春小麦碳同位素分辨率与水分利用效率的相关性

以20个春小麦基因型为材料,研究了其旗叶和籽粒的碳同位素分辨率及水分利用效率在宁夏的两种生态条件下(有限灌溉地区和雨养地区)连续3 a的变化与相关性.结果表明,WUE、△La、△Gm存在年际闻、试验地点间、基因型间的差异,基因型与环境互作效应不显著.△La与△Gm相关性较好,但WUE与△La、△Gm的关系存在年际间的变化,高WUE品种的筛选应该将碳同位素分辨率与其它生理生化或农艺指标相结合.     

天山不同海拔雪岭云杉生长季水分来源

森林生态系统在全球陆地水循环过程中扮演重要的角色,在保护水资源方面有关键作用。雪岭云杉(Picea schrenkiana)是我国天山森林生态系统的建群种,雪岭云杉的水分来源研究有助于理解植物对干旱区山地环境的适应。采用氧稳定同位素和IsoSource混合模型估算2200 m、1800 m和1450 m 3个海拔雪岭云杉生长季(4—9月)的水分来源并分析其动态变化。结果表明：(1)3个海拔土壤水的¹⁸O在4月贫化,5—9月富集,1450 m海拔茎秆水δ¹⁸O值在月份之间变化幅度最大,6—9月3个海拔雪岭云杉茎秆水¹⁸O逐渐富集;(2)整个生长季0～0.2 m土壤水为3个海拔雪岭云杉贡献一半以上的水源,表层土壤水平均贡献率从高海拔到低海拔依次为61.37%、51.35%和58.42%,在5—6月雪岭云杉倾向平均利用各层土壤水,雪岭云杉生长季的水分吸收层没有明显地转移。雪岭云杉主要吸收0～0.2 m土壤水,在发生降雨时可以快速吸收水分,改善水文状况,减小极端降雨的危害,因此,加强雪岭云杉林的保护与抚育管理,可以有效提高了森林...     

沙柳稳定碳同位素值的特点及其水分利用效率

通过对沙柳5个种源苗木叶片不同月份稳定碳同位素组成(1δ3C)的测定,研究不同种源沙柳δ13C值的特点,试图找出影响δ13C值季节变化的关键环境因子。结果表明:沙柳碳同位素值在-26.753‰~-29.915‰之间变化,其中,乌审旗和榆林种源1δ3C值较高,表明在该试验条件下具有较高的水分利用效率;叶片与枝条相比,δ13C值在6月和8月差异明显,达到0.930‰~2.469‰;而枝条的碳同位素值差异较小,为0.032‰~0.838‰;沙柳δ13C值在不同月份间有显著性差异,6月δ13C值明显高于8月;在将各环境因子分离开的情况下,主要研究了大气相对湿度对植物的1δ3C值季节变化的影响,结果显示,δ13C值随大气相对湿度的降低而偏重。     

民勤绿洲边缘不同演替阶段白刺灌丛水分利用动态

白刺(Nitraria tangutorum)灌丛是民勤绿洲边缘的建群种,也是绿洲风沙灾害防治的重要天然屏障。水分是干旱区植物生存发展的限制性因子,研究不同演替阶段白刺灌丛水分利用动态对民勤绿洲边缘生态恢复与重建具有重要的理论和实践意义。通过测定白刺灌丛不同季节降水、土壤水、地下水、植物木质部水的稳定氢氧同位素变化特征,结合IsoSource模型,定量分析了不同演替阶段白刺灌丛生长季的水分利用策略。结果表明:不同演替阶段白刺灌丛土壤水分0-200cm垂直分布的季节变化差异明显,土壤水分排序表现为衰退阶段>发育阶段>稳定阶段。5月-9月民勤绿洲大气降水线性方程LMWL为δD=6.59δ~(18)O-4.38,R~2=0.90,n=114。土壤水、地下水、植物水、降水δ~(18)O随季节和演替阶段的变化规律各异。白刺灌丛发育阶段,春季主要利用中层土壤水,夏季和秋季利用地下水。稳定阶段,春季主要利用浅层土壤水分,夏季主要利用降水,秋季主要利用地下水。衰退阶段,春季主要利用深层土壤水,夏季和秋季主要利用地下水。地下水埋深、结皮覆盖度、灌丛与农田之间距离等环境因子以及植株枯枝程度共同影响着不同演替阶段白刺灌丛的水分利用策略。     

