不同冬小麦对盐处理和干旱胁迫交互作用响应的差异性分析

通过对抗逆性不同的6个烟台冬小麦品种在盐处理和干旱胁迫交互作用进程中叶片相对含水量（RWC）,膜脂过氧化产物（MDA）和抗氧化酶活力（SOD,POD,CAT）及渗透调节物含量（脯氨酸,可溶性蛋白）的分析,以了解不同冬小麦品种对盐处理和干旱胁迫交互作用响应的生理调节差异。研究表明,在水分供应充足条件下盐处理10 d,6个品种冬小麦生长良好并和对照没有差异,但在干旱胁迫中盐处理组较对照MDA含量低,RWC和抗氧化酶活力和渗透调节物含量均高,且叶片萎蔫较对照出现晚。但经盐处理的6个冬小麦品种对干旱胁迫响应有差异。在长期干旱(12 d),抗旱性强的品种RWC（81%）明显高于抗旱性弱的（62%）,前者叶片MDA含量较后者低30%,抗旱性强的品种抗氧化酶活力和渗透调节物含量略低于抗旱性弱的品种,但是差异不明显。在盐处理和干旱胁迫交互作用下,盐离子自身可作为渗透调节物既增加了土壤的持水力又提高了细胞保水力而使冬小麦耐旱性增强。抗旱性强的冬小麦品种对盐处理反应敏感且保水性强,细胞膜脂过氧化程度较低,故耐旱力高,抗旱性弱的品种则相反。研究进一步表明,在未来干旱地区实施适度的盐水灌溉可提高冬小麦的耐旱力,但选择抗旱力强的冬小麦品种是实施这一农业耕作措施的关键。     

甘肃河西干旱区温室葡萄对地表覆盖的响应

试验了温室葡萄超氧化物气化酶（SOD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性、游离脯氨酸（Pro）含量、丙二醛（MDA）含量和果粒生长对地表覆盖的响应。结果表明：整个生育期内,砂土覆盖、秸秆覆盖、秸秆+白地膜覆盖及秸秆+黑地膜覆盖都对0~40 cm土层土壤有显著的保水作用,其中秸秆+黑地膜保水性能最强（土壤含水量比无覆盖的提高14.53%,P<0.05）,且各覆盖方式的保水能力随着土层的加深而增强。秸秆+白地膜覆盖下葡萄细胞的抗氧化酶活性最高。砂土覆盖极显著（P<0.01）提高果粒内Pro含量（约增加42.40%）。砂土覆盖后葡萄果粒粒径最大,秸秆+地膜覆盖、秸秆覆盖下的果粒粒径均小于无覆盖的粒径。秸秆覆盖能够提高土壤水分含量,抑制果粒的增长。砂土覆盖可以作为温室葡萄适宜覆盖方式。     

Comparative Study of the Impact of Drought Stress on P.centrasiaticum at the Seedling Stage in Tibet

Pennisetum centrasiaticum is widely distributed in arid and semi-arid areas of Tibet. Its rhizome system is developed and has strong resistance to adversity. In this study, the physiological characteristics and drought resistance of P.centrasiaticum seedlings from 12 drought-stressed sites in Tibet were examined at the Lhasa Plateau Ecosystem Research Station of the Chinese Academy of Sciences. PEG-6000 solution with five levels of water potential (0, -0.7, -1.4, -2.1, and -2.8 MPa) was used to simulate drought stress, and malondialdehyde (MDA), proline (Pro) and chlorophyll contents were determined. The balance between production and elimination of reactive oxygen species in P.centrasiaticum was destroyed, leading to membrane lipid peroxidation and the production of MDA, and accelerating the decomposition of chlorophyll. P.centrasiaticum absorbed water from the outside to resist drought by secreting proline and other osmotic regulating substances. The Pro and chlorophyll contents in P.centrasiaticum showed a temporary rising trend, and then decreased with the decrease in water potential. MDA content increased with the decrease in water potential. By using the membership function method, the drought resistance of P.centrasiaticum seedlings from the 12 areas was evaluated, and the results showed that the drought resistance at the sites went from strong to weak in this order: Xietongmen > Linzhou > Sog > Damxung > Tingri > Namling > Gyirong > Linzhi > Purang > Dingjie > Longzi > Sa’gya. The drought resistance of P.centrasiaticum was strong in Xietongmen, Linzhou and Sog. Whether P.centrasiaticum from these three areas is suitable for cultivation in arid and semi-arid areas of Tibet needs further study.     

