几种旱生植物盆栽苗木的水分关系和抗旱性排序

盆栽条件下,当土壤含水量逐步下降时;①植物的水饱和亏缺加剧,但不同植物间仍有差别;②植物水势趋于下降,其中旱生植物梭梭变幅最大,水势最低;③各植物的蒸腾强度均呈下降趋势,但旱生植物的蒸腾低于中生植物。在充分供水条件下,旱生植物苗木的生物量均大于中生植物,但梭梭例外,说明旱生植物苗木并非真正喜旱。对上述植物抗旱性的主分量分析(PCA)表明,其抗旱性从强到弱的顺序为:梭梭>山川柽柳>多枝柽柳>乔木状沙拐枣>头状沙拐枣>红果沙拐枣>沙枣>箭杆杨。并在二维主分量坐标上可将其分为三类。旱生植物苗木的主要抗旱途径为生理性抗旱,首先是有效的吸水能力,其次是完善的保水机制。     

白梭梭幼苗生长和生物量分配对不同盐分类型和浓度的响应

采用盆栽实验,设置3种盐分类型（NaCl,Na₂SO₄以及两者等摩尔比例混合盐）和6个浓度梯度〔0（CK）,50,100,200,300,500 mmol/L）〕,探讨了白梭梭（Haloxylon persicum Bunge ex Boiss. et Buhse）幼苗生长以及不同生长期地上地下生物量分配,对不同盐分类型及浓度的响应。结果发现：① 不同盐分类型和浓度处理下,白梭梭幼苗同化枝直径和分叉数具有明显差异,幼苗株高、基径和同化枝枝长随盐分浓度增大而减小,适度盐分浓度（300 mmol/L）促进主根生长,高盐分浓度（500 mmol/L）则具有显著抑制作用。② 随处理时间和盐分浓度的增加,白梭梭幼苗生物量积累受到的抑制不断增大,与对照相比,处理后期（第75 d）500 mmol/L浓度的NaCl,Na₂SO₄和混合盐处理下,白梭梭幼苗总生物量分别降低77%,87%和78%,地上生物量分别降低78%,87%和74%,地下生物量分别降低75%,81%和76%。③ 随时间的延长,白梭梭幼苗根冠比在各盐分处理下均呈增大趋势,但随盐浓度增加,根冠比变化趋势随盐分类型和处理时间的不同而有所区别。④ 白梭梭幼苗地上-地下生物量存在明显异速生长关系,且盐分处理未显著改变异速生长指数,均表现为地下生物量累积速率大于地上生物量。研究结果表明,在盐分胁迫下,白梭梭幼苗地上地下生物量分配对Na₂SO₄作出的响应要先于NaCl和混合盐,随处理时间的延长,对3种盐分类型作出的响应趋于一致,即将更多的生物量分配给地下根系,以缓解盐分过多造成的水分短缺等影响,维持植物的存活,符合最优分配理论。     

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。     

夜间增温对铅危害下小麦物质积累分配与根系生长的影响

为揭示气候变暖与土壤铅污染对农作物及其地下根系生长的影响,利用夜间增温系统研究了4种土壤铅水平下冬小麦关键生育期的干物质积累及其地上地下分配、收获指数、根系活性的变化。结果表明,夜间增温提升小麦全生育期的土壤温度0.6～1.4℃,增温效果明显。未污染处理的小麦蜡熟期总生物量与籽粒产量在夜间增温下显著提高,但收获指数却显著降低。铅污染加重造成小麦籽粒产量与总生物量下降,但夜间增温使铅污染处理小麦的产量显著增加14.7%～19.1%、总生物量显著增加13.0%～26.5%,其收获指数增加,表明夜间增温提高了小麦抗铅污染危害的能力。增温对提高小麦根干物质积累表现为正效应而铅污染胁迫则表现为负效应,增温具有增加小麦根系干重及根冠比的趋势,但受铅污染程度、作物生长时期制约。小麦根系活性随土壤铅污染加重而下降,而夜间增温具有提高低铅土壤小麦各时期根系活性的趋势,夜间增温在抽穗期显著提高了4个铅处理的小麦根系活性(12.2%～40.2%),增温下根系活性的增强有助于作物抵御铅污染危害。研究结果表明增温对小麦地下系统的正效应影响有助于提高其抵御铅污染胁迫的能力。     

