生态学是研究宏观生命系统内在规律及变化的科学, 是生态文明建设的科学基础。为适应学科发展的需要, 我国将生态学从生物学中独立出来, 作为独立的一级学科。为此, 亟须对生态学的学科体系、科学内涵、研究范畴及应用拓展进行梳理和重塑。该文对生态学的定义是: 研究宏观生命系统的结构、功能及其动态的科学, 它为人类认识、保护和利用自然提供理论基础和解决方案。现代生态学的研究涉及从分子、器官、个体到生物圈等不同组织层次, 但核心是个体、种群、群落、生态系统和景观五个层次。生态学的主干分支包括植物生态学、动物生态学、微生物生态学、生态系统生态学、景观生态学、修复生态学和可持续生态学。经过近160年的发展, 生态学产生了一系列重要概念和重要理论, 对推动自然科学的发展和人类文明的进步产生了重要影响。现代生态学具有鲜明的特点: 一是研究内容和研究范畴不断向宏观和微观方向拓展; 二是分子生物学、信息科学等技术和方法得到广泛应用; 三是野外控制实验和观测网络已成为发展趋势, 区域性和全球尺度的观测平台相继建立; 四是应用生态学受到更多重视, 为人类社会解决区域性和全球性生态与环境问题提供更多支持。生态学是人类认识和理解生命世界的自然观, 也是保护和改造自然世界的实践论。生态学认识和改造生命世界的方法论可以概括为五点: 层次观(生命系统具有多样的层次结构)、整体论(从整体论视角认识不同层次的生命现象)、系统论(以系统的观点看待生命世界)、演变论(从动态和演化的视角理解生命系统)和实践观(为保护、利用和改造自然世界提供方案和技术)。生态学研究的具体方法包括: 野外调查与观测、室内和室外实验、模型模拟, 以及整合分析等。虽然生态学及其各主干方向具有完整的理论体系, 但缺乏技术体系, 因此创建和发展核心技术对学科的持续健康发展至关重要。

从学科的基本概念与理论现状来看, 生态学的学科体系正处于快速发展阶段。该文通过分析、综合及辩证的方式, 详细阐述了生态学可能的基本原理: (1)尺度依赖原理: 所有生态过程变化的规律性和作用机制均依赖于时空尺度, 以及生态组织或等级性, 相应的概念和理论基本上是适应于一定尺度而被提出, 试图构建横跨所有尺度的理论始终面临着挑战; (2)动态平衡原理: 由于生态系统的开放性, 尤其是生物和生态代谢的特性, 某一阶段的生态过程或某一状态的生态系统仅能形成动态平衡, 其性质取决于系统自身的调节能力(抵抗力与恢复力)和所处的演替阶段, 演替顶极通常是系统的一个稳定平衡状态, 此后系统开始转向非平衡状态; (3)反馈作用原理: 反馈作用决定或调控生态过程或生态系统的性质与功能, 正反馈可以导致生态过程或系统呈现单向增加或减少的变化, 而负反馈则能够维持生态平衡(包括生物稳态), 在生态-进化过程中反馈作用之间的平衡调控着生态系统的稳定或不稳定状态。实际上, 尺度依赖原理是针对生态现象和过程的总体认识视角而言, 动态平衡原理是着重于生态过程或状态的性质之考虑, 而反馈作用原理是聚焦于生态学核心问题——相互作用(生物与生物之间和生物与非生物之间)的概括。这些生态学基本原理既具有相对的独立性, 也存在一定的相容性, 它们存在着内在的必然联系。认识并确立生态学的基本原理, 不仅会促进生态学概念与理论的发展, 更有益于生态学科学框架的构建及精进完善。

微生物氮利用效率(NUE)描述了微生物用于生长的氮相对于吸收的总有机氮的比例, 是调节土壤氮循环的重要参数。¹⁸O-H₂O法和生态酶化学计量模型广泛应用于评估微生物NUE。然而, 目前关于氮富集对森林土壤微生物NUE影响的研究仍不充分, 这会影响对土壤氮供应的准确预测。该研究以亚热带罗浮栲(Castanopsis faberi)林土壤为研究对象, 通过施加尿素模拟大气氮沉降, 设置对照(CK, 0 kg N·hm^-2·a^-1)、低氮(LN, 40 kg N·hm^-2·a^-1)和高氮(HN, 80 kg N·hm^-2·a^-1) 3个处理, 使用¹⁸O-H₂O法和生态酶化学计量模型, 比较不同氮富集水平下土壤微生物NUE的差异。同时还测定了土壤理化性质、微生物生物量、胞外酶活性、化学计量不平衡等, 以期探究调控微生物NUE对氮富集响应的因子。结果表明, 不同方法得到的微生物NUE均随着氮富集速率的增加而降低。不同氮处理的矢量角度值均大于55°, 这表明该研究区土壤微生物整体上受到磷限制, 但氮富集并没有加剧该样地土壤微生物受到的磷限制。相反, 氮富集对微生物碳氮不平衡具有显著的负效应, 且微生物NUE与微生物碳氮不平衡呈显著的正相关关系。综上, 氮富集可能不利于亚热带森林土壤氮储存。为改善这一现状, 建议进一步调控土壤生态化学计量平衡。

