郭程瑾[1]2002年在《不同生态型小麦品种光合作用特性及其对水分胁迫的反应》文中提出试验于1999-2001年度在河北农业大学标本园进行，以具有典型特征的冬性(京冬8号，来自于北京市农林科学院)、半冬性(河农859，来自于河北农业大学，)和春性(扬麦158，来自于南京农业大学)小麦品种为材料，系统研究了不同生态型小麦品种在华北平原特定的生态区的光合作用规律、内在生理机制及其生育后期对干旱胁迫的反应。结果表明： 1 各供试生态型小麦品种旗叶的光合速率(P_n)、叶绿素含量(Chl)、气孔导度(g_s)、叶肉导度(g_m)均于叶片全展时达到最大值，以后随叶片生长进程不断下降。上述不同的光合生理参数在不同生态型品种间表现不尽一致。其中，春性品种叶绿素含量和气孔导度较高，而半冬性品种在光合速率和叶肉导度值表现出较大优势，冬性品种的上述参数均居于二者之间。 不同生态型品种旗叶叶片的叶绿素含量缓降期(RSP)、光合速率高值持续期(PAD)和反映叶片一生CO_2同化能力的叶源量(LSC)也存在较大差异。LSC与RSP和PAD的相关均达极显着水平。其中，半冬性品种表现为最高的光合速率，较高的叶绿素含量和较长的RSP和PAD，但LSC最低；冬性品种叶绿素含量最低，RSP和PAD最短，但是，光合速率和光合面积与半冬性品种没有显着的差异，而LSC最高；春性品种表现为单叶面积最大，光合功能期最长，但其光合速率最低，LSC居于中间水平。表明，不同生态型品种的光合功能和碳代谢特性具有与生态型表现相关的规律。 2 不同生态型品种在水分胁迫的条件下，旗叶的光合速率(P_n)、叶绿素含量(Chl)、气孔导度(g_s)、叶肉导度(g_m)、RSP、PAD和LSC均较正常供水条件下明显降低。不同光合参数的下降幅度在不同生态型品种上的表现也不同。其中，春性品种扬麦158表现为水分亏缺使光合作用底物CO_2在液相中的传导能力受到的抑制最大，其次为光合功能高值期、光合同化面积和CO_2在气相中的传导能力，叶绿素含量和光合速率受抑制最小；半冬性品种河农859受水分亏缺的抑制程度表现为，控水时CO_2在液相中受到的抑制最大，其次为光合功能高值期、光合速率、叶面积和叶绿素含量，CO_2在气相中的传导能力受到的抑制最小；冬性品种京冬8号受水分亏缺的抑制程度依次为光合高值功能期、叶面积、叶肉导度(g_m)、气孔导度(g_s)和光合速率，叶绿素含量的抑制程度最低；不同生态类型品种各生理参数对水分亏缺的反应形式的差异，表明水分V缺对不同生态类型品种的碳同化代谢特点的影响有所不同。 3 不同生态型小麦品种的希尔反应活力、非环式光合磷酸化活力利 ATP酶活力表现一致的规律，即均以半冬性品种活力最高，其次为冬性品种京冬8号，春性品种扬麦 15 8的希尔反应活力、光合磷酸化活力和 ATP酶活力均最低。而。且希尔反应活力、光合磷酸化活力及ATP酶活力与光合速率呈显着的正相关，因此希尔反应活力、光合磷酸化活力及ATP酶活力均可以作为高光效的的生理指标。但是，在水分胁迫的条件下，ATP酶活力表现与希尔反应活力、光合磷酸化活力有所不同，即水分胁迫条件下希尔反应活力和光合磷酸化活力均下降，而ATP酶活力则先下降，而后迅速上升。这可能是由于脱水使叶绿体膜蛋白质变性，抑制了光合磷酸化作用而导致ATP酶话力增强。 希尔反应活性、光合磷酸化活性、ATP酶活性与光合速率大小有密切的正相关关系，这说明这些生理生化参数可以作为小麦基因型（品种）高光合速率的鉴别指标。
张立新[2]2006年在《氮、钾、甜菜碱对提高作物抗旱性的效果及其生理机制》文中提出氮、钾是作物需求量大而旱地土壤往往缺乏的矿质营养元素,除直接营养作物外,又对抗旱有一定效果。甜菜碱是季铵型水溶性生物碱,是作物细胞质中重要的渗透调节剂,喷施可提高作物抗旱能力。旱农地区,水分胁迫是常见现象,确定这3种物质的抗旱效果并揭示其抗旱机理,在理论和实践上都具有重要意义。过去绝大多数试验仅在干旱条件下进行,未能区分氮、钾的营养作用和其影响生理过程而表现出来的抗旱效果,也未区分甜菜碱本身的作用与抗旱功能。本研究在盆栽和水培条件下,以对水分胁迫有不同反应的2个玉米基因型品种和小麦为材料在水分胁迫和适量供水条件进行试验,从生物特性和生理反应等方面揭示它们增强作物抗旱性的效果和机理。主要结论如下:1.水分胁迫下,陕单9号干物质量和籽粒产量降低31.9%和6.8%,抗旱系数为0.93,是抗旱型品种;陕单911降低42.4%和24.4%,抗旱系数为0.76,是水分敏感型品种。水分胁迫下施钾和甜菜碱能显着提高干物质量及籽粒产量和水分利用效率,而在适量供水下无显着效果,表明二者有抗旱作用。水分胁迫和适量供水条件下施氮均有效,但水分胁迫下更突出。对水分敏感型品种效果更好。施用氮、钾和甜菜碱能不同程度降低蒸腾速率,增加叶绿素含量,提高净光合速率,为干物质量和籽粒产量提高奠定了物质基础。2.水分胁迫下,水分敏感型品种的硝酸还原酶活性下降幅度,可溶性渗透物质脯氨酸、甜菜碱、可溶性蛋白质、可溶性糖和K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)含量上升幅度均大于抗旱型品种。氮、钾肥对硝酸还原酶活性和渗透物质提高有显着效果。施用甜菜碱对提高硝酸还原酶活性,增加脯氨酸、甜菜碱、可溶性蛋白质和K~+含量的效果更显着。适量供水施氮作用降低,施钾和甜菜碱未显示明显效果。表明氮、钾和甜菜碱通过改善氮代谢和提高渗透调节能力是增强作物抗旱性能的机理之一。3.水分胁迫下,抗旱品种的叶片相对含水量、保护酶活性、根系活力下降幅度小,而水分敏感品种下降幅度大。水分胁迫虽能促使叶片抗坏血酸含量上升,丙二醛不同程度累积,质膜透性增大,但抗旱品种的变动幅度小于水分型敏感品种。钾和甜菜碱能显着提高叶片相对含水量、保护酶活性、抗坏血酸含量和根系活力,降低丙二醛含量,减缓水分胁迫下的膜质过氧化作用;而氮肥效果则因品种、生育期和施用量而定。适量供水,上述生理效果明显下降,甚至消失。由此可见,这些物质引起的这些生理变化是增强作物抗旱性的根源所在。4.在加入PEG液培条件下研究了水分和氮素胁迫时,甜菜碱对2种玉米品种苗期生
