油松天然群体的种实性状表型多样性研究

为了揭示油松天然种群在不同地理环境条件下表型变异的程度和规律,在油松整个天然分布范围内选择了12个具有代表性的居群作为研究对象,对其球果、种子、种翅等12个种实性状的变异程度及其与环境因子间关系进行了比较分析。结果显示:(1)各个性状在居群内和居群间均存在较大的变异(CV>12%)。其中千山(QS),曾家镇(ZJ)和互助(HZ)3个居群表现出了较高的变异(CV>20%),而球果干重(CDW)和种子长(CL)是所有表型性状中变异幅度最大的(CV分别为31%和21%),但种翅性状与其他性状相比具有较高的稳定性。(2)巢式设计方差分析表明,在居群内表型分化系数(Vst)变化在3.18%~89.86%之间,而群体间的Vst为38.97%;与其他针叶树种相比,油松拥有较高的表型分化系数,且居群内的变异程度远高于居群间的变异,尤其是千山(QS)、曾家镇(ZJ)和互助(HZ)3个居群,这说明油松具有较高的环境异质性适应能力或恶劣环境耐受能力。(3)相关性分析表明,该研究的各形态特征与潜在蒸发量均为负相关,且大部分形态指标间及它们与潜在蒸发量间存在显著相关性,表明潜在蒸发量是油松形态特征变化的最重要环境影响因子,预示油松最适宜生长于温暖潮湿的环境中;并表明因各形态特征间相互紧密关联,所以它们受环境条件影响而共变。     

中国北方杂草稻光合与水分生理特性

杂草稻是一类重要的稻属种质资源,具有耐寒、耐旱、耐瘠薄等优良特性.本文以88份中国北方杂草稻资源和4份栽培稻为材料,研究了中国北方杂草稻的光合速率、蒸腾速率、气孔导度等光合与水分生理特性及其相互关系.结果表明: 北方杂草稻资源的光合和水分生理特性存在较大差异,具有丰富的多样性.杂草稻的光合速率变化范围在12.47～28.67 μmol CO₂·m^-2·s^-1,瞬时水分利用效率的变化范围在1.39～3.40 mg·g^-1.光合参数中,胞间CO₂浓度的变异系数最小,气孔导度的变异系数最大.光合速率与蒸腾速率、气孔导度呈极显著的二次曲线关系,光合速率与胞间CO₂浓度呈显著的直线关系,瞬时水分利用效率与蒸腾速率、气孔导度呈极显著的二次曲线关系.可用杂草稻材料的优越性能对栽培稻进行品种改良.     

水淹对枫杨幼苗光合生理特征的影响

通过设置对照(CK)、连续性水淹(CF)和间歇性水淹(PF)3个水分处理,模拟三峡库区库岸带土壤水分变化,研究乡土树种枫杨当年实生幼苗的生理生态适应机制.结果表明: 不同水分处理均显著影响枫杨幼苗的光合作用、生物量积累和生长.与CK相比,CF和PF组枫杨幼苗除胞间CO₂浓度升高,净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)均显著降低.其变化趋势是枫杨幼苗的P_n、g_s在试验初期下降,然后逐渐恢复或趋于稳定.随着处理时间的延长,CF和PF组枫杨幼苗的总生物量、根生物量、茎生物量、叶生物量、株高和地径均呈现上升趋势.CF和PF组的总生物量、根生物量、叶生物量和株高,以及PF组的茎生物量均显著低于CK,而CF组的茎生物量与CK无显著差异,其地径还高于CK.枫杨幼苗具有耐受水湿而不耐水淹-干旱交替的生理生态特征.     

