岩溶干旱胁迫下青冈栎水分参数变化

根据岩溶生境特点设计表层岩溶水-岩石(灰岩)-土壤水分供应分层模拟柱,对青冈栎(Cyclobalanopsis glauca)进行水分控制试验;运用压力容积(P-V)技术,研究了在水分胁迫下青冈栎的日水势(P)、饱和含水量时的最大渗透势(ψsats)、初始质壁分离时的渗透势(ψtlps)、初始质壁分离时渗透水相对含量(ROWCtlp)、初始质壁分离时相对含水量(RWCtlp)、质外体水的相对含量(AWC),以及饱和含水量时最大渗透势与初始质壁分离时的渗透势之差(△P)的变化.结果表明,在无表层岩溶水-岩石-土壤处理中,随着土壤干旱胁迫程度的增加,ROWCtlp、RWCtlp、ψsats、ψtlp呈明显下降,而AWC值上升;在有表层岩溶水-岩石-土壤处理下,青冈栎受土壤水分胁迫不明显,水分参数变化不显著.表层岩溶缺水时,土壤水分含量是影响青冈栎水分参数变化的主要因素,在一定的干旱胁迫范围内,随着干旱程度的提高,青冈栎耐旱性不断增加.     

油松P-V曲线主要水分参数随季节和种源的变化

借助P-V曲线,研究了油松主要水分参数(包括饱和含水时的最大渗透势φ_(?)~(sat)、初始质壁分离时的渗透势φ_(?)(tlp)、渗透水相对含量F_(tlp),和相对含水量RWC_(tlp)以及质外体水相对含量AWC)随季节和种源的变化。结果表明,油松P-V曲线主要水分参数是随生长发育阶段和环境条件的改变而发生变化的。其中φ_(?)~(sat)φ_(?)(tlP) F_(tlp),和RWC_(tlp)值在夏季生长高峰期达到最高,以后逐渐降低,到严冬季节达到一年中的最低水平,随春季来临又将升高。而AWC值表现了与此相反的季节变化趋势。油松林木主要水分参数随季节发生的变化,与林木的抗寒锻炼过程表现了很大的一致性。油松不同种源水分参数上的差异亦很明显,表现最典型的是在冬季。根据水分参数所计算的综合指标表明,在油松不同气候生态型中,抗旱性强弱的顺序是,东北型、中部型、东部型、西南型、西北型、中西型、南部型。     

油松Ｐ—Ｙ曲线主要水分参数随季节和种源的变化

借助P—V曲线,研究了油松主要水分参数(包括饱和含水时的最大渗透势φ8sat、初始质壁分离时的渗透势φ8tlp、渗透水相对含量Ftl p,和相对含水量RWCtlp,以及质外体水相对含量AWC)随季节和种源的变化。结果表明,油松P—V曲线主要水分参数是随生长发育阶段和环境条件的改变而发生变化的。其中φ8sat、φ8tlp、Ftl p和RWCtlp值在夏季生长高峰期达到最高,以后逐渐降低,到严冬季节达到一年中的最低水平,随春季来临又将升高。而AWC值表现了与此相反的季节变化趋势。油松林木主要水分参数随季节发生的变化,与林木的抗寒锻炼过程表现了很大的一致性。油松不同种源水分参数上的差异亦很明显,表现最典型的是在冬季。根据水分参数所计算的综合指标表明,在油松不同气候生态型中,抗旱性强弱的顺序是,东北型、中部型、东部型、西南型、西北型、中西型、南部型。     

北京东灵山辽东栎林优势植物水分适应特性

以北京东灵山辽东栎（Quercus liaotungensis)林内17种成年优势植物为对象,系统测定了植物水分饱儿状态下的渗透率（Ψπsat）、膨压丧失点的渗透势（Ψπlp)、细胞壁可塑性模量系数（ε）和膨压丧失点的水分饱和亏缺（WSDtlp）。通过林内外不同生境条件下4种参数比较,论述了不同植物对林外水分条件的适应特征。分析了林内外17个物种的Ψπsat与ε的关系,在林外两者的关系可用y=0.6338-0.11344x 0.00305x^2表示;在林内可用y=-0.7932-0.07296x 0.0029x^2表示（y:Ψπsat;x;ε）。根据不同植物4个水分参数在林内外生境条件下的适应模式,利用聚类分析的方法,将17个物种划分成3个水分适应类型,每一个类型均有特殊的水分平衡机制和水分关系参数调节格式。     