降水对沙地杨树人工林水分利用的影响

文中以107欧美杨(Populus×euramericanacv.”74/76”)人工林为研究对象,采用DELTA V Ad-vantage同位素比率质谱仪测定杨树茎木质部及各来源水δD、δ18O稳定性同位素值,结合自动气象站(HOBO)连续观测土壤含水量(SWC)、降雨量等环境和气象因子,利用同位素质量守恒多元分析方法,分析降水前后杨树林水分利用策略.结果表明:1)降水在转化为土壤水或地下水的过程中发生同位素富集.与降水前相比,雨后0cm ～ 80cm土层土壤水δD、δ18O值明显呈现出偏正,80cm ～120cm之间明显呈现出偏负.2)土层深度与降水前后土壤水δD和δ18O同位素间存在显著的二次多项式关系,R ＞0.8537.3)雨前杨树林主要利用120cm～180cm处深层土壤水,地下水的贡献率为20％;雨后第一天主要利用0cm～ 60cm、120cm～ 180cm处土壤水和雨水,而不利用地下水;雨后第三天与第一天相比降水的贡献率由31％下降为4％,而地下水的贡献率由0％上升为8％;雨后第五天120cm～180cm各土层土壤水在前四组来源水中贡献率分别为100％、99％、100％和88％,地下水的贡献率为18％.4)对于一般性降水,杨树林对其水分利用的衰减期为5d.     

新疆塔里木河胡杨根蘖苗水分来源初探

利用稳定同位素技术结合水势观测及断根试验,研究胡杨[WTBX]（Populus euphratica）[WTBZ]根蘖苗的水分来源。结果表明：淹没前胡杨根蘖苗清晨水势显著低于母株,水分主要源于60 cm以下土壤水;退水后浅层土壤水的δ18O值贫化,根蘖苗木质部水的δ18O值相应贫化,清晨水势显著高于母株,水分主要源于浅层土壤水（0~60 cm）。样方调查表明：胡杨根蘖苗萌发于母株浅于30 cm根系上,根蘖苗发生部位不产生不定根,切断母株近端根（萌发点至母株端）和远端根（萌发点至根末端）后枯死,说明维持根蘖苗生长的水分主要源于母株。综合分析表明：胡杨根蘖苗的水分主要源于母株浅层根系远端根,对土壤水的利用取决于浅层根系对水分的吸收。     

2014年浑善达克沙地黄柳生长季水分来源同位素示踪研究

黄柳是我国内蒙古东部和辽宁西部沙丘上广泛分布的多年生灌木,是极佳的固沙树种.通过利用氢同位素示踪方法,测定了2014年浑善达克沙地黄柳生长季茎干水与潜在水源(降水、土壤水、地下水)氢同位素比率δD值,并利用多源线性混合模型IsoSource,计算了黄柳对各潜在水源的利用比例.结果表明:在5月黄柳80％以上利用120 ～ 160 cm土壤水和地下水;6月主要吸收0～40 cm土壤水;7月主要吸收120～160 cm土壤水;8月以地下水为主要水源,利用率为82％.这表明生长在不同季节的黄柳对于各潜在水源的利用有特定的适应结果,同时也说明荒漠灌木可以通过自身的调节朝着最优的方向发展,实现最大限度的水分利用.     

浑善达克沙地杨树水分利用特征

为探究浑善达克沙地杨树的水分利用特征。本文利用氢和氧同位素示踪技术,测定了降雨、土壤水与地下水的δ18O值,利用多元线性混合模型定量计算了杨树对不同土层土壤水分的利用比例。结果表明:①浑善达克沙地大气降雨方程线为:δDLWML=7.84δ^18OLWML+9.12,斜率比全国降雨方程偏小,体现了研究区降雨少,蒸发大的气候特征;②土壤含水量与地下水位埋深、降雨量、植物生长期的变化有着显著的相关关系。降雨量较大与地下水位埋深较浅的时期,土壤含水量明显增大,在植物生长前期和中期,土壤含水量明显较低;③杨树在雨季,利用了大量的浅层土壤水(0~40 cm),在较为干旱的旱季,利用了大量的深层土壤(160~200 cm)水与少量的地下水。     

