干旱复水对海棠叶片光合蒸腾及水分利用效率的影响

以13个类型的盆栽海棠为材料,分析了自然干旱及旱后复水时叶片净光合速率(net photosynthesis rate,Pn),蒸腾速率(transpiration rate,Tr)及水分利用效率(water use effi ciency,WUE)。结果表明:13个海棠中,西府海棠的Pn和WUE最低,对水分变化最不敏感;平邑甜茶比较适应轻度和中度干旱,不适应重度干旱。复水后‘紫色王子’、‘绚丽’和‘雪球’等9个类型的Pn明显超过原初状态;‘红艳’、‘糖美林’、‘红粉’、‘红宝石’和‘王族’通过提高WUE来抵抗干旱胁迫,‘绚丽’、‘红丽’和垂丝海棠通过维持较强的恢复能力适应抗旱。干旱时,‘绚丽’比其他海棠能够更高效地利用水分。     

温度和水分对无芒隐子草和条叶车前种子萌发的影响

研究了无芒隐子草 (Cleistogenessongorica)和条叶车前 (Plantago lessingii)种子萌发对不同温度和水分渗透势的响应。温度在 10℃恒温至 5 0 /2 0℃变温范围内设 11个处理 ,水分渗透势在 0～ - 1.8MPa区间以 0 .2 MPa为间隔设 10个处理。结果显示 :无芒隐子草鞘内小穗的种子具有很高的生活力 ,其萌发温度幅较宽 ,在 10～ 5 0 /2 0℃温度区间 ,较高温度促进萌发 ;条叶车前种子萌发温度幅较窄 ,在 10～ 30℃温度区间 ,较低温度促进其萌发。无芒隐子草和条叶车前种子的最佳萌发温度分别为35 /2 0℃变温和 2 0℃恒温 ,在此条件下的发芽率分别达 94 %和 6 1% ,后者发芽率低的原因是种子存在生理休眠。两种植物种子萌发的最低水分阈值为 - 1.6 MPa,发芽率皆随渗透势降低而呈直线下降趋势 ,但条叶车前较无芒隐子草下降缓慢。发芽率 (y)与渗透势 (x)的回归方程 ,无芒隐子草为 y1 =- 10 .976 x1 98.4 (r2 =0 .95 4 ) ,条叶车前为 y2 =- 5 .90 9x2 6 0 .2 (r2 =0 .96 4 )。随着水分胁迫的加剧 ,供试种胚芽长呈逐渐下降趋势 ,但胚根长呈先增加 (无芒隐子草在 - 0 .6 MPa,而条叶车前在 - 0 .4 MPa)而后下降的趋势。讨论了两种植物种子萌发对不同温度和水分响应的生态学意义     

不同氮素营养条件下内生真菌感染对黑麦草光合和蒸腾速率及生物量的影响

以黑麦草(Lolium perenne L)为实验材料,研究在不同氮素营养条件下内生真菌(Neotyphodium lolii)感染对其光合特性及生物量的影响.结果表明:1)整个实验中,内生真菌感染对黑麦草净光合速率、蒸腾速率以及水分利用效率均无显著影响,但在中氮和高氮水平时,感染种群的净同化累积值有超过非感染种群的趋势;2)在本实验的第一处理期和第二处理期,内生真菌感染对黑麦草绿色部分的干物质产量无显著影响,但在第三处理期感染种群的绿色部分的干物质产量显著高于非感染种群.     

水分胁迫对玉米苗期生理和形态特性的影响

水分胁迫下3个玉米品种苗期形态和生理特征变化的研究结果表明,在中度水分胁迫下,鲁单981、赤单202和郑单958三个品种在株高、茎粗、叶片数和叶面积等形态指标方面变化不大,与正常供水下生长的玉米几个参数基本一致,而重度水分胁迫下,鲁单981的株高、茎粗和总叶面积均小于赤单202和郑单958.测定结果还表明鲁单981的光合速率和蒸腾速率受水分胁迫的影响最大,而郑单958和赤单202受到的影响相对较小;水分胁迫在一定程度上能够提高玉米的水分利用效率,增幅与品种关系较大,抗旱型品种增幅明显,耗水型品种增幅相对较少.     

