为明确砂田表层土壤养分对连作的响应规律,深入揭示砂田性能逐年退化机理,文章基于国内外已发表的16篇相关文献的586组有效数据,借助Meta-analysis方法进行整合定量研究,定量分析覆砂1-3年农田与其他连作年限砂田(4-6年、7-9年、10-12年、13-15年、16-20年)在表层土壤水分状况(SWC)、养分特性(有机质SOM、全氮TN、全磷TP、全钾TK、碱解氮AN、速效磷AP、速效钾AK、全盐TSS)和酸碱环境(pH)方面的差异效应,系统阐释砂田表层土壤养分特性逐年变异的发生路径及驱动因素,进而综合评估其肥力水平.结果表明:伴随种植年限的增加,砂田表层土壤水分储量和养分强度整体呈现下降态势(P＜0.05),4-20 年的土壤 SWC、SOM、TN、TP、TK、AN、AP、AK 含量分别较 1-3 年减少 39.06％、14.21％、14.96％、10.06％、8.20％、15.87％、37.01％、18.60％(P＜0.05).表层土壤 SOM、TN、TP、TK、AN、AP、AK 主要于 10-12 年开始大幅流失(P＜0.05),而4-6年土壤SOM、TP、TK、AK含量的相对变化则不显著(P＞0.05).砂田在耕作12年内具有显著压盐效果,12年以后的表层土壤TSS含量则开始呈现逐年增加的发展趋向(P＜0.05),其土壤pH整体增加1.29％(P＜0.05).连作年限是砂田表层土壤TN、TP和AK变异的关键因子;SWC则为土壤SOM、AP和TSS演化的主导要素.总体而言,砂田在连作10年左右即可出现明显的养分亏缺状态.因此,亟需提出科学合理的农田管理措施,以有效提升退化砂田的土壤肥力水平.

以塔里木荒漠区建群种胡杨(Populus euphratica Oliv.)为实验材料,研究3种典型异形叶的渗透调节物质和抗氧化酶活性沿地下水埋深(GWD)梯度的变化规律及适应干旱胁迫的策略.结果显示:(1)随GWD的增加,3种异形叶的相对含水量、叶水势、可溶性蛋白质(SP)含量和过氧化物酶(POD)活性呈降低趋势,水分饱和亏缺、游离脯氨酸(Pro)含量、可溶性糖(SS)含量和丙二醛(MDA)含量呈增加趋势,而超氧化物歧化酶(SOD)始终保持较高活性且较稳定.(2)条形叶Pro、SS含量与GWD呈极显著正相关,卵形叶SS、SP含量与GWD呈显著正相关,锯齿阔卵形叶SS含量与GWD呈极显著正相关.(3)条形叶主要以Pro和SS协同维持细胞渗透势以应对水分胁迫,卵形叶以增强渗透调节能力(SP、Pro、SS)来提高其抗旱性,锯齿阔卵形叶则以SS、Pro维持细胞膨压,并通过POD、SOD清除活性氧(ROS)协同适应干旱的荒漠环境.

[目的]探索节水、控水方式调控苹果水分高效利用效率的机制,优化渭北苹果主产区节水、丰产和增收的管理方式.[方法]以陕西省咸阳市乾县铁佛镇果友协会试验站8年生'烟富3号/T337'苹果树为试材,设置充分灌溉(灌溉后土壤相对含水量为75％)和轻度亏缺灌溉(灌溉后土壤相对含水量为50％)2个灌水量水平,组成果实生长期和膨大期均充分灌溉(CK)、果实生长期和膨大期均轻度亏缺灌溉(W1)、果实生长期轻度亏缺灌溉和膨大期充分灌溉(W2)及果实生长期充分灌溉和膨大期轻度亏缺灌溉(W3)4个灌溉模式处理,测定春梢生长指标、果实品质指标和果实产量指标,计算水分利用效率、灌溉水利用效率、果实综合评价满意度,以明确最佳的亏缺灌溉方式.[结果](1)苹果新梢长度及叶片叶绿素相对含量(SPAD)在各处理间无显著性差异,而其春梢直径在各处理下显著降低.(2)与CK相比,单果质量在W1处理下显著降低了 10.3％,果实可滴定酸含量在W2处理下显著降低14.7％,果形指数和可溶性固形物含量在3种水分亏缺灌溉处理下均无显著变化.(3)W1处理能显著提高果皮黄色值b*,W2处理能显著提高果皮色泽饱和度C*,而各亏缺灌溉处理对果皮亮度值L*和红绿值a*均无显著影响.(4)与CK相比,果实产量在各亏缺灌溉处理下降低13.4％～24.7％,但仅W1处理降幅达显著水平;果树灌溉水利用效率在各亏缺灌溉处理均不同程度提高,但仅W1处理显著提高了 38.0％;果树耗水量和水分利用效率在各亏缺灌溉处理下无显著性差异.(4)果实综合评价满意度表现为W2＞CK＞W3(W1).[结论]陕西渭北地区苹果在生长期轻度亏缺灌溉和膨大期充分灌溉(W2)模式下果实的综合评价满意度最高,果实产量、单果重无显著变化,而果实品质较优,果树水分利用效率较高.

