不同土壤水分下黄刺玫光合生理生态特性的初步研究

应用CIRAS-2型光合作用系统,在半干旱黄土丘陵沟壑区,测定了3 a生黄刺玫在不同土壤水分条件下净光合速率、光合有效辐射、蒸腾速率、叶片水分利用效率的日变化,并同步测定了胞间CO2浓度、气孔导度等因子。结果表明:黄刺玫的净光合速率随土壤含水量的增加而增加,不同土壤水分条件下,净光合速率、蒸腾速率、叶片水分利用效率的日变化曲线不同。适合黄刺玫生长的土壤水分范围在15.0%~6.3%。结论:黄刺玫是抗干旱能力很强的树种,在干旱缺水和强光、高温为突出环境胁迫因子的半干旱地区,黄刺玫最宜栽培于水分状况相对较好、光照强度相对较低的阴坡,可能会比阳坡获得更大的生产力。     

不同水分条件下核桃蒸腾速率与光合速率的研究

在黄土高原半干旱区,采用LI-1600稳态气孔仪和LI-6200便携式光合测定仪对不同土壤水分条件下盆栽核桃的生理指标进行了观测,研究土壤含水量对核桃蒸腾速率与光合速率的影响.结果表明,不同土壤含水量条件下核桃蒸腾速率、光合速率和水分利用效率的日变化具有显著的差异.当土壤体积含水量在5%以下时,核桃气孔导度很低,蒸腾速率日变化也不明显;当体积含水量为10%和15%时,蒸腾速率、光合速率和水分利用效率随着土壤水分的增加而升高,而且具有明显的日变化.土壤含水量越低,核桃叶片气孔导度与蒸腾速率和光合速率的相关性越差.通过对比得出,核桃光合作用适宜土壤体积含水量为10%～15%;土壤体积含水量控制在15%时核桃的水分利用效率达到较好状态.     

土壤含水量对紫穗槐蒸腾速率与光合速率影响研究

在黄土高原半干旱区以盆栽2 a生紫穗槐苗木为实验材料,通过人为控制土壤含水量,利用气体分析系统,研究土壤含水量对紫穗槐蒸腾速率与光合速率的影响。结果表明,不同土壤含水量条件下紫穗槐蒸腾速率、光合速率和水分利用效率的日变化具有显著的差异。当土壤体积含水量在10%以下时,紫穗槐气孔导度很低,日变化近似一条直线,蒸腾速率日变化也不明显,光合速率仅在12∶00之前为正值,此后一直保持较稳定的负值状态;而当体积含水量>15%时,蒸腾速率、光合速率和水分利用效率随着土壤水分的增加均大幅升高。土壤含水量越低,紫穗槐叶片气孔导度与蒸腾速率和光合速率的相关性越差,含水量越高其相关性越好。紫穗槐适宜土壤体积含水量为15%~20%。其结论为:紫穗槐生长对水分需求与油松、侧柏等相当,略微低于已广泛种植的杨树、刺槐和仁用杏,但抗旱性不及沙漠植物小叶锦鸡儿、差巴嘎篙和胡枝子等。     

稳态气孔计法和整株称重法测定蒸腾速率的比较研究

在黄土半干旱区,2004年生长季典型天气,采用盆栽试验,人为控制土壤水分,利用稳定气孔计法（Li-1600）与整株称重法（BP-3400精密天平）,对侧柏、油松、刺槐和沙棘叶片蒸腾速率进行了测定。结果表明,随着土壤含水量的升高,叶片蒸腾速率上升;稳定气孔计测值恒大于整株称重的测值,两种方法测值的比值随土壤含水量的增加而升高,当土壤含水量达到田间持水量时,两种方法测定值的比值反而减小。7月,气孔计测值与整株称重测值之比,刺槐平均为2.50,沙棘为2.57;8月,侧柏为2.48,油松为2.28;10月,侧柏为1.19,油松为1.86,刺槐为1.53,沙棘为1.97,本研究可作为黄土半干旱区利用稳定气孔计研究林木蒸腾耗水的参考。     

