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。     

咸水灌溉对沙漠中罗布麻适应性的调控

 通过模拟测定不同矿化度咸水灌溉下红花罗布麻（Apocynum venetum）幼苗叶绿素荧光参数、叶水势和株高生长速率,研究了不同矿化度咸水灌溉对其适应性的调控。研究结果表明,随着灌水矿化度的增加,叶片样本的叶绿素含量呈先下降再升高的波动状态,叶水势基本保持稳定;光能的吸收、分配和耗散在10 g·L-1达到平衡,株高生长速率在10 g·L-1出现最大值9.8 mm·d-1;随着胁迫时间的延长,表征健康程度的最大量子产率Fv/Fm下降,对溶液中金属离子的吸收增加;第21天,表征抗逆性大小的非光化学淬灭系数NPQ出现极大值,吸收能量比例参数Y(Ⅱ)先下降再恢复,3种能量吸收、分配、耗散参数比例在10 g·L-1稳定于Y(Ⅱ):Y(NO):Y(NPQ)=65%∶20%∶15%。根据研究结果,建议在塔克拉玛干沙漠南缘红花罗布麻的育苗过程中,应该分阶段抚育,幼苗期宜采用5~10 g·L-1矿化度的咸水灌溉,保持较高叶水势,可以防止叶绿素分解;采用10 g·L-1的咸水灌溉可使其幼苗保持稳定的、较高的光化学能量转化比例,能够较好地调控其对塔克拉玛干沙漠南缘绿洲荒漠过渡带生境的适应性,有助于过渡带的恢复和建设。     

地下水位对胡杨(Populus euphratica)和灰胡杨(Populus pruinosa)叶绿素荧光光响应与光合色素含量的影响

在塔里木河上游利用便携式调制叶绿素荧光仪研究了地下水位对胡杨(Populus pruinosa)和灰胡杨(Populus pruinosa)光合色素和叶绿素荧光光响应的影响.结果表明:不同地下水位环境下,2树种表观光合电子传递速率(ETR)、非光化学猝灭系数(NPQ)、PSⅡ激发能压力(1-qP)、天线色素热耗散能量(D)、非光化学反应耗散能量(E)、光合功能相对限制值(PED)和光系统间激发能分配不平衡偏离系数(β/α-1)随光合有效辐射(PAR)增加而升高,PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)和光化学反应能量(P)则随PAR增加而降低;相同光强下,地下水位下降导致胡杨和灰胡杨叶片含水量、最大电子传递速率(ETRmx)、光化学反应启动速率(θ)、ETR、ΦPSⅡ、qP、P与叶绿素(Chla、Chlb、Chl(a+b))和类胡萝卜素(Car)含量降低,而使Chla/b、NPQ、D、E、PED、1-qP、β/α-1明显升高;地下水位下降显著影响2树种叶绿素荧光光响应参数,引起光能吸收、传递与分配改变,致使光合效率降低;地下水位下降对灰胡杨光合生理过程的影响程度明显高于胡杨,表明胡杨对荒漠逆境的适应性强于灰胡杨.逆境下胡杨通过维持相对较高的ETR、ETRmax、θ、ΦPSⅡ、qP、P值,并通过增强非辐射性热耗散来调节自身能量代谢,以此来保护光合机构正常运转,这是胡杨长期适应干旱荒漠逆境而形成的一种自我调节机制.     

