土壤含水量对探地雷达探测植物根系构型精度的影响

根系是评价植被生态服务功能的关键基础要素,但快速、精确、无损确定根系的测量技术和方法是目前生态系统评估中的瓶颈。探地雷达是一种高效无损的地球物理学技术,可以在无损状态下获取土壤中的根系信息。但是探地雷达检测和识别根系的精度受土壤含水量、根系含水量、根径大小、根系埋藏深度等诸多因素影响,导致其在野外根系探测中适用性受限,为了探究土壤含水量对探地雷达探测根系精度的影响,本研究采用野外预埋根系的控制实验,根据探地雷达波速、振幅和根点反射系数的变化,分析了不同土壤含水量条件下根点识别率及根点距离均方根误差。结果表明：（1）根系探测中,探地雷达波速和振幅是判断土壤含水量变化的重要参数;（2）随着土壤含水量的增大,探地雷达波速减小,雷达振幅趋于平缓;（3）不同土层深度上随着根系直径的增大,探地雷达波速增大,雷达振幅趋于激烈;（4）根点识别率与土壤含水量成负相关（P<0.05）,土壤含水量为15%～25%时探地雷达对活根的识别效果最佳。本研究表明探地雷达可以作为植物根系生物量无损和快速测定、评估的方法,但在利用探地雷达测定土壤中根系时,应在土壤含水量相对较低的时间段进行。     

植被类型对生长季黄土区土壤含水量的影响

黄土区植被稀少且干旱缺水,土壤干层是该区林草植被过度耗水导致水分负平衡的一种特殊水文现象。本试验对比了岢岚县的2种植被类型在4-10月的0-600 cm深度土壤水分状况,并得出以下结论:土壤含水量的变化范围为撂荒地>油松-小叶杨混交林,分别为8.65%-18.25%,8.21%-14.60%;油松-小叶杨混交林在570-600 cm、撂荒地在0-20 cm深度处均出现中度干层,不存在轻度干层及重度干层;平均土壤含水量大小同样为撂荒地>油松-小叶杨混交林,分别为(14.85±3.53)%,(11.55±2.72)%;土壤含水量与土壤深度的曲线拟合呈线性关系,相关方程为y=0.024x+12.426,总体上土壤含水量随土壤深度呈现增加趋势;土壤含水量与采样月份、植被类型、土壤深度均呈极显著正相关(P<0.01)。     

极端干旱干扰下松嫩草原土壤含水量与植物的反映

自然干旱是一种干扰。本文研究了极端干旱干扰松嫩草原土壤含水量和植物的反映。结果表明 :极端自然干旱下 ,羊草地上生物量、株高与植物根系集中分布土层的含水量呈显著线性相关 ,相关系数分别为 0 .98和 0 .94;不同生境羊草群落、不同植物群落间土壤含水量和干旱深度差异明显。最后 ,提出了评价自然干旱干扰强度的指标 :当地优势植物群落在典型生境下的地上生物量和根系集分布土层的含水量     

环境因子对不同种类人工乔木林分蒸腾耗水的影响

探究干旱区不同人工乔木林分蒸腾量对环境因子响应的程度，对矿区移植人工植被选择及维系生态环境提供理论依据。本研究利用EMS81 Sap flow meter茎流监测系统和Watch Dog土壤水分传感器对锡林浩特胜利东二号矿区内人工白杨和油松的树干液流及相应根系附近土壤水分进行监测，结合当地国家气象站气象数据，分析白杨和油松的林分蒸腾量变化差异，并对不同月份白杨和油松林分蒸腾量及各环境因子进行逐步回归建模。结果表明：（1）自然条件下，干旱区不同月份白杨和油松林分蒸腾量变化具有明显差异，除5月上旬白杨和油松林分蒸腾量变化趋势相近外，其余时间白杨林分蒸腾量变化较油松更剧烈；（2）在土壤水分变化较小或无明显变化时期，油松根系附近土壤深度30 cm、50 cm、70 cm、90 cm处的土壤含水量明显大于同深度白杨根系附近土壤含水量，根系土壤持水性能较白杨更好；（3）白杨林分蒸腾量与根系不同深度处的土壤水分变化最大值在5月、7月、9月具有相关性，油松林分蒸腾量与根系不同深度处的土壤水分变化最大值在6月、8月具有相关性，两者林分蒸腾量变化受土壤水分变化影响的程度是不同的；（4）不同时间区间逐步回归...     

