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冻融胁迫对几种特色林果树种木质部水力性状的影响及树种适应策略
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作者 倪梓桐 徐贵青 +3 位作者 冯宏萌 周显煜 李彦 李金瑶 《生态学报》 北大核心 2025年第15期7576-7592,共17页
冻融循环事件是温带落叶树种面临的最主要的环境压力,限制了树种的分布、存活和生长。冻融作用引起的栓塞导致水力衰竭是树木维持水力功能的主要风险之一。以南疆4种特色林果树种的8个栽培种(温185、新新2号、红富士、王林1号、吊干杏... 冻融循环事件是温带落叶树种面临的最主要的环境压力,限制了树种的分布、存活和生长。冻融作用引起的栓塞导致水力衰竭是树木维持水力功能的主要风险之一。以南疆4种特色林果树种的8个栽培种(温185、新新2号、红富士、王林1号、吊干杏、小白杏、恐龙蛋、味帝)为研究对象,对比分析了不同冻融期栽培种一年生枝条木质部在水分传输功能、非结构性碳和水分含量的差异和动态变化,探讨了栽培种木质部水力性状、导管结构特征和非结构性碳水化合物(Non-structural carbohydrate,NSC)之间的作用关系,以认识其对低温胁迫的响应和适应机理。研究发现:(1)冻融循环事件显著影响了木质部的水力性状,从1月份到2月份(冻融栓塞期),8个栽培种的比导水率(Ks)显著下降,而导水率损失率(PLC)显著上升,表明低温冻融胁迫对木质部导水系统造成了损伤,其中,温185和新新2号的导水率损失最大;(2)在3月份(冻融栓塞恢复期),不同栽培品种的导度损失得到不同程度的恢复,但在栓塞修复能力上具有差异,其中温185和新新2号栓塞修复能力最强;(3)在冻融周期中,冻融胁迫引起的PLC与导管直径、导水率损失50%(P50)和88%(P88)对应的水势均呈显著正相关,具有较窄导管直径和较小栓塞脆弱性的树木具有较高的水力安全性,但栽培种在水力效率和安全性之间并不存在权衡关系;(4)在冻融栓塞期,淀粉含量、P50、导管直径、P88、水力直径、木材密度、导管密度和NSC对PLC的影响显著;在冻融恢复期,枝条含水量的增加与Ks提高和PLC的降低同时发生,Ks与可溶性糖含量呈显著正相关,且枝条含水量与PLC呈显著负相关,表明NSC和枝条含水量在植物水力系统恢复过程中至关重要。研究表明8种特色林果栽培种在面对相同的冻融循环时表现出不同的适应策略。研究结果丰富了冻融胁迫对特色林果树种水力学和碳生理影响的理解,提供了不同栽培种在气候变化下响应和适应的新认识。 展开更多
关键词 冻融栓塞 导管结构 水力效率 权衡 非结构性碳
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农田-防护林-荒漠复合系统土壤水盐运移规律及耦合模型建立 被引量：14
2
作者 郭勇 尹鑫卫 +2 位作者 李彦 陈园园 崔梦琪 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第17期87-101,共15页
为探讨节水灌溉条件下干旱内陆区不同景观单元土壤水盐动态规律及水盐通量变化特征,以新疆三工河流域绿洲-荒漠过渡带典型景观格局农田-防护林-荒漠为研究对象,利用2018年4月—9月连续定位观测数据资料,分析各景观单元作物生育期(4月1日... 为探讨节水灌溉条件下干旱内陆区不同景观单元土壤水盐动态规律及水盐通量变化特征,以新疆三工河流域绿洲-荒漠过渡带典型景观格局农田-防护林-荒漠为研究对象,利用2018年4月—9月连续定位观测数据资料,分析各景观单元作物生育期(4月1日—6月28日)和非生育期(6月29日—9月15日)土壤水盐动态规律及其变异性、土壤水盐通量变化特征及影响因素,构建农田-防护林-荒漠复合系统BP神经网络土壤水盐耦合模型,并对所建模型参数敏感性及应用可行性进行探讨。结果表明,各景观单元作物生育期和非生育期土壤含水率、电导率均具有较明显的垂直分层、水平递变和季节波动特征;按变异性可划分为3个典型土层:活跃层(0~40cm)、次活跃层(>40~140cm)和相对稳定层(.140cm);距防护林越近,农田土壤含水率和电导率分别呈降低和升高趋势,荒漠均呈升高趋势;单次降水和灌溉事件后各景观单元各典型土层土壤含水率和电导率随时间分别均呈负指数函数和三次函数变化趋势。土壤控制体(单位面积深140cm土柱)内,生育期农田和防护林均为向下水分通量,非生育期均为向上水分通量,荒漠两时期均为向下水分通量;农田和防护林土壤贮水量与土壤积盐量随地下水位下降、蒸散发量增大均呈递减趋势;荒漠土壤水盐通量对各因素及其交互效应响应较微弱;生育期最后1次充分灌溉的淋洗作用可使该系统土壤积盐量趋于平衡状态。拓扑结构为32-36-6的BP神经网络土壤水盐耦合模型具有较高的模拟精度;灌溉和地下水位是影响该系统土壤水盐动态的关键因素。研究结果可为节水灌溉条件下绿洲-荒漠共生系统寻求生产和生态之间的平衡机制提供理论依据。 展开更多