黄彩霞[3]2016年在《不同栽培技术措施对甘肃小麦产量及产量形成影响效应的研究》文中研究指明甘肃地处西北地区内陆,气候环境多样,自然灾害频发,小麦总体产量水平较低且不稳定,总产量供给不足。研究甘肃不同生态生产条件下影响小麦产量的主要因素,营养生长与生殖生长、生长需求与环境供给能力的协调状况,不同栽培技术措施产量形成机制,将为充分发挥小麦环境资源潜力,解决该区域粮食安全、高产高效和农业可持续发展提供依据。本研究以甘肃灌区和旱地小麦为对象,利用本团队2003年~2015年小麦系统研究资料,研究分析了不同栽培技术措施(覆盖与否、覆盖材料与方式、施肥、密度、播期、灌水量及方式等)间的产量及产量结构因素、营养生长与生殖生长指标、农艺与生理指标间的差异,并分析了栽培措施对产量高低的影响机制。主要研究结果如下:1.在旱地和灌区小麦不同生产条件下,栽培措施处理间产量普遍存在显着或极显着差异,通过栽培途径提高产量大有潜力可挖。综合比较表明,在甘肃无论旱地还是灌区小麦,近年栽培措施对产量的影响效应均较大。按产量平均变异系数(CV)评价影响效应,灌区不同栽培措施处理间为21.8%,旱地不同栽培措施处理间为19.2%。灌区栽培措施间比较,以播期对产量的影响效应最大、密度和灌水处理次之,肥料最小;在旱地不同栽培措施中,以覆盖保墒栽培增产最显着。其中覆膜可普遍大幅度增产,其增产效应远高于密度和播期等栽培措施处理。冬小麦覆膜较无覆盖露地栽培(CK)平均增产37.1%(20.3%~79.1%),其中覆膜栽培方式中,以甘肃模式增产最明显;春小麦覆膜栽培较CK平均增产25.6%(8.0%~62.5%),其中以甘谷模式秋季覆膜增产最明显。旱地秸秆覆盖的增产效应与覆盖方式密切相关,其中利用玉米整秆带状覆盖种植小麦的新技术增产幅度与覆膜相近,但其增产效应明显高于传统碎秆全地面覆盖。碎秆全地面覆盖由于受水热双向调控的综合影响,在甘肃热量不足、旱寒并驻的生态条件下,旱地春小麦增产效果远低于冬小麦,甚至造成春小麦群体生长不足、延缓生育而大幅度减产。2.从产量结构因素剖析甘肃小麦产量形成机制,无论旱地还是灌区栽培措施影响产量高低的主要结构因素是单位面积有效穗数,粒重是最稳定因素,栽培处理间的变异系数穗数远高于穗粒数和千粒重,在旱作和灌区不同生产条件下,栽培措施的单位面积穗数平均CV为27.4%,穗粒数为21.2%,千粒重为9.8%。产量与单位面积穗数高度相关,平均相关系数0.78**,而与穗粒数和千粒重的相关随试验及区域不同没有明显一致性表现。灌区小麦产量显着高于旱地,也主要是显着提高了单位面积有效穗数。3.无论旱地还是灌区小麦、栽培措施间水分利用效率(WUE)普遍存在显着或极显着差异。产量与耗水量(ET)极显着正相关,即大多情况下,高产建立在高耗水基础上。但在旱地覆盖栽培条件下,通过覆盖抑制土壤无效蒸发、提高蒸腾/蒸发比也是覆盖增产和高效用水的重要机制。4.栽培措施首先影响营养生长,以对生物产量影响效应最大,收获指数次之,株高最小。栽培处理间的生物产量、收获指数、株高的CV分别为11.5%、5.3%、5.5%。无论旱地还是灌区,随着产量提高,收获指数有下降趋势,产量与收获指数极显着负相关。5.栽培措施对叶片光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)等生理指标也有显着影响,但影响效应具有明显阶段性差异。栽培处理间Tr和Gs在各生育时期的差异总体明显大于Pn,表明栽培措施对水分代谢影响更直接;栽培处理间的Pn、Tr和Gs与产量及农艺指标出现阶段性显着相关,但随水旱条件和试验类型不同、没有一致性相关表现,表明Pn、Gs、Tr对环境反映敏感、甚至日变化和瞬时变化也很大,叁者与产量形成尚难得出一致明确的结论。6.不同栽培措施籽粒干物质积累更符合Logistic生长模型。栽培措施对平均灌浆速率(V)的影响大于灌浆持续期(T);比较灌浆持续期各阶段差异,栽培措施对缓增阶段持续时间长短(T3)影响最大。不同栽培措施显着影响干物质向籽粒的转移与分配。冬小麦推迟播期、合理密植、适度水分胁迫、降低N/P施用比例、覆膜可显着提高花前储备向籽粒的转移量和籽粒的贡献率,但发现旱地秸秆覆盖由于具有明显降低地温和延缓生育进程效应,会降低花前干物质转移量及对籽粒贡献率。在灌溉条件下,灌水处理对花前干物质对籽粒的贡献率的调控效应显着大于肥料处理和密度处理。
