NaCl胁迫下红砂愈伤组织中主要离子累积特征的研究

盐胁迫下植物对Na+、K+、Ca2+、Cl-的选择性吸收代表了植物对盐胁迫的适应性。以荒漠植物红砂为材料,研究不同浓度NaCl胁迫对红砂愈伤组织Na+、K+、Ca2+、Cl-含量的影响。结果表明,NaCl胁迫下红砂组织相对生长率随着盐浓度的增加先增加后下降, 100 mM处理时达到最大;K+、Ca2+含量下降,Na+和Cl-含量升高,变化幅度随NaCl浓度的增加而增大。红砂愈伤组织具有很强的耐盐能力,低浓度NaCl处理可促进愈伤组织的生长,对Na+、K+、Ca2+、Cl-的吸收选择性提高,有利于避免离子代谢紊乱,减轻NaCl胁迫的伤害;在较高浓度下盐胁迫会对植物的生长造成一定的抑制。可见,离子平衡是红砂组织耐盐性的重要机理之一。     

盐生植物长叶红砂泌盐特性的研究

长叶红砂（Reaumuria trigyna Maxim.）为东阿拉善-西鄂尔多斯种,属我国特有,是古地中海残遗珍稀植物。通过对长叶红砂野外生存环境、泌盐结构以及泌盐特点的研究,结果显示:长叶红砂是一种具有多细胞盐腺的向外泌盐的泌盐盐生植物;长叶红砂植物体内、盐腺分泌物中盐分离子组分与生存土壤的离子组分一致,均含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、SO2-4和Cl-等离子,但含量差异较大,其中土壤中阳离子以Na+或以Na+和Ca2+为主,阴离子以Cl-或SO2-4为主;植物的根、茎、叶中阳离子却以K+为主,且6种离子含量的基本趋势均是:根＜茎＜叶;分泌物中Na+ 、Cl-的含量最高,其次是SO2-4;盐腺的分泌速率表现为:上午的分泌量高于下午,白昼高于夜间,这些结果说明盐腺的分泌选择性与其保持植物体内适当的盐分和养分浓度以适应野生生境有关。     

盐分对胡杨(Populus euphratica)幼苗生长和离子平衡的影响

基于控制试验研究了盐分(Na Cl)处理60 d对胡杨(Populus euphratica)幼苗生长和各器官矿质离子吸收、分布和运输的影响。结果表明:(1)盐分对幼苗生长有显著的抑制作用。与对照相比,轻度(50 mol·L~(-1))、中度(100 mol·L~(-1))和重度(200 mol·L~(-1))盐分处理的幼苗株高生长速率、叶面积及各器官生物量分别减小了约30%、50%和80%。幼苗通过改变生物量分配策略,提高根冠比增加对资源的获取和减少体内水分散失,以增强其耐盐性。(2)盐分改变了幼苗对离子的选择性吸收和运输。与对照相比,各盐分处理显著提高了幼苗器官对Na~+和Cl-的吸收,抑制了Ca~(2+)、Mg~(2+)和K~+由根向茎、茎向叶选择性运输、降低了幼苗器官对Ca~(2+),K~+,Mg~(2+)的吸收,导致器官离子平衡遭到破坏。幼苗将较多的Na~+积累在叶片,增大了地上和地下的渗透势差,这是胡杨幼苗抵御盐分胁迫的一个有效方式。(3)重度盐胁迫下幼苗增强对Ca~(2+)、Mg~(2+)和K~+的选择性运输,避免高盐胁迫对幼苗更大的伤害。     

盐胁迫下沙米(Agriophyllum squarrosum)矿质离子吸收与分配特征

沙米(Agriophyllum squarrosum)是生长在流动沙地上的植物,主要分布在中亚干旱、半干旱地区。以室内生长3个月的沙米幼苗为材料,经0~400mmol·L~(-1) NaCl溶液胁迫处理7d,检测植株的含水量及主要矿质离子在根茎叶的分布、积累和运输特征。结果表明:随着盐浓度的增加,沙米幼苗的含水量持续降低;体内Na~+、Cl~-的含量不断升高,K~+在根茎中先升高后降低,Ca~(2+)在各组织均呈下降趋势;此外,茎与叶的盐离子选择吸收系数SK,Na先升高后降低,根与茎SK,Na先降低后升高,并且均在200mmol·L~(-1)时达到临界值。盐浓度在0~200mmol·L~(-1)时,沙米根部的Na~+吸收持续增加,能够有效地抑制Na~+向地上部分的运输和积累;在盐浓度大于300mmol·L~(-1)时,Na+主要通过区隔化作用积累在茎部,即在高盐胁迫下茎部是沙米截留盐分避免其向上运输的主要部位。     