极端干旱条件下策勒绿洲引种植物水分生理特征研究

在塔克拉玛干沙漠南缘的中国科学院策勒沙漠研究站植物引种筛选实验区内,以3 a生文冠果、花棒和紫叶小檗为实验材料,研究三种植物经历持续干旱到短期复水过程中的生理生态响应。结果表明：（1）干旱复水后花棒和紫叶小檗的chla、chlb、叶绿素总量以及chla/b值均随土壤含水量的增加而显著增加,文冠果的叶绿素及其组分含量减少。水分变化对chla含量影响较大。（2）三种植物的MDA含量、SS含量在复水后并没有减少,而是显著的增加,文冠果的增加量最大;各物种的脯氨酸的含量降低,紫叶小糪减少的最多。（3）三种植物的清晨水势和正午水势随土壤水分含量的增加而降低,花棒和紫叶小檗的水势变化较小,水分亏缺迹象不显著。文冠果和花棒的抗逆性较强,而紫叶小檗对水分变化比较敏感。本研究结果可为研究区引种植物的适应性及防护林建设中的植物种选择提供理论参考。     

不同生境下红砂(Reaumuria soongorica)的生理生化特征及适应性

测定了荒漠地区超旱生小灌木红砂在3种生境(山前荒漠、山前戈壁和中游戈壁)下的叶片水分状态、抗氧化酶活性及渗透调节物质含量,以探讨荒漠植物在不同生境下的生理生化特征及对荒漠极端环境的适应机制。结果表明:在3种生境下,红砂叶片相对含水量和叶片水势随着土壤含水量的下降而下降,叶绿素含量随着土壤含水量的下降而升高。随着生境土壤干旱的加剧,超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性逐渐升高,而过氧化氢酶活性下降。在土壤含水量较少的戈壁生境,渗透调节物质含量上升。SOD和POD活性的升高是红砂抵御干旱环境的主要抗氧化保护机制;渗透调节在红砂叶片适应干旱胁迫的过程中发挥着重要作用,高的渗透调节能力使红砂在水分不足的条件下维持较低的渗透势,有利于植物吸水,从而增强其耐旱性。     

贵州喀斯特山区生态环境脆弱性分析

贵州是我国喀斯特地貌最发育的省份之一,属典型的生态环境脆弱区。本文在阐述贵州喀斯特山区生态环境脆弱性基本特征的基础上,着重分析了其成因机理,并简要地提出了相应的生态治理对策。     

基于野外控制试验的不同持续时间干旱对喀斯特溶蚀的影响研究

溶蚀作用是喀斯特地区最根本的作用过程之一,与水密切相关,极易受到干旱的影响。过去研究表明,干旱对喀斯特溶蚀有重要的影响,但具体影响有多大尚不清楚。论文采用标准溶蚀试片法并通过野外控制试验的方式,定量地给出了12种不同持续时间干旱对黔中地区林地、灌草地和耕地及其地下不同土层深度喀斯特溶蚀的影响,并初步分析了其影响过程机理。研究表明：① 不同持续时间干旱对林地、灌草地和耕地喀斯特溶蚀的影响程度分别达到30.61%~83.33%、38.45%~88.82%和66.76%~95.14%,均随干旱持续时间的增加而呈明显的上升趋势;② 干旱对不同土层喀斯特溶蚀的影响不一致,较短持续时间干旱对林地、灌草地和耕地中下层喀斯特溶蚀的影响较大,而长持续时间干旱则对表层喀斯特溶蚀的影响较大;③ 土壤水分是干旱影响喀斯特溶蚀的关键要素,土壤pH随土壤水分变化而变化,而土壤有机质对喀斯特溶蚀的干旱影响则有一定的减缓作用。     