不同土壤水分下侧柏苗木光合特性和水分利用效率的研究

在黄土半干旱区,采用人工控制土壤水分的方法,使用Li-6400便携式光合作用测定系统,对侧柏苗木净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度及其相应的环境因子进行了测定。结果表明:不同土壤水分状况下侧柏苗木光合速率日变化曲线呈“双峰”型,均有不同程度的“午休”现象,且上午的光合速率明显高于下午;气孔导度受水分和光热胁迫的影响,日变化曲线呈凹型;胞间CO2浓度受空气CO2浓度和气孔导度的双重影响,呈现出早晚高,正午低的日变化进程;水分利用效最高值出现在上午较早的时分,且上午的水分利用效率明显高于下午;随着土壤水分的增加,净光合速率和蒸腾速率升高,而水分利用效率降低。根据Farquhar和Sharkey的观点,造成净光合速率下降的原因既有气孔限制又有非气孔限制因素,上午净光合速率下降的主要是由气孔限制因素造成的,午间和下午光合速率的降低则主要归因于叶肉细胞羧化效率的降低。     

光辐射强度对侧柏油松幼苗光合特性与水分利用效率的影响

 探讨不同土壤水分条件下光辐射强度对侧柏和油松苗木光合特性与水分利用效率的影响规律,可为林木栽培和管理提供科学依据。在黄土半干旱区,采用人工控制土壤水分的方法,利用模拟光源研究了侧柏和油松苗木的净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率和胞间CO2浓度随模拟光辐射增强的变化规律。结果表明:在模拟光辐射为0～2200μmol/（m2.s）的范围内,侧柏和油松叶片的净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率均随光辐射强度的增强而增大,但光辐射强度进一步增强,侧柏和油松净光合速率和水分利用效率呈下降趋势;在同样土壤水分条件下,侧柏净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率高于油松,侧柏光饱和点高于油松,而侧柏光补偿点低于油松,侧柏光能利用率高于油松;随着土壤水分的增加,侧柏与油松净光合速率、蒸腾速率和胞间CO2浓度升高,而水分利用效率降低。在土壤含水量为7.90%、13.00%和19.99%条件下,侧柏光饱和点分别为1275、1 450和1 675μmol/（m2.s）,光补偿点分别为4225和13μmol/（m2.s）,由光饱和点对应最大净光合速率分别为3.04、4.06和5.53μmol/（m2.s）;在土壤含水量为7.83%1、3.04%与20.15%条件下,油松光饱和点分别为11001、325和1500μmol/（m2.s）,光补偿点分别为60.30和23μmol/（m2.s）,由光饱和点对应最大净光合速率分别为1.08、3.35和4.36μmol/（m2.s）。     

黄土高原高塬沟壑区坡面表层土壤水分研究

在黄土高寒区,通过人工控制土壤水分的方法,利用Li-6400便携式光合测定系统对银水牛果和沙棘苗木叶片的气体交换参数因子的光响应进行研究。结果表明,2种灌木的净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率随着光强的增大而增强,而随着光强进一步增大,净光合速率、水分利用效率却出现下降的趋势,蒸腾速率仍继续增大。随着土壤含水量的增加,2种灌木的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度逐渐增大,水分利用效率先上升,在轻度水分胁迫下达到最大值后下降。在相同土壤含水量下,银水牛果光补偿点明显小于沙棘,光饱和点大于沙棘,光能利用率高于沙棘;银水牛果的表观量子效率大于沙棘,在低光强下的光合能力较高。在水分胁迫下,2种灌木相比,沙棘比银水牛果更易受强光胁迫;银水牛果对弱光的利用能力高于沙棘,水分利用效率高于沙棘,耐旱生产力较高。     

果树蒸腾光合及水分利用率与土壤含水量关系研究

以山西省吉县地区幼龄苹果、梨为研究对象,在盆栽实验的基础上,研究了不同土壤含水量条件下两种果树蒸腾速率、光合速率日变化规律,得出苹果、梨的蒸腾速率在土壤含水量6%～10%时呈现双峰曲线,中午出现低谷区;而在土壤含水量12%～20%时,呈现正午峰值型的单峰曲线。在此基础上研究了蒸腾、光合及水分利用率与土壤含水量的关系：蒸腾速率、水分利用率与土壤含水量相关关系可用三次四项式描述,而光合速率与土壤含水量呈二次相关关系。黄土高原半干旱区适宜苹果生长的土壤水分范围为12%～14%,最佳土壤含水量为12.37%;适宜梨树生长的土壤水分范围为12%～16%,最佳土壤含水量为15.19%。     

