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摘要:[目的]通过对比研究,明确晚霜冻害对苹果树生长季水分利用能力影响的程度与机理.[方法]利用热扩散技术(TDP)对黄土区苹果树未发生霜冻年和霜冻年主要生长季边材液流速率(Js)开展连续监测,并同步观测净辐射(Rn)、气温(Ta)等气象因子,计算大气水分亏缺(VPD)等变量.通过对比、相关分析阐明晚霜冻害对苹果树水分利用能力的影响.[结果]霜冻发生后,当日午间液流速率最大值(Js-max)比霜冻前数日内的最大值降低9%~27%,苹果树水分利用能力(Js-max/VPD)在霜冻后的数日内连续下降.霜冻后当年(2018)生长季平均液流速率比未发生霜冻年(2017)同期下降35%.在整个生长季内,液流速率日平均值(Js-mean)与Rn、VPD均具有显著的指数关系,但在相同的Rn或VPD水平下,霜冻年的Js-mean显著低于未发生霜冻年.[结论]严重低温霜冻和霜冻后快速升温共同导致了苹果树生长季水分利用能力的显著下降.研究结果为认识霜冻对苹果树水分生理的影响机制提供了理论支撑....
摘要:本研究以内蒙古磴口原生油蒿(Artemisia ordosica)为对象,分析了7-9月生长期油蒿比叶面积、叶片氮含量、叶片PSⅡ荧光动力学参数及快速光响应曲线光合生理指标动态变化.结果 表明,油蒿比叶面积(specific leaf area,SLA)在8月达到最大值,9月显著降低(P<0.05),叶氮含量(Nmass)呈现相反的变化趋势;油蒿的初始荧光(Fo)、最大荧光(Fm)以及最大光化学效率(F√Fm)在保持相对稳定;光下最小荧光产量(F0')和最大荧光产量(Fm')以8月最高,9月显著下降(P<0.05);光合电子传递量子效率(ΦPSⅡ)及光化学猝灭(qP)随着光强的增加而降低,非光化学猝灭(NPQ)和光合电子传递速率(ETR)随光强的增加而增加;同光强作用下,油蒿叶片ETR和NPQ以9月最高,而8月最低.表明油蒿叶片具有相对较高的光能捕获和光抑制自我保护能力....
摘要:[目的]通过对苹果树不同方位边材液流速率的测定与比较,明确苹果树液流速率的方位特征,为通过液流测定来估算单株蒸腾提供依据.[方法]利用热扩散技术(TDP)对黄土区苹果树主要生长季4个方位边材液流速率及土壤水分、气象因子进行同步、连续监测.[结果]苹果树树干边材液流速率(Js)具有显著的方位差异(P<0.01),其中北侧Js最高,整个生长季日平均值达189.3 cm·d-1,其次为南侧(为北侧的83%)、东侧(北侧的80%),西侧最小(北侧的63%).各方位Js总体均表现出5-8月间递增、9-10月间递减、11月基本停止的季节动态,且均与冠层净辐射(Rn)、大汽水分亏缺(VPD)间呈较好的指数正相关关系.在典型晴天,不同方位Js的日峰值时刻均明显提前于VPD的峰值,平均提前约1.6 h(最大2.43 h),且提前的时长与VPD日平均值呈线性递增关系.当VPD高于2.0~2.2 kPa时,Js不再随VPD的增加而上升;不同方位间Js峰值时刻与VPD(P=0.97)峰值时刻间的差异不显著.[结论]苹果树边材液流速率存在着明显的方位差异(P<0.01),其中北、南方位液流速率较高,东、西方位液流速率较低.不同方位液流传输受大气环境影响的过程具有一致性.为提高果树液流通量估算的精度,在实际测定中应考虑方位差异....
