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南亚热带3个潜在绿化树种水分利用种间差异及环境响应

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中南林业科技大学学报 2024年

作者：罗璇黄婉萱杨萌萌成仙利杨泽凡周宏恩刘世忠孟泽廖飞勇李跃林中南林业科技大学中国科学院大学湖北大学华南理工大学中国科学院华南植物园广东省应用植物学重点实验室

【目的】结合气象条件与树木生理特性，深入探究南亚热带针阔叶林群落中木荷、锥和马尾松3个绿化树种在水分利用方面的种间差异，并了解它们在复杂环境变化下的适应机制，以促进树木资源在园林绿化应用中的优化配置，推动生态环境的可... 详细信息

【目的】结合气象条件与树木生理特性，深入探究南亚热带针阔叶林群落中木荷、锥和马尾松3个绿化树种在水分利用方面的种间差异，并了解它们在复杂环境变化下的适应机制，以促进树木资源在园林绿化应用中的优化配置，推动生态环境的可持续发展。【方法】利用Granier热消散探针法对3个绿化树种木荷、锥和马尾松的树干液流变化进行监测，结合温度、湿度、光合有效辐射、水汽压亏缺、土壤含水量等环境因子进行分析。【结果】干、湿季中，木荷、马尾松和锥的液流密度均表现出“昼高夜低”单峰曲线。干季时，3个树种的日平均液流密度存在差异，其中锥的日均液流密度最高，为(11.84±1.13)g·m-2·s-1，木荷和马尾松的日均液流密度相对较低，分别为(7.81±0.74)和(8.71±1.64)g·m-2·s-1；湿季时，液流密度整体有所上升，但树种间的差异仍显著，木荷和锥保持较高的液流密度，木荷和锥日均液流密度分别为(9.41±4.74)和(12.05±5.18) g·m-2·s-1，马尾松的日均液流密度为(6.59±3.24) g·m-2·s-1。光合有效辐射和水汽压亏缺是驱动树干液流的关键因素。随着光合有效辐射和水汽压亏缺的上升，3个树种的液流密度均呈上升趋势。当光合有效辐射和水汽压亏缺达到一定阈值后，液流密度的增长速度会明显减缓。土壤含水量对树种液流密度的影响相对较小。【结论】3个绿化树种中，马尾松的液流密度相对较低，木荷和锥的液流密度相对较高。在极端天气发生时，马尾松相较于阔叶树种更能适应干旱。在未来的城市绿化中应充分考虑不同树种的水分利用特性，合理搭配，以实现节水与绿化的目标。

关键词：树干液流水分利用环境因子园林绿化树种

不同有机物料还田对麦后复种绿肥模式下植株生长及水分利用的影响

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江苏农业科学 2024年第9期52卷 248-254页

作者：康雨欣宋明丹韩梅李正鹏青海大学农林科学院青海西宁810016 青海大学农牧学院青海西宁810016

为解决青海高原地区水分资源利用率低、麦后休闲期长导致的农田资源浪费等问题,对小麦季、绿肥季农田土壤的水分利用效率及小麦产量、绿肥生物量进行研究,旨在为该地区水分高效利用提供理论依据和技术支撑。试验设置3种不同物料还田处... 详细信息