黄土丘陵区紫丁香叶片气体交换参数的日变化及光响应

 在半干旱黄土丘陵沟壑区,应用英国PPS公司生产的CIRAS2型光合作用系统,测定不同土壤水分下4年生紫丁香(SyringaoblataLindl.)叶片气体交换参数的日变化和光响应特性。结果表明:丁香光合速率、蒸腾速率、叶片水分利用效率、气孔导度、胞间CO2浓度等气体交换参数,对土壤水分和光合有效辐射的变化,具有明显的阈值响应。有利于丁香光合作用和水分有效利用的适宜土壤质量含水量范围在15%～19.5%之间,土壤相对含水量为58.8%～76.6%;适宜的光合有效辐射强度范围在600～1000μmol/(m2·s)之间。在此土壤质量含水量和光合有效辐射强度范围内,丁香的光合作用和生长过程不会发生较大的水分胁迫和强光胁迫,也不会发生蒸腾速率过高造成的无效蒸腾耗水,因而能获得较高的光合速率和叶片水分利用率。维持丁香正常生理和生长过程所需的最低土壤质量含水量在11.6%(土壤相对含水量为45.7%)左右,相应的最高光合有效辐射强度在800μmol/(m2 ·s)左右,土壤质量含水量降低或光合有效辐射强度升高,会导致严重水分胁迫和。     

毛乌素沙地麻黄的蒸散耗水特征和水分供求关系

麻黄是毛乌苏沙地重要的药用植物,对麻黄蒸散量以及水分供求关系的研究将有助于了解其蒸散耗水以及水分生理生态的特征。本研究于2004年生长季(4月20日-9月20日),利用由涡度相关技术测算得到的麻黄蒸散通量数据,并结合自动气象观测系统同步观测得到的麻黄冠层微气象参数,分析了毛乌素沙地麻黄蒸散耗水特征及水分供求关系。结果表明:(1)在生长季,麻黄蒸散(ET)具有明显的时间变化特征。在晴和多云天气,ET变化为单峰曲线,在阴天呈多峰曲线变化趋势;在日际变化方面,日ET值的变化过程表现为,4月下旬逐渐升高、6-7月达到高峰、8月逐渐降低、9月中旬降至最低。生长季的ET日均值为0.60mm.d-1,总ET量为93.6mm。(2)主要生长期内,蒸散速率(ET)与冠层太阳总辐射(Ra)、空气温度(Ta)、相对湿度(RH)、风速(V)等气象要素有极显著相关关系(R2=0.731,P0.01),其中影响ET的主要微气象因子是太阳总辐射(Ra)。(3)就整个生长季而言,降水总量与麻黄蒸散耗水总量的比值为2.9,说明试验区降水可以满足麻黄生长的水分需求。但在麻黄返青初期的降水量较低,麻黄生长受到降水量与土壤含水量的制约。     

枸杞苜蓿间作模式下水分调控对枸杞光合特性与水分利用的影响

针对中国西北干旱半干旱地区枸杞种植模式单一、水分利用低下的农业生产现状,探究更为有效的田间管理措施以提高枸杞产量,并实现水土资源高效利用。基于大田试验,对比分析了2种种植模式(枸杞单作CK和枸杞‖苜蓿LA)与4种水分条件(充分灌水W0(75%～85%)、轻度亏水W1(65%～75%)、中度亏水W2(55%～65%)和重度亏水W3(45%～55%))对枸杞耗水特征、光合特性、生长量、产量和水分利用效率的影响。结果表明:(1)枸杞‖苜蓿(891～1 243 mm)的生育期耗水量高于枸杞单作(829～1 102 mm),且均随灌水亏缺程度的提高呈降低趋势。(2)枸杞单作模式下,净光合速率和蒸腾速率的双峰趋势较枸杞‖苜蓿模式明显;同一种植模式下,随着水分亏缺程度的加剧,枸杞叶片净光合速率和蒸腾速率的峰值有所降低且峰值出现的时间有所提前。(3)同一种植模式下,随着水分亏缺程度的增加,枸杞地径、株高、冠幅和新梢的生长量均呈降低趋势,但降低幅度趋于减小;单作模式下,处理CKW1具有较高的产量(3 720 kg/hm~2)和水分利用效率(3.61 kg/(hm~2·mm));间作模式下,处理LAW0具有较高的产量(3 780 kg/hm~2)和水分利用效率(3.08 kg/(hm~2·mm))。综合得出,枸杞单作模式下,一定程度的水分亏缺有助于提高枸杞产量和水分利用,而枸杞‖苜蓿模式下,应保证充足的土壤水分供应以获得较高的枸杞产量和水分利用。     

