干旱对燕麦早期根际土壤微生物群落功能多样性的影响

[目的]研究干旱胁迫及复水下燕麦早期根际土壤微生物群落碳源代谢特征,揭示土壤微生物对干旱胁迫及复水的响应和适应规律。[方法]试验采用盆栽控水,设置正常供水（75%土壤相对含水量,CK）、适度干旱（55%土壤相对含水量,MS）、极端干旱（35%土壤相对含水量,ES）3个供水梯度,以及2个干旱-复水-干旱-复水交替胁迫处理（干旱,复水各为7 d,MS-CK;ES-CK）,共5个处理。利用Biolog-ECO法,分析各处理燕麦早期根际土壤微生物群落对六类碳源的代谢利用特征。[结果]干旱胁迫有降低燕麦早期根际土壤微生物群落对总碳源和各类碳源利用能力的趋势,使土壤微生物群落各功能多样性指数均降低。适度干旱胁迫下复水可使燕麦早期根际土壤微生物群落各功能多样性指数达到或超过对照水平,微生物群落对糖类、氨基酸类、羧酸类、聚合物类和胺类碳源利用的提高幅度分别达58.22%、55.19%、11.11%、1.84%和61.14%,且对部分碳源的利用能达到对照水平。极端干旱胁迫下复水仅使燕麦早期根际土壤微生物群落对糖类碳源利用提高113.82%。[结论]适度干旱胁迫期间进行阶段性复水可使燕麦早期根际土壤微生物...     

干旱及复水对侧柏幼苗叶片抗氧化酶活性的影响

研究不同程度土壤干旱胁迫及胁迫解除后侧柏叶片中抗氧化酶活性的动态变化,对侧柏的抗旱性及旱后复水的补偿效应机理进行初步探讨。以1年生的侧柏苗木为材料,采用盆栽试验,以土壤相对含水率(SRW)100.00%的处理为对照,测定不同水分胁迫强度(土壤相对含水率87.84%,70.00%,52.16%,40.00%)不同胁迫历时(胁迫历时0、30、45、60d)以及复水2、24、48h和72h侧柏叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性的变化。结果表明,侧柏叶片中SOD和POD活性均高于对照,且随着干旱胁迫强度的增大呈上升趋势。相同的干旱胁迫强度下,侧柏叶片中SOD活性随着胁迫历时的延长呈先上升后下降的趋势,而POD活性则一直呈上升趋势。不同水分胁迫历时下各处理在复水后2h,侧柏叶片中POD和SOD活性都急剧上升,且复水后较长一段时间内还保持较高的活性。较短时间的胁迫历时下,SOD和POD活性大体都呈上升-下降-略高于对照的趋势。适度水分胁迫使侧柏幼苗的抗氧化能力得到加强,长时间的水分胁迫会对侧柏抗氧化能力造成伤害。     

水分胁迫后复水对糜子根冠功能的补偿效应

【目的】研究水分胁迫后复水对糜子根、冠生长和光合作用的补偿规律及补偿条件的影响,为糜子抗旱节水栽培和补偿效应研究提供理论依据。【方法】采用盆栽控水方式,以全生育期正常供水为对照,分别在糜子不同生育时期水分胁迫后复水,对复水后糜子根、冠功能的恢复以及复水前后新老叶片净光合速率等指标进行分析。【结果】(1)水分胁迫后复水,根冠功能和光合作用的补偿效应与胁迫持续时间、胁迫程度及复水时期有关。(2)三叶一心期水分胁迫复水后,重度胁迫拔节期复水处理的根冠比、根系伤流量和叶面积的恢复最快,分别高于对照和中度胁迫拔节期复水处理;同时,拔节期复水处理各指标的补偿效应高于抽穗期复水的2个处理。拔节期水分胁迫复水后,中度胁迫抽穗期复水处理的根冠比、根系伤流量和叶面积高于对照和重度胁迫复水处理。(3)与对照相比,无论是三叶一心期还是拔节期开始水分胁迫,胁迫前生长出的叶片复水后其净光合速率低,胁迫程度越重净光合速率越小;而复水后长出的新叶,三叶一心期重度水分胁迫拔节期复水处理新叶净光合速率最高,复水20d时比对照高出14.5%,中度水分胁迫拔节期复水后新叶净光合速率与对照无显著差异。【结论】三叶一心期重度水分胁迫拔节期复水有利于新生器官生理活性的提高,对糜子根冠功能和净光合速率的补偿效应最佳。     