地下水位对胡杨(Populus euphratica)和灰胡杨(Populus pruinosa)叶绿素荧光光响应与光合色素含量的影响

在塔里木河上游利用便携式调制叶绿素荧光仪研究了地下水位对胡杨(Populus pruinosa)和灰胡杨(Popu-lus pruinosa)光合色素和叶绿素荧光光响应的影响。结果表明:不同地下水位环境下,2树种表观光合电子传递速率(ETR)、非光化学猝灭系数(NPQ)、PSⅡ激发能压力(1-qP)、天线色素热耗散能量(D)、非光化学反应耗散能量(E)、光合功能相对限制值(PED)和光系统间激发能分配不平衡偏离系数(β/α-1)随光合有效辐射(PAR)增加而升高,PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)和光化学反应能量(P)则随PAR增加而降低;相同光强下,地下水位下降导致胡杨和灰胡杨叶片含水量、最大电子传递速率(ETRmax)、光化学反应启动速率(θ)、ETR、ΦPSⅡ、qP、P与叶绿素(Chla、Chlb、Chl(a+b))和类胡萝卜素(Car)含量降低,而使Chla/b、NPQ、D、E、PED、1-qP、β/α-1明显升高;地下水位下降显著影响2树种叶绿素荧光光响应参数,引起光能吸收、传递与分配改变,致使光合效率降低;地下水位下降对灰胡杨光合生理过程的影响程度明显高于胡杨,表明胡杨对荒漠逆境的适应性强于灰胡杨。逆境下胡杨通过维持相对较高的ETR、ETRmax、θ、ΦPSⅡ、qP、P值,并通过增强非辐射性热耗散来调节自身能量代谢,以此来保护光合机构正常运转,这是胡杨长期适应干旱荒漠逆境而形成的一种自我调节机制。     

冻融过程对生物结皮中齿肋赤藓叶绿素荧光特性的影响

以新疆古尔班通古特沙漠苔藓结皮中的优势种齿肋赤藓（Syntrichia caninervis Mitt．）为研究对象,利用便携式调制叶绿素荧光仪Mini-PAM（Walz公司,德国）测定其在冻融作用影响下叶绿素荧光特性的变化特征。结果表明,冻结过程中随着处理温度的降低,齿肋赤藓的初始荧光（F0）、最大荧光产量（Fm）、PSⅡ的最大光化学效率（Fv /Fm）、PSⅡ的潜在活性（Fv /F0）、PSⅡ实际光化学效率（ΦPSⅡ）、光合电子传递速率（ETR）和光化学猝灭系数（qP）均呈显著下降的趋势（P<0.05）,而非光化学猝灭系数（NPQ）则逐步上升。低温胁迫下NPQ的增加表明齿肋赤藓PSⅡ系统通过提高非辐射性热耗散消耗过剩光能,从而保护PSⅡ反应中心免受因吸收过多光能而引起的光氧化伤害。消融过程中,齿肋赤藓的叶绿素荧光参数（F0、Fm、Fv /Fm、Fv /F0、ΦPSⅡ、ETR和qP）可恢复至未冻结前的正常水平。齿肋赤藓叶绿素荧光强度和诱导曲线的形状在冻融过程中均随处理温度的降低或升高而发生了明显的变化。一定范围内的低温胁迫不会对齿肋赤藓的光合器官造成永久伤害,光合系统仍维持在可恢复的状态。     

胡杨(Populus euphratica)异形叶叶绿素荧光动力学

荒漠地区的胡杨(Populus euphratica)叶片为多态形,呈现出由披针形叶到锯齿卵圆形叶的规律性变化。为了研究胡杨异形叶的电子传递和光能吸收、分配和耗散对额济纳荒漠地区的适应特征,分别连续测定了生长季内胡杨两种典型叶片(披针形叶和锯齿卵圆形叶)的叶绿素荧光诱导动力学曲线。结果表明:(1)锯齿卵圆形叶的光系统Ⅱ(PSⅡ)原初光能转换效率(Fv/Fm)和PSⅡ的潜在活性(Fv/Fo)、光能利用参数(PI)高于披针形叶,QA的积累量(Vj)、QA还原的相对速率(Mo)小于披针形叶;(2)锯齿卵圆形叶的反应中心密度(RC/CSo)、单位横截面积上电子传递能量(ETo/CSo)高于披针形叶,单位横截面积上耗散的能量(DIo/CSo)以及单位反应中心上的能量流参数(ABS/RC、ETo/RC、TRo/RC、DIo/RC)低于披针形叶;(3)锯齿卵圆形叶用于光化学反应和电子传递的能量比例(ΦPo、Ψo、ΦEo)大于披针形叶,非光化学猝灭的最大量子产额(ΦDo)小于披针形叶。这说明,胡杨锯齿卵圆形叶相对披针形叶具有更有效的能量分配策略,对极端环境条件的适应性更强。     

