水势与热力学

水势ψ是热力学处理生物圈水分关系的基本概念,有利于阐明植物生长中水分的有效性、有效量和补给率问题,便于水分生理的系统分析。水势概念在1941年由汤佩松和王竹溪两先生共同提出。50年代开始,在国外广泛使用。国内约在70年代,在植物生理、土壤及气象等学科中开始使用。但由于是不同学科和作者引用的,多未从热力学基本概     

大豆光合速率和气孔导度对水分胁迫的响应

土壤水分胁迫使两个供试大豆品种(系)光合速率和气孔导度降低,“鲁豆四号”降低的幅度大于小粒大豆品系“7605”。在相同的叶水势下,“7605”的光合速率和气孔导度均高于“鲁豆四号”,但“7605”气孔随水势下降而关闭的速率大于“鲁豆四号”。水分胁迫使叶片温度升高,“7605”比“鲁豆四号”升温较快,但在同一水分处理中,“鲁豆四号”的叶温高于“7605”。水分胁迫降低了大豆的水分利用效率,且“鲁豆四号”降低的速率大于“7605”。结果表明,“7605”对水分胁迫具有较好的适应能力。     

西双版纳石灰山热带季节性湿润林内几种植物的水分利用策略

对两双版纳生境严酷的石灰山热带季节性湿润林内几种植物(潺槁木姜子、羽叶白头树、高榕、豆果榕、清香木等)的水分利用策略进行了研究.结果表明,石灰山热带季节性湿润林内土壤水势在于热季(2月～4月)75 cm深度处达到最低值,为-O.055MPa,雨季(5～10月)在30 cm处出现最低值为-O.039MPa.测定不同深度土壤体积含水量昼夜变化表明,白大和夜间各层深度土壤体积含水量没有显著变化(P>0.05),说明本林内植物没有水分再分配现象的发生.通过对雨水、土壤水、地下水、雾水、穿透水以及植物木质部水分的稳定性同位素分析得出,在干季,滴落雾水能够补给土壤表层水,在雨季,降雨则是地下水的主要水分输入.植物在昼夜尺度上虽然没有对水分进行时空区分利用,但是植物有更为长久有效的水分利用策略,即植物通过自身发达的根系统利用深层土壤水和地下水.目前,热带雨林的乱砍滥伐,森林片段化特别严重,尤其是生长在石灰山严酷生境的热带季节性湿润林受到破坏后,森林的重建和恢复是相当困难的.因此,对脆弱石厌山热带季节性湿润林的保护是十分必要的,而对石灰山热带季节性湿润林植物的水分利用方式和策略的研究将为此目标提供理论依据.     

共生条件下三种荒漠灌木的根系分布特征及其对降水的响应

以全根系挖掘法,对共生于原始盐生荒漠生境中的多枝柽柳[Tamarix ramosissima (Ledeb.)]、梭梭[Haloxylon ammodendron(C. A. Mey.)Bunge]、琵琶柴[Reaumuria soongorica (Pall.) Maxim.]的根系分布特征进行了研究;对降水引发的湿润-干旱周期中植物同化枝水势、蒸腾速率的变化过程进行了跟踪观测,并据此计算3种植物的水分胁迫效应指数和土壤-植物系统导水度,以最终确定3种植物用水策略和其对降水的响应特征.研究结果表明,多枝柽柳的吸收根系分布范围从地下50cm到310cm,单株平均总吸收根表面积为30249.2cm2;梭梭的根系分布范围0～250cm,单株平均总吸收根表面积12847.3 cm2;琵琶柴的根系分布范围0～80cm,单株平均总吸收根表面积361.8 cm2.多枝柽柳为深根植物,主要利用地下水和深层土壤水,在降水引发的湿润-干旱周期中,其植物水分生理参数对降水无响应.琵琶柴为浅根植物,对降水响应极为显著.梭梭的根系分布特征介于多枝柽柳和琵琶柴之间,对地下水和降水都有利用,对降水响应显著.3种荒漠灌木对降水的响应差异显然与其根系分布、水分利用策略密切相关,在未来降水发生变化的情景下,根系分布特征的差异将决定着植物在水分资源竞争中的地位.具有较强根系形态可塑性的物种,如梭梭,将具有明显的竞争优势.     