不同胁迫时长后玉米幼苗对局部复水的响应

【目的】揭示前期不同水分胁迫条件下局部恢复供水时玉米生长及水分吸收的动态变化,了解玉米生长对土壤水分条件变化的响应特征。【方法】以PEG 6000模拟水分胁迫,采用分根方法,以玉米幼苗整个根系均持续正常供水为对照(CK),在全部根系经受-0.4 MPa预水分胁迫0,1,3和6d后,对1/2根区恢复正常供水,另1/2根区维持-0.4 MPa胁迫水平,在局部供应0,0.25,0.5,1,3,5,7和9d后,测定幼苗各部分的生长及水分吸收状况。【结果】胁迫0d,即前期正常供应后局部-0.4 MPa胁迫,会在一定时间内刺激供应区根系导水率与根干物质量的补偿效应;局部供应3d内维持玉米幼苗地上部干物质量与CK持平,继续局部亏水会使地上部干物质量及根系导水率、尤其胁迫侧的根系导水率、根长和根干物质量明显降低,而对供应区根干物质量、根长、根面积无显著影响。对于-0.4 MPa胁迫1,3,6d,玉米叶片相对含水量分别在局部复水3,5,5d时恢复至CK水平(胁迫0d始终与CK持平);地上部干物质量不能完全恢复,但其占CK的相对比例最终趋于稳定;复水侧根系导水率、根干物质量、根长与根面积会有一定的恢复,但复水9d时仍不能恢复到CK水平,恢复程度均随胁迫时长的增大而减小;持续胁迫侧根系仍持续下降。根冠比有所不同:胁迫时间越长根冠比越大,局部复水后各处理根冠比均呈增大趋势,胁迫0,1,3,6d各处理显著大于对照的时间分别为局部复水后7,3,1和1d,增幅随局部复水时间延长而减缓(除胁迫0d外)。【结论】作物对局部复水的响应与前期亏水持续时间有关,适当的亏水可通过局部复水得到恢复。     

旱后复水对刺槐苗木叶片保护酶活性和膜质过氧化的影响

【目的】研究刺槐苗木在较长时间处于水分胁迫以及解除胁迫之后的生理动态变化,对旱后复水激发刺槐的生理学补偿效应机制进行初步探讨。【方法】以1年生的刺槐苗木为材料,采用盆栽试验,以土壤相对含水率(SRW)为100.00%的处理为对照,探讨不同水分胁迫强度(土壤相对含水率87.84%,70.00%,52.16%,40.00%)胁迫30 d时以及复水2,24,48和72 h后,刺槐叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性及超氧阴离子自由基(.O2-)和丙二醛(MDA)含量的变化。【结果】水分胁迫30 d后,随着水分胁迫程度的加深,刺槐叶片中.O2-和丙二醛含量均明显高于对照,同时SOD和POD活性明显提高,仍能维持较强的活性氧清除能力,其中SRW为40.00%的处理刺槐叶片SOD和POD活性较SRW为52.16%的处理低,但均高于对照。旱后复水2 h,SOD和POD活性急剧上升,.O2-和MDA含量下降幅度较大。旱后复水72 h,经过水分胁迫后的刺槐叶片抗氧化酶体系清除超氧阴离子自由基能力较对照得到加强。【结论】适度水分胁迫使刺槐苗木的抗氧化能力得到加强。     

