白刺光合生理特性对人工模拟增雨的响应

在乌兰布和沙漠东缘即内蒙古磴口县,利用Li-6400xt便携式光合测定系统分析仪测定不同增雨处理(4个增雨处理的增雨量分别是当地年降水量的25％、50％、75％和100％)条件下,典型荒漠植物白刺的光响应曲线,采用非直角双曲线模型对曲线进行拟合,计算最大净光合速率(Amax)、表观量子效率(AQY)、暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(LCP)以及光饱和点(LSP)等生理参数,研究白刺光合生理特性对人工模拟增雨的响应.结果表明:对照的Amax、AQY、Rd、LCP和LSP分别为13.41 μmol·m-2·s-1、0.029 mol·mol-1、0.61 μmol·m-2·s-1、20.63 μmol·m-2·s-1和481.85 μmol· m-2·s-1.增雨使白刺的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、Amax、AQY和Rd升高,使水分利用效率(WUE)降低.增雨处理在一定程度上改变白刺的光合生理特性,提高白刺的光合生产能力.对胞间CO2浓度和气孔限制值的变化分析表明:气孔因素是限制光饱和阶段光合速率的主要因素.     

基于MATLAB的华北落叶松蒸腾仿真模拟

蒸腾是植株主要的耗水形式.以六盘山北侧的华北落叶松为研究对象,采用当前国内外较先进的热扩散式树干边材液流测定技术从单株水平上探讨了华北落叶松的蒸腾速率特性以及其与环境因子之间的影响机理.就气象因子和蒸腾速率进行了分析,提出了气象因子和华北落叶松蒸腾耗水的数学模型.应用Matlab软件对华北落叶松进行了模糊蒸腾模型的设计和仿真.研究结果表明,空气相对湿度和空气温度是影响华北落叶松蒸腾速率的直接因子,太阳辐射式通过改变空气湿度和空气温度进而来影响华北落叶松的燕腾速率.     

Hydrus-2D模拟起垄覆膜处理对夏玉米生育期水量平衡的影响

为探究起垄和覆膜处理对辽西北半干旱区夏玉米生育期水量平衡的影响,该研究在建平县节水灌溉试验站将田间试验与Hydrus-2D模拟相结合,探究各典型年夏玉米生育期水量平衡的变化规律。结果表明：Hydrus-2D模型能够有效地对起垄和覆膜处理后夏玉米生育期的下垫面降雨入渗过程进行模拟,各下垫面实测值与模拟值的R²均不小于0.87,均方根误差均小于0.01 cm³/cm³;覆膜后各典型年的蒸发量平均减少52.24 mm,蒸腾量平均增加31.84 mm;覆膜会抑制多日持续降雨期间的深层渗漏速率,促进单日超过40 mm降雨的雨后深层渗漏速率;覆膜能减少作物生育期的农田耗水量（蒸发量,蒸腾量和深层渗漏量之和）,使各典型年的平均农田耗水量减少25.74 mm,增加覆膜垄作处理的覆膜宽度能够进一步减少作物生育期的农田耗水量。因此,在辽西北半干旱区进行起垄和覆膜对缓解该地区的农业缺水紧张情势,丰富农田生育期水分转化结构的相关理论具有重要作用。     

负水头供水裸燕麦需水特性及其对不同土壤湿度的生理响应

为进一步明确裸燕麦耗水量及其在不同土壤水分状况下的生理反应,论文在盆栽试验条件下,以负水头持续供水系统为供水装置,比较了裸燕麦、玉米、高粱、大麦和小麦旱地禾本科作物的水分耗散;设置40、60和80cm3个负水头控压高度,测定了"高-中-低"3种土壤湿度下裸燕麦孕穗期叶片光响应曲线及叶片保护酶活力。结果显示:裸燕麦蒸腾系数为455.37,显著(P<0.05)高于其他作物,较高叶片蒸腾速率和较低净光合速率是主要生理原因;降低土壤含水量将降低裸燕麦叶片相对叶绿素含量,但适度降低土壤含水量并未显著(P>0.05)降低叶片光合能力,而适度提高气孔受限程度,有利于提高叶片水分利用效率;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等叶片保护酶活性对不同土壤水分状况响应不一致,中等土壤湿度时SOD活性较高,高土壤湿度时POD活性较高,低土壤湿度时CAT活性响应程度较高。     

