不同水分处理下防护林树种生理特性研究

[目的]探讨不同水分处理下防护林树种的生理特性.[方法]试验设置4种不同沟灌处理(180 m3、250 m3、250 m3覆膜、500 m3灌溉量),以正常灌溉量为对照,对胡杨、白榆、俄罗斯杨及沙枣进行生理指标测定.[结果]180 和250 m3/667 m2水分条件下防护林树种叶水势急剧下降,但250(覆膜) m3/667 m2下降不明显;180 和250 m3灌溉量水分处理下气孔密度大于250 m3覆膜、500 m3灌溉量,气孔面积正好相反;叶片相对电导率,叶片渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖上升,丙二醛(MDA)的含量先上升后下降.[结论] 不同水分处理下,250(覆膜) m3/667 m2处理的防护林树种离体叶片的叶水势下降不明显;叶片相对电导率、渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖含量及MDA的活性与正常灌溉的差异不显著.     

不同水分处理下胡杨、俄罗斯杨光合特性的研究

[目的]以克拉玛依农业综合开发区防护林胡杨和俄罗斯杨为试材,探讨不同水分处理下不同树种叶片的光合特性.[方法]试验设置2种不同灌水量处理(50 m3/(667 m2·次)(处理一)和100 m3/(667 m2·次)(处理二)),对胡杨和俄罗斯杨进行光合特性指标测定.[结果]胡杨和俄罗斯杨的Pn、WUE、Gs日变化呈单峰或双峰曲线,在12:00时胡杨的Pn略微降低,Ci日变化呈近V字型曲线;在相同的试验条件下,胡杨的Pn、WUE、Gs、Tr、Ci均高于俄罗斯杨;比较不同水分处理下Ci - Pn、Ci - WUE、Ci - Gs、Ci - Tr光合曲线可知,胡杨、俄罗斯杨Pn、WUE随Ci的增加而增大,Gs和Tr值随Ci的增加而减小,差异显著.[结论]不同水分处理下,处理二两树种的气孔导度(Gs)、净光合速率(Pn)及蒸腾速率(Tr)高于处理一;处理二两树种的胞间CO2浓度(Ci)和水分利用效率(WUE)低于处理一;同一水分处理下胡杨能高效利用水分,同时又保持较高的光合能力,是抗旱能力较强的材料.     

干旱过程中苹果茎水势和叶水势的变化研究

分别于8：00和15：00,对田间生长的4 a生苹果树在充分灌水后的22 d干旱周期内的茎水势和叶水势进行跟踪测定,同时测定了土壤充分湿润、中度水分亏缺及严重水分亏缺条件下上述指标的日变化。结果表明：在3种土壤水分条件下叶水势的变化幅度在0.2MPa左右,差异不明显 而午间茎水势则由土壤充分湿润时的-0.6MPa降至土壤水分严重亏缺时的-1.8MPa,下降了1.2MPa。在整个干旱周期中,午间茎水势的变化虽受日蒸发量的影响,但其变化趋势与土壤水势的变化趋势较一致。随着干旱的加重,午间茎水势与叶水势之差,即茎、叶水势梯度也出现极大变化。在土壤充分湿润时,茎、叶水势梯度高达1.5MPa 在土壤水分严重亏缺条件下,差异缩小为0MPa。研究认为苹果外围新梢水势及茎水势与叶水势梯度的变化对土壤水分亏缺的反应比叶水势的变化更敏感,因此较适宜作为衡量果树水分亏缺程度的生理指标。     

内蒙古库布其沙地小叶锦鸡儿水势研究

[目的]初步研究小叶锦鸡儿水势日变化、月变化及其与环境因子之间的关系。[方法]采用PSYPRO水势仪测定库布齐沙地小叶锦鸡儿的叶水势,对叶水势日变化、月变化进行动态研究,并分析其和水分在SPAC系统中的运移过程。[结果]小叶锦鸡儿叶水势的日进程在5、9月份呈单峰曲线变化,6～8月份则表现为双峰曲线变化。15：00左右通常是一天中叶水势的最低值。叶水势与大气温度和光照呈显著负相关,而与大气相对湿度呈正相关,相关系数为0.88。大气相对湿度对植物水势的影响最大。水分在SPAC系统中运移的主要阻力发生在叶-气界面。水分在小叶锦鸡儿体内运移过程中,植物体内部茎-叶的水势差（0.077MPa）远远小于根-茎的水势差（1.050MPa）。[结论]该研究为库布齐沙地的植被恢复与重建提供了理论依据和参考。     