黄河三角洲贝壳砂干旱生境杠柳(Periploca sepium)叶片的光合作用特征

水分是黄河三角洲贝壳堤滩脊地带植被生长的主要限制因子。以4年生杠柳(Periploca sepium)苗木为对象,模拟贝壳砂干旱生境,设定对照(土壤相对含水量RWC为77.72%)、轻度(RWC为58.16%)、中度(RWC为42.98%)及重度(RWC为32.39%)干旱胁迫4组水分梯度,测定分析杠柳叶片气体交换参数的光响应以及叶绿素荧光参数。结果表明:(1)水分条件可显著影响贝壳砂生境杠柳叶片的光合效率。随干旱胁迫的加重,杠柳净光合速率(Pn)显著下降,重度干旱胁迫下,Pn最小,为0.62μmol·m^-2·s^-1,仅是对照的5%。表观量子效率、光饱和点和暗呼吸速率随干旱胁迫的加重逐渐降低,而光补偿点逐渐升高。干旱胁迫导致杠柳叶片光照生态幅变窄,光能利用率降低。(2)随干旱胁迫加重,杠柳蒸腾速率显著下降。适度干旱胁迫可显著提高杠柳的水分利用效率,在轻度、中度干旱胁迫下维持较高值,而对照和重度干旱胁迫下显著降低。在轻度、中度干旱胁迫下,杠柳Pn下降主要受气孔限制,而重度干旱胁迫则以非气孔限制为主。(3)随干旱胁迫加重,杠柳叶片潜在光化学效率、实际光化学效率和非循环光合电子传递速率均显著下降,受到光抑制,电子传递效率下降;非光化学猝灭系数显著增加,光能热耗散增多。杠柳叶片通过调节光合效能来适应干旱胁迫逆境,对干旱逆境表现出一定的可塑性和适应性。     

外源NO对野生早熟禾幼苗抗寒性的影响

以野生草地早熟禾（Poa pratensis）和硬质早熟禾（Poa sphondylodes）为材料,通过人工室内模拟低温逆境胁迫,研究外源一氧化氮（NO）供体亚硝基铁氰化钠（硝普钠,SNP）对低温胁迫下野生早熟禾幼苗生长、渗透调节和抗氧化系统的影响,探讨外源NO提高早熟禾抗寒性的生理机制。结果表明,低温胁迫下：0~700 μmol·L^-1浓度范围内,随SNP浓度的增大,两个供试材料的地上生物量和生长速度先增大后减小,相对膜透性、丙二醛（MDA）含量、游离脯氨酸（F-Pro）含量先减小后增大,可溶性糖（SS）和可溶性蛋白（SP）含量先增加后减小,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性先增强后减弱;高浓度NO产生伤害,低浓度NO则有保护作用;SNP浓度100 μmol·L^-1时,膜脂过氧化水平最低,渗透调节物质积累最多,保护酶活性最强,对低温胁迫的缓解效果最佳。硬质早熟禾对低温胁迫下外源NO的缓解较草地早熟禾敏感。     

干旱胁迫对甘草光合特性与生物量分配的影响

 为了探讨干旱胁迫对甘草光合特性与生物量分配的影响，采用土壤干旱胁迫处理盆栽2 a生甘草实生苗，测定胁迫30 d的甘草叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度等生理指标和胁迫60 d的地上地下各器官生物量。结果显示，在土壤相对含水量为50％的轻度干旱胁迫下，甘草叶片光合生理指标与根生物量变化不显著，在土壤相对含水量为35％的严重干旱胁迫下，甘草叶片净光合速率与蒸腾速率显著下降，胞间CO2浓度显著升高，气孔导度显著降低，各器官生物量显著下降。但随着干旱胁迫程度的加剧，甘草水分利用效率与气孔限制值能够保持相对的稳定，生物量分配更多地流向地下器官，地上器官生物量分配明显变少，根冠比增大。研究表明，甘草的光合特性与生物量分配格局对于干旱环境具有很强的适应能力，引起甘草叶片光合速率下降的主要原因是非气孔因素。另外，在土壤相对含水量35％以上的干旱胁迫下，不但不会影响人工种植药材的产量，而且可能会促进甘草酸在根中的合成积累，提高药材质量。     

