水分胁迫对冬小麦叶片水分生理生态过程的影响

在不同的土壤水分条件下对冬小麦叶片水分生理因子进行了连续的测定，结果表明水分胁迫使作物光合、蒸腾的日变化进程提前，上午胁迫处理作物气孔导度大于非胁迫处理作物的气孔导度，这有助于胁迫处理的作物利用有限的土壤水分；蒸腾速率比光合速率对水分胁迫反应更为敏感，更易受气孔调节的影响。在不同的生育期，作物气孔阻力与0－40cm土层的土壤含水量相关性最大，可用二次曲线来拟合，0－40cm土层土壤含水量在0．25m^3m^-3左右时，气孔开度最大，此时气孔阻力为最小。     

不同温度条件下沙冬青幼树对土壤失水及复水的生理响应过程

沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)是我国西北荒漠区重要的防风固沙造林树种,当地高温、少雨的气候条件常会对其生长产生高温和干旱的双重胁迫,文中以沙冬青幼树为试材,通过人工气候箱调控气温(25℃、32℃、39℃和45℃),采用自然失水的方法(停止浇水0、3、6、9、12d),模拟研究荒漠区定植后的沙冬青幼树对夏季高温和干旱双重胁迫的生理及光合的响应过程,以期为该地区沙冬青定植后的水分管理提供理论依据。结果表明：当气温在25-39℃下,随土壤含水量降至10%,沙冬青叶绿素含量、净光合速率、气孔导度等指标小幅升高;土壤含水量小于6%时,沙冬青幼树叶片含水量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率、水分利用效率等指标明显降低;复水后上述指标均呈现恢复趋势。当气温升至45℃,沙冬青幼树叶片含水量、叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率随土壤失水逐渐降低;当土壤含水量为6%时,净光合速率、气孔导度、蒸腾速率接近0;复水后上述指标也未见恢复现象。此时,高温、土壤失水或复合胁迫都使沙冬青幼树无法正常生长。当气温从25℃升高至39℃时,沙冬青的生理及光合指标受水分的胁迫...     

不同土壤水分含量对玉米气孔发育过程和蒸腾耗水量的影响

以盆栽玉米为材料,采用三个水分梯度进行处理,显微观察和比较了新生叶的气孔密度、气孔器的长度和宽度、气孔开张度,测定了水分胁迫对气孔导度、植株蒸腾耗水量和各个器官生物量的影响.结果表明:土壤水分含量降低使得玉米叶片气孔密度增大,气孔导度减小,气孔器宽度的降低幅度明显大于长度的降低.轻度和中度土壤水分胁迫使得全生育期单株蒸...     

不同水分处理下冬小麦冠层温度、叶片水势和水分利用效率的变化及相关关系

小区栽培冬小麦,设计5种程度的干旱胁迫,利用防雨棚分别控制土壤重量含水量为田间持水量的45%、55%、65%、70%、80%,观测不同水分处理下冬小麦冠层温度、叶片水势和水分利用效率的变化及相关关系。结果显示,随着含水量的增加,各处理的平均和最高冠层温度整体呈下降趋势,叶水势和蒸腾速率呈上升趋势,在小麦抽穗期干旱胁迫最严重处理表现出最大水分利用效率,开花期的水分利用效率较抽穗期整体下降了50.70%;相关分析表明,抽穗期小麦的冠层温度与空气饱和差极显著正相关(P<0.01),开花期的冠层温度和叶水势呈显著负相关(P<0.05),冠层温度和空气饱和差存在着极显著正相关,空气饱和差和蒸腾速率极显著负相关,冠层温度和水分利用效率有着显著的正相关性。综上所述,冠层温度在小麦抽穗和开花期完全可以作为作物水分状况的有效监测指标之一。     

水分胁迫对玉米大喇叭口期生长的影响

以抗旱性不同的玉米自交系为材料,研究了大喇叭口期水分胁迫对其生长的影响及生理指标的变化与抗旱性的关系.结果表明:玉米大喇叭口期不仅是对肥水条件敏感的时期,也是抗旱性鉴定的关键时期;玉米叶片鲜干比、地上部鲜干比、相对含水量、相对电导率、蒸腾速率、气孔导度、磷酸盐的吸收量与玉米抗旱性都有明显的相关性,可作为玉米抗旱性的鉴定指标.     

