不同灌溉量对绿洲-荒漠过渡带多枝柽柳幼苗根系生长和分布的影响

为了探讨绿洲-荒漠过渡带上受损柽柳群落幼苗适宜生长的土壤水分条件,在塔南策勒绿洲外围设置A（不灌溉）、B（适度灌溉）、C（充分灌溉）3个处理的田间试验,于7～10月份考察了各处理柽柳幼苗粗根（>2 mm）和细根（<2 mm）生物量积累、空间分布等变化特征。结果显示:（1）随着灌溉量的增加,柽柳根系生物量积累不断增加,且在生长季末（10月份）增速最大,同时细根占总根重的比例从20.5%上升到29.8%,显著提高了幼苗吸收养分和水分的能力。（2）干旱胁迫（处理A）下柽柳幼苗根系的下扎深度大,但水平根幅的扩展却有限;适度灌溉（处理B）的生物量较处理A大,但小于处理C;根系扎根深度表现为处理A>处理B>处理C,各指标均处于中间状态;水分条件最好（处理C）时虽然垂直扎根深度小,但水平根幅最大,可以更有效利用浅层土壤资源。（3）柽柳幼苗大量根系集中在0～40 cm的土壤表层,而且水分条件越好,这种集中趋势越明显;根系生物量随土壤深度的增加呈递减变化,细根的根长密度也有相似变化,但细根的比根长变化规律不明显,这可能与各层土壤微观环境的变化有关。研究表明,灌溉对柽柳幼苗根系的生长和分布有显著影响,充分灌溉下柽柳幼苗根系生物量积累最多且空间分布最大,该灌溉量有利于柽柳幼苗根系的正常生长和合理分布。     

多枝柽柳气体交换特性研究

在美国柽柳（Tamarix L.）被列为臭名昭著的十大我来杂草之一,而在中国,它则作为一种濒危物种生存状况堪忧。对多枝柽柳（Tamarix ramosissima L bd.）气体交换进行研究,探讨其蒸汽压差（VPD）、叶水势、气孔导度（g）和水分利用效率（WUE）之间的联系,结果表明,柽柳之所以能在沙漠生存又能在美国河岸地带疯狂扩展,主要原因可能是：①柽柳属地下水湿生植物,发达的根系能直达地下水。②柽柳适应性生境很广,作为一种阳性树种,柽柳非常耐旱,能够在很低的叶水势（φ）条件下（-4.59Mpa）进行光合作用,而较低的光补偿点和暗呼吸速率又反映出其耐阴湿的特点。③灵敏的气孔适应性调整：其g对VPD的灵敏性随着干湿季其体内的水分状况变化而变化,调整蒸腾速率,从而影响其WUE;gs与φ成显著正相关（P≤0.05）;gs与WUE显著相关（P≤0.05）,但只有当gs处于正在下降的时候,光合作用和蒸腾作用两个交换过程受轻微限制时,可得到水消耗和CO2吸收的最优协调,WUE达到最大值。这些适应性调整可能是柽柳能在美国河岸地带疯狂扩展的主要原因。实验结果表明,柽柳完全能够适应荒漠生长环境,因而导致柽柳在我国处于濒危状况的根本原因不是传统认为的干旱的自然环境,而主要是人为因素造成地下水位下降以及过度砍伐所致。     

荒漠绿洲过渡带柽柳种群结构与空间格局动态

在塔克拉玛干沙漠北缘荒漠绿洲过渡带设置1 hm2研究样地,应用相邻格子法进行每木调查,从径级结构、空间分布格局、生命表、存活曲线和时间序列等方面研究柽柳种群结构与空间格局动态及其形成机理。结果表明:荒漠绿洲过渡带柽柳群落结构简单、物种稀少,多为单优群落。柽柳种群径级与高度结构均呈纺锤型,属衰退型种群;存活数、期望寿命(ex)随径级增加而降低,存活曲线接近DeeveyⅡ型,小径级死亡率、消失率与高度级失稳率较高,未来小径级、大径级灌木数量分别随时间推移减少与显著增多,更新资源匮乏使种群走向衰败。柽柳种群空间格局总体上为聚集分布,幼苗、小径级灌木为聚集分布,中、大径级灌木则为随机分布;不同径级的空间格局随尺度变化明显不同,小径级与大径级灌木分别在3 m、13 m和17—36 m尺度内呈随机分布,其他尺度均呈聚集分布,而中等径级灌木在研究尺度内呈随机分布,这是其繁殖特性、种内竞争、生境异质性与生态适应的结果。小径级与中等径级灌木、小径级与大径级灌木空间关联性分别在≥9 m、7—47 m空间尺度上相互排斥,致使幼小径级生长发育受抑而影响种群稳定。种群多度分布与环境的多元统计分析表明土壤水分、氮素是限制柽柳种群生长、分布和造成种群更新困难、衰退的主要因子。     