土壤水分含量对虉草幼苗保护酶与渗透调节物质的影响

以虉草幼苗为试材,通过为期50 d的室内盆栽控水试验,按照土壤水分含量设置7个水分梯度：（10±0.5）%、（15±0.5）%、（20±0.5）%、（25±0.5）%、（30±0.5）%、（40±0.5）%（土壤水分饱和）和51%（淹水2 cm）,研究了不同土壤水分含量对植物的抗氧化酶活性、丙二醛含量、可溶性蛋白含量的影响。结果表明：（1）土壤水分含量在20%~35%之间时SOD （超氧化物歧化酶）活性较高,低于20%和高于35%时,SOD活性下降,且在不同土壤水分含量下试验50 d的SOD活性均大于试验25 d的。（2） CAT（过氧化氢酶）与POD （过氧化物酶）活性达极显著相关p<0.01,均随土壤水分含量的增加呈先大幅下降后平稳再小幅上升的趋势。（3） MDA （丙二醛）含量与SOD活性趋势相反,随土壤水分含量的增加不断下降,在试验25 d时淹水组略有上升。（4）可溶性蛋白在20%~40%之间时含量较高,植株生长状况较好,在干旱和淹水胁迫条件下可溶性蛋白含量呈下降趋势。由此可见：当虉草幼苗受到干旱等胁迫时,虉草幼苗会开启抗氧化酶系统以保护植株组织,可长时间的胁迫或者胁迫超过其耐受范围（土壤水分含量小于20%或处于土壤水分过饱和淹水条件）就会不同程度的破坏植物的防御系统从而影响其生长发育。     

Biomass and water partitioning in two age-related Caragana korshinskii plantations in desert steppe, northern China

Understanding of biomass and water allocation in plant populations will provide useful information on their growth pattern and resource allocation dynamics. By direct measurement, the biomass and water...     

Seed and Fruiting Phenology Plasticity and Offspring Seed Germination Rate in Two Asteraceae Herbs Growing in Karst Soils with Varying Thickness and Water Availability

Shallow soil with low water availability is the key limiting factor for plant growth and reproduction in vulnerable karst regions. Annual herbs are pioneers adapted to these areas; however, little is known about the responses of their seeds and infructescence, and the germination of their offspring to these limited water and soil resources. In this study, we investigated how the seed and fruiting phenology plasticity and offspring seed germination rates of two annual Asteraceae herbs (Xanthium sibiricum and Bidens pilosa) respond to the harsh karst soil environment, by assessing the seed number, seed biomass and offspring seed germination rate. X. sibiricum and B. pilosa were grown under three soil thicknesses and three water availability levels in a full two-way randomized block design. The key results were as follows: (1) The number and biomass of progenies (infructescence and seeds) of X. sibiricum decreased with the decline of soil thickness and/or water availability (P <0.05). The infructescence and seed biomass of B. pilosa increased with the decline of water availability. (2) Seed quantity and seed biomass of X. sibiricum showed no correlation after their parents experienced resource reductions. A significant positive relationship between seed number and seed biomass was observed in B. pilosa (P <0.05). (3) The offspring seed germination rate of X. sibiricum did not change with the decrease of soil thickness under three levels of water treatment. However, the offspring seed germination rate of B. pilosa decreased significantly with the decrease of soil thickness under the control water level (P<0.05). The results show that X. sibiricum tends to improve its competitiveness by ensuring the quantity and quality of offspring in order to adapt to the shallow karst soils and dry karst habitats. In contrast, B. pilosa adapts to the unfavorable karst habitats by a risk-sharing strategy. B. pilosa produces more and bigger seeds to in an attempt to expand its survival range and escape from the unfavorable living environment, but this results in a lower seed number and germination rate of its progeny under the karst soil resource reduction.     

