水分在木质部输导中空化作用和栓塞修复的热力学探讨

该文对木质部的空化作用和栓塞修复的机制作了深入的探讨，指出木质部内的微小气泡可处于稳定平衡状态，它们只是在木质部压力势降低，超过某一阈值时才膨胀、破裂，形成空腔。在压力势升高时，水分沿已空化了的导管（或管胞）壁重新分布。一旦压力势升高，超过另一阈值，空腔内的气体将回缩，水蒸气将凝聚，最终重新成为稳定的微小气泡，栓塞解除。     

葡萄果实生长与水势及其分量和细胞壁展延性之间的关系

在充分供水、维持葡萄果实整个生长期黎明时最高水热血基本稳定的情况下，果实第一次快速生长期间细胞溶质势下降、压力上升，细胞壁弹性柔量和可塑性展延性均升高至整个发育期的最高峰；此期果实细胞失水时水势下降缓慢，而且在初始质壁分离点前，水势下降主要归因于压力势的下降，表现出渗透调节能力较小的特点。果实缓慢生长期间，细胞溶质势与压力势变化较小；而细胞壁弹性柔量比第一快速生长期大为降低，可塑性展延性降至整个发育期的最低点；此期果实失水时细胞水势、溶质势和压力势的变化特点与第一快速生长期差异不大。在果实第二快速生长期，细胞溶质势的下降和压力势的上升幅度均达到整个发育期的最大值，细胞壁弹性继续缓慢下降，而可塑性展延性上升至第二个高峰；此期果实失水时水势剧降，而细胞压力势下降相对缓慢，表现出渗透调节能力较大的特点。水分胁迫在抑制果实生长较大。讨论了果实不同发育期细胞水势分量和细胞壁展延性与果实生长这间的关系以及不同时期果实生长对水分胁迫敏感性变化的机制。     

水分胁迫对新红星苹果幼树光合作用的影响

水分胁迫对新红星苹果幼树光合作用影响的研究表明：水分胁迫条件下，新红星苹果幼树净光合速率随叶片水势的降低存在阈值现象，叶片净光合速率下降的临界水势为－2．03MPa，对新红星苹果幼树灌溉的临界土壤含水量轻壤土为9．78％；暗呼吸及呼吸速率与叶水势降低的关系，呈现先升高而后下降的曲线类型；严重的水分胁迫可以引起叶绿素含量下降。     

侧柏和核桃苗木对水分胁迫的响应

应用压力室测得侧柏和核桃苗木水势并绘制P—V曲线，通过对各水分特征值及P—V曲线的分析，得到在水分胁迫条件下两树种的水分变化状况。结果表明：两树种具有类似的水分生理特点，但也发现两种树种不同的抗旱机制。在干旱条件下，核桃具有高水势耐旱特征，即具有较高的束缚水含量和维持较高的水势和膨压；侧柏具有低水势耐旱特征，即细胞壁具有较大的弹性以维持细胞的渗透调节能力。     

土壤结构、水分与植物根系对土壤能量状态的影响

土壤的能量状态反应土壤水分对植物的有效性，常以土壤水势来表示。通过对影响土壤水势因子的分析，给出土壤水势与土壤结构及含水率关系的表达式。当土壤不含水分时，影响土壤水势的因子主要为土壤的结构；当土壤含有水分时，由于土壤水分中和了部分毛管力，随着上壤水含水量的增加，土水势必然升高，所以，土壤结构与土壤含水率决定看上水势的高低。另外由于植物根系影响土壤结构与含水率，所以根系对土壤水势的影响也不可忽略。     

苹果树水分状况及其与蒸腾光合的关系

本文以二年生盆栽苹果(辽伏)为材科研究了叶水势与相对含水量的关系及其日变化动态;叶水分状况与蒸騰强度及光合强度的关系。研究结果表明: 叶水势最低值(-26.4巴)出现在10时,叶水势最高值(-22.7巴)出现在第二天的6时。不同部位叶水势不同。同一枝条不同节位叶水势为:下位叶<中位叶<上化叶。同一树冠外围叶水势为:下部叶>中部叶>上部叶。树冠内膛和外围叶水势为:内膛叶水势>外围叶水势。黎明时、日出时叶水分状况与白天的蒸騰强度的关系达到极显著的水平。日出后(10时)叶水分状况与蒸騰强度的关系有前者那样显著,但都表现出一定的阈值效应。     