东北春玉米不同发育期干旱胁迫对根系生长的影响

分别在玉米拔节期(BJ)和抽雄期(CX)进行水分胁迫试验,利用微根管技术观测不同发育期干旱过程中根分布动态,并利用根分布模型模拟相关参数(d_(50)和d_(95):累积根比例分别为50%和95%的土层深度),对不同干旱胁迫处理的土壤湿度、根系分布及相关参数时空动态特征进行分析。结果表明:水分控制后的土壤湿度在130cm以上基本达到预期干旱效果,即BJ和CX处理在控水时段0~100 cm土层土壤相对湿度都降至40%以下,但深层土壤湿度并未受到水分控制影响;拔节和抽雄期干旱胁迫条件下,根长密度(RLD)最大值分别为2.18±0.89cm·cm~(-3)和2.10±0.47 cm·cm~(-3),所在土壤深度为60 cm,对照(CK)RLD最大值为1.24±0.77 cm·cm~(-3),所在深度为40 cm,CK和BJ处理的RLD在最大值深度以下随土层深度增加而减小,CX处理的RLD在80 cm以下仍保持较大值;BJ和CX比CK的d50分别增大45%和59%,d95分别增大8%和41%,证明玉米根系因干旱胁迫而向深层土壤生长。     

干旱胁迫对紫穗槐幼苗生理生化特性的影响

为揭示紫穗槐幼苗在干旱胁迫下的生理生态特性和适应性,以盆栽当年生紫穗槐幼苗为材料,通过人为控制土壤含水量,研究干旱胁迫对其生理生化指标的影响.结果表明:随着干旱胁迫程度的加剧,幼苗的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)逐渐下降,水分饱和亏缺(WSD)、水分利用效率(WUE)、超氧化物歧化酶(SOD)活...     

限根条件下供氮对玉米光合作用有关生理特性的影响

以玉米为供试作物,在遮雨棚内进行了微区田间试验,在不同水分与供氮条件下,分期测定了玉米自由水与束缚水比值和细胞汁液浓度、气孔导度和细胞间隙CO2浓度、核酮糖-1,5二磷酸羧化酶(RuBPCase)活性和叶绿素含量、以及叶片的光合速率和作物产量,研究供氮对玉米光合作用有关生理特性的影响。结果表明,氮素对光合生理特性的影响受水分供应状况的制约:水分供应较好时,供氮提高了叶片自由水与束缚水比值,降低了叶肉细胞汁液和细胞间隙CO2浓度;增加了气孔导度,提高了RuBPCase活性和叶绿素含量,既有利于改善气孔因素,也有利于改善非气孔因素,显著提高光合速率和作物产量。水分胁迫较轻时,供氮降低了气孔导度,增加了CO2进入气孔的阻力,不利于光合作用,但却提高了叶片自由水与束缚水比值,降低了叶肉细胞汁液和细胞间隙CO2浓度,增加了RuBPCase活性和叶绿素含量。在这种情况下,光合作用的气孔因素受到影响,非气孔因素不但没有减弱,反而有所增强,因而光合速率和产量都有所提高。水分胁迫严重时,供氮不但抑制了光合作用的气孔因素,还更严重地抑制了非气孔因素,导致光合速率和作物产量严重下降。供氮对光合作用影响的水分依赖性为调控氮素营养提供了有力依据。     

玉米苗期调亏灌溉的复水补偿效应

利用盆栽人工控水的方法,在玉米苗期造成不同强度的干旱胁迫,并在拔节期复水至充分供水和轻度胁迫,研究不同程度的水分亏缺对苗期玉米生长发育、水分利用效率和根系活力的影响以及复水后的补偿效应。结果表明,干旱胁迫对玉米苗期的植株生长、干物质累积和分配、气孔导度、光合速率、蒸腾速率以及根系活力产生了不同程度的影响;拔节期复水后,各种指标表现出不同程度的补偿生长效应。     

