三种木质藤本植物光合特性比较研究

随着城市化进程的加快,园林绿化面积愈来愈少,因此充分利用藤本植物进行垂直绿化,成为了拓展城市绿化空间、改善城市生态环境的重要途径。光合作用是植物体内最重要的代谢过程,不同植物的光合能力对其生长、产量及抗逆性都具有十分重要的影响,但目前对城市园林常用木质藤本植物光合特性方面的研究甚少。本研究采用LI-6400便携式光合作用分析系统,针对城市园林常用的3种木质藤本植物——忍冬(Lonicera japonica Thunb.)、五叶地锦(Parthenocissus quinquefolia Planch.)和地锦(Parthenocissus tricuspidata),开展其光合特性的比较研究,探讨这3种木质藤本植物对环境的适应性及其光合能力的差异,旨在为藤本植物在城市园林绿化中的合理应用提供理论依据。结果表明:3种木质藤本植物在净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)和羧化效率(CE)之间有较为明显的差异。在相同的自然条件下,忍冬的净光合速率(Pn,平均值为13.55μmol·m-2·s-1)、气孔导度(Gs,平均值为5.94×10-2μmol·m-2·s-1)、胞间CO2浓度(Ci,平均值为345.00μmol·mol-1)、水分利用效率(WUE,其值为10.27 mmol·mol-1)和羧化效率(CE,其值为3.93×10-2 mmol·mol-1)等光合参数均高于五叶地锦和地锦。五叶地锦的净光合速率(Pn)、水分利用效率(WUE)和羧化效率(CE)均高于地锦。蒸腾速率(Tr)最大的为地锦,其平均值为1.68 mmol·m-2·s-1,而忍冬和五叶地锦的平均值分别为1.35和1.10 mmol·m-2·s-1。     

拉瑞尔Larrea tridentata光合特性对CO2摩尔分数和干旱的响应

利用Li-6400光合测定系统测定拉瑞尔L.tridentata的光合生理特性及其对CO2摩尔分数升高和干旱的响应。结果表明：土壤水势在-0.884 5 MPa以上,L.tridentata的光合器没有任何损害,抵御干旱的能力很强;适当的增加CO2摩尔分数有利于提高光饱和点、光量子利用效率和最大净光合速率,且CO2摩尔分数升高的正效应要大于土壤水分胁迫的负效应,因而在一定程度上CO2摩尔分数的增加,提高了L.tridentata的抗旱能力;随着光合有效辐射的增强和CO2摩尔分数的升高,叶片净光合速率、CO2饱和点和羧化速率都有增大趋势,叶片对高摩尔分数CO2利用效率提高;不同土壤水分条件下,叶片气孔导度和蒸腾速率都随着CO2摩尔分数的升高而降低,水分利用效率随着CO2摩尔分数的升高而升高;既能饱和叶片的RubisCO,又不至于造成气孔大量关闭的CO2摩尔分数在700~800μmol.mol-1左右,说明目前的CO2摩尔分数还不足以饱和拉瑞尔的RubisCO酶。未来CO2摩尔分数升高,将对拉瑞尔的光合作用有所促进,并可能提高拉瑞尔对干旱的适应能力。     

不同地质背景下黄荆的光合蒸腾及水分利用效率比较

为了掌握岩溶生态环境下典型植物的水分生理生态特征,采用英国产TPS-1便携式光合作用测定系统,研究比较了桂林毛村不同地质背景(石灰岩、白云岩和砂页岩)下黄荆 (Vitex negundo Linn.) 的蒸腾光合和水分利用效率特征,并通过偏相关分析和主成分分析,探讨了影响黄荆水分利用效率的主要因素.结果表明,①砂页岩区黄荆的日平均蒸腾速率明显高于石灰岩区和白云岩区,但日平均光合速率却明显低于石灰岩区,与白云岩区差别不显著.关于水分利用效率(WUE),则是石灰岩区远高于砂页岩区,白云岩区则略高于砂页岩区,说明生长在岩溶区(石灰岩区和白云岩区)的典型植物黄荆在长期的演化中形成了适应岩溶干旱的水分生态特征.②影响黄荆水分利用效率的主要因子是大气温度、大气相对湿度、气孔导度和CO2浓度,但影响程度因地质背景的不同而有较大差异.     

