干旱胁迫下杉木叶片吸水及水分逆向运移特征

全球气候变化下降水格局时空分布不均导致亚热带地区季风气候周期性干旱日益严重,而叶片吸水对缓解植物干旱胁迫具有重要的生态和水文效应。本研究以盆栽杉木(Cunninghamia lanceolata)作为对象,利用重水(δD)喷施模拟降水,设置4个土壤水分(自然充沛、自然适宜、轻度干旱和中度干旱,分别对应实际土壤含水量(SWC)21%～26%、16%～21%、12%～16%和8%～12%)和4个叶面湿润时长(10、30、40和60 min),对杉木叶片吸水及逆向运移重水的利用比例进行连续监测。结果表明：当土壤受到干旱胁迫(SWC 8%～16%),叶片持续喷湿时间≥30 min时,叶片会发生吸水,且叶片吸收的水分可沿叶-枝-根的水势梯度逆向运移到木质部和根附近土壤中,改善植物水分状况;叶片对逆向运移重水的利用比例随降水结束后时间的增加而逐渐减小,在降水结束1 h后达到最大值,为10.82%;枝条和根对逆向运移重水的利用比例随降水结束后时间的增加先升高后缓慢减小,其分别在降水结束2 h和2～4 h后利用比例达到最大,为8.36%和0.65%,说明杉木各个部位对逆向运移重水的利用比例不同,响应时...     

北京山区侧柏水分利用策略

侧柏是北京山区分布范围较广的典型针叶树种,揭示其在不同土壤水分条件下的水分利用策略具有重要意义。通过测定分析生长季内侧柏枝条水、土壤水和地下水的δD和δ~(18)O值,并利用多元混合模型(Iso-source软件)计算侧柏对土壤水或地下水的利用比例,再结合叶片水势(ψ)、气孔导度(Gs)、光合速率(Ps)和蒸腾速率(Tr)等生理生态因子同步观测,了解侧柏在生长季内的水分来源及生理生态适应。结果表明:侧柏的水分利用策略随季节波动,其在不同季节对不同土层水分的利用比例存在差异。在旱季,侧柏对表层0—20cm土壤水的平均利用率介于27.6—31.3%,对深层80—100cm土壤水和地下水的利用率分别介于27.0—33.7%和22.0—28.9%之间;进入雨季,侧柏对表层0—20cm土壤水利用比例增大,介于47.2—60.9%,对深层80—100cm土壤水和地下水的利用比例减小,分别介于10.5—16.2%和15.2—19.8%。旱季的侧柏水分亏缺更为严重,其叶片水势峰值比雨季低44.5%;旱季中的侧柏气孔导度在上午10:00达到峰值,但比雨季峰值低51.67%,其光合速率和蒸腾速率峰值也相应的下降了22.3%和37.0%。侧柏能通过降低气孔导度减少水分损失来获得较高的碳同化速率,维持较高的水分利用效率来适应干旱生境,表现出较强的适应能力。     

干旱胁迫下紫花苜蓿根系形态变化及与水分利用的关系

采用盆栽实验方法研究了紫花苜蓿(品种:陇东和阿尔冈金)根系形态、生物量、蒸腾耗水量等对持续干旱的反应及与水分利用效率(WUE)间的关系,以期揭示紫花苜蓿对干旱胁迫的适应机制。结果表明:干旱胁迫使得紫花苜蓿根系形态特征在年季间、茬次间和品种间发生了显著变化,主要表现为主根伸长生长受到抑制、主根直径变细、侧根和根系总长度伸长生长则被促进、根系表面积和直径≥1mm的侧根数目显著增加、根系生物量下降,这是紫花苜蓿对干旱逆境的适应策略,但这种适应性存在限度。另一方面,干旱胁迫条件下紫花苜蓿草产量和蒸腾耗水量也因生长年限、茬次和品种的不同而呈现不同程度的降低。紫花苜蓿根系形态性状(总根长、根系生物量与根冠比)与植株水分利用效率间具有显著的相关性,其中根重对水分效率的影响是第一位的。WUE在根系形态与冠层水分消耗的协同变化下得到有限提高。对干旱的耐性最终表现为第2年第1年、第1茬和第2茬第3茬、陇东阿尔冈金。     