黑河中游荒漠绿洲过渡带土壤水分与植被空间变异

荒漠绿洲过渡带是绿洲生态系统的重要组成部分,对维持绿洲稳定具有重要作用。过渡带土壤湿度和植被之间的相互关系是了解荒漠绿洲过渡带的重要科学问题,从而开始受到重视。研究是在黑河中游荒漠绿洲过渡带,选择一条1700m×200m的样带（包括3条平行样线）,在对土壤湿度、植被高度、盖度等调查的基础上,应用统计分析和地统计的方法,研究了荒漠绿洲过渡带土壤水分和植被的空间变异性特征。结果表明：在荒漠绿洲过渡带上,0～200cm土层中土壤平均湿度介于1．45％～3．85％,变异系数在27．7％～83．2％;植被盖度介于9％～80％,变异系数为80％。植被盖度、冠幅与0～20、20～40cm两层土壤湿度显著负相关（p〈0．05）,与120～140、140～160cm两层土壤湿度显著正相关（p〈0．01）。土壤水分和植被空间分布在样带上存在明显的空间异质性,表现在小于100m的尺度上随机分布,而在100～3110m的尺度上呈聚集分布格局。     

策勒绿洲多枝柽柳灌溉前后水分生理指标变化的初步研究

在位于塔克拉玛干沙漠南缘的策勒绿洲对引洪灌溉后枝柽柳清晨叶水势、水势日变化和蒸腾速率的变化特点进行了研究。结果表明,灌溉后柽柳的清晨水势值（－0．93MPa）比灌溉前的清晨水势值（－1．04Ma）有所增加,但幅度不大,因此,灌溉对柽柳清晨水势的恢复有一定的作用,灌溉后柽柳水势的日变化均值（－2．29MPa）比灌溉前的水势日变化均值（－1．69Ma）有较大降低,灌溉后柽柳蒸腾速率的日变化值（0．505mmol.m^-2s^-1）比灌溉前的蒸腾速率日变化值（0．18mmol.m^-2s^-1）有较大增加,从灌溉前后样地土壤含水量的树柳的根系分布情况看,这是柽柳利用地下水的结果。柽柳通过深根系和地下水相接,地表灌溉对柽柳水分状况改变的作用不明显。     

新疆古尔班通古特沙漠南缘多枝柽柳光合作用及水分利用的生态适应性

光合作用和水分利用是陆地生态系统中限制植物光合同化和个体生长发育的重要因素。为了从根本上认识到荒漠绿洲过渡带植物对特殊生境和气候变化的响应和适应机制,有必要深入的了解植被对不同环境因子适应过程的协调性。本文以新疆古尔班通古特沙漠南缘荒漠绿洲过渡带的建群种多枝柽柳（Tamarix ramosissima）为研究对象,分别在自然状态,模拟降水、遮光处理以及降水和遮光双因子处理下,利用LI-6400光合作用系统和Model 3500植物水分压力室分别测定光合作用和枝条水势,研究多枝柽柳枝条水势对浅层土壤水分和光照变化的响应,以及在不同条件下的水分利用效率（WUE）和光能利用效率（LUE）的日进程。结果表明：这四种处理方式下,枝条水势随土壤水分的变化没有明显的差异,趋势表现为黎明前枝条水势最高（-1.2 MPa）,正午枝条水势最低（-3.2 MPa）,太阳落山后枝条水势逐渐升高的趋势;WUE和LUE日变化呈现出近似双峰型抛物线,WUE日变化曲线在11:00和16:00有两个不明显的波峰,LUE日变化曲线在10:00和16:00出现两个明显波峰。当光照发生变化时,遮光处理下的WUE和LUE日变化都较自然状态下的日变化低,分别降低了1.5 ?mol CO2?mmol-1 H2O的WUE和0.20*10-2 ?mol CO2??mol-1APAR的LUE。研究表明,作为深根系植物的多枝柽柳,生存主要依靠地下水来补给水分,所以浅层土壤水分条件变化没有明显引起光合和蒸腾的响应。而午间光强、高温是构成多枝柽柳光抑制现象的主要原因,这是多枝柽柳长期在荒漠绿洲过渡带形成的对抗环境胁迫的一种表现。     