川中丘陵区碱性土对GF677和毛桃叶片光合特性及叶绿素荧光参数的影响

川中丘陵区桃栽培历史悠久,该地区土壤多为紫色页岩碱性土,桃树黄化问题突出,严重影响了桃树生长发育。为探明桃抗性砧木GF677与普通毛桃在碱性土上光合能力差异,以两年生GF677扦插苗和毛桃实生苗为材料,使用LI6400-XT便携式光合作用测量系统,对其光合特性及叶绿素荧光参数进行比较,为今后筛选高光效、抗黄化桃种质资源提供理论依据。结果表明:(1)GF677的表观量子效率和CO_2饱和点均极显著高于毛桃,光下最大净光合速率和CO_2下最大净光合速率均显著高于毛桃。毛桃的光补偿点和CO_2补偿点均极显著高于GF677。(2)GF677叶片Fm、Fv/Fm、φPSⅡ、Fv'/Fm'和ETR在多个时期均极显著高于毛桃,尤其是在进入夏季后差异更加明显,而GF677叶片NPQ在多个时期极显著低于毛桃。(3)GF677可降低PSⅡ反应中心非化学能量耗散和天线热耗散,将过剩的激发能用于光化学反应,提高叶绿素荧光产额,保护光合器官,其PSⅡ系统热稳定性较毛桃强。综合本试验研究结果,认为GF677与传统毛桃砧木相比具有更合理的光能分配机制及更强的光合系统稳定性,具有在川中丘陵碱性土地区做抗性砧木资源的推广潜力。     

油蒿(Artemisia ordosica)光系统Ⅱ光化学效率对去除降雨的响应

认识植物生理特征对极端干旱的响应有助于理解和预测气候变化对生态系统过程的影响。通过对叶绿素荧光连续监测,研究了油蒿(Artemisia ordosica)光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)和非光化学淬灭(NPQ)对去除降雨的响应,旨在探讨干旱环境下PSⅡ的光保护机制。结果表明:油蒿叶片ΦPSⅡ和NPQ受光合有效辐射影响呈现出明显的日变化。与对照相比,去除降雨条件下ΦPSⅡ降低、NPQ升高。去除降雨降低了ΦPSⅡ对环境因子的敏感性,提高了NPQ对环境因子的敏感性。去除降雨条件下F_v/F_m的降低是由于PSⅡ反应中心的可逆性失活。这些结果表明极端干旱影响油蒿PSⅡ光化学效率;油蒿通过增加非辐射热耗散来抵抗干旱胁迫。     

黑麦草幼苗对NaCl和NaHCO3胁迫的光合响应差异

 为了探讨牧草光合功能对盐、碱胁迫的响应差异,采用营养液砂培方法,分别研究了不同浓度（0、50、100、150、200 mmol·L-1）NaCl和NaHCO3胁迫对黑麦草幼苗生长、叶片光合色素含量、气体交换和叶绿素荧光参数、叶绿体Hill反应活力和ATPase活性的影响。结果表明:①随着处理浓度的增加,黑麦草幼苗全株干重、叶片叶绿素和类胡萝卜素含量、净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）明显下降。当NaCl浓度小于100 mmol·L-1时,胞间CO2浓度（Ci）显著降低,气孔限制值（Ls）明显增加,随着NaCl浓度进一步增大,Ci显著增加,Ls显著减小;NaHCO3胁迫下Ci随着处理浓度增大而显著增加,Ls则显著减小。但NaHCO3胁迫下各指标下降或增加的幅度大于NaCl胁迫。②随着NaCl和NaHCO3胁迫强度的增大,黑麦草幼苗荧光参数PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）、实际光化学效率（ΦPSⅡ）、光化学淬灭（qP）及叶绿体Hill反应和ATPase活性明显下降,非光化学淬灭（NPQ）显著提高,叶片吸收的光能中用于光化学反应的比例（P）显著减小,天线热耗散的比例（D）显著增大。在相同浓度下,NaHCO3胁迫的各荧光参数及Hill反应和ATPase活性的变幅大于NaCl胁迫,说明NaHCO3胁迫对幼苗的伤害程度大于NaCl胁迫。由此表明,黑麦草对碱的耐性低于盐,这可能与碱的高pH值更多引起光合色素含量下降和光合机构受到严重伤害有关。     

