不同土壤水分下黄土高原侧柏生理生态特点分析

采用人工控制土壤水分，形成单株幼龄侧柏的不同水分梯度环境。在自然环境下利用Li-1600稳态气孔仪和Li-6200光合仪对山西省方山县试验基地内侧柏的蒸腾速率、净光合速率、气孔阻力及其环境因子进行了观测，并辅以盆栽苗木水分胁迫条件下的林木生理指标观测，对生理指标和土壤含水量的关系进行了研究。结果表明：侧柏蒸腾日进程为双峰曲线，水分状况较差时蒸腾日进程曲线到达波谷的时间比水分状况较好时大大提前，干旱条件下蒸腾速率较低；净光合速率的日进程为双峰曲线，水分状况较差时日进程变为单峰曲线，侧柏叶片光合作用午前以气孔限制为主，而午后以非气孔因素限制为主。维持蒸腾速率所适宜的土壤含水量为19.90％；净光合作用的最佳土壤含水量为15．75％；维持叶片水分利用效率的最佳土壤含水量为10.65％．选取维持最佳叶片水分利用效率的土壤含水量临界值作为林木密度调控的土壤水分阈值，侧柏为9．5％～11％。     

不同土壤水分条件下山杏的蒸腾特性与影响因子

 为了解干旱地区影响山杏苗木蒸腾特性的因素,在人工控制土壤水分的条件下,利用Li-1600稳定气孔仪等仪器,对生长在不同土壤含水量条件下的山杏苗木进行蒸腾特性及其大气环境因子测定。结果表明:在不同水分条件下,山杏蒸腾速率及气孔阻力的日变化曲线呈“双峰型”;蒸腾速率与土壤含水量的关系呈三次线性相关,8、9月份,山杏叶片蒸腾速率达到最大值时所对应的土壤含水量分别为18.01%、16.86%;在试验的4个土壤水分梯度中,蒸腾速率与大气环境因子的相关性随土壤水分的增大而增大;在土壤水分严重胁迫的条件下,8月光合有效辐射对蒸腾作用影响较大,9月气温对蒸腾作用影响较大;在土壤水分充足的条件下,8月空气相对湿度对蒸腾作用影响较大,9月太阳有效辐射对蒸腾作用影响较大。     

黄土半干旱区油松苗木蒸腾特性与影响因子的关系

 为分析土壤水分与气象因子对油松蒸腾作用的影响程度,提高造林成活率,并为林地水分管理提供科学依据。在2004年生长季典型晴天,采用盆栽试验,人为控制土壤水分,利用针叶Li-1600稳态气孔仪和BP-3400精密天平等仪器,对黄土半干旱区油松苗木的蒸腾特性及其影响因子的关系进行研究。结果表明:在不同的土壤水分条件下,油松蒸腾速率和气孔阻力的日变化曲线分别呈“双峰型”和“W”型;在典型晴天下,蒸腾速率与土壤含水量的关系呈三次曲线相关,7、8和10月份,油松叶片蒸腾速率达到最大值时所对应的土壤含水量分别为17.7%、19.8%和17.5%。蒸腾速率除自身生理特性的影响外,还受土壤水分和气象因子综合影响,当土壤水分充足时,蒸腾速率与气象因子相关性高;当土壤水分产生胁迫时,蒸腾速率与气象因子相关性降低。在严重土壤水分胁迫下,7和8月份气温对蒸腾作用的影响最大,10月份光合有效辐射的影响最大。在土壤充分供水的条件下,7月份空气相对湿度对蒸腾作用的影响最大,8月份是气温,10月份是叶温。     

黄土高原半干旱区林木生长适宜土壤水分环境的研究

采用 L I- 62 0 0型植物光合测定系统、L I- 160 0型稳态气孔计和 L NW- 5 0 A型中子水分测定仪 ,对不同土壤水分胁迫下刺槐、侧柏林木和苹果树及其盆栽苗木生长的生理、生态特征进行实地观测 ,研究了叶片净光合速率( Pn)、蒸腾速率 ( Tr)、羧化效率 ( CE)、叶片水分利用效率 ( WUEL)以及气孔导度 ( Cs)和气孔阻力 ( Rs)对土壤含水量 ( SWC)变化的响应过程。结果表明 :刺槐、侧柏和苹果净光合速率最高时的 SWC分别为 17.13 % ,15 .90 %和 16.11% ;维持其最高净光合速率 70 %以上的土壤含水量 (即气孔导度的土壤水分响应曲线转折点对应的土壤含水量 )临界值分别为 10 .5 0 % ,9.5 0 %和 9.75 % ;其蒸腾速率最高时的 SWC分别为 18.82 % ,19.70 %和16.3 3 % ;其叶片水分利用效率最高时的 SWC依次为 13 .2 3 % ,10 .66%和 12 .3 8% ;其羧化效率最高时的 SWC依次为 15 .70 % ,15 .5 0 %和 15 .83 %。根据半干旱地区林业建设以提高林木水分利用效率为核心的土壤水分管理思想 ,分别选取维持最高叶片水分利用效率的土壤含水量临界值和维持较高光合速率 (最大光合速率的 70 %以上 )的土壤含水量临界值作为林木生长适宜土壤水分环境的上、下限标准。这一标准概化为 :刺槐 10 .5 %～ 13 .5 % ,侧柏 9.5 %～ 10 .5 %     