土壤氮矿化、硝化和微生物氮固持是关键的土壤氮循环过程, 对土壤供氮能力具有重要影响。了解森林土壤氮转化速率特征有助于深入理解森林土壤氮动态及森林生态系统生产力。该研究通过整合分析78篇已发表论文中的685项观测数据, 探究了全球尺度上的森林土壤总氮矿化速率、总硝化速率及微生物氮固持速率特征及其关键影响因素。结果表明: (1)森林土壤总氮矿化速率、总硝化速率和微生物氮固持速率的平均值分别为(6.65 ± 0.61)、(1.99 ± 0.21)和(8.10 ± 1.45) mg N·kg^-1·d^-1。(2)土壤总氮矿化速率和微生物氮固持速率在不同森林类型间存在显著差异。热带森林和温带针叶林具有较高氮矿化速率, 而亚热带阔叶林和亚热带针叶林的氮矿化速率较低; 温带针阔混交林具有较高的微生物氮固持速率, 而亚热带阔叶林和亚热带针叶林的微生物氮固持速率较低。(3)土壤总硝化速率在不同森林类型间无显著差异。(4)热带/亚热带森林和温带森林土壤总氮转化速率空间变异的主要影响因素为土壤总氮含量和微生物生物量。总体而言, 森林土壤总氮转化速率在全球范围内变异较大, 其空间变异主要受土壤底物供应及微生物生物量调控。

近代工农业发展引起的生态系统活性氮(N)和磷(P)输入可以通过影响土壤团聚体结构及其稳定性, 改变土壤储碳(C)能力。目前, 亚热带地区还缺少关于模拟N、P沉降对土壤团聚体影响的观测研究, 且较少关注P沉降与N沉降的相互作用。为了探明生态系统N富集及其与P沉降相互作用如何影响土壤团聚体固碳机制, 在中国南方亚热带森林中进行了连续7年的N、P添加实验, 实验设计了对照(CK, 0 kg N·hm^-2·a^-1)、低氮添加(LN, 50 kg N·hm^-2·a^-1)、氮添加(NA, 100 kg N·hm^-2·a^-1)、氮磷添加(N+P, 100 kg N·hm^-2·a^-1 + 50 kg P·hm^-2·a^-1) 4个处理, 测定了土壤性质、土壤团聚体及其C、N含量和各粒级团聚体C、N稳定同位素组成。结果表明, 常绿阔叶林大团聚体(直径>250 μm)是土壤优势粒级, 占土壤总质量的83%-87%, LN处理增加大团聚体形成和平均质量直径、平均几何直径, 而NA和N+P处理小幅降低土壤团聚体稳定性。该地区N富集主要通过提高各粒级团聚体C、N浓度来增加团聚体C、N含量, 增加的有机质主要富集在大团聚体中。大团聚体主要增加高C:N、富¹³C的有机质。相比于低N添加, 过量的N输入不利于土壤团聚体结构稳定及其C固存。在N添加条件下, 添加P并未显著改变该地区团聚体稳定性及其碳氮含量。N、P添加下, 常绿阔叶林土壤C、N、P总含量对土壤团聚体形成没有促进作用, 而土壤pH的显著降低对团聚体C、N含量增加有显著的促进意义。该研究结果提高了对常绿阔叶林团聚体变化机制的了解, 从而对预测未来N、P沉降下常绿阔叶林和其他条件相似地区的土壤C汇潜力有重要参考价值。

在全球气候变化背景下, 该研究分析了缙云山针阔混交林能量通量在不同时间尺度的动态特征及其对环境因子的响应。该研究选取缙云山针阔混交林为研究区域, 基于涡度相关法测得的数据, 使用相关性因子分析和结构方程模型分析缙云山针阔混交林2020、2021和2023年(2022年数据缺失)的长时间序列的通量数据。主要结论: (1)净辐射(Rn)、显热通量(H)和潜热通量(LE)在日尺度上呈现出单峰型趋势, 峰值分别出现于14:00时, 并于19:00后趋近于0; 而土壤热通量(G)呈双峰模式, 日最低值出现于日出前, 最高值出现于14:00时。(2)在月份尺度上, Rn对能量通量的驱动效应自4月起增强, 7-8月达峰值, 随后逐渐减弱; 冠层导度(Gs)对LE的限制呈同步趋势。(3)在生长季尺度上, Rn是能量通量变化的主要影响因子, 从相关因子判断Gs对H有轻微限制作用, 而对LE有明显限制作用, 但其实植物的水分平衡机制影响最大能量。(4) 3年的年均波文比(β)分别为0.69、0.63和0.76。(5)受极端干旱影响, 该地区年尺度H出现双峰型趋势。该研究通过对缙云山针阔混交林能量通量特征与影响因子进行分析, 揭示了能量通量的动态变化过程, 量化了环境因子的影响, 为评估亚热带森林生态系统对气候变化的响应和森林保育提供了科学依据。