为解决青海高原地区水分资源利用率低、麦后休闲期长导致的农田资源浪费等问题,对小麦季、绿肥季农田土壤的水分利用效率及小麦产量、绿肥生物量进行研究,旨在为该地区水分高效利用提供理论依据和技术支撑。试验设置3种不同物料还田处理:W处理,秸秆还田;G处理,绿肥还田;W+G处理,秸秆和绿肥配施还田;以常规施氮(CK1)为对照,研究不同处理对小麦季、绿肥季土壤水分利用效率、小麦产量、绿肥生物量的影响。结果表明:小麦季秸秆还田处理对10~20 cm土壤含水量的促进效果最佳,较CK1提高5%,各处理100 cm土层储水量为130~160 mm,其中CK1、秸秆还田处理在0~80 cm土层的储水量显著高于G、W+G处理;在80~100 cm土层中,CK1的储水量显著高于G、W+G处理;绿肥还田处理的农田耗水量较CK1显著提高16.1%,秸秆还田处理的水分利用效率最高。不同物料还田处理较CK1均提高了小麦产量,其中秸秆还田处理的小麦产量最高,较CK1增产7.9%。麦后复种绿肥季各处理的土壤含水率均随土层深度的增加而增加,种植绿肥后土壤含水率均低于无绿肥种植处理。在0~100 cm土层储水量中,秸秆还田处理的保水效果最佳,达到236.56 mm,较CK1提高11.1%。相较于无覆盖处理,秸秆覆盖种植处理的绿肥地上生物量、水分利用率分别降低1.9%、8.1%,绿肥地下生物量、根冠比增加15.1%、22.9%。综合来看,不同物料还田均提高了土壤水分利用效率和小麦产量,秸秆覆盖配施化肥的优化效果最佳,麦后复种绿肥降低了土壤含水率及储水量,同时覆盖秸秆增加了绿肥的地下生物量和根冠比。

关键词：秸秆还田复种绿肥水分利用产量

接种AMF对海绵结构重构土层的玉米根系分布及水分利用特征的影响

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水土保持通报 2024年第1期44卷 1-8,19页

作者：毕银丽李晗柯增鸣杨伟薛超西安科技大学西部矿山生态环境修复研究院陕西西安710054 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

[目的]露天煤矿区生态脆弱,水资源短缺,利用微生物复垦已成为矿区生态重建的研究热点。探究露天矿排土场重构土层海绵生态结构条件下接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi,AMF)对玉米根系生长及水分利用特征的影响,为矿区生态... 详细信息

[目的]露天煤矿区生态脆弱,水资源短缺,利用微生物复垦已成为矿区生态重建的研究热点。探究露天矿排土场重构土层海绵生态结构条件下接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi,AMF)对玉米根系生长及水分利用特征的影响,为矿区生态农业建设提供科学依据。[方法]在室内布设土柱模拟试验,设置裸土柱(CK)、玉米不接菌(NM)和玉米接菌(AM)3个处理,采用氢氧稳定同位素示踪技术研究玉米根系水分利用特征。[结果]①接种AMF处理促进了玉米根系的生长,改变了玉米根系分布。AM处理玉米的总根长、总根表面积、总根体积和根尖数分别比NM处理高19.3%,14.8%,9.1%和34.0%,AM处理小于0.3mm的细根及大于0.7mm的粗根比例分别比NM处理高3.2%和3.5%。②AMF改变了玉米的水分利用特征,AM处理玉米利用的水分来源于0—20cm土层的比例较NM处理提升5.5%。③AM处理土柱0—20cm土层含水率显著低于NM处理,饱和黏土层含水率:CK处理>NM处理>AM处理。AMF提升了玉米根系吸收水分的能力,影响黏土层中水分的释出。[结论]在矿区排土场海绵结构重构土层上接种AMF能促进玉米根系发育,改善水分利用策略,使其充分利用海绵结构中涵水层保蓄的水分。

关键词：海绵生态结构丛枝菌根真菌根系分布氢氧同位素水分利用

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滴灌条件下灌水量对冬小麦、夏玉米周年水分利用的影响

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大麦与谷类科学 2024年第2期41卷 11-17页

作者：杨永辉武继承高翠民张运红潘晓莹何方河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所河南郑州450002 农业部作物高效用水原阳科学观测实验站河南原阳453514 河南省黄河流域节水农业野外科学观测研究站河南原阳453514

