城市热岛强度对不同叶片质地绿化树种叶片水分相关性状的影响

【目的】了解两种不同质地叶片水分相关性状对城市热岛的响应,揭示不同质地叶片对城市热岛的适应方式是否有所区别。【方法】在北京市4个典型热岛强度地块中,以常见纸质叶和革质叶绿化树种为对象,研究与树木水分过程相关的叶脉、气孔性状以及叶表皮厚度的变化。【结果】(1)纸质叶的叶脉密度、气孔密度、气孔长度、最大气孔导度、上表皮厚度在强热岛区相对于强冷岛区表现出增大的趋势,叶脉直径在强热岛区相对于强冷岛区表现出减小的趋势;(2)革质叶的叶脉密度、叶脉直径、气孔长度在强热岛区相对于强冷岛区表现出增大的趋势,气孔密度、最大气孔导度、上表皮厚度在强热岛区相对于强冷岛区表现出减小的趋势;(3)不同质地叶片表现出了不同的水分相关性状相关性,但两者均表现出气孔密度与最大气孔导度呈正相关(p<0.05),两种质地叶片通过调整水分相关性状之间不同的关系来适应城市热岛的胁迫。【结论】城市热岛会显著影响树木叶片的水分相关性状,不同质地的叶片应对城市热岛环境所采取的适应策略有所区别。纸质叶采取了加大水分供应,提高蒸腾作用,帮助植物体降温的策略;革质叶采取了提高水分的运输,减小蒸腾水分耗散的策略。两种叶片质地树种的叶脉与气孔均存在协同进化的现象。对于处于较高热岛强度的城市公园,应参考水分相关性状等指标选择耐高温树种,并且在高温季节采取加大灌溉量和人工降温等措施。

基于三波段光谱指数的春小麦叶片水分含量估算

为探讨利用三波段植被指数(three-band index,3BI)对春小麦叶片水分含量(leaf water content,LWC)估算的可行性,在田间尺度上,利用ASD-FieldSpec-3光谱仪测定春小麦抽穗期冠层光谱反射率,采用任意波段组合方法,分别建立两波段植被指数(two-band index,2BI)包括比值植被指数(RVI)、归一化植被指数(NDVI)、差值植被指数(DVI)及3BI,并对单波段反射率、两波段植被指数和三波段植被指数与春小麦抽穗期LWC之间进行相关性分析,筛选稳定的光谱参数,基于人工神经网络(artificial neural network,ANN)、K近邻(K-nearest neighbors,KNN)和支持向量回归(support vector regression,SVR)等3种机器学习算法,建立有效波段组合运算的抽穗期春小麦LWC估算模型,并利用独立样本对模型精度进行检验和评价。结果表明,单波段反射率、2BI和3BI与春小麦抽穗期LWC之间的相关性均达极显著水平(P<0.01),而相关系数差异较大,绝对值分别为0.23、0.62、0.94,说明组合波段展现了光谱隐含信息,避免有效光谱信息的丢失;估算模型中,春小麦抽穗期以KNN算法和最佳3BI组合变量(3BI-5(1075,1095,1085)、3BI-6(1100,400,1097))构建的模型拟合度最高(r^(2)=0.83),均方根误差最小(RMSE=2.14%),相对偏差百分比超出了2.0以上(RPD=2.31),说明该模型具有一定的预测能力。由此可见,通过任意波段组合,可明显提高3BI与春小麦LWC的关联度,且基于K近邻算法构建的模型具有较好的稳定性和估算能力。

植被偏振特性在叶片水分含量反演中的作用

植被叶片表面的性质和结构会影响反射回波的偏振状态,因此反射回波包含偏振信息。为了探究植被水分含量反演对反射回波偏振程度的影响,利用课题组自主研制的高光谱激光雷达,对不同生长状态的植被叶片反射回波进行偏振测量,分析植被叶片反射回波的偏振特性,计算偏振衡量因子,并将其与叶片含水量进行相关性分析。结果表明,植被叶片含水量与反射回波偏振度呈正相关关系;研究同时说明偏振度不受波长影响,且在总反射辐射中偏振辐射占比较小。本研究分析了叶片的偏振特性,并证明了偏振信息在叶片含水量反演中具有重要意义。