我国干旱区植物抗旱机理研究进展

干旱、水资源缺乏是制约我国干旱地区经济、社会发展和生态环境保护的关键因素。在我国西部干旱区,研究植物的抗旱机理,选育抗旱植物,提高节水栽植技术,对我国的生态环境建设及西部大开发都具有十分重要的意义。从不同方面综述了干旱胁迫下植物的形态、生理和生态适应特性,包括叶片与根系结构、光合作用、抗氧化酶系统、丙二醛、渗透调节、内源激素、抗旱蛋白和δ13C值等的变化,并简要提出今后研究工作的重点。     

祁连山干旱山地草地生物量对水分条件的响应

以祁连山排露沟流域干旱山地为研究对象,对海拔2 700~3 000 m典型草地群落的草本种类、高度和生物量等进行调查,并同步测定样地内的土壤水分,分析草地生物量随海拔高度的季节性变化特征以及草本生物量和土壤水分的关系。结果表明：（1）草地地上生物量平均值为135.36 g·m^-2,并随海拔升高呈先增加后降低的"单峰"变化模式,在海拔2 900 m时最高,为176.79±28.37 g·m^-2。地下生物量平均值为946.13 g·m^-2,并随海拔升高生物量呈递增趋势,在海拔3 000 m时最高,为1 301.19 ±68.24 g·m^-2。（2）草地地上、地下生物量在不同海拔高度间差异性显著（P<0.05）;该流域干旱山地草地根冠比在4.14~11.95之间变化。（3）在生长季5~9月份,干旱山地草地土壤含水量在9.23%~31.31%之间波动,平均值为14.94%。（4）草本地上、地下生物量与土壤平均含水量均呈显著正相关（P<0.05）,相关性系数分别为0.7784和0.7843。在不同海拔草地群落中,不同土层含水量对草地生物量的贡献不尽相同,但60 cm以上根系主要分布层内的水分对草地生物量具有重要的意义。     

钠盐对冬小麦抗旱性增效作用调控机理的生理生态学分析

以冬小麦（烟台-2070）为实验材料,苗期对冬小麦进行不同浓度钠盐(NaCl、Na2CO3、Na2SO4)处理,在随后进行的干旱胁迫和复水过程中进行叶片抗逆生理指标变化对比分析,以期探究盐处理在提高小麦抗旱性中的作用和生理调节机理,为未来干旱区农业实施盐水灌溉提供理论依据。实验采用盆栽法,将冬小麦种子盆栽,待长到第7天进行不同浓度钠盐(70 mM, 135 mM, 200 mM, 270 mM)预处理8 d, 然后进行干旱胁迫12 d和复水5 d。分别在盐处理的第4天,第8天,干旱胁迫的第4天,第8天,第12天,以及复水第5天,从不同盐处理中采集冬小麦叶片,分析叶片相对含水量、丙二醛（MDA）、脯氨酸含量及抗氧化酶活力[超氧化物岐化酶（SOD）、过氧化氢（CAT）、过氧化物酶(POD)]的动态变化,同时测定土壤含水量。结果表明,在干旱胁迫过程中,未经盐处理的对照组和低浓度(70 mM)NaCl、Na2CO3、Na2SO4溶液处理的土壤,土壤含水量急剧下降,同时冬小麦叶片相对含水量也相应的急剧下降;而用较高盐浓度处理的土壤和冬小麦叶片含水量降低较慢。在干旱胁迫过程中,对照组冬小麦在短时间（6 d）内干旱叶片便出现萎蔫,并伴随着丙二醛、脯氨酸含量、SOD等抗氧化酶活力急剧增加并一直高于盐处理的冬小麦。相反高浓度盐处理的冬小麦在干旱处理12 d时叶片直立生长良好,叶片MDA、抗氧化酶活力均增加,但增加幅度均低于对照。脯氨酸含量随干旱胁迫增加,但随盐处理浓度增加而上升幅度减小。在复水处理5 d后,叶片含水量均增加,MDA和脯氨酸含量下降,但抗氧化酶活力仍增高。荒漠环境土壤中盐离子一方面可提高土壤和植物的保水率,提高水分利用率,另一方面激活体内的抗氧化酶系统使植物较早获得抗逆能力,这可能是荒漠植物多抗逆性形成的部分生理生化原因。     