植物对土壤水分变化的响应与控制性分根交替灌溉

在土壤水分减少的情况下,植物可以感知并利用脱落酸(ABA)作物信号传递物质,将水分胁迫信号传至叶片,进而调节气孔导度,减少蒸腾耗水。同时,植物蒸腾耗水与气孔导度为线性关系,而光合作用与气孔导度为渐趋饱和关系,如果适当降低气孔导度,可以在显著降低蒸腾耗水的基础上,对光合没有影响或影响很小。在此理论基础上,提出了一种新的灌溉技术——控制性分根交替灌溉。其核心是通过一定的灌溉措施,形成土壤水分的不均匀分布,使作物的根系处于不同的水分状态：处于湿润部分的根系吸收水分,保证作物光合,处于干燥土壤的根系产生ARA,调节叶片气孔导度。这样,在不降低或少量降低光合作用的前提下,更多地减少作物的蒸腾耗水,提高作物的水分利用率。它是一种以内涵为主的节水灌溉技术,具有坚实的理论基础和良好的应用前景。     

降水对青杨蒸腾速率及其内部调节机制的影响

降水主要增加３０～８０ｃｍ土层含水量,使空气相对湿度在１３时以前有明显提高,此时气孔导度和叶片水势亦明显提高。雨前青杨蒸腾速率日进程曲线呈双峰型,日均值３８．８μｍｏｌ·ｍ－２·ｓ－１,蒸腾速率主由气孔导度和近叶面空气相对湿度进行调控。雨后蒸腾速率日进程曲线呈单峰型,日均值４９．９μｍｏｌ·ｍ－２·－１,植物蒸腾主受空气相对湿度和土壤水的影响,气孔调节不明显。一日内水分利用效率平均值雨前高于雨后。     

Spatio-temporal variation in transpiration responses of maize plants to vapor pressure deficit under an arid climatic condition

The transpiration rate of plant is physically controlled by the magnitude of the vapor pressure deficit(VPD) and stomatal conductance. A limited-transpiration trait has been reported for many crop species in different environments, including Maize(Zea mays L.). This trait results in restricted transpiration rate under high VPD, and can potentially conserve soil water and thus decrease soil water deficit. However, such a restriction on transpiration rate has never been explored in maize under arid climatic conditions in northwestern China. The objective of this study was to examine the transpiration rate of field-grown maize under well-watered conditions in an arid area at both leaf and whole plant levels, and therefore to investigate how transpiration rate responding to the ambient VPD at different spatial and temporal scales. The transpiration rates of maize at leaf and plant scales were measured independently using a gas exchange system and sapflow instrument, respectively. Results showed significant variations in transpiration responses of maize to VPD among different spatio-temporal scales. A two-phase transpiration response was observed at leaf level with a threshold of 3.5 k Pa while at the whole plant level, the daytime transpiration rate was positively associated with VPD across all measurement data, as was nighttime transpiration response to VPD at both leaf and whole plant level, which showed no definable threshold vapor pressure deficit, above which transpiration rate was restricted. With regard to temporal scale, transpiration was most responsive to VPD at a daily scale, moderately responsive at a half-hourly scale, and least responsive at an instantaneous scale. A similar breakpoint(about 3.0 k Pa) in response of the instantaneous leaf stomatal conductance and hourly canopy bulk conductance to VPD were also observed. At a daily scale, the maximum canopy bulk conductance occurred at a VPD about 1.7 k Pa. Generally, the responsiveness of stomatal conductance to VPD at the canopy scale was lower than that at leaf scale. These results indicate a temporal and spatial heterogeneity in how maize transpiration responses to VPD under arid climatic conditions. This could allow a better assessment of the possible benefits of using the maximum transpiration trait to improve maize drought tolerance in arid environment, and allow a better prediction of plant transpiration which underpin empirical models for stomatal conductance at different spatio-temporal scales in the arid climatic conditions.     

