早期维管植物辐射演化与长时间尺度水循环的耦合关系

志留纪-泥盆纪陆地革命以早期维管植物的起源和辐射演化为标志.早期维管植物的繁盛导致形成全新的土壤-植物-大气连续体(soil-plant-atmosphere continuum, SPAC).早期植物在根系、输导组织、气孔、叶片、个体大小和构型等方面的一系列演化革新,深刻改变了SPAC中的水分传输过程与机制.由于根系的进化及其诱导的化学风化作用增强,泥盆纪以来的古土壤厚度逐渐增大、分层结构复杂化、组成成熟度增加、类型多样化.伴随着早期维管植物的演化, SPAC的空间范围极大扩展,生物可利用水资源增多,水分在SPAC中的循环过程更为复杂、高效.早期维管植物的辐射增强了植被-地貌-水循环之间的反馈机制.志留纪晚期以来,植被与水文、地貌、生物地球化学等物理和化学要素相互作用,维管植物型陆-海水文连续体(land-ocean hydrologic continuum, LOHC)形成并逐步发展,内陆水体流域至滨岸体系的地貌稳定性增强,由陆到海的生物地球化学循环、物质供给和迁移体系产生变革.早期维管植物通过SPAC、LOHC系统及其内部过程与全球水、碳循环耦合,表现为稳定的低地生境增多,植物残...     

黄土高原植物根系强化土壤渗透力的有效性

研究表明,在黄土丘陵陡坡上积极建造人工植被,“拦蓄水分,就地入渗”,是提高土壤渗透能力,防治土壤侵蚀的关键措施。迄今,有关植被地上部分对土壤渗透力的影响研究甚多,但涉及地下部分根系强化土壤渗透作用的定量研究尚未见报道。本文首次以定量描述植物根系强化土壤剖面各层次渗透力的作用及其相互关系为基础,建立根系强化土壤渗透力有效性的数学模型,并对模型在水土保持优良草树种的选择及其合理配置中的应用进行讨论。     

水分条件对塔里木沙漠公路防护林植物幼苗生长及生物量分配的影响

设计了35kg·(株·次)-1(对照)、24.5kg(株·次)-1(处理1)和14kg·(株·次)-1(处理2)3种不同的灌溉量,对塔里木沙漠公路防护林植物梭梭(Haloxylon ammodendron)和多枝柽柳(Tamarix ramosissima)幼苗生长及生物量分配的影响开展了实验研究.结果表明:(1)随水分的减少,两植物幼苗主根垂直深度均呈增加趋势,且梭梭在处理2条件下主根垂直深度显著大于对照组,表明在塔克拉玛干沙漠腹地,两种植物幼苗通过根系的伸长生长来适应水分减少,(2)处理1和处理2地下生物量均比对照组有所增加,梭梭幼苗在处理2条件下增加了37.03%,而在处理1条件下只增加了14.51%;多枝柽柳在处理1条件下增加了68.19%,而在处理2条件下只增加了25.78%.表明梭梭幼苗对处理2具有更好的适应性,而多枝柽柳幼苗对处理1具有更好的适应性,(3)与对照组相比,两种植物幼苗在处理1和处理2条件下的细根生物量均有所增加.方差分析表明:两植物种在处理2条件下深层细根生物量显著大于对照组和处理1,这有利于植物幼苗对深层土壤水分的有效吸收,(4)根冠比因物种和水分条件而异,塔克拉玛干沙漠腹地梭梭...     

水磷耦合胁迫下植物磷吸收的理想根构型: 模拟与应用

在水磷耦合胁迫条件下,植物根构型可能与植物的磷吸收效率密切相关,阐明植物根构型与磷吸收效率的关系,可为提高和改良作物的磷吸收效率提供依据,通过计算机模拟结合控制条件的生物试验,定量描述植物根构型对磷吸收效率的影响,从而确定一个在水磷耦合胁迫情况下磷高效吸收的理想根构型,结果表明,在特定土壤水分条件下,以菜豆为代表的直根系植物磷高效吸收理想根构型为基根变浅,主振加深,形成浅层基根吸磷,深扎主根吸水的“伞状”构型;而以旱种水稻为代表的须根系植物的理想构型为不定根及次生侧根适当分散,均匀分布,形成多数根瘤在表层吸磷,少数根扎到深处吸水 的“须状”构型。     