塔里木河中游地区柽柳对地下水埋深的生理响应

以塔里木河中游沙吉力克断面和阿其河断面的柽柳为研究对象,结合两断面地下水埋深的动态监测和柽柳叶片可溶性糖、脯氨酸、MDA含量及SOD、POD活性等生理指标的分析测试,研究了不同地下水埋深与柽柳生理变化的关系,以探讨该地区柽柳的抗旱机理与受胁迫程度.研究表明:随着地下水埋深的不断增加,柽柳叶片的可溶性糖含量、脯氨酸含量、MDA含量和SOD活性均显著增加,而POD活性则呈不断下降的趋势,并且柽柳各生理代谢相互协调;地下水埋深与柽柳叶片的可溶性糖、脯氨酸、MDA含量以及SOD活性呈正相关,相关系数分别为0.602*、0.548、0.735**和0.829**,与POD活性呈负相关(r=-0.709**).研究发现,塔里木河中游地区柽柳的生长已受到严重的干旱胁迫,且沙吉力克断面的柽柳所受到的干旱胁迫较重;柽柳在一定范围内能通过调节体内渗透调节物质的含量和保护酶活性来积极响应地下水埋深的变化,以增强植株自身抗旱能力.     

荒漠绿洲过渡带柽柳灌丛沙堆特征及其空间异质性

以甘肃金塔县和内蒙古额济纳旗的荒漠绿洲过渡带为研究区,研究了戈壁和沙漠两种生境中柽柳灌丛沙堆的形态特征,定量分析了不同生境中柽柳灌丛沙堆形态参数间的关系、空间格局以及空间异质性.结果表明:(1)大部分沙堆为独立型,在沙漠生境通常沿风向形成沙堆链(额济纳NE 83°15',金塔NE 53°13').沙堆高度、体积和植被冠幅的均值在戈壁生境均小于沙漠生境,植被高度和盖度的均值在戈壁生境均大于沙漠生境.此外,沙堆高度、体积和植被冠幅、高度、盖度的最大均值都出现在额济纳,依次为4.47 m、1133.5 m3、534.5 m2、2.27 m和0.47.(2)沙堆长短轴间、体积和冠幅间均为线性关系;沙堆高度和面积间的回归曲线为抛物线;植被冠幅和高度的回归曲线在戈壁生境是抛物线,沙漠生境中却是线性关系.(3)戈壁生境中沙堆相互分隔呈斑块状格局,沙漠生境中呈沙丘链状分布.(4)空间异质性由非随机的结构原因形成的变异为主,在额济纳的空间异质性高于金塔.空间相关性在额济纳戈壁生境中较强,沙漠生境和金塔戈壁生境中属于中等程度;在金塔空间异质性存在由随机的原因形成变异为主的可能性,其环境因素对空间异质性产生大的影响.此外,结论表明高强度的风积产生较深的沙埋对柽柳灌丛生长的促进作用及灌丛与沙堆间的反馈效应是柽柳灌丛沙堆的适应性机理.     

克里雅河尾闾不同地下水埋深对多枝柽柳幼苗根系形态和生物量分配的影响

柽柳(Tamarix sp.)是我国西北干旱半干旱地区防风固沙的优势树种。柽柳幼苗成功定居并生长发育为成熟个体需要适应各种逆境条件,这一过程是决定柽柳种群实现天然更新的关键。以塔克拉玛干沙漠腹地达理雅博依绿洲的多枝柽柳(Tamarix ramosissima Ledeb.)幼苗为研究对象,采集其根系和土壤样品,分析了不同地下水埋深条件下(1.8 m和3.0 m)不同基径范围多枝柽柳幼苗根深、根干重、比根长、根表面积、比根面积、侧根数目、根冠比、地上/下生物量分配、根系生物量垂直分布特征,明确其对干旱环境的响应。结果表明:随着基径增大,多枝柽柳幼苗扎根深度加深,根干重和根表面积增加,比根长和比根面积则逐渐降低,根系趋于发达。随着土壤深度的加深多枝柽柳幼苗根系生物量逐渐减少,根系生物量主要集中在0-40 cm的土壤层,占总生物量的68.42%。在地下水埋深1.8 m的样地,多枝柽柳幼苗根系深度变化范围是83.5-173.5 cm,根干重和根表面积较大,随着基径的增大地上生物量分配增大,根冠比为0.95,侧根数目、总根长、侧根平均直径大于地下水埋深3.0 m样地的;而在地下水埋深3.0 m的样地,多枝柽柳幼苗根系深度变化范围是42-192 cm,比根长和比根面积较大,随着基径的增大地下生物量分配增大,根冠比为0.35,侧根的平均根长大于地下水埋深1.8 m样地的。塔克拉玛干沙漠达理雅博依绿洲多枝柽柳幼苗的根系形态受到地下水埋深的影响,体现了其对干旱环境的适应性。     