大青山不同植被土壤物理特征及有效水的研究

在2007年,本文采用环刀法和烘干恒重法对大青山不同植被类型土壤物理特性和旱、雨季土壤含水量进行了研究。结果表明:林地土壤物理特性明显好于荒草坡,白桦天然次生林要好于人工林;土壤旱雨季的含水量的变化与各时期内土壤有效水的排序有很大的不同,旱季土壤含水量大小排序为落叶松人工林、白桦天然次生林、灌木林、油松人工林、荒草坡,而土壤水分的有效性排序为落叶松人工林、荒草坡、白桦天然次生林、油松人工林、灌木林。在雨季的时候有林地的贮水能力要好于荒草坡和灌木林,雨季土壤含水量于其土壤理化性质排序一致,并且有显著的相关性,在土壤有效水和含水量方面降雨对油松和荒草坡的水分变化影响最大。     

秸秆集中深还田两年后对土壤主要性状及玉米根系的影响

采用翻转犁开沟的方式,在秋收后将秸秆集中深还田,探讨该模式实施两年后对土壤主要理化性质及玉米根系的影响。结果表明,随着秸秆还田量的增加,各层次土壤容重较CK处理降低了2.42%~10.67%;土壤含水量较CK处理增加了3.99%~14.68%;土壤有机质及全氮含量较CK处理均有显著提高,提高幅度分别为4.34%~97.97%、1.53%~44.36%;玉米根系总根长、总根表面积、总根体积以及平均根系直径均大于CK处理,以12 000 kg·hm-2处理效果最为显著。综上,秸秆集中深还田对降低土壤容重,提高土壤蓄水量、有机质和氮素含量,促进根系生长效应明显。     

油松刺槐混交林土壤生物学特性研究

通过对油松(Pinus tabulaeformis Carr.)、刺槐(Robinia pseudoacacia L．)混交林、油松纯林及刺槐纯林多种土壤微生物种群数量、酶活性及其季节变化的对比分析。结果表明,油松刺槐混交显著改善了林地土壤生物学特性,土壤细菌、真菌和放线菌以及固氮菌、磷细菌、钾细菌的种群数量较纯林均明显增多,土壤质量明显改善。油松刺槐混交提高了土壤过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶活性。此外,研究还显示,混交林土壤生物学特性的改变与生长季土壤含水量密切相关。     

六盘山半干旱区华北落叶松林土壤水分对降雨的响应

研究土壤水分对不同量级降雨的响应,探讨森林生态系统的土壤水分形成与消耗规律,可为我国干旱半干旱地区基于土壤水分承载力的森林植被建设和水土资源管理提供依据。在宁夏六盘山北侧半干旱区,利用气象站及土壤水势仪监测并分析了2010年生长季(5-10月)58次降水事件及华北落叶松林地根系分布层(0-60cm)各层土壤水分的响应过程。结果表明:华北落叶松林土壤水分变化与降水关系密切,土壤含水量峰型与降雨分布格局较为一致,月均土壤含水量(%)与月降水量(mm)呈极显著正相关(R=0.573,P<0.01)。不同深度处的土壤水分对降水量级的响应有差异,在小雨条件下,0-10cm土层的累计降水量响应阈值为7mm;在中雨条件下,0-10、10-20cm土层的累计降水量响应阈值为10和25mm;在大雨条件下,0-10、10-20、20-40cm土层的累计降水量响应阈值依次为8、22和36mm;在暴雨条件下,0-10、10-20、20-40、40-60cm土层的累计降水量响应阈值依次为12、29、37和63mm;随土层向深处,响应变幅呈减少趋势,对降水的响应滞后时间逐渐增加;在小雨和中雨条件下,侧向流不明显,但在大雨条件下侧向流趋势明显,最大为7.88mm。综上可知,土壤含水量的变化幅度随土层深度增加,各层次呈减小趋势,土壤含水量与降雨的同步性呈下降趋势且各层响应存在时间的滞后性。     