基于图像重建的根系三维构型定量分析及其在大豆磷吸收研究中的应用

植物根系三维构型的定量描述和分析是研究植物根系生长及对养分吸收利用等营养功能的重要手段之一, 但迄今尚无定量测定三维根构型参数的有效方法. 本研究通过数码摄像机旋转拍摄物体获得根系多视角二维图像, 并根据根系基本结构特征, 创建了适合根系等线状物体三维图像的快速重建算法, 重建了植物根系图像, 获得根系三维构型的数字化模型及其骨架. 以此模型和骨架为基础, 获得直径大于0.3 mm大豆根系的主根长、总根长、平均基根角度、根宽深比、介质不同层次根长分布率以及根系在生长介质中不同三维区域的分布率等三维根构型参数, 并分析了这些参数与大豆生物量和磷吸收量等生长指标之间的相关关系. 本研究可以为研究植物根系生长及其营养功能提供一种新方法.     

关于沙丘松紧度对植物根系影响的問題

“根深蒂固”这句古話充分說明了植物根系深扎的重要性。在干燥而貧瘠的石英沙丘上,沙生植物特別是人工栽植的固沙植物和乔灌木树种,它們的根系扎入深沙层則更为重要。因为根系扎得深,不仅可以利用沙层里面較大体积的水分和养分,而且可以在不同深度創造强有力的多层根系,加强植物地上部分的生长,增加它的稳定性,从而使其能够抵抗风沙移动。托尔斯基會經指出过,在沙丘上营造可以生长的唯一乔木树种松树人工林,它的稳定性問题只能靠根系的深度生长来加以解决。但是,国內外无数的     

传感器零极点相消动态补偿法

传感器的动态特性至关重要,但目前人们基本上以静态性能指标设计传感器,用静态标定来评价传感器,致使在实际运用中,传感器的动态性能往往不能满足要求.此时,已不便修改传感器的结构参数,因这既涉及静态性能指标,又受工艺的限制.只有采用补偿方法来改善传感器的动态响应.动态补偿方法分硬件和软件两种.对于传感器     

虚拟植物的研究进展

虚拟植物即应用计算机模拟植物在三维空间中的生长发育状况,是近20年来随着信息技术进步而迅速发展起来的研究领域,在农学、林学、生态学、遥感等众多领域有着广阔的应用前景。通过概述虚拟植物的研究意义、方法和国内外最新进展,探讨了虚拟植物模型在农业领域应用的关键问题,包括植物与环境相互作用关系的定量化及模拟机制,根系的虚拟等。对虚拟植物模型在农业领域中的应用,如通过虚拟试验对农田水分、养分利用进行精确定量化研究、作物株型设计、栽培措施优化等进行了展望。     

传感器零极点相消动态补偿法

<正>传感器的动态特性至关重要,但目前人们基本上以静态性能指标设计传感器,用静态标定来评价传感器,致使在实际运用中,传感器的动态性能往往不能满足要求.此时,已不便修改传感器的结构参数,因这既涉及静态性能指标,又受工艺的限制.只有采用补偿方法来改善传感器的动态响应.动态补偿方法分硬件和软件两种.对于传感器     

黄土高原植物根系提高土壤抗冲性的有效性

黄土高原植物根系对提高土壤抗冲性的作用是在对该区土壤抗冲性系统研究的基础上开辟的一个新的研究领域。目前已定量研究了几种乔灌草根系对土壤抗冲性的强化效应。结果表明,植物根系强化土壤抗冲性的能力主要取决于有效根密度在土壤剖面中的分布盘绕状况,有效根密度的物理基础是100cm~2土壤截面上≤1mm须根的个数。本文首次从     

冬小麦根系形态的分形特征

根系的分枝习性与发育状况构成了一个非规整的复杂形体,在欧氏几何中一直被认为是无序分生结构,难以定量测量.Mandelbrot引入分形概念来描述那些在一定尺度范围具有自相似结构特征的不规整形体,用分形维定义形体的尺度特性.因此,应用分形理论于根系研究,可以加深对根系几何形态性质的认识,提高定量描述根系统形态参数的可靠性.本文提出了表征根系分形特征的数学模型,并应用模型分析了冬小麦根系形态的分形特征.     

