土壤大气湿度组合对玉米生长的WUE效应研究

采用人工气候生长箱盆栽试验,模拟土壤和大气湿度不同组合处理,发现土壤干旱和大气干旱显著抑制玉米生长。大气湿度提高在一一程度能改善作物的水分状交,降低蒸糖,解除土壤干旱危害,产生生长和补偿效应,明显提高水分利用效率。     

内蒙古半干旱地区空气和土壤加湿对幼龄樟子松生长的影响

干旱半干旱区约占全球陆地总面积的30%, 植物生长对于水分变化的响应在此区域更为敏感。大气干旱和土壤干旱都会对植物生长产生影响, 目前关于这两者对植物生长的影响已有不少实验研究, 但具体的影响机制尚不清楚。该研究以幼龄樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)为研究对象, 通过设计改变空气湿度与土壤湿度的野外控制实验, 探究空气加湿与土壤加湿对幼龄樟子松生长特性的影响。 结果表明: 1)与对照相比, 空气加湿使饱和水汽压亏缺(VPD)降低了20.5%, 空气加湿和土壤加湿使土壤湿度分别增加了23.4%和21.3%。2)空气加湿显著增加了叶片密度, 土壤加湿显著加粗了枝条直径, 空气与土壤共同加湿对叶片和枝条的生长均有显著的促进作用。3)结合加湿处理对径向生长的影响及结构方程模型的结果发现, 土壤加湿可直接促进树干的径向生长, 空气加湿对径向生长的显著促进作用一方面是由于VPD降低的直接影响, 另一方面是由于空气加湿显著提高了土壤湿度。该研究揭示了半干旱地区幼龄樟子松生长对大气水分和土壤水分改变的响应差异。     

云南干热河谷水库气候效应对车桑子幼苗生长发育的影响及其作用机制

干热河谷地区水电站建设对当地植被的潜在影响是一个值得关注的生态学问题。车桑子是当地植被灌木层的主要成分,开展水库气候效应对车桑子生长、发育影响的研究具有现实价值。以车桑子的实生幼苗为材料,将土壤含水量控制为13%、7%和1.5%,空气湿度控制为50%、65%和75%,从幼苗生长、构件发育、根系发育、生物量分配等方面研究了降水减少和大气湿度增加的气候效应对车桑子的影响,通过叶绿素含量、Fv/Fm、丙二醛(MDA)含量和叶片可溶性糖含量等指标,从光合系统特性、膜质过氧化和渗透调节3个方面研究了车桑子的受损与适应机制。结果表明,土壤干旱能够抑制车桑子幼苗高生长和根系发育的各项指标,并促进生物量向根系分配;当大气湿度增加时,幼苗高生长和根长虽呈增加趋势,但生物量积累、根系发育指标及RMR却具有单峰效应,显示空气湿度过高时对其生长发育具有抑制作用。综合而言,由于大气湿度增加能够部分补偿土壤的干旱效应,干热河谷区水库建设的气候效应不会对车桑子幼苗的生长和发育产生重要影响。结果还表明,土壤干旱和大气湿度变化对叶绿素含量无影响,土壤水分胁迫和空气湿度下降导致Fv/Fm显著下降,说明光合电子传递链受损是车桑子光合抑制的主要原因;土壤水分胁迫导致MDA含量升高,说明细胞膜质过氧化是车桑子幼苗受损的重要机制;而土壤干旱导致叶片可溶性糖含量升高,说明车桑子幼苗具有较好的渗透调节机制。研究结果对评估干热河谷区水电站建设对植被的影响具有参考价值。     