摘要:为研究气候变化背景下降水格局改变对荒漠植物生长的影响, 以甘肃民勤典型荒漠植物白刺 (Nitraria tangutorum) 作为对象, 通过4年连续人工模拟增雨试验 (+0%、+25%、+50%、+75%和+100%多年平均降水量), 于2011年7月对不同增雨处理的白刺土壤水分、叶片性状和枝条形态特征进行测定, 研究不同増雨处理影响白刺生理生态特征变化的累积效应.结果表明:75%和100%增雨处理能够显著改善白刺灌丛10cm土层的含水量.白刺叶水势、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、比叶面积、单位重量叶氮含量, 以及枝条长度和基部直径的增长量均随降水量的增加而增加.100%增雨处理的叶水势和叶片功能性状指标在增雨后第1天显著大于0%处理 (P<0.05);比叶面积和叶氮含量在各増雨处理下均未达到显著差异 (P>0.05);75%、100%增雨处理的枝条长度和基部直径的增长量比0%处理的分别增加64.57%、66.63%和48.71%、67.54%, 且达到显著差异水平 (P<0.05), 这说明在降水增加的情景下, 白刺通过采取内在生理和外在形态方面的适应策略来促进其生长发育....
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CSTPCD 北大核心
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摘要:在极端干旱区(敦煌)以泡泡刺群落为研究对象,测定了生长季内增雨对泡泡刺群落灌丛和裸地土壤呼吸温度敏感性(Q10)的影响.结果表明:增雨明显增加了裸地的Q10,但未能显著改变灌丛的Q10;与对照相比,增雨16 mm使裸地Q10显著增加28%,达1.83±0.30;在整个生长季,裸地和灌丛的Q10季节波动与土壤含水量的变化存在极显著相关关系,且裸地的Q10对土壤水分的敏感性(1.94)高于灌丛(1.57)....
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA CBST
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摘要:研究了增雨条件下巴丹吉林沙漠东南缘的白刺灌丛的水分利用阈值.2009年5月初到9月末,根据当地的年均降水量(115 mm),每月进行1次增雨,设置了0、50%和100%3个比例的增雨处理.在5、7和9月的增雨试验开始之前1天和增雨之后的第1、3和7天采样,测定白刺枝条木质部水分、10和30 cm土层水分、灌溉井水和自然降雨的稳定氢同位素比率,以及土壤含水量的变化.结果表明:自然条件下,白刺在5和9月主要利用地下水,7月主要利用土壤浅层10和30 cm水分.增雨后,白刺对地下水的利用比例下降,对浅层土壤水分的利用比例增加.100%增雨对白刺枝条木质部水分的δD值影响显著,5、7和9月白刺的水分利用比例增加.而50%增雨在5和7月仅改善了土壤水分条件,白刺的水分利用比例没有明显增加.只有增雨量达到当地年均降水量时,白刺对水分的利用比例才能明显增加....
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北大核心 CSTPCD CSCD CBST
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摘要:为研究全球变化情景下降雨格局变化对干旱区植被的影响,以甘肃民勤的典型荒漠植被白刺灌丛为研究对象,在生长季内人工模拟不同增雨梯度(+0%、+25%、+50%、+75%和+100%多年平均降水量),分析白刺枝条形态特征的变化规律。结果表明,白刺枝条各形态指标间存在很好的相关性。7—9月,75%和100%增雨的枝条长度显著大于0%增雨,枝条新生叶片数只在8月表现为100%增雨显著大于0%增雨。8—9月,100%增雨的营养枝基部直径显著大于0%增雨,成熟叶片数和干物质重量在增雨梯度下各月均不显著。花枝的基部直径在7—9月均表现为100%增雨显著大于0%增雨,7月100%增雨的花枝成熟叶片数显著大于0%增雨,而花枝干物质重量在6—8月表现为100%增雨显著大于0%增雨。针对降雨格局变化,白刺不同枝条形态特征的调节适应机制之间存在着一定的内在协调性。...