张绪成[4]2007年在《氮素对小麦叶片光合能量转化及水分利用效率的影响》文中提出提高作物的水分利用效率(WUE)和对干旱的适应能力是生物节水农业的主要研究内容之一,以肥调水尤其是通过氮素营养调控作物WUE和改善抗旱性仍是基础理论和生产实践领域的研究热点。本研究在大田条件下,以两个生态型相近、有明显抗旱性差异的冬小麦品种为试验材料,以不同氮素水平为处理手段,测定了小麦叶片光合气体交换参数、叶绿素荧光参数、ABA含量、NO含量、保护酶系活性、地上生物量、水分状况、产量等指标,来研究小麦叶片NO—ABA—WUE之间的关系、氮素对小麦叶片激发能转化分配的调控机制、叶片全N含量—ABA含量—WUE之间的相互关系以及氮素对小麦叶片膜脂抗过氧化作用的影响,以探明提高小麦抗旱性和改善水分利用状况的生理途径。取得了如下研究结果:(1)初步探明了氮素对小麦叶片NO含量-ABA含量-WUE关系的影响及其对抗旱性的作用机制。分蘖期和拔节期小麦叶片NR活性与NO含量显着线性正相关(R2≥0.568,n=15),氮素通过提高叶片NR活性来提高叶片NO水平进而调控气孔开度;在N360处理的叶片ABA含量和NO含量之间为正协同作用关系,而在低氮条件下为负相关关系;抗旱性与气孔对NO含量变化的灵敏度有关,旱地品种对叶片NO含量的变化具有较快速的反应。合理施氮(N180处理)能够使得NO含量处于较低水平而诱导气孔开放,促进水地品种气体交换并提高IWUE、提高旱地品种气孔对NO含量和干旱的反应灵敏性。(2)揭示了氮素对小麦叶片激发能转化分配的调控机制。氮素提高了小麦叶片光合色素含量,降低呼吸速率,虽然氮素不能显着改变激发能在光合碳还原(PCR)和光合碳氧化(PCO)之间的分配比例,但提高了在PCR方向的电子流量,过量氮素供应会使叶片暗呼吸作用增强;ΦPSⅡ随叶片全N含量增加呈先下降后升高的变化趋势,Pn与ΦPSⅡ线性正相关;氮素能够改善热耗散和光化学反应对激发能的竞争关系,增强光合机构活性以使得更多的光能进入碳同化过程,最终提高IWUE。(3)初步阐明了叶片全N含量—ABA含量之间的关系及其对WUE的影响。施氮后小麦叶片全N和ABA含量呈显着线性负相关,合理施氮能够增强叶片ABA含量和全N含量之间的相互影响。随氮素水平的提高,叶片IWUE对ABA含量的敏感性增强,而GWUE与旗叶ABA含量呈显着的负线性相关。旗叶全N含量和GWUE之间呈显着的负二次相关,合理施氮能够使叶片全氮含量维持在适宜水平,提高Pn以促进干物质积累,提高IWUE,并最终提高子粒产量和水分利用效率。(4)明确了氮素对小麦叶片膜脂抗过氧化作用的影响。施氮提高了小麦叶片CAT和SOD活性,降低了XOD活性、H2O2和MDA含量;N0处理旱地品种较水地品种具有较高的保护酶系活性和较低的XOD活性、H2O2和MDA含量,细胞膜稳定性与小麦抗旱性密切相关,氮素能够通过提高叶片膜质抗过氧化能力来增强小麦对干旱的适应。(5)研究证明了氮素对小麦产量和形态发育的影响。氮素能够提高小麦叶片光合色素含量使得Pn显着增加、维持一定的气孔开度而促进了光合气体交换,促进干物质积累;施氮后株高和穗长有明显的增加,虽然千粒重在施氮后有一定程度下降,但穗粒重较N0处理显着提高;氮素对小麦群体发育也有明显的促进作用,LAI在施氮后显着升高,并最终表现较高的产量、WUE和HI。
马进[5]2009年在《3种野生景天对逆境胁迫生理响应及园林应用研究》文中研究说明以野生东南景天、凹叶景天和圆叶景天为材料,研究水分、高温、遮荫胁迫下生理响应、有机生态型绿化栽培基质筛选和园林应用。结论如下:⑴随着水分胁迫程度加深,3种景天叶片RWC、SP、PRO、MDA等增加,Fv/F0、Chla+b含量降低(P<0.05),POD和CAT的活性先升后降。轻度水分胁迫下,SOD、POD、SP、Fv/F0、Chla+b、RWC、CAT等指标对景天抗旱性影响较大,中度和重度下,SOD、CAT、REC、Pro、Fv/F0、RWC、MDA和Fv/Fm等指标影响较大。耐旱性:圆叶景天>东南景天>凹叶景天。⑵昼夜45℃/30℃的高温下,3种景天随着高温胁迫天数的增加叶片Chla+b、SOD、POD呈现先上升后降低, RWC逐渐下降,MDA、H202、PRO、SS含量含量增加。Chla+b、MDA、SS、RWC、PRO、H202、SOD 7项指标是鉴定景天耐热性的生理指标。耐热性:东南景天>圆叶景天>凹叶景天。⑶随着遮荫程度加重, 3种景天叶片的RWC显着上升,LA、MDA、SS、SOD、Chla/b降低,Chla+b先增加后降低。轻度遮荫胁迫下LL、RWC、Chla+b、Chla/b、PRO、MDA、SOD等指标对景天的耐荫性影响较大;中度遮荫胁迫下LA、LL、SS、Chla/b、PRO、SOD、Chla+b、RWC等指标影响较大;重度遮荫胁迫下RWC、SS、PRO、SOD、Chla+b和Chla/b等指标影响较大。⑷最佳圆叶景天有机生态型无土基质组合(稻壳:木屑:炉渣)为3:1:2或2:1:2(体积比)。⑸对景天属植物资源及园林应用做系统的评述。