关键词 灌溉 土壤水分 土壤盐分 绿洲-荒漠过渡带 BP神经网络
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5种沙地灌木对地下水埋深变化的响应 被引量：14
3
作者 刘深思 徐贵青 +3 位作者 李彦 吴雪 刘杰 米晓军 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期615-625,共11页
研究干旱、半干旱区植物功能性状对地形地貌分异引起的地下水埋深变化的响应,对于揭示我国西北地区植物应对地下水埋深增加的维持机制和开展植被生态恢复建设具有重要意义。以海流兔河流域典型草原生境的5种建群灌木沙柳(Salix psammoph... 研究干旱、半干旱区植物功能性状对地形地貌分异引起的地下水埋深变化的响应,对于揭示我国西北地区植物应对地下水埋深增加的维持机制和开展植被生态恢复建设具有重要意义。以海流兔河流域典型草原生境的5种建群灌木沙柳(Salix psammophila)、乌柳(Salix cheilophila)、柠条(Caragana korshinskii)、油蒿(Artemisia ordosica)和杨柴(Hedysarum laeve)为研究对象,认识其在滩地、丘间-丘顶典型分布和地势抬升条件下,沙地灌木生物量分配、根系分布及其对地下水埋深变化的生理响应特征。研究结果表明:(1)沙柳为深根系植物,生理功能的维持不仅依赖浅层土壤水,而且吸取地下水;乌柳、柠条、油蒿和杨柴为浅根系植物,主要水源是浅层土壤水。(2)在滩地共生条件下,沙柳和乌柳黎明前小枝水势(ψ_(pd))、正午小枝水势(ψ_(m))、气孔导度(g_(s))、最大光化学量子产量(F_(v)/F_(m))、表观量子效率(Φ)、光饱和点净光合速率(P_(s))及光补偿点光量子通量密度(I_(c))无显著差异;油蒿和杨柴ψ_(m)、g_(s)与F_(v)/F_(m)存在显著差异。(3)由丘间-丘顶分布引起地下水埋深不同的条件下,丘间和丘顶沙柳ψ_(pd)、ψ_(m)、P_(s)和I_(c)差异显著,乌柳ψ_(pd)和g_(s)差异显著,柠条和油蒿仅ψ_(m)差异显著,这几种灌木其它生理性状在丘间和丘顶无显著差异。(4)沙柳生理性状与地下水埋深的相关性分析表明,随着地下水埋深的增加,g_(s)和P_(s)呈降低趋势,Φ呈升高趋势,I_(c)没有明显变化。综上所述,不同根系分布的灌木,对地下水埋深变化的响应存在明显差异。研究结果可以为干旱生态系统原生植被恢复的地下水资源管理提供参考。 展开更多
关键词 地下水埋深 根系分布 小枝水势 光响应参数 气孔导度 最大光化学量子产量
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古尔班通古特沙漠白梭梭枝干光合及其影响因素 被引量：8
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作者 冯晓龙 刘冉 +3 位作者 马健 徐柱 王玉刚 孔璐 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第24期9784-9795,共12页
植物枝干光合(P_(g))固定其自身呼吸所释放的CO_(2),有效减少植物向大气的CO_(2)排放量。以古尔班通古特沙漠优势木本植物白梭梭(Haloxylon persicum)为研究对象,利用LI-COR 6400便携式光合仪与特制光合叶室(P-Chamber)相结合,观测白梭... 植物枝干光合(P_(g))固定其自身呼吸所释放的CO_(2),有效减少植物向大气的CO_(2)排放量。以古尔班通古特沙漠优势木本植物白梭梭(Haloxylon persicum)为研究对象,利用LI-COR 6400便携式光合仪与特制光合叶室(P-Chamber)相结合,观测白梭梭叶片、不同径级枝干的光响应及光合日变化特征;同时监测环境因子(大气温湿度、光合有效辐射、土壤温度及含水量等)与叶片/枝干性状指标(叶绿素含量、含水量、干物质含量、碳/氮含量等),揭示叶片/枝干光合的主要影响因子;采用破坏性取样,量化个体水平上叶片与枝干的总表面积,阐明枝干光合对植株个体碳平衡的贡献。研究结果显示:(1)白梭梭叶片叶绿素含量是枝干叶绿素含量的12—16倍,各径级枝干叶绿素含量差异不显著;(2)枝干光饱和点低于叶片,枝干不同径级(由粗至细),暗呼吸速率和枝干光合逐渐减小;(3)光合有效辐射、土壤含水量和空气温湿度是影响叶片光合的主要因子,对枝干光合无显著影响;(4)枝干光合可以固定其自身呼吸产生CO_(2)的73%,最高可达90%,枝干光合固定CO_(2)约占个体水平固碳量的15.4%。研究结果表明,忽视枝干光合的贡献来预测未来气候变化背景下荒漠生态系统碳过程,可能存在根本性缺陷,并且在估算枝干呼吸时,需要考虑枝干是否存在光合作用,以提高枝干呼吸的准确性。 展开更多
