相关系数在0.9418以上,显著性检验表明相关系数均为极显著经验证,预测值与实测值的相关系数分别为0．9902和0．9875．相对误差分别为6．87％～19．22％和7．49％～18．47％。研究表明,在大面积荒漠植物生物量研究中,利用植株冠幅特征作为变量来估算琵琶柴灌丛地上生物量方法简便可行,用来估算梭梭、多枝柽柳等灌木地上生物量时存在一定误差     

水资源的忧虑

水是生态系统中生命必需元素得以无限循环的介质。没有水生态系统,生命就不能维持。在当今世界面临的人口、资源、环境三大问题中,水属于人类赖以生存和社会经济发展的重要物质资源,又和其它两个问题有着密切的关系。因此,水资源的开发、利用和管理已成为世界各国普遍重视的一个重要课题。     

我国几种典型棉纺织产品的工业水足迹评价

产品水足迹评价能够揭示人类活动在产品全生命周期中的水资源综合影响,可以为提高水资源利用与管理水平和引导绿色消费提供重要的科学依据和技术手段,是当前水资源评价与管理领域的热点研究方向。纺织品是日常生活最主要的消费品之一,其工业生产过程需要利用大量的水资源,同时排放出的工业废水还会对周围水环境造成严重影响。为了揭示纺织品生产过程的水资源综合影响,运用工业水足迹的概念与原理,探讨和明确了纺织品工业水足迹评价的系统边界与内容,建立了相应的核算方法,并选择了花灰布、漂白布、染色布、色织布等四种典型棉纺织产品进行了工业水足迹评价。结果显示,漂白布的工业水足迹较小为36.51L/lb,花灰布次之为37.84L/lb,染色布的平均工业水足迹为61.52L/lb,色织布水足迹最大,平均值为81.51L/lb。比较同种类型、不同颜色纺织品的工业水足迹,由大到小依次为深色中色浅色,即颜色越深对水资源的影响程度最大。从水足迹构成来看,棉纺织产品的工业水足迹主要来自于直接工业水足迹,间接工业水足迹占比较小;在直接工业水足迹的构成中,蓝水足迹的贡献较大。     

广东省水资源特点和合理开发利用研究

本文论述广东水资源量,时空分布和季节变化特点,并分析广东用水存在问题,不合理开发利用水资源和浪费水;水库蓄水和调节能力未能满足用水要求;水质污染日渐严重。使水资源渐感紧缺。按目前用水趋势,要达到供需水平衡,必须成立统一管理水资源的流域机构;按不同的经济发展阶段,改变其主要洪水职能;节约用水;增加水库的供水和调节能力;改变调峰发电方式：提高重复用水率;保护水质;做好水土保持工作。最后提出,制定地方经济发展总体规划时,其用水量必须与可能供水量相适应。     

北京市水足迹及农业用水结构变化特征

运用水足迹的理论和方法计算评价了1990—2005年北京市水足迹及水资源利用的可持续性,在此基础上进一步分析了北京市农业用水结构的变化特征。结果表明:(1)北京市水足迹从1990年的81.5亿m3上升至2005年的168.6亿m3,人均水足迹由750.1m3上升为1096.0m3;(2)北京市水资源匮乏度不断升高,1995年以来水资源自给率呈下降趋势,与之相对应的水资源依赖度越来越高;(3)农业部门用水量在本地用水量中的比例平均每年为55.1%,虚拟水净输入量在虚拟水净输入总量中的比例平均每年达到89.1%;(4)高耗水型作物产品生产用水比例升高加大了农业用水压力,动物产品生产用水量呈增加趋势,2001—2005年动物产品生产引入的虚拟水占到其虚拟水总量的81.3%。北京市水资源利用呈不可持续状态,通过农业系统内部结构的优化调整,实现农业部门水资源的高效利用是缓解北京市水资源紧缺问题的关键。     

On the osmotically unresponsive water compartment in cells

Differences in colligative properties (freezing point, boiling point, vapor pressure and osmotic behavior) between water in living cells and pure bulk water were investigated by re-evaluating reports of the osmotic behavior of mammalian cells. In five different animal cells, osmotically unresponsive water (OUW) values ranged from 1.1 to 2.2 g per g dry mass. Detailed analysis of human red blood cell (RBC) data indicates a major role for hemoglobin OUW-values, aggregation and packing in cell volume regulation that can be explained for the first time in relevant molecular terms.     