宁夏河东沙区柠条植株叶片蒸腾对干旱胁迫的响应

以宁夏河东沙地沙生灌木柠条(Caragana korshinskii Kom.)为材料,采用采用盆栽方法分析不同土壤水分条件下的柠条植株叶片蒸腾日变化特征及其与环境因子的相关关系,研究干旱胁迫下柠条蒸腾对主要环境驱动因子的响应机制,为区域植被恢复与重建及林分结构的优化配置提供理论依据。结果表明,(1)充分供水条件下的柠条蒸腾速率是土壤水分严重胁迫下的3.43倍,随着水分胁迫的加剧,蒸腾速率峰值前移,且日蒸腾过程在较为干旱时表现为双峰型;各水分梯度下柠条蒸腾速率日过程与气孔导度具有相同的变化规律,呈极显著的线性相关。(2)随着土壤含水量的逐渐降低,柠条苗木叶片蒸腾速率先增加后缓慢下降,过高的土壤含水量同样会抑制植物的蒸腾,该临界值为15.78%,即土壤质量含水量为田间持水量的74.1%。(3)低光强柠条叶片蒸腾作用的光响应曲线差别不大,都表现出随着光合有效辐射强度增加而缓慢上升的趋势,但启动速度随着土壤含水量的减少而降低;在土壤水分受到限制时(土壤质量含水量≤40%田间持水量),进一步增强光合有效辐射量(≥1 000μmol·m-2·s-1)并没有使蒸腾速率提高,严重水分胁迫下,增加光辐射强度反而导致蒸腾速率降低。(4)柠条蒸腾速率的主要影响因子偏相关分析表明:充分供水下,光合有效辐射(PAR)是主要影响因子,贡献率为54.4%;随着土壤含水量的下降,气孔对PAR的敏感性下降,叶片内外水汽压饱和亏缺成为调节柠条蒸腾过程的主导因素。     

不同年龄人工林尾巨桉(Eucalyptus urophylla×E.grandis)叶片光合特性及水分利用效率

利用Li-6400便携式光合作用测定系统,研究自然条件下不同年龄人工林尾巨桉(2年生、4年生和6年生)叶片光合特性及水分利用效率.结果表明:一年中桉树人工林叶片净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率的月动态呈现单峰曲线,以8月份为最高,1月份为最低;从9月到第2年1月逐渐减低,从2月到8月缓慢增加;胞间CO_2浓度的月动态与其相反.不同林龄桉树人工林叶片净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率从2013年9月到2014年4月大小顺序为4年2年6年,而从2014年5月到8月大小顺序为2年4年6年;净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率的年平均值大小顺序为2年4年6年,2年、4年、6年的年水分利用效率平均值为2.33μmol/mmol、2.28μmol/mmol、2.17μmol/mmol,且净光合速率与胸径增长量呈显著正相关(P0.05).桉树人工林叶片净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率与气孔导度、大气温度、光合有效辐射呈极显著(P0.01)或显著(P0.05)正相关,与胞间CO_2浓度呈负相关.随着林龄的增加,净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率逐渐降低,因此桉树人工林早期对水分及养分需求大,进行合理地养分管理和定向培育,可实现桉树的可持续经营.     

塔克拉玛干4种荒漠植物气体交换与环境因子的关系初探

研究了4种荒漠植物）胡杨，疏叶骆驼刺，头状沙拐枣，多枝柽柳）气体交换的季节变化及其与环境因子的关系。结果：（1）外界环境因子中，无论是对光合速率还是蒸腾速率，光照强度都是最重要的主导因子，其次是气温，大气湿度与植物的蒸腾速率成负相关，影响程度因不同植物及其环境因子的情况而有所不同。（2）在气温越高的地方，荒漠植物的温度生态位（包括最适温度和极限温度）也随之增高。（3）水分胁迫影响气温和叶温的差异，4种植物都能调整其叶温，使之低于沙漠地区的极度高温。     