黄土丘陵区紫丁香叶片气体交换参数的日变化及光响应

 在半干旱黄土丘陵沟壑区,应用英国PPS公司生产的CIRAS2型光合作用系统,测定不同土壤水分下4年生紫丁香(SyringaoblataLindl.)叶片气体交换参数的日变化和光响应特性。结果表明:丁香光合速率、蒸腾速率、叶片水分利用效率、气孔导度、胞间CO2浓度等气体交换参数,对土壤水分和光合有效辐射的变化,具有明显的阈值响应。有利于丁香光合作用和水分有效利用的适宜土壤质量含水量范围在15%～19.5%之间,土壤相对含水量为58.8%～76.6%;适宜的光合有效辐射强度范围在600～1000μmol/(m2·s)之间。在此土壤质量含水量和光合有效辐射强度范围内,丁香的光合作用和生长过程不会发生较大的水分胁迫和强光胁迫,也不会发生蒸腾速率过高造成的无效蒸腾耗水,因而能获得较高的光合速率和叶片水分利用率。维持丁香正常生理和生长过程所需的最低土壤质量含水量在11.6%(土壤相对含水量为45.7%)左右,相应的最高光合有效辐射强度在800μmol/(m2 ·s)左右,土壤质量含水量降低或光合有效辐射强度升高,会导致严重水分胁迫和。     

不同水分条件下核桃蒸腾速率与光合速率的研究

在黄土高原半干旱区,采用LI-1600稳态气孔仪和LI-6200便携式光合测定仪对不同土壤水分条件下盆栽核桃的生理指标进行了观测,研究土壤含水量对核桃蒸腾速率与光合速率的影响.结果表明,不同土壤含水量条件下核桃蒸腾速率、光合速率和水分利用效率的日变化具有显著的差异.当土壤体积含水量在5%以下时,核桃气孔导度很低,蒸腾速率日变化也不明显;当体积含水量为10%和15%时,蒸腾速率、光合速率和水分利用效率随着土壤水分的增加而升高,而且具有明显的日变化.土壤含水量越低,核桃叶片气孔导度与蒸腾速率和光合速率的相关性越差.通过对比得出,核桃光合作用适宜土壤体积含水量为10%～15%;土壤体积含水量控制在15%时核桃的水分利用效率达到较好状态.     

不同土壤水分条件下侧柏幼苗的生理活动及氮素分配策略

以北京地区3年生侧柏幼树为研究对象,采用温室内盆栽试验,设置5个不同土壤含水量水平,采用15N同位素自然丰度法研究不同水分条件下侧柏幼苗的生理活动、生物量分配及氮素吸收和分配情况。结果表明:(1)在水分胁迫下,侧柏单株净光合速率、呼吸速率、蒸腾速率均表现为最低值,随着干旱胁迫解除,含水量增加到正常值,各指标分别增加为原来的4.86,3.74,7.29倍,叶片含水量和叶面积分别增加了24.37%,23.69%;之后当土壤含水量超过正常值时,随着土壤水分含量的进一步增加,各指标略有下降。(2)在水分胁迫下,生物量分配和氮素分配受到抑制。随着含水量增加,生物量分配表现为地上部分>地下部分;氮素分配率表现为根>叶>茎,随着土壤含水量增加根和叶的氮素分配向茎转移。(3)侧柏幼苗在土壤含水量达到70%~80%的田间持水量时,其生长发育表现为最佳状态。     

果树蒸腾光合及水分利用率与土壤含水量关系研究

以山西省吉县地区幼龄苹果、梨为研究对象,在盆栽实验的基础上,研究了不同土壤含水量条件下两种果树蒸腾速率、光合速率日变化规律,得出苹果、梨的蒸腾速率在土壤含水量6%～10%时呈现双峰曲线,中午出现低谷区;而在土壤含水量12%～20%时,呈现正午峰值型的单峰曲线。在此基础上研究了蒸腾、光合及水分利用率与土壤含水量的关系：蒸腾速率、水分利用率与土壤含水量相关关系可用三次四项式描述,而光合速率与土壤含水量呈二次相关关系。黄土高原半干旱区适宜苹果生长的土壤水分范围为12%～14%,最佳土壤含水量为12.37%;适宜梨树生长的土壤水分范围为12%～16%,最佳土壤含水量为15.19%。     