土壤剖面基础性质差异对农田水氮过程和作物产量的影响

【目的】华北平原地区是中国最重要的冬小麦和夏玉米生产基地,不同农田土壤基础性质差异是造成该地区农田生产力空间变异的基本原因。通过研究该地区冲积始成土冬小麦-夏玉米轮作农田土壤剖面性质对水氮过程以及作物产量形成的影响,以期为该地区高产农田的水氮利用与管理提供参考。【方法】选取位于山东省泰安市研究区3块具有不同土壤基础性质且产量存在显著性差异的农田,进行3年田间试验,测定土壤剖面的土壤基本性质,具体包括机械组成、饱和导水率、田间持水量、永久萎蔫点、有机碳、全氮;监测土壤剖面0-160 cm的水分和硝态氮的动态变化以及作物生物量、叶面积指数和产量等。运用根区水质模型（RZWQM）对各农田的水氮过程进行模拟计算。【结果】RZWQM模型在整体上可以很好地模拟2009年10月至2012年9月3年不同基础土壤性质农田水分、无机氮、作物产量、地上部生物量和叶面积动态特征,并计算各农田水氮平衡项。各农田土壤基础性质差异对水氮过程及产量形成的影响具体为：高产农田0-160 cm剖面的最大有效贮水量为223 mm,分别高出中产和低产农田28和56 mm,同时30 cm深度以下土层具有相对较低的饱和导水率。该基础性质差异使得高产农田年均水分损失（地表径流+深层渗漏）仅为150.3 mm,分别低于中产和低产农田5.7和26.4 mm,从而使高产农田作物受到相对低的水分胁迫。高产农田土壤表层土壤有机碳含量较中低产田高,而碳氮比则较低,使得高产农田具有更高的净矿化氮量（较中产和低产农田高52.0和82.6 kg·hm^-2）,且较低的氮损失（氨挥发+氮淋洗+反硝化作用）,较中产和低产农田分别少6.9和10.9 kg·hm^-2。高产农田的水分利用效率（WUE）为2.32 kg·m^-3,分别较中产和低产农田高12.1%和6.8%,这是因为高产农田受到较低的氮素胁迫。在本研究区不同土壤基础性质农田的氮素利用效率（NUE）差异不显著。【结论】在华北平原冬小麦-夏玉米轮作区,理想的土体构型能够存储更多的有效水,高土壤有机碳含量和低的碳氮比能矿化出更多的无机氮,保障了充足的水氮供应,减缓作物受到的水氮胁迫,从而获得高产。     

中国芒幼苗对土壤干旱胁迫的生理响应

[目的]探讨中国芒幼苗对土壤干旱胁迫的生理响应。[方法]以中国芒幼苗为试验材料,对其在土壤干旱胁迫及复水条件下的生理特性进行了研究。[结果]轻度土壤干旱胁迫(处理1,10 d后复水)在胁迫初期,各指标均呈逐渐升高的趋势,复水后各指标与CK保持相对稳定;中度土壤干旱胁迫(处理2,15 d后复水)在胁迫初期,各指标显著升高,复水后,MDA、相对电导率、APX、GR均有所回升,SOD、POD、CAT、ASA、GSH降低速度变缓,但仍显著高于CK组;重度干旱胁迫(处理3,持续干旱胁迫)在胁迫处理初期,各指标显著升高,干旱胁迫后期,MDA、相对电导率继续升高,SOD、POD、CAT、APX、GR、ASA、GSH急剧下降,并显著低于CK。[结论]芒幼苗忍受土壤干旱胁迫的极限时间是20 d,最佳复水时间是10~15 d。     

桂两优 2号对水分胁迫及复水的生态生理响应

为探究水稻孕穗期和灌浆期对水分胁迫响应的差异,以桂两优 2 号为试验材料,通过盆栽试验,在孕穗 期和灌浆期进行水分胁迫及复水处理,研究其对水稻根系形态特征,叶片 SOD、POD、CAT 活性,成熟期株高,干物质 积累的影响。 结果表明,水分胁迫及复水后,水稻根长、根数、根鲜重发生明显变化,影响成熟期株高及干物质的积 累,使叶片抗氧化酶活性升高。 水分胁迫对水稻生长生理的影响与水分胁迫程度及生育时期有关,适当水分胁迫不 会影响水稻的生长生理。 孕穗期对水分胁迫的敏感性比灌浆期大。     