水分胁迫对植物线粒体结构和脯氨酸氧化酶活性的影响

水分胁迫期间,小麦幼苗芽鞘和棉花幼苗胚轴细胞内游离脯氨酸浓度增加;但复水后又恢复正常。电镜观察发现线粒体肿大,嵴消失。胞质中出现脂肪滴。气相层析技术分析,发现水分胁迫使线粒体脂肪酸组成及含量有明显变化;不饱和脂肪酸含量增加。随着水分胁迫时间的延长,脯氨酸氧化酶活性也明显下降。设想水分胁迫使线粒体结构和组分发生了不利于脯氨酸氧化酶活性表达的变化,因而抑制了酶活性。     

氮水添加对放牧背景下荒漠草原生产力的影响

水分与氮素作为干旱和半干旱草原生产力的共同限制性因子在退化草原的生态快速修复过程中备受关注。以不同放牧强度背景下的短花针茅荒漠草原为研究对象,开展围封模拟放牧利用实验,同时添加氮素和水分。通过分析历史放牧强度与年份对生产力的影响,以及添加氮素和水分对不同功能群植物生物量的作用,探讨放牧强度对短花针茅草原生产力的内在作用机制,以及如何实现荒漠草原资源合理开发和可持续利用。研究结果显示,降雨量与放牧强度决定着短花针茅草原的植物群落结构。氮素和水分添加可分别提升11%-29%和12%-32%的群落地上生物量,且二者存在显著的交互作用。不同功能群植物的地上生物量对氮素与水分添加的响应存在差异,多年生丛生禾草对氮素和水分添加响应最敏感。氮素与水分添加可显著提高多年生丛生禾草的地上生物量,但与自然降水量相关。氮素添加对地上生物量的影响在正常降雨和稍旱年份作用显著,而水分添加在干旱年份作用显著。在正常降雨年份,以半灌木植物为优势种的轻度放牧背景以添加水分对提升生产力最宜,以多年生丛生禾草和半灌木为共优种的中度放牧背景和以多年生丛生禾草为优势种的重度放牧以同时添加水分和氮素对提升生产力最为宜;在干旱年份不同放牧强度背景下均以同时添加水分和氮素对提升生产力最为宜。我们的结果表明了养分与资源的改善有利于退化短花针茅草原的快速恢复和可持续生产。     

Spatio-temporal characteristics of vegetation water use efficiency and their relationships with climatic factors in alpine and subalpine area of southwestern China

水分利用效率(WUE)是深入理解生态系统水碳循环及其耦合关系的重要指标。为了揭示气候变化背景下区域尺度不同植被类型的响应和适应特征, 对中国西南高山亚高山地区2000-2014年的9种植被类型的WUE时空特征及其影响因素进行探究。该研究基于MODIS总初级生产力(GPP)、蒸散发(ET)数据和气象数据, 估算西南高山亚高山区植被WUE, 采用趋势分析及相关分析等方法, 分析了研究区植被WUE与气温、降水及海拔的关系。主要结果: (1)西南高山亚高山区2000-2014年植被WUE多年均值为0.95 g·m^-2·mm^-1, 整体呈显著增加趋势, 增速为0.011 g·m^-2·mm^-1·a^-1; 空间上WUE呈东南高西北低的分布, 85.84%区域的WUE呈增加趋势。(2)西南高山亚高山区各植被类型WUE多年均值表现为常绿针叶林>稀树草原>常绿阔叶林>有林草原>农田>落叶阔叶林>混交林>郁闭灌丛>草地; 时间上, 各植被类型WUE均呈上升趋势。(3)西南高山亚高山区89.56%区域的WUE与气温正相关, 92.54%区域的WUE与降水量负相关; 各植被类型中, 草地WUE与气温的相关性最高, 有林草原WUE与降水量的相关性最高。(4)西南高山亚高山区典型的地带性顶极植被常绿针叶林的WUE具有较强的海拔适应性及应对气候变化的能力。     