荒漠绿洲过渡带一年生草本植物对干旱胁迫的响应

选取河西走廊荒漠绿洲过渡带典型一年生草本植物雾冰藜（Bassia dasyphylla）、虎尾草（Chloris virgata）和狗尾草（Setaria viridis）为研究对象,设置5个水分梯度（正常水分（CK）,轻度干旱（5d）、中度干旱（10d）、重度干旱（15d）,重度干旱（15d）复水）,分析了3种一年生草本植物生理和形态等性状对干旱胁迫的响应。结果表明：一年生草本植物可以通过生理反应（渗透调节）适应轻度和中度干旱胁迫,而通过个体形态来适应重度干旱胁迫。在轻度和中度干旱处理下,一年生草本植物通过调控叶片渗透调节物质脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖维持叶片渗透压,提高保水能力,叶绿素含量增加,使丙二醛含量维持在较低的水平,同时,根系活力增强,有效促进了根系水分吸收;而在重度胁迫下,渗透调节物质作用降低,丙二醛含量迅速增加,导致可溶性蛋白含量下降,叶绿素分解加速,植物生长受到抑制,在有限的生物量下,一年生草本植物主要通过根系伸长、根长与茎长的比增加和减小茎长来适应重度干旱胁迫,最终导致了种子百粒重和结种数量下降。     

三种经验模型模拟荒漠河岸柽柳叶片气孔导度

植物叶片气孔是控制水分和CO₂出入的通道,是植物水分蒸腾和气体交换的门户。植物叶片气孔导度地准确模拟,对于植物蒸腾作用地有效模拟以及植物与大气间能量和质量平衡的研究至关重要。基于黑河下游阿拉善群落水热平衡综合观测场实际观测数据,采用LI-COR 6400光合作用测定系统,对荒漠河岸柽柳叶片气孔导度进行观测,分析晴朗天气条件下气孔导度日变化特征,同时,结合微气象及植物生理相关数据,运用学术界3种最常用的(半)经验模型对柽柳叶片气孔导度进行模拟,结果表明:(1)柽柳叶片气孔导度日变化大致呈先升高后降低的趋势。上午随着太阳辐射逐渐增强,气温逐渐升高,气孔导度值逐渐升高,蒸腾速率也逐渐增大,在10:00—12:00时间段内达到最大值。绝大部分观测日内12:00前后气孔导度呈现出一定的波动,原因在于温度过高致使叶片气孔关闭。随后,太阳辐射减弱,气温逐渐降低,空气中相对湿度增加,柽柳叶片内外水汽压差减小,气孔导度减小导致蒸腾速率下降。(2)通过3种最常用的(半)经验模型(Jarvis、Ball-Woodrow-Berry(BWB)和Ball-Berry-Leuning(BBL...     

植物光合生产力与冠层蒸散模拟研究进展

植物的光合与蒸腾的模拟已经从经验模型发展到过程模型的时代。概括地论述叶片和冠层尺度上,植物生理生态的基本过程,分析近年来几个有代表性的模型在模拟光合作用,蒸腾作用时,对这些听参数化处理的方法,即在叶片水平上,以Ｆａｒｑｕｈａｒ的叶片光合作用的生化模型,Ｂａｌｌ－Ｂｅｒｒｙ的气孔导度模型等为基础。     

塔里木河下游地下水埋深对胡杨气体交换和叶绿素荧光的影响

为了分析干旱环境下地下水埋深变化对胡杨(Populus euphratica oliv.)光合作用的影响,对塔里木河下游3个地下水埋深(4.91,6.93m和8.44m)环境下胡杨叶片的气体交换日变化、光响应曲线、PN-C_i曲线以及叶绿素荧光特性等进行了比较研究。研究结果表明:当地下水埋深从4.91m增加到6.93m和8.44m,胡杨光合速率(P_N)(10:00),初始荧光(F₀)、最大荧光(F_m)、以及PSⅡ实际光化学效率(Ω_PSⅡ)、电子传递速率(ETR)、非光化学猝灭系数(NPQ)和正午叶水势(Ψ_midday)等都发生了明显变化,其中胡杨NPQ增加了109% 127%,Ω_PSⅡ,ETR和Ψ_midday分别减小了24% 29%,17% 22%和31.6% 45.6%,表明胡杨受到的干旱胁迫程度在增加;而当地下水埋深在6.93 8.44m之间时,上述参数无显著变化,表明胡杨很可能处于相同干旱胁迫程度;并且在地下水埋深4.91 8.44m范围内,最大光化学效率(F_v/F_m),表观量子效率(φ),Rubisco羧化速率(V_cmax), 等参数都未发生明显变化,表明即使地下水埋深增加到8.44m,此时的干旱胁迫程度也未超过胡杨的耐受能力,其光合能力也未受到不可逆转的伤害。     