川滇高山栎幼树叶片反射光谱对不同程度水分胁迫的响应

利用反射光谱探测植物的生理生态活动是定量遥感新的发展方向。通过盆栽川滇高山栎幼树,控制其植物水分胁迫程度,分别测定不同水分胁迫条件下川滇高山栎的光谱响应曲线和叶片水分指标的各自变化,并从光谱曲线中提取对水分敏感的光谱指数,分析高山栎水分胁迫下的高光谱特征的响应特点以及与光谱指数之间的关系。结果表明:在水分胁迫下川滇高山栎的光谱曲线可见光区(VIS)和近红外区(NIR)均呈现明显的趋势性变化;不同水分处理下归一化植被指数NDVI分别与相对含水量(RWC)、等效水厚度(EWT)均呈显著正相关关系,水分反射指数(WI)与含水量指标RWC、EWT分别均呈显著正相关关系,表明NDVI与WI光谱指数能够很好地预测川滇高山栎叶片水分的变化,而光化学反射指数PRI在预测水分含量方面的有效性受胁迫强度的影响,与水分指标的关系并不稳定。通过水分胁迫后以及随后进行的复水试验,川滇高山栎光谱指数的时间序列清晰显示了先下降后上升的变化特征,并且当叶片水分胁迫达到第42天时,叶片相对含水量达到最低值0.31,此时NDVI、WI、PRI分别达到最低临界值0.71、0.98、-0.15,需要立即复水,否则川滇高山栎幼树光合等生理特征无法恢复。通过比较研究在不同水分胁迫下,与川滇高山栎水分变化状况敏感的光谱指数,可为基于高光谱遥感技术监测植被水分状况提供参考。     

侧柏水势对干旱胁迫与复水的响应特征

分析干旱和复水环境中植物水势特征,对探讨植物水分状况对土壤水分环境的响应机制具有重要意义.为探索侧柏水势对干旱与复水环境的响应特征,通过温室盆栽试验,研究干旱胁迫与复水环境对侧柏苗木不同生长阶段水势的影响.结果表明,土壤含水量、干旱持续时间、苗木生长时期以及各因素之间的相互作用对侧柏苗木水势均产生了极显著的影响(P<0.01).随着干旱程度加剧,侧柏苗木水势呈下降趋势,水分胁迫指数呈上升趋势.40.00％SWC处理的苗木水势下降幅度达到最大,其中干旱15 d的生长初期、生长中期和生长后期的苗木水势分别比对照下降了1.46、1.10、1.84 MPa.复水后,侧柏苗木3个生长时期水势逐渐恢复,恢复速率与干旱程度、干旱持续时间和生长时期相关.随着供水时间的延长,复水激发了侧柏苗木水势的补偿作用,苗木生长中期阶段水势恢复快于生长初期和生长后期阶段,在复水72 h后逐渐接近对照水平.     

油松人工林SPAC水势梯度的时空变异

为了解油松林水分运作机制 ,给干旱区造林树种的选择提供依据 ,该文利用压力室、露点水势仪对京西低山油松人工林土壤 植物 大气连续体 (SPAC)的水势梯度及相关因子进行了连续同步测定 .结果表明 :在空间水平上 ,油松林地SPAC各要素水势由土壤到植物再到大气逐步下降 ,梯度比约为 1∶5∶30 ;灌水后SPAC相临界面水势差增大 ,水势梯度比提高至 1∶15∶90 .在时间序列上 ,持久干旱条件下的油松林SPAC各要素水势的日变化和连日变化均呈下降趋势 ,下降的幅度以大气最甚 ,叶片次之 ,土壤最小 ;叶片水势日变化波峰出现于 14:0 0 ,较土壤和大气(18:0 0 )早 4h ;土壤水势的下降幅度随土层由浅而深逐渐减小 .灌水后各层土壤水势由浅而深水势先后升高 ,升高幅度表层和中层较大 ,深层较小 ;叶片水势虽提高 ,但幅度明显小于土壤 .在影响油松林SPAC水势的环境因子中 ,空气温湿度与大气水势和土壤水势相关性显著 ;空气和土壤湿度则是影响叶片水势的主导因子 .     