单株油蒿蒸腾耗水特征及其与环境因素的关系

[目的]探究油蒿的蒸腾耗水规律及其对环境因子的响应,旨在为固沙植被建设提供科学依据。[方法]利用野外大型称重式蒸渗仪于2014年6—9月底对单株油蒿的蒸腾过程进行连续观测,并同步监测了土壤含水量及相关气象因子。[结果]油蒿单日蒸腾强度曲线在晴天表现为双峰曲线,而在阴雨天双峰曲线不明显;研究期间,单株油蒿蒸腾耗水量为101.66mm,日平均蒸腾强度为0.83mm/d。蒸渗仪内土壤蒸发量106.05mm,日平均土壤蒸发强度为0.87mm/d,试验期间蒸散量占降雨量的82.98%。降雨可以维持油蒿正常生长,并对土壤水分进行一定补充;油蒿蒸腾强度与空气相对湿度(p0.01)、空气温度(p0.01)、太阳净辐射(p0.01)和20cm深度土壤体积含水量(p0.05)具有很好的相关性,且相关性依次减小。[结论]油蒿蒸腾耗水日变化明显,其蒸腾速率受土壤水分状况、气象条件及自身生理特征等因素的影响。     

基于HYDRUS-1D模型的河套灌区典型夹砂层耕地水分利用分析

为研究夹砂层耕地水分利用规律,以河套灌区典型夹砂层土壤耕地为研究对象,利用在春玉米生育期田间监测数据,应用土壤水分运动数值模型,探究对夹砂层土壤田间蒸散发、作物耗水及深层土壤水分的补给与深层渗漏规律。选择2种土壤的夹砂层埋深梯度S1（40～95 cm）、S2（60～110 cm）,设置了3个灌水水平W1（252.5 mm）、W2（315.85 mm）、W3（378.75 mm）开展田间试验,同不含夹砂层处理B作对照,并应用HYDRUS-1D模型模拟春玉米生育期田间蒸散发,土壤水分深层渗漏及地下水补给耕层水量与根系吸水量,与不含夹砂层处理对比分析夹砂层对田间水分利用影响。结果表明：随着砂层埋深增加,棵间蒸发损失减小,叶面蒸腾水量增加;不含夹砂层处理玉米田间毛管向上补给水量较浅埋砂层与深埋砂层处理分别大57.01%、118.53%,灌水量为315.85 mm时含夹砂层处理的土壤水分深层渗漏最小;玉米生育期内根系吸水量随砂层埋深的增加而减少,不含夹砂层处理根系吸水量最大。浅埋砂层与深埋砂层处理分别为蒸散量的55.51%、61.31%,不含夹砂层处理为66.69%;暂时性亏缺水量从大到小依次为：S2、S1、B,水分从大到小依次为：B、S2、S1。综合考虑夹砂层土壤水分迁移、作物水分利用规律,建议在夹砂层耕地春玉米灌溉根据砂层分布因地制宜定灌溉制度,当夹砂层埋深在40～110 cm范围时,推荐春玉米在生育期灌溉定额为315.85 mm。该研究结果可为河套灌区含有夹砂层农田灌溉制度的制定提供理论指导。     