干旱胁迫下柠条锦鸡儿的水分生理特征

为了解柠条锦鸡儿抗旱水分生理特性,采用盆栽控水的方法,设置重度干旱胁迫,中度干旱胁迫和适宜水分3个水分梯度,对柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)1 a生实生苗进行了干旱胁迫处理,测定了叶片相对含水量、蒸腾速率、保水力、清晨叶水势、最大渗透势(Ψ100)、初始质壁分离时的渗透势(Ψtlp)、初始质壁分离时的相对含水量(RWCtlp)和束缚水与自由水比值等水分生理指标.结果表明:随着土壤含水量的减少,柠条锦鸡儿的蒸腾日变幅减小,日平均蒸腾速率急剧降低,束缚水与自由水比值增大,在60 d和90 d时,中度、重度干旱胁迫的相对含水量和清晨叶水势较适宜水分均显著降低,但2个干旱处理间差异不显著;随含水量的减少,Ψtlp、Ψ100和RWCtlp降低,但Ψ100-Ψtlp的阈值增大.柠条锦鸡儿在干旱胁迫下具有很强的保水、吸水能力,适应干旱生态环境.     

水分胁迫对沙冬青气体交换和 叶绿素荧光的影响

使用LI-6400 光合测定系统及其配备的荧光叶室测定了不同水分状况下沙冬青气体交换及叶绿素荧 光变化特征。结果表明院沙冬青光合速率尧蒸腾速率和气孔导度与水势的关系均可模拟为y=a+b（1原e-kx）、叶绿素荧 光特征指标水势关系呈y=ae-bx^k曲线;沙冬青光合速率尧蒸腾速率尧气孔导度和叶绿素荧光特征指标值随着植物水 势下降均呈下降趋势、光合速率尧蒸腾速率尧气孔导度下降的初始水势（初始胁迫水势）明显小于叶绿素荧光特征 指标、光合速率水势补偿点尧蒸腾速率临界点水势和气孔导度临界点水势与叶绿素荧光特征指标NPQ尧qP 和ETR 初始胁迫水势基本相同、而明显小于荧光指标Fv/Fm 初始胁迫水势。研究指出、可用气孔导度水势临界值作为评 价光合作用气孔调节和非气孔调节的界限、Fv/Fm 水势临界值可作为植物水分胁迫临界值院当水势大于气孔导度 水势临界值时、属于气孔调节水势范围;当水势小于气孔导度水势临界值时、植物以非气孔调节为主。当水势大于 Fv/Fm 水势临界值时、植物处于轻度或中度水分胁迫;当水势小于Fv/Fm 水势临界值时、植物处于重度水分胁迫。 结果表明、沙冬青气孔调节水势临界值为-3.81~-5.26 MPa、重度水分胁迫水势临界值为-8.05~-14.53 MPa、临界 值具有生长季节差异。     

植物在逆境下的渗透调节

渗透调节是植物在逆境下降低渗透势。抵抗逆境胁迫的一种重要方式,渗透调节作为植物的重要抗逆生理机制。近些年得到了较广泛的研究。本文概述植物在水分胁迫下渗透调节的研究现状,并提出今后应注意研究的几个问题。1.渗透调节的调节方式和原初机理1.1 调节方式植物细胞的水势由几个组份组成。即:ψ_w=ψ_s ψ_p ψ_m,方程式中ψ_w为水势,ψ_s为渗透势,ψ_p为压力势(膨压)。ψ_m为衬质势。ψ_m除了在干组织或干种子中外,一般微不足道,故不予考虑。在正常情况下ψ_w和ψ_s均为负值。植物体内水分运输的方向是从高水势到低水势。在水分胁迫     

水稻品种的抗旱性及其生理特性的研究

 研究了10个中熟水、陆稻品种（含杂交组合）的抗旱性以及对水分胁迫的生理反应。结果表明：不同品种的抗旱系数为：旱-A03＞旱-501＞珍珠矮＞扬稻4号＞汕优63＞六优1号＞亚优2号＞南京11＞盐粳2号＞盐粳235，而抗旱指数和在水分胁迫下的产量则以3个杂交组合汕优63、亚优2号和六优1号最高；在水分胁迫下，抗旱性较好（抗旱系数较高）的品种SOD（超氧化物歧化酶）活性明显增加的叶水势阈值较高，叶片质膜透性明显增加的叶水势阈值较低，抗旱性较差（抗旱系数较低）的品种则相反；水分胁迫下库源比、茎鞘物质的输出率和转换率的相对比率（胁迫处理/对照×100%），抗旱性较好的品种较高，抗旱性较差的品种较低；在水分胁迫下剑叶的气孔密度增加，但抗旱性较好的品种增加较少，抗旱性较差的品种增加较多。     