干旱胁迫对水稻水分利用效率的影响

通过特殊自然干旱胁迫的方法,研究不同干旱胁迫对水稻的水分利用效率（ＷＵＥ）的影响,在一定供水量时,水稻的ＷＵＥ随供水量的增加而下降,但水稻旱种时,却因供水量过低,干旱胁迫严重,ＷＵＥ值为最低。不同品种的水稻ＷＵＥ存在较大的差异,抗旱性强的品种具有较高ＷＵＥ,因此选用具有较高ＷＵＥ的品种,是水稻节水栽培的关键。     

干旱胁迫对油松和侧柏水分运输安全性和有效性的影响

通过采用改良的冲洗法测定5年生苗木油松(Pinus tabulaeformis)和侧柏(Platycladus orientalis)在不同干旱胁迫时期的水力结构参数,结果表明随着干旱胁迫增加,不同分枝级和茎段所在区域的导水率损失(PLC)增加,比导率(Ks)减少。油松和侧柏在0级,1级和2级分枝级的发生栓塞的水势阈值分别为-0.55、-0.49、-0.43和-0.90、-0.78、-0.74MPa。随着相对分枝级的增加,油松和侧柏的水势阈值增大,栓塞脆弱性变大。非限速区PLC大而Ks小,限速区PLC小而Ks大。油松和侧柏相对分枝级和茎段所在区域的栓塞脆弱性大小为2级1级0级,限速区非限速区,且油松大于侧柏。油松和侧柏在不同干旱胁迫,不同相对分枝级,不同茎段所在区域采取不同的方式来适应由水势降低而引起的栓塞变化。其采取的生态策略包括:保持较高的水分安全性;减轻安全性而对有效性的折衷;同时降低有效性和安全性但不终止任何生产力或树高的组织生长所需水的限制。     

水分胁迫下植物叶片光合的气孔和非气孔限制

评述了水分胁迫下植物叶片光合的气孔和非气限制研究的进展,提出了一个判别水分胁迫下气孔和非气孔限制的方法。     

干旱胁迫条件下6种喀斯特主要造林树种苗木叶片水势及吸水潜能变化

水势是反映植物水分亏缺或水分状况的一个直接指标,可用来确定植物受干旱胁迫的程度和抗旱能力高低。本文研究了6种喀斯特造林树种苗木在干旱胁迫条件下叶片水势及其吸水潜能的变化。结果表明：（1）随着胁迫强度的增加,6种树种不同生长时期,其叶片水势均表现出下降趋势,且不同干旱胁迫强度之间差异显著（p<0.002）。在干旱胁迫下,所有树种叶片水势均以生长旺期的下降幅度最大,生长末期次之,生长初期最小。在生长旺期,6个树种叶片水势最低值分别比对照下降了2.21 Mpa、2.14 Mpa、3.57 Mpa、2.89Mpa、4.02Mpa和3.07Mpa。（2）侧柏苗木在生长初期轻度干旱条件下,其叶片水势胁迫指数只有0.150;在中度干旱胁迫条件下,其胁迫指数增加到0.559;在重度干旱胁迫条件下,达0.716,叶片水势下降超过70%。香樟苗木在生长初期轻度干旱胁迫条件下,其叶片水势胁迫指数就已达0.603,叶片水势下降超过了60%;在中度和重度干旱胁迫条件下,其水势胁迫指数相差不大。其它树种苗木的胁迫指数亦有与侧柏或香樟相似的变化趋势。（3）6个树种苗木在干旱胁迫条件下平均叶片水势与土壤水势差值大小排序为,生长初期：刺槐（1.261Mpa）>香樟（0.850 Mpa）>滇柏（0.846 Mpa）>侧柏（0.568 Mpa）>构树（0.524 Mpa）>杜英（0.219 Mpa）;生长旺期：香樟（2.994 Mpa）>刺槐（2.68 Mpa）>侧柏（2.028 Mpa）>滇柏（2.008 Mpa）>杜英（1.824 Mpa）>构树（1.543 Mpa）;生长末期：刺槐（0.692 Mpa）>构树（0.687 Mpa）>滇柏（0.653 Mpa）>侧柏（0.354 Mpa）>香樟（0.338 Mpa）>杜英（0.262 Mpa）。（4）干旱胁迫复水24h后,不同生长阶段苗木叶片水势恢复指数随干旱胁迫强度的增加而逐渐减小。叶片水势恢复度按生长时期排序为：生长末期>生长旺期>生长初期。（5）利用隶属函数累加法将6个树种苗木的吸水潜能大小可排序为：侧柏>滇柏>刺槐>香樟>构树>杜英。     