根域限制栽培下葡萄软化期土壤水势对果实糖积累的影响

[目的]研究葡萄浆果软化期糖积累与土壤水势(ψsoil)的关系,为葡萄成熟期的水分管理提供理论依据.[方法]以根域限制栽培的4年生“峰后”葡萄为试材,在葡萄果实转熟软化期连续测定土壤水势的同时用浆果杯法测定果实糖卸载速率的日变化.[结果]土壤水势在-2~-4 kPa时(6:00~10:00)糖卸载速率最高,在-5~-14 kPa时(11:00~18:00)比较平缓,在-15~-19 kPa(19:00~4:00)时先升高后下降,到-20 kpa(5:00)左右时到达最低值;通过高斯平均图像拟合发现土壤水势为-16.86 kPa时葡萄果实的糖卸载速率最大.[结论]-16.86 kPa是葡萄浆果成熟软化期开始灌水的土壤水势临界值.     

红豆草营养枝水势日变化的研究

[目的]剖析红豆草水分生理特性,为红豆草的开发利用和耐旱特性的研究提供科学依据。[方法]测定了甘肃省西北民族大学榆中校区典型黄土高原半干旱地区红豆草营养枝(茎、叶、花)水势的日变化以及其含水率变化规律,研究了含水率在各个时间段的变化情况,水势日变化与温度、湿度、光照变化之间的相互关系。[结果]试验表明,红豆草营养枝水势与温度和光照呈负相关,而与湿度呈正相关。当温度为最低值18℃时,水势出现最高值-0.193 3 MPa,最低温出现在早晚;温度为最高值30℃时,则水势出现最低值-0.650 0 MPa,一般高温出现在一天中的14:00～16:00这段时间。当光照出现最低值8.8 lx时,水势出现最高值-0.193 33 MPa;当光照出现最高值105 448 lx时,水势出现最低值-0.650 0 MPa。当湿度出现最低值45%RH时,水势也出现最低值-0.650 0 MPa;当湿度出现最高值61%RH时,水势也出现最高值-0.173 33 MPa。一天中含水率高值出现在早上8:00、中午12:00、晚上20:00,低值出现在16:00～18:00,为74.37%～74.59%。[结论]红豆草营养枝水势与气象因子有密切关系。     

干旱对苹果树叶水势变化的影响

水分是影响果树生产的重要的生态因子之一。水分胁迫对植物的生长发育、生理生化过程和作物的产量都有很大的影响。土壤干旱和水分胁迫时果树叶水势下降,并且随着土壤干旱程度的加剧和干旱时间的延长而加剧变化。苹果树叶水势日变化的总趋势和正常供水树基本一致。持续干旱下,不同干旱处理的叶水势均持续下降,不同处理间的差异显著,在复水后,不同处理叶水势恢复能力不同。     

不同水势对温室黄瓜蒸腾及室内湿度的影响

设置9个水势处理(-5 k PaT1≤0 k Pa;-10 k PaT2≤-5 k Pa;-15 k PaT3≤-10 k Pa;-20 k PaT4≤-15 k Pa;-25 k PaT5≤-20 k Pa;-30 k PaT6≤-25 k Pa;-35 k PaT7≤-30 k Pa;-40 k PaT8≤-35 k Pa;-45 k Pa≤T9≤-40 k Pa),研究不同水势条件对温室黄瓜蒸腾及室内湿度的影响。结果表明,不同水势下温室黄瓜蒸腾量的日内变化差异显著,以晴天12:00—13:00之间的蒸腾量为指标,开始产生水分胁迫的处理(T3)比无水分胁迫处理(T2)下降了23.3%;而水分胁迫的非气孔限制阶段T7,T8和T9处理,分别比无水分胁迫处理(T2)下降了72.4%,81.5%和84.0%。不同水势下蒸腾量的日际变化亦表现出显著差异,T1在阴天的日蒸腾量比晴天下降了60.0%;随着水势的下降,晴天和阴天的日蒸腾量差异逐渐减小,T3在阴天仅比晴天下降了36.1%;当水势下降到T7以下时,晴天和阴天的日蒸腾量差异不显著,均围绕在50 g上下波动。温室内的日平均相对湿度为63.63%~78.63%,比生产中的大水漫灌导致的温室内的相对湿度(85%~90%)降低了9(秋冬季)~24(春夏季)百分点(平均16.5百分点)。温室内空气湿度的降低,不仅可有效减少病害的发生,而且可实现生产的节本增效。     