烤烟伸根期的光合特性及其对土壤水分的研究

烤烟NC89、LJ851、LJ911伸根期的生长中心在地下部分。合理地控制土壤水分含量,协调地上部分和地下部分的生长是此期生产管理的重要环节。土壤相对含水量在75%～85%的光合速率提高,但水分利用效率最高的土壤相对含水量在65%～75%之间,且此土壤水分含量有利于烤烟烟苗的蹲苗、壮苗,是烤烟生长的最佳土壤水分条件。     

内蒙古科尔沁沙地两种沙生植物冷蒿和差不嘎蒿竞争策略的生理生态学依据

研究了中国内蒙古科尔沁沙地两种优势灌木冷蒿(Artemisiafrigida Willd)和差不嘎蒿(Artemisia halodendronTurcz.ex Bess)在不同土壤水分状况条件下的气体交换、水分关系和叶片的化学特性.测定设置了5个土壤水分梯度:土壤最大含水量(体积含水量,30%)、田间持水量(对照,20%)、轻度水分胁迫(10%)、极端干旱(＜4%)和旱后复水(20%).冷蒿的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(TR)和水势(ψw低于差不嘎蒿,相对水分亏缺(RWD)、束缚水含量(BWC)、束缚水与自由水的比值(BWC/FWC)和综合抗旱性指数(DI)高于差不嘎蒿.两种灌木对不同土壤含水量的响应不同,随着土壤含水量的逐渐下降,差不嘎蒿的ψw、BWC和BWC/FWC出现大幅度的波动,波动幅度远远的大于冷蒿,冷蒿则显示了一个较差不嘎蒿高的持水能力和抗旱能力.冷蒿和差不嘎蒿的脯氨酸和总可溶性糖含量随土壤含水量的降低均呈增加的趋势,冷蒿增加的幅度大于差不嘎蒿,说明冷蒿的渗透调节能力在干旱过程中有较大提高.在长期极端干旱条件下,两种灌木的ψw,RWD,BWC和BWC/FWC的终极值相近;有机物、脯氨酸和总可溶性糖含量大量累积;冷蒿的脯氨酸和总可溶性糖含量增加的幅度和可溶性蛋白质降解的幅度远远超过差不嘎蒿;我们认为此时累积的物质主要作为营养物质,以供植物的旱后恢复,此时冷蒿的恢复能力超过差不嘎蒿,这是极端干旱条件下差不嘎蒿死亡而冷蒿存活的主要原因之一.我们的研究结果显示,相对于差不嘎蒿而言,冷蒿在水分胁迫条件下的生理生态学特性更有利于其在固定沙地的生长,差不嘎蒿则由于对水资源微弱的竞争丧失了生存优势,是引起科尔沁沙地植被演替过程中冷蒿替代差不嘎蒿的主要原因.     

环境因子对森林净生态系统生产力的影响

净生态系统生产力(net ecosystem production,NEP)是生态系统净的碳积累速率,可以指示生态系统碳汇/碳源的状态,当NEP为正值时指征生态系统为碳汇,反之则为碳源。在全球环境变化背景下,NEP已作为生态系统碳循环的核心概念被深入研究。本文以NEP为出发点,综述了5个主要非生物环境因子(水分、温度、氮沉降、大气CO2浓度增加和时空尺度)对森林生态系统NEP的影响。从文献分析表明NEP受生态系统本身性质和各环境影响因子及其之间相互作用的调控。本文最后指出,合理运用Meta分析、生态学联网研究、设计和开展长期观测、多尺度与多因子的科学试验在未来研究中的重要性和必要性,相关研究的开展将有利于全面理解和正确评估环境因子对净生态系统生产力的影响,对研究和预测全球变化对陆地生态系统碳循环的影响具有重要意义。