不同潜水埋深下黄河三角洲柽柳光合作用参数变化规律研究

为了研究不同潜水埋深下,黄河三角洲柽柳(Tamarix chinensis)的光合作用参数变化规律,选择已生长3 a的柽柳幼苗,在盐水矿化度为20 g/L条件下,模拟设置0 m、0.3 m、0.6 m、0.9 m、1.2 m、1.5 m和1.8 m的潜水埋深,种植选择的柽柳幼苗;利用光合作用仪和叶绿素荧光成像系统,测算分析了柽柳幼苗的气体交换参数和叶绿素荧光参数等。研究结果表明,在盐水矿化度为20 g/L下,随着潜水埋深的增加,柽柳叶片净光合速率和光系统II的电子传递量子效率都呈单峰型变化,当潜水埋深为0.9 m时,其都达到最大值,柽柳光合效率最高;当潜水埋深≤0.3 m时,柽柳叶片净光合速率减小主要以气孔限制为主,而在其它潜水埋深下,主要以非气孔限制为主;当潜水埋深为0 m和0.3 m时,柽柳叶片光系统II开放的反应中心比例减小是导致其实际光化学效率减小的主要原因;当潜水埋深为1.8 m时,柽柳激发能捕获传递效率显著降低,导致其实际光化学效率减小;与潜水埋深为0.9 m相比,当潜水埋深为1.2 m、1.5 m和1.8 m时,柽柳叶片净光合速率下降幅度远大于电子传递量子效率的下降幅度,即在盐水矿化度为20 g/L下,中、高潜水埋深导致了柽柳光合暗反应功能降低。     

能见度与空气质量的关系研究

利用2004年1月～5月塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站的PM10和能见度仪自动监测资料,分析了PM10的浓度与能见度的关系,得出它们之间符合幂函数规律,并研究了沙尘暴发生时PM10的浓度分布特征,对不同能见度条件下的PM10的频率分别用正态、Weibull、Pearson Ⅲ型分布进行拟合,经比较发现Pearson Ⅲ型分布能够比较好的拟合PM10的实测频率分布。从方差分布的角度,定义置信区间并反推其出现的概率,得出弱、中、强沙尘暴的出现频率分别为60%、25%和15%,从而给出强、中、弱沙尘暴等级的PM10浓度界限标准。     