盐爪爪(Kalidium foliatum)群落对土壤盐分影响

近年来,地下水超采和不合理的灌溉方式导致民勤绿洲北部地区严重盐渍化。盐爪爪(Kalidium foliatum)群落是高度盐渍化地区主要的盐生、旱生群落。采集盐爪爪群落下部以及群落间空地的土壤样品和盐爪爪植物样品,分析了盐爪爪群落对土壤盐分的影响。结果表明,随着与盐爪爪群落距离的增加,土壤盐分增加;这种空间变化主要发生在土壤表层(0~5cm);盐爪爪茎的盐分含量显著高于根和叶,与冠层下0~5cm土壤盐分接近、高于5~10cm土壤盐分;盐爪爪从土壤吸收的Na+、Cl-、和SO2-4主要存储于茎部,而Mg2+存储于叶部。     

塔里木河上游绿洲土壤表层盐分特征

土壤盐分空间分布特征及其离子组分关系是了解水盐运移规律的关键,可为提出因地制宜的盐渍土改良措施提供科学参考。在土壤聚盐高峰期,采集了塔里木河上游阿拉尔垦区64个样点的表层（0～20 cm）土样,进行盐分指标测定,并采用地统计学和灰关联分析方法研究了土壤盐分的空间分布格局及土壤盐分组成离子对盐分和pH的影响。结果表明：（1）样区土壤含盐量和碱化程度较高,土壤pH具弱变异性,电导率、总盐量和大部分离子含量均具强变异性。（2）电导率、总盐量和大部分离子含量较其他指标的空间变异程度大,结构复杂程度较高。（3）土壤总盐、电导率、Cl-、SO2-4、Na+、Ca2+、Mg2+和K+分布趋势较为一致,由西北向东南方向递减,在老农区和原生荒漠地含量较高;土壤pH分布表现为从北向东南方向增加;HCO-3在土壤中含量最低,空间分布规律不明显。（4）对盐分指标间的灰关联度分析表明,对研究区盐分指标影响最大的是SO2-4、Cl-和Na+。     

盐角草(Salicornia europaea)对NaCl处理的生理响应

用含有NaCl的Hoagland培养液处理盐角草(Salicornia europaea)11d。检测其鲜重,干重,离子含量,电导率,溶解性总固体(TDS)含量,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性及丙二醛(MDA)浓度。结果表明:随着NaCl浓度的增加,盐角草干重和鲜重呈现先上升后下降的趋势,相对电导率、TDS、SOD、POD、CAT及MDA均呈现先下降后上升的趋势,在NaCl溶液浓度为200mmol·L-1左右时,干重和鲜重的值达到最大,电导率、TDS、SOD、POD、CAT、MDA含量达到最小值;500mmol·L-1和800mmol·L-1时,SOD和CAT活性下降,电导率、TDS、POD、MDA含量则急剧上升。由此说明,一定浓度的NaCl溶液促进了盐角草的生长,200mmol·L-1左右是其生长的最适浓度,500mmol·L-1和800mmol·L-1高盐浓度会对盐角草的膜结构、酶系统等造成不同程度的损伤。盐角草主要将Na+、K+积累在地上部,且随着NaCl处理浓度的增大,Na+含量逐渐增加、K+含量逐渐降低,这可能是盐角草调节细胞内离子平衡对抗盐胁迫的一种适应策略。     

胡杨(Populus euphraticu)与灰胡杨(Populus pruinosa)种子萌发对不同盐类胁迫的响应

将塔里木荒漠优势种——胡杨(Populus euphraticu)和灰胡杨(Populus pruinosa)的种子置于8种浓度的NaCl(单盐)和土盐(复合盐)溶液中进行发芽实验,探讨两树种种子对不同盐类的耐受限度和适应萌发生境,采用隶属函数法综合评价其耐盐性.结果表明:两树种种子发芽率、相对发芽率、发芽势、发芽指数和子叶展平率均随NaCl浓度的增加而下降,相对盐害率升高.二者种子相对发芽率在浓度＜0.4％的NaCl溶液中均超过75％,NaCl胁迫下2种种子发芽率无显著差异(p＞0.05).单盐处理下胡杨种子的各项发芽指标均优于灰胡杨,表明胡杨的耐盐(NaCl)能力强于灰胡杨.低浓度土盐溶液对二者种子萌发均具有促进作用,发芽率和发芽指数明显升高,而高浓度土盐溶液则抑制种子萌发.二者种子相对发芽率在浓度＜0.8％的土盐溶液中均超过80％,且1.6％盐浓度下仍高于20％,此值远高于NaCl胁迫.土盐处理下两树种种子发芽率差异达极显著水平(p＜0.01).土盐处理下灰胡杨种子的各项发芽指标均优于胡杨,表明灰胡杨对土盐具有较强的适应性和耐盐能力.NaCl胁迫对二者种子萌发的抑制作用大于土盐.胡杨、灰胡杨均具有较强的耐盐性,但早期低盐条件是两树种幼苗建立的关键.     