不同种源栓皮栎幼苗叶片水分关系和保护酶活性对干旱胁迫的响应

为了鉴别不同种源的栓皮栎 (Quercusvariabilis)耐旱性 ,对 4个种源的 3年生盆栽幼苗进行了控制条件下的土壤干旱胁迫实验 ,系统测定了超氧化物歧化酶 (SOD)和过氧化氢酶 (CAT)活性、MDA(丙二醛 )含量、膜透性 ,以及叶片P_V曲线导出的水分关系参数 (Ψπsat、Ψπtlp、WSDtlp、εmax)。结果表明 :在土壤干旱胁迫下 ,种源 4 (黄龙 )和种源 3(秦岭北坡 )抗氧化能力较强 ,种源 2 (伏牛山 )居中 ,种源 1(巴山 )的表现最差。干旱胁迫使各种源MDA的含量及膜透性均有不同程度的提高 ,其中种源 4的MDA含量及膜透性比较平稳 ,种源 1变化剧烈。在干旱胁迫下 ,各种源渗透调节和保持膨压的能力均有提高 ,但存在差异 ,以种源 4和种源 3表现较好 ,种源 2居中 ,种源 1较差。应用Fuzzy方法 ,对不同种源的叶片水分关系参数、保护酶活性和膜透性在干旱胁迫中的动态进行综合评判 ,认为不同种源的耐旱性强度次序为 :种源 4 >种源 3>种源 2 >种源 1。其中种源 4与种源 1和种源 2差异显著 (p <0 .0 5)

灌溉频率对冬小麦产量及叶片水分利用效率的影响

为了探讨中国北方冬小麦高效节水灌溉模式,采用了3种灌溉处理:在拔节期一次灌溉120mm,在拔节期和抽穗期各灌溉60mm及在拔节期、抽穗期和灌浆期各灌溉40mm,研究了在总灌溉量为120mm的情况下,灌溉频率对冬小麦产量及叶片水分利用效率的影响。结果表明,在冬小麦的拔节期和抽穗期各灌溉60mm,显著提高乳熟期和蜡熟期旗叶的净光合速率和蒸腾速率;在拔节期和抽穗期各灌溉60mm,显著提高了乳熟期和蜡熟期旗叶的水分利用效率。结果表明,以拔节期和抽穗期各灌溉60mm处理的籽粒产量最高,增产的原因在于穗数的显著增加。综合考虑冬小麦的产量和水分利用效率,在总灌溉量为120mm的情况下,以拔节期和抽穗期各灌溉60mm为宜。

植物叶片水分间接柔性测量传感器的研究

针对当前植物节水灌溉非闭环控制问题 ,运用系统分析理论与方法 ,依据植物茎和叶的几何尺寸参数与其水分之间存在直接、准确的对应关系 ,当测量精度达到微米量级时 ,就可以此类参数作为精确的反馈控制变量 ,提出利用植物本身的生理调控机制和基于物理方法的植物水分非破坏性高精度检测技术 ,实现精密高效的闭环微灌溉智能控制系统 ,可以实现真正意义上的最优化节水灌溉。研制结构简单、测量精度高、抗环境干扰能力强、可靠性高的微位移传感器 ,对丰富节水灌溉理论与技术、形成农业新产品具有重要意义。

黄土丘陵区不同土壤水分下核桃叶片水分利用效率的光响应

为给黄土丘陵区建立节水高效的核桃栽培模式提供科学依据 ,应用英国PPS公司生产的CIRAS 2型光合作用系统 ,在半干旱黄土丘陵沟壑区 ,测定了 3年生核桃树在不同土壤水分条件下 ,叶片气体交换参数的光响应特性。结果表明 :核桃光合速率、蒸腾速率、叶片水分利用效率 ,对土壤水分和光合有效辐射强度的变化具有明显的阈值响应。依据叶片水分利用率、光合速率和蒸腾速率与土壤水分的定量关系 ,核桃具有最高光合速率和叶片水分利用率的土壤体积含水量 ,大约在 18 6 % (相对含水量为 6 0 4 % )左右 ;维持核桃正常光合作用和较高叶片水分利用率的土壤体积含水量 ,大约在 12 5 % (相对含水量为 4 0 6 % )左右。即核桃土壤水分管理适宜的土壤体积含水量范围在 12 5 %～ 18 6 % (相对含水量为 4 0 6 %～ 6 0 4 % )之间 ,超出此范围时 ,核桃的光合速率与叶片水分利用率都会明显下降。依据叶片水分利用率、光合速率和蒸腾速率与光合有效辐射强度的定量关系 ,在适宜的土壤体积含水量范围内 ,维持核桃具有较高光合有效辐射和叶片水分利用率的适宜光合有效辐射强度范围 ,在 5 0 0～ 10 0 0μmol/ (m2 ·s)之间 ,光合有效辐射强度过高或过低 ,都会导致叶片水分利用率的明显降低。核桃并非是抗干旱能力和耐强光胁迫?