应用TDP技术研究油松树干液流流速

应用TDP(ThermalDissipationProbe)技术对油松树干液流及其影响因素进行了初步研究,经过野外近1a的实地定位观测,研究结果显示该研究区油松在研究年份中除4、6、7、8月份外,土壤含水量低于10%,土壤水势小于-15MPa.油松树干液流速率与土壤容积含水量和土壤水势呈明显线性相关关系.油松在全生长期受水分胁迫影响.油松树干液流速率在7、8月份明显受气象因素影响,在5、6月份则主要受土壤水分影响,在9、10月份不同时间段分别以土壤水分或气象因素为主要影响因素.在7、8月份油松树干液流速率与太阳总辐射、大气水势、空气相对湿度、绝对温度呈明显的线性相关关系.从油松树干液流速率及影响因素的变化可以看出,油松在该研究区大部分时间受到干旱胁迫的影响,通过抚育间伐降低密度,割灌、除草降低其他植物的耗水竞争,均可能是有利于油松良好生长的营林措施.     

黑龙江省作物生长季农田土壤水分分区研究

依据对农田土壤水分状况的表征程度 ,确定了包括土壤水分常数、土壤蓄水量以及土壤蓄水量盈亏值三类共计 9个指标 ,对黑龙江省农田土壤水分盈亏状况进行了较为客观的分区。分区结果表明 ,整个生长季全省呈现西亏东盈中部正常的特点 ,且依不同生长季时段和土层厚度有较大差异 ,为指导黑龙江省农业生产提供重要依据。     

油松树干液流的时空变异性研究

应用热脉冲式液流测定系统 (HPVR)和Delta T自动气象站 ,对华北土石山区的主要造林树种油松的液流变化及其与环境因子的关系进行了 1年的观测 .对液流的日变化、各位点液流及最大液流位点的时空变异性进行了深入地研究 ,分析了水分胁迫条件下的液流特征 .应用SPSS系统对平均液流速度和环境因子的统计分析表明 ,辐射强度、风速、空气温度是影响液流的主要因子 ,相对湿度与土壤温度的影响较小 ,并给出了依据气象因子估算液流速度的统计模型     

银杏树体茎流变化及其对环境因子的响应

为了动态地掌握银杏的蒸腾耗水规律,并揭示其生态、生理作用机理,采用热扩散式液流探针(TDP)监测银杏树体不同生长阶段的茎流变化,并通过气象站同步测定环境因子参数。结果表明:在典型的晴天、多云、阴雨天气下,银杏树干茎流的日变化差异显著,日累积茎流通量为晴天>多云天气>阴雨天气;银杏茎流的季节变化趋势呈现为先上升后下降的态势,在新梢生长期的蒸腾耗水量最大,日耗水量可达23L左右。在叶速生期、新梢生长期和叶黄期银杏日蒸腾耗水量的波动明显,其中以新梢生长期最为显著,日间差异最大可达20L。以各阶段日均耗水量来估算,12年生银杏年耗水量大约为2580L;银杏在年生长周期中茎流通量的变化趋势与气温、土壤湿度、土壤温度、相对湿度、光合有效辐射以及降雨量的季节变化趋势基本一致,逐步回归分析表明银杏年生长周期中大气温度是茎流最为主要的影响因子,回归方程达到极显著水平。     

浅埋条件下地下水对人工草地SPAC系统影响初探

在地下水埋深较浅的地区,潜水参与和影响了SPAC系统的水分、生物、化学等过程.试验结果表明,潜水对土壤-植物-大气连续体的水分过程和生物过程都有影响.潜水通过控制土壤水分进而影响土壤水势、莒蓿叶水势,从而影响苜蓿的生育过程,最终影响苜蓿的产量.结果显示:对于紫花苜蓿,在没有灌溉的条件下,其根区土壤水分、土水势、叶水势和叶面积指数、株高等生理指标与充分灌溉的差异不显著.研究成果对于深入分析SPAC系统水分运移规律和充分利用地下水、制定合理的节水灌溉方案以及通过控制地下水对农作物生长进行调控等有着一定的理论价值和生产意义.     