树种保护酶活性与PV曲线水分参数变化的关系

在水分胁迫条件下,树种间ＳＯＤ（超氧化物歧化酶）活性与其ＤＩ（抗旱性指数）值的排序结果基本一致,表明ＳＯＤ活性变化所反映的树木抗氧化伤害力大小与ＰＶ曲线水人参数所指示的树木耐旱性强弱具有密切的正相关性。但是树种间ＰＯＤ（过氧化物酶）活性变化与ＤＩ值之间的关系则不密切。其原因：①清除Ｈ２Ｏ２的抗氧化酶类较多（ＰＯＤ只是这一）;②某些树种中且存在歧化Ｈ２Ｏ２的抗氧化剂。在水分胁迫阶段,海红的ＤＩ值最大     

4种沙生灌木幼苗PV曲线水分参数对干旱胁迫的响应

以柠条、沙木蓼、杨柴和花棒4种沙生灌木幼苗为材料,采用盆栽法在适宜水分、中度干旱和重度干旱(田间持水量的75%、50%和35%)3种土壤水分条件下,应用PV技术测定了它们在膨压为0时的渗透势(ψstlp)、相对水含量(RWCtlp)和相对渗透水含量(ROWCtlp),以及饱和含水时的渗透势(ψssat)、束缚水含量(Va)、膨压随叶水势下降而降低的速率b值和组织细胞总体弹性模量(ε′)等水分参数,并用隶属函数值法对4种苗木在干旱下保持膨压的能力进行了综合评价.结果显示:与适宜水分条件下相比较,除花棒幼苗在中度及重度干旱下ψssat值、柠条苗在中度干旱下ψssat和ψstlp差值和在中度及重度干旱下Va值、沙木蓼苗在中度干旱下ε′和RWCtlp值均变化很小以外,4种苗木其它水分参数在不同程度干旱胁迫下均有较明显的变化,且其变化幅度随干旱胁迫的加剧而增加,从而使苗木保持膨压及吸水保水的能力较适宜水分下明显增强;苗木保持膨压能力的综合评价结果为:中度干旱下柠条>花棒>杨柴>沙木蓼,重度干旱下柠条>花棒>沙木蓼>杨柴.研究表明,柠条幼苗对干旱胁迫具有极强的渗透调节适应性.     

模拟光条件下禾本科植物和藜科植物蒸腾特性与水分利用效率比较

利用人工模拟光源研究了两种 C4 光合途径禾本科植物 (虎尾草、狗尾草 )和两种 C3光合途径藜科植物 (藜、绿藜 )的光合速率 ( Pn)、蒸腾速率 ( Tr)、水分利用率 ( WUE)、气孔导度 ( Gs)、胞间 CO2 浓度 ( Ci)及叶面饱和蒸气压亏缺 ( Vpdl)随模拟光辐射 ( SPR)增强的变化规律及 Gs、Ci、Vpdl对 Tr和 WUE的影响。结果表明 :( 1 ) 4种植物的 Pn和 Tr均随 SPR增强而增大 ,两种藜科植物最大净 Pn和 Tr均高于两种禾本科植物的最大净 Pn和 Tr。 ( 2 ) WUE随 SPR增强先增大后减小 ,两种禾本科植物和两种藜科植物分别在SPR为 40 0、1 2 0 0 μmol/( m2·s)时达到最大值 ,禾本科植物的最大 WUE明显高于藜科植物。 ( 3) 4种植物的 Gs、Ci均随 SPR的增强而减小 ,两种藜科植物的 Gs和 Ci均显著高于两种禾本科植物。4种植物的 Vpdl均随 SPR增强而增大 ,禾本科植物高于藜科植物。实验表明 ,在以水分为限制因素的半干旱草原区 ,禾本科植物具有更好的保水机制和更高的水分利用效率 ,与藜科植物相比 ,在水分生态上具有一定的竞争优势。     