关键词 枝干光合 皮层光合作用 树皮光合 枝干呼吸 叶绿素含量 白梭梭
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地下水埋深和季节性干旱对古尔班通古特沙漠南缘梭梭生理和生长的影响 被引量：9
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作者 刘深思 徐贵青 +2 位作者 米晓军 陈图强 李彦 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第21期8881-8891,共11页
干旱区因降水稀少,地下水成为荒漠植被重要且稳定的水源。选取古尔班通古特沙漠南缘建群种植物梭梭(Haloxylon ammodendron)为研究对象,通过测量不同地下水埋深(3.45、9.08、10.47、13.27 m和15.91 m)下生长季前期和后期同化枝生理生化... 干旱区因降水稀少,地下水成为荒漠植被重要且稳定的水源。选取古尔班通古特沙漠南缘建群种植物梭梭(Haloxylon ammodendron)为研究对象,通过测量不同地下水埋深(3.45、9.08、10.47、13.27 m和15.91 m)下生长季前期和后期同化枝生理生化指标(黎明水势、正午水势、含水量、氯离子、钠离子、脯氨酸和非结构性碳水化合物)和生长与形态特征(生长速率和胡伯尔值),旨在认识荒漠植物对地下水埋深增加和季节性干旱的响应特征和调节适应机制。结果表明:(1)梭梭应对地下水埋深变化的生理调节对策,是采取先降低后升高黎明前同化枝水势、降低新枝形成期同化枝生长速率、增大胡伯尔值和积累非结构性碳水化合物的策略;(2)梭梭应对生长季大气干旱的生理调节对策,是通过降低黎明前同化枝水势、维持较高胡伯尔值、积累钠离子和消耗淀粉抵御季节性干旱;(3)在大气干旱与地下水水文干旱交互作用下,梭梭是采取降低正午同化枝水势、维持较高的同化枝含水量和积累可溶性糖的生态策略。综上所述,梭梭在响应地下水水文干旱和季节性大气干旱的生理特征间存在差异。研究结果丰富了水文和大气干旱对梭梭生理和生长影响的认知,可以为基于地下水资源管理的干旱区荒漠植被保育提供参考。 展开更多
关键词 梭梭 地下水埋深 水力性状 生长 渗透调节物质
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干旱胁迫下新疆杨树冠不同高度叶片水分状况与非结构性碳动态 被引量：8
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作者 陈图强 徐贵青 +2 位作者 刘深思 米晓军 李彦 《西北植物学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期462-472,共11页
水力结构调整及非结构性碳动态对于认知干旱胁迫下植物生存前景和死亡风险至关重要。该研究以新疆杨(Populus bolleana Lauche.)为对象,通过干旱处理分析树冠不同高度叶片水力性状、光合生理特性、不同功能器官间的可溶性糖、淀粉及非... 水力结构调整及非结构性碳动态对于认知干旱胁迫下植物生存前景和死亡风险至关重要。该研究以新疆杨(Populus bolleana Lauche.)为对象,通过干旱处理分析树冠不同高度叶片水力性状、光合生理特性、不同功能器官间的可溶性糖、淀粉及非结构性碳水化合物(NSC)含量变化,以甄别树冠不同高度叶片对干旱胁迫的生理响应和适应差异。结果表明:(1)在干旱胁迫下,树冠上部的叶水势、叶含水量、枝条含水量普遍低于下部,饱和膨压渗透势及膨压损失点水势在不同树冠高度间差异不显著;(2)干旱处理组植株净光合速率随树冠高度的增加而降低,叶绿素SPAD值在树冠的上部显著低于下部,而水分利用效率在树冠的上部却高于下部;(3)干旱处理组比叶面积在各树冠高度下显著低于对照组,而胡伯尔值在中部及上部高于对照组但差异不显著;(4)干旱处理组,树冠上部叶片淀粉含量显著高于下部,枝条可溶性糖及NSC含量在树冠上部显著高于下部,韧皮部的可溶性糖、淀粉及NSC含量在不同树冠高度间无显著差异,细根的可溶性糖、淀粉及NSC含量在对照组与干旱处理组间的差异不显著。研究发现,干旱处理下,树冠高度的增加会加剧新疆杨枝叶的干旱胁迫,致使树冠上部枝条木质部发生栓塞的风险大于下部,并导致NSC在不同器官间的分配和组分产生差异,但新疆杨植株可通过水分利用效率和形态上的适应性调整减缓干旱胁迫。 展开更多
关键词 新疆杨 干旱胁迫 水力性状 气体交换特征 非结构性碳水化合物
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