不同温度下灰胡杨叶片气孔导度对光强响应的模型分析

气孔通过调节植物体水分散失和CO2吸收在植物适应环境变化中发挥重要作用,而气孔导度模型是评价植物叶片气孔调节的重要工具。利用LI-6400光合仪测定了灰胡杨(Populus prunisoa Schrenk)在不同温度下的气孔导度响应曲线,采用几种常用的气孔导度模型对灰胡杨气孔导度进行拟合和比较,并将气孔导度模型与光响应修正模型进行耦合(耦合模型)分析了灰胡杨气孔导度的光响应特征。结果表明:灰胡杨净光合速率随气孔导度的增大而升高,但当气孔导度增大到0.397mol·m-2·s-1以上,光合速率逐渐下降。Ball-Berry模型(BB)决定系数最大(0.937)、根均方差最小(0.013 7),较Leuning修正模型(BBL)、气孔导度机理模型(BBY)和Jarvis模型(JA)能更好地描述灰胡杨气孔导度与光合速率之间的关系及拟合气孔导度对光合有效辐射的响应曲线;直角双曲线修正模型与非直角双曲线模型均能较好地描述灰胡杨光合速率与光合有效辐射之间的关系,但直角双曲线修正模型拟合的光饱和点、最大光合速率、光补偿点和暗呼吸速率与实测值更吻合,拟合效果更好。构建BB模型+直角双曲线修正模型(BBP耦合模型)拟合气孔导度的光响应曲线,并与气孔导度机理模型+直角双曲线修正模型(BBYP耦合模型)进行比较与验证,BBP耦合模型的模拟值与观测值更接近且根均方差最小(0.009 9),其拟合效果优于BBYP耦合模型。此外,不同温度下灰胡杨最大气孔导度与最大净光合速率并不同步,最大净光合速率早于最大气孔导度。构建的BBP耦合模型较为合理,可为定量探讨荒漠植物叶片气孔调节行为,进一步估算叶片光合作用和构建适合极端干旱区的水-碳耦合循环机理模型奠定基础。     

圆齿野鸦椿 Euscaphic konishii Hayata的生态生物学特性

圆齿野鸦椿 Euscaphis konishii Hayata是中国特有的常绿小乔木,为潜在的优良园林绿化、观果树种.文章对其树形与冠幅、叶片的形态解剖结构、光合速率、蒸腾速率、气孔传导率、叶绿素含量、叶面积、生物量和生产力、植物营养元素等进行了系统的研究,研究表明:它属中性树种,种子较小,其光合曲线为单峰型,光合速率平均值为5.62μmol·m-2·s-1,蒸腾速率为3.6 mmol·m-2·s-1,其气孔导度较大,水分利用效率低,苗期需荫蔽,长大后则需一定光照.圆齿野鸦椿生物量较低,其一年生苗平均生物量是(42.35±8.93)g,为中等生长速度,其苗期根系不深,可用一般营养袋育苗.圆齿野鸦椿体内加权平均养分含量较低,需要生于土壤肥沃、酸性、疏松、排水透气好、营养条件较好的地方或进行施肥.若要大量开发圆齿野鸦椿资源,需要考虑它的这些生态生物学特征,在其苗期与生长期采取不同的栽培管理措施.     

7种植物对热带珊瑚岛环境的生态适应性

中国热带珊瑚岛植被极易退化,对其进行植被恢复具有必要性,但缺乏适生种类。通过测定红厚壳(Calophyllum inophyllum)、榄仁树(Terminalia catappa)、椰子(Cocos nucifera)、假茉莉(Clerodendrum inerme)、草海桐(Scaevola sericea)、露兜簕(Pandanus tectorius)和海刀豆(Canavalia maritima)等7种植物在海南省文昌市苗圃和珊瑚岛上的光合特征、存活及生长情况,探讨这7种植物在热带珊瑚岛环境下的适应性,以期为珊瑚岛植被恢复选育适生植物提供参考。研究结果显示:除海刀豆外,种植在文昌苗圃和珊瑚岛两种环境的其它6种植物的平均叶面积差异不显著(P0.05);种植在以上两种环境的7种植物的SPAD值无统一的变化规律。与文昌种苗基地相比,种在珊瑚岛上7种植物的胞间CO2通量普遍显著降低(其中草海桐和海刀豆差异不显著),蒸腾速率显著降低(P0.01),水分利用效率显著升高(P0.01);种植在以上两种环境的植物最大光合速率的变化规律因种而异,其中珊瑚岛上的红厚壳、榄仁树和海刀豆的光合速率偏高。除假茉莉外,其它种植在珊瑚岛的6种植物的存活率均大于95%;草海桐和海刀豆的生长量高于其它物种。综上所述,大部分植物(除椰子外)对珊瑚岛的养分缺乏有较好的耐受能力。珊瑚岛上的植物通过降低蒸腾速率的方式来提高水分利用效率,抵御干旱胁迫。总体来看,多数植物能有效协调碳同化和水分利用。综合苗木生长、存活及光合等数据,草海桐、红厚壳、海刀豆和榄仁树等物种可用于珊瑚岛的植被恢复。     