准确估算作物产量对于农业政策制定具有重要意义。植被冠层光谱和碳通量是监测作物生长状态的主要数据, 然而比较两者在预测产量方面精确度的研究较少。该研究以同步观测的植被冠层反射光谱和气体交换参数为基础数据, 探索各类参数预测水稻(Oryza sativa)籽粒产量和地上生物量的精确度。结果表明, 植被反射指数在估算水稻籽粒产量和地上生物量时的表现优于碳通量参数, 其中最优估算参数为植被近红外反射率; 营养生长阶段是水稻籽粒产量和地上生物量的最优估算阶段。研究结果可为基于遥感数据和地面通量数据的农田产量估算提供指导。

为了揭示气候变暖对我国亚热带地区常绿阔叶天然林细根生长量和形态特征的影响, 在福建三明森林生态系统国家野外科学观测研究站开展常绿阔叶天然林野外原位土壤增温实验, 采用内生长环法探究增温在雨季(5月)和旱季(11月)对常绿阔叶天然林吸收根(直径<1 mm)和运输根(直径1-2 mm)的生长量及形态特征的影响。结果表明: 与对照相比, 在雨季, 增温处理使得吸收根的生长量显著降低41.2%, 细根(直径0-2 mm)总生长量无显著变化, 吸收根和运输根的直径和长度均没有显著变化, 吸收根的比根长(SRL)和比根表面积(SRA)均显著降低53.2%和42.9%, 吸收根的组织密度(RTD)显著增加28.8%; 在旱季, 增温处理使得吸收根、运输根和细根总生长量均显著增加, 吸收根和运输根的长度分别显著增加38.5%和33.5%, 吸收根和运输根的直径、SRL、SRA和RTD均无显著变化。在未来气候变暖背景下, 中亚热带地区常绿阔叶天然林具有较强的适应能力。雨季, 细根表现出更高的可塑性, 主要是调整吸收根性状来降低增温对细根资源吸收和生长的影响; 旱季, 细根则采取相对保守的防御策略, 主要是增加吸收根和运输根的长度来拓展资源吸收空间。该研究为全球变暖情景下亚热带森林生态系统不同功能细根的生态适应机制及资源获取策略的研究提供了科学依据。

“常绿阔叶林”是中国最具特色的植被类型之一, 分布范围极广, 种类组成复杂, 群落类型多样, 分类十分困难, 存在众多争议。该文采用生态外貌-植物区系分类系统(EcoFloVCS), 其高级单位分类主要依据是生态外貌, 兼及区系, 共设5级: 群系纲(Formation Class)—群系亚纲(Formation Subclass)—群系组(Formation Group)—群系(Formation)—群落门(Division); 中、低级单位分类主要依据是植物区系, 兼及生态外貌和地理分布, 共设4级: 群落纲(Community Class)—群落目(Order)—群团(Alliance)—群丛(Association)。该文以中国常绿阔叶林为对象, 在2013年常绿阔叶林分类的基础上, 参照EcoFloVCS以及《植物社会学国际命名法规》(第4版)对其分类进行了修改和增订。目前共分为3个群系、3个群落门、9个群落纲、23个群落目和58个群团, 并对各群系的地理分布、优势层的优势种、鉴别种及其以下等级的划分进行了简要介绍; 基于现有植物样方数据, 共划分69个群丛和339个群落。更多信息将通过EBLF网站(http://EBLF.info)分享, 并将对分类系统持续进行增订。