盐分对胡杨幼苗生长及光合特性的影响

基于控制试验研究了盐分对胡杨实生幼苗生长及光合特性的影响。结果表明:①随着盐浓度增大,盐分对胡杨幼苗株高、基径及生物量影响明显,其程度大小为叶＞根＞茎。当土壤含盐量小于18.32 g·kg-1(50 mmol NaCl)时,该处理幼苗生物量比无盐处理Ⅰ(0 mmol NaCl)的减小了30%左右;当土壤含盐量达到27.95 g·kg-1 (200 mmol NaCl)时,该处理幼苗的生物量比无盐处理Ⅰ的减小了80%左右,幼苗难以正常生长。②盐分对胡杨幼苗的光合速率和水分利用效率影响显著。随着盐浓度增大,胡杨幼苗的净光合速率下降。当土壤含盐量小于18.32 g·kg-1时,胡杨幼苗可以通过降低蒸腾速率,提高自身的水分利用效率和耐盐性;当土壤含盐量大于18.32 g·kg-1时,胡杨幼苗的水分利用效率降低,幼苗生长表现出盐害症状。③随着盐浓度增大,盐分对胡杨幼苗的荧光特性影响明显,最大光化学效率（Fv/Fm）、PSⅡ的有效光化学量子效率（Fv′/Fm′）、光化学淬灭系数（qP）、电子传递速率（ETR）显著减小,非光化学淬灭系数（NPQ）呈增大趋势。     

荒漠植物花棒耐盐性的傅立叶红外光谱法研究

试验以荒漠植物花棒幼苗为材料,应用傅立叶红外光谱（FTIR）法研究了NaCl胁迫下花棒叶片主要有机化合物含量和蛋白质结构的变化以及叶片K+和Na+含量。结果表明,叶片Na+、K+含量随着0~255 mM NaCl盐胁迫逐渐增强而变化,导致Na+/K+比值逐渐降低,显示出盐胁迫下花棒幼苗具有”吸钾排纳”特性。花棒幼苗再170 mM NaCl的高浓度胁迫下24 h,叶片中蛋白质、酯类和碳水化合物含量大幅度增加。花棒的蛋白质二级结构中1 665/1 638 cm-1比值的逐渐降低。揭示出花棒植株通过增强蛋白质、酯类和碳水化合物合成代谢调控能力抵御盐胁迫的损伤,而且花棒蛋白质二级结构更趋稳定,与叶片中Na+/K+比值的变化趋势显著相关。因此花棒为了适应高浓度盐胁迫,具有叶片蛋白质、酯类快速合成以及蛋白质构象更趋于稳定的积极响应。     

胡杨和灰杨的叶绿素荧光参数及茎水势对塔克拉玛干沙漠腹地生境的响应

通过测定胡杨（Populus euphratica）、灰杨（Populus pruinosa）叶绿素荧光参数和茎水势,研究了二者成龄叶片样本的电子传递和光能的吸收、分配和耗散对塔克拉玛干沙漠腹地生境的适应特征。结果表明,无论清晨弱光下还是正午强光下,胡杨茎水势均比灰杨低,胡杨具有更强的吸水能力;在光合有效辐射不十分高的晴天内,胡杨的光系统Ⅱ的电子传递速率ETR对时间的积分面积大于灰杨,表明胡杨的日能量积累量大于灰杨;胡杨的非光化学淬灭系数NPQ呈单峰状,灰杨呈双峰态,正午的光合有效辐射对灰杨造成了一定程度的光抑制;午后14时（光合有效辐射最大,PAR=1216 μmo·m-2·s-1）,胡杨Y(NO)∶Y(NPQ)∶Y(Ⅱ)=18%∶50%∶32%,主动耗散能量的比例占到50%,表现了极强的抗性,而灰杨3者比例为Y(NO)∶Y(NPQ)∶Y(Ⅱ)=16%∶19%∶65%,通过提高主动散热（NPQ机制）比例,胡杨较灰杨具有更强的强光适应能力。胡杨与灰杨皆可通过提高激发能热耗散比例适应较高光合有效辐射,但胡杨较灰杨具有更强的调节能力和抗性。     