黄土丘陵区不同土壤水分下核桃叶片水分利用效率的光响应

 为给黄土丘陵区建立节水高效的核桃栽培模式提供科学依据,应用英国PPS公司生产的CIRAS2型光合作用系统,在半干旱黄土丘陵沟壑区,测定了 3年生核桃树在不同土壤水分条件下,叶片气体交换参数的光响应特性。结果表明:核桃光合速率、蒸腾速率、叶片水分利用效率,对土壤水分和光合有效辐射强度的变化具有明显的阈值响应。依据叶片水分利用率、光合速率和蒸腾速率与土壤水分的定量关系,核桃具有最高光合速率和叶片水分利用率的土壤体积含水量,大约在186%(相对含水量为604%)左右;维持核桃正常光合作用和较高叶片水分利用率的土壤体积含水量,大约在125%(相对含水量为406%)左右。即核桃土壤水分管理适宜的土壤体积含水量范围在125%～186%(相对含水量为406%～604%)之间,超出此范围时,核桃的光合速率与叶片水分利用率都会明显下降。依据叶片水分利用率、光合速率和蒸腾速率与光合有效辐射强度的定量关系,在适宜的土壤体积含水量范围内,维持核桃具有较高光合有效辐射和叶片水分利用率的适宜光合有效辐射强度范围,在500～1000μmol/(m2 ·s)之间,光合有效辐射强度过高或过低,都会导致叶片水分利用率的明显降低。核桃并非是抗干旱能力和耐强光胁迫能力很强的树种,在干旱缺水和强光、高温为突岀环境胁迫因子的半干旱黄土丘陵区核桃栽培于水分状况相对较好、光照强度相对较低的阴坡,会比阳坡获得更大的生产力。     

土壤含水量对紫穗槐蒸腾速率与光合速率影响研究

在黄土高原半干旱区以盆栽2 a生紫穗槐苗木为实验材料,通过人为控制土壤含水量,利用气体分析系统,研究土壤含水量对紫穗槐蒸腾速率与光合速率的影响。结果表明,不同土壤含水量条件下紫穗槐蒸腾速率、光合速率和水分利用效率的日变化具有显著的差异。当土壤体积含水量在10%以下时,紫穗槐气孔导度很低,日变化近似一条直线,蒸腾速率日变化也不明显,光合速率仅在12∶00之前为正值,此后一直保持较稳定的负值状态;而当体积含水量>15%时,蒸腾速率、光合速率和水分利用效率随着土壤水分的增加均大幅升高。土壤含水量越低,紫穗槐叶片气孔导度与蒸腾速率和光合速率的相关性越差,含水量越高其相关性越好。紫穗槐适宜土壤体积含水量为15%~20%。其结论为:紫穗槐生长对水分需求与油松、侧柏等相当,略微低于已广泛种植的杨树、刺槐和仁用杏,但抗旱性不及沙漠植物小叶锦鸡儿、差巴嘎篙和胡枝子等。     

大青山南麓阳坡油松生长的适宜土壤水分环境研究

在大青山南麓浅山地带的阳坡造林地,使用Li-6400便携式光合测定仪对不同土壤水分处理下的油松（Pinus tabulaeformis）苗木的光合生理参数进行了测定。为了确定适宜油松生长的土壤水分范围,研究了叶片净光合速率（Pn）、羧化效率（Ce）、蒸腾速率（Tr）、水分利用效率（WUE）对土壤含水量（SWC）的响应过程,并探讨了在不同土壤水分状况下叶片光合作用的变化规律。研究表明:维持油松最佳Pn的SWC为17.9%;维持最佳WUE的SWC为14.66%;维持最佳Ce的SWC为16.43%;油松的土壤水合补偿点为3.74%,Tr最大时的SWC为18.7%。根据大青山南麓阳坡造林地的立地条件,选取维持最佳WUE的SWC临界值和维持最佳Pn 70%相应的SWC作为油松生长的适宜土壤水分环境上下限,这一指标可量化为10.85%～14.66%。     

不同土壤水分对赤松光合作用与水分利用效率的影响研究

在不同土壤水分条件下研究了赤松光合特征及其水分利用效率的变化。结果表明,不同土壤水分处理对赤松幼苗净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率等生理指标及其日变化均产生明显影响;中度水分胁迫时赤松幼苗的光合午休比对照提前1h且午休时间长,其净光合速率和气孔导度的下降平行进行,而且,日平均水分利用效率的下降幅度比日平均净光合速率的下降幅度小。     