干旱区地下滴灌对加工番茄生长的调控效应

通过3年的田间试验,探索地下滴灌条件下水分对加工番茄生长的调控效应.采用地表滴灌DI及地下滴灌SDI两种处理方式.地面滴灌DI1,Dl2,DI3,处理0～60cm土壤水分含量分别设定田间持水量的(80±5)%,(60±5)%和(40±5)%;地下滴灌SDI,SDI,SDI.处理灌水量及灌水时间与地面滴灌DI1,DI2,DI3相同.结果表明:加工番茄花期后水分处理对地面滴灌及地下滴灌番茄根系生物量、根长密度影响不显著,但盛果期地下滴灌处理根系生物量及根长密度显著增加,且地下滴灌处理根系分布明显比地表滴灌分布均匀;花期后地下滴灌水分亏缺处理植株地上部生长量显著低于地面滴灌相应处理,即SDI2和SDI3显著低于DI2和DI3,而盛果期则相反.适度干旱条件下,地下滴灌总体上单果重、单果数及水分利用效率都显著大于地表滴灌.在土壤水分充足条件下,地下滴灌与地表滴灌相比,对加工番茄生长发育及产量无显著影响,但在轻度干早条件下,地下滴灌显著促进了加工番茄根系及地上部分的生长,显著提高了土壤水分利用效率,提高了加工番茄的产量.     

叶片被毛对干旱区短命植物狭果鹤虱生理生态特征的影响

以荒漠短命植物狭果鹤虱为研究对象,通过野外控制实验,研究叶片被毛(leaf hairs)对狭果鹤虱生理生态特征的影响。结果表明:对于叶片有被毛的植物,模拟凝结水能显著提高叶厚、叶重、叶片水势、净光合速率、气孔导度以及地上生物量(干重),而对根径、根长与地下生物量(干重)表现出较小的效应;对于人工去除叶片被毛的植物,模拟凝结水对其根长、根径、叶厚、叶重、叶片水势、净光合速率、气孔导度、地上与地下生物量的影响不大。由此可知,被毛的存在能显著增加狭果鹤虱叶片吸附凝结水的量,同时也能增强其对干旱环境的适应能力。     

植物根系水力再分配量及影响因素分析

植物根系水力再分配(Hydraulic Redistribution,HR)指水分在根-土界面水势梯度的驱动下,经由植物根系在土壤不同部位之间的被动传输过程。它是植物根系为了适应土壤水分的空间异质性而形成的一种生理调节对策,不仅能够优化植物对水分的利用,而且对生态系统的地球化学循环过程具有一定影响。因此,开展水分限制环境下HR的研究对深入理解干旱区植物生存的生态水文学机理及其调控对策具有重要的意义。基于此,本文通过回顾和分析HR国内外的最新研究动态及进展,分别从HR的发展历程、在生态水文中的作用、量的大小、普遍性和影响因素进行较为系统的评述。利用数据挖掘在全球尺度上对HR定量化描述,发现HR主要发生在较干旱的乔木植物群落中。此外,HR占蒸腾比例介于3%～79%,平均值为32%;从气候因子、植被特征、土壤特性等方面重点讨论了HR的影响因素,发现干燥指数和土壤质地显著影响HR的量(P0.05)。最后,结合全球变化背景下HR面临的新挑战,提出了当前HR研究面临的难点问题及其在生态水文效应中应重点关注的科学前沿问题。本研究为今后HR的研究提供了一定的借鉴。     

大气CO2浓度增加对植物生长的影响

就大气CO2浓度增加对植物光合、呼吸、蒸腾和水分利用效率、植物体内养分含量、生物量、产量的影响,及对C3、C4植物影响的差异等最新研究进展进行了分析综评,并就高CO2浓度与光照、温度、氮素营养水平等环境因子相互作用后植物生长、耐旱性、地理分布等问题进行了讨论。     

毛乌素沙地过渡地带土壤水分特征及其植物利用

毛乌素沙地过渡地带沙地生态系统土壤湿度状况随着地貌部位不同而变化。沙丘迎风坡基质流动、背风坡沙埋沙压和丘间低地潜水埋深等控制着沙地土壤水分分布规律 (土壤湿度模式 )和沙地植物利用土壤水分的特点 (沙生植物分布模式 )。沙生植物的水分利用的机制主要体现在如下两个方面 :地上部分的生理生态过程和生物量 :地下部分根系分布及其土壤水环境容量。在沙丘从流动变为固定的过程中 ,固沙林形成后的土壤水分动态和灌木林群落实际蒸腾蒸发规律的关系反映不同植被覆盖、不同密度、不同年份和不同季节水分平衡状况 ,藉以确定合理的土壤水分消耗模式 ,维持固沙林群落的稳定和良性演替。为了提高沙生植物水分利用效率 ,一是从沙生植物本身的生理、生态、遗传特性进行分析研究 ,筛选出耐旱和抗水分胁迫强的品种。乡土灌木树种能有效地使个体和群落恢复 ,但也应注重引种。另一方面则是利用各种抗旱保水新材料最大限度地保存和利用固沙林地的水分以满足植物特别是在春旱期间根系的恢复与生长需要 ,即以吸水剂、保水剂、水分表面活化剂、菌根剂和土壤生物制剂 (例如细菌肥料 )等为原材料的新型抗旱造林技术 ;三是依据沙地水环境容量 ,合理确定各种灌木林的造林密度及其与沙丘发育阶段相应的种群配置格式。     

