不同平茬年限人工柠条林光合特性及土壤水分的响应变化

平茬是荒漠草原老化人工柠条林营林抚育的重要措施,为系统认识柠条平茬后连续的生理与生态响应过程及其变化规律,该研究设置对比观测样地,以未平茬柠条(WPC)为对照,以平茬后连续生长1～5年(PC1～PC5)的柠条为处理,对各样地柠条净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度、水分利用效率等光合生理特征及其土壤含水量分布的影响进行测定分析。结果表明:(1)平茬处理对柠条生理特性的影响因平茬年限的增加而异,其中PC1和PC2柠条的净光合速率和蒸腾速率较WPC略有提高,PC1柠条处于补偿生长的活跃期,水分利用效率明显高于其他平茬处理,PC2柠条的水分利用效率开始下降;PC3和PC4的柠条蒸腾速率、净光合速率和气孔导度显著上升,且PC4处理下达到最大值,相应水分利用效率也逐步回升;PC5的柠条几乎不存在补偿性生长,净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率开始回落,逐渐接近WPC;平茬措施对PC1与PC5柠条胞间CO2浓度大小的影响较大。(2)PC1的土壤水分含量在0～100cm土层因受冠层截留大幅减小的影响而低于其他年限平茬处理;PC2的土壤水分略有改善,PC3、PC4的土壤含水量显著提高,PC5的土壤水分状况则逐渐接近于WPC。(3)随平茬年限的增加,柠条光合特性与土壤含水量间存在一定的动态互馈关系,其中PC1的土壤水分略有下降,柠条生长减缓;PC2土壤含水量逐步恢复;PC3土壤含水量增长幅度开始下降,柠条的各项生理指标上升;PC4柠条的光合生理指标、土壤含水量都达到了最高值;PC5柠条的各项指标开始下降。研究发现,PC4处理是柠条光合生理和土壤水分响应变化的拐点,可参考作为平茬柠条优化管理的一个时间节点。     

平茬柠条的土壤水分动态及生理特征

平茬作为荒漠草原区柠条林优化管理的重要手段之一,深入探究平茬复壮阶段的土壤水分的恢复状况及其对生理特征的影响具有十分重要的意义。通过设置对比试验,研究了不同平茬年限柠条的土壤水分的时空分布及其周期性变化规律,并分析了其对净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率等光合作用生理特征的影响,结果表明:(1)生长季年内变化,PC1a—PC5a柠条在对土壤水分的保持能力均高于WPC柠条;对比不同平茬年限柠条土壤水分,PC3a增长迅速,PC4a水分条件最优,PC5a土壤水分消退逐渐向WPC柠条的土壤水分接近;土壤垂直剖面上,PC1a—PC4a柠条根系活跃区的土壤水分随着平茬年份的增加,深层的土壤水分得到有效改善,到PC5a时开始回落。(2)不同平茬年限土壤含水量变化剧烈程度分别为PC4aPC5aWPCPC2aPC3aPC1a,且平茬措施对非根系活跃区的深层土壤水分影响不大,平茬后,对0—180cm土层深度的影响显著,且以平茬PC4a和PC5a的土壤水分周期性变化最长,振动强度变化最明显。(3)平茬早期(PC1a—PC2a)的土壤水分并未迅速提高,此阶段柠条的光合作用受自身性状的影响大于对土壤水分的影响;平茬中期(PC3a—PC4a)的土壤水分对光合作用的影响大于柠条的补偿生长作用;平茬后期(PC5a),平茬柠条光合作用减弱及性状几乎不发生变化,土壤水分状况也开始接近WPC柠条。因此,对于荒漠草原平茬复壮阶段的柠条林的科学有效管理,PC5a柠条可作为饲草资源进行利用的最佳时段。     