苏打盐碱胁迫下羊草光合速率日变化及其与影响因子的关系

采用Li-6400型光合作用测定系统对苏打盐碱化草地羊草光合速率和蒸腾速率的日变化进行测定,并对影响羊草光合和蒸腾速率的诸因子间相互关系进行了分析。结果表明,羊草光合速率和蒸腾速率日变化均呈“双峰”曲线,在苏打盐碱胁迫下,“双峰”出现时间提前。羊草光合速率日变化与蒸腾速率日变化间呈极显著正相关（r=0．9323,P〈0．01）,水分利用效率在1d中基本保持不变。影响羊草光合作用和蒸腾作用的诸因子间都具有显著的相关性,但水分利用效率与气温、叶温的相关性不显著。羊草具有较高的水分利用效率,并且受温度的影响较小,这是羊草适应松嫩平原干旱气候和土壤苏打盐碱化胁迫的重要生理机制。     

土壤水分胁迫对大叶黄杨和月季光合生理特性的影响

采用盆栽试验,研究了不同水分条件下月季和大叶黄杨的光合生理特性.结果表明:(1)随着水分胁迫的加重(W1→W2→W3),月季和大叶黄杨的主要光合参数净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)日均值均呈逐渐降低趋势;大叶黄杨的WUE逐渐降低,月季先升高后降低;月季的气孔导度(Gs)逐渐降低,大叶黄杨在中度控水处理(W2)时的Gs高于轻度控水处理(W1);月季的胞间CO2浓度(Ci)先降后升,而大叶黄杨有逐渐增加的趋势.(2)水分胁迫下,两植物叶绿素荧光参数Fo升高,最大荧光(Fm),可变荧光(Fv),Fv/Fm,Fv/Fo降低,但大叶黄杨的参数变幅均大于月季.(3)两植物主要光合参数的日变化曲线有明显不同,CK和W1时,月季的Pn和Tr为"双峰"型,大叶黄杨为"单峰"型.(4)水分胁迫下,各荧光参数和光合作用参数变化均表明,大叶黄杨对土壤水分胁迫更为敏感.     

土壤逐渐干旱下玉米幼苗光合速率与蒸腾速率变化的研究

对土壤逐步干旱下玉米幼苗光合速率、蒸腾速率及水分利用效率变化研究表明,土壤逐步干旱初期玉米光合速率、蒸腾速率有所升高,土壤相对含水量为90%时达最大,其后随土壤的继续干旱,玉米光合速率、蒸腾速率开始下降,且降势初期较缓,自70%后几乎呈直线,这是由气孔因子和非气孔因子交替或综合调节所致。叶水势-0.8MPa左右是提高玉米光合速率和水分利用效率的重要阈值之一。     

土壤水分胁迫对杜仲叶片光合及水分利用特征的影响

通过实验研究了华北石质山区4种不同土壤水分条件下3a生杜仲苗木叶片光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔限制值(Ls)、水分利用效率(WUE)等参数的光响应过程。结果表明:(1)杜仲叶片在土壤水分轻度(W1)、中度(W2)和重度(W3)胁迫条件下的光饱和点分别比对照(CK)下降12.5%、44.8%、68.5%,晴天日光合速率最大值分别比对照(CK)下降21.5%、47%、69.7%;(2)叶片蒸腾速率(Tr)呈现随光合有效辐射(PAR)增加而上升的趋势。对比CK,Tr在W1、W2和W3条件下分别下降了17%、52%和93%;(3)Gs随着PAR的增加而逐渐上升。对比CK,Gs在W1、W2和W3条件下分别下降了22.6%、67.9%、88.7%。从无水分胁迫一直到中度水分胁迫条件下,气孔限制是影响光合作用的主要原因,而土壤水分严重胁迫条件下,当PAR小于1000μmol.m-2.s-1时,气孔限制是影响光合作用的主要原因,尔后转变为非气孔限制;(4)叶片水分利用效率(WUE)对光强的适应范围比较广,W3条件下,WUE值最高。CK、W1、W2条件下,WUE相差不大,对比W3,分别下降68.6%、69.5%、67.3%。     

桃光合性能杂种优势的秋季日变化特征

以桃品种“吊枝白”和“霞晖5 号”及其杂交F1 代种苗为试验材料, 研究了桃在秋季的光合性能杂种优势日变化特征。结果表明: 净光合速率(Pn)午间表现正向杂种优势, 蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)全天基本表现负向杂种优势, 而水分利用效率(WUE)则全天基本表现正向杂种优势。相关性分析表明, 杂交F₁ 代种苗的Pn 与Tr、Pn 与Gs、Tr 与Gs 均呈正相关, 其中Pn 与Tr 之间相关性达显著水平(P<0.05); 亲本的Pn 与Tr之间呈显著正相关(P<0.05), Gs 与Pn、WUE 之间呈显著正相关(P<0.05)。灰色关联度分析表明, 影响Pn、Tr和WUE 杂种优势率的主要因素均为大气CO₂ 浓度(Ca)。