不同土壤水分冬小麦根、冠关系及其对叶片水分利用效率的影响

试验研究不同土壤水分冬小麦根、冠关系及其对叶片水分利用效率的影响结果表明,水分条件对根系与叶冠间干物质分配模式影响较小,而对根系功能与叶冠结构建成之间关系影响较大,水分胁迫抑制植株结构的建成,随作物由营养生长向生殖生长的过渡其根系功能发挥与叶冠结构建成之间矛盾愈加明显,拔节期复水有利于植株根系功能的增强和叶冠结构的改善。根冠比与叶片水分利用效率关系呈单峰倒“V”型曲线,水分多少可影响曲线的斜率和高低。根量达最大值前沿根冠比降低的方向,叶片水分利用效率增加;当根量达最大值时叶片水分利用效率也达最大值,此时根冠比为0 .1～0 .2。而抽穗期后沿根冠比降低的方向,其叶片水分利用效率也降低。

干旱半干旱地区植物叶片水分吸收性状

为了研究在干旱半干旱地区植物叶片是否能利用发生频率较高而又无法被植物根系吸收利用的小量级降雨,以宁夏中部干旱半干旱地区50种植物为研究对象,测定叶片的单位面积吸水量(leaf water uptake content,LWUC)、含水量增加率(percentage increase in leaf water content,RW)、水分饱和亏(leaf water saturation deficit,WSD)、叶绿素含量(chlorophyll content,ChlC)、比叶面积(specific leaf area,SLA)和叶片干物质含量(leaf dry material content,LDMC),分析植物各叶片性状的分布规律及其相互间的关系,并比较不同功能群植物叶片吸水性状的变异特征.模拟结果表明:叶片可以吸收水分,具有利用小量级降水的能力;与其他区域的研究结果相比,研究区50种植物叶片性状值偏小,说明该区域植物能较好地适应贫瘠的环境;叶片性状存在较大的种间差异;不同叶片质地植物的LWUC、RW存在差异,肉质多汁和叶片退化显著高于草质、革质、膜质和纸质者(P<0.05),与WSD相比差异无统计学意义(P>0.05);不同植物生活型相比,地下芽植物的LWUC、RW和WSD均显著高于地上芽植物(P<0.05);不同植物生长型物种的LWUC和RW存在显著差异,半灌木植物的LWUC和RW显著高于乔木/小乔木和1年生/2年生草本(P<0.05),而与WSD相比差异无统计学意义(P>0.05);且不同叶面性状植物的LWUC和RW也有所不同,周身覆毛大于双面覆毛(P>0.05)、单面覆毛(P<0.05)和背被白粉(P<0.05),而与WSD相比差异无统计学意义(P>0.05).总之,叶片吸水对于干旱半干旱地区植物最大限度地利用有限的水资源具有重要的意义.

控制灌溉水稻叶片水分利用效率影响因素分析

为了揭示节水灌溉水稻叶片水分利用效率的影响因素及水分高效利用机制,设置控制灌溉(控灌)和淹水灌溉(淹灌)2种灌溉方式开展田间试验,研究节水灌溉水稻叶片水分利用效率与气孔调节以及相关环境因素的关系,建立叶片水分利用效率的回归方程,并对影响因素进行通径分析。结果表明,水稻叶片蒸腾速率(Tr)、光合速率(Pn)和叶片水分利用效率(LWUE)与气孔导度(Gs)呈良好的二次曲线关系,控灌水稻通过较低的气孔开度便可获得较优的叶片水分利用效率。叶片水分利用效率(LWUE)与空气温度(Ta)、叶片温度(Tl)、叶气温差(ΔT)、空气CO2浓度(Ca)和光合有效辐射量(Par)等环境因素呈二次曲线关系,与胞间CO2浓度(Ci)呈负相关关系,与土壤含水率(θ)呈正相关关系,与相对湿度(Rh)呈指数关系。由Ta、Tl、ΔT组成的"温度因子"对水稻叶片水分利用效率的贡献率达39.19%,而由Ca和Ci组成的"CO2浓度因子"的贡献率为22.94%,由Rh和θ组成的"水分因子"的贡献率为17.81%,由Par组成的"光照因子"贡献率为9.01%。在此基础上,建立了叶片水分利用效率回归方程,并对各影响因素进行通径分析,对于控制灌溉稻田来说,影响叶片水分利用效率的主要因素不是光合有效辐射量、气孔导度和土壤含水率等,而是胞间CO2浓度、叶片温度和相对湿度等因素。