为探明滴灌条件下灌水量对小麦、玉米周年水分利用的影响,采用田间试验,开展滴灌条件下灌水量(小麦季:处理W1—W6,分别为0、20、40、60、80、100 mm/次;玉米季:处理M1—M6,分别为0、15、30、45、60、75 mm/次)对小麦生长、叶片SPAD值、... 详细信息

为探明滴灌条件下灌水量对小麦、玉米周年水分利用的影响,采用田间试验,开展滴灌条件下灌水量(小麦季:处理W1—W6,分别为0、20、40、60、80、100 mm/次;玉米季:处理M1—M6,分别为0、15、30、45、60、75 mm/次)对小麦生长、叶片SPAD值、光合生理特征及小麦、玉米产量和水分利用等的影响研究。结果表明:滴灌提高了小麦叶片的SPAD值、改善了小麦光合生理特征,小麦、玉米产量构成要素及产量均相应提高。随灌水量的增加,小麦叶片的SPAD值、光合速率、蒸腾速率及小麦、玉米单位面积产量及周年总产量均表现为先增加后降低的趋势。小麦、玉米周年总耗水量随灌水量的增加而增加,小麦叶片水分利用效率在灌浆期随灌水量的增加呈逐渐降低的趋势,小麦、玉米籽粒水分利用效率及灌水利用率随灌水量的增加均表现为先降后增再降的趋势。不同灌水量处理中,处理W3和W4更利于提高小麦叶片的SPAD值,处理W5对光合速率的提高更为显著,处理W4更利于提高小麦的产量,而处理W3对小麦的水分利用效率的提高更为有利。处理M5的玉米产量和灌水利用率显著高于其他处理,且籽粒水分利用效率也相对较高。对于小麦、玉米周年产量而言,处理W5+M5增产效果最佳。

关键词：滴灌灌水量光合特征小麦玉米水分利用

南方丘陵区马尾松⁃麻栎群落水分利用来源及其影响因素

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应用生态学报 2023年第7期34卷 1729-1736页

作者：张岁梦叶丽敏周肄智王晓霞许元科姜姜刘自强南京林业大学林学院南京210037 景宁畲族自治县生态林业发展中心浙江丽水323599

植物水分利用过程复杂多变,并受多种因素影响,探究林分水分利用来源及其影响因素可为明确气候变化下森林水分适应机制提供参考。本研究以南方丘陵区典型植物群落——马尾松和麻栎混交林为对象,通过分析不同季节群落植物的水分利用来源,... 详细信息

植物水分利用过程复杂多变,并受多种因素影响,探究林分水分利用来源及其影响因素可为明确气候变化下森林水分适应机制提供参考。本研究以南方丘陵区典型植物群落——马尾松和麻栎混交林为对象,通过分析不同季节群落植物的水分利用来源,结合土壤水、降水和植物根系因子探究植物水源转变的影响因素。结果表明:马尾松和麻栎水分利用特征相似,两者在旱季均主要利用0~40 cm土壤水,利用比例分别为60.0%和66.6%;在雨季随着土壤深层含水量的增加,两者主要水源逐渐向土壤深层转移。马尾松和麻栎的相似性比例指数在60%以上,表明两者存在明显的水分竞争关系。麻栎根系吸水具有可塑性,在旱季吸收浅层水时,根系调节起主导作用;而水分是麻栎和马尾松在雨季水源转变的主要驱动因子,与马尾松相比,麻栎对水分变化更敏感。在未来气候暖干化的背景下,两者对浅层水源的竞争可能会加剧,两种乔木应疏植或间伐以优化森林结构应对水分胁迫。

关键词：植物群落同位素水分利用影响因素

不同疏伐强度下黄土丘陵区刺槐林的水分利用特征

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生态学报 2023年第7期43卷 2845-2855页

作者：刘雨高光耀王棣焦磊李宗善田立德傅伯杰云南大学国际河流与生态安全研究院昆明650500 中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085 陕西师范大学地理科学与旅游学院西安710119 陕西黄土高原地球关键带国家野外科学观测研究站西安710061