不同水分和施氮量对催吐萝芙木光合特性和生长的影响

在西双版纳干季, 田间试验探讨了水分胁迫下施氮量[不施氮、低量施氮(1.25 g·株^-1)、高量施氮(3.75 g·株^-1)]对两年生催吐萝芙木(Rauvolfia vomitoria Afzel.)生长和光合的影响。结果表明: 水分胁迫显著降低了催吐萝芙木叶片相对含水量(LRWC), 但LRWC仍在85%以上, 属于低度水分胁迫, 其最大净光合速率、气孔导度、比叶面积、茎重比以及株高、基径和生物量的相对生长速率均较无水分胁迫时低。水分胁迫下, 低量施氮可使最大净光合速率、蒸腾速率、根重比升高, 使株高、基径和生物量的相对生长速率增加, 从而明显增加最终根产量; 而高量施氮则会增加幼树对干旱的敏感性, 加重干旱对催吐萝芙木光合和生长的抑制作用。水分与施氮量交互作用对催吐萝芙木叶片相对含水量、最大净光合速率、水分利用效率、比叶面积和根重比的影响显著, 表明施氮量对其影响视水分胁迫状况而不同。因此, 为获得催吐萝芙木最大根产量, 应在干季收获期前少量施用氮肥。     

混种少花龙葵嫁接后代对镉胁迫枇杷幼苗光合生理的影响

采用盆栽试验,将4种少花龙葵嫁接后代分别和枇杷(大五星枇杷和川早枇杷)幼苗混种于镉含量为10 mg/kg的污染土壤中,研究了混种对两种植物光合生理的影响。结果表明:混种后,枇杷幼苗相应的叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总量、净光合速率、蒸腾速率、胞间CO2浓度、气孔导度及可溶性糖含量均高于单种,叶表面蒸汽压亏缺降低;少花龙葵嫁接后代相应的SPAD值和净光合速率、蒸腾速率、胞间CO2浓度、气孔导度均高于单种,其可溶性糖含量较单种有所降低,混种大五星枇杷的少花龙葵嫁接后代的叶表面蒸汽压亏缺高于其单种,但混种少花龙葵嫁接后代的川早枇杷叶表面蒸汽压亏缺低于其单种。因此,少花龙葵嫁接后代混种枇杷可提高两种植物的光合作用,进而可促进两种植物的生长。     

单株油蒿蒸腾耗水特征及其与环境因素的关系

[目的]探究油蒿的蒸腾耗水规律及其对环境因子的响应,旨在为固沙植被建设提供科学依据。[方法]利用野外大型称重式蒸渗仪于2014年6—9月底对单株油蒿的蒸腾过程进行连续观测,并同步监测了土壤含水量及相关气象因子。[结果]油蒿单日蒸腾强度曲线在晴天表现为双峰曲线,而在阴雨天双峰曲线不明显;研究期间,单株油蒿蒸腾耗水量为101.66mm,日平均蒸腾强度为0.83mm/d。蒸渗仪内土壤蒸发量106.05mm,日平均土壤蒸发强度为0.87mm/d,试验期间蒸散量占降雨量的82.98%。降雨可以维持油蒿正常生长,并对土壤水分进行一定补充;油蒿蒸腾强度与空气相对湿度(p0.01)、空气温度(p0.01)、太阳净辐射(p0.01)和20cm深度土壤体积含水量(p0.05)具有很好的相关性,且相关性依次减小。[结论]油蒿蒸腾耗水日变化明显,其蒸腾速率受土壤水分状况、气象条件及自身生理特征等因素的影响。     