准噶尔盆地南缘干旱条件下胡杨、梭梭和柽柳水势对比研究

[目的]以150团丰收林的三种荒漠植被(胡杨、梭梭和柽柳)为对象,比较三种植物水势变化规律差异,探讨干旱环境下植物水势的变化特点.[方法]用露点水势仪测定3种植物水势,结合2008～2009年3种植物的水势及地下水位监测数据,分析该干旱区3种荒漠植被的水势及地下水位变化规律,探讨在地下水位变化下植物水势的响应.[结果]2009年自然胡杨叶、茎水势明显高于2008年的胡杨水势;人工胡杨叶、茎水势日变化幅度不大,整个趋势呈直线型,且低于2008年的水势;2008和2009年梭梭同化枝水势日变化趋势基本一致,呈双峰型;2009年柽柳茎水势日变化略高于2008年的水势,但是两者日变化趋势相差不大.从150团丰收林2008～2009年地下水位月变化来看,整体呈下降趋势,但变化幅度不显著.[结论]3种植物的水势比较结果为:柽柳<梭梭<自然生长胡杨<人工种植胡杨.研究对丰收林胡杨、梭梭和柽柳等植被的恢复与重建及可持续管理有一定的参考价值.     

黄连木光合特性和水势变化规律的研究

[目的]了解林间环境条件下黄连木的光合特性和水势变化规律。[方法]选择代表性黄连木作为固定样株,测定其光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水势。[结果]在上午8:00黄连木净光合速率为全天最高值或较高值,8:00~10:00是净光合速率较高的时间段。净光合速率日变化曲线受环境因子影响分别呈现出双峰或衰减型单峰曲线。黄连木蒸腾速率和气孔导度日变化呈现双峰曲线,净光合速率、蒸腾速率和气孔导度之间存在0.01水平显著的相关性。黄连木枝条水势在上午8:00为全天最低值,而后整个上午都呈上升趋势,至12:00达到最高值。[结论]黄连木光合特性和水势变化规律反映出其对外界环境因子不敏感,是一个适应性较强的树种。     

不同灌水量对胡杨幼龄林叶水势与土水势的影响

【目的】研究不同灌水量对胡杨幼龄林叶水势、土水势的影响,为引洪灌水胡杨幼龄林提供技术支撑。【方法】以塔里木河中下游沿岸2~4年的胡杨幼龄林为研究对象,设置不同灌水量(20、40、60 L/m²)处理,采用WP4C露点水势仪、TPSBR-SZL传感器测定胡杨叶水势、土水势,采用WET型土壤三参数速测仪测定灌水前后土壤含水量、温度、电导率。【结果】胡杨叶水势与土水势均呈现出60 L/m²>40 L/m²>20 L/m²>CK的规律,胡杨叶水势日变化整体呈现早晚高、中午低的单峰“V”型特征;不同灌水量处理的土壤含水量均高于CK,而土壤温度、电导率均低于CK,40和60 L/m²处理的叶水势与土水势日变化均小于20 L/m²与CK;土壤含水量多少影响胡杨幼树水势的高低,土壤电导率与温度降低有利于降低土壤盐分。【结论】多次灌水对干旱区胡杨幼树的生长有着明显的促进作用;叶水势与土水势日变化差异为60 L/m²<40 L/m²<20 L/m²<对照;2年生、3年生、4年生胡杨最优的灌水量分别为60、40、20 L/m²。     

水分胁迫对尖果沙枣幼苗生物量及某些生理特性的影响

选取尖果沙枣1年生幼苗,盆栽于相对含水量不同的土壤中培养30d,研究尖果沙枣幼苗生物量及部分生理指标的变化。结果表明,土壤相对含水量在50％-55％时,与对照比,幼苗各指标无显著差异,这说明50％-55％的土壤相对含水量是适合尖果沙枣幼苗的生长;土壤相对含水量在35％-40％时,幼苗根冠比和叶绿素a含量明显增高,分别为0.596,35.920mg／cm^2,比对照幼苗分别增高了1.81倍和1.33倍,而其干物质积累率、膜透性、丙二醛含量、脯氨酸含量、叶片水势和叶片相对含水量与对照幼苗相比无显著差异,此时的土壤相对含水量可能是尖果沙枣幼苗能生长的阈值;土壤相对含水量在15％-20％时,幼苗干物质积累率和根冠比仍保持较高水平,而其叶片总重量和整株总生物量大幅度下降,chla／chlb比值也有明显降低,脯氨酸含量剧烈增高,叶片水势降低,叶片相对含水量大幅度下降,在这种低土壤相对含水量条件下,尖果沙枣幼苗虽然受到较严重的伤害,但仍然能够存活。     

