青藏高原水分循环研究是一个受到广泛关注的热点问题,但流域尺度内水分运移的研究相对薄弱.本文基于氢氧稳定同位素技术(δ2H和δ18O)研究了青海海北高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站(海北站)的典型流域内的降水、浅层地下水、中层地下水、沼泽水、泉水、河水、湖水和土壤水的时空变异,利用MixSIAR模型定量分析各水体的水分来源与交换.结果表明:海北站小流域不同水源氢氧稳定同位素特征存在显著差异,湖水和降水同位素值变幅大于其他水体,湖水同位素富集程度高于其他水体;浅层地下水(3 m)是小流域水源涵养发挥的重要调节库,泉水是浅层地下水的地表表现形式;土壤水是小流域重要的水源涵养体,是大气降水-浅层地下水(3 m)-中层地下水(20 m)垂向交换的过渡,土壤水、浅层地下水通过横向径流向河流、沼泽进行水分补充.本研究可为高寒小流域水文模型的优化和水资源利用提供依据.

该研究在人工控制水分条件下,设置3个干旱胁迫处理,选用3个主栽油菜品种'陇油10号'、'陇油2号'、'青杂5号'幼苗进行盆栽试验,测定干旱胁迫条件下叶片相对含水量、叶绿素含量、光合气体交换参数及叶绿素荧光参数等指标,考察各指标在干旱胁迫过程中的变化特征,并通过主成分分析(PCA)和隶属函数法评价品种的抗旱性及其主要响应因子,以揭示西北地区油菜幼苗响应干旱胁迫的光合调控机制.结果表明:(1)各品种油菜幼苗的叶片相对含水量(R WC)均随干旱胁迫程度的递增而逐渐降低,最大水分亏缺(WSD)却逐渐上升.(2)各品种油菜幼苗叶片的叶绿素a含量、叶绿素总含量随着干旱胁迫程度的递增而先增加后递减,且同一种幼苗在不同处理间差异显著.(3)各品种油菜幼苗叶片的净光合速率(Pn)、水分利用效率(WUE)、单株生物量、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)均在受到干旱胁迫时迅速降低,且同一品种幼苗在不同处理间差异显著,而其叶片蒸腾速率(T,)在干旱胁迫下无显著变化.(4)各品种油菜幼苗叶片光化学猝灭系数(qP)和非光化学猝灭系数(NPQ)随着干旱胁迫程度的递增先增加后递减,最大光化学效率(Fv/Fm)和电子传递速率(ETR)在受到干旱胁迫时迅速降低,且同一品种幼苗在不同处理间差异显著.(5)主成分分析结果表明,在油菜幼苗受到干旱胁迫时RWC、Ci、G,、Pn、WUE、叶绿素总含量、叶绿素a含量和NPQ起主要调控作用;隶属函数法综合评价表明,3个品种油菜幼苗耐旱能力由高到低依次为'陇油10号'＞'陇油2号'＞'青杂5号'.

滨海湿地是高效的蓝碳碳汇系统,但气候变暖正在直接或间接地影响着滨海湿地植物的光合作用特征,从而影响湿地的碳汇功能.本研究在少雨的黄河三角洲(东营)和多雨的江苏盐城两地芦苇湿地建设增温观测站,采用Li-6800光合测量系统研究在东营和盐城两地芦苇的光合特征对模拟增温的响应机制,并对比了东营6月与8月两个生长季的差异.结果表明:与8月相比,6月芦苇光合作用能力更强,增温在2个生长季均提高了芦苇的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(gs)和胞间CO2浓度(Ci),但在8月Pn的正响应波动较小;与东营相比,盐城湿地的芦苇具有更高的Pn和水分利用率(WUE),且盐城湿地芦苇的最大净光合速率(Pn max)、光饱和点(LSP)、表观量子效率(AQY)和暗呼吸速率(Rd)对增温的正响应更为显著,其AQY、LSP和Pn max在增温样地分别提高了16.7％、53.6％和30.3％,表明在多雨湿润的条件下,增温可以提高植物的弱光利用效率、对强光的适应能力和光合作用潜力.本研究对于在气候变暖背景下准确量化滨海湿地在区域、季节尺度上的碳汇过程具有重要的参考价值.