塔里木沙漠公路防护林带土壤水分动态研究

通过采用野外定位观测法,对塔里木沙漠公路防护林带灌溉周期内与不同种植年限、不同立地类型土壤水分动态变化进行了监测分析,探讨了塔里木沙漠公路防护林带土壤水分动态变化规律.结果表明,塔里木沙漠公路防护林带土壤水分在时间动态上属于灌溉周期型,且土壤贮水量与灌后干旱天数呈线性关系.在垂直变化上,可以将其分为水分速变层、中变层、弱变层以及土壤水分稳定层等4个土壤层次.不同种植年限防护林带土壤水分年动态监测表明,随种植年限的增加,防护林带土壤水分含水率与土壤贮水量逐渐下降,相应土壤亏缺量成增加趋势.反映了在现有的灌溉制度下,防护林带越来越依赖于防护林带土壤累积的贮水量.同时还发现,同年种植的防护林带不同立地类型区,板结沙地的土壤平均贮水量最高,分别为沙垄、黏土地以及平沙地平均土壤贮水量的1.58,1.15和1.43倍,而土壤水分亏缺量都达到了900mm以上.     

传粉生物学的研究进展

传地生物学是研究与传粉事件有关的种种生物学特性及其规律的一门学科，是植物生殖生态学和进化生物学关注的焦点之一，概述了近年来的主要研究热点及其进展，包括植物性表达的多样性及其进化、传粉者与花部特征的相互作用及其进化机制、传粉系统的进化、花粉竞争的生物学含义、花粉流的标记方法及散布规律的研究等５个方面，介绍了中国传粉生物学研究的现状及不足之处，结合国际上的发展趋势已由观察的、静态的描述传粉现象的阶段过     

土壤-植物体系中锌镉稳定同位素分馏研究进展

稳定同位素分馏技术对于示踪土壤-植物体系中重金属的迁移转化过程具有重要作用.本文阐述了土壤-植物体系中锌镉迁移转化主要涉及的土壤根际过程、根系吸收过程和根部-地上部转运过程及其对应产生的同位素分馏特征.在土壤根际过程,土壤固相对锌、镉的吸附解吸反应影响重金属在土壤溶液中的移动性和同位素组成:锌轻同位素、镉重同位素倾向于被土壤固相释放进入土壤溶液;植物根系活化作用则导致土壤固相结合的锌重同位素的释放.根系吸收过程影响土壤-植物间的同位素分馏:质外体吸附锌重同位素,共质体吸收过程中低亲合力转运系统产生锌轻同位素富集,高亲合力转运系统基本不产生分馏或略产生锌轻同位素富集;植物根系存在含硫基团结合镉,并且仅有低亲合力转运系统对镉轻同位素进行吸收转运.在根部-地上部转运过程,根部区室化作用影响植物体内重金属的迁移和地上部同位素组成:锌重同位素、镉轻同位素倾向于在根部储存,导致锌轻同位素、镉重同位素向地上部迁移.在土壤-植物体系中,锌镉同位素分馏现象存在明显差异,反映出植物对锌镉元素不同的吸收、转运和储存机制.     

真菌能治酸雨

以荷兰瓦格尼根斯克大学W.斯密茨为首的树木学家、真菌学家和植物病理学家们研究了森林中当其它同种植物严重受到高酸度的雨水损害时,而某些树木却安然无恙的事例。他们发现,健康的树木根系一般都有过去尚未发现的真菌。在树木根系中产生一种菌根,即真菌菌丝体与高等植物根的共生群落,在供水中真菌促使根系生长,提供激素和维生素,同时使植物获得含糖物     

沙漠腹地咸水滴灌条件下沙漠公路防护林根系垂直分布特征

对地处塔克拉玛干沙漠腹地咸水滴灌条件下不同林龄、不同立地条件的公路防护林体系内的根系分布规律进行研究.根系采集采用株侧分离根系的土柱法.研究结果表明:(1)土壤质地不同,根系分布存在较大差异,在板结沙地,根系主要集中在0~40cm土层中,在平沙地和沙垄地,植物根系分布深,其次是黏土地,在单位体积的土柱中,平沙地根系最多,其次是沙垄地和黏土地;(2)坡向不同,植物根系的分布存在差异,阳坡的根系总量大于阴坡的,且比阴坡的根系分布深,但毛根少于阴坡的;(3)随着林龄的增加,防护林根系总重量明显增加,在定植初期根系总重量增加明显,随着定植年限的增长,根系总重量增加幅度不断减少.     