北京山区侧柏人工林水分利用效率及其影响因素

水分利用效率(WUE)是衡量植物抗旱性的一个重要指标,研究其动态变化及其影响因素能为北京山区植被建设提供参考.本研究基于稳定碳同位素技术,通过测定北京山区侧柏人工林在生长季的水分利用效率,探究气象因子、土壤因子和大气CO₂浓度对侧柏短期WUE的影响.结果表明: 1)侧柏生长季内的短期WUE呈现先降低后增加的变化特征,7月侧柏的短期WUE最低(2.69 mmol·mol^-1),10月侧柏的短期WUE最高(13.88 mmol·mol^-1).2)叶内外水汽压差(VPD)、大气温度(T_a)、土壤湿度(M_s)、空气相对湿度(RH)和大气CO₂浓度(C_a)是植物WUE的影响因素,5个影响因素对侧柏短期WUE变化的累计解释率达89.7%;太阳辐射(R_a)和风速(W_s)与侧柏短期WUE没有显著关系.3)VPD和T_a是影响侧柏短期WUE的主要因素,两者组成的主成分可以解释53.9%的侧柏短期WUE变化,其中VPD对侧柏短期WUE的影响高于T_a;M_s和RH是影响侧柏短期WUE的次要因素,两者组成的主成分可以解释25.4%的侧柏短期WUE变化,其中M_s对植物短期WUE的影响高于RH;C_a对侧柏短期WUE的影响较小,主要由C_a和T_a组成的主成分可以解释10.3%的侧柏短期WUE变化.     

小麦幼苗叶片抗氰呼吸对轻度水分胁迫的响应

小麦幼苗经－０．５ＭＰa聚乙二醇（ＰＥＧ－６０００）溶液暗中渗透迫０、６、１２、１８、２４、３０、３６、４２、４８h,叶片的总呼吸速率（Ｖt)呈现先上升后降低的趋势,交替途径呼吸也表现出相同的变化模式。水分胁迫初期（０－１２h),交替途径容量（Ｖalt)、实际运行活性（ρValt)及运行系数（ρ值）均上升,此后（１８－４８h）逐渐下降,水分胁迫也影响了呼吸电子流在２条呼吸途径中的分配比例,胁迫初期的０－１２h内,流经交替途径的电子流增多,而流向细胞色素主路的电子流减少,但随着胁迫时间的延长,交替途径的贡献降低,而细胞色素主路的贡献增加,说明小麦叶片的抗氰呼吸在水分胁迫初期被诱导增加,而随着胁迫进行的延长又表现为下降。     

水分胁迫期间及胁迫解除后桃树叶片中的碳水化合物代谢

水分胁迫期间、盆栽桃幼树叶片中淀粉和蔗糖含量降低,山梨醇、葡萄糖和果糖则升高;淀粉酶、6－磷酸醛糖还原酶（A6PR）、酸性转化酶（AI）和蔗糖合酶（SS）涤性升高,ADPG焦磷酸化酶（ADPGPPase）、中性转化酶（NI）、山梨醇脱氢酶（SDH）和磷酸蔗糖合酶（SPS）的活性降低。胁迫解除后,淀粉和葡萄糖含量恢复,山梨醇和果糖仍高于对照;A6PR、SDH和ADPGPase活性维持在原水平上;淀粉酶活性恢复;SPS活性增加而AI活性降低。     