不同土壤水分条件对内蒙古荒漠草原地表风蚀影响的风洞模拟研究

内蒙古荒漠草原由于地表植被覆盖度低,土壤颗粒分散,极易发生土壤风蚀现象。土壤水分能够增强土壤抗侵蚀能力,但其影响程度目前尚不明确。基于此,文中以内蒙古苏尼特右旗选择短花针茅(Stipa breviflora Griseb.)荒漠草原原状土为研究对象,根据研究区风季的风速数据及测定的土壤质量含水量情况,设置1.5%、2.5%、3.5%三个水分梯度与10、13、17m/s三个风速梯度,开展了不同土壤含水量条件下的土壤起动风速,不同土壤含水量及风速交互作用下的土壤风蚀率、风沙流垂直分布的风洞模拟试验,以探究土壤含水量、风速及其交互作用对土壤风蚀特征的影响。结果表明：1)土壤含水量的增加能够增大起动风速,从而提高土壤抗风蚀能力,土壤含水量对风蚀率的作用随着风速的增大逐渐减小。2)低风速下土壤含水量的增加显著降低土壤风沙流沙物质含量,随着风速的增加,近地表风蚀输沙量比例逐渐升高。3)含水量通过与风速的交互作用起到降低风蚀的作用,但影响程度较低,研究区土壤含水量条件下的风速影响阈值为13m/s,风速超过13m/s,土壤含水量对于风蚀率的影响不明显。因此,风速是研究区土壤风蚀的主导因素,但在一定的风...     

自然干旱条件下2个石榴品种生长和光合等生理特性的变化

以石榴品种中农红和突尼斯作为研究对象,采用盆栽人工控水法,研究自然干旱条件下2个石榴品种生长量特征参数、光合特性参数、膜脂过氧化程度及其保护酶类活性和渗透调节物质含量等指标变化。结果表明:随着土壤相对含水量的自然下降,2个石榴品种的干物质积累率、叶片细胞相对电导率、丙二醛含量和游离脯氨酸含量均呈现上升趋势,光合速率(Pn)均逐渐减少,蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、过氧化氢酶(CAT)活性和可溶性糖含量均呈现先升后降的趋势,根冠比、水分利用效率(WUE)、胞间CO2浓度(Ci)、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和可溶性蛋白含量变化趋势均有所不同。土壤相对含水量从70%自然降到30%期间,2个石榴品种叶片细胞相对电导率均没有显著变化,而Pn分别从17.117μmol·m-2·s-1和15.783μmol·m-2·s-1下降为4.583μmol·m-2·s-1和5. 033μmol·m-2·s-1,此时2个石榴品种可溶性糖含量表现出最高值,分别为7. 052%和7.414 8%。土壤相对含水量从30%继续下降后,2个石榴品种Pn、Tr、WUE、Gs和可溶性糖含量均开始大幅度下降,而干物质积累率、Ci、叶片细胞相对电导率、SOD活性、可溶性蛋白和游离脯氨酸含量均开始上升。总之,自然干旱条件下,2个石榴品种幼苗能保持正常生长的条件是土壤相对含水量≥30%,若土壤相对含水量30%,2个品种均可能会受到严重伤害或不可恢复的损失。     

磁化水对不同土壤水分下黄瓜幼苗生长、光合和养分吸收的影响

采用二因素二水平完全试验设计,研究了砂培条件下磁化处理（分别为0.3T磁场强度处理的磁化蒸馏水和蒸馏水处理）对不同土壤水分条件下（正常水分处理：田间持水量的80%~85%;干旱处理：田间持水量的40%~45%,于黄瓜4~5叶期维持7 d）黄瓜幼苗生长、水分关系、光合作用和养分吸收的影响。结果表明,磁化水浇灌显著降低黄瓜幼苗的生长和水分利用,其中茎粗、地上部生物量、根生物量、总生物量、根体积、根表面积、整株耗水量和整株水分利用效率分别降低6.7%、8.9%、19.1%、9.9%、22.1%、18.5%、6.2%和10.9%;磁化水浇灌导致黄瓜幼苗叶SPAD值降低了3.7%,叶气孔导度和蒸腾速率则分别增加了21.8%和17.5%,叶瞬时水分利用效率降低了17.7%,但对净光合速率影响不大;磁化水浇灌使PSII最大光化学效率和电子传递速率分别降低了5.2%和18.6%,同时增加叶片中K含量。除叶片K含量外,干旱条件下磁化水对黄瓜生长和生理代谢影响不大,表明磁化水的作用依赖于土壤水分条件。     