辽东栎(Quercus liaotungensis)幼苗对土壤干旱的生理生态适应性研究

用盆栽方法人工模拟土壤干旱条件,研究辽东栎天然萌生幼苗对土壤干旱的生理生态反应。结果表明:随土壤含水量的减少,辽东栎幼苗的耗水量明显下降,耗水高峰期提前,在重度干旱下耗水峰形由单峰变为双峰。在干旱胁迫前期辽东栎叶水势变化较平缓,后期则急剧下降,尤其在严重干旱下,水势变化趋势呈"M"形,叶片含水量较稳定,对土壤水分含量变化不敏感。在中度干旱下辽东栎叶片的持水力有所增加。辽东栎属低蒸腾速率树种,平均仅为2.98μg cm^-2·s^-1。不同生长季节蒸腾速率日进程不同, 8月份的蒸腾速率日进程在适宜水分下是双峰曲线,在中度干旱下是单峰曲线,重度干旱下蒸腾速率一直维持在较低水平,呈波状起伏;9月份的蒸腾速率下降近50%,仍有明显的单峰(适宜水分下)和双峰(中度干旱下)。对蒸腾速率与环境因子的简单相关分析表明:在适宜水分和中度干旱下,光照强度对辽东栎幼苗蒸腾速率影响最大,在重度干旱下,大气温度对辽东栎的蒸腾速率影响较大。随土壤含水量减少,辽东栎幼苗的蒸腾速率在中度干旱时上升,重度干旱时急剧下降,光合速率、瞬时水分利用效率、羧化效率均下降;地上部生长受抑,根冠比加大, WUE₁下降,而WUE₂在中度干旱下升高,在重度干旱下下降。其幼苗不耐高温强光,高温强光对其光合和蒸腾有抑制作用,特别是在土壤严重干旱下表现更明显。     

干旱下植物气孔运动的调控

概述了植物气孔对大气干旱和土壤干旱的反应,认为植物气孔对大气干旱的反应并不是一种反馈机制;并就干旱条件下植物气孔运动的水力学和化学信号调控机制进行了简要论述,认为虽然化学信号调控干旱下气孔运动更为广泛,但ABA不是唯一的化学信号,水分关系影响了信号的产生、运转和气孔对信号的敏感性,干旱条件下水力学和化学信号共同调控着植物的气孔运动。     

植物角质蒸腾的几个方面

角质蒸腾速率和植物生态型有密切关系,与普通品种相比抗旱的高粱和玉米品种角质蒸腾较弱,或差异不明显,但节水途径不同。强光促进角质层腊质的形成,使角质蒸腾减弱。高湿度下生长的植物移到湿度较低处后,其角质蒸腾与总蒸腾速率都明显增大。土壤干旱对角质蒸腾的影响因植物种类和水分胁迫的具体情况而异。角质层腊质含量和角质蒸腾速率一般呈反相关。     

内蒙古半干旱草原区沙地植物群落光合特征的动态研究

沙蒿(Artemisia intramongolica)群落是半干旱草原地区沙地的重要植被类型,分别在植物的生长前期、中期、盛期和后期采用便携式光合测定仪和大型同化分析仪测定了沙蒿叶片和沙蒿群落的光合动态。单叶和群落的光合速率日进程类型随气候的不同而异,瞬时光合速率主要决定于光合有效辐射强度(PAR)。土壤干旱大大降低了单叶和群落的光合能力,晴天土壤湿润时气温和空气湿度控制着叶片的光合速率,午间大气湿度降低是光合午休的主要外因。叶片的蒸腾速率与气温呈显著线性相关,植物的光能和水分利用效率也主要取决于PAR和气温,随着PAR和气温的升高利用效率下降。沙蒿叶片光能利用效率在后期也能保持较高水平。沙蒿对土壤干旱和高温具有一定的适应性,在土壤湿润时能迅速提高光合速率,形成较大的生物量。但是沙蒿的蒸腾速率高,水分利用效率低。研究认为,沙蒿通过对土壤干旱和高温的忍耐机制而保持长时间较高的光能利用效率,并在土壤湿润时迅速提高光合能力和积累干物质来适应半干旱的沙地环境,而且依靠高蒸腾速率和强的水分吸收能力来竞争性抑制其他植物的生长。     

杨柴对高CO2浓度和土壤干旱胁迫的响应

毛乌素优势植物杨柴 (HedysarummongolicumTurcz.)对高CO2 浓度和土壤干旱胁迫响应的研究结果表明 :干旱胁迫可使杨柴根系伸长 ,根生物量、地径、主茎高和茎生物量下降 ;高CO2 浓度使杨柴根和茎生物量明显增加 ,CO2 的“施肥效应”显著 ,干旱使CO2 的“施肥效应”减弱。同时 ,土壤干旱胁迫使杨柴的根 /冠比增加 ,说明在土壤干旱胁迫情况下根的生长比地上部分 (茎 )的生长更活跃 ,有利于提高杨柴在干旱沙漠地区的固沙作用 ;CO2 浓度升高和土壤干旱胁迫均使杨柴叶片的水势下降 ,叶片水势的下降使叶片细胞对水分的束缚力增强 ,从而减少植物蒸腾耗水 ,有利于提高水资源的利用效率     