干旱胁迫和钾肥对油菜苗期生物量和水分利用特征的影响

以西南地区广泛种植的8个油菜品种为材料,研究不同水分和钾肥处理对油菜苗期生长和水分利用特征的影响。结果表明,与正常水分处理(W2)相比,干旱处理(W1)严重抑制油菜苗期生长,生物量在干旱期和复水期分别降低了43.7%和36.3%;干旱胁迫下提高钾肥水平显著促进了油菜生物量的提高(P0.05),油菜生物量在干旱和复水期较低钾处理分别提高了16.1%和11.9%。与W2处理相比,W1处理的水分利用效率在干旱期和复水期分别下降了8.0%和17.8%,差异达显著水平(P0.05);与低钾水平相比,干旱胁迫下提高钾肥水平可促进水分利用效率的提高,在干旱期和复水期分别提高了14.3%和6.4%,在干旱期差异达显著水平(P0.05)。水分利用效率与蒸腾效率呈极显著正相关,与蒸发/蒸腾比呈极显著负相关(P0.01)。干旱胁迫下,油菜蒸腾效率显著提高,而蒸发蒸腾量显著降低(P0.05),其中蒸腾量在干旱期和复水期分别下降了60.9%和35.3%,蒸发/蒸腾比大幅度提高,大部分的水分通过蒸发散失而非植株利用,导致水分利用效率降低。干旱胁迫下钾肥利用效率降低,钾吸收量减少;提高钾肥的施用水平,钾肥利用效率降低,但钾吸收量提高。对W1处理的各生理指标进行主成分分析,可提取出2个主成分,油研10、油研57和油研817具有较高的综合得分,在干旱胁迫下具有较大生物量、水分利用效率、蒸腾量、钾肥利用效率和钾吸收量,表现出较强的抗旱性。     

Hydraulic resistance partitioning between shoot and root system and plant water status of Haloxyolon ammodendron growing at sites of contrasting soil texture

Hydraulic resistance components and water relations were studied on Haloxyolon ammoden-dron,a small xeric tree,growing at sites significantly differed in soil texture.Soil water content,leaf water potential(ψl),xylem water potential(ψx),root water potential(ψroot),leaf transpiration rate(TR) and stomatal conductance(gs) were measured at the two sites during the growing season of 2005 and 2006.Leaf spe-cific hydraulic resistance(Rplant) during the whole growing season,hydraulic resistance of plants(Rp),shoots(Rshoot) and roots(Rroot) in the August of both years were calculated and expressed on leaf area basis.The results showed the proportion of the hydraulic resistance of the aerial part(Rshoot) to the Rp was the same to the proportion of the hydraulic resistance of the soil part(Rroot) to the Rp,indicating that both parts were equivalent important to plant water hydraulic system from soil to leaf.Positive significant corre-lations were found between Rp and Rroot,suggesting that root hydraulics resistance was a major determinant of plant hydraulic resistance(Rp) and transpiration rate.The integrated effect of stomatal control,hy-draulic regulation and morphology adjustment enabled plants at heavy soil site surviving the extreme water deficit period.     

水分胁迫及复水过程4种牧草形态及其生理特征表达

草地作为半干旱区的主要植被类型之一，开展牧草对土壤水分变化响应机制的研究，对于该地区水资源的可持续利用和生态环境的建设均有重要意义。本文以选取半干旱区4种典型牧草作为研究对象，在对其进行干旱及旱后复水处理模拟自然降水过程的基础上，分析牧草的形态、水分生理、光合生理等特征对土壤水分变化的响应，结果表明：① 水分胁迫下牧草地上形态指标（单叶面积、地上干重）呈显著的下降趋势，而地下形态指标（地下干重、根冠比）则反之；复水结束后，牧草形态特征指标有明显的恢复，披碱草(Elymus nutans Griseb.)和黑麦草(Lolium multiflorum Lam.)出现了超补偿效应。② 水分胁迫下牧草水分生理特征表现为明显的下降趋势，复水后逐渐恢复，复水14~21 d后基本恢复对照组水平。干旱条件下，2种豆科牧草能维持较高的水势，属于高水势延迟脱水型；而禾本科牧草属于低水势忍耐脱水型。③ 水分胁迫下，牧草光合生理特征也表现为明显的下降趋势，轻微水分胁迫能够暂时提高豆科牧草光合能力；豆科和禾本科牧草叶片光合特性对干旱的响应机制存在一定的差异，面对干旱胁迫，豆科牧草通过及时关闭气孔来减少水分散失，而禾本科牧草通过延缓气孔关闭牺牲叶片水分的方式维持正常生长。     