不同土壤含水量下侧柏幼树叶片水分利用效率

对植物水分利用效率的研究,可以揭示植物的内在耗水机制,为区域森林生态系统经营与维护提供依据.本研究以侧柏幼树为研究对象,通过室内控制试验设置不同的土壤水分梯度,分别用气体交换法和稳定同位素法对其不同土壤含水量条件下的瞬时水分利用效率(WUE_gs)和短期水分利用效率(WUE_cp)进行研究.结果表明:受气孔导度(g_s)的影响,叶片净光合速率(P_n)和蒸腾速率(T_r)随土壤含水量的增加呈现相同的变化趋势,均在土壤含水量为70%～80%田间持水量(FC)时达到最大值;叶片WUE_gs则在土壤含水量最低(35%～45% FC)时达到最大值(7.26 mmol·m^-2·s^-1).叶片可溶性糖、枝条韧皮部渗出液的δ¹³C都在土壤含水量最低(35%～45% FC)条件下达到最大值,且叶片可溶性糖的δ¹³C明显高于枝条韧皮部渗出液的δ¹³C,未产生明显分馏;而叶片WUE_cp也在土壤含水量最低(35%～45% FC)时达到最大值(7.26 mmol·m^-2·s^-1).相同条件下,叶片WUE_gs和WUE_cp存在一定差异(平均相差0.52 mmol·m^-2·s^-1),WUE_gs时空变异性较大,而WUE_cp更具有代表性.侧柏幼树通过降低生理生态活动和提高水分利用效率来适应干旱的土壤条件.     

北京西山侧柏林冠层不同高度处叶片水分利用效率

以北京西山广泛分布的侧柏林为研究对象,综合考虑冠层不同高度处气象因子、大气CO₂浓度以及大气CO₂中碳同位素组成的差异,对其冠层不同高度处叶片的瞬时水分利用效率和短期水分利用效率分别进行了测定,以期为区域森林生态系统固碳与耗水研究提供理论依据,为区域森林生态系统经营与维护提供技术支撑.结果表明: 侧柏林冠层不同高度处叶片的瞬时水分利用效率随冠层高度的变化规律表现为上层>中层>下层,多种气象因子协同影响气孔运动,使瞬时水分利用效率受气孔限制;侧柏林冠层不同高度处的环境因子、大气CO₂浓度以及大气CO₂的δ13C均存在一定差异,导致了林冠各层叶片的短期水分利用效率的变化.林冠上层叶片通过提高水分利用效率适应环境.     

干旱胁迫条件下AMF促进小马鞍羊蹄甲幼苗生长的机理研究

采用温室水分控制试验,在干旱胁迫条件下,定量化研究优势丛枝菌根真菌(AMF)影响优势乡土植物小马鞍羊蹄甲(Bauhinia faberi var.microphylla)幼苗生长的机理,主要通过研究干旱胁迫条件下摩西球囊霉菌(Funneliformis mosseae)与小马鞍羊蹄甲的共生关系,阐明AMF在植物生长初期的作用。结果表明,干旱胁迫条件下,摩西球囊霉菌能够很好地侵染幼苗,侵染率高达89%—97%,并且不受水分条件影响。接种的幼苗最大光合速率、水分利用效率随着干旱胁迫程度从重度到轻度(水分从低到高)逐渐增大,相反地,叶片脯氨酸含量逐渐减小。接种显著地促进幼苗株高、叶片数、叶面积、根长、根面积等生长指标,提高幼苗各部分生物量、地上地下磷(P)含量。当含水量为60%田间持水量时,AMF促进小马鞍羊蹄甲幼苗吸收P的效果最好。接种还显著影响幼苗的生物量分配,在重度干旱胁迫时影响P分配,水分条件也显著影响幼苗的生物量分配。此外,接种和水分的交互作用对叶生物量、总生物量、生长指标以及地上部氮(N)总量影响显著。结果表明干旱胁迫条件下菌根效应显著,并在干旱条件下显著促进了小马鞍羊蹄甲幼苗的生长,这为进一步干旱河谷植被恢复提供了理论依据。     