沙漠绿洲过渡带柽柳灌丛沙堆-丘间地系统土壤养分空间异质性

以塔克拉玛干沙漠南缘策勒沙漠绿洲过渡带为研究区,选取植被盖度依次为30%、15%—20%、10%和5%的4个典型样地,对各样地的柽柳灌丛沙堆-丘间地系统典型部位0—10 cm和10—20 cm土壤进行系统采样,分析土壤枯落物、有机质、全效N、P、K和速效N、P、K含量,从风沙地貌的角度研究过渡带沙漠化进程中土壤养分分布特征。结果表明:(1)随着植被总盖度的降低,灌丛沙堆表层0—10 cm土壤的枯落物、有机质、全N、全K、速效K含量呈降低趋势,平均降幅为69.3%、37.0%、35.3%、8.3%和24.5%。全P含量没有明显的变化,速效N和速效P含量呈先减小后增大的趋势;(2)从灌丛下→沙堆边缘→丘间地→风影区,土壤枯落物、有机质、全N、全P、速效N、速效P、速效K含量表现出先减小后增大的趋势,最大值位于灌丛下部位,最小值位于丘间地,但在植被盖度5%的样地,沙堆-丘间地系统各部位之间养分含量无显著性差异;(3)与0—10 cm土层相比,10—20 cm土层的枯落物、有机质、全N、全P和速效P含量显著降低,平均降幅为40.0%、27.0%、25.0%、4.5%和2.0%,全K、速效N和速效K含量明显增加,平均增幅为4.8%、103.3%和12.1%。随着植被盖度的降低,10—20 cm土层的养分含量具有与0—10 cm土层相对一致的变化趋势;(4)灌丛的生物反馈作用使得灌丛下部位具有明显的养分富集效应,但随着植被总盖度的降低和风沙活动不断加剧,非生物因素逐渐占据主导,灌丛的养分富集效应趋于减弱和消失。     

Photosynthesis affects following night leaf conductance in Vicia faba

Night-time stomatal opening in C₃ plants may result in significant water loss when no carbon gain is possible. The objective of this study was to determine if endogenous patterns of night-time stomatal opening, as reflected in leaf conductance, in Vicia faba are affected by photosynthetic conditions the previous day. Reducing photosynthesis with low light or low CO₂ resulted in reduced night-time stomatal opening the following night, irrespective of the effects on daytime stomatal conductance. Likewise, increasing photosynthesis with enriched CO₂ levels resulted in increased night-time stomatal opening the following night. Reduced night-time stomatal opening was not the result of an inability to regulate stomatal aperture as leaves with reduced night-time stomatal opening were capable of greater night-time opening when exposed to low CO₂. After acclimating plants to long or short days, it was found that night-time leaf conductance was greater in plants acclimated to short days, and associated with greater leaf starch and nitrate accumulation, both of which may affect night-time guard cell osmotic potential. Direct measurement of guard cell contents during endogenous night-time stomatal opening will help identify the mechanism of the effect of daytime photosynthesis on subsequent night-time stomatal regulation.     

Gas exchange in lisianthus plants (<Emphasis Type="Italic">Eustoma grandiflorum</Emphasis>) submitted to different doses of nitrogen

The effect of different doses of nitrogen (N) on gas exchange, relative chlorophyll (Chl) amount, and the content of N in the aerial biomass of lisianthus was evaluated. The treatments consisted of six different concentrations of N (50, 100, 150, 200, 250, and 300 g m⁻³ noted as N₅₀, N₁₀₀, N₁₅₀, N₂₀₀, N₂₅₀, and N₃₀₀, respectively), applied through the fertirrigation technique. N₂₅₀ and N₃₀₀ induced increase in the contents of foliar Chl and N in the aerial biomass, that in turn contributed to an increase of photosynthetic activity in lisianthus.