为探讨胡杨适应盐渍环境的离子分布规律,揭示胡杨的耐盐生理机制,以高盐和低盐两种不同生境中的胡杨(Populus euphratica)为对象,测定其根、树干、老枝、幼枝、叶片等不同器官中Na+、K+、Ca2+、Cl-的含量,并分析各离子吸收、运输和分配特征的差异及其与土壤因子的关系.结果表明:(1)胡杨叶片中Na+、Cl-含量在高盐生境下显著低于低盐生境,K+含量在高盐生境下显著高于低盐生境,其他器官的各离子含量变化均不显著;胡杨老枝、幼枝、叶片的K+/Na+在高盐生境下均显著高于低盐环境、Ca2+/Na+增幅不明显;在高盐生境下,根系选择吸收K+能力显著低于低盐环境,但吸收Ca2+能力较强,且各器官对Ca2+、K+选择向上运输的能力更强.(2)在低盐环境中Na+、K+、Cl-主要分布在叶片中,Ca2+主要分布在根中,树干向幼枝、老枝选择运输K+、Ca2+能力较强;高盐生境中Na+、Ca2+主要分布于根中,K+、Cl-主要分布在根和叶片中,树根向老枝、幼枝选择运输K+、Ca2+能力较强.(3)胡杨根系Na+含量、地上器官K+含量与大部分土壤因子均呈显著正相关;根系K+含量与地上器官Na+含量和大部分土壤因子均呈显著负相关;树干中Ca2+含量与土壤总盐、电导率及Na+呈显著负相关;幼枝、树干中Cl-含量均与土壤HCO3-、SO42-有显著相关性;土壤含水量与根系中Na+含量呈显著正相关,与根系中K+含量呈显著负相关.综合分析推测,胡杨为适应不同盐渍环境,主要通过调节盐分离子在各器官的区域化分布、根系与叶片区隔和限制作用及枝干对离子的调节作用,保证树体各器官的离子平衡和正常生理代谢.

为明确胡杨的离子分布、吸收和运输规律,探讨胡杨适应盐渍环境的生理机制,以不同展叶物候期(萌芽期、展叶期、叶片快速发育期、叶片成熟期)的胡杨(Populus euphratica)为研究对象,测定各器官中的可溶性盐离子并分析离子吸收、运输和分配特征,结合林下土壤盐分,探讨胡杨离子分布与土壤盐分关系.结果表明,随着展叶物候的变化,胡杨通过对离子吸收、运输和分布规律的差异满足生长发育的需要及对环境的适应.(1)根系选择性吸收K+、Ca2+和Mg2+的能力随展叶物候变化呈先升后降趋势,以叶片快速发育期为最高,与土壤中总盐及Na+、Cl-含量变化趋势相反;(2)离子从根系-主干及幼枝-叶片的运输能力随展叶物候的变化表现为先降后升的相反趋势,且以叶片快速发育期为最低;(3)各器官中Na+和K+含量在展叶过程中变化不大,在叶片成熟期有显著升高,且Na+以根中含量最高,K+以叶片中含量最高,叶片和根系中Ca2+、Mg2+含量随展叶物候变化整体呈升高趋势;(4)展叶物候期胡杨器官离子与土壤离子相关性表现为:萌芽期,各器官离子含量受土壤盐分影响较小,指标间相关性多不显著;展叶期,根中Na+与土壤离子呈正相关,幼枝和主干K+与土壤多呈负相关;叶片快速发育期,幼枝Mg2+、根中Na+均与土壤离子呈正相关;叶片成熟期,各器官离子含量受土壤离子影响较小.

为了更好地理解濒危植物闽楠幼苗天然更新与微环境的关系,以广西富川县蚌贝村闽楠天然林胸径5.0 cm以下的更新个体为研究对象,基于0.64 hm2固定监测样地调查数据,采用Pearson相关系数、冗余分析等方法对幼苗更新密度与样地微环境因子关系进行分析.结果表明,(1)闽楠小幼苗更新个体数最多,随龄级增加更新密度呈下降趋势;幼苗向幼树转化率低,小幼苗向中幼苗转化率是闽楠更新成功的关键阶段;(2)闽楠幼苗更新密度与样地灌木层高度、最近母树距离、灌木层覆盖度极显著正相关,与样地光照、草本层覆盖度显著负相关;(3)灌木层高度、最近母树的距离、灌木层覆盖度、叶面积指数、光照、草本层覆盖度、凋落物厚度、土壤盐分是影响闽楠幼苗更新的主要微环境因子,光照和草本层覆盖度是闽楠幼苗更新的限制因子.研究表明,降低光照强度、减少草本层的覆盖度、增大灌木层的覆盖度等有利于闽楠种群更新发展.