塔里木河下游胡杨叶片变化与环境异质性

通过电子显微镜观测对塔里木河下游三个取样点胡杨(Populus euphratica Oliv.)叶片的细胞显微结构进行了研究。通过电镜观察到许多与抗旱性相关的结构:叶表面具有皱褶状纹饰;角质层和表皮之间由网格状空腔隔离开;表皮向外突出形成根毛状结构;细胞内含一中央大液泡或密布小液泡;输导组织不发达;细胞中质体和质体内淀粉粒非常丰富;在细胞质中和液泡内发现嗜锇颗粒;细胞核很大,核仁明显;组织细胞中晶簇成分X-射线微区分析表明,其成分主要是钙,而且含量稳定。叶片显微结构与地下水位的关系表明,4 m以下的地下水位会影响其组织结构的建成。在超微结构研究中还发现,胡杨细胞膜与细胞壁之间呈齿状结合。说明细胞膜与壁之间结合的牢固性和稳定性,解释了胡杨细胞在水分胁迫下不易发生质壁分离的原因。     

外掺Cl对磷酸镁水泥离子溶出和孔结构的影响

通过测试不同Cl-(NaCl)掺量磷酸镁水泥(MPC)浸取液中离子浓度及MPC硬化体的孔结构和吸水率,研究了Cl-掺量和浸取时间对MPC硬化体平均孔径、孔隙率、孔径分布、孔体积分布、吸水率、MPC浸取液中Cl-、Na+、OH-、Mg2+、PO43-和K+浓度的影响,结果表明外掺Cl-对MPC孔结构、离子溶出及吸水率有显...     

塔里木河下游胡杨林根系吸水模型

以塔里木河下游河岸带生长良好具有代表性的胡杨为供试植被,利用土壤水分特征曲线的分形结合胡杨根系分布函数的方法,对根区土壤水分和根长根系吸水关系进行了研究,确定了土壤水分特征曲线和非饱和土壤导水率。根据干旱区胡杨根系分布特征建立了干旱区胡杨二维根长密度函数。所建根长密度函数在根层近地表处服从抛物面分布,而在根层下部服从指数面分布,并基于二维改进的Feddes模型,建立了胡杨根系吸水的二维数学模型。结果表明,春季、夏季、秋季、冬季实验区胡杨根区土壤水分模拟值与实测值的平均误差依次分别为4.0%、7.2%、5.9%、4.9%,均低于10%,得到了较好的模拟效果。这进一步提升了干旱区植物根系吸水模型的模拟精度,为干旱区自然植被耗水量的计算提供了新的方法和科学依据。因此,该二维模型在干旱区植物耗水计算中具有广泛的应用价值和现实意义。     

干旱环境下高温对胡杨光合作用的影响

在塔里木河下游3个地下水埋深（4.64 m,6.15 m,7.02 m）环境下,利用LI-6400便携式光合作用测定仪测定了胡杨叶片在适宜温度（27 ℃）和高温（39 ℃）下的净光合速率（Pn）、气孔导度(gs)、蒸腾速率（E）及胞间CO2浓度（Ci）,比较了不同地下水埋深下胡杨光合作用对高温的响应。结果表明：在3个地下水埋深下高温都使得光合速率和气孔导度明显减少,并且在地下水埋深（7.02 m）较深处,高温使得光合速率和气孔导度的下降幅度也最大,这都说明干旱胁迫加强了高温对胡杨光合作用的负面效应。然而,在同一地下水埋深下,由于高温的影响,胡杨叶片的胞间CO2浓度并未随着净光合速率和气孔导度的下降而减少,其原因很可能是气孔发生了不均匀关闭。而叶片的蒸腾速率和饱和水汽压由于高温作用的影响都明显增加,并且在地下水埋深7.02 m处,高温引起蒸腾速率的增加幅度是最小的,这表明了气孔对干旱高温胁迫下胡杨的光合作用具有一定调节作用。     

荒漠河岸林胡杨养分状况研究

对荒漠河岸林胡杨叶片有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)和全钾(K)等化学组分在生长季不同月份和不同微生境间的变化以及它们彼此间的相关性进行了研究。结果表明,胡杨叶片C,N,P和K的变化范围分别为39.08%～46.16%,0.28%～2.81%,0.05%～0.18%和0.35%～2.03%,平均值依次为43.51%,1.49%,0.102%和1.17%。叶片C/N,C/P和N/P的变化范围分别为16.26～146.61,258.08～908.67和2.89～26.67,平均值依次是37.24,466.27和15.14。叶片平均N含量显著低于全国落叶树平均N含量,P含量与全国落叶树的平均P含量较为接近。胡杨叶片C/N明显高于全球陆生植物的C/N比值;N/P比值说明胡杨生长受到氮和磷元素的共同限制。在生长季,胡杨叶片C、N、P和K含量总体表现为下降趋势,最高值出现在5月,最低值出现在9月;微生境间,C,N,K含量和N/P比值从河岸低地,河岸平地,河岸沙堆,戈壁到沙丘间逐渐升高;C/N趋势恰好相反,P含量没有太明显的变化。叶片C含量与N、K含量均呈极显著正相关,与P含量呈弱正相关,N-K和P-K均呈显著正相关。