冬夏季桂花净光合速率及其对环境因子的响应

桂花Osmanthus fragrans是我国城市园林建设中的重要树种,在上海居住区绿化中应用频度高达98.88%。目前对桂花的研究主要集中在栽培、种植和养护方面,但对其光合和蒸腾特性的研究较少。在自然条件下使用LICOR-6400光合测定仪测量了冬季和夏季桂花的净光合速率[Pn/（μmol·m^-2·s^-1）],以及蒸腾速率[T/（mmol·m^-2·s^-1）]、胞间CO2浓度[Ci/（μmol·L^-1）]、气孔导度[GS/（mol·m^-2·s^-1）]等生理因子,以及气温（t/℃）、相对湿度（RH/%）、光合有效辐射[PAR/（μmol·m^-2·s^-1）]等环境因子的日变化。对桂花净光合作用与各种生理因子和环境因子的关系进行了分析,对桂花冬季和夏季净光合速率以及对高低温的适应策略进行了探讨。结果表明,随着气孔导度和蒸腾速率的增大,净光合速率也逐渐升高,但由于气孔调节的局限,净光合速率在达到最高值后又有所下降。冬季,桂花的光合作用效率降低,但其通过扩大对光适应范围,充分利用正午最适的光温条件来维持一定的净光合速率和固碳量。夏季,桂花通过午休现象和大量的蒸发降温来避免高温高光带来的伤害。冬季和夏季桂花的光合固碳能力相差不大,但夏季的桂花的水分利用效率远低于冬季。     

塔克拉玛干绿洲外围胡杨林的水分特征研究

塔克拉玛干沙漠南缘地区年均降水量不足50mm,胡杨在这一地区绿洲外围自然植被中占有重要地位.对塔克拉玛干沙漠绿洲外围胡杨林水分特征的研究表明,在生境地下水含量较稳定的条件下,胡杨林受到的水分胁迫程度不大,干旱胁迫未对胡杨林的持续存在构成主要威胁.胡杨的水分生理特点显示植物更加依靠稳定的水分供应来应对极端干旱的环境条件,并且在蒸腾作用中形成了细胞水平上的生理适应策略.因此,保持地下水的稳定是维持绿洲前沿天然胡杨林持续存在的关键因素.     

塔里木河下游生态输水过程中荒漠河岸林活力恢复监测

根据近5年来对塔里木河下游荒漠河岸林植被的监测数据,分析了生态输水后植物活力的恢复状况.结果显示:应急生态输水增加了塔里木河下游的生物多样性,使原本面临死亡的荒漠河岸植被重新复活,而且不同程度上促进了胡杨群落的自然更新;在近河道50 m的范围内均出现了少量的胡杨、柽柳实生苗,并且在离河道150 m的范围内已经有相当数量的胡杨次生苗,在离河道400 m范围内大约有25%的胡杨均有不同程度的基部新枝萌蘖.通过生态输水后地下水位的逐步抬升,河道两岸的低阶地发育着一定面积的草甸植被,形成了由胡杨、柽柳和草本植物所组成的干旱区非地带性河岸稀疏植被群落,说明应急生态输水对于胡杨为建群种的荒漠河岸林植被的恢复和自然更新产生了积极的影响.     