Responses of root growth of Alhagi sparsifolia Shap. (Fabaceae) to different simulated groundwater depths in the southern fringe of the Taklimakan Desert,China

Alhagi sparsifolia Shap. (Fabaceae) is a spiny, perennial herb. The species grows in the salinized, arid regions in North China. This study investigated the response characteristics of the root growth and the distribution of one-year-old A. sparsifolia seedlings to different groundwater depths in controlled plots. The ecological adaptability of the root systems of A. sparsifolia seedlings was examined using the artificial digging method. Results showed that: (1) A. sparsifolia seedlings adapted to an increase in groundwater depth mainly through increasing the penetration depth and growth rate of vertical roots. The vertical roots grew rapidly when soil moisture content reached 3%-9%, but slowly when soil moisture content was 13%-20%. The vertical roots stopped growing when soil moisture content reached 30% (the critical soil moisture point). (2) The morphological plasticity of roots is an important strategy used by A. sparsifolia seedlings to obtain water and adapt to dry soil conditions. When the groundwater table was shallow, horizontal roots quickly expanded and tillering increased in order to compete for light resources, whereas when the groundwater table was deeper, vertical roots developed quickly to exploit space in the deeper soil layers. (3) The decrease in groundwater depth was probably responsible for the root distribution in the shallow soil layers. Root biomass and surface area both decreased with soil depth. One strategy of A. sparsifolia seedlings in dealing with the increase in groundwater depth is to increase root biomass in the deep soil layers. The relationship between the root growth/distribution of A. sparsifolia and the depth of groundwater table can be used as guidance for harvesting A. sparsifolia biomass and managing water resources for forage grasses. It is also of ecological significance as it reveals how desert plants adapt to arid environments.     

Phytotoxic activity of pethoxamid in soil under different moisture conditions

The phytotoxic activity of soil-applied pethoxamid [2-chloro- N -(2-ethoxyethyl)- N -(2-methyl-1-phenyl-1-propanyl) acetamide], (TKC-94), on the plant growth of rice ( Oryza sativa cv. Kiyohatamochi ) seedlings as an assay plant in soil was investigated under different soil moisture conditions. The phytotoxic activity of pethoxamid mixed with soil on the shoot and root growth of rice seedlings was uppermost under the highest soil moisture condition and it decreased with declining soil moisture content, while the inhibition was greater on the root growth than the shoot growth. The amount of pethoxamid adsorbed on soil solid and the concentration of pethoxamid in soil water from soil applied with this herbicide were not influenced by the soil moisture content. In addition, the phytotoxic activity on the growth of rice seedlings in sea sand culture applied with the soil water from the herbicide-applied soil was not influenced by the soil moisture content. In the sea sand culture, the phytotoxic activity of pethoxamid was significantly reduced in negative water potential as the concentration of polyethylene glycol-6000 added to the water increased. It is suggested that the phytotoxic activity of pethoxamid in the soil primarily depends on the concentration in soil water, but the phytotoxic activity was affected by soil moisture through the effect on absorption of this herbicide by rice seedlings.     

Residual phytotoxic activity of pethoxamid in soil and its concentration in soil water under different soil moisture conditions

The relationship between the residual phytotoxic activity of pethoxamid (2-chloro- N -[2-ethoxyethyl]- N- [2-methyl-1-phenyl-1-propenyl] acetamide) on rice ( Oryza sativa cv. Kiyohatamochi) seedlings and its behavior in soil was investigated under different moisture conditions. The phytotoxic activity of pethoxamid on the shoot growth of rice seedlings in soil was higher in 80% soil moisture content than in 70% and 60% soil moisture contents. The phytotoxic activity in soil in 70% and 80% soil moisture conditions decreased with the increasing time after application, but the phytotoxic activity was slight in 50% soil moisture conditions at any given time after application. The residues of pethoxamid in soil water, the amount adsorbed on soil solid, and the amount in total soil was reduced with the time after application in a similar manner among these soil moisture conditions. The residual phytotoxic activity of pethoxamid on the shoot growth of rice seedlings in soil was more highly correlated with the concentration in soil water than with the amounts adsorbed on soil solid and in total soil. The partition coefficients between the amounts of pethoxamid adsorbed on soil solid and its concentration in soil water were similar among the soils with different moisture conditions at each day, and the partition coefficient increased with the time after application. These results suggested that the residual phytotoxic activity of pethoxamid in soil depends on the decreasing concentration of pethoxamid in soil water with time, except in low soil-moisture conditions, which were insufficient for seedling growth.     