为了了解水土保持树种的气体交换特性,对无患子(Sapindus mukorossi)、南酸枣(Choerospondias axillaris)、香樟(Cinnamomum camphora)、秃瓣杜英(Elaeocarpus glabripetalus)和毛竹(Phyllostachys edulis)等常见树种的光合蒸腾特性进行研究.结果表明,香樟、无患子、南酸枣和毛竹的净光合速率(Pn)日变化曲线呈双峰型,有明显的"光合午休"现象;秃瓣杜英的Pn日变化曲线则呈单峰型,未出现"光合午休"现象.5种树种的Pn以香樟>毛竹>无患子>南酸枣>秃瓣杜英;蒸腾速率(Tr)以香樟>无患子>毛竹>南酸枣>秃瓣杜英;水分利用效率(WUE)以秃瓣杜英>毛竹>南酸枣>无患子>香樟.单因素方差分析表明:不同树种间的Tr、气孔导度(Gs)和WUE存在显著差异,而Pn和胞间CO2浓度(Ci)的差异不显著.相关性分析表明,Pn与Tr、Gs和光合有效辐射(PAR)呈正相关关系;Tr与Gs呈正相关关系,与WUE呈负相关关系;Gs与WUE呈负相关关系;Ci与PAR和空气CO2浓度(Ta)呈负相关关系.香樟和无患子的Tr相对较大,而WUE较低,在养护过程应加强浇水及遮阴以降低其水分蒸腾的速率;秃瓣杜英、南酸枣和毛竹的Tr相对较低,而WUE相对较高,能够科学地利用土壤水分,可适应较干燥的外界环境.

单细胞组学技术在动物研究中已经得到广泛应用,但在植物学领域尤其是保卫细胞研究中还处于起步阶段.由保卫细胞构成的气孔承担着植物生命过程中水分散发及气体交换大门的作用.将单细胞组学技术应用到保卫细胞功能解析中将有助于了解保卫细胞参与的基本生理过程.该文综述了植物单细胞组学技术的发展、保卫细胞研究现状及单细胞组学技术在植物保卫细胞研究中的初步应用,为借助该技术解决植物生物学中保卫细胞发育、代谢及对环境胁迫响应等基本问题提供研究思路和方法.

目前已经开展了大量的干旱对作物叶片气体交换参数影响的研究,但关于作物叶片气体交换参数对干旱过程的响应及其关键阈值的研究仍较少.基于夏玉米七叶期开始的5个初始水分梯度的长时间持续干旱模拟实验资料,分析了不同强度持续干旱过程中夏玉米叶片气体交换参数(净光合速率Pn,气孔导度Gs,蒸腾速率Tr,胞间CO2浓度Ci和气孔限制值Ls)的变化规律及其关键阈值.结果表明,玉米的净光合速率(Pn),蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)在干旱发生初期呈大幅度下降,但随着干旱持续会出现一定的适应性.利用统计容忍限方法确定了夏玉米拔节期Pn,Tr和Gs响应干旱的临界土壤相对湿度(0-30cm)分别为53％,51％和48％,对应的临界叶含水率分别为81.8％,81.3％和81.2％.夏玉米光合作用由气孔限制向非气孔限制转换的0-30cm土壤相对湿度均为44％±2％,对应的叶含水率均为77.6％±0.3％.研究结果可为夏玉米干旱发生发展过程的监测预警提供依据.