ABA对盐胁迫下侧柏活性氧代谢及其相关基因表达的研究

以侧柏幼苗为试验材料,采用水培方式,研究不同浓度NaCl(0、100、200、300和400mmol·L~(-1))以及ABA(0、0.5、1、10、100和200μmol·L~(-1)处理对盐胁迫下侧柏幼苗活性氧代谢的影响。结果显示:(1)随着NaCl处理浓度增加,侧柏幼苗叶片过氧化氢(H_2O_2)、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)和脯氨酸含量,以及抗氧化物酶(SOD、POD和CAT)活性呈上升趋势,而可溶性蛋白含量降低。(2)于300mmol·L~(-1)NaCl胁迫处理48h后进行ABA(1和10μmol·L~(-1))处理,分析发现侧柏幼苗叶片的SOD、POD和CAT活性提高,GSH、脯氨酸和可溶性蛋白含量增加,H_2O_2和MDA的积累减少。(3)NaCl胁迫后,侧柏幼苗叶片活性氧代谢相关基因(Cu/Zn-SOD、CAT、GR、APX、MDAR和GST)的表达水平随ABA浓度增加呈先升后降的趋势,并于10μmol·L~(-1) ABA处理48h时达到峰值。研究表明,适宜浓度ABA通过促进盐胁迫下侧柏幼苗叶片的抗氧化物酶活性,提高渗透调节能力,增加GSH含量,降低H_2O_2和MDA积累,从而有效降低活性氧对侧柏叶片的伤害,保护细胞膜结构的完整,增强其抗盐性。     

干旱胁迫下活化水灌溉对大豆生长特征的影响

为了解在不同干旱条件下活化水灌溉对大豆生长特征的影响,探究活化水灌溉对大豆生长的影响机制。采用室内基质栽培大豆试验,在基质最大持水量(80%含水量)的95%～100%、75%～85%、55%～65%和35%～45% 4个水分条件下,分别用自来水、磁化水、增氧水和先磁化再增氧4种水灌溉,研究活化水对大豆苗期生长特征的影响。结果表明: 经过30 d的生长后,35%～45%重度干旱条件下磁化水灌溉的总生物量、叶面积、根冠比和根长与自来水灌溉相比分别增加了67.6%、23.5%、84.6%和122.8%,磁化增氧水灌溉分别增加了70.8%、24.0%、61.9%和162.3%,对叶绿素含量无显著影响;其余处理上述指标与自来水相比略有下降。表明重度干旱条件下,磁化水灌溉可以有效促进大豆根系生长、提高根冠比,提高大豆的水分利用效率,缓解干旱胁迫带来的负面效应。     

避雨环境下苹果幼树水分状态指标对干旱胁迫的响应

在避雨环境下进行土壤水势渐进式下降处理,研究了苹果树体水分状态指标对土壤干旱胁迫响应的敏感性,分析了不同水分状态指标与树体水分平衡之间的关系.结果表明: 树干直径日较差(MDS)及中午树干水势(Ψ_stem)对干旱胁迫最敏感.MDS对参考蒸散(ET₀)有明显的响应,且对干旱胁迫比较敏感,与ET₀呈显著正相关,相对树干直径日较差(MDS_r)与相对土壤水势(Ψ_{r soil})呈显著负相关,树干直径可实现连续性测量及自动化记录.Ψ_stem对土壤干旱胁迫较敏感,且与ET₀呈显著负相关,相对中午树干水势(Ψ_{r stem})与Ψ_{r soil}呈显著相关,目前叶水势和树干水势难以实现自动化连续性观测.其他树体水分状态指标,如黎明前叶水势(Ψ_pd)、树干直径日生长量(DG)和气孔导度(g_s)等对中度或重度干旱胁迫也有不同程度的响应,但总体上对土壤水势变化的响应不敏感.     

杜鹃花属植物干旱胁迫研究进展

杜鹃花为世界三大高山花卉和中国十大传统名花之一,具有极高的观赏价值和广阔的园林应用前景。但是,杜鹃花大多自然分布于高海拔山地,受遗传机制制约,性喜冷凉湿润气候,干旱是制约其迁地保育和园林应用的关键因子。杜鹃花种类繁多、分布地域较广、生态类型多样,不同物种(品种)对干旱胁迫的响应机制存在差异。该文从种子发芽、形态与解剖特征、生理与生化指标、基因表达等方面综述了杜鹃花对干旱胁迫的响应机制以及外源物质提高杜鹃花抗旱性的国内外研究进展,分析了当前该研究领域存在的不足,提出了今后工作中应加强不同生态类型及不同抗旱性杜鹃的水分利用策略和抗旱机制,以及菌根真菌提高杜鹃花抗旱性的基因调控机制与优良菌株筛选等研究,为我国杜鹃花多样性保育、抗旱性资源发掘及园林应用等提供参考依据。