杨泽粟[6]2016年在《黄土高原植被生理过程和蒸散量计算方法及变化特征研究》文中指出黄土高原是我国独特的地理和生态环境区域,有关该地区陆面植被生理过程和水分过程的研究是黄土高原陆面过程研究亟待解决的科学问题。本文以黄土高原主要农作物为代表分析了植被生理特征对微气象条件、微集雨垄沟覆膜方式的响应规律,评估了国际上主要蒸散量估算模型在黄土高原的适用性,并在此基础上发展了黄土高原蒸散量估算方法,基于此方法分析了黄土高原近30年蒸散量时空分布特征及其影响因素,同时,也利用观测资料分析了蒸散量年际变化及其植被生理调控。主要得到以下几点结论:(1)通过大田试验,分析了大田条件下春小麦旗叶抽穗期和灌浆期光合生理特征的动态变化规律,及对空气温湿度的响应及其阈值,探讨了自然条件下光合作用的气孔与非气孔限制特征。研究发现抽穗期净光合速率与空气温度成负相关,灌浆期净光合速率与气温成二次曲线相关,阈值温度为23.0℃。蒸腾速率与空气温度都成单峰型关系,阈值空气温度抽穗期为21.7℃,灌浆期为23.4℃。气孔导度与空气温度成二次曲线关系,阈值温度在抽穗期灌浆期分别为21.0℃和24.0℃。净光合速率与空气相对湿度成极显着正相关,蒸腾速率、气孔导度与空气湿度呈正相关。春小麦旗叶光合作用在抽穗期和灌浆期均出现明显的气孔限制,但出现限制时段不同,抽穗期主要出现在下午,灌浆期主要是中午较强。抽穗期气孔导度对饱和水汽压差更敏感,该生育期下午出现更为明显的气孔限制。灌浆期中午出现较为明显的光合“午休”现象,其主要原因是较大VPD和强烈的辐射致使气孔关闭,气孔限制非常明显,并且非气孔限制因素也较为突出。从抽穗期至灌浆期,由于气孔对饱和水汽压差敏感性的下降以及“午休”策略,光合气孔限制逐渐减小,是春小麦在半干地区维持较高光合速率,保证产量的重要自适应机制。(2)微集雨技术是旱作农业重要栽培技术,近年来发展十分迅速,为探究土壤-植被水分特征及水分运移对垄沟微集雨的响应,以平地不覆膜为对照,研究了马铃薯叶片和土壤水势水势对不同沟垄和覆膜方式的响应。不同沟垄和覆膜方式在不同土层和不同生育期对土壤和叶片水势的影响差异显着。各处理土壤水势表现出2种日变化特征:0~20cm土层,开花期土垄处理、块茎膨大期土垄和膜垄处理、成熟期膜垄和全膜双垄沟播处理为先下降后上升型,其余的为逐渐下降型;20~40cm土层,各处理土壤水势呈逐渐下降趋势。叶片水势表现出两种日变化特征:开花期和块茎膨大期表现为双低谷型,双低谷分别在13:00和17:00,成熟期为“v”型,即单低谷型,低谷出现在17:00。各处理叶片水势日变化特征相同,但水势大小存在差异:在水分关键期(开花期和块茎膨大期)土垄叶片水势显着高于其他处理,而成熟期则是全膜双垄沟播最高。随着生育期进程土壤水势和叶片水势均表现为先减小后增大的趋势。20~40cm土层对叶片水势影响最大,土垄处理在该土层具有最高的水势。较强的蒸腾作用加速了土壤-植被-大气连续体的水分运移速率,是导致膜垄和全膜双垄沟播处理水势低于土垄的主要原因。(3)通过评估目前国际上主要的八个et模型在黄土高原地区的效果发现,各模型整体估算效果从最好到最差的排序为:改进的priestley-taylor模型(pt-jpl),yao等改进的pt-jpl模型(m1-pt-jpl),clm,garcia等改进的pt-jpl模型(m2-pt-jpl),改进的penman-monteith模型(rs-pm),经验模型(wang),平流—干旱模型(aa)和能量平衡模型(sebs)。所有模型冬季、夏季估算效果均表现不佳,而春季、秋季估算效果较好。考虑不同下垫面状况,wang、rs-pm、pt-jpl、m1-pt-jpl和m2-pt-jpl模型估算效果在农田更好,而aa、sebs和clm估算效果则在草地更好。考虑不同气候,pt-jpl和wang模型估算效果在半干旱地区比半湿润地区好,而clm、sebs和rs-pm模型则相反,aa、m1-pt-jpl和m2-pt-jpl模型在半干旱和半湿润地区估算效果相似。各模型估算效果受不同年降雨量条件影响较大:wang模型在一些降雨量条件下估算效果较好,但在其它降水量下可通过重新校正其经验参数获得较好结果;pt-jpl模型估算效果在普通降水量条件下较好且较为稳定,但在异常高的降水量条件下导致估算效果降低;两个改进pt-jpl模型继承了pt-jpl模型较为稳定的特点,通过修改土壤湿度限制因子,在异常高降水量条件下估算效果得到提升;rs-pm模型更适合于较大年降水量条件,因为基于vpd的地表阻抗更适用于湿润环境。aa模型估算效果在较大降水量条件下减弱,因为互补理论更适用于干旱环境。sebs模型在600mm年降水量下估算效果最好。clm在年降水量大于600mm时估算效果最好,在年降水量小于600mm时估算效果仅稍有减弱。clm是适用于所有年降水量条件的最佳估算模型,其次是pt-jpl,它也具有较好的估算效果并且模型结构更简单。(4)进一步对比clm(communitylandmodel)模拟蒸散量和地面实测蒸散量发现,clm模拟蒸散量在半湿润地区较精确,在半干旱地区误差较大,而这种误差与植被指数呈正相关关系,与不同气候区植被的生理响应特征密切相关.虽然clm考虑了植被生理生化过程,但并没有考虑不同气候区植被的生理过程的差别。于是,在考虑植被生态气候效应后,基于clm模式模拟资料和卫星遥感植被指数建立了一种黄土高原蒸散量新估算方法,该方法考虑了不同干湿气候区植被生理特征的特性,在一定程度上弥补了clm植被生理过程参数化方案不够完善引起的模拟蒸散量的较大不确定性,对半干旱地区蒸散量估算效果有明显改善:与观测值相关系数提高了0.07,均方根误差减小了6.2mm,相对误差减小达13.9%.(5)利用黄土高原地表蒸散量、气象和生态观测数据,分析了蒸散量的年际变化特征及其生理生态调控。