表皮环割对花花柴(Kareliniacaspica)水势及光合参数的短期影响

生长在塔克拉玛干沙漠南缘的植物在生长季常遭受虫害和放牧的影响,频繁的干扰在很大程度上限制了该地区植物的生存和生长.以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲外围花花柴(Karelinia caspica)为试验材料,模拟干扰对于花花柴生理状况的短期影响,设置了对照(正常枝条)、中度环割(表皮环割50%)、重度环割(表皮环割100%),观测了环割后10 d内花花柴气孔导度、水势、光合色素、叶绿素荧光等在不同环割条件下的变化特征.结果显示:(1)除了类胡萝卜素(Car)含量外,中度环割对花花柴各项生理参数的影响不明显;(2)重度环割能够明显降低花花柴气孔导度、清晨水势和正午水势、叶绿素(Cal)含量和类胡萝卜素(Car)含量;(3)重度环割使得花花柴的光合原初反应遭到抑制,光系统Ⅱ(PSⅡ)结构和功能遭到损害,活性降低,光合器官对光能的吸收、传递、转化和电子捕获等过程也遭到抑制,用于耗散的能量显著增多.整体来看,重度环割下的花花柴短期内各项生理参数均出现显著降低,而中度环割下花花柴各项生理参数短期内变化不大.当人为或者昆虫、野兔等对花花柴表皮产生机械损伤时,表皮部分损伤的植物也许可以通过自身修复,使得各项生理机能恢复正常,而表皮遭受重度破坏的植物会随着时间的推移趋向于死亡.在荒漠化防治过程中,我们应该尽量避免花花柴的表皮被全部剥蚀.     

我国西北地区黑风暴的成因和对策

通过对我国北方地区气候资料分析，揭示了沙尘暴的时、空分布特征，并指出西北地区春季４、５月份常发生黑风暴天气的宏观气候背景和下垫面条件。同时以１９９３年５月５日发生的黑风暴天气过程为例，探讨了造成西北地区大范围黑风暴天气的大尺度环流形势，主要天气系统和中尺度系统。有针对性地提出预报着眼点和防灾、减灾对策。     

塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区风沙流输沙特征研究

利用多种积沙仪,通过野外实时输沙观测,对塔克拉玛干沙漠腹地塔中的地表风沙流特征进行了分析,结论如下:(1)100 cm高度范围内,总输沙量的63.1%分布在20 cm高度内,72.4%分布在30 cm高度内,随高度的增加,输沙量呈负指数函数下降;由此可见,该地区的风沙活动主要集中在近地面20～30 cm高度范围内;(2...     

塔里木沙漠公路防护林滴灌水分利用效率分析

塔里木沙漠公路防护林生态工程全长436 km,是沙漠公路沿线一条重要的绿色长廊,沙漠公路防护林带以滴灌为主,灌溉水源就地开采沙漠公路沿线的地下咸水(3.26～26.65 g·L-1),建有110眼灌溉机井,设计滴头流量为3.6 L·h-1,每次灌水时间6 h。针对沙漠公路防护林滴灌的灌水效率,开展了滴灌与根灌的对比灌溉试验,试验结果表明,滴灌水量转化成有效土壤水分的利用率不到50%,滴灌存在地表土壤水分蒸发损失、灌溉水有效利用率低等问题,为沙漠公路防护林提高灌水效率、提高灌溉水的有效利用率,提供科学依据。     

塔克拉玛干沙漠腹地地表辐射收支特征研究

利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站探测的辐射数据,分析了流动沙漠区近地层辐射收支特征以及云和沙尘对其的影响。总辐射在夏季某些特定的天气条件下接近太阳常数。不同天气条件下,辐射收支特征存在较大差异;总辐射受云和沙尘的影响最明显,变幅最大,夏季沙尘暴天气时比晴天减少了80%以上;反射辐射的日变化趋势在各个季节内、各种天气条件下与总辐射非常一致;大气长波辐射所受影响较小,且云和沙尘会使其略微增加;地面长波辐射的变化幅度最小,均在10%以下;净辐射在阴天时略微降低,沙尘天气时明显降低,为负值。观测期间的平均辐射特征与晴天比较接近,平均的总辐射、净辐射与晴天的比值白天基本在0.7左右,说明云和沙尘对塔中的辐射能量有较大的强迫作用。     

塔克拉玛干沙漠南缘3种荒漠植物光合特性的比较

在2008年6、7和8月中旬,以塔克拉玛干沙漠南缘固氮植物骆驼刺（Alhagi sparsiftia Shap．）和非固氮植物柽柳（Tamarx ramossimaLedeb．）、花花柴（Karelinia caspica Less．）为研究对象,研究了两种类型植物的净光合速率、光响应、CO：响应模型参数、叶绿素和叶氮...