干旱胁迫对苗期甘蔗叶片水分和叶绿素荧光参数的影响

[目的]研究干旱胁迫对甘蔗叶片水分和叶绿素荧光参数的影响,为甘蔗生产及评价研究提供依据。[方法]选取7个抗旱性不同的甘蔗品种,在苗期进行干旱胁迫,并测定胁迫条件下甘蔗叶片水分含量和叶绿素荧光参数的变化。[结果]甘蔗叶片水势和相对含水量与土壤相对含水量存在一定的内在联系,耐旱强的品种对土壤水分的利用率较高;相关分析和因子分析表明苗期干旱存活率、Fv/Fm、叶片水势和相对含水量可被用作抗旱性评价指标。[结论]水势表现为一个相对独立的影响因子,对甘蔗抗旱性有支配作用,并验证了Fv/Fm作为甘蔗抗旱评价指标的可靠性。

天然油菜素内酯对核桃叶片水分和光合速率的影响

用不同浓度的天然油菜素内酯喷施核桃叶面,增加了叶片含水量、相对含水量、自由水和临界饱和亏,降低了自然饱和亏、需水程度、蒸腾强度、细胞膜透性和伤害率,提高了叶绿素含量和叶片的光合作用。在不同浓度的处理中,0.30 mg·L-1的处理效果最好,与对照相比,叶片含水量、相对含水量、自由水含量和临界饱和亏分别提高了9.6％、16.1％、7.9％和26.8％,自然饱和亏和需水程度分别降低了9.0％和24.5％,蒸腾强度在中午(13:30)降低了32.7％,细胞膜透性和伤害率分别降低了2.5％和7.1％,叶绿素总量增加了310.3％,光合速率提高了444.9％。

玉米自交系叶片水分利用效率差异性及其生理变化

为选育抗旱性强、耗水少、水分利用效率高的品种。以22个玉米自交系为材料,采取正常灌溉和适度水分胁迫处理,对自交系叶片水分利用效率(WUE)、光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、相对叶绿素值(SPAD)和荧光动力学参数进行研究。结果表明,不同自交系WUE差异显著,而且对水分的敏感程度也存在显著差异;适度水分胁迫使Gs、Pn、Tr都有所下降,但各材料的下降幅度不同,其中Tr的下降幅度要大于Pn下降的幅度,使得WUE比正常灌水处理下有所升高;自交系WUE与Pn、最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、PSⅡ原初光能转换效率(Fv/Fm)及PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)达到显著相关。

冬小麦叶片水分利用生理机制的研究

在8种土壤水分梯度下,对盆栽冬小麦旗叶叶片水分利用效率与土壤水分含量的关系进行了连续的测定,结合大田条件,对冬小麦旗叶的光响应曲线和CO2响应曲线进行了测定,结果表明,旗叶叶片水平水分利用效率与光强、蒸腾速率、胞间CO2浓度和气孔导度关系密切,旗叶叶片水平水分利用效率在土壤水分含量、光强和CO2浓度等环境因子方面存在一定的临界值。

番茄对高根温引起的叶片水分胁迫的适应

应用 PV技术研究了不同根温时番茄叶片多种水分参数 ,以探讨番茄对根温变化的适应机制。结果表明 ,低根温时( 1 5～ 2 5℃ )番茄叶片ψs10 0 、ψs0 、ROWC0 、b值、ψw0 和ε均较高根温 ( 30～ 4 0℃ )时高 ,a值、ψs10 0 -ψs0 、-a-ψw0 均较高根温时低 ,只偶而出现例外。应用 fuzzy数学中隶属函数的方法对不同根温时番茄叶片的多种水分参数进行综合分析 ,得出结论 ,高根温时番茄通过渗透调节和降低细胞壁弹性模量而保持压力势 ,维持正常生理活动 。