为探究鲁中地区自然条件下野生酸枣光合生理参数对土壤逐渐干旱的响应机制,明确其与土壤水分的定量关系.该研究以2年生野生酸枣盆栽苗为实验材料,采用人工给水和自然耗水相结合法模拟自然条件下土壤干旱过程,分析野生酸枣叶片光合作用和荧光参数对土壤水分含量(RWC)的响应过程及其机制.结果表明:(1)野生酸枣叶片气体交换参数净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)均随着土壤含水量的增加表现出先升高后降低的趋势.当RWC＜38.5％0时,Pn下降,而胞间二氧化碳浓度(Ci)上升,气孔限制值(Ls)下降,叶片光合速率下降主要是非气孔限制因素所致;当RWC在38.5％～65.1％范围内,野生酸枣Pn下降,伴随Ci、气孔导度(Gs)均降低,野生酸枣叶片光合速率下降处于气孔限制阶段.(2)通过Pn和WUE对土壤水分的阈值模拟,发现维持野生酸枣叶片具有较高光合生产力的土壤水分范围为46.O％～0.5％,维持其较高水分利用效率的水分范围为56.3％～73.9％.(3)在土壤逐渐干旱过程中(RWC范围为29.9％～86.5％),野生酸枣最大荧光(Fm)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)逐渐降低,初始荧光(Fo)显著升高,光化学猝灭(qP)先升高再降低,非光化学猝灭(NPQ)在过高(RWC＞83.7％o)或过低(RWC＜38.5％)的土壤水分下呈现较高值,表现出热耗散增加.研究认为,野生酸枣叶片气体交换参数及叶绿素荧光参数对土壤水分均具有明显的阈值响应,阈值点的土壤相对含水量大约为38.5％,低于阈值时叶片光合速率由气孔限制转向非气孔限制,PSⅡ受到损伤,电子传递受阻,光合机构受到破坏.

大坝是水资源利用和调控的有效手段,为社会经济发展做出了重要贡献.大坝改变了河流的自然属性,是下游景观格局及生态系统服务变化的重要驱动力.大坝改变了区域水资源的时空配置,在不同尺度和不同层面产生相应的水分效应:(1)大坝引发了整个下游物理、化学和生物的变化,这种变化主要发生在流域水文、河道和物种流动等方面;(2)大坝改变地表水和地下水的动态,从而影响到河岸带、灌溉区、洪泛区及更远的横向区域.下游水源补给能力下降,使地下含水层和沿河湿地无法及时补充,干流与支流、湖泊间的互动关系被阻断,影响区域水资源的输送与交换;(3)水环境的变化影响社会经济发展的方向和程度,使下游土地利用和土地覆被发生相应的改变.生态系统服务在地理过程、生物过程和社会经济发展过程中产生和利用,大坝改变了水分、能量和物质的循环过程,对区域生态系统服务的维持带来深远的影响.河流是区域生态系统服务网络的核心和重要通道,大坝通过河流对下游产生初级和次级影响,强烈地改变了区域生态系统服务网络的稳定和发展.

气孔是植物与外界环境进行气体与水分交换的重要通道,调节着植物的蒸腾与光合作用.在长期进化过程中,植物通过调节气孔行为和气孔发育机制来适应环境变化.不同植物气孔系的形成方式不尽相同,但过程均受到气孔发育信号网络系统的调节作用.近年来关于气孔发育机制的研究层出不穷,现重点综述各类转录因子、信号肽以及环境因子和植物激素对气孔发育的调节作用.该领域的研究为在微观层面揭示植物对环境变化的适应机制提供了科学基础.

血液透析是慢性肾功能衰竭患者及多脏器功能衰竭患者肾脏代替治疗方式之一.它通过将体内血液引流至体外,经一个由无数根空心纤维组成的透析器中,血液与含机体浓度相似的电解质溶液(透析液、及新鲜的同型血浆)在一根根空心纤维内外,通过弥散或对流进行物质交换,清除机体内的代谢废物,维持电解质和酸碱平衡.同时清除体内过多的水分,并将经过净化的血液、血浆回输到患者全身的整个过程.然而血液透析在治疗患者的同时也可以出现多种并发症,如:低血压、胸痛、动静脉瘘、心律失常等.本研究主要探究血液透析中常见的严重并发症,分析其根本原因,并寻找预防措施,报告如下.