平茬措施对天然沙冬青生理特性的影响

沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus(Maxim.)Cheng f.)是我国二级珍稀濒危植物,由于自然条件的不断恶化使这一古老残遗物种种群受到威胁。本文以西鄂尔多斯国家级自然保护区内生长的天然沙冬青为材料,对平茬后经过3年恢复生长的萌蘖灌丛和未平茬的沙冬青灌丛的地上部生物量、叶片相对含水量(RWC)、叶水势(WPB)、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)等指标进行了测定,并对平茬处理的各项生理指标变化进行了研究。结果显示:平茬后的沙冬青萌蘖灌丛经过3年的生长能恢复到平茬前的生物量;平茬与未平茬(对照)沙冬青叶片相对含水量差异不显著(P0.05),但平茬后的沙冬青叶水势日间(7∶00-19∶00)均显著高于对照(P0.05);平茬与未平茬沙冬青日间净光合速率、蒸腾速率均出现两个高峰值,且均有"午休"现象,平茬后的沙冬青萌蘖丛Pn日均值比对照升高了15.73%、Tr日均值比对照升高了15.57%、WUE日均值比对照升高了13.92%(P0.05);Gs日均值比对照也有所上升,且与Pn、Tr的变化趋势基本一致,但Ci的变化趋势与Gs、Pn和Tr相反。说明平茬处理对增加地上部生物量、提高其生理指标均有明显作用,能提高沙冬青潜在的生产力。     

平茬高度对四合木生长及生理特性的影响

为改善珍稀濒危植物四合木种群衰退现状,促进其更新复壮及可持续发展,对四合木老龄化植株进行了0 cm、5 cm、10 cm、15 cm（文中定义为A、B、C、D）四种平茬高度处理,以未平茬老龄植株为对照（CK）,跟踪测定各处理的生长指标和生理指标变化规律,结果表明：（1）平茬能够促进四合木老龄化植株更新复壮,平茬后第一生长季各处理组株高生长量极显著大于CK（p<0.01）,处理B、C、D冠幅年生长量极显著大于CK（p<0.01）,各处理组新生萌条数量大于CK、萌条基径和萌条枝长极显著大于CK（p<0.01）,其中处理B株高和冠幅生长量分别较对照组增加241.43 %和417.21 %,平均萌条数量为324枝分别大于处理A、C、D和CK的293枝、229枝、221枝159枝;（2）对照植株净光合速率及蒸腾速率日变化均为双峰曲线,四种平茬处理植株平茬后第一个生长季7月份净光合速率和蒸腾速率为单峰曲线,而平茬后第二个生长季7月份变为双峰曲线;（3）平茬后前两个生长季7月份净光合速率日均值排序均为：处理B>D>C>A>CK,其中,处理B日均值分别为CK的2.07倍和1.94倍;（4）平茬处理改善了四合木植株水分状况,提高了四合木抵御干旱胁迫的能力,处理组蒸腾速率和水势均高于对照组;（5）平茬处理提高了四合木水分利用效率,其中,处理B提高程度最为明显,前两个生长季的水分利用效率分别是CK的1.38倍和1.42倍;（6）在平茬后前两个生长季内,5 cm平茬较其他高度平茬在生长和生理特性均有明显优势,但随平茬年限的增加其状况如何尚需进一步研究。     

六道沟流域2种典型灌木不同季节水分来源及利用效率

该试验以黄土高原风蚀水蚀区的典型代表六道沟流域为研究区,选取了2种典型灌木柠条(Caragana korshinskii)和沙柳(Salix psammophila)为研究对象,测定其茎秆水和不同层次土壤水分的δD值及叶片的δ~(13) C值,利用IsoSource模型分析2种植物对不同层次土壤水分的利用比例,并同步测定叶片水势、气孔导度、光合速率和蒸腾速率等生理生态因子,分析2种灌木在不同季节的水分来源及生理生态适应机制。结果表明:(1)柠条和沙柳的水分利用策略随季节波动,在不同季节对不同土层水分的利用比例存在差异。(2)旱季柠条和沙柳主要利用40~80cm土层的土壤水,利用比例分别为48.1%和49%。(3)雨季柠条主要利用表层0~10cm和浅层10~40cm的土壤水分,利用率约为57.5%;雨季沙柳主要利用浅层10~40cm的土壤水,利用比例达76%。(4)旱季柠条和沙柳的水分亏缺严重,其叶片水势、气孔导度、光合速率和蒸腾速率均小于雨季,而水分利用效率均大于雨季。研究发现,柠条和沙柳在旱季均主要利用深层土壤水分,雨季更倾向于利用浅层土壤水分;柠条和沙柳均能够通过降低气孔导度减小水分损失来获得较高的碳同化速率,维持较高的水分利用效率以适应干旱环境,均表现出较强的适应能力。     

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.     