干旱胁迫对沙芥幼苗根系形态及抗氧化酶活性的影响

以一年生沙芥幼苗根系为材料,采用盆栽试验,测定不同干旱处理下幼苗根系形态特性、渗透调节物质含量、抗氧化系统等生理指标。结果表明,干旱胁迫下沙芥幼苗根系主根长、主根体积和根冠比随着胁迫天数的延长不断增加,重度胁迫时分别上升154.39%、90.69%和189.59%。幼苗根系活力在重度胁迫时下降51.22%,根系可溶性蛋白、脯氨酸和可溶性糖含量在轻度和中度胁迫时上升,而重度胁迫时分别下降了1.65%、4.13%和11.84%。根系中的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸活性随着胁迫程度加剧不断上升,过氧化物歧化酶(SOD)先上升后下降。丙二醛(MDA)含量和根系质膜透性随着胁迫程度增加逐渐上升到255.74%和122.78%,复水3 d后轻度和中度胁迫下根系中的抗氧化保护系统和渗透调节物质均可恢复到对照水平,重度胁迫复水3 d后只能恢复到轻度胁迫水平,说明沙芥幼苗根系受到了一定程度的伤害。     

影响丰花草种子萌发和幼苗生长的主要环境因子

运用培养皿滤纸法和盆栽法,分别研究温度、光照和水分条件对热带常见杂草丰花草种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:丰花草种子萌发温度范围广泛(5~40℃),随温度升高,丰花草幼苗的鲜质量和生长长度均呈现先升高后降低的趋势;恒温下30℃为其种子萌发的最适温度,其发芽率、发芽指数、活力指数均相对较高,而平均发芽时间最短;25℃时生长的幼苗最健壮,其芽长、根长和芽鲜质量、根鲜质量均显著高于其他温度时的对应值。而变温条件更有利于丰花草种子萌发,12 h D/12 h L、5℃/15℃时发芽率达55.63%,15℃/25℃时发芽率90%,25℃/35℃时的种子萌发率、幼苗长度、幼苗鲜质量均最大。光照不是影响丰花草种子萌发的关键因子,但光照可能有利于促进丰花草幼苗生物量向根部分配,光暗交替(12 h D/12 h L)条件下丰花草幼苗生长情况相对最好(长度根冠比为1.05∶1;鲜质量根冠比为0.51∶1)。水分是决定丰花草种子能否萌发的关键因素,25℃、12 h D/12 h L条件下,在土壤最大持水量60%时丰花草种子萌发和幼苗生长状况均最佳。     

灌水方式对轻度盐化土壤玉米生长及土壤水分的影响

以盆栽玉米为研究对象研究了直接浇灌、滴灌、微润灌等3种灌水方式下玉米的生长、叶绿素含量和光合速率、蒸腾速率等生理生态指标及土壤水分垂直分布的特征,结果表明:灌水方式对玉米生理生态指标有较大影响,苗期滴灌玉米生长较快,拔节前期,微润灌条件下玉米生长最为迅速,滴灌次之,直接浇灌生长最慢;滴灌条件下叶绿素含量最高,拔节期需水旺季时微润灌叶绿素含量最低.三种灌水方式对玉米光合速率的影响为:微润灌＜滴灌＜直接浇灌.土壤水分特征表明:微润灌稳定后土壤水分主要分布在10～ 30 cm土层,滴灌主要分布在10～ 40 cm土层;苗期、拔节期灌水后取样测定的土壤含水率表明,作物根系层内微润灌与滴灌均大于直接浇灌时的土壤含水率.     