黄土高原地表蒸散量具有明显的年际变化特征(~19.5%)。参考蒸散量、降水量、土壤含水量、ndvi和冠层导度等环境因子也表现出较为明显的年际变化特征,ndvi的年际变化幅度相比其他因子较弱。降水量是蒸散量年际变化的原始强迫因子,ndvi和冠层导度在调控地表蒸散量过程中起着重要作用,它们消弱了土壤湿度与蒸散量的直接相关关系,导致土壤湿度与蒸散量表现出弱相关性。在各生态系统中,土壤湿度和空气水汽压通过植被生理生态响应影响蒸散量。在半干旱地区,不同生态系统具有不同的生理生态调控机制:半干旱草地冠层导度对土壤湿度和空气水汽压响应敏感,从而有效的调节蒸腾速率;半干旱农田ndvi对土壤湿度和空气水汽压响应敏感,ndvi的年际变化主导着冠层导度的年际变化,从而调控蒸散量。这意味着蒸散量在半干旱农田具有较强的生态调控,而半干旱草地具有较强的生理调控。在半湿润农田虽然ndvi对土壤湿度响应敏感,但由于较好的水分条件,植被的生理生态调控作用较弱。(6)利用新建立的蒸散量计算方法估算了黄土高原地区1982-2013年地表蒸散量,并分析了蒸散量时空变化特征及其影响因素。黄土高原平均年蒸散量由东南向西北逐渐递减,蒸散量变化范围为50-500mm之间,区域平均蒸散量为299.5mm.半湿润的天水地区和黄河、渭河及洛河交汇地区为蒸散量的高值区.近31年黄土高原地区年平均地表蒸散量呈下降趋势,平均下降速率为-1.65mmyear-1,反映出黄土高原水循环减弱.80年代、90年代蒸散量下降较小,本世纪00年代下降幅度较大.蒸散量在90年代波动幅度明显大于其它年代,这种剧烈波动体现了水循环失衡.各季节变化趋势差异较大,除秋季微弱上升之外,其余季节均下降.夏季蒸散量约占全年蒸散量一半,其下降趋势主导了全年蒸散量的变化.春季下降趋势较小,但波动幅度大.冬季蒸散量很小,呈微小的减少趋势.不同气候区下,半干旱地区较半湿润地区蒸散量下降速率大.局地蒸散量气候倾向率与平均降水量密切相关:平均降水量小于400mm的地区,气候倾向率为负值;平均降水量介于400mm-600mm的地区,气候倾向率正负值均存在,是正负转变的过渡区;平均降水量大于600mm的地区,气候倾向率为正值.蒸散量在降水量小的地区减小,在降水量大的地区增大,导致在黄土高原形成两种相反的反馈机制,这反映了水分和能量对蒸散量变化的综合作用.(7)利用clm和pt-jpl两种方法估算了1982-2011年全球典型半干旱地区蒸散量。近30年全球典型半干旱地区蒸散量均呈下降趋势,其中,北非半干旱区下降速率最快,达-8.6mm/year,南非半干旱区下降最慢,约为-0.7mm/year。与全球典型半干旱地区相比,黄土高原近30年蒸散量下降速率低于北非、澳大利亚,与南美下降速率相当,大于北美、东亚、中亚半干旱区。黄土高原地区在同纬度半干旱地区中蒸散量下降速率最大,约为-3.7 mm/year。黄土高原、东亚、中亚和南非夏半年下降趋势明显,但冬半年下降趋势不明显,而北美、南美、北非、澳大利亚冬半年和夏半年均表现出明显的下降趋势。控制蒸散量的3个基本因素中,大气蒸发需求在各半干旱区均表现为上升趋势,且黄土高原在同纬度半干旱区中上升最快,各半干旱区辐射均为下降趋势,除南非之外各半干旱地区降雨量均呈下降趋势,南非半干旱区降雨量呈微弱增加趋势。RH是土壤湿度的有效代表,是决定蒸散量下降的主要因素,黄土高原较同纬度其它半干旱地区RH下降快表明黄土高原干旱化更剧烈,是导致黄土高原在同纬度半干旱地区中蒸散量下降最快的主要原因。
王立[7]2006年在《松嫩草地优势禾草生理生态的适应特性及其对模拟气候变化的响应》文中研究表明松嫩草地作为干、湿气候与生态系统的过渡区,是对全球气候变化最为敏感的地带之一。本试验选取该地区优势禾草为研究对象,在对自然条件下植物生理生态的适应特性研究的基础上,进一步探讨了植物对模拟气候变化(CO_2浓度、水分和温度变化)的响应规律。研究涉及构件、个体、种群到群落各个不同等级水平,以期于小尺度范围内初步揭示区域植被与气候变化之间的相互关系,获得识别区域植被对全球气候变化早期信号,从而提高人类对未来全球变化的预测能力。1.对不同类型优势禾草碳同化速率(P_N)的研究结果表明:(1)自然条件下植物个体与群落的日动态曲线普遍呈双峰规律。产生“午休”现象的原因为非气孔因素,午间强光导致的温度升高和大气相对湿度降低是主要的环境因素。植物光合特征曲线在数值上的差异主要与光合类型有关,特征上的差异主要与生境类型有关。相对于个体而言,群体光合日动态变化较为平缓,对于环境变化具有缓冲作用。(2)不同植物以及同种植物的不同构件具有相似的饱和指数形式的光响应规律,强光下P_N下降由非气孔因素引起。C_4植物的P_N和光能利用范围高于C_3植物。不同类型植物的P_N具有强可塑性,处于相似环境中的植物在资源利用特征与效率方面会产生趋同适应。(3)CO_2倍增不仅可以显着提高植物的P_N,还能通过扩大光源利用范围来促进光合作用。C_3植物P_N受CO_2倍增促进强度高于C_4植物,光合类型植物间的差异大于水分类型之间。(4)CO_2倍增对光合的促进与干旱胁迫的抑制之间交互效应显着(P<0.05)。干旱将会削弱CO_2的施肥效果,而CO_2升高能够在一定程度内(0-7.5%PEG)弥补干旱胁迫对植物P_N的抑制。(5)无干旱胁迫条件下,CO_2倍增将提高植物的最适温度。