半干旱黄土丘陵区河北杨和油松生长季树干液流特征

为探究半干旱黄土区河北杨Populus hopeiensis和油松Pinus tabulaeformis树干液流密度变化特征,利用Granier热扩散探针监测陕西省延安市吴起县河北杨和油松人工林生长季（6-10月）树干液流密度的变化过程,并同步测定气象因子、林下土壤含水量和树木茎周长变化。结果表明:①2种树种树干液流密度日变化表现为“昼高夜低”单峰或双峰型曲线,油松比河北杨晚1 h左右到夜间水平。河北杨各月日均液流量大小为7月（3.69 kg·d-1）> 6月（2.90 kg·d-1）> 8月（2.63 kg·d-1）> 9月（1.47 kg·d-1）> 10月（1.16 kg·d-1）,油松为7月（5.74 kg·d-1）> 6月（3.30 kg·d-1）> 8月（3.29 kg·d-1）> 10月（2.06 kg·d-1）> 9月（1.76 kg·d-1）。2种树种晴天树干液流密度变化幅度较大,而雨天变化幅度较平缓。②观测期间,2种树种均存在夜间液流活动,主要发生在0:00-6:00,在1:00点开始逐渐上升。河北杨和油松夜间液流量占全天总液流量最大比例分别为23.8%和16.6%,观测期间平均比例分别为12.1%和10.0%。③相关分析表明:河北杨液流密度与太阳辐射和气温呈极显著正相关（P < 0.01）,与风速显著正相关（P < 0.05）,与相对湿度极显著负相关（P < 0.01）,油松液流密度与太阳辐射、风速、气温和土壤含水量呈极显著正相关（P < 0.01）,与相对湿度和气压显著负相关。2种树种液流密度日变化与茎周长日变化呈显著负相关关系,液流活动能够指示树干茎周长白天收缩和夜间膨胀的日变化。     

基于物候期的核桃树干液流特征

运用SF100热脉冲茎流仪对核桃树干液流按物候期进行了观测,并对其周围环境因子如辐射强度、空气温度和空气相对湿度进行了同步监测。结果表明,核桃花期和果实成熟期,水分条件较好,液流量较大,液流速率与辐射强度和空气温度的相关性较好;果实生长期由于受到土壤水分的强烈胁迫,液流量较小,液流速率与相对湿度的偏相关系数最高,其次是太阳辐射,而与空气温度的相关性则较差。     

库车白杏茎直径和茎液流速日变化及其与环境因子的关系

[目的]通过对库车白杏(Armeniaca vulgaris‘Kuchebaixing')茎干直径、茎液流速日变化及其与环境因子的关系分析,探讨环境因子对茎干直径和茎液流速变化的影响,为进一步认识库车白杏生长与环境的关系提供科学依据.[方法]利用以色列PhyTech公司生产的Phytalk植物生理生态监控系统对库车白杏的茎干直径、茎液流速及其环境因子日变化过程进行同步自动采集,并采用逐步回归分析方法进行分析.[结果]库车白杏茎直径变化过程曲线呈不规则锯齿状24h左右的周期性波动变化,晴天茎直径变化过程曲线比较平滑,阴天和雨天波动较大;茎直径变化与空气相对湿度、空气温度、太阳总辐射和土壤水势呈线性正相关,而与土壤温度和饱和水汽压差呈线性负相关.库车白杏茎液流速呈明显的昼夜节律变化,雨天的茎流速率变化过程有较大的起伏震荡;茎液流速与空气温度、空气相对湿度和土壤温度呈线性正相关,而与太阳总辐射、饱和水汽压差和风速呈线性负相关.[结论]库车白杏茎直径日变化呈白天收缩,傍晚、夜间复原或膨胀,与空气相对湿度、空气温度、太阳总辐射、土壤水势、土壤温度和饱和水汽压差紧密相关;茎液流速日变化呈单峰型曲线,与空气温度、空气相对湿度、土壤温度、太阳总辐射、饱和水汽压差和风速紧密相关.