玉米苗期叶片主要生理生化指标对土壤水分的响应

以玉米品种龙单57为试验材料,通过人为供水和自然耗水相结合的方法获得多级土壤水分梯度,探究其生理生化指标(叶绿素、脯氨酸、可溶性糖及丙二醛)对土壤水分的响应规律。结果表明,玉米叶绿素含量对土壤水分(SWC)的变化具有阈值响应,维持玉米叶片叶绿素含量较高水平的SWC范围在15.2%～25.6%,相对含水量(RWC)为51.6%～87.2%,SWC在20.4%左右是对玉米叶片叶绿素含量有效性最高的土壤水分。随着水分胁迫程度的增加,脯氨酸累积量和可溶性糖含量总体上均呈现上升趋势,表明脯氨酸和可溶性糖为玉米的主要渗透调节物质,但在不同的水分条件下,增加的幅度有所差异。丙二醛含量随着土壤含水量的减少呈现先减少后增多的趋势,SWC>17%时丙二醛的含量变化不明显,SWC<17%时丙二醛的含量随着水分胁迫程度的加重急剧上升,叶片质膜膜脂过氧化作用也随之加剧。     

贝壳砂生境酸枣叶片光合生理参数的水分响应特征

以黄河三角洲贝壳堤岛优势灌木酸枣(Ziziphus jujuba var. spinosus)为试验材料,模拟贝壳砂生境系列水分条件,测定分析酸枣叶片在系列水分梯度下的光合参数光响应及叶绿素荧光参数,阐明酸枣主要光合生理参数的水分响应特征。结果表明:(1) 酸枣叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)随土壤水分的增多先增大后减小, Tr对土壤相对含水量(Wr)的敏感程度大于Pn,因而WUE维持在较高水平。(2) 酸枣叶片Pn下降的原因在Wr > 25%时以气孔限制为主;Wr < 25%时以非气孔限制为主,光合机构受到不易逆转的破坏。(3) 酸枣叶片最大净光合速率、暗呼吸速率、表观量子效率(AQY)和光饱和点随土壤水分的增多先增大后减小,光补偿点、光抑制项(β)和光饱和项则先减小后增大。(4)在Wr为80%时,酸枣叶片PSⅡ反应中心的光化学转化效率最高。当Wr < 30%时,AQY和潜在光化学效率迅速减小,β迅速增大,酸枣光抑制明显。当Wr < 25%时,非光化学淬灭系数迅速减小,初始荧光迅速增大,酸枣PSⅡ受到不可逆的破坏。(5) Wr在11%-25%内为低产低效水,Wr在25%-58%内为中产中效水,Wr在58%-80%内为高产高效水,Wr在80%-95%内为中产低效水。贝壳砂生境酸枣叶片的光合作用对水分逆境具有较强的生理适应性和可塑性,在Wr为58%-80%内,酸枣光合生理活性较高,利于酸枣苗木生长。     

黄河三角洲退化刺槐林不同改造方式对土壤酶活性及理化性质的影响

采用野外典型抽样调查和室内分析测定相结合的方法,选取黄河三角洲重度退化刺槐林的4种改造方式,即棉田、白蜡林、白蜡+刺槐(混交林)、白蜡+棉花(农林间作),以未改造的重度退化刺槐林地作为对照,对改造5a后的土壤酶活性、土壤容重、孔隙度、盐碱状况及养分含量进行了测定分析。结果表明:(1)4种改造方式都不同程度地增加了土壤磷酸酶、脲酶活性,降低了多酚氧化酶活性。过氧化物酶虽有增加趋势,但差异不显著。多酚氧化酶和脲酶活性排序均为:混交林>白蜡林>农林间作>棉田;混交林、农林间作、白蜡林、棉田改造方式下的磷酸酶活性分别是对照的3.5,3.2,1.7,1.6倍。(2)改造林地的土壤容重、含盐量均表现降低趋势,其均值大小均表现为:混交林<农林间作<白蜡林<棉田,分别比对照下降14.5%,12.3%,9.0%,7.7%和35.3%,27.9%,13.2%,7.4%;总孔隙度表现为增大趋势,棉田、白蜡林改造方式表现出一定的增碱负效应。(3)改造后土壤养分增加显著,土壤有机质及有效N,P,K总体表现为混交林改造方式下最高,农林间作高于白蜡林,棉田波动较大。混交林和农林间作改造方式对土壤酶活性及理化性质的总体改善效果较好,建议作为重度退化刺槐林的主要改造方式进行推广。     