推迟拔节水灌溉对宽幅精播麦田冠层温度与叶片水分利用效率的影响

为了探讨冬小麦高效节水灌溉模式,于2012—2013年在山东农业大学试验站采用两种种植模式(宽幅精播种植和常规种植),每种种植模式设3种灌溉处理(全生育期不灌溉、拔节期灌溉60 mm和拔节后10 d灌溉60 mm),研究了推迟拔节水灌溉对宽幅精播麦田冠层温度、光合速率、蒸腾速率、叶片水分利用效率(WUEL)和籽粒产量等的影响。结果表明,推迟拔节水灌溉显著提高了宽幅精播麦田生育后期的冠层温度、旗叶光合速率和蒸腾速率,且在冬小麦生长后期推迟拔节水灌溉显著提高了宽幅精播麦田的WUEL,有利于实现宽幅精播麦田的节水高产;产量构成因素中,推迟拔节水灌溉对两种种植模式的千粒重均没有显著影响,但推迟拔节水灌溉显著提高了宽幅精播麦田的穗粒数和籽粒产量。统筹考虑冬小麦的WUEL和籽粒产量,推迟拔节水灌溉对宽幅精播麦田实现节水高产具有一定的现实意义。

干旱胁迫对油茶优良无性系渗透调节物质和叶片水分状况的影响

以8个油茶长林系列优良无性系(3号、4号、18号、23号、27号、40号、53号和166号)为试验材料,在自然干旱胁迫下,测定了可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸的含量和叶片相对含水量、自然饱和亏缺的变化。结果表明,随胁迫时间的延长,可溶性糖含量呈现先升高后降低的趋势,游离脯氨酸含量呈现先降低后升高的趋势,可溶性蛋白含量出现双峰情况,叶片相对含水量呈下降趋势,叶片自然饱和亏缺呈上升趋势,各指标变化情况因无性系而异。采用隶属函数法进行综合分析,得出8个油茶无性系的抗旱性顺序为:166号>23号>4号>53号>40号>27号>18号>3号。

干旱胁迫下三叶草渗透调节物质动态及与叶片水分的相关性

以黑龙江野生白三叶、瑞文德、普通红三叶和杂三叶为研究对象,通过盆栽控水形成5个干旱梯度,测定土壤相对含水量、叶片相对含水量、水势、游离脯氨酸含量、可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量的变化。结果表明:随着土壤干旱时间的延长,三叶草叶片游离脯氨酸、可溶性蛋白质和可溶性糖含量都呈明显增加趋势,并且品种间表现不同。从渗透调节物质与叶片水分的相关分析上看,三种物质与叶片水势、叶片相对含水量都呈负相关。游离脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白质三种物质在水分胁迫时的渗透调节作用是协同的,各物质之间在处理的整个进程中都表现出正相关关系。

施肥措施对玉米冠层结构及叶片水分利用效率的影响

为研究不同施肥措施对玉米冠层结构及叶片水分利用效率的影响,采用田间试验的方法设置了不施肥对照(CK)、测土配方施肥(PF)、秸秆还田+测土配方施肥(PF+JG)3个试验处理。结果表明,秸秆还田+测土配方肥配施处理(PF+JG)使玉米大喇叭口期叶面积指数(4.22)分别较CK和PF处理显著提高103.35%和27.56%(P<0.05),株高(100.2 cm)较PF处理显著提高15.84%(P<0.05),叶向值分别较CK和PF处理降低7.05%和5.60%;PF+JG处理中玉米叶片光合速率[27.89μmol/(m2·s)]、蒸腾速率[2.68μmol/(m2·s)]和气孔导度[0.29 mol/(m2·s)]分别比PF处理增加40.25%、6.11%和12.41%;而叶片胞间CO2浓度较PF处理减少12.86%。秸秆还田+测土配方施肥处理的叶片水分利用效率比CK和PF处理分别提高47.77%和30.83%,干物质积累量分别是CK和PF处理的3.28倍和1.75倍。由此可见,秸秆还田+测土配方施肥处理改善了玉米冠层结构,促进了光合作用及干物质积累,提高了叶片水分利用效率,为玉米高产创造了条件。

猕猴桃叶片水分状况及其与耐旱性的关系

在田间条件下对猕猴桃叶片水分状况及其与环境条件的关系进行了研究。结果表明：猕猴桃叶水势每日呈周期性的动态变化，日出前最高，其后迅速下降，在１０∶００～１５∶００之间维持较稳定的低值状态；１２∶３０左右最低；翌日黎明前又恢复到最高。耐旱性强的海沃德和通山五号在不同时期最低叶水势的极差为０１８ＭＰａ和０１９ＭＰａ，而耐旱性弱的的庐山香和武植８２－１４分别为０６１ＭＰａ和０６４ＭＰａ；日出前叶水势与土壤湿度之间存在极显著的正相关关系，决定系数达０８７～０９４，而最低叶水势受气侯因子影响很大。其高低和变幅在一定程度上反映了品种（系）的耐旱能力。