濒危种四合木与其近缘种霸王水分关系参数和光合特性的比较

运用压力室-容积技术(P-V技术)对西鄂尔多斯地区特有的濒危植物四合木(Tetraena mongolica Maxim.)和生长于同一生境的近缘种霸王(Zygophyllum xanthoxylon (Bunge) Maxim.)的7个水分关系参数饱和含水量时最大渗透势(Ψ_s^sat) 、初始质壁分离时的渗透势(Ψ_s^tlp) 、初始质壁分离时渗透水相对含量(ROWC^tlp) 、初始质壁分离时的相对含水量(RWC^tlp) 、质外体水的相对含量(AWC) 、束缚水与自由水的比值(V_a / V₀),以及细胞最大弹性模量(ε^max)进行了测定,同时利用Li-6400光合作用测定系统测定了二者叶片气体交换参数的日变化,从生理生态学角度探讨了二者生存力、适应力的差异。结果表明:1)四合木的ε^max、ROWC^tlp值和RWC^tlp值均显著低于霸王,而Ψ_s^sat值Ψ_s^tlp值、AWC和V_a / V₀高于霸王。二者保持膨压的能力和方式不同,四合木表现为较小的细胞体积和较强的持水能力,主要以高的组织弹性来保持膨压,而霸王主要以增加细胞质浓度的渗透调节来维持膨压,弹性调节较弱。且四合木保持最大膨压的能力和维持最低膨压的极限渗透势低于霸王,耐旱性弱于霸王。2)自然条件下,四合木和霸王叶片的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)日进程均呈"双峰"曲线,主峰出现在11:00时,次峰出现在15:00时左右,光合作用的午间降低是由气孔导度(Gs)降低造成的。二者相比,四合木光合速率和水分利用效率(WUE)低于霸王,光合能力和对干旱环境适应能力弱于霸王。研究表明四合木在生理生态学方面的生存力、适应力弱于霸王。     

克隆水分整合有助胡杨无性系幼株在极端干旱生境下保持更高生存优势

以塔里木河下游的胡杨为对象,研究胡杨母株与其克隆幼株间的克隆水分整合特征及对克隆幼株生理机能的影响.结果表明: 胡杨母株与其克隆幼株间存在明显的以顶向传输为特征的水分整合,母株对克隆幼株的日平均水分整合流量为同区域长势相近的实生幼株通过自身根系日平均获取水量的3倍,克隆幼株因水分整合而能够获取与母株相似且较实生幼株水分来源相对较深层的土壤水,拥有更好的水分获取能力.这使胡杨克隆幼株较实生幼株保持显著更高的叶片水分含量,且黎明前和正午叶水势分别显著增加10.0%和29.7%.更好的水分生理状态使克隆幼株的光合电子传递速率与光适应下实际光化学效率显著高出实生幼株23.4%和11.5%,并能够保持显著更低的光系统Ⅱ过剩激能比例和光抑制风险.这可能让胡杨克隆幼株在极端干旱生境中较实生幼株保持更高的生存优势.     

多年生植物模式物种基因组研究的历史及进展

木本植物有许多不同于一年生草本植物的生物学特性,生物学家提出将木本植物 作为研究多年生植物的模式体系。杨属Populus树种由于研究基础较好且基因组较小,目前已 被广泛地接受作为多年生植物基因组研究的模式物种。随着杨属树种全基因组序列的测定, 杨属树种在多年生植物的功能基因组研究及一些基础科学问题的研究中将发挥重要作用。本 文综述了杨属树种基因组研究的历史、进展及将来的研究热点,旨在为我国多年生植物基因 组研究提供参考和借鉴。本文主要论述了以下几个方面的内容:（1）对杨属树种开展的细胞 遗传学研究;（2）在分子水平上对杨属树种进行的基因组研究,内容包括遗传作图、基因组 测序、物理图谱构建、基因芯片及连锁不平衡分析;（3）杨属树种基因组信息在探讨一些基 础科学问题中的潜在应用。     

History and progress of the genomics studies in the model system of perennial plant species

Strong justifications have been developed for why woody plants should be viewed as mod-el systems in plant biology. The genus Populus possesses many characteristics that are conductive to functional genomic studies,and therefore leads to its emergence as a model system in extrapolating findings in perennial plant species that are different from annual herbaceous plants. With the pro-ceeding of the whole genome sequencing,poplars will be act as a wide reference for functional ge-nomics studies in perennial plant species and will also contribute towards answering some fundamen-tal scientific questions. This paper reviewed the history and progress of the poplar genome studies and the potential keen topics in the future. The contents mainly address on: （1）the somatic genet-ics studies in Populus;（2）the genomics studies carried out in Populus,including genetic map-ping,genome sequ encing,physical map construction,microarray analysis and linkage disequilibri-um analysis;（3）the potential application of the genome information of Populus for facilitating our understanding of some basic scientific questions.     