An Analysis to the Driving Forces for Water and Salt Absorption in Roots of Maize Seedlings Under Salt Stress

When maize seedlings were subjected to salt stress,a decline in root xylem pressure was observed within seconds,followed by a gradual increase in Na＋ deposition in the seedlings.The magnitude of xylem pressure response was positively correlated with,but not proportional to the intensity of the stress.A continuous recording of the xylem pressure profile showed that self-regulation of the xylem pressure existed before and after the imposition of salt stress when the environmental conditions were relatively stable.The salt induced increase in xylem tension dominated the total water potential of the plant when the salt stress was mild,but the osmotic potential became more prominent when the NaCl concentration in the root bathing solution was raised to over 100 mol m-3.The average transpiration rate of the seedlings dropped by 40% when the NaCl concentration in the root ambient was increased to 150 mol m-3.Although salt stress resulted in the decline of both the xylem pressure potential and the osmotic potential in the root xylem,the changes in the total water potential of the root xylem solution were always smaller than the changes in the water （osmotic） potentials of the solution bathing the root.An analysis to the water relations of maize seedlings showed that not only the water potential components,but the radial reflection coefficient of the roots was also dependent on the level of salinity.When the NaCl level in the root bathing solution was raised from 25 to 150 mol m-3,the radial reflection coefficient of the root declined from 0.43 to 0.31.This small change resulted in a remarkable increase in the normalised relative NaCl absorption by 2.4 times,indicating that the radial reflection coefficient of root played a very important role in regulating the absorption of NaCl in maize seedlings under salt stress.     

植物木质部空穴化过程超声发射的分析与测量

为了探讨植物木质部空穴化过程超声发射的特性和产生机理,基于Rayleigh Plesset方程建立了描述空泡在导管中运动的方程并求解,同时构建超声检测系统并对植物木质部超声发射进行检测与分析。根据方程计算出气泡的平衡半径,当气泡受到扰动,如木质部液压强变化等原因造成半径大于或小于平衡半径时,用四阶龙格 库塔法求解方程,结果显示气泡会以减幅振动的方式回到平衡状态,形成振源发射超声。实测侧柏、元宝枫、刺槐切片在失水过程中的超声发射信号,并对其进行分析。结果表明:实测超声发射信号的频率、振铃数等与植物导管或管胞大小和材质无显著关系,约80%的信号特征与仿真计算结果一致。说明植物导管或管胞中,气泡以减幅振动的形式膨胀和塌缩所产生的超声信号是木质部空穴化过程中产生超声发射信号的原因之一。      

基于数值模拟的栓塞修复过程中AE信号分析

为探讨木质部栓塞修复过程监测到大量AE信号现象的原因,基于Rayleigh-Plesset方程建立描述栓塞修复过程中空化泡的运动方程,并用数值模拟方法得到空化泡运动方程的解,对AE信号进行动力学分析。结果表明:当木质部液水势升高时,空化泡会塌缩为半径较小的气泡。但经过一次塌缩并不会使栓塞修复。在压强升高的情况下,气泡会经多次塌缩直到形成稳定的微小气泡,栓塞才会完全修复。在气泡多次塌缩的过程中,气泡半径减小,但是并不是单调减小而是以减幅振动的方式减小,从而形成振源,成为AE信号的来源之一。     

Loss of Responsiveness to Osmotic Stress in Maize Root： the Effect of Water Channel Blocker HgCl2

In order to investigate the effect of water channel blocker HgCl2 on the hydraulic resistance in roots of maize seedlings, a xylem pressure probe was used to monitor the changes in root xylem pressure in response to NaCl- or mannitol-induced osmotic stresses before and after the application of HgCl2. When the maize roots were subjected to 500 umol L-1 HgCl2 in root bathing solution, not only a considerable decline in xylem pressure （increase in xylem tension） was observed, but the loss of responsiveness of the plant to both salt- and mannitol-induced osmotic stresses in terms of xylem pressure change was seen as well when the transpiration rate of the plant was not significantly changed. The results are similar but different from the reversed osmosis by the Fenton reaction in the internodes of Chara coralline, showing that the mechanisms of water transport across cell membrane in plant roots are far more complicated than expected.     