MixSIAR和IsoSource模型对比分析天山北坡不同灌木的夏季水分来源

本研究旨在为量化植物水分来源选取模型时提供一定参考。结合氢氧稳定同位素技术量化植物水分来源的常用方法主要有MixSIAR模型和IsoSource模型,不同模型的量化结果各不相同,存在差异,择优选取模型对减少结果的不确定性具有重要意义。本文以天山北坡山前灌木带两种优势树种黑果栒子（Cotoneaster melanocarpus）和异果小檗（Berberis heteropoda）为研究对象,分别于2019年和2021年7—9月测定了植物木质部水和潜在环境水源的稳定氢氧同位素组成,运用MixSIAR和IsoSource模型分别量化植物水分来源,对比分析两种模型的计算结果,根据均方根误差（Root Mean Square Error,RMSE）和参数R对模型量化结果进行评价。结果表明：（1）两种模型对植物主要潜在水源的量化结果存在差异,造成差异的原因与两种模型的计算原理不同有关。（2）两模型量化得到植物主要潜在水源一致的前提下,IsoSource模型量化的结果数值大于MixSIAR模型。（3）通过RMSE与参数R的结果均表明本研究中IsoSource模型对植物水源量化结果的准确性高于Mix...     

降雨格局对高寒沙地中间锦鸡儿幼苗生长的影响

以青海共和盆地高寒沙区典型固沙植物中间锦鸡儿(Caragana intermedia)为研究对象,采用人工模拟降雨的方法分析不同降雨频次和降雨梯度对中间锦鸡儿幼苗形态特征、生物量及根系特征的影响.结果表明:1次降雨频次下80％M(M为2009-2018年生长季平均月降雨量)降雨梯度幼苗的大部分参数、M和60％M降雨梯度...     

不同灌溉量梯度下胡杨和新疆杨苗期的抗旱性比较

在新疆和田地区墨玉县选取两年生的胡杨和新疆杨实生苗,栽植于苗圃进行不同灌溉水量的处理。不同处理下土壤的含水量分别为田间持水量的85%,70%,47%和24%。测定不同处理水平下胡杨和新疆杨在不同时刻的叶片水势,结果表明:胡杨和新疆杨的水势在一天中的变化趋势呈"V"字型,胡杨的水势日平均值高于新疆杨。利用Licor-6400便携式光合仪对两种杨树的净光合速率和蒸腾速率进行了测定,结果显示相同处理下胡杨的净光合速率和蒸腾速率的日平均值大于新疆杨,胡杨的瞬时水分利用效率高于新疆杨。此外,还测量了两种杨树的叶片的稳定碳同位素比率,结果显示胡杨的δ13C值显著大于新疆杨(p<0.05),表明它的长期水分利用效率较高。运用隶属函数综合各个指标的比较结果来看,胡杨的抗旱性强于新疆杨。     

干旱胁迫下不同玉米品种的耗水特性及其水分利用效率的差异

通过盆栽控水对12个玉米杂交品种的耗水量、生物学产量及其水分利用效率(WUE)进行测试,结果表明:12个品种的耗水量、干物质积累和WUE存在显著或极显著差异,其中郑单958、掖单13、陕单911这3个品种属于高水分利用效率、高产、耗水型品种;中单2号属于高水分利用效率、中产、中等耗水型品种;农大60、陕单902属于高水分利用效率、中产、节水型品种;户单1号、掖单19、沈单10号这3个品种属于中等水分利用效率,生物产量表现一般、节水型品种;户单4号、陕单9号和丹玉13这3个品种属于低水分利用效率、生物学产量较低、节水型品种。     

高寒沙区中间锦鸡儿人工林细根动态及其周转

通过对青海省治沙试验站3 a、5 a、10 a、16 a和30 a生的中间锦鸡儿(Caragana intermedia Kuang et H. C.Fu)人工林细根生物量的测定分析,了解其细根生物量的垂直分布和动态变化特征以及周转速率。结果表明:①中间锦鸡儿人工林约41%的活细根和39%的死细根分布在0~20 cm的土层,38%的活细根和死细根分布在20~40 cm的土层,21%的活细根和23%的死细根分布在40~60 cm的土层。②细根生物量表现出明显的季节动态性,活细根生物量峰值出现在6月和8月或者6月和9月,8月或9月达到最大值;死细根生物量峰值出现8月和9月,也是8月或9月达到最大值。③不同林龄人工林细根周转速率分别为:0. 53、0. 66、0. 56、0. 73、0. 78次·a^-1。④细根生物量和周转率均随林龄增大而增加,随土层加深而减小。     