造林是生态恢复的重要措施,但由于种植密度过高,导致土壤干燥化,林木生长衰退,严重制约其生态功能的提升。疏伐是人工林改造的重要手段,水分利用特征是确定适宜疏伐密度的关键因素,但目前缺少疏伐对人工林水分利用特征影响的系统研究。... 详细信息

造林是生态恢复的重要措施,但由于种植密度过高,导致土壤干燥化,林木生长衰退,严重制约其生态功能的提升。疏伐是人工林改造的重要手段,水分利用特征是确定适宜疏伐密度的关键因素,但目前缺少疏伐对人工林水分利用特征影响的系统研究。基于此,以黄土丘陵区刺槐林为研究对象,设置疏伐55%(P1)、28%(P2)、16%(P3)和对照(P4)四个处理,通过0—500 cm深度的土壤水与茎秆水δ^(2)H和δ^(18)O、叶片δ^(13)C的采样分析并利用MixSIAR模型,比较了不同疏伐强度下刺槐林水分来源和水分利用效率的差异,建立了水分来源比例与叶片δ^(13)C的定量关系。结果表明:(1)疏伐样地在不同深度的土壤含水量均高于对照样地,表明疏伐对缓解土壤水分胁迫具有重要作用。(2)随着疏伐强度的增大,浅、中层(0—100 cm、100—300 cm)土壤水对刺槐的贡献比例呈增加趋势(P1:80.4%;P2:78.1%;P3:76.3%;P4:67.8%),而深层土壤水分(300—500 cm)的贡献比例相对降低,表明疏伐促进了刺槐对浅层及中层土壤水的吸收利用,减少了对深层土壤水的过度消耗。(3)疏伐样地的叶片δ^(13)C均大于对照样地,表明疏伐提高刺槐了的水分利用效率,且刺槐叶片δ^(13)C与浅层土壤水分贡献比例呈线性正相关(P水分利用特征的影响,可为黄土高原刺槐林改造和功能提升提供科学依据,未来需开展疏伐后长时间序列的观测研究。

关键词：刺槐疏伐水分利用稳定同位素黄土高原

不同秸秆覆盖耕种模式对半干旱区玉米生长发育及水分利用的影响

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干旱地区农业研究 2023年第6期41卷 157-167,226页

作者：徐晨闫伟平张丽华赵洪祥孙宁于江李斐孟祥盟谭国波边少锋吉林省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部东北节水农业重点实验室吉林长春130033

研究合理的秸秆覆盖耕种模式是实现半干旱区秸秆覆盖条件下玉米绿色高效生产的重要途径。开展2 a大田试验,设置传统耕作模式(CK)、秸秆覆盖模式(T1)、秸秆覆盖+深松模式(T2)、秸秆覆盖+碎混模式(T3)4个处理,研究不同秸秆覆盖耕种模式对... 详细信息

研究合理的秸秆覆盖耕种模式是实现半干旱区秸秆覆盖条件下玉米绿色高效生产的重要途径。开展2 a大田试验,设置传统耕作模式(CK)、秸秆覆盖模式(T1)、秸秆覆盖+深松模式(T2)、秸秆覆盖+碎混模式(T3)4个处理,研究不同秸秆覆盖耕种模式对玉米根系伤流特性、光合特性、碳氮代谢相关酶活性、生长发育、产量及其构成因素和水分利用特性的影响。结果表明:不同处理玉米根系伤流强度、伤流液中细胞分裂素(CTK)和生长素(IAA)含量均表现为T3>T2>CK>T1,脱落酸(ABA)含量表现为T1>CK>T2>T3;与CK和T1处理相比,T2与T3处理的CTK和IAA含量显著增加、ABA含量显著下降。玉米叶片净光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))、胞间二氧化碳浓度(C_(i))、蒸腾速率(T_(r))、表观叶肉导度(AMC)和叶片水分利用效率(WUEL)均表现为T3>T2>CK>T1,气孔限制百分率(L_(s))表现为T3水分利用效率(WUE)均显著高于CK和T1处理。综上,秸秆覆盖+碎混模式(T3处理)可作为吉林省半干旱区玉米绿色高效生产推荐技术模式。