内聚力-张力学说的新证据

虽然内聚力-张力学说已经建立了一个多世纪,但要完全接受它仍有一些问题,因为它的一个推论是很难证实的,即木质部导管中存在大的负压.特别是近年来木质部压力探针和Z型管试验的结果表明,引起空穴的木质部压力仅在-0.5 MPa以上. 有人根据这一结果认为必须对木质部水分运输的内聚力-张力学说加以修正. 但是,目前又有两个研究小组应用相似改良的Z型管方法测定了产生空穴的木质部压力. 他们的结果显示,不同树种木质部导管保持水分传导的压力范围在-1.2 MPa到-3.5 MPa以下. 这表明树木木质部导管中存在较大负压,从而有力支持了内聚力-张力学说.     

八种木本植物木质部栓塞恢复特性及其与PV曲线水分参数的关系

以西北农林科技大学校园内生长良好的耐旱树种刺槐(R obin ia p seud oacacia L.)、元宝枫(A certrunca tum Bge.)、沙棘(H ipp ophae rham noid es L.)、白榆(U lm us pum ila L.)、油松(P inus tabu laef orm is C arr.)、白皮松(P inus bung eana Zucc.ex End l.)及中生树种女贞(L igustrum lucidum A it.)和柳树(S a lix m a tsud ana K o idz.f.p endu la Schne id)为研究对象,用压力套在2.5 M Pa下诱导1年生枝条发生木质部栓塞,研究自然条件下木质部栓塞的恢复特性,探讨木质部栓塞恢复特性与PV曲线水分参数间的关系。结果表明,木质部栓塞恢复的快慢,与其小枝的木质部栓塞脆弱性顺序基本一致;栓塞的发生和恢复与树木木质部的结构密切相关。植物木质部栓塞的发生、恢复,与植物耐旱性一样受多种因素控制,虽然与PV曲线水分参数有一定关系,但任何单一水分参数的排序,均与木质部栓塞的脆弱性和恢复速率不完全一致。木质部水势和树木不同部位间的水势梯度是影响木质部栓塞发生和恢复的最主要因素,蒸腾作用、气孔关闭及植物的渗透调节等可能也与木质部栓塞的恢复有关。     

栓皮栎苗木的水分关系

使用压力室和Pressure-Volume曲线方法研究栓皮栎Quercus variabilis Bl。苗木根系和枝叶的水势及其几个主要水分参数的变化。土壤水分良好时,枝叶水势的日变化最低可达-2.0MPa,根系可达-0.8MPa,气孔开始关闭时木质部水势为-2.0～-2.6MPa。根系的水分释放曲线有明显的季节变化,秋季曲线的斜率最小;共质体水含量为18.84％～52.42％,弹性模量值最大为8.6MPa,最小为6.5MPa。枝叶中水分释的曲线也有季节变化,整个生长季中共质体水含量为38.51％～81.95％,具有与根系相似的变化趋势;弹性模量值最大为15.7MPa,最小为9.2MPa。结合苗木的生长发育进程及环境因子的变化分析了水分参数变化的原因。     

渗透动水压力对坝基双斜面深层抗滑稳定的影响分析

大坝高水位蓄水运行期间,坝基渗流通道中会出现很大的渗透动水压力。本研究对坝基岩块透水性低的双斜面深层滑动情况,用等安全系数法,分析了滑动面上的动水压力对坝基稳定的影响。计算结果显示,蓄水位一定时,双滑动面上的动水压力对降低抗滑稳定安全系数的影响很小,稳定分析时可以忽略动水压力。分析中还发现,从不同的角度对抗滑力和滑动力组成做不同的处理,会出现不同的稳定性评判结果。基于此结果,本研究可为进一步完善刚体极限平衡法提供理论参考。     

水电站巨型薄壁输水钢管外压失稳规律分析及优化设计方案

针对水电站输水钢管向巨型化发展的现状,分析了加劲钢管临界失稳时的外压承载力及失稳形态与管径、壁厚、加劲环形状、尺寸、布置间距及材料的力学性能之间的关系,揭示了其外压承载力骤减的主要影响因素及其骤减区间,给出了合理的加劲环形状、尺寸及最有效布置间距,提出了钢管各部位外压稳定与强度安全协调一致的优化设计方案。