柠条（Caragana korshinskii）的水分生理生态学特性

 柠条的水分生理生态学研究表明,蒸腾速率为395.1±234.4mg·g-1·h-1(平均值±标准差);小枝水势为-1.588Mpa;叶含水率为60.12±3.29%;蒸腾系数为72.82±19.88gH2O·gDW-1。林地土壤水分含量与蒸腾速率、小枝水势和叶含水率的关系十分密切。响应于年生长发育节律和水分条件的变化,柠条的抗旱性在年生长期初(5月)和旺盛生长阶段(8～9月）较弱,在高温干旱阶段(6～7月)和入冬之前(10月)较强。在年生长期中间(6～9月),柠条的抗旱性与蒸腾速率、小枝水势和叶含水率之间均具有负相关性。     

平茬对四翅滨藜补偿生长及水分生理特征的影响

【目的】四翅滨藜是荒漠化防治区广泛引种的优质旱生灌木,平茬是其主要抚育管理措施,揭示其平茬后恢复过程中的适应性和补偿生长机制,可为四翅滨藜发展成荒漠区优质饲料提供理论支撑。【方法】以人工种植的5年生四翅滨藜植株为研究对象,在平茬处理(留茬高度10 cm)后,测定四翅滨藜恢复过程中的株高、冠幅、光合反应、叶片水势、叶片导水率和水分利用效率,并探讨功能性状间的关系。【结果】(1)四翅滨藜平茬后的株高、冠幅和地上生物量经过1个生长季后能恢复至平茬前状态;(2)平茬植株的叶水势、叶导水率、水分利用效率、光合参数均高于对照植株;(3)线性拟合分析显示,平茬植株的正午叶水势和气孔导度与生长速率呈显著正相关。【结论】四翅滨藜平茬后具有良好的补偿生长能力;平茬植株在恢复生长前期表现出较高的补偿生长能力和典型的获取性策略,后期随着水力状况降低又转向保守性策略;平茬植株会将更多的生物量和资源分配到枝、叶等地上组织的生长,后期的资源分配又转向促进地下部分生长。     

不同土壤水分条件下葡萄叶片光合特性的比较

运用开放式气体交换LI-6400便携式光合作用测定系统,研究了葡萄(VitisviniferaL.cv.Yatomirosa)在不同土壤水分条件下净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)、气孔导度(Gs)及水分利用效率(WUE)特征.结果表明,葡萄在湿润和干旱条件下净光合速率(Pn)日变化均呈不明显的双峰曲线,有轻度的中午光合下调现象;湿润条件下葡萄Pn高于干旱条件下,日平均分别为(9.16±0.10)μmol.m-2.-s1和(7.34±0.08)μmol.m-2.-s1,提高了24.8%;E也是湿润条件下高于干旱条件下,日平均分别为(2.59±0.03)mmol.m-2.-s1和(1.07±0.02)mmol.m-2.s-1,提高了142.1%;WUE则不同,日平均湿润条件下低于干旱条件下,分别为(4.28±0.16)mmolCO2.mo-l1H2O和(7.08±0.20)mmolCO2.mo-l1H2O,降低了39.6%.在土壤水分条件好时葡萄Pn升高,但蒸腾速率也明显增大;在土壤水分条件差时,虽然光合速率有所减小,但蒸腾速率大幅度减小,水分利用效率显著提高.这表明,高的土壤水分显著增大了葡萄蒸腾强度,适度干旱则有利于提高葡萄水分利用效率.     

陕北水蚀风蚀交错带柠条适应不同生境的形态和生理可塑性

以陕北水蚀风蚀交错带4个不同坡位与土壤质地生境[沟底+坝淤绵沙土(A)、梁坡+红黄土(B)、坡顶+绵沙土(C)、坡顶+风沙土盖绵沙土(D)]中生长的柠条为研究对象,研究了其生长、光合和水力性状的可塑性变化,以揭示柠条对不同生境的适应机制。结果表明:(1)生境D和生境A样地1~3m和3m土层的平均含水量明显高于生境B和C;(2)与生境B和C相比,生境A和D中生长的柠条冠幅、株高和新枝长显著增加,叶厚度减小,正午叶水势、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率亦显著增加,但不同生境中柠条枝比导水率、Huber值和栓塞程度无显著差异;(3)柠条各测定指标中,新枝长、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率表现出较大的可塑性。研究认为,柠条可能主要通过新枝长或光合生理特征的改变来适应不同的水分生境。     