不同保护性耕作方式对冬小麦叶片水平水分利用效率的影响

比较河西灌区传统耕作方式和4种保护性耕作方式对冬小麦抽穗期旗叶叶片水平水分利用效率以及与之相关生理生态因子的影响,探索高产节水、保护耕地的冬小麦栽培措施。结果表明:秸秆翻压(TIS)、免耕(NT)和免耕覆盖(NTS)的耕作方式使冬小麦的叶片水分利用效率(WUEl)日变幅缩小,而免耕立茬耕作方式(NTSS)使冬小麦WUEl日变幅加大;NT、NTS和TIS的日光合量均明显高于传统耕作,但由于它们的日蒸腾量也明显高于传统耕作(T),使得这三种耕作方式的日累积水分利用效率和日平均水分利用效率都低于T。NTSS和T耕作方式的叶片水平水分利用效率在11∶00~13∶00的高峰区有可能就是Pn和Tr达到优化组合的一种状态。免耕覆盖可以减少棵间蒸发,缓慢释放CO2,使植株间的CO2浓度升高,从而提高作物的水分利用效率;RHin是冬小麦水分利用效率(WUE)变化的一个重要值,在生产实践中采用各种提高RHin的生产措施,都能有效地提高作物叶片水平WUE。     

不同水肥条件对间作花生和谷子水分养分利用的影响

采用水、氮、磷"3414"试验设计,研究了花生和谷子间作不同水肥条件对作物水分、养分利用的影响。结果表明:当氮素和磷素均处于丰富水平,随着土壤水分的提高,花生叶片水分利用效率呈下降趋势,谷子呈先升高后下降的趋势;在水分和其中一种肥料因素处于丰富水平时,花生和谷子叶片水分利用效率均随着另一肥料因素的增加呈先升高后下降趋势。花生氮素积累量与施氮量,花生磷素积累量与施磷量,谷子氮素、磷素和钾素积累量与土壤水分含量具有明显相关性。花生氮积累量与钾积累量、磷积累量与钾积累量之间具有较高相关性;谷子氮积累量、磷积累量和钾积累量,三者中两因素之间均具有较高相关性;花生氮积累量与谷子钾积累量和磷积累量、花生磷积累量与谷子磷积累量、花生钾积累量与谷子钾积累量和磷积累量具有较高的协同相关性。在其他两因素处于丰富水平,随着土壤水分的提高,花生和谷子氮素、磷素和钾素利用效率均呈先升高后下降趋势;随着施氮量的增加,花生和谷子氮素和钾素利用效率呈先升高后降低的趋势,谷子磷素利用效率呈增高趋势;随着磷素水平的不断提高,花生和谷子氮素、磷素和钾素利用效率均呈先升高后降低趋势。     

Water,land, and energy use efficiencies and financial evaluation of air conditioner cooled greenhouses based on field experiments

High temperature and humidity can be controlled in greenhouses by using mechanical refrigeration cooling system such as air conditioner(AC)in warm and humid regions.This study aims to evaluate the techno-financial aspects of the AC-cooled greenhouse as compared to the evaporative cooled(EV-cooled)greenhouse in winter and summer seasons.Two quonset single-span prototype greenhouses were built in the Agriculture Experiment Station of Sultan Qaboos University,Oman,with dimensions of 6.0 m long and 3.0 m wide.The AC-cooled greenhouse was covered by a rockwool insulated polyethylene plastic sheet and light emitting diodes(LED)lights were used as a source of light,while the EV-cooled greenhouse was covered by a transparent polyethylene sheet and sunlight was used as light source.Three cultivars of high-value lettuce were grown for experimentation.To evaluate the technical efficiency of greenhouse performance,we conducted measures on land use efficiency(LUE),water use efficiency(WUE),gross water use efficiency(GWUE)and energy use efficiency(EUE).Financial analysis was conducted to compare the profitability of both greenhouses.The results showed that the LUE in winter were 10.10 and 14.50 kg/m² for the AC-and EV-cooled greenhouses,respectively.However,the values reduced near to 6.80 kg/m² in both greenhouses in summer.The WUE of the AC-cooled greenhouse was higher than that of the EV-cooled greenhouse by 3.8%in winter and 26.8%in summer.The GWUE was used to measure the total yield to the total greenhouse water consumption including irrigation and cooling water;it was higher in the AC-cooled greenhouse than in the EV-cooled greenhouse in both summer and winter seasons by almost 98.0%–99.4%.The EUE in the EV-cooled greenhouse was higher in both seasons.Financial analysis showed that in winter,gross return,net return and benefit-to-cost ratio were better in the EVcooled greenhouse,while in summer,those were higher in the AC-cooled greenhouse.The values of internal rate of return in the AC-and EV-cooled greenhouses were 63.4%and 129.3%,respectively.In both greenhouses,lettuce investment was highly sensitive to changes in price,yield and energy cost.The financial performance of the AC-cooled greenhouse in summer was better than that of the EV-cooled greenhouse and the pattern was opposite in winter.Finally,more studies on the optimum LED light intensity for any particular crop have to be conducted over different growing seasons in order to enhance the yield quantity and quality of crop.     