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CBST
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摘要:为揭示未来降水增加对荒漠地区植物生长的影响,以甘肃民勤的典型荒漠优势植物白刺为对象,研究白刺枝叶形态在2010年和2011年不同人工模拟降雨处理(增雨量分别为多年平均降水量的+0%、+25%、+50%、+75%、+100%)的变化规律.结果表明:100%增雨处理能够显著促进2010年和2011年白刺当年生枝叶生长;75%增雨处理显著促进2011年白刺当年生枝叶生长,75%增雨处理对6月花枝长度、基部直径、新生叶片和营养枝长度、新生叶片,以及9月花枝成熟叶片和营养枝基部直径、成熟叶片增长量的影响均显著,其值分别为(1.20±0.35) cm、(0.012±0.004) cm、(4.35±2.51)片、(1.65±0.69) cm、(3.20±1.45)片、(2.15±0.69)片、(0.013±0.006) cm、(2.20±1.10)片.2011年白刺当年生花枝和营养枝的长度、基部直径、新生叶片和成熟叶片增长量出现显著差异的阈值均低于2010年,这表明白刺能够通过改变其枝叶形态特性及其数量来适应降雨的变化....
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA CBST
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摘要:选取磴口、民勤唐古特白刺,敦煌东湖附近洪积扇中部、底部生长的泡泡剌为研究对象,通过叶片扫描与Image-Pro Plus6.0图像处理软件分析获得叶片形态参数(长、宽、周长和面积),应用同位素分析获得叶片δ13C值.结果表明:随着水分有效性的增加,白刺叶片面积具有增加趋势,叶片面积在增加过程中,叶片长、宽增幅具有非同步性;相同叶片宽度,生长于水分条件较好地区的唐古特白刺和泡泡刺叶片更长.虽然磴口、民勤及敦煌东湖附近洪积扇中部、底部水分环境存在较大的差异,但生长于这些区域的唐古特白刺及泡泡刺叶片δ13C值的差异不显著(P>0.05).叶片周长/面积比是连接叶片形态变化与植物水分生理的重要因子;白刺叶面积增加过程中,叶片长度的优先增加有利于减缓周长/面积比的下降速率,从而使白刺保持较高的水分利用效率....
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北大核心 CSTPCD CSCD CA CBST
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摘要:叶片形态是指示植物适应特定环境的重要指标.由于植物叶片形态不仅对时空环境变化具有极强的敏感性和可塑性,而且能够通过叶片形态的调整调节自身的生存适应能力,所以叶片形态学研究一直是植物生理及植物生态学研究中的热点.该文在总结前人叶片形态学研究成果的基础上,探索建立了简单的叶片形态指标分类体系;结合物质能量交换的物理学原理,回顾总结了叶片表观形态变化与叶片物质能量交换之间的相关关系;应用叶片形态影响物质能量交换的物理学原理,重点分析了干旱区植物叶片表观形态对低水分环境、高辐射(或高温)的响应与适应特征;最后,在回顾分析的基础上,对叶片形态研究中存在的几个问题进行了讨论....
摘要:为明确环境因子对树木蒸腾过程的驱动机制,以晋西黄土残塬沟壑区的苹果树(红富士)为对象,利用热扩散式液流技术监测生长季苹果树树干液流的动态变化,并同步监测了气象和土壤水分等环境要素的季节动态.结果表明:在众多环境因子中,太阳净辐射(Rn)、大气水分亏缺(VPD)与液流速率(Js)间的相关性最强.在小时或日尺度,环境因子主成分分析中前3个主成分的累积方差贡献率均在86%以上.其中,第一主成分主要包含VPD、Rn等因子,方差贡献率达52%(小时尺度)和63%(日尺度)以上,可归为蒸发需求因子(EDI),是影响该地区果树树干液流的关键综合环境要素集;第二主成分主要包括土壤含水率(SWC)等因子,归为土壤水热供给因子;第三主成分主要包括风速等因子,归为大气水热散失动力因子.在小时或日尺度上,Js对两种环境因子综合变量(EDI或潜在蒸发散ET0)的响应都呈显著的指数增长关系,在小时尺度上,基于EDI模拟苹果Js的指数模型精度更高(R2=0.72),在日尺度上,基于ET0模拟苹果Js的指数模型模拟精度更高(R2=0.88).研究结果对于明确苹果树水分传输对环境驱动的响应规律,根据气象要素估算苹果树蒸腾耗水量,并指导果园水分管理均具有重要意义....