不同树龄对胡杨叶片水势与光合特征的影响

【目的】研究不同树龄对胡杨叶片水势与光合特征的影响。【方法】选取2个树龄(3 a、5 a)胡杨,分析叶水势和光合参数。【结果】(1)2种树龄胡杨在快速生长期内叶水势日进程总体上均呈“V”型,且树龄越小对应的胡杨光合能力越弱,叶水势越高;(2)树龄不同,其光合因子变化亦有所差异,其中5年生胡杨胞间CO₂浓度、气孔导度、水分利用效率日均值显著高于3年生(P<0.05);(3)快速生长期2个树龄胡杨叶水势均与生理因子蒸腾速率呈极显著正相关(P<0.01),且均表现由气孔限制因素引起的光合作用减弱。【结论】2个树龄胡杨叶水势的变化因树龄不同而异,不同树龄胡杨光合日变化特征差异不显著。随着树龄的增加,胡杨光合能力提升,胡杨的水分利用效率较高,生产力较高。     

荒漠区新建林及外围原有荒漠土壤有机碳含量分析

[目的]对克拉玛依荒漠区新建的新疆杨、俄罗斯杨、榆树白腊混交林及外围原有的荒漠风沙土的土壤有机碳含量和生物量进行对比研究,旨在明确荒漠区植树造林对土壤有机碳含量的影响,为土地利用和生态保护提供基础数据.[方法]新建林区与外围原有的荒漠风沙土壤取样分析,对比研究荒漠区新建林和外围原有荒漠土壤总有机碳、活性有机碳、溶解性有机碳、微生物生物量碳含量以及生物量.[结果]新疆杨土、俄罗斯杨土、榆树白腊混交林土及荒漠风沙土0～50 cm土层总有机碳含量分别为10.38、6.73、11.16和4.37 g/kg;试验地0～50 cm土层土壤溶解性有机碳含量平均值的大小顺序为荒漠风沙土＞榆树白腊混交林土＞俄罗斯杨土＞新疆杨土;3种林土与荒漠风沙土的活性有机碳之间有显著性差异,但林种土壤之间活性有机碳没有显著差异;林区土层微生物生物量碳含量均高于荒漠区,各土层俄罗斯杨土壤微生物生物量碳含量均小于新疆杨和混交林区.[结论]林区新建后的各层土壤有机质、活性有机碳以及微生物生物量碳含量增加,大小顺序为榆树白腊混交林土＞新疆杨土＞俄罗斯杨土＞荒漠风沙土,溶解性有机碳降低.新建林区乔木和草本的生物量均大于荒漠风沙土的生物量.生物量大小顺序为总生物量大小及顺序为:俄罗斯杨＞新疆杨＞榆树白腊混交林＞荒漠风沙土.     

干旱条件下葡萄叶片气孔导度和水势与节位变化的关系

【目的】研究干旱条件下葡萄叶片气孔导度和水势随叶片节位变化的规律及其机理。【方法】利用3005F01植物水势测定仪和SC-1气孔计测量不同干旱程度下葡萄主梢各节位叶片气孔导度和水势。【结果】浇水良好的条件下,葡萄叶片气孔导度随叶片节位的升高而升高,且两者有很好的线性关系;轻度干旱可导致上部节位叶片气孔导度大幅度下降,而下部节位叶片气孔导度变化不大,叶片水势随着节位上升而提高;和轻度干旱相反,严重干旱时,叶片气孔导度随叶片节位的升高而下降,叶片水势仍然随着叶片节位的升高而上升,两者呈现出明显的线性关系。【结论】浇水良好的条件下,叶片气孔导度和叶片水势没有相关性;不同节位叶片对干旱的响应敏感度存在明显的差异,这种差异和叶片水势的变化及其反馈调节有密切的联系。     