应用叶绿素荧光技术快速预警乌鲁木齐典型农作物干旱胁迫

通过叶绿素荧光技术,分析了黄瓜、番茄、茄子、辣椒4种乌鲁木齐典型农作物幼苗在干旱胁迫过程中光系统（PSⅠ、PSⅡ）活性的变化特点,同时分析了土壤含水量和叶绿素荧光参数之间的相关关系。结果表明：在干旱胁迫下,4种农作物幼苗的光系统活力受到土壤水分含量变化的影响。Fv/Fm、Y(II)（实际量子产量）随土壤水分含量降低逐渐受到抑制,在土壤失水严重时显著降低。Y(NO)（非调节性能量耗散的量子产量）在干旱胁迫过程中逐渐增加。PSⅡ反应中心潜在活性Fv/F0在指示干旱胁迫危害和鉴别不同植物耐旱性时具有一定优势。通过土壤含水量和叶绿素荧光参数的相关分析发现,土壤含水量与Fv/Fm、Fv/F0、Y(II)和Y(ND)（非光化学能量耗散的量子产量）等呈显著正相关关系,与Y(NO)和Y(I)呈显著负相关关系。叶绿素荧光参数可以反映植株在干旱胁迫下的生理状态,也可以作为土壤水分含量的指示物,对农作物幼苗的干旱胁迫程度做出快速预警。同时,通过干旱胁迫下叶绿素荧光参数的对比,还发现幼苗之间的耐旱性差异,茄子抗旱能力优于其他3种农作物幼苗,黄瓜和番茄幼苗耐旱能力相似,辣椒的耐旱性比其他3种农作物幼苗差。     

刺槐和油松根系密度分布特征研究

通过分层挖掘法,对20龄刺槐、油松林根系密度的空间分布进行了研究.结果表明:油松主根和副主根粗壮发达,水平根系形成构架根;刺槐水平根极为发达,无明显主根.刺槐和油松根系重量、长度和体积密度的垂直分布趋势基本相同,随土层深度增加而降低.0～60 cm土层的根长和根重密度占总根量密度的70%以上,粗根(直径＞3 mm)在上层所占比例比下层略大,细根(直径＜1 mm)和较细根(直径1～3 mm)在各土层分布较为接近,总根量中粗根占较大比重.刺槐和油松林下土壤干密度随深度加深而增大,油松林下土壤含水量高于刺槐林,土壤干密度低于刺槐林.与刺槐林地相比,油松林地的土壤物理性质得到了明显改善,增强了土壤的抗旱、保墒能力.     

甲嘧磺隆等3种除草剂对云南黄馨、金钟扦插苗成苗及生长的影响

阔叶杂草是苗圃中重要的危害性杂草,然而控制苗圃阔叶杂草的有效化学方法却很少,主要原因是能防除阔叶草的除草剂往往对苗木不安全或缺少对其安全性研究。选择甲嘧磺隆、乙氧氟草醚和扑草净3种杀草谱较广的除草剂,通过2015年田间小区试验,研究不同用量下这3种除草剂对苗圃常见苗木云南黄馨、金钟扦插苗成苗、发芽、生根、株高等因素的影响。结果显示:用药时雨水、土壤湿度可严重影响植物生长状况,雨水多、湿度大,则发根、出叶少;用药时间影响药剂效应,扦插前用药,药剂影响大于扦插后用药,这可能是扦插前、扦插后苗在遇药时的叶芽状态及水分不同所造成的。研究还发现,药剂对苗木成苗无不良影响,7.5 g a.i./hm~275%甲嘧磺隆WDG处理对苗木出叶、株高无影响;而在生根方面,在药后30 d,只有对照的71.1%,用药后100 d,与对照相当,乙氧氟草醚144、288 g a.i./hm~2,扑草净450、900 g a.i./hm~24个处理的结果与甲嘧磺隆7.5 g a.i./hm~2处理相同;对于甲嘧磺隆15 g a.i./hm~2处理,在前期对苗木出叶、生根都有较大影响,3个月后影响逐渐减少甚至消失;甲嘧磺隆22.5 g a.i./hm~2处理对苗木出叶、生根、株高的抑制可持续3个月以上。