干旱胁迫条件下,CO_2浓度升高反而会降低植物的最适温度,加剧干旱和高温带来的胁迫作用。2.对不同类型优势禾草碳释放速率的研究结果表明:(1)自然条件下,不同构件之间的暗呼吸速率(Rd)为营养分株〉生殖分株基部叶片〉旗叶;不同光合类型植物之间C_4植物的Rd高于C_3植物;不同水分生态类型植物中,中生植物的呼吸作用最为微弱。(2)环境CO_2浓度的升高,不同水分生态类型植物Rd对CO_2的响应差异小于不同光合类型植物之间。C_4植物Rd下降明显,C_3环境可塑性高,变化多样。CO_2补偿点的变化不是简单地取决于光呼吸速率(Rl)的变化,而是Rl和光合速率两者比值变化。(3)轻度干旱胁迫能够诱导贝加尔针茅叶片呼吸加强,超过4.84±1.00%PEG浓度的干旱胁迫则倾向于抑制呼吸。高CO_2浓度加剧了干旱对植物的胁迫作用。环境干旱程度增加,Rl消耗P_N比例的加大导致植物对维持生长原料需求的增加。
祝英[8]2016年在《丛枝菌根真菌接种对旱地小麦生产力和土壤质量的影响及机理》文中认为在黄土高原雨养农业区,低水多变的土壤环境是春小麦生长的最大制约因子,地膜覆盖和施加化肥为主的旱作农业技术从一定程度上提高了作物产量和水分利用效率,但导致土壤质量下降,水生产力还有较大的提升空间,研发环境友好型的水土管理和生态修复技术成为目前人们关注的热点。丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是一类植物专性营养共生微生物,前期研究表明AMF能提高植物根系水分和养分吸收和利用,有利于植株生长和土壤养分循环,具有显着的生产和生态效应。然而,AMF能否对旱地春小麦起到类似的促进作用?能否融合到地膜覆盖技术中发挥更佳效果?对土壤质量和作物产量是否有积极促进作用?其生理生态机理如何?对上述问题的回答需要系统的实验验证。本研究以从澳大利亚西部小麦带土壤中分离到的叁种AMF菌种为接种源,包括光壁无梗囊霉(Acaulospora laevis,ID:Sunsex)、根内球囊霉(Glomus intraradices)和单孢球囊霉(Glomus monosporum,ID:WUM11),在甘肃省榆中县实验站从2011–2015年开展了盆栽和大田实验,进行系统性的观测和研究,以期回答以上问题。盆栽实验以六倍体栽培品种L8275、四倍体栽培品种DM31和二倍体栽培品种MO4为实验材料,通过设置不同水分梯度,揭示AMF接种条件下不同倍体小麦水分利用、产量差异、进化特征及根冠通讯机理。大田实验以六倍体栽培品种L8275为实验材料,开展如下叁个相对独立但又紧密联系的实验:1)将叁种AMF分别单一和混合接种条件下,研究春小麦水分利用、生长、生物量积累和产量形成、根际土养分和可培养微生物类群的变化;2)裸地和地膜覆盖条件下,探讨春小麦水分利用、生长、生物量积累和产量形成的特征。3)地膜覆盖条件下,研究接种叁个不同AMF菌种(单一和混合接种)对春小麦水分利用、生长、生物量积累和产量形成及土壤养分和微生物多样性的影响。主要得出如下结论:1.接种叁种AMF均能显着提高六倍体春小麦(L8275)的生长和籽粒产量,接种光壁无梗囊霉(AL)和根内球囊霉(Gi)能显着提高四倍体春小麦(DM31)的生长和籽粒产量,并提高二倍体春小麦(MO4)的千粒重,有利于提高不同基因型小麦对干旱的适应策略,表明本研究所选AMF适用于旱地春小麦。不同AMF对不同基因型小麦的生理生态和生长特征的影响存在一定的差异,综合分析,光壁无梗囊霉(AL)对提高不同基因型小麦的干旱适应策略优于根内球囊霉(Gi);叁种AMF对六倍体春小麦(L8275)的抗旱促生增产效果为Gm>AL>Gi。2.不论干旱年份还是湿润年份,不论单接种还是混合接种AMF,均能改善不同时期小麦的生长、显着提高小麦菌根侵染率和籽粒产量。AMF通过改善产量形成因素(分蘖数、有效穗、穗粒数和穗粒重等),增加了繁殖分配,改善R-V指数,而显着提高收获指数和籽粒产量。表明从西澳引进的AMF对旱地田间春小麦(L8275)同样具有促生、增产效果。3.大田生产条件下,分别添加AMF对两个年份根际土养分和5类可培养微生物类群的影响结果显示,添加AMF处理显着影响了根际土微生物类群的数量,不同微生物类群与土壤养分存在显着的相关关系;接种AMF有利于土壤水分的吸收利用和恢复;AMF处理提高全氮和有效钾的含量,但整体上降低根际土有机质和有效磷的含量,不利于半干旱雨养农业区土壤的可持续性。主成分分析结果显示,2014湿润年份和2015干旱年份降雨量对根际土养分和微生物类群的影响效应高于AMF处理,表明水分是影响半干旱雨养农业区“根际养分–根际微生物–AMF–寄主植物之间相互作用”的主要限制因素,添加AMF对根际微生物、水分和养分发挥微调控效应。该研究有助于揭示根际养分–根际微生物–AMF–寄主植物之间相互作用的根际过程。4.地膜覆盖条件下添加外源AMF,在地膜覆盖的基础上,不论干旱年份还是湿润年份均进一步提高了净经济产出。2014年添加AMF与仅地膜覆盖处理相比,净收入显着提高了45%–125%,与裸地处理相比,净收入显着提高了90%–195%;2015年添加AMF与仅地膜覆盖处理相比,净收入显着提高了61%–96%,与裸地处理相比,净收入显着提高了453%–576%,表明干旱条件下,添加AMF更能保产增加收益。