不同时间尺度下刺槐蒸腾耗水与环境因子关系

探究不同时间尺度下植物蒸腾变化与环境因子的关系,对理解植物生长的驱动机制及估算林分耗水具有重要的理论意义。以晋西黄土区蔡家川人工刺槐纯林为研究对象,于2021年5—12月采用热扩散探针(TDP)测定8株样树树干液流,并同步监测太阳辐射、空气温度、降雨量、土壤温度、土壤含水量等环境因子,分析不同时间尺度(小时、日、月)下刺槐蒸腾特征及其对环境因子的响应。结果表明：(1)环境因子对刺槐蒸腾耗水的影响在不同时间尺度下存在差异,整体上随着时间尺度的变大,土壤含水量成为影响刺槐蒸腾的主要因子,并且短时间尺度是主要取决于表层土壤水分,长时间尺度不仅为表层同时也取决于较深层土壤含水量。小时尺度下,刺槐蒸腾随太阳辐射、空气温度、水汽压亏缺、土壤温度变化而变化,但蒸腾峰值与环境因子的峰值均存在时间差异性,并无完全同步,差异时长可达-180～30 min,在各环境因子中太阳辐射与空气温度对刺槐蒸腾的影响较大;日尺度下,刺槐蒸腾速率主要取决于浅层土壤含水量,并随浅层含水量的增加而增大;月尺度下刺槐蒸腾耗水则取决于浅层与深层土壤含水量的共同作用;(2)构建了不同时间尺度下环境因子与刺槐蒸腾耗水的模型,各时间尺...     

PT菌剂对陕北黄土区土壤性质和油松苗木的影响

[目的]分析PT菌剂对陕北黄土区土壤性质和油松苗木的影响,为干旱和半干旱黄土高原植被恢复提供科学依据。[方法]在陕西黄土高原丘陵区采用完全随机区组试验(2013年3—10月),以常规施肥为对照,以上、中、下3个坡位为区组,研究施用PT菌剂对6年生油松苗木地径、树高、成活状况以及0—60cm这3个不同层次土壤主要养分含量的影响。[结果]施用PT菌剂油松地径平均生长量为4.5mm,是对照的2倍;树高总生长量达10cm,比对照高54%;油松死亡率比对照低9%。施用PT菌剂后土壤有机质含量平均达到7.8g/kg,是对照的2倍多;土壤全氮的含量平均为0.41g/kg,比对照高52%;速效钾的含量平均达到42.4mg/kg,比对照增加了26%;PT菌剂对有效磷提高不明显;坡位对油松地径和树高影响不显著,对各层次土壤养分性质有显著影响。[结论]PT菌剂能改善造林地土壤性质,促进油松成活和生长,建议在黄土高原地区油松造林实践中施用PT菌剂。     

火炬树蒸腾速率及其环境因子的影响研究

利用LI-6200便携式光合作用测定仪和美制LI-1600稳态气孔仪,对黄土半干旱区造林树种火炬树蒸腾速率及其环境因子进行测定。该研究的目的是为分析该地区火炬树蒸腾作用对环境因子的响应和火炬树最适的水分生态条件提供理论依据。结果表明:①火炬树蒸腾速率日变化的平均值为4.895μg.cm-2.s-1,呈双峰变化曲线。②光合有效辐射、CO2浓度和叶水势对蒸腾速率有相应的影响,但相对湿度对蒸腾速率的影响不是很明显。③火炬树能适应干旱环境是由于叶水势降低导致气孔导度的减少,从而通过减少蒸腾耗水来达到适应干旱的目的。     

长江三角洲地区麻栎和栓皮栎蒸腾规律及其对气候因子的响应

森林蒸腾在维系森林生态系统水量平衡上起着重要作用,研究麻栎和栓皮栎的蒸腾耗水规律,有助于了解栎林的水文过程和水量平衡。采用热扩散探针法,对江苏省句容市麻栎和栓皮栎林蒸腾速率进行连续观测,研究蒸腾速率在晴天、阴天和雨天的日变化特征,以及不同天气下气候因子对蒸腾速率的影响机制。结果表明,麻栎和栓皮栎蒸腾速率日变化在晴天、阴天均为单峰型,而雨天峰型波动较大。晴天峰值出现在11:30—12:30,阴天峰值出现在13:30—14:00。不同天气下,麻栎、栓皮栎日均蒸腾速率表现为麻栎>栓皮栎,晴天>阴天>雨天。总辐射、气温、饱和水汽压差与麻栎、栓皮栎蒸腾速率呈极显著正相关。总辐射对麻栎、栓皮栎蒸腾速率的贡献最大,在晴天其贡献度分别为91.7%和85.5%,而在阴天为71.0%和80.1%,在雨天为50.4%和57.9%。总辐射是影响麻栎和栓皮栎蒸腾速率最大的气候因子,其次是饱和水汽压差、气温和土壤含水量。