了解根系吸水模式对缺水地区发展高效的灌溉管理措施至关重要.大多数估算根系吸水的模型或传统方法都需要对根系形态有详细的了解,而这很难在原位条件下获得.本研究借助Insentek水分监测仪来估算地下滴灌条件下冬小麦-夏玉米的根系吸水特征.试验于2018-2019年在防雨棚下测坑内进行,地下滴灌灌溉量分别为作物蒸发蒸散量(ETc)的0.4、0.8、1.0和1.2倍,记为0.4ETc、0.8ETc、1.0ETc和1.2ETc,并设置地面灌溉处理为对照(CK).结果表明:土壤上层(20～50cm)和下层(60～100 cm)根系对水分的吸收存在互补效应;除0.4ETc外,灌溉后,下层土壤根系吸水速率降低;在各灌溉周期的后期,当上层根系吸水速率降低时,下层根系吸水速率表现为增强趋势;与CK处理相比,1.0ETc处理的根系吸水速率波动幅度较小,其冬小麦和夏玉米产量分别增加7.4％和15.3％;与1.0ETc处理相比,0.8ETc处理主要降低了冬小麦灌浆前期和夏玉米灌浆后期的测定间隔累计根系吸水量,最终,0.8ETc处理冬小麦的产量增加12.7％,而夏玉米产量没有显著降低;与1.0ETc处理相比,0.8ETc处理的水分利用效率显著增加.综上,地下滴灌适度亏缺灌溉(0.8ETc)能增强深层土壤根系吸水能力,提高冬小麦的产量及冬小麦-夏玉米水分利用效率,是一种有效的高产节水灌溉策略.

优化机采长绒棉株行距配置与灌溉定额,是构建棉花合理个体与群体结构,提高产量和机采脱叶效率,实现农机农艺融合的重要途径.本研究采用裂区试验设计,在相同种植密度条件下,设置了一膜三行等行距(S3)、一膜四行宽窄行(S4)和一膜六行宽窄行(S6)3种种植模式,副区为3150 m3·hm-2(W1,中度亏缺,田间持水量50％)、4050 m3·hm-2(W2,轻度亏缺,田间持水量75％)和4980 m3·hm-2(W3,充分灌溉,田间持水量100％)3个灌溉定额,研究了不同处理对长绒棉各层次冠层结构、光合有效辐射传输规律和产量形成的影响机制.结果表明:扩大行距和轻度亏缺灌溉可以降低生育后期叶面积指数下降速率,增加下部冠层的光合有效辐射透过率(Tr);在S3W2处理下,冠层上、中、下各层Tr分布均匀,接近2∶2∶1的比例;虽然冠层整体光截获率(In)有降低趋势,但下层光截获率增加,显著提高了生殖器官的分配比例和棉铃质量,促进了产量的提高;此外,平均行距的扩大和灌溉定额的增加显著降低了水分利用效率(WUE);最终,一膜三行等行距种植模式(S3)和轻度亏缺(4050 m3·hm-2)处理有利于促进冠层中下部光合有效辐射光能传输,不仅不会显著降低棉花产量还能够获得相对较高的WUE,该结果对促进长绒棉农机农艺融合,实现产量和机采品质协同提升具有重要意义.