离体诱变定向培育高油花生新品种宇花9号

笔者前期研究发现经干旱胁迫处理后的花生叶片水势与其籽仁含油率呈显著正相关。文中对羟脯氨酸作为水势(渗透压)调节物质用于离体定向筛选花生高油突变体及培育花生新品种进行了研究。以花生品种花育20号胚小叶作为外植体,平阳霉素作为诱变剂添加于体胚诱导培养基上进行离体诱变培养。形成的体胚转移到添加6 mmol/L羟脯氨酸(培养基水势为-2.079 MPa)的体胚萌发和再生培养基上诱导体胚萌发成苗,同时进行高油突变体定向筛选。再生小苗经嫁接移栽田间,从再生植株后代中获得了132份含油率55%以上的高油突变体,其中27份含油率超过58%,2份超过60%。再生植株后代结合系谱育种法育成了高产高油花生新品种宇花9号,在辽宁省花生新品种备案试验中,籽仁产量比对照品种增产14.0%,并通过了国家非主要农作物品种登记。宇花9号含油率达61.05%,比亲本花育20号高11.55个百分点,是目前国际上含油率最高的花生品种。本研究结果表明,利用离体诱变、培养基低水势定向筛选及其再生植株后代结合常规育种法选择是定向培育高油花生品种的有效方法。     

两种南亚热带林下灌木叶片水分特性的比较研究

鼎湖山南亚热带针叶—阔叶混交林下灌木桃金娘和三叉苦叶片气孔导度的日进程多为单峰形。一天中出现气孔导度高值的时间随季节而异,从3月到10月逐渐提前。夏季气孔导度最大,冬季最小。8月份生长于坡顶群落中的两种灌木叶片气孔出现“午睡”现象。不同生长地点中,桃金娘的气孔导度均明显高于三叉苦。叶片水势从早晨起逐渐降低,中午达最低值,随后有所回升。 3月和8月的水势较高,12月水势最低。水势与气孔导度间呈双曲线关系。压力—体积曲线的测定表明叶片水势低值时仍能维持正膨压。     

不同肥力水平农田生态系统SPAC水分状态及能量特征

通过对农田生态系统土壤 -植物 -大气连续体系 (SPAC)水分、温度等昼夜观测 ,确定温度是影响 SPAC水分能量的重要因素 ,土壤水势呈现温度正效应 ,植物、大气水势呈现温度负效应。温度与土壤 -植物间水势差 (ψS- P)和植物 -大气间水势差 (ψP- A)呈正相关。农田生态系统 SPAC水分热力学函数研究得出 ,不论高、低肥区 ,冬小麦在不同生长发育时期 ,水分的相对偏摩尔自由能 (ΔG)均为土壤 >植物 >大气 ;水分相对偏摩尔熵 (ΔS)、焓 (ΔH)均为大气 >植物 >土壤 ;冬小麦在拔节期和扬花期 ,土壤水 ΔG皆为高肥区 <低肥区 ;植物水分 ΔG拔节期为高肥区 >低肥区 ,扬花期相反为高肥区 <低肥区 ;两个生育期大气水分 ΔG均为高肥区 >低肥区。在拔节期土壤 -植物间水分的 ΔG差值 (ΔGS- P=ΔGS-ΔGP)、植物 -大气间水分ΔG差值 (ΔGP- A=ΔGP-ΔGA)均为高肥区 <低肥区 ,扬花期ΔGS- P为高肥区 >低肥区 ,而ΔGP- A为高肥区 <低肥区。     

植物的水容特征与其耐旱性的关系

在自然风晾条件下,研究了不同植物器官的相对含水量、水势及比水容之间的相互关系。结果表明：植物叶片阻止体内蒸腾失水的能力大小顺序依次为：花生（Arrachishypogaea）＞甘薯（Ipomoeabatatas）＞大豆（Glycinemax）＞玉米（Zeamays）,各植物茎的保水能力相差不大;甘薯的茎、叶在风晾4h后仍未永久凋萎,其他植物的茎、叶在风晾1～3h就出现永久凋萎;花生、甘薯、大豆和玉米叶片风晚3～4h后,其水势的下降幅度分别为：1．00,1．30,1．80和2．70mPa,花生、甘薯、大豆茎的水势下降幅度分别为：1．95,1.40和1．30mPa;植物茎、叶的水势与其相对含水量具有较好的对数关系;植株茎、叶的比水客值范围在0．0258～0．6835mPa-1之间,叶片的比水容大于茎的比水容。因此,植物的水容特征表明不同植物茎、叶的保水、释水能力不同,因而其耐旱、抗旱性不同。玉米和大豆的耐旱性小于花生、甘薯的耐旱性。