沙丘先锋植物——沙蓬生长可塑性的研究

 无论是大尺度降水的分异还是小尺度土壤湿度的差异都影响植物的生长可塑性。比较科尔沁沙地和腾格里沙漠沙蓬的生长分异, 并用地统计学方法探讨了腾格里沙漠沙蓬生长可塑性的空间变化, 结果表明：科尔沁沙地和腾格里沙漠沙蓬的地上部生物量和地下部生物量都呈线性正相关关系, 地上部生物量和根长都呈对数递增关系;与科尔沁沙地相比, 腾格里沙漠沙蓬的根长增加20％, 根冠比大33.3％, 显然降水分异导致了地区间沙蓬的生长可塑性。地统计学方法进一步分析表明, 腾格里沙漠沙蓬植株因土壤湿度产生的空间异质性是地上部生物量小于根长但大于根重, 说明干旱逆境时沙蓬生长可塑性变化趋势的顺序依次是根长>地上部生物量>地下部生物量, 沙蓬这种生长可塑性特点是其对干旱生境的适应。     

Plant–water relationships and growth strategies of Jatropha curcas L. seedlings under different levels of drought stress

Although Jatropha curcas, an important tropical biofuel crop, is reputed for its drought resistance, its ability to perform under dry conditions has hardly been investigated. In a greenhouse experiment we investigated the plant–water relationships of Jatropha seedlings from different accessions under different levels of drought stress. There was little difference in plant–water relations between accessions. Drought significantly reduced leaf area, biomass and relative growth rate, but had no effect on specific leaf area, daily range in leaf water potential, leaf water content, transpiration efficiency or aboveground biomass water productivity, corrected for atmospheric conditions. Stem wood density was equally low (0.26 g cm^?3) for all treatments. Stem water content was lowest for dry treatment seedlings. Based on these results, Jatropha could be characterized as a stem-succulent tree. In contrast to other stem-succulent deciduous trees, leaves were not shed immediately after the seedlings were confronted with drought. Instead, at the onset of drought, leaves with a higher adaxial stomatal density were formed, after which leaves were only gradually shed. The role of the succulent stem in the water economy of Jatropha was confined to balancing the small water losses of the leaves during drought.     

黑河流域中游荒漠典型区域植被生物量及其影响因素

以黑河流域中游荒漠区地表植被和土壤水分2008—2016年长期定位监测数据为依据,深入分析了试验区植被高度、盖度、密度和土壤水分变化对植被地上生物量的影响,确定了各相关因子的贡献率,为黑河流域荒漠化区生态治理提供数据支撑。结果表明：龙首荒漠区9年间的生物量变幅85.8—214.6 g·m^-2,2015年的群落平均盖度和生物量最大,分别为33.7%和214.6 g·m^-2,群落密度对生物量的年际变化贡献大,贡献率27%,群落高度、10—20 cm层次土壤水分对生物量的年际变化贡献次之,贡献率14%;西洞荒漠区生物量变幅55.1—109.8 g·m^-2,群落盖度、植株密度和高度等生物因子对其生物量的年际变化影响较小,而0—40 cm层次土壤含水量的变化对西洞荒漠区生物量年际变化的贡献较大,为20%以上。     

干旱对大豆叶片葫芦巴碱含量和渗透调节的影响

以两个抗旱性不同的大豆品种绥农14号和黑农38号为研究材料,研究了土壤干旱胁迫下大豆叶片葫芦巴碱含量的变化和渗透调节能力。结果表明,土壤干旱下两个大豆品种叶片水势、渗透势和压力势降低,且绥农14号叶片的压力势在干旱胁迫下明显高于黑农38号。干旱胁迫下两个大豆品种的渗透调节能力提高。在0~8 d 干旱期间,叶片的葫芦巴碱含量增加较快,脯氨酸含量增加较慢;在8~12 d干旱期间,叶片中葫芦巴碱含量下降,而脯氨酸含量迅速增加。因此,葫芦巴碱在轻度干旱下可能起到渗透调节物质的作用,在严重干旱下该作用减弱。