干旱胁迫下3个油菜品种地上、地下部生长特征与抗旱性的关系

为了探索干旱胁迫下不同抗旱性油菜品种的地上、地下部生长特征与抗旱性的关系,通过土柱栽培试验,对油菜品种DR1、DR2和DR3在不同水分处理条件下不同土层根量、地上部生物量、冠层覆盖面积及抗旱性之间的关系进行研究。结果表明：3个品种在水分胁迫和正常供水条件下产量和根系生物量在品种间均达到显著性差异,3个品种的抗旱能力大小依次为：DR1>DR3>DR2;不同水分处理下油菜的根系主要分布于0~30 cm土层,占根系总量的70%以上;在干旱胁迫下,3个品种DR1、DR2和DR3的总根量分别减少了22.53%、24.17%和24.53%,但仍表现出抗旱性强的品种DR1的根系总量最大,达到12.07 g,其次为品种DR3和DR2;在大于30cm的土层中,DR1的根系量占到总根量的31.5%,这表明根系垂直分布量的多少对抗旱性的影响较大,同时植株冠层面积、总生物量、根系干重与抗旱性的直接通径系数分别为0.5861、0.4514、0.5715,说明除了根系外,大的冠层面积可减少地表蒸发有利于作物抗旱。     

极端干旱区垂直线源灌方式对葡萄生长及水分利用效率的影响

灌溉方式对根系湿润方式的不同会影响作物生长及其对水分的利用效率。以常规滴灌方式为对照,通过田间试验研究了垂直线源灌方式对葡萄生长和水分利用效率的影响,结果表明:葡萄生育关键期灌水前后垂直线源灌方式根层土壤平均含水率可达到田间持水率的75.1%和82.8%,常规滴灌方式为田间持水率的60%和72%;垂直线源灌条件下净光合速率,蒸腾速率,气孔导度均较常规滴灌高,净光合速率均经历了气孔限制和非气孔限制,其中由水分胁迫引起的非气孔限制,垂直线源灌晚于常规滴灌出现,且表现不明显;垂直线源灌方式在地上生物量生长方面略好于常规滴灌方式,但两者未表现出明显差异;垂直线源灌方式较常规滴灌方式在产量上提高了1.2%;叶片水平上的水分利用效率,垂直线源灌方式较常规滴灌方式提高了57.4%。     

秸秆覆盖量对旱作小麦耗水特性及土壤性质的影响

为了解秸秆覆盖量对旱作小麦耗水特性和土壤性质的调控作用,在宁夏南部半干旱区连续两年进行了0(CK),3 000,6 000,9 000 kg·hm~(-2)四种不同秸秆覆盖量处理的栽培试验。结果表明:随着覆盖量的增加,小麦在各个生育阶段的耗水量逐渐减少,3 000,6 000 kg·hm~(-2)和9 000 kg·hm~(-2)覆盖量处理的小麦全生育期的平均耗水量较CK分别减少了12.7%,21.6%和27.5%,秸秆覆盖量与耗水量呈显著负相关(P0.01);进行秸秆覆盖以后,土壤的蓄水保墒能力得到明显提升,3 000,6 000 kg·hm~(-2)和9 000 kg·hm~(-2)覆盖量处理的小麦收获后土壤平均含水量较CK分别增加了13.1%,19.8%和26.1%;小麦的水分利用效率以覆盖量为9 000 kg·hm~(-2)的处理最大,水分利用效率较CK增加了42.4%(P0.01);不同覆盖量处理的小麦平均产量较CK增加了2.9%~16.7%,仅覆盖量为3 000 kg·hm~(-2)的处理较CK差异达到显著水平(P0.01);秸秆覆盖对表层土壤(0~10 cm)的温度变化有明显的调节作用,能够降低地温的日振幅,避免了地温的剧烈变化,能有效缓解地温的激变对作物根部产生的伤害。秸秆覆盖能够改善土壤肥力,提高土壤中碱解氮、速效钾和有机质的含量,而且有利于作物对土壤磷素的吸收。     