木质部是植株体内水分传输的主要通路,其水力特性的变化会影响植株的水分关系和果实的水分积累.目前关于番茄植株木质部解剖结构和水力特性对水分和盐分胁迫的响应及其与植株生长和果实含水量之间的关系尚不明确.本研究通过日光温室番茄盆栽试验,设置3 个处理:对照,土壤含水量(θ)为75%～95%田间持水量(FC),初始电导率(EC)为0.398 dS·m-1;水分胁迫,开花前θ为75%～95%FC,开花后至成熟期θ为45%～65%FC,EC为0.398 dS·m-1;盐分胁迫,θ为75%～95%FC,EC为1.680 dS·m-1,研究了樱桃型番茄(红宝石)和中果型番茄(北番501)植株在水分和盐分胁迫下的植株生长、果实含水量以及木质部水力特性的变化.结果表明:与对照相比,水分和盐分胁迫下茎秆横截面积和木质部导管直径分别减小了22.0%～40.7%和10.0%～18.3%,茎秆比导水率和桁架柄比导水率分别降低了 8.8%～41.1%和 12.9%～28.4%,抑制了植株生长,减少了地上部鲜重、果实大小、果实鲜重和含水量,且与樱桃型番茄相比,中果型番茄的降幅更大.此外,果实含水量分别与茎秆和桁架柄比导水率呈显著正相关.综上,番茄植株在水分和盐分胁迫下木质部水力特性指标减小,生长被抑制,果实鲜重显著降低,最终导致产量降低.其中,中果型番茄相较于樱桃型番茄对水分和盐分胁迫更敏感.

褪黑素具有增强植株耐盐性的作用,但其通过种子引发处理提高朝天椒植株耐盐性的效果和作用机制还鲜见报道.为探讨种子引发剂褪黑素(melatonin,MT)对盐胁迫下辣椒幼苗生长及生理特性的影响机制,以'茂蔬 360'为材料,研究褪黑素引发种子对盐胁迫下辣椒幼苗生长、光合特性、抗氧化代谢及渗透调节等的影响.结果表明,褪黑素种子引发处理显著缓解了盐胁迫对朝天椒植株生长的不利影响,与未引发处理相比,经不同浓度褪黑素引发种子后,显著提高了盐胁迫下辣椒幼苗生长,具体表现为植株根长、地上高度、茎鲜重、叶片鲜重、根鲜重、Fv'/Fm'、Qp、NPQ、Fo、Fv/Fm值和叶绿素含量提高.生理分析表明,经不同浓度褪黑素引发处理后,显著降低了盐胁迫下朝天椒植株叶片的丙二醛、过氧化氢和超氧阴离子含量;叶片可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸、AsA和DHA含量显著提高;叶片POD、SOD、APX和GR活性显著增强.此外,经褪黑素引发处理后,显著提高了盐胁迫下叶、茎、根中K+含量,降低了Na+含量和Na+/K+值.以上结果表明,100 μmol/L褪黑素种子引发处理效果最好,明显提高了朝天椒对土壤盐分的耐性,减少了植株对Na+的吸收,缓解了盐胁迫对朝天椒植株的伤害.

盐胁迫是干旱、半干旱地区以及灌溉土地主要的非生物胁迫,是影响农业生产的主要不利环境因子之一.随集约化灌溉农业的发展、水资源的缺乏、气候干旱带来的蒸发量的增加,土壤及地下水盐渍化程度不断增加.自然界中,土壤盐分在时空上呈不均匀分布.关于植物对均匀盐胁迫的响应研究报到较多,然而植物对不均匀盐胁迫的响应研究报道较少.分析了国内外植物适应不均匀盐胁迫的研究案例,从植物地上部分生长、地下部分生长、水分调节、光合作用以及离子调控等方面阐述植物适应盐分不均匀分布的生理机制,并提出展望.

为了解海滨木巴戟(Morinda citrifolia)生长的抗逆性,对西沙群岛东岛的海滨木巴戟的生物学和生理生态特征进行了研究.结果表明,海滨木巴戟属于阳生性植物,具有较强的光资源竞争能力;其叶片氮、磷含量、叶绿素b含量较高,是其长期适应热带海岛生境的重要原因.海滨木巴戟叶片的海绵组织及气孔密度大,导管直径小,丙二醛含量、超氧化物歧化酶活性和过氧化氢酶活性高,脯氨酸含量低,均表明其具有较强的抗旱性.且生长环境中土壤的氮含量低,盐分含量高.因此,海滨木巴戟可作为热带海滨植被恢复中的优良适生物种.