关键词：玉米秸秆覆盖生理特性产量水分利用半干旱区

免耕与秸秆还田对直播稻产量及水分利用的影响

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排灌机械工程学报 2022年第9期40卷 945-951页

作者：李国齐吴汉安徽省淠史杭灌区灌溉试验总站安徽六安237158 安徽农业大学农学院安徽合肥230036

于2017—2018年连续2年设置了翻耕+秸秆不还田(CT+NS)、翻耕+秸秆还田(CT+S)、免耕+秸秆不还田(NT+NS)、免耕+秸秆还田(NT+S)4种处理,研究免耕与秸秆还田对直播水稻的产量及水分利用的影响.试验结果表明,NT+S下直播水稻的产量为9.08~9.6... 详细信息

于2017—2018年连续2年设置了翻耕+秸秆不还田(CT+NS)、翻耕+秸秆还田(CT+S)、免耕+秸秆不还田(NT+NS)、免耕+秸秆还田(NT+S)4种处理,研究免耕与秸秆还田对直播水稻的产量及水分利用的影响.试验结果表明,NT+S下直播水稻的产量为9.08~9.63 t/hm^(2),与CT+NS和CT+S的差异不具有统计学意义,而较NT+NS显著增加了10.05%~13.36%.与CT+S相比,NT+S的需水量显著下降了5.17%~7.24%,达到555.0~576.7 mm.2年间均以NT+S的水分生产率最高,分别为1.63和1.67 kg/m^(3),较NT+NS显著增长了12.90%和11.56%.与NT+S相比,CT+S的水分生产率无显著变化;CT+NS的水生产率在2017年显著低于NT+S,而在2018年差异不具有统计学意义.

关键词：免耕秸秆还田直播稻需水量水分利用

典型喀斯特石漠化区顶坛花椒养分、光合效率变化及与水分利用的关系

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植物生理学报 2023年第5期59卷 1008-1016页

作者：吴亚婷龙健李娟刘万鑫贵州师范大学贵州省山地环境信息系统与生态环境保护重点实验室贵阳550001 贵州师范大学地理与环境科学学院贵阳550001

为探明不同生长年限顶坛花椒(Zanthoxylum planispinum var.dintanensis)的保水保肥能力、光合效率差异及与水分利用的关系,文章以喀斯特干热河谷石漠化区五、十、十五和二十四个生长年限的顶坛花椒为研究对象,测定顶坛花椒叶片、根和... 详细信息

为探明不同生长年限顶坛花椒(Zanthoxylum planispinum var.dintanensis)的保水保肥能力、光合效率差异及与水分利用的关系,文章以喀斯特干热河谷石漠化区五、十、十五和二十四个生长年限的顶坛花椒为研究对象,测定顶坛花椒叶片、根和树枝各器官的含水率、碳氮含量及其叶片光合指标。结果表明:春、夏季顶坛花椒各器官含水率为叶片>枝>根;各器官碳含量为枝>叶片>根;各器官氮含量为叶片>根>枝。随季节的变化,根部碳含量减少,枝和叶片碳含量增加,根、枝和叶片氮含量减少,季节变化对顶坛花椒体内氮素影响较大。顶坛花椒的光合效率很大程度上受气孔因素影响。总体而言,十、十五年生的顶坛花椒保水保肥能力和光合效率高于其他生长年限,对外界环境变化的适应能力更强。因此,不同生长年限的顶坛花椒有着不同的生物分配原则和外界响应机制。

关键词：喀斯特地区干热河谷顶坛花椒光合效率水分利用