土壤干旱对冬小麦幼苗生长和叶片生理特性的影响

采用盆栽试验对不同土壤干旱下冬小麦幼苗生长和生理特性进行了初步研究。结果表明,幼苗株高、叶面积、叶干重、茎干重、根干重、总生物量、叶水势、叶片相对含水率均随土壤水分的减少而呈降低趋势;根冠比、叶片水分饱和亏、可溶性糖含量、脯氨酸含量、质膜透性、MDA含量以及叶片SOD、POD活性均呈增加趋势。这说明,在干旱胁迫下,冬小麦幼苗一方面通过改变生物量分配策略,较多地提高根比重,以利于根系吸水增加抗旱性;另一方面,通过改变叶片的生理特性以提高抗旱性。     

水分胁迫及复水过程4种牧草形态及其生理特征表达

草地作为半干旱区的主要植被类型之一,开展牧草对土壤水分变化响应机制的研究,对于该地区水资源的可持续利用和生态环境的建设均有重要意义。本文选取半干旱区4种典型牧草作为研究对象,在对其进行干旱及旱后复水处理模拟自然降水过程的基础上,分析牧草的形态、水分生理、光合生理等特征对土壤水分变化的响应,结果表明:①水分胁迫下牧草地上形态指标(单叶面积、地上干重)呈显著的下降趋势,而地下形态指标(地下干重、根冠比)则反之;复水结束后,牧草形态特征指标有明显的恢复,披碱草(Elymus nutans Griseb.)和黑麦草(Lolium multiflorum Lam.)出现了超补偿效应。②水分胁迫下牧草水分生理特征表现为明显的下降趋势,复水后逐渐恢复,复水14~21 d后基本恢复对照组水平。干旱条件下,2种豆科牧草能维持较高的水势,属于高水势延迟脱水型;而禾本科牧草属于低水势忍耐脱水型。③水分胁迫下,牧草光合生理特征也表现为明显的下降趋势,轻微水分胁迫能够暂时提高豆科牧草光合能力;豆科和禾本科牧草叶片光合特性对干旱的响应机制存在一定的差异,面对干旱胁迫,豆科牧草通过及时关闭气孔来减少水分散失,而禾本科牧草通过延缓气孔关闭牺牲叶片水分的方式维持正常生长。     

滴灌条件下根区水分对春小麦根系分布特征及产量的影响

通过小区滴灌根区水分控制试验,研究亏缺、丰水、适水不同水分处理对春小麦根系特征的垂直分布、产量构成和水分利用效率等的影响.结果表明,孕穗-扬花是滴灌春小麦根系生长的关键时期,其根系主要分布在0～40 cm土层,根长密度和根干重在土壤剖面上的分布呈y=A×e-Bx的负指数递减趋势.不同根区水分对春小麦根系生长及分布有显著...     

Quantifying the impacts of soil water stress on the winter wheat growth in an arid region, Xinjiang

Wheat growth in response to soil water deficit play an important role in yield stability. A field experiment was conducted for winter wheat (Triticum aestivum L.) during the period of 2002-2005 to evaluate the effects of limited irrigation on winter wheat growth. 80%, 70%, 60%, 50% and 40% of field capacity was applied at different stages of crop growth. Photosynthetic characteristics of winter wheat, such as photosynthesis rate, transpiration rate, stomatal conductance, photosynthetically active radiation, and soil water content, root and shoot dry mass accumulation were measured, and the root water uptake and water balance in different layer were calculated. Based on the theory of unsaturated dynamic, a one-dimensional numerical model was developed to simulate the effect of soil water movement on winter wheat growth using Hydrus-1 D. The soil water content of stratified soil in the experimental plot was calculated under deficit irrigation. The results showed that, in different growing periods, evapotranspiration, grain yield, biomass, root water up- take, water use efficiency, and photosynthetic characteristics depended on the controlled ranges of soil water content. Grain yield response to irrigation varied considerably due to differences in soil moisture contents and irrigation scheduling between seasons. Evapotranspiration was largest in the high soil moisture treatment, and so was the biomass, but this treatment did not produce the highest grain yield and root water uptake was relatively low. Maximum depth of root water uptake is from the upper 80 cm in soil profile in jointing stage and dropped rapidly upper 40 cm after heading stage, and the velocity of root water uptake in latter stage was less than that in middle stage. The effect of limited irrigation treatment on photosynthesis was complex owing to microclimate. But root water uptake increased linearly with harvest yield and improvement in the latter gave better root water uptake under limited irrigation conditions. Appropriately controlled soil wate     