与此同时,添加AMF与仅地膜覆盖处理相比,2014年土壤有机碳含量提高了16.5%,2015年提高了1.9%,表明添加AMF还能提高土壤碳的周转和恢复的能力,有利于旱地农业生态系统的可持续性。5.地膜覆盖条件下添加外源AMF与地膜覆盖两种农艺措施均能提高旱地农田生产力,但两者的促生增产机制不同:与裸地接种AMF效果相同,两个年份接种地膜覆盖条件下添加外源AMF均使异速生长指数趋于0.9–1.0(0<k<1),有利于生物量的稳定分配,此时作物的繁殖输出随着个体大小的增加而增加;同时也促使R–V指数趋向1.0,更有利于稳定的繁殖输出。而地膜覆盖虽然也促使R–V指数趋向0.9–1.0,有利于稳定的繁殖输出;但是对小麦异速生长指数影响不大。地膜覆盖条件下添加外源AMF在地膜覆盖的基础上进一步提高小麦地上生物量,更有利于小麦籽粒形成和产量的提高。6.在裸地和地膜覆盖条件下,分别添加AMF对两个年份根际土养分影响的实验结果显示,两个年份裸地添加AMF,均降低根际土有机质含量;而两个年份地膜覆盖条件下添加AMF,均能提高根际土有机质含量。而且地膜覆盖条件下添加外源AMF均提高了根际土放线菌、座囊菌的群落组成和AMF的多样性,有利于根际土养分的周转和水分的吸收,同时还有利于改善土壤质量。而且通过丛枝菌根真菌多样性分析,进一步确认了添加的AMF已经在根际定殖并发挥作用。表明地膜覆盖条件下添加外源AMF这一农艺措施更有利于土壤的可持续发展。综上所述,本研究通过盆栽控水实验和大田实验,验证了从西澳大利亚小麦带土壤中分离到的叁种AMF菌种对黄土高原雨养农业区的旱地春小麦均有促生增产效应。盆栽控水实验从AMF接种对小麦气体交换参数、膜损伤、渗透调节物质、氧化酶活性和激素(ABA)等方面的影响,揭示了干旱胁迫下AMF对不同倍体春小麦的促生增产机理。而大田实验回答了AMF接种在农业生产应用的促生增产机理和可行性,特别是AMF接种融合地膜覆盖技术,在地膜覆盖的基础上不但能进一步提高小麦产量和经济收益,而且增加了土壤有机碳含量、改善土壤微生物多样性和功能、提高土壤质量,有利于半干旱雨养农业区的可持续发展。
张东晖[9]2008年在《加拿大披碱草与老芒麦及其种间杂种F_1代生物学特性及抗旱耐盐性的研究》文中进行了进一步梳理本研究采用Powers方法和隶属函数法,从生物学特性与抗旱耐盐性方面对加拿大披碱草与老芒麦及其种间杂种F_1代进行遗传分析和综合评价,并运用灰色关联分析法对种间杂种F_1代抗旱耐盐生理指标进行了应用效果排序,主要结果如下:(1)种间杂种F_1代及其双亲返青期基本一致。种间杂种F_1代的生育天数较短,接近于父本老芒麦,生长天数接近于双亲。种间杂种F_1代穗型半弯,介于双亲之间,可作为真假杂种的鉴别依据之一,穗长表现出杂种优势,超高亲优势率为1.6%。种间杂种F_1代花粉的染色可育率是0.23%。(2)种间杂种F_1代叶片偏向于叶面积较大的母本加拿大披碱草,叶长、叶面积都高于双亲均值,分蘖能力偏向于母本。(3)种间杂种F_1代植株的生长速度、再生能力介于双亲之间,偏向于父本老芒麦。在相同田间密度下杂种F_1代的鲜草总产量高于双亲。(4)种间杂种F_1代粗蛋白质含量的超高亲优势率是12.4%,粗纤维含量显着低于双亲,粗脂肪和可溶性糖含量介于双亲之间,超低亲优势率分别是5.8%、2.93%。(5)种间杂种F_1代叶片的净光合速率介于双亲之间,净光合速率日均值的超高亲优势率为2.06%。种间杂种F_1代与父本老芒麦叶片的水分利用效率相近,高于母本。Tr在1.5 mmol H_2O·m~(-2)·s~(-1)时,种间杂种F_1代叶片的WUE高于双亲。(6)种间杂种F_1代抗旱、耐盐性高于双亲,相对含水量、游离脯氨酸、叶绿素含量3项生理指标可作为加拿大披碱草与老芒麦及其种间杂种F_1代抗旱耐盐性鉴定较好的生理指标。
肖磊[10]2016年在《胡杨叶片表皮角质膜与抗旱性关系的研究》文中研究表明本文研究对象为胡杨(Populus euphratica Oliv.),又称幼发拉底河杨树或沙漠杨树,属于杨柳科杨属,是第叁纪以来古地中海地区形成的最古老的植物。目前胡杨主要分布在中亚、西亚、北非到南欧(大约在北纬30°～50°之间)。胡杨是中亚和中国西北干旱荒漠地区唯一天然分布的乔木树种,中国是世界上胡杨分布面积最广、数量最多的国家,胡杨在我国主要分部在新疆维吾尔自治区塔里木盆地、轮台县和内蒙古阿拉善盟额济纳地区。胡杨生长期漫长,由于风沙和干旱的影响,很多胡杨树造型奇特、诡异,有句古语形容它“活叁千年不死,死叁千年不倒,倒叁千年不朽”。’在我国少数民族文化中,胡杨被视为“神木”或“圣树”,并作为死亡和复活的象征总是和鲜血与凤凰紧密相连。胡杨在生长发育过程中表现出显着的异形叶特征。胡杨幼树叶形均为细长状,随着生长发育,植株上部的叶片逐渐变短变宽,最后形成两侧带锯齿状的阔叶形。成年胡杨同一植株上的叶形有披针形、椭圆形、卵圆形、阔卵形、锯齿阔卵形等多种形状,这是一种植物适应异质环境的叶片表型可塑性,是胡杨长期适应干旱地区生长环境的结果。本研究以胡杨叶表皮角质膜为切入点,通过对内蒙古额济纳地区八道桥(较为干旱)和七道桥(较为湿润)胡杨异形叶片的形态特征、渗透调节、水分利用效率等生态特征、蜡质晶体的形态结构、胡杨长叶阔叶叶片表皮角质膜中蜡质、角质的成分含量等生态及生理生化特征的比较,分析了胡杨异形叶对干旱环境的适应能力。