民勤绿洲天然胡杨林生长季土壤水盐动态

利用经典统计学与地统计学方法研究民勤绿洲天然胡杨林生长季的土壤水盐动态变化规律。结果表明,民勤县双茨科乡和苏武乡土壤含水量随土层深度增加而增大,夹河乡土壤含水量则随土层深度增加先增大后减小。研究区0～20 cm土壤含水量较低,为8.5～34.0 g.kg-1,平均值为18.2 g.kg-1。土壤含水量属中等变异性,且呈中等程度的空间相关性。各季节土壤含水量从高到低依次为春季、秋季和夏季。土壤全盐量属中等变异性,总体变化趋势为随土层深度增加而减小,夹河、苏武和双茨科乡0～20 cm土壤全盐量平均值分别为15.4、28.0和11.1 g.kg-1。各季节土壤全盐量由高到低依次为春季、夏季和秋季。胡杨胸径与土壤水盐含量间呈负相关。     

Rehabilitating China's Largest Inland River

Abstract:  Wetlands are particularly important for conserving China's biodiversity but riparian wetlands in the Tarim River basin in western China have been reduced by 46% during the last 3 decades. The world's largest habitat for Populus euphratica , which is in the Tarim River basin, significantly shrank. To protect and restore the deteriorated ecosystems along the Tarim River and its associated wetlands, China's government initiated a multimillion dollar river restoration project to release water from upper dams to the dried-up lower reaches of the Tarim River starting in 2000. We monitored the responses of groundwater and vegetation to water recharge in the lower reaches of the river from 2000 to 2006 by establishing nine 1000-m-long transects perpendicular to the river at intervals of 20–45 km along the 320-km river course below the Daxihaizi Reservoir, the source of water conveyance, to Lake Taitema, the terminus of the Tarim River. Water recharges from the Daxihaizi Reservoir to the lower reaches of the Tarim River significantly increased groundwater levels and vegetation coverage at all monitoring sites along the river. The mean canopy size of the endangered plant species P. euphratica doubled after 6 years of water recharge. Some rare migrating birds returned to rest on the restored wetlands in summer along the lower reaches of the Tarim River. The biggest challenge facing decision makers, however, is to balance water allocation and water rights between agricultural and natural ecosystems in a sustainable way. A large number of inhabitants in the Tarim Basin depend on these limited water resources for a living. At the same time, the endangered ecosystems need to be protected. Given the ecological, socioeconomic, and sociopolitical realities in the Tarim Basin, adaptive water policies and strategies are needed for water allocation in these areas of limited water resources.     

几种固沙植物根际土壤微生物特性研究

研究了红柳、梭梭、沙拐3种固沙植物的根际和根外土壤微生物数量、组成、生理群微生物及土壤养分。结果表明：这3种固沙植物具有较强的根际正效应，其R/S在1.69-75.24之间，以梭梭的根际效应最大，沙拐枣其次，红柳最小，固沙植物的种植显著增加了微生物数量，促进有机质的积累和植物有效养分的转化，有利于流沙的成土发育。表7参9     

甘肃河西走廊城市化与水资源的协调发展

在分析城市化与水资源交互胁迫关系的基础上,借助于系统科学理论建立了城市化与水资源协调发展的动态耦合模型,对甘肃河西走廊城市化与水资源协调发展的动态耦合规律进行了初步探讨。结果表明：自1985年以来,河西走廊城市化水平在曲折发展中呈现出明显升高的变化趋势;水资源压力不断增大,并呈现出对城市化具有一定影响的特征。目前河西走廊正处于城市化与水资源的协调发展阶段,然而随着城市化的推进,水资源压力不断增长,二者的耦合状态有不断减弱的趋势。这也进一步说明,在干旱区,水资源压力随城市化的推进呈现出一定的变化规律,城市化的发展往往是需要一定的水资源压力为代价的,然而随着城市化的发展,城市化与水资源的关系不断得以磨合,最终将朝着协调共生的方向发展。     