羊草干物质积累及叶片气体交换对土壤水分的响应

采用盆栽方法模拟羊草干物质积累和叶片气体交换参数对 5个水分梯度的响应表明 :轻度、中度干旱与对照相比 ,羊草叶片的相对含水量 (RWC )有所升高 ;严重和极严重干旱使RWC显著降低。干旱降低植株生物量 ,后期的降低幅度远远大于前期 ,反映出羊草叶片水分状况对适度的土壤干旱具有良好的适应性 ,而过度干旱对羊草的生长造成威胁。鞘的分配随时间呈下降趋势 ,而根茎的趋势与鞘相反 ,表明鞘的暂储物质有可能向根茎转移。干旱促进早期根的分配和根冠比增加 ,后期降低 ,表明羊草在受到持续干旱后 ,通过增加根部的比重来提高抗旱性的能力逐渐降低。干旱降低了光合速率 ,增加了胞间CO2 浓度 ,但对水分利用率 (WUE )的影响随日进程而波动 ,在上午 10时干旱促进了WUE升高 ,其他时间无显著影响 ,表明光合参数对干旱的响应受日进程影响。     

不同灌水量对温室甜瓜生长和生理特性的影响

以"一品天下208" 甜瓜为试验品种,在日光温室内进行了灌溉试验,采用20蒸发皿的日水面蒸发量为灌溉水量控制指标,设置了不同蒸发量系数(K_p=0.45;0.6;0.75;0.9)的供水处理,探求不同灌溉水量对温室甜瓜生理指标、形态指标和光合生理指标的影响.结果表明:温室内外温度的变化趋势基本相似,温室内的温度能够满足甜瓜的正常生长.不同处理的灌溉水量比值始终为T1:T2:T3:T4=0.45:0.6:0.75:0.9;从甜瓜的株高、茎粗、总生物量、根冠比等指标综合分析,采用T2(K_p=0.6)处理均优于其它水分处理,且根冠比也处于一个较高的水平;叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量均以T2处理最高;各处理的细胞液浓度的变化呈单峰曲线,不同处理的叶片细胞液浓度表现为T1>T2>T3>T4处理.结果表明:采用T2处理的灌溉模式有利于甜瓜在获得较高产量的前提下降低灌溉用水量.     

西北旱区制种玉米灌浆期气孔导度与叶水势对水氮胁迫的响应

为了探究西北旱区制种玉米水氮胁迫条件下的生理节水机理,设置充分灌溉（FI）与亏缺灌溉（DI）处理,以及施氮（N150）与不施氮（N0）处理,分析了不同水氮模式下叶水势与气孔特征的变化规律。结果表明：充分灌溉条件下,施氮主要通过增加气孔开度和气孔数量提高气孔导度,与不施氮处理相比,气孔开度提高19.46%,气孔数量增加8.46%;亏缺灌溉条件下则通过增加单位面积开放气孔数量和降低气孔开度来应对水分消耗,提高抗旱能力,与充分灌溉相比,亏缺灌溉气孔开度平均降低21.38%,气孔数量平均增加14.08%;增加灌水量能极显著增大气孔开度（P＜0.05）和提高玉米叶片黎明和正午叶水势值,促进作物蒸腾作用;FIN150处理较DIN150处理黎明和正午叶水势均值分别上升了3.30%和2.00%,FIN0处理较DIN0处理黎明和正午叶水势均值分别上升了13.41%和14.29%;亏缺灌溉条件下,施氮处理黎明和正午叶水势均值分别上升了2.87%和0.17%。干旱导致气孔导度及正午叶水势的降低可以通过增施氮肥得到部分补偿。     

长期咸水滴灌对灰漠土理化性质及棉花生长的影响

为揭示长期咸水滴灌对灰漠土物理化学特性及棉花生长的影响,研究了咸水灌溉11 a后土壤盐分、容重、水力特性、棉花耐盐生理特征及产量.试验设置3个灌溉水盐度水平:0.35 dS·m-1(淡水)、4.61 dS·m-1(微咸水)和8.04 dS·m-1(咸水).研究表明:与淡水灌溉相比,微咸水和咸水灌溉显著增加土壤容重、盐分...