不同耕作方式对小杂粮产量及水分利用效率的影响

采用深松耕、免耕、传统耕3种耕作方式,研究了陕北小杂粮产区不同耕作方式对小豆、糜子产量和水分利用效率的影响。结果表明,免耕和深松耕有利于改善土壤物理结构,增加土壤的蓄水保墒能力,提高水分利用效率,节水、节本、增产增效明显,是比较理想的耕作方式。     

不同水氮水平对马铃薯产量和水氮利用效率的影响

为了给马铃薯生产提供科学合理的水氮管理依据,以品种"大西洋"脱毒组培苗为材料,通过3个水分水平(90%,70%和50%的土壤田间持水量)和3个氮肥水平(不施氮,施N 0.2 g·kg~(-1),施N 0.4 g·kg~(-1))完全组合的盆栽试验研究了不同水氮水平对马铃薯产量和水氮利用效率的影响。结果显示:在同一水分水平下,中氮处理的块茎产量、整株生物量和水氮利用效率明显高于低氮和高氮处理;在同一施氮量下,随着土壤含水量的增加,马铃薯的块茎产量、整株生物量和氮肥利用率明显提高。在9种水氮组合方式下,正常水分和中氮处理下的块茎产量、整株生物量、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力最高,分别为273 g·株~(-1)、359 g·株~(-1)、52.5 g·g~(-1)和143.9 g·g~(-1)。这说明90%的田间持水量和0.2 g·kg~(-1)土有利于马铃薯植株获得较高的产量和水氮利用效率。此外,中氮下较高的整株生物量和较低的收获指数说明:适量施用氮肥增加产量主要是因为其增加了整个植株同化物的积累,而非增加了同化物向块茎的分配。     

A preliminary study of water use strategy of desert plants in Dunhuang,China

Water is a restrictive factor for plant growth and ecosystem stability in arid and semiarid areas. The dynamics of water availability in soils and water use by plants are consequently critical to ecosystem functions, e.g. maintaining a high resistance to the changing climate. Plant water use strategies, including water-use efficiency(WUE) and the main water source that a plant species utilizes, play an important role in the evaluation of stability and sustainability of a plantation. The water use strategies of desert plants(Tamarix chinensis, Alhagi sparsifolia, Elaeagnus angustifolia, Sophora alopecuroides, Bassia dasyphylla and Nitraria sphaerocarpa) in three different habitats(saline land, sandy land and Gobi) in Dunhuang(located in the typical arid area of northwestern China) were studied. The stable isotope of oxygen was used to determine the main water source and leaf carbon isotope discrimination was used to estimate the long-term WUE of plant species in the summer of 2010. The results suggest that: 1) the studied desert plants took up soil water below the depth of 80 cm; 2) T. chinensis in the three habitats used deeper soil water and T. chinensis in the Gobi site had higher WUE than those in the saline land and the sandy land. The results indicated that desert plants in Dunhuang depended on stable water source and maintained high WUE to survive in water limited environments.     

水分胁迫对不同品种春小麦的水分利用率及生理指标的影响

通过生育期充足供水(T1)、孕穗期胁迫(T2)和抽穗期胁迫(T3)3种处理,研究了旱地类型(DE)、中间类型(IE)、水地类型(WE)春小麦不同品种水分利用效率(WUE)和生态生理指标的差异.结果表明:水分胁迫明显降低籽粒产量、WUE、光合速率(Pn)、气孔导度(Cd)和蒸腾速率(Tr).T2处理下3种类型的相对产量是DE(70.76%)＞IE(69.59%)＞WE(59.88%),而T3处理3种类型接近(81.00%～88.21%).相对于DE,IE,WE在各处理中均具有较高产量.各处理下,籽粒产量与WUE正相关极显著(r=0.860**～0.965**),与Pn,Cd 和Tr 负相关显著或极显著(r=-0.612*～-0.830**).复水后WE表现出较强的补偿效应.