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。     

CO2浓度升高对干旱胁迫下谷子细胞结构和抗逆生理的影响

在未来气候进一步变暖的背景下干旱发生的频率也将增加,而CO₂浓度升高和干旱均会对作物生长造成影响。本研究对不同CO₂浓度(环境大气CO₂浓度、环境大气CO₂浓度+200μmol·mol^-1)和水分处理(土壤含水量为45%～55%和70%～80%的田间土壤最大持水量,分别为适宜土壤含水量和轻度干旱)下谷子叶片细胞结构、光合生理、抗氧化酶、渗透调节物质和产量的变化进行分析。结果表明：CO₂浓度升高增加了谷子叶肉细胞叶绿体内淀粉粒个数、单个淀粉粒面积和淀粉粒总面积。与仅轻度干旱处理相比,轻度干旱条件下CO₂浓度升高处理孕穗期谷子叶片净光合速率增加37.9%,但对该时期水分利用效率无显著影响,灌浆期谷子叶片净光合速率和水分利用效率分别增加15.0%和44.2%;孕穗期谷子叶片过氧化物酶(POD)活性和可溶性糖含量分别增加39.3%和8.0%,脯氨酸含量下降31.5%,灌浆期谷子叶片POD活性增加26.5%,丙二醛(MDA)和脯氨酸含量分别下降...     

四种植物种子萌发及苗期抗旱性差异的研究

对四种豆科植物种子萌发及苗期抗旱性作了比较研究,结果表示：种子萌发期抗旱笥强的植物其苗期抗旱性亦强。干旱引起组织脱水,植株生长受到抑制,幼苗出现衩始萎蔫时间与细胞膜受害时间一致。四种植物显示萎蔫时土壤含水量明显不同,红豆草为４．８０％、羊柴２．２％、花棒１．７４％、柠条１．５１％．据种子相对发芽率、膜透性变化等生理指标综合评定四种植物种子萌发及苗期抗旱能力次序为：柠条＞花棒＞羊柴＞红豆草。     

水分胁迫下小麦地上和地下部的反应及其抗旱性研究

本试验较系统地研究了四个小麦品种水分胁迫下地上、地下部的形态、生理和信息传递物质的变化及其抗旱性,为高等植物的抗旱机理研究提供了一些有价值的资料。为抗旱育种和育农栽培提供理论上的依据。     

断根对冬小麦竞争能力与产量的影响

 采用简化的deWit替代系列法研究了盆栽冬小麦‘长武135’（Triticum aestivum cv. Changwu 135）在拔节初期断根对冬小麦根冠关系、竞争能力及其与产量性状的关系。无论干旱或湿润，单栽条件下断根降低了小麦的根冠比，在混栽条件下，断根小麦的相对穗重和相对地上部生物量均显著低于未断根小麦，说明断根降低了小麦的竞争能力。根冠比越大竞争能力越强，即作物的竞争能力与根冠比存在正相关关系。单栽湿润条件,断根降低了小麦的穗重和籽粒产量，而在中等干旱条件下，断根小麦穗重和籽粒产量高于未断根小麦 。说明在水资源充分的条件下，较高的作物个体竞争能力则具有较高的生产能力，而在水资源有限的情况下，降低作物个体竞争能力反而提高了群体籽粒产量。     

刺槐叶的亚显微结构与耐旱性的关系

刺槐（RobiniapseudoacaciaLinn．）虽然引自北美,但现在已成为西北干旱半干旱地区的主要造林树种。叶片形状为羽状复叶,小叶呈椭圆形,叶面积与体积之比为5．6。叶表面具蜡质壳状、管状毛和鳞片状纹饰。叶片与叶柄被以毛状体;叶背面有浅内陷气孔,具大孔下室。上下表皮细胞外壁具明显的角质层加厚;上表皮细胞呈椭圆形,下表皮细胞呈乳头状;栅栏组织与海绵组织之间界限不明显,栅栏组织较为发达,排列紧密,约2—3层细胞,海绵组织有退化的趋势;中脉和叶柄维管束均有厚壁组织细胞组成的维管束鞘;薄壁组织细胞中含有大量的晶体和淀粉粒,叶片已具有许多旱生特征。     