局部恢复供水对苗期玉米生长、根系吸收能力及解剖结构的影响

【目的】作物对局部灌溉的响应研究已受到广泛关注,能否采用局部灌溉还需考虑局部灌溉前的土壤水分状况。研究水分亏缺后局部恢复供水下玉米生长、水分吸收的动态变化以及补偿效应的生理机制有重要意义。【方法】以聚乙二醇6000(polyethylene glycol 6000,PEG-6000)调控营养液的渗透势模拟水分亏缺,采用分根技术,通过水培试验模拟前期水分亏缺后局部根区恢复供水,设置3个水分亏缺程度(-0.2、-0.4、-0.6 MPa)和1个对照(无PEG),于处理后0、0.25、0.5、1、3、5、7、9 d连续动态监测各根区根系的生长和导水率状况,玉米干物质累积以及叶水势。并在此基础上,于处理后0、1、5、9 d连续动态测定对照和-0.2 MPa两个处理各根区根系解剖结构特征。【结果】水分亏缺6 d后局部恢复供水,恢复供水区根干重和导水率平均增长速率显著大于持续胁迫区(P0.05);-0.2 MPa亏缺后局部恢复供水下,0—0.25 d时,恢复供水区根干重平均增长速率较对照明显增大(P0.05),且持续到局部恢复供水后5 d,表现出根系生长的补偿效应;-0.4和-0.6 MPa亏缺后局部恢复供水处理分别于0.25—0.5 d和0.5—1 d时恢复供水区根干重平均增长速率较对照明显增大(P0.05),产生根系生长的补偿效应,可见,根系生长的补偿效应发生随水分亏缺程度增大而延迟;-0.2 MPa亏缺后局部恢复供水5 d时,恢复供水区根系导水率平均增加速率恢复到对照水平,产生根系吸水的补偿效应,继续增大亏缺程度或延长恢复供水时间,补偿效应均消失,说明局部恢复供水有效刺激恢复供水区根系吸水补偿效应的临界水分亏缺程度为≥-0.2 MPa。此外,-0.2 MPa亏缺后局部恢复供水5 d,恢复供水区根系直径与导管直径显著小于1 d(P0.05),但仍维持或超过对照水平,皮层厚度占根系直径的比例与对照无显著差异(P0.05),9 d时,根系直径与导管直径明显减小(P0.05),较对照减小19%,皮层厚度占根系直径的比例仍显著大于对照(P0.05),与根系吸水补偿效应的产生与消失同步,从根系解剖结构特征方面揭示了恢复供水区根系吸水补偿效应的生理机制。【结论】局部恢复供水可有效刺激恢复供水区根系生长和吸水的补偿效应,但与局部恢复供水前水分亏缺程度和局部恢复供水时间有关,恢复供水区根系解剖结构的变化是补偿效应产生或消失的一个生理机制。该研究可为更好的发挥局部灌溉在农业节水中的作用提供理论依据。     

基于高光谱遥感的冬小麦叶水势估算模型

【目的】采用高光谱技术,建立快速、无损与准确获取冬小麦叶水势的估算模型,为小麦灌溉的精确管理提供科学依据。【方法】利用不同水分处理的大田试验,于小麦主要生育期同步测定冠层光谱反射率、叶水势、土壤水分等信息,并探讨高光谱植被指数与冬小麦叶水势之间的定量关系。通过相关性分析、回归分析等方法,基于不同水分处理,构建4种植被指数与冬小麦叶水势的估算模型。【结果】不同水分处理和不同生育期的冬小麦,其冠层光谱反射率具有显著的变化特征。在可见光波段,冬小麦冠层反射率随着水分含量的增加而逐渐降低,而在近红外波段,其冠层反射率则随着土壤水分含量的增加而升高。随着小麦生育期的推进,在近红外波段,抽穗期的冠层反射率比拔节期的高,在灌浆期之后,红波段(670 nm)、蓝波段(450 nm)的反射率上升加快;4种植被指数与叶水势显著相关(P0.05),相关系数|r|均在0.711以上,四者均可用于冬小麦叶片水势的定量监测。在充分供水条件下(70%FC),植被指数OSAVI和EVI2与叶水势的相关系数|r|(分别为0.75和0.771)均低于植被指数NDVI和RVI与叶水势的相关系数|r|(分别为0.808和0.896),而在重度水分亏缺条件下(50%FC),植被指数OSAVI和EVI2与叶水势的相关系数|r|(分别为0.857和0.853)均高于植被指数NDVI和RVI与叶水势的相关系数|r|(分别为0.711和0.792);所建模型对45个未知样的预测结果与实测值相似度较高,其回归模型R~2、验证模型MRE、RMSE的范围分别为0.616—0.922、-17.50%—-12.52%、0.102—0.133。在70%FC水分处理下,基于EVI2(enhanced vegetation index)所得叶水势估算模型的R~2最高,为0.922,而在60%FC和50%FC水分处理下,由于考虑了土壤背景的影响,基于OSAVI所建模型的R~2最高,分别为0.922和0.856。【结论】4种植被指数均可用于冬小麦叶水势的定量监测。但是,在构建不同水分处理的叶水势估算模型时,应考虑土壤背景对冠层光谱的影响。研究结果可以为小麦精准灌溉管理提供技术依据,为星载数据的参数反演提供模型支持。