[博士论文] 张金鑫
水土保持与荒漠化防治 中国林业科学研究院 2012(学位年度)
摘要:为揭示荒漠生态系统对未来降雨时空变化的适应策略,探讨降水增加情境下荒漠植物的生理生态变化特征,本文选择甘肃民勤荒漠生态系统定位观测研究站的天然白刺灌丛作为研究对象,采取5种开放式人工模拟增雨梯度(+0%、+25%、+50%、+75%和+100%多年平均降水量),分析白刺灌丛土壤水分时空动态变化、枝叶形态特征及其生理生态指标对不同增雨梯度的响应,揭示叶片性结构状指标与功能性状指标的关系及其对不同增雨梯度的响应,研究的主要结论如下:
  (1)不同增雨处理对白刺灌丛不同土层含水量的影响随时间变化存在差异。增加75%、100%多年平均降水量的条件下,白刺灌丛10 cm土层含水量能够得到显著提高。2011年在5、7月增雨后1天的30 cm土层和增雨后第3天的50 cm土层,100%增雨处理的土壤含水量均显著大于0%处理。
  (2)2010年和2011年的6—9月,100%增雨处理能够显著增加白刺当年生枝叶生长的增长量,75%增雨处理显著增加2011年白刺当年生枝叶生长的增长量。2011年75%、100%增雨处理的以上5项枝叶形态指标增长量出现显著差异的阈值明显低于2010年。
  (3)增雨处理能够提高白刺叶片对光合有效辐射的利用范围,增强对光的吸收、转化和利用能力。白刺叶片光响应参数的最大净光合效率、表观量子效率、光饱和点随增雨梯度的增加而增加,而光补偿点和气孔限制值则呈减小趋势。其中,100%增雨处理的白刺叶片表观量子效率比0%处理的显著增加70.00%。
  增雨处理能够促进白刺叶片的生理代谢活动。白刺叶片水势、蒸腾速率在整个生长季随增雨梯度的增加而增加,但水分利用效率却减小。7—9月增雨后第1天,100%增雨处理的以上指标均与0%达到显著差异。白刺叶片净光合速率与水分利用效率、叶水势的关系在不同月份存在差异。
  (4)白刺叶片结构性状指标对不同增雨处理的响应存在差异。7—9月,白刺比叶面积、氮素利用效率随增雨梯度的增加而增加,但叶片干物质含量、单位面积叶氮含量、平均叶寿命则呈降低的变化趋势。其中,25%、50%、75%、100%增雨处理的平均叶片寿命比0%处理的显著缩短2.00 d、2.25 d、5.00 d、7.75 d。白刺的平均叶寿命与叶片干物质含量、单位重量叶氮含量、单位面积叶氮含量呈正相关,而与比叶面积呈负相关。
  (5)叶片结构性状与功能性状具有的良好关系表征了白刺对环境的趋同适应策略。白刺单位重量叶氮含量、单位面积叶氮含量在7—9月随叶片净光合速率的增加而增加,平均叶片寿命与净光合速率、氮素利用效率具有显著负相关,而与叶片水分利用效率呈显著正相关而与花枝长度、营养枝长度、花枝基径、营养枝基径、花枝干重、营养枝干重均具有极显著负相关,与10 cm土层含水量具有显著负相关。通过本研究所建立的回归方程可知,白刺单位面积叶氮含量对叶片寿命的影响最大,而氮素利用效率对叶片寿命的影响最小。
摘要:本文选取唐古特白刺(以下简称白刺)为研究对象,在甘肃民勤(年均降雨量115 mm)、内蒙古磴口(年均降雨量145mm)各设置5个增水处理(以当地年降雨量为基准,额外增水O%、25%、50%、75%和100%),每个水分处理设置4个重复,共20块样地(每个样地面积约113 m2)。增水试验从2008年开始并持续至今,增水处理从每年5月份开始、9月份结束,每月增水一次,分5次完成,相同水分处理样地每次增水量相同。2010年8-9月份,我们在民勤、磴口每个样地内随机采集叶片约300枚(共采集叶片约12000枚),通过扫描分析,研究不同水分处理样地白刺叶片几何形态(长、宽、周长、面积、长/宽比、周长/面积比)的变化特征。
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