新疆策勒绿洲外围四种多年生植物的水分生理特征

对新疆策勒绿洲外围多年生植物胡杨、柽柳、沙拐枣和骆驼刺的水分生理特性进行了试验研究.结果表明：4种植物在生长季内没有受到严重的水分胁迫,灌溉对植物水分生理指标变化的影响不显著(P＞0.05).4种植物水分生理特性的季节变化各不相同.其中,骆驼刺的清晨水势和日均茎流量最高,但其平均水分利用效率最低;沙拐枣的平均水分利用效率最高,而且其清晨水势与日均茎流量的变化最为稳定,季节变幅不大;柽柳的清晨水势最低,具有较好的环境适应性;胡杨水分生理指标的季节变化相对平稳.在新疆策勒绿洲外围的极端干旱环境中,4种植物通过深根系和地下水相连接,并利用地下水来维持其生存与生长.     

Comparison of maize,permanent cup plant and a perennial grass mixture with regard to soil and water protection

Agricultural production of biogas maize (Zea mays L.) causes hazards to aquatic ecosystems through high levels of nitrogen (N) inputs. Newly introduced and already established perennial crops such as the cup plant (Silphium perfoliatum L.) and perennial grass mixtures offer the possibility of more environmentally friendly agricultural bioenergy production. The objectives of this field study were to quantify and compare soil mineral N, water infiltration, water runoff, soil erosion and N leaching under maize, permanent cup plant, and a perennial grass mixture. The study was conducted from October 2016 to March 2019 in Braunschweig, Germany. Plots with cup plant and grass mixture exhibited lower mineral N contents than maize, especially between 30 and 90 cm soil depth. Soil water infiltration was significantly different between the three crops. The grass mixture had the highest infiltration rates (6.2 mm/min averaged across 3 years), followed by cup plant (3.6 mm/min) and maize (0.9 mm/min). During wet periods, higher N leaching was found for maize (up to 42 kg N ha^?1 year^?1) than for cup plant (up to 5 kg N ha^?1 year^?1) or the grass mixture (up to 11 kg N ha^?1 year^?1). While runoff and erosion for cup plant and the grass mixture were negligible during the study period, considerable amounts of runoff water and eroded sediment of up to 1.5 Mg ha^?1 year^?1 were collected from the maize plots despite the near flat terrain of the experimental field. Overall, permanent cup plant proved suitable as a component for energy cropping systems to reduce the risk of N leaching and soil erosion, which is particularly important for the preventive flood protection in view of the more frequent occurrence of high intensity rainfall under climate change conditions.     

新疆白杨河流域特征及生态植被需水分析

新疆白杨河流域地跨上游乌鲁木齐市达坂城及下游吐鲁番市托克逊县两个行政区,上游达坂城区位于天山博格达峰山前冲击、洪积山间盆地干旱区,源于天山多支源流汇集于盆地南端峡口,基于峡口形成下游并由有多支流沿程补给白杨河干流,穿越极端干旱戈壁荒漠区的托克逊县直至末端吐鲁番市境内尾闾-艾丁湖,是我国典型少有的跨越干旱与极端干旱叠加型流域灌区,水资源有效利用及水生态环境保护具有重要作用。遵循流域各河流水系形成的自然生态环境属性及河道取水工程节点,采用Penman-Monteith法生态需水定额和卫星遥感面积识别及水文年内展布方法,分析评估流域内上下游绿洲生态环境植被需水量和河流生态基流及其调控断面。结果表明,上游达坂城区黑沟河年生态需水量、生态基流、年均径流占比和控制断面,分别为921万m³、0.29m³/s、18%和黑沟渠首;阿克苏河为1048万m³、0.33m³/s、12%和阿克苏渠首;高崖子河为862万m³、0.27m³/s、12%和高崖子渠首;下游托克逊境内由白杨河干流调节,艾丁湖等生态需水量分别为4256万m³、1.35m³/s、32%和小草湖渠首。白杨河流域年生态需水7880万m³,生态基流2.50m³/s,生态水占年均径流量17%,分析结果为流域生态环境管理保护提供依据。     