Effects of root pruning on the growth and water use efficiency of winter wheat

A pot experiment was conducted to study the effects of root pruning at the stem elongation stage on the growth and water use efficiency (WUE) of winter wheat (Triticum aestivum). The results showed that stomatal conductance (g) and transpiration (E) of wheat were very sensitive to root pruning. After root pruning, they declined rapidly and but returned to pre-pruning values 15 days after treatment. Under well-watered conditions, there was no significant difference in leaf water potential (ψ_leaf) between root pruned and control plants after root pruning. Under moderate drought stress, ψ_leaf of root pruned plants declined significantly compared to the control 3 days after root pruning. After 15 days, ψ_leaf of root pruned plants was similar to the controls. Under different soil moisture levels, net assimilation rate (A) of root pruned plants was lower than controls 3–7 days after root pruning, but was similar to the controls 15 days after pruning. At anthesis (50 days after root pruning), root pruned plants showed significantly higher A compared with the control. Leaf area per tiller and tiller number of root pruning plants was significant lower than the control at booting stage, which showed that root pruning restrained the growth of plants in the early growing stage, but leaf area per stem, of root pruned plants, was similar to the control at anthesis. Under both soil moisture levels, there was no significant difference in grain yield between root pruned and the control plants in the monoculture. In mixture with the control plants, the root pruned plants was less productive and had a lower relative yield (0.92 and 0.78, respectively) compared with the control (1.13 and 1.19, respectively), which suggested that the pruned plants lost some of its competing ability and showed a lower ability to acquire and use the same resources in the mixture compared with the control plant. Over the whole growing cycle, root pruning reduced water consumption (by 10% under well-watered conditions and 16% under moderate drought stress) of wheat significantly compared to the control (P < 0.05), and but there was no significant difference in grain yield between root pruned and control plants. Therefore root pruned wheat had a higher WUE with respect to grain yield compared with the controls. In conclusion, lowering water consumption by root pruning in the early growing stage is an effective way to improve water use efficiency in arid and semi arid areas.     

采煤塌陷影响下土壤含水量变化对柠条气孔导度、蒸腾与光合作用速率的影响

采煤塌陷引起的土壤环境因子的变化对矿区植物生长的影响越来越受到人们的关注,气孔导度、蒸腾与光合作用作为环境变化响应的敏感因子,研究植物气孔导度、蒸腾与光合作用的变化是揭示荒漠矿区自然环境变化及其规律的重要手段之一。研究采煤塌陷条件下植物光合生理的变化是探究煤炭开采对植物叶片水分蒸腾散失和CO_2同化速率影响的关键环节,是探讨采煤塌陷影响下植物能量与水分交换动态的基础,而采煤矿区植物叶片气孔导度、蒸腾与光合作用速率对采煤塌陷影响下土壤含水量变化的响应如何尚不清楚。选取神东煤田大柳塔矿区52302工作面为实验场地,以生态修复物种柠条为研究对象,对采煤塌陷区和对照区柠条叶片气孔导度、蒸腾和光合作用速率以及土壤体积含水量进行监测,分析了采煤塌陷条件下土壤含水量的变化以及其对柠条叶片气孔导度、蒸腾与光合作用速率的影响。结果显示:(1)煤炭井工开采在地表形成大量裂缝,破坏了土体结构,潜水位埋深降低,土壤含水量均低于沉陷初期,相对于对照区,硬梁和风沙塌陷区土壤含水量分别降低了18.61%、21.12%;(2)柠条叶片气孔导度、蒸腾和光合作用速率均与土壤含水量呈正相关关系;煤炭开采沉陷增加了地表水分散失,加剧了土壤水分胁迫程度,为了减少蒸腾导致的水分散失,柠条叶片气孔阻力增加,从而气孔导度降低,阻碍了光合作用CO_2的供应,从而导致柠条叶片光合作用速率的降低,蒸腾速率也显著降低。     

枝条覆盖对半干旱黄土丘陵区平茬柠条林地土壤水分的影响

为了研究枝条覆盖对林地土壤水分的影响,提高土壤水分利用效率。2013年5—9月,以半干旱黄土丘陵区平茬柠条林为对象,采用中子水分仪对未覆盖和枝条覆盖林地土壤水分进行定位观测,研究了枝条覆盖对林地土壤水分的影响。研究期间共观测到降雨28次,总降雨量达495.9 mm。未覆盖和覆盖林地降雨补给量与降雨量之间均呈极显著正相关关系。枝条覆盖使林地降水入渗补给系数由0.50增加至0.70,明显提高了林地次降水补给量和入渗深度。覆盖林地各月土壤水分消耗量均高于对照林地,整个生长季,前者比后者多消耗了37.56 mm土壤水分,仅相当于所增加的降雨补给量的1/3。在丰水年,覆盖一直表现出对林地土壤水分的正效应,剖面0—260 cm范围内土壤水分条件有明显改善。     