柽柳(Tamarix chinensis)作为黄河三角洲湿地的优势种之一,对盐渍化环境具有较好的适应性.根系作为植物直接感受盐分变化的器官,其对盐分条件的响应特征对研究植物生存、湿地恢复、土壤改良等具有重要意义.以一年生柽柳插穗为研究材料,采用水培法,设置6个盐分水平:CK(空白对照)、0.4％、0.8％、1.2％、2.4％、3.6％进行试验,测定柽柳生根率、根寿命、根系生物量等生长指标及根中ATP合成酶和过氧化氢酶(CAT)活性及脱落酸(ABA)含量,研究柽柳根系生长及生理特性对不同盐分水平的响应.结果表明:(1)柽柳适合扦插繁殖的培养溶液含盐量低于0.8％;含盐量超过0.8％后,扦插生根率显著降低,根系寿命减短.(2)柽柳根长生长随含盐量升高呈下降趋势;主根数随含盐量升高先增加,至含盐量超过1.2％后逐渐减少.(3)柽柳可通过调整生物量的分配模式来适应盐环境,低盐时地上部生物量高于地下,高盐时根系生物量比例逐渐增加,但生物量仍低于地上部分.(4)ATP合成酶活性、CAT活性在含盐量低于0.8％时增加;含盐量超过0.8％时,活性降低;脱落酸(ABA)含量随含盐量增加先增加,含盐量超过1.2％时减少.

为研究干旱区淡水湖泊人工、天然芦苇湿地土壤温室气体源汇强度及其影响因素,采用静态箱-气相色谱法,于2015年1月-12月对博斯腾湖人工和天然芦苇湿地土壤CO2、CH4和N2O通量进行全年观测.结果表明,人工芦苇湿地土壤CO2、CH4和N2O排放通量变化范同分别为:10.1-588.4mg m-2h-1、2.9-82.4μg m-2 h-1和1.32-29.7μg m-2h-1,天然芦苇湿地土壤CO2、CH4和N2O排放通量变化范围分别为10.3-469.6rng m-2h-1、3.1-64.8μg m-2 h-1和1.9-14.3μg m-2 h-1.人工和天然芦苇湿地夏季土壤CO2排放通量均明显高于其他季节,而土壤CH4和N2O排放通量较大值多集中在春末夏初.全年观测期间,人工芦苇湿地土壤CO2、CH4和N2O排放通量高于天然芦苇湿地(P＞0.05);温度是影响人工、天然芦苇湿地土壤CO2和N2O排放通量的关键因素,近地面温度和5cm土壤温度与CO2和N2O排放通量呈现极显著的正相关关系(P＜0.01).土壤CH4排放通量是温度和水分二者共同影响的,由近地表温度、5cm土壤温度和土壤含水量共同拟合的方程可以分别解释人工、天然芦苇湿地土壤CH4排放通量的71％、74.5％;土壤有机碳、pH、盐分、NH4+-N、NO3--N也是人工、天然芦苇湿地土壤CO2、CH4和N2O排放通量的影响因素;人工和天然芦苇湿地土壤均是CO2、CH4和N2O的“源”.基于100年尺度,由3种温室气体计算全球增温潜势得出,人工芦苇湿地全球增温潜势大于天然芦苇湿地(15150.18kg/hm2＞ 12484.21 kg/hm2).

室内受控条件下,研究了意大利苍耳种子萌发阶段对环境因子(外界温度、光照、土壤湿度、土壤盐分以及土壤酸碱度)的响应.结果表明:意大利苍耳对各环境因子都有较宽泛的耐受幅度,10-35℃条件下均有种子萌发,而最适宜温度为25℃.其种子萌发阶段对光照没有严格需求,光照和黑暗条件下的萌发率均超过了93％.意大利苍耳表现出了极强的土壤水分耐受性,在相对湿度为30％-100％的土壤环境中,均有超过70％的种子可以正常萌发.其种子萌发率随土壤盐分浓度的升高呈下降趋势,但在280mmol/L的土壤NaCl环境中,仍有1/3的种子可以萌发.其种子对土壤酸碱度表现出较强的耐受性,在pH值是4-10的土壤环境中,种子萌发率均高达90％以上.意大利苍耳在种子萌发阶段对温度、光照、土壤水分、盐分及土壤酸碱度均表现出了极强的耐受性,说明无论是温凉的高原山区,还是炎热的盆地沙漠;无论是开阔地,还是郁闭的林下、田间;无论是干旱的荒漠,还是湿润的河谷湿地;也无论是甜土,还是盐碱地都是意大利苍耳种子萌发的适宜生境.鉴于其宜生生境的广谱性和其生态危害的严重性,建议在所有的生境类型中对意大利苍耳进行全方位的严格监控,一经发现须立即铲除.