胡杨年轮记录的塔里木河下游54年来区域水环境历史变迁

通过胡杨（Populus euphratica Oliv．）树木年轮宽度的分析,建立了塔里木河下游大西海子（A）、阿克墩（B）、亚合甫马汗（c）、英苏（D）、阿布达勒（E）、喀尔达依（F）、吐格买莱（G）、阿拉干（H）、依干不及麻（I）和考干（J）10个采样区过去54a来的STD、RES和ARS年表,并借助RES年表,采用年代际变化分析和突变检验,反演了塔里木河下游54a年来区域水环境状况变迁时空格局。结果表明：①下游10个样区54a来区域水环境状况具有多样性和复杂性,并不完全表现为距离下游上段（大西海子水库）越近其水环境状况就越好,区域水环境状况总体变异程度由低到高排序为A、G、C、H、E、D、I、B、F、J,也反映了下游10个样区生态退化程度的差异;②下游54a来区域水环境状况最好时期出现在20世纪60年代和21世纪初,大部分区域最差时期主要集中在20世纪90年代,是下游地区长达30a断流水环境变干累积效应的体现;③下游10个样区区域水环境变化具有明显的突变时间,突变出现时间相对水文事件年代具有滞后性。胡杨年轮记录的塔里木河下游54a来区域水环境时空变迁格局对下游生态退化的历史认识具有重要意义。     

Management of water resources of the Nile Basin

SUMMARY

A water crisis is looming in the Nile Basin in the near future due to higher population growth rates, greater affluence, and higher demand for water by agriculture and industry. There is no basin-wide agreement among the ten Nile Basin states and the existing rules of international water management are complicated and are not equipped to handle any future water conflicts in the Nile Basin. This paper reviews the existing water sharing arrangements among the Nile Basin countries, examines areas of potential conflict over future water use, and suggests possible areas of cooperation that will ensure equitable use of the Nile waters. The paper concludes by (1) appealing for formulation of good water development policies to deal with growing water needs such as water quality protection, efficiency of water delivery and efficiency of water use; and (2) calling for human resources development and technology transfers that are critical for good management and efficient use of the water resources of the Nile.     

塔里木河下游荒漠植物群落物种多样性及其结构特征分析

以29块植物群落调查样地资料为基础,采用物种多样性指数、丰富度和均匀度由高到低指数对塔里木河下游植物群落的物种多样性及群落结构进行分析。结果表明,研究区共有植物10科14属,出现频率居于前3位的植物依次为柽柳、黑果枸杞和胡杨;重要值以胡杨为最大（0．384）,其次为柽柳（0．230）,盐生草为最小（0．002）;优势建群植物胡杨主要分布在与河道垂直距离500m范围内。沿河道从英苏至阿拉干断面,地下水位逐渐下降,物种多样性总体呈下降趋势,群落结构由乔木-灌木-草本转为以乔木-灌木为主;随与河道垂直距离增加,群落密度和盖度均呈现先增加后减少的变化趋势,植物群落结构由乔木-灌木、乔木-灌木-草本逐渐演变为灌木-草本或单一的灌木结构。     

甘肃兴隆山自然保护区濒危马麝(Moschus sifanicus)秋季利用生境特征

于2006~2007年9~10月间采用样线样带法研究了甘肃兴隆山自然保护区马麝的秋季生境利用特征,共布设286个空白对照样地和55个利用样地,测量并比较两类样地内的海拔等17个生境变量.结果表明,马麝秋季利用样地的乔木密度(0.90±0.14)和灌木均高(1.92 m±0.53 m)显著低于非利用样地(乔木密度1.35±0.07;灌木均高3.01 m±0.53 m),而且距水源距离(<1 000 m,76.37%)和人为干扰活动距离(<1 000 m,76.36%)较近的中下坡位生境(82.82%)(P<0.05).对喜好生境变量的主成分分析表明,地理因子(由海拔、水源距离、植被类型和坡向构成)是制约兴隆山马麝秋季栖息地选择的首要因子,此外,郁闭度因子(由郁闭度和坡度构成)、食物因子(由食物多度和乔木胸径构成)和隐蔽因子(由隐蔽度和避风性构成)也是影响兴隆山马麝秋季生境选择的重要因素.由于秋季对食物和水源的强烈选择,兴隆山马麝对生境隐蔽性和距人为干扰距离的选择强度较低,即承受较大强度的人为干扰.表5参31