不同土壤水分下山杏光合作用CO2响应过程及其模拟

在半干旱黄土丘陵区,以2年生盆栽山杏为材料,应用CIRAS-2型光合作用系统,测定了8个土壤水分梯度下山杏光合作用的CO₂响应过程,并采用直角双曲线模型、指数方程和直角双曲线修正模型对其CO₂响应数据进行拟合,分析了山杏光合作用与土壤水分的定量关系.结果表明: 山杏CO₂响应过程对土壤水分有明显的阈值响应特征.维持山杏叶片较高的光合速率(P_n)和羧化效率(CE)的土壤相对含水量(RWC)在46.3%～81.9%,在此水分范围内,光合作用没有发生明显的CO₂饱和抑制现象;当RWC超出此范围,土壤水分升高或降低均明显降低山杏叶片的光合能力(P_{n max})、CE和CO₂饱和点(CSP).在不同土壤水分条件下,3个模型对山杏CO₂响应数据的模拟效果有明显差别.在46.3%～81.9%土壤水分范围内,3个模型均能较好地拟合山杏CO₂响应过程及其特征参数CE、CO₂补偿点(Γ)和光呼吸速率(R_p),其拟合精度均表现为直角双曲线修正模型＞指数方程＞直角双曲线模型;当土壤水分含量过高(RWC＞81.9%)或过低(RWC＜46.3%)时,只有直角双曲线修正模型能较好地拟合山杏CO₂响应过程及其特征参数.RWC在46.3%～81.9%范围内,山杏具有较高的光合作用效率;与传统直角双曲线模型和指数方程相比,直角双曲线修正模型具有更好的适用性.     

干旱胁迫与复水过程中遮光对细叶小羽藓的生理生化影响

以细叶小羽藓为试材,分别设置全光照、遮光30％、遮光50％和遮光70％条件,采用人工控水方法研究了干旱胁迫与复水过程中细叶小羽藓的质膜透性、渗透调节能力及抗氧化酶系统的变化.结果表明:于旱胁迫过程中,细叶小羽藓的相对含水量呈下降趋势,而相对电导率在干旱21 d时达到最大值,且全光照下的相对电导率最高(58.0％);可溶性糖和游离脯氨酸含量均先上升后下降;超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性先持续上升而后下降.在复水过程中,细叶小羽藓的相对含水量与干旱胁迫时相反;相对电导率、可溶性糖含量、游离脯氨酸含量、SOD和POD活性先小幅回升后逐渐下降,但SOD和POD活性仍较高;复水后大部分指标都恢复到干旱胁迫前水平.细叶小羽藓具备复苏植物的典型特征,在变水过程中有较强的抗旱能力.     

不同配置模式下油蒿和柠条对降雨变化的生理生态响应及调节机制

研究了沙坡头地区固沙植物油蒿和柠条在1 m×1 m和2 m×2 m配置模式下的群落学特征,以及在自然和控制降雨条件下的水分关系、气体交换及其调节机制.结果表明:随着土壤含水量的变化,油蒿和柠条的生理耗水和生长特性不同,油蒿的气孔导度、水势、蒸腾速率、光合速率和快速生长均呈现明显的波动性,并且对土壤水分的消耗量高于柠条;柠条的上述指标变化相对低缓而恒定,光合生长速率较低,多年累积生物量却很高.两种植物对水分胁迫的响应过程和调节机制不同,油蒿主要为保水机制,柠条主要为节水机制.在极端干旱年份,柠条的节水、抗逆特性更强.固沙植物种的选择应既利于防风固沙和节约用水,又利于固沙林的稳定.     

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。     

Effects of groundwater salinity on the characteristics of leaf photosynthesis and stem sap flow in Tamarix chinensis

AimsThe objective of this study was to investigate the change pattern of leaves photosynthesis and stem sap flow of Tamarix chinensisin under different groundwater salinity, which can be served as a theoretical basis and technical reference for cultivation and management of T. chinensis in shallow groundwater table around Yellow River Delta.MethodsThree-year-old T. chinensis, one of the dominated species in Yellow River Delta, was selected. Plants were treated by four different salinity concentrations of groundwater—fresh water (0 g∙L^-1), brackish water (3.0 g∙L^-1), saline water (8.0 g∙L^-1), and salt water (20.0 g∙L^-1) under 1.2 m groundwater level. Light response of photosynthesis and the diurnal courses of leaf transpiration rate, stem sap flux velocity and environment factors under different groundwater salinity were determined via LI-6400XT portable photosynthesis system and a Dynamax packaged stem sap flow gauge based on stem-heat balance method, respectively.Important findings The result showed that groundwater salinity had a significant impact on photosynthesis efficiency and water consumption capacity of T. chinensis by influencing the soil salt. The net photosynthetic rate (P_n), maximum P_n, transpiration rate, stomatal conductance, apparent quantum yield and dark respiration rate increased first and then decreased with increasing groundwater salinity, while the water use efficiency (WUE) continuously decreased. The mean P_n under fresh water, brackish water and salt water decreased by 44.1%, 15.1% and 62.6%, respectively, compared with that under saline water (25.90 µmol∙m^-2∙s^-1). The mean WUE under brackish water, saline water and salt water decreased by 25.0%, 29.2% and 41.7%, respectively, compared with that under fresh water (2.40 µmol∙mmol^-1). With the increase of groundwater salinity from brackish water to salt water, light saturation point of T. chinensisdecreased while the light compensation point increased, which lead to the decrease of light ecological amplitude and light use efficiency. Fresh water and brackish water treatment helped T. chinensis to use low or high level light, which could significantly improve the utilization rate of light energy. The decrease in P_n of T. chinensis was mainly due to non-stomatal limitation under treatment from saline water to fresh water, while the decrease in P_n of T. chinensis was due to stomatal limitation from saline water to salt water. With increasing groundwater salinity, stem sap flux velocity of T. chinensis increased firstly and then decreased, reached the maximum value under saline water. The mean stem sap flux velocity under fresh water, brackish water and salt water decreased by 61.8%, 13.1% and 41.9%, respectively, compared with that under saline water (16.96 g·h^-1). Tamarix chinensis had higher photosynthetic productivity under saline water treatment, and could attained high WUE under severe water deprivation by transpiration, which was suitable for the growth of T. chinensis.     