基于冠层叶-气温差的温室土壤水分诊断

根据对日光温室条件下番茄全生育期的冠层温度、气温、土壤水分以及一些相关气象因素测定,分析了冠层叶-气温差与土壤容积含水率、湿度之间的关系。结果表明:在日光温室条件下,番茄全生育期内冠层叶-气温差的日变化呈曲线分布,冠层叶-气温差的最高值出现在每天的13∶00～15∶00之间。通过对主要生育期13∶00～15∶00的数据分析发现,冠层叶-气温差(△T)与土壤容积含水率(SW)以及棚内湿度(RH)之间有较好的复相关关系,结合容积含水率与湿度对冠层叶-气温差的综合影响,可以得出△T与SW呈负相关关系,与RH呈正相关关系,相关系数R2为0.778。通过偏相关分析,冠层叶-气温差与容积含水率的相关性最大,呈负相关关系,相关系数R2为0.778,并通过数据验证,实测值(Y)与模拟值(X)相关性较好,相关系数R2为0.723。因此可通过监测13∶00～15∶00的冠层叶-气温差来了解作物的水分状况,为农田土壤水分诊断提供科学依据。     

关中农田土壤物理状态与分析

针对关中农田土壤通气、透水能力下降,抗不良环境能力减弱,生产成本逐年递增的实际问题,以关中11个县区农田土壤为研究对象,以土壤耕作层厚度、容重及团聚体特征为指标,开展了现代利用强度及土壤管理模式下农田土壤物理状态及其退化特征研究。结果表明:关中地区土壤发生学层次厚度尽管很厚,但受下层土体紧实化的影响,农田土壤耕作层普遍浅薄,疏松良好的土壤耕作层厚度变化在5~21 cm。调查范围内耕作层厚度在20 cm左右的仅占18%,10~15 cm之间的占64%,10 cm占18%左右。关中地区农田0~20 cm耕层土壤容重变化在1.04~1.34 g·cm~(-3),平均容重为1.21 g·cm~(-3),属于良好物理状态;而20~40 cm土壤容重变化在1.46~1.70 g·cm~(-3)之间,平均容重为1.58 g·cm~(-3),属于很紧实土壤状态。约36%的农田在20~40 cm处容重达到或超过了1.60 g·cm~(-3)的极限容重值。用干、湿筛技术测定的土壤团聚体的组成,关中农田1~5 mm的"(质量)优势团聚体"、团聚体的几何均重直径(GMD)、标准化平均当量直径(NMWD)以及土壤结构系数(Kctp)均显示,耕作层土壤团聚状态处于良好级别,其下层64%的土壤团聚状态较差,关中农田土壤团聚体水稳定性差,各地土壤团聚体状态以及稳定性差别明显。结论:关中地区农田土壤耕层变浅薄,是因为20~40 cm土层紧实化程度增大和犁底层上移与变厚所致;20~40土壤容重已经增大到极限值;0~20 cm土壤团聚体状态良好,但稳定性不强是引起其下层土壤紧实化的重要原因。关中农田土壤亚表层紧实化问题普遍,有愈加严重的发展态势。从空间上紧实化土层具有很强的隐蔽性,难以被人们所觉察,属于隐型土壤物理退化特征,不可小觑。     

不同覆草量苹果园土壤水温效应及对树体生长的影响

将麦草覆盖应用于果园,研究不同覆盖用量22 000 kg·hm-2(T1)、33 000 kg·hm-2(T2)、44 000 kg·hm-2(T3)和清耕(CK)在整个生长期对19年生长富2号苹果园0~100 cm土壤水分、5~25 cm土壤温度、树体生长量及果实品质的影响。结果表明:在旱情较重的4—7月,3种覆草处理的平均含水量随覆草量的增加而增大,其中T2和T3处理极显著(P0.01)高于CK,高出8.98%~27.09%;且3种覆草处理0~20、20~40 cm土层的含水量极显著(P0.01)高于CK,高出9.36%~73.77%;4—8月3种覆草处理的各深度地温低于CK,4—6月份极显著(P0.01)低于CK,低出2.11℃~8.02℃;相反,9—11月份高于CK。覆草处理5~20 cm深度土温日变幅极显著(P0.01)低于CK,低出0.39℃~3.63℃。果实单果重和产量以T2处理最高,3种覆草处理每公顷产量较CK极显著(P0.01)提高,高出10.70%~20.83%;产量水分利用效率覆草处理较CK极显著(P0.01)增高,高出9.87%~20.87%。覆草对树体生长量、枝类比例影响不大。综合各种效应及投入产出比,陇东黄土高原苹果园覆草量以22 000~33 000 kg·hm-2较经济适宜。