四季米仔兰栽培历史悠久,是重要的造景树种.以1年生四季米仔兰幼苗为研究对象,设置3个光照处理(透光度为70％、50％、30％)和3个水分处理(田间持水量为70％、50％、30％),以透光度90％、田间持水量90％为对照,分析不同环境条件下四季米仔兰幼苗的生长状况和光合生理指标.结果表明:干旱胁迫和遮光抑制四季米仔兰幼苗的生长,且干旱胁迫的影响大于遮光.随着土壤水分的减少,株高增量、地径增量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和叶绿素含量均显著降低,最大降幅分别为71.4％、81.2％、93.2％、71.5％、70.6％、30.4％;适当遮光(透光度50％)可缓解严重水分亏缺(田间持水量30％)对四季米仔兰幼苗生长的不利影响.透光度70％和田间持水量70％条件下株高增量、叶面积、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度最大.最大荧光、可变荧光、PS Ⅱ潜在活性、PS Ⅱ最大光能转化效率随着水分减少呈先上升后下降趋势.四季米仔兰幼苗能够通过调整生长、提高叶绿素含量和调节光合系统来维持光合作用以适应胁迫环境.透光度70％和田间持水量70％有利于四季米仔兰幼苗光合作用的发挥,对其生长有积极影响.

梭梭(Haloxylon ammodendron)是古尔班通古特沙漠的主要建群种,在生物多样性保护和防止旱地退化等生态系统服务方面有重要作用.气候变化引起的频发干旱对梭梭生存有显著的影响,明晰干旱胁迫下梭梭的抗旱策略,对于荒漠生态系统的可持续发展至关重要.水力性状和碳收益作为抗旱机制中的重要部分,目前对干旱胁迫下梭梭生存的水力性状阈值尚不明确.该研究以成年梭梭为对象,分别设置对照组和干旱处理组,对梭梭上、中、下3个高度的同化枝水分状况、枝条木质部导度损失率、气体交换特征、非结构性碳水化合物含量和形态特征等进行了测定,利用单因素方差分析检验不同处理及枝条高度间的各项性状差异,结合线性回归了解梭梭气孔敏感性,通过主成分分析解析梭梭的抗旱策略.研究表明:(1)梭梭的黎明和正午同化枝水势、同化枝含水量和枝条含水量均因干旱胁迫而下降,但并未随高度增加而降低;P50和P88(最大导水度损失50％和88％的木质部水势)未因干旱胁迫和枝条高度的增加显著变化,两个处理下3个枝条高度的P50平均值为-4.12 MPa,P88为-7.10 MPa,而水力安全边界在干旱胁迫下显著降低;(2)梭梭的气孔行为对水分亏缺敏感性低,干旱胁迫和枝条高度增加总体上未对其净光合速率和气孔导度产生显著影响;(3)同化枝和枝条非结构性碳水化合物含量未因干旱胁迫和枝条高度的增加而降低,反而略有升高,干旱胁迫下同化枝和枝条非结构性碳水化合物含量相较对照组分别升高22.11％和13.10％;(4)梭梭在干旱胁迫下的胡伯尔值相较对照组升高73.78％;比叶面积相较对照组降低14.60％,但两者均与对照组无显著差异.总之,梭梭的水力性状受干旱胁迫影响显著,但不受枝条高度的影响,并不存在随枝条高度增加的水力限制;干旱胁迫下,梭梭树冠外缘枝条同时发生水力失效的风险较大,水力安全边界(正午同化枝水势与P88的差值)只有对照组的40.85％;但由于梭梭气孔对水分亏缺的低敏感性,这使得其光合固碳并未受到影响,反而同化枝和枝条的非结构性碳水化合物含量会有所升高.