敦煌莫高窟干旱地区水分凝聚机理分析

通过对敦煌莫高窟戈壁地质结构的调查和洞窟检测,结合气象资料对戈壁土壤水分凝聚机理进行了分析,并根据形成机理在野外进行了水分凝结的覆膜实验.结果表明,在莫高窟戈壁区的上层砾砂中,由于强烈的温度日较差变化,形成了凝结水分;另外源于地下深处的水分通过土壤盐分的吸湿吸附作用在地下10～40cm范围内相对富集,并由于剧烈的波动呈现时空异质性变化.将凝结、吸湿吸附等方式形成的土壤水分统称为凝聚水分.凝聚是水分存储于一定土壤的结构过程,与太阳辐射、温度、湿度等气候因子密切相关.变温层土壤的温度、盐分、湿度、结构、密闭程度、地热等对水分的凝聚有重要影响.水分的凝聚机理对干旱地区的生态建设和文物保护具有重要的现实意义.     

沙漠-绿洲过渡带四种多年生植物水分关系特征

沙漠一绿洲过渡带地区植被的可持续性在防止绿洲沙漠化的过程中非常重要。对过渡带主要植物种骆驼刺(Alhagi sparsifolia Shap)、多枝柽柳(Tamarix ramosissima Lebed．)、胡杨(Populus euphratica Oliv．)和头状沙拐枣(Calligonum caputmedusae Schrenk．)水分关系的研究表明：4种植物的水分恢复状况良好,清晨水势一直较高,水分亏缺并不严重。渗透势和正午水势的降低幅度不大,变化比较平稳,更像是一种生长过程中的结果．植物的水分胁迫状况并不明显。4种植物的水势和渗透势都高于典型的荒漠植物,属于中生植物的范围。水分参数的变化显示在同样的环境节律下,四种植物在水分生理的变化特征上有一致性。一直很高的RWCp值表明植物不能适应剧烈的水分损失和较低的水分含量,植物需要稳定充足的水分供应来适应塔克拉玛干极端气候条件下的生长环境。植物对环境胁迫也有各自不同的生理适应特点,胡杨的△Ⅱ值大,能忍受较多的水分损失维持气孔的开放;骆驼刺的ψp值最高,水分亏缺的平衡与恢复效果明显;C4植物头状沙拐枣能维持较高的水势和渗透势,而盐土植物多枝柽柳能忍受水势的很大降低。夏季一次性灌溉对骆驼刺、多枝柽柳和胡杨水分状况的改善基本没有影响,对头状沙拐枣有一定的帮助。植物群落和地下水关系密切,过渡带地区地下水位稳定在植物可接触的范围内是保证植物长期存活的关键。4种植物对干旱胁迫的适应为躲避型。     

胡杨、灰叶胡杨P-V曲线水分参数的初步研究

运用P-V技术初步研究了人工林胡杨、灰叶胡杨两个树种的水分参数差异,探讨了树种的抗旱性。结果表明灰叶胡杨的主要水分参数(ψ100、ψ0、ROWC、AWC、RWD、ε）明显低于胡杨,渗透调节能力和束缚水含量高于胡杨,表现对干旱环境具有较强的耐旱能力。综合评判表明灰叶胡杨对干旱的适应性较强。     

干旱区叶片形态特征与植物响应和适应的关系

叶片形态是指示植物适应特定环境的重要指标。由于植物叶片形态不仅对时空环境变化具有极强的敏感性和可塑性, 而且能够通过叶片形态的调整调节自身的生存适应能力, 所以叶片形态学研究一直是植物生理及植物生态学研究中的热点。该文在总结前人叶片形态学研究成果的基础上, 探索建立了简单的叶片形态指标分类体系; 结合物质能量交换的物理学原理, 回顾总结了叶片表观形态变化与叶片物质能量交换之间的相关关系; 应用叶片形态影响物质能量交换的物理学原理, 重点分析了干旱区植物叶片表观形态对低水分环境、高辐射(或高温)的响应与适应特征; 最后, 在回顾分析的基础上, 对叶片形态研究中存在的几个问题进行了讨论。     

西双版纳保护植物特征研究

经过重新统计和分析,确定了西双版纳地区一共分布有国家级(60种)和省级(41种)保护植物101种,对它们的一些特征进行了初步研究.主要研究了种类及数量特征、分布特征,包括其分布的海拔、植被、区域特征和保护价值等,并且就西双版纳地区保护植物的保护措施提出了建议.