TbFeCo磁光盘的静态热磁写入和微米畴观察

具有垂直膜面磁各向异性的非晶稀土-过渡族金属(RE-TM)合金薄膜,是作为信息可擦除磁光光盘的高密度存储介质的较为合适的材料。近年来,对此类材料,尤其是铽-铁-钴(Tb-Fe-Co)、钆-铽-铁(Gd-Tb-Fe)等,在静态、动态磁光读-写特性方面的研究,国外报道已很多,国内还仅开始。     

古尔班通古特沙漠南部短命植物生长对水热条件变化的响应

于2002至2004连续3年对古尔班通古特沙漠南部短命植物生长和土壤水分状况进行系统监测,并对同期气象资料进行分析,结果表明,短命植物的种子萌发和植株生长对于水热条件变化反映极为敏感．2003年早春日均温和日最低气温稳定回升到0℃以上的时间较2002年推迟了近10天,而同期土壤水分条件变化不大,观测到2002年有28种短命植物萌发,生活期近70天,短命植物层片盖度最高可达到46．4％．而2003年只有17种短命植物萌发,生活期50天左右,层片盖度最高为20．8％．2002年春季短命植物植株高度亦显著高于2003年,可见早春时节短命植物的萌发、生长和数量动态强烈依赖于热量条件．水分条件的变化不仅通过地形分异作用影响短命植物的空间分布,亦通过其时间变化影响其萌发与生长．2002年夏季没有较强降水发生,继6月底短命植物完成生活周期后,只在秋季发现个别短命植物的秋萌株．而2003年和2004年,在7和8月份>60 mm的较强降水影响下,尖喙栊牛儿苗和囊果苔草等以>10％盖度迅速覆盖沙丘表面．可见春季过后短命植物不仅只存在秋萌现象,夏季如遇到适量的降雨,其中的一些种亦可成批萌发．研究短命植物生长对水热条件变化的响应,不仅具有一定的生态学意义,而且也有助于理解该沙漠的沙面稳定性与区域气候变化的关系．     

纵向岭谷区高速公路对沿线土壤-植物系统的影响

以纵向岭谷区云南省境内的大理-保山高速公路沿线作为案例研究区,从土壤养分、土壤重金属、土壤水分、土壤酸碱性、植物养分、植物重金属和植物多样性等7个指标入手,分析公路对沿线不同土壤-植物系统的影响,利用样点与参照点的对比分析公路对单个指标的影响,利用相关性分析,分析公路与各类指标之间的联系,最后利用灰色关联分析,比较公路对3种土壤-植物系统影响范围和强度.分析结果表明:在高速公路的影响范围内,对于公路的干扰,各类指标的表现形式不同.公路建设造成了土壤和植物中的重金属积累,而且这种积累在农田系统中表现的最为明显,公路带来了土壤的微碱化,这种效应在灌草丛系统中表现的最为明显.对林地和灌草丛系统来说,公路是影响沿线土壤重金属、土壤水分、植物重金属、植物多样性这四类指标分布的主要因素,对农田系统来说,公路是影响农田的土壤重金属和植物重金属的分布的主要因素;与公路没有显著相关性的指标,公路通过土壤-植物系统内各指标形成的影响链间接起作用.总体对比3种土壤-植物系统,高速公路对林地和农田的影响多集中于距公路10m以内的地带,对灌草丛的影响多集中于距公路30m左右的地带.     

生存胁迫——紫外辐射增强对植物生态生理效应

地球上空臭氧层衰减、紫外辐射增强给陆地生态系统乃至人类带来极大影响,其中以对植物生存胁迫的影响尤为严重。近20年来,全球科学从生态、生理学的不同角度广泛开展了紫外辐射增强对植物生存胁迫影响的研究。众多实验结果显示,植物在紫外辐射（UV－B）增强胁迫下,生长、产量、品质、植物环境,光合作用、水分代谢、细胞生物膜结构完整性等生态特征与生理机能均发生明显改变,严峻的事实警示人们,减少污染排放,保护臭氧层完整性已迫在眉睫。