目的:探究金钗石斛和铁皮石斛对水分亏缺环境的适应能力和机制,为其仿生栽培提供理论支持.方法:通过盆栽控水进行持续干旱胁迫和复水处理,研究两种石斛叶片渗透调节物质含量和抗氧化酶活性的变化规律.结果:随着持续干旱时间的延长,金钗石斛叶片可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和丙二醛(MDA)含量均呈先升高后降低的趋势,脯氨酸含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化物酶(POD)活性呈持续上升的趋势,而过氧化氢酶(CAT)活性呈逐渐降低的趋势;铁皮石斛叶片可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、MDA含量、POD活性呈先升高后降低的趋势,SOD活性和CAT活性呈持续上升的趋势,而脯氨酸含量在干旱初期小幅下降后也呈持续升高的趋势.复水后,到复水20 d时,金钗石斛叶片可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、CAT活性均已恢复并降低到充分供水时以下水平,而脯氨酸含量、MDA含量、SOD活性和POD活性仍略高于充分供水时;铁皮石斛叶片可溶性蛋白含量、MDA含量和CAT活性均已恢复并降低到充分供水时以下水平,而可溶性糖含量、脯氨酸含量、SOD活性和POD活性仍略高于充分供水时.结论:两种石斛均具有较强的干旱耐受能力和干旱胁迫后恢复能力.

多花白头树(Garuga floribunda var.gamblei)是西双版纳热带喀斯特森林中常见的落叶树种,容易受水分亏缺的影响.为探究热带喀斯特森林树木年内生长动态及其对环境因子的响应,该研究利用生长环和微树芯两种方法监测了多花白头树在2020-2021年的树干径向变化和木质部生长动态,并分析了树干径向变化和木质部生长与环境因子的相关性.微树芯法的监测表明,在2020年,多花白头树在3月底开始出现扩大细胞,9月底细胞壁加厚结束;在2021年,多花白头树在4月中旬开始出现扩大细胞,10月中旬细胞壁加厚结束.生长环的监测表明,2020年和2021年的径向生长开始时间均晚于扩大细胞出现时间,径向生长结束时间均早于细胞壁加厚结束时间.多花白头树在2020年和2021年的木质部生长持续时间大致相同,2020年的木质部生长量((2.87±1.46)mm)也与2021年((2.98±1.02)mm)几乎一致.多花白头树的月径向生长量、扩大细胞区域宽度和细胞壁加厚区域宽度均与降水呈显著正相关,这表明水分状况在多花白头树的木质部生长过程中发挥了重要作用;扩大细胞区域宽度还与日平均气温和日最低温显著正相关,并且与日最低气温的相关系数在2021年高于2020年;细胞壁加厚区域宽度还与相对湿度、20 cm 土壤含水量、日平均气温和日最低气温显著正相关,其中在2021年的相关性更高.该研究揭示了热带喀斯特森林多花白头树的年内木质部生长动态,有助于理解热带喀斯特森林树木木质部生长与环境因子的关系,为评估全球气候变化背景下热带喀斯特森林树木径向生长趋势的改变提供理论依据.

水分是限制干旱区核桃产业提质增产的关键因子,然而不同水分供应下树体结构对核桃树生理、生长及果实品质的影响并不清楚.以'温185'核桃为实验材料,设置3组灌溉量,亏缺(DI)、保墒(CI)和过量灌溉(EI),测定不同树冠垂直高度(下、中、上)叶片水力性状、光合生理特性、可溶性糖含量、叶面积、枝条生长、果实形态和空壳瘪仁率.结果表明:(1)正午叶水势因灌溉量的减少而显著下降,且随树冠高度的增加而下降,树冠上部的正午叶水势相较于下部显著降低;(2)光补偿点、光饱和点、最大净光合速率、最大光化学效率和叶绿素相对含量(SPAD)随灌溉量的减少无显著差异;(3)灌溉量的减少未对叶片及细根的可溶性糖含量产生显著影响,但核桃仁的可溶性糖含量显著升高,且随树冠高度的增加而累积;(4)叶面积因灌溉量减少显著降低,胡伯尔值显著升高;灌溉量的减少未对果实形态产生显著影响,但会增加核桃的空壳瘪仁率,DI组相较于EI组的空壳瘪仁率上升了 87.9％,并且核桃树上部的空壳瘪仁率相较于下部升高了 41.8％.研究发现,核桃树通过提高胡伯尔值和减少叶面积,以维持稳定光合来抵御干旱,但树冠高度的增加带来的水力限制会加剧植株的水分胁迫,由此造成果实空壳瘪仁率的升高.