硅对青蒜苗生长、光合特性及品质的影响

【目的】大蒜是一种兼具营养价值和药用价值的蔬菜,由于品种退化、 土传病害严重等问题,导致大蒜植株矮小、 产量降低、 品质下降。硅作为一种公认的有益元素,在提高作物产量、 改善产品品质方面有非常重要的作用。但是关于硅对大蒜生长发育以及产量和品质的影响至今还没有相关报道,因此本试验研究了硅在青蒜苗生长和品质方面的作用,以期能为大蒜无土栽培优质高产提供一些理论参考。【方法】利用深液流水培方式,以金乡白皮蒜为试材,设置了5个硅水平（0、 0.75、 1.5、 2.25、 3.0 mmol/L）探讨了不同水平硅对青蒜苗生长、 光合特性及品质的影响。【结果】在0~1.5 mmol/L范围内,青蒜苗植株鲜重、 株高、 假茎长、 假茎粗以及色素含量均随硅浓度的增加而升高,当硅浓度高于1.5 mmol/L时,相关指标随其升高而降低,在硅浓度1.5 mmol/L时达到最大值; 同时叶片净光合速率（Pn）及气孔导度（Gs）也随营养液中硅水平的增加呈先升高后降低的趋势,硅浓度1.5 mmol/L时最高,比不施硅处理分别增加了32.41%和44.62%,而蒸腾速率（Tr）则恰好相反,随硅浓度增加先降低后升高,在Si1.5处理中最低,与对照相比降低了22.00%; 此外,叶片和假茎中可溶性糖、 游离氨基酸、 维生素C含量也随硅素水平的提高呈现出先升高后降低的趋势,硅浓度1.5 mmol/L时可溶性糖含量最高,与对照相比分别增加了25.37%~41.96%和21.28%~40.82%,维生素C和游离氨基酸含量则在Si2.25处理最高,但是Si2.25处理与Si1.5处理相比无显著差异; 硅浓度1.5 mmol/L时显著降低了叶片中可溶性蛋白含量,但能提高其在假茎中的含量,与不施硅处理相比叶片中可溶性蛋白含量降低了15.76%~21.62%,假茎中则增加了32.85%~53.73%。【结论】营养液中加硅后,青蒜苗植株鲜重、 株高、 假茎长和假茎粗均有明显增加,且其促进作用在其生育后期比生育前期更显著。加硅还可增加大蒜叶片内色素含量,增强光合速率,显著增加青蒜苗内可溶性糖、 可溶性蛋白、 维生素C和游离氨基酸的含量,提高其营养品质。因此,在大蒜施肥中,适当增加硅肥,有可能克服大蒜品种退化、土传病害对大蒜的不利影响。     

Effects of silicon application on drought resistance of cucumber plants

A study on the effects of silicon supply on the resistance to drought in cucumber plants was conducted in pot experiments. The results suggested that in the absence of stress, silicon slightly enhanced the net photosynthetic rate, but significantly decreased the transpiration rate and stomatal conductance in cucumber plants. Silicon enhanced the net photosynthetic rate of cucumber plants under drought stress. Since silicon decreased the stomatal conductance, enhanced the capacity of holding water, and kept the transpiration rate at a relatively steady rate during drought stress, the photosynthesis of the cucumber plants was sustained. And under drought stress, silicon increased the biomass and water content of leaves in cucumber plants. Silicon decreased the decomposition of chlorophyll in cucumber plants under drought stress, limited the increase of the plasma membrane permeability and malondialdehyde (MDA) content in leaves, alleviated the physiological response of peroxidase (POD) to drought stress, maintained the superoxide dismutase (SOD) normal adaptation, and increased the activity of catalase (CAT). Under severe stress, these physiological biochemical reactions showed positive correlations with the amount of silicon supply. These findings demonstrated that silicon enhanced the resistance of the cucumber plants to drought. Statistical analysis indicated that under drought stress the cumulative value of biomass showed a highly significant correlation with the cumulative value of diurnal photosynthesis (r = 0.9812, p < 0.01), and was significantly correlated with the water content of leaves (r = 0.8650, p < 0.05). These results demonstrated that under drought stress the first factor responsible for the effects of silicon application on the cumulative value of biomass was the increase of photosynthesis, and the second factor was the enhancement of the water holding capacity. Based on these facts, it was concluded that silicon enhanced the resistance to drought mainly by taking part in the metabolism of plants.     

中子水分仪在旱塬地玉米农田土壤水分研究中的应用

采用中子微区模拟装置测量旱地玉米农田棵间蒸发的结果表明,本试验装置实用可行.晋西棵间蒸发量占降水量（510mm）的54%以上;棵间蒸发与蒸腾的比值同叶面积指数呈负相关,玉米产量与作物蒸腾呈正相关.