Water-use efficiency of one C3 and two C4 grasses in response to varying soil moisture and herbage-removal levels in a seasonally dry tropical region

In a seasonally dry tropical region the water use efficiency (WUE) of three grasses (C₃ winter annualPolypogon monspeliensis, C₄ perennialDichanthium annulatum and C₄ warm seasonal annualEchinochloa colonum) was evaluated during summer and winter under nine experimental conditions (3 soil moisture×3 herbage removal). Generally leaf water status and transpiration rate decreased with soil moisture stress and increased with clipping intensity. During winter the transpiration rate of Dichanthium was much lower than that of Polypogon and its own rate in summer. Both soil moisture stress and clipping intensity increased the WUE in all instances. Despite differences in photosynthetic type, growing season and life form, these grasses exhibited broadly similar positive relationships, across nine treatments for WUE: soil moisture stress, and water consumption: production. The range of WUE (g. mm^–1) calculated on TNP through the nine treatments was: summer—Dichanthium 2.9–10.0, Echinochloa 2.0–6.7; winter—Dichanthium 4.3–36.3, Polypogon 1.9–12.0.     

The effects of (2RS, 3RS)-1-(4-chlorophenyl)-4, 4-dimethyl-2-(1H-1,2,4 triazol-1-yl) pentan-3-ol (Paclobutrazol:PP333) and root pruning on the growth,water use and response to drought of Colt Cherry rootstocks

The effect of (2RS, 3RS)-1-(4-Chlorophenyl)-4, 4-dimethyl-2-(1H-1,2,4 triazol-1-yl) pentan-3-ol (PP333) on the growth and transpiration of normal and root pruned colt rootstocks was measured. PP333 reduced plant height, stem diameter increment, leaf number, area and weight and stem weight. Root pruning reduced root, leaf and stem weight, and plant height in control plants. PP333 reduced both total water use and transpiration per unit leaf area and increased stomatal resistance. In control plants root pruning also reduced total water use and increased stomatal resistance. 15 days after the beginning of the experiment half the plants in all treatments were allowed to dry out. The effects of drought, i.e. reduced transpiration, growth and leaf water potentials, were smaller in PP333 treated than in control plants.     

土壤含水量和光照对沙地柏光合生理指标的影响

试验采用人工控制土壤水分的方法,测定不同土壤含水量条件及有效辐射强度下沙地柏苗木的蒸腾速率、净光合速率、水分利用效率等指标,分析沙地柏在不同土壤含水量和光照条件下影响的光合生理响应特征及其变化规律.土壤含水量(SWC)用称重法测定,将硬塑盆中的土壤水分含量设置为7.5％,10％,12.5％,15％,17.5％,20％ ...     

秸秆隔层对盐碱土水盐运移及食葵光合特性的影响

在内蒙古河套灌区通过微区试验,研究了秸秆深埋(S)、上盖秸秆下埋秸秆(简称上秸下秸,S+S)、上盖地膜下埋秸秆(简称上膜下秸,P+S)和地膜覆盖(对照,CK)4种耕作措施对0-40 cm土层水盐运移及食葵光合特性的影响.结果表明:(1)不同措施对土壤水盐调控的效果与作用时期差异较大.P+S在整个生育期内土壤盐分含量和盐溶质浓度较低,控盐效果显著;S+S仅在苗期能保墒控盐,但控盐效果比P+S差,后期出现水减盐增现象,保墒控盐效果也不佳;S在整个生育期内土壤盐分含量和盐溶质浓度最高,控盐效果最差;CK在整个生育期内土壤水分含量变化不大,而盐分含量较高,控盐效果也不明显.(2)不同措施对土壤水盐运移调控程度的差异,导致食葵光合特性也有明显变化.与CK、S、S+S相比,P+S由于其较低的盐溶质浓度环境,明显改善了其光合特性,在苗期、蕾期和花期能提高净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr),增加气孔导度(Gs),降低胞间CO2浓度(Ci),从而使其作物长势和干物质积累明显高于其它措施.综合试验结果,P+S是内蒙古河套灌区盐碱地改良中优选的控抑盐耕作措施.