不同植被类型对黄河三角洲贝壳堤土壤水文功能的影响

以滩涂裸地为对照,对黄河三角洲贝壳堤向海侧的盐生灌草、滩脊地带的旱生灌草及向陆侧的盐生草3种植被类型的土壤水文功能进行了研究。结果表明,与裸地相比,贝壳堤生境条件下的盐生灌草、旱生灌草及盐生草3种植被类型土壤容重降低了8.5%~20.8%,总孔隙度增加了17.1%~46.1%。滩脊地带的旱生灌草改善土壤孔隙状况效果最好,向陆侧的盐生草最差。3种植被类型具有一定的压碱抑盐效应,降盐碱功能表现为滩脊地带的旱生灌草最好,其次为向海侧的盐生灌草,而向陆侧盐生草最差。不同被覆地类土壤渗透性能大小表现为:向陆侧盐生草滩脊地带旱生灌草向海侧盐生灌草裸地。0—40cm土层的土壤饱和贮水量和毛管贮水量表现为:滩脊地带旱生灌草向海侧盐生灌草向陆侧盐生草。在垂直层次上,贝壳堤不同植被类型改良盐碱、土壤孔隙状况及贮水性能均表现为0—20cm优于20—40cm土层。研究表明,贝壳堤滩脊地带旱生灌草植被的土壤贮蓄水分及降盐改土能力最优,其次为向海侧的盐生灌草,向陆侧的盐生草较差。     

黄土丘陵区土壤水分对山桃光合及蒸腾等生理参数的影响

应用英国PPS公司生产的CIRAS-2型光合作用系统,在半干旱黄土丘陵沟壑区,测定了3年生山桃苗在不同土壤水分条件下叶片光合及蒸腾等生理参数的日变化特征.结果表明:不同土壤水分条件下,光合速率、蒸腾速率及水分利用效率的日变化过程呈现不同的变化规律.土壤相对含水量为57.3%、70.1%、80.2%时,光合速率的日最大值分别出现在13:00、9:00、13:00,分别为10.51、12.52、9.25 μmol·m-2·s-1,日均值分别为6.83±4.92、6.40±4.43、5.66±3.44 μmol·m-2·s-1;在其它水分条件下,光合速率有明显午休现象.蒸腾速率的日变化过程与光合速率相似,土壤相对含水量为57.3%、70.1%、80.2%时,最大值均出现在13:00,日均值分别为1.91±1.03、3.27±2.09、2.90±1.70 μmol·mol-1.在所测水分范围内水分利用效率上午时段的最大值大部分出现在7:00或9:00,下午时段最大值出现的时间相差较大.当土壤相对含水量大于57.3%时,山桃光合速率下降的主要原因是气孔限制引起的,在其它土壤水分条件下,山桃在上午时段(13:00以前)以气孔限制为主,而下午时段(13:00以后)转变为以非气孔限制为主.依据光合速率、蒸腾速率和水分利用效率与土壤水分的定量关系,在半干旱黄土丘陵沟壑区,维持山桃正常生长的适宜水分范围是土壤相对含水量为30.9W.3%,应选择阴坡或半阴坡进行栽培.     

土壤水分对金银花叶片气体交换参数及水分利用效率的影响

利用C IRAS-2型便携式光合作用仪,测定了不同土壤水分条件下3年生金银花叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)及水分利用效率(WUE)等生理参数的光响应过程,阐明其气体交换参数及水分利用效率对土壤水分和光合有效辐射的响应规律,探讨了金银花正常生长发育所需的土壤水分和光照条件。结果表明:金银花叶片的Pn、Tr及WUE对土壤水分和光合有效辐射的变化具有明显的阈值响应;金银花叶片正常生长(同时具有较高Pn和WUE)的适宜土壤质量含水量(Wm)为121~206 g.kg-1,适宜的光合有效辐射为600~1 600μmol.m-2.s-1;Wm为172g.kg-1左右为"最佳高产高效水",最佳光合有效辐射为800~1 000μmol.m-2.s-1。以光合生理参数为指标对金银花土壤水分有效性及生产力进行分级与评价,确定Wm在62 g.kg-1以下为"无效水";Wm在234 g.kg-1以上和62~90 g.kg-1阈值内属于"低产低效水";在121~145 g.kg-1阈值内为"中产中效水";在172~206 g.kg-1阈值内为"高产高效水"。     