不同胁迫预处理对水稻幼苗抗冷性和抗旱性的影响

水稻幼苗干旱预处理8小时后,转入低温(8～10℃),其抗冷性比未处理的高。0.1mol/L Nacl溶液盐预处理24小时,也提高水稻幼苗的抗冷性。低温3天,水稻幼苗叶片积累大量的脱落酸,此时将幼苗转至干旱环境下,抗旱性也大大提高。这说明水稻幼苗具有交叉适应能力,而脱落酸在交叉适应中起着重要的调节作用。     

三种苗木在不同供水条件下生理适应性及耗水特性研究

选用君迁子、臭椿、白榆三个树种苗木,在盆栽条件下,控制三种土壤含水量,研究其适应性和耗水特性。结果表明,白榆适应能力最强,其次为臭椿,而君迁子最弱,在耗水量上基本接近,但耗水系数差异明显,主要是由于三个树种在不同水分条件下物质累积量不同。     

水分胁迫下冬小麦芽鞘长度与抗旱性的关系及其遗传特性的研究

研究结果表明：抗旱性不同的小麦品种低水势下芽鞘长差异显著,抗旱性强的品种芽鞘长度高二抗旱性弱的品种。分析了低水势下芽鞘长度与大田干旱条件下产量的相关性,发现低水势下芽鞘长度与旱田产量,抗旱系数的相关性达显著或极显著水平。对低水势下牙鞘长度的遗传率进行了测定,证明了该指标的广义遗传率及狭义遗传率都很高,可以用这一指标在抗旱育种早代材料中进行抗旱个体选择。认为,低水势下芽鞘长度是抗旱鉴定与抗旱育种个体     

氮素对花铃期干旱再复水后棉花根系生长的影响

于2005~2006年在江苏南京农业大学卫岗试验站进行盆栽试验, 设置正常灌水(土壤含水量为田间持水量的75%左右)和棉花(Gossypium hirsutum)花铃期土壤短期干旱处理(将正常灌水的棉花自然干旱持续8 d, 以棉株出现萎蔫症状为标准, 之后复水至正常灌水水平), 每个处理再设置3个氮素水平(0、3.73、7.46 g N·pot^-1, 分别相当于0、240、480 kg N·hm^-2), 研究氮素对花铃期干旱及复水后棉花根系生长的影响。结果表明, 花铃期干旱条件下, 土壤相对含水量迅速减少, 并随氮素水平的提高而降低。在干旱处理结束时, 与正常灌水处理相比, 干旱处理棉花根重与氮素累积量显著降低, 但干物质根冠比(R/S)与氮素累积量根冠比(R_N/S_N)增大; 根系超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性明显升高, 而过氧化氢酶(CAT)活性降低, 同时, 丙二醛(MDA)含量相应增大。花铃期短期干旱亦显著降低棉花根系活力与叶片净光合速率。施氮可提高干旱处理棉花根重与氮素累积量, 降低SOD活性, 增强POD与CAT活性, 但以240 kg N·hm^-2水平最有利于根系生长, 其内在生理机制表现为R/S与R_N/S_N最小, 膜脂过氧化程度最低, 而根系活力最强, 其叶片的净光合速率亦最高。复水后, 干旱处理棉花根重与氮素累积量显著高于正常灌水处理; 内源保护酶活性相应变化, 其根系MDA含量与正常灌水处理已无显著差异; 根系活力显著高于正常灌水处理。施氮有助于增加复水后棉花根重与氮素累积量, 提高POD与CAT活性, 降低膜脂过氧化程度, 增强棉花根系活力, 从而提高叶片净光合速率。综合分析认为, 过量施氮或施氮不足均不利于棉花根系生长, 两年的试验结果表明, 在本试验设置的3个氮素水平中, 花铃期干旱胁迫下以240 kg N·hm^-2, 且基施50%, 初花期追施50%较适宜。     

钙和钙调素对玉米幼苗抗旱性的调控

用２０ｍｍｏｌ／ＬＣａＣｌ２浸种处理能显著提高玉米种子在干旱胁迫下的萌发率。改善玉米幼苗的生长状况,减轻胚根在干旱胁迫下的膜伤害,提高其活力和玉米幼苗在强干旱迫下的存活率。