同时,对不同水分条件下胡杨异形叶表皮蜡质相关代谢基因的表达情况进行了对比分析。主要研究结果如下：(1)通过对比观察干湿两地的胡杨叶片形态我们发现,胡杨幼树均为长叶,成树叶形多变,同种形态的叶片,在湿润环境下,其表面积和体积均较大,叶片较薄；从叶形来讲,长叶叶片单位体积的表面积更大,阔叶叶柄长度更大。从树冠分布位置来看,长叶主要分布在树冠中下层,阔叶主要分布在树冠中上层。根据叶片表皮渗透性实验,我们发现不论是在干旱环境还是相对湿润环境,胡杨的长叶比阔叶表现出更高的叶绿素渗出速率和失水速率,说明长叶表皮比阔叶具有更高的渗透性,长叶的保水能力相对较弱,阔叶的保水能力相对较强。(2)胡杨不同形态叶片的表皮角质膜微观结构存在较大差异,同时叶表皮蜡质形态、晶体排列、分布以及叶片气孔形态、数量与叶形和生长环境中的水分条件具有密切关系。与湿润环境相比,干旱环境下的胡杨长叶具有更多的直立状鳞片状蜡质晶体,而且排列更为密集、有序,而阔叶表皮蜡质晶体融合成更多更厚的蜡被。在相同水分条件下,胡杨阔叶表皮蜡质晶体融合成的蜡被比长叶面积更大,厚度更高。阔叶和干旱环境下的叶片气孔有较明显的下陷,而蜡被增厚造成气孔位置相对下降是形成气孔下陷的主要原因。相同水分条件下,胡杨阔叶表皮气孔密度比长叶大；相同形态的叶片,干旱环境下叶片表皮的气孔密度比湿润环境大；相同类型的叶片远轴面表皮气孔密度比近轴面大。胡杨叶片表皮蜡质晶体形态和气孔形态、密度的差异是长期以来对干旱环境适应的结果。(3)通过对两地胡杨异形叶表皮角质膜中的蜡质和角质含量及成分进行对比分析,我们发现同一地点的胡杨阔叶比长叶表皮蜡质和角质含量高,干旱环境下生长的胡杨比湿润环境下生长的胡杨叶片表皮蜡质和角质含量高,而蜡质和角质的组分比例也会随着叶形和水分条件不同发生变化。总体来讲,成树阔叶的总蜡质含量是长叶的1.3倍,而在干旱环境下,成树阔叶的总蜡质含量是成树长叶的1.6倍。其中烷烃是蜡质中差异最大的组分,在干旱环境下烷烃组分的含量远高于其它组分,阔叶表皮蜡质中烷烃含量达50%以上；在干旱环境下长叶的烷烃含量比湿润环境下高出1.4倍,而干旱环境下阔叶的烷烃含量比在湿润环境下高出1.2倍。我们在胡杨异形叶中共发现了7种角质单体组分,其中最主要的成分是10,16-diOH C16:0酸,在所有检验样本中占角质单体总量一半以上,其它检测到的组分包括：16-OHCi6：o酸C16：o酸C18:idioic酸,18-OHC18：1酸,C16:0dioic酸和18-OH C18:2酸。在湿润环境下和干旱环境下,成树阔叶比长叶分别多产生2.1倍和0.9倍角质。长叶在干旱环境下比在湿润环境下的角质总含量多1.1倍,其中10,16-OH C16：0酸高出79.8%；阔叶在干旱环境下比在湿润环境下的角质总含量多31.5%,其中10,16-OHC16：0酸高出26.5%。另外,在两种水分条件下阔叶角质中C16：o酸和C18：1 dioic酸含量也高于长叶。(4)通过对不同水分条件下胡杨异形叶表皮蜡质代谢基因的表达分析我们发现,在干旱环境下胡杨叶中烷烃合成相关基因CER1以及ABC转运蛋白和延长酶基因WBC11,WBC12比在湿润环境下表达水平更高,从叶形上比较,阔叶CER1,CER4,KCS1和ATT1的表达量都高于长叶2倍以上(l0g2倍数),从环境水分条件来看,干旱环境下长叶CER1, WBC11、WBC12和WIN1的表达量都高于湿润环境下长叶2倍以上(l0g2倍数)。相对而言,干旱环境下阔叶CER1, CER26和MAH1的表达量高于湿润环境下的阔叶2倍以上(log2倍数)；干旱环境下,CER1, WBC11, WBC12和WIN1的表达量在长叶和阔叶中的表达量均较湿润环境下有所提高。在两种水分条件下,蜡质代谢相关基因在阔叶中表达水平普遍较高,而且两种叶形的叶片在干旱环境下蜡质代谢相关基因表达水平普遍较高。在干旱环境下,胡杨叶片具有产生更多蜡质的潜能。上述结果表明,胡杨叶片角质膜在不同水分条件下、不同叶形叶片间的差异是胡杨对干旱环境适应性的重要体现。本研究为自然生境下的胡杨林及其生态环境的保护提供了有价值的数据,同时为角质膜和异形叶与植物的抗旱性关系研究提供了启示。
参考文献：
[1]. 不同生态型小麦品种光合作用特性及其对水分胁迫的反应[D]. 郭程瑾. 河北农业大学. 2002
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[3]. 不同栽培技术措施对甘肃小麦产量及产量形成影响效应的研究[D]. 黄彩霞. 甘肃农业大学. 2016
[4]. 氮素对小麦叶片光合能量转化及水分利用效率的影响[D]. 张绪成. 中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心）. 2007
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[8]. 丛枝菌根真菌接种对旱地小麦生产力和土壤质量的影响及机理[D]. 祝英. 兰州大学. 2016
[9]. 加拿大披碱草与老芒麦及其种间杂种F_1代生物学特性及抗旱耐盐性的研究[D]. 张东晖. 内蒙古农业大学. 2008
[10]. 胡杨叶片表皮角质膜与抗旱性关系的研究[D]. 肖磊. 中央民族大学. 2016