五台山华北落叶松水源涵养林密度结构与生长动态

 为探索华北落叶松水源涵养林的立地适应性和密度合理性,在山西省五台山水源涵养林区,利用标准木树干解析法,对10年生华北落叶松2种密度(2600和3500株.hm-2)的人工林生长过程和直径分布进行研究。结果表明:1)2种林分树高生长量基本相同,几乎不受密度变化的影响;林木直径和立木材积生长过程差别较大;低密度林分的生长状况和密度结构优于高密度林分。2)2种林分直径分布的偏度系数(Sk)差别较大;低密度林分Sk=0.01,接近正态分布,密度结构基本合理;高密度林分Sk=0.45,偏离正态分布,林木密度偏大。2种林分直径分布的峰度系数(K)相差不大(分别为-0.64和-0.74),密度因素对林木分化的作用较小。3)低密度林分的林木胸径、单株材积和干材蓄积生长量逐年增加,没有受到密度的影响;高密度林分的林木胸径、单株材积和干材蓄积生长量从6年生开始明显下降。4)华北落叶松人工林的林龄为10年生时,合理密度约2600株.hm-2;若不考虑10年生之前的间伐利用,可以作为人工造林合理的初植密度。     

半干旱黄土丘陵区4种天然次生灌木光合生理和水分利用特征

在黄土高原地区,干旱缺水是制约当地经济发展的突出生态特征,也是制约植被恢复和农业生产重要因素(王克勤等,1998;程积民等,2001;安韶山等,2006).     

黄河三角洲退化刺槐林地的土壤水分生态特征

为揭示黄河三角洲人工刺槐林的退化机理及其土壤水分生态特征对退化程度的响应关系,采用野外典型抽样调查分析和室内分析测定相结合的方法,在黄河三角洲地区研究了退化刺槐林地土壤水文物理性状、土壤入渗特性及土壤贮水性能的差异。结果表明,随着刺槐林退化程度的加剧,林地土壤的容重增加,而土壤有机质、孔隙度和孔隙比等表征土壤水文物理性质的指标明显降低,0—20cm土层土壤指标状况好于20—40cm土层。轻度、中度、重度退化刺槐林地的土壤容重与未退化相比分别增加了3.68%,9.56%,14.71%;总孔隙度降低2.38%,4.86%,9.57%。Horton模型比较适合描述退化刺槐林地土壤水分入渗过程,随着退化程度的加剧,初渗率和稳渗率均表现出降低趋势。轻度、中度、重度退化类型下的稳渗速率值分别比未退化(4.02mm/min)下降了25.62%,55.47%,85.07%。刺槐林地土壤吸持、滞留贮水量、土壤涵蓄降水量、有效涵蓄量也表现出降低趋势,0—20cm土层的贮水性能均强于20—40cm土层,轻度、中度、重度退化类型下的40cm土层土壤饱和贮水量分别比未退化(195.78mm)下降了2.37%,4.85%和9.56%。     

鲁中山区不同人工林土壤水分特征

 为了解不同林分土壤水资源的变化规律,为北方石质山区植被恢复重建提供科学依据,在济南市南部山区圣泉寺林场内,以5种人工林分为研究对象,对其土壤物理结构和土壤水分特征进行了研究。结果表明:1)各种林分类型的土壤容重、孔隙度和渗透速率等表征土壤水文物理性质的指标,明显好于无林地,其中混交林好于纯林,刺楸纯林好于黄连木、栾树纯林。2)在旱季和雨季,随着土壤深度的增加,大部分林分土壤含水量呈现递减趋势,其变动幅度小于无林地。3)随着土壤深度的增加,各森林类型土壤饱和持水量逐渐减小;混交林表层土壤蓄水功能最好,其他林分各层次差异较小;在涵养水源和水分有效性方面,混交林优于纯林,纯林中以刺楸较好,栾树较差。在今后的森林经营中,首先考虑营造混交林分,树种组成以刺楸+黄连木较好,若营造纯林,应选择营造刺楸林分。