氮添加和水分胁迫对红松、水曲柳幼苗生物量分配的影响

氮沉降和暖干化是我国东北地区面临的主要生态问题,它将对森林生态系统产生怎样的影响一直是生态学研究的热点.本研究以东北温带阔叶红松林中2个关键树种——红松和水曲柳为研究对象,探讨水分胁迫和氮(N)添加对其幼苗短期(55周)生长的影响.结果表明: 红松与水曲柳幼苗生长对N添加和水分胁迫的响应有明显差异.红松对水分胁迫更加敏感,在处理早期(10周)水分胁迫降低了红松幼苗叶生物量,提高了根生物量;N添加只在水分胁迫发生时显著减少了红松根和植株总生物量.水曲柳对N添加的反应更加敏感,氮添加迅速增加了水曲柳茎、根和总生物量;而只有持续的水分胁迫才对水曲柳的茎、根和总生物量有显著影响.红松和水曲柳在持续水分胁迫和N添加处理下,叶、根生物量占比和地上、地下生物量之比都趋于维持一个稳定值,说明两个树种都有很强的自我调节能力.以上结果说明,在未来干旱条件下,红松采取的是“积极”的调整策略,而水曲柳则是“被动”的适应策略,因而相比较而言,红松存活和适应能力可能更强;而在N沉降增加的环境下,水曲柳受益会更大.这些结果可为预测未来东北温带森林群落演替动态提供参考.     

2000-2017年新疆天山植被水分利用效率时空特征及其与气候因子关系分析

水分利用效率(WUE)是衡量生态系统碳水循环耦合程度的重要指标, 估算新疆天山及南北主要绿洲的植被WUE并分析其时空变化规律, 探索其影响因素, 对该区域生态系统保护、农业水资源的合理利用与开发等方面具有重要的意义。基于MODIS遥感数据、气象数据和土地利用类型数据, 分析新疆天山近18年植被WUE时空变化特征以及与气候因子的关系。结果表明: (1) 2000-2017年新疆天山植被WUE变化范围为0.84-1.34 g·mm ^-1·m ^-2, 多年均值为1.11 g·mm ^-1·m ^-2, 整体呈减少趋势, 变化率为-0.014 1 g·mm ^-1·m ^-2·a ^-1; 空间分布具有较强的垂直地带性规律, 1 000 m以上的区域随着海拔的升高而减少。(2)植被WUE年内变化呈单峰型变化格局, 具有明显的季节性差异, 表现为: 夏季>春季>秋季>冬季。(3)相关分析和统计结果表明, 新疆天山植被WUE时空变化受到气温影响的区域占33.23%, 受降水影响的区域占8.57%, 受气温和降水综合强影响的区域占5.63%, 气温和降水综合弱影响的区域占13.13%; 因此气候因素中气温在新疆天山植被WUE的变化中起到主导作用。(4)水田与旱地水分利用效率随着时间变化呈持续减少趋势, 并且这些区域基本上受到非气候因子的影响, 说明当地人类活动存在不合理性。