Competition for water for the food system

Although the global agricultural system will need to provide more food for a growing and wealthier population in decades to come, increasing demands for water and potential impacts of climate change pose threats to food systems. We review the primary threats to agricultural water availability, and model the potential effects of increases in municipal and industrial (M&I) water demands, environmental flow requirements (EFRs) and changing water supplies given climate change. Our models show that, together, these factors cause an 18 per cent reduction in the availability of worldwide water for agriculture by 2050. Meeting EFRs, which can necessitate more than 50 per cent of the mean annual run-off in a basin depending on its hydrograph, presents the single biggest threat to agricultural water availability. Next are increases in M&I demands, which are projected to increase upwards of 200 per cent by 2050 in developing countries with rapidly increasing populations and incomes. Climate change will affect the spatial and temporal distribution of run-off, and thus affect availability from the supply side. The combined effect of these factors can be dramatic in particular hotspots, which include northern Africa, India, China, parts of Europe, the western US and eastern Australia, among others.     

工业水足迹评价与应用

大规模的工业生产不但消耗了大量的水资源,同时产生了大量的工业废水,这是造成和加剧全球或区域水资源危机和水环境问题最重要的原因之一。对工业生产过程的水资源综合影响进行科学有效评估是目前资源环境管理领域研究的重要问题之一,是采取有效措施、提升工业生产的水资源利用效率和管理水平的重要前提和基础。以发展和完善工业生产过程的水资源综合影响的评价系统和方法体系为目标,基于水足迹理论,提出了工业水足迹的概念,即用以测量由某一产品、工业企业、行业或区域的工业生产过程引发的水资源利用增量的一个多维指标。以此概念为理论基础,进而首先分析了工业水足迹的内涵,包括直接工业水足迹与间接工业水足迹两部分。另外,区别于全生命周期的水足迹,工业水足迹评价是针对工业生产过程中由于工业原料、辅料、能源和水的输入,以及废水、废物与产品的输出产生的水足迹,其系统边界不包括分销零售、消费使用与废物处理等环节。其次,在确定的系统边界内构建了工业水足迹的核算框架和基础方法体系,即从生产、公共及运输3个方面收集数据、处理并核算。最后,从产品、企业、行业和区域4个层面对工业水足迹的应用及其意义进行了展望。     

Aquaporins and biological rhythm

Aquaporins are membrane-intrinsic proteins that facilitate membrane transport of water and small solutes or even gases. Aquaporin genes are found in almost all living organisms. In plants the proteins account for water uptake and transport as well as CO₂ availability for photosynthesis. These processes are subjected to diurnal or circadian regimes. Expression and even function of aquaporins also follows day - night rhythms. Significance of aquaporin function in chronobiology has been provided by recent publications, which are summarised here. Examples of the significance of aquaporins in processes related to chronobiology are given for root water transport and leaf movement in several plant species.     

Diurnal Pattern of Transpiration,Water Uptake and Water Budget of Succulents with Different CO2 Fixation Pathways

The water fluxes and the CO₂ exchange of three leaf succulents, Othonna opima, Cotyledon orbiculata and Senecio medley-woodii, with different leaf anatomy, growth form and CO₂ fixation pathways (C₃, CAM) were monitored with a gas exchange cuvette which was combined with a potometric system to quantify water uptake. Measurements, which are primarily valid for plants with a sufficient water supply, were made during 6 to 10 consecutive days under constant experimental conditions. Water uptake for 24 h exceeded water loss by transpiration only for a S, medley-woodii plant with 10 expanding but only 7 mature leaves. In this case the gained water evidently is put into leaf expansion. All other plants showed balanced transpiration and water uptake rates. O. opima and C. orbiculata have a similar life form, similar water storage volumes and the same natural habitat but their diurnal water uptake patterns differ significantly. In the C₃ plant O. opima water uptake increased when the transpiration increased or transpiration rates were higher than uptake rates and vice versa. On the contrary the CAM plant C. orbiculata transpired during the dark period at constant or decreasing rates but showed steadily increasing uptake rates. Senecio medley-woodii- and C. orbiculata are CAM plants with similar diurnal water uptake patterns with its maximum in uptake during or towards the end of the CO₂ dark fixation period. Water uptake of C. orbiculata was at its minimum at the end of the light period despite transpiration being maximal. The results were discussed considering the different CO₂ fixation pathways. In the investigated CAM succulents, C. orbiculata and S. medley-woodii, the CAM influenced water uptake throughout the whole day and not only during the CO₂ dark fixation period.     

宽甸县水中硼的背景浓度及污染现状分析

采集辽宁宽甸县各种水样51个,用ICP—MS分析硼含量。结果表明,宽甸县水中硼含量的背景值与世界水平相当,污染地区地表水和地下水硼含量的平均值分别是背景点的23．1和495．6倍。硼的开采和加工对水体产生了较严重的硼污染。