气候变化在很大程度上影响着生物类群的演化历史, 多肉植物是适应干旱气候条件的特殊植物类群。龙树科含3亚科6属约20种, 均为多肉植物, 分布于非洲大陆南部至东部以及马达加斯加西南部的干旱地区, 然而该科类群物种多样化历程是否与其分布区干旱气候的建立有关, 到目前为止尚不清楚。该研究基于6个叶绿体序列片段(rps16、rpl16、trnL-F、trnT-trnL、trnG-S、trnQ-rps16)构建了该科系统发生关系, 并对该科类群进行了分化时间估算和物种多样化分析。结果表明: 龙树科是一个获得很高支持的单系类群, 该科类群在古新世中期约62.3百万年前(Ma)开始分化, 但物种多样性相对较高的马齿苋树亚科与龙树亚科分别在约14.9 Ma和11.1 Ma才开始分化, 该科类群在约11 Ma出现过分化速率明显增加的情况, 这与其地理分布区在中新世15‒10 Ma期间的干旱气候建立在时间尺度上高度吻合。该研究认为龙树科地理分布区在中新世中晚期干旱气候的建立可能是促进其物种快速分化的潜在环境因子。该研究不仅深化了对龙树科物种多样性演化的认识, 同样增进了对多肉植物类群在时间尺度上进化历史的理解。

牛筋草(Eleusine indica)是世界性恶性杂草, 为安徽省沿江棉区优势杂草, 而棉花(陆地棉, Gossypium hirsutum)对杂草竞争十分敏感。该研究旨在明确牛筋草对棉花的密度竞争作用及其防治临界期, 为棉田牛筋草的综合防治提供理论依据。2010-2012年在安徽省安庆市实验地, 密度竞争实验采用添加系列实验方法, 棉花密度保持不变, 设置8个牛筋草密度(0、0.125、0.25、0.5、1、2、3、4株·m^-1)与棉花全生育期竞争; 防治临界期实验分别设置不同的牛筋草除草临界期和无杂草临界期(0、2、4、6、8、10、12、14、20周), 研究不同牛筋草密度以及2.5株·m^-1密度下不同除草临界期和无杂草临界期对棉花生长、子棉产量及其构成因素的影响。随着牛筋草密度增加, 牛筋草株高逐渐降低, 分别在牛筋草密度为3株·m^-1 (2011年)和0.25株·m^-1 (2012年)，较0.125株·m^-1显著降低。3年数据平均后, 牛筋草生物量由715 kg·hm^-2 (0.125株·m^-1)逐渐增加到4 148 kg·hm^-2 (4株·m^-1); 在较高密度, 牛筋草种内竞争明显。2012年随着牛筋草与棉花共生时间延长, 牛筋草单株分蘖数和生物量逐渐增加; 在共同竞争前12周, 牛筋草株高均大于棉花。随着牛筋草密度增加, 棉花株高和茎直径呈降低趋势, 单株果枝数、铃数显著减少, 较高密度牛筋草降低棉花单铃重, 衣分没有明显变化。其中2012年2株·m^-1及以上密度的牛筋草显著降低棉花株高; 2011年3株·m^-1及以上密度和2012年4株·m^-1牛筋草显著降低棉花茎直径。1株·m^-1的牛筋草密度导致棉花单株果枝数减少8.7%-11.6%, 铃数减少18.6%-35.2%, 单铃重减少0.1%-4.6%。引起子棉显著减产的牛筋草密度分别是0.125株·m^-1 (2010和2012年)和0.25株·m^-1 (2011年), 导致子棉减产10%-18%; 单株铃数及子棉产量损失率与牛筋草密度符合双曲线模型, 由此预测导致单株铃数减少50%的牛筋草密度为2.3-3.7株·m^-1, 致使子棉减产率达5%的牛筋草密度为0.05-0.09株·m^-1。随着牛筋草与棉花竞争时间的延长, 棉花株高、茎直径逐渐减少, 单株果枝数、铃数显著降低, 子棉产量显著降低; 杂草竞争时间与子棉相对产量高度符合Logistic模型。无杂草时间延长则导致棉花株高、茎直径增加, 单株果枝数、铃数和子棉产量显著增加; 子棉相对产量随无杂草时间的变化趋势高度符合Gompertz模型。当设定子棉产量损失阈值为5%时, 2.5株·m^-1密度下牛筋草防治临界期在棉花播种后35-83天。

植物性系统是影响植物交配、遗传、进化与物种分布的重要繁殖器官, 根据花器官雌蕊与雄蕊分布位置的不同, 可将性系统分为两性花、雌雄异株与雌雄同株。该研究以戴云山南坡不同海拔(900-1 600 m)森林群落为研究对象, 分析木本植物性系统数量特征随海拔梯度的变化, 采用Mantel相关性分析探讨性系统与环境因子之间的相关关系。结果表明: 1)样地内共有木本植物85种, 其中两性花植物47种(55.3%), 雌雄异株植物29种(34.1%), 雌雄同株植物9种(10.6%)。2)随着海拔升高, 雌雄异株植株数和物种比例呈现“单峰”模式, 雌雄同株植株数先下降后上升, 雌雄同株物种比例显著下降, 两性花的植株数和物种比例无明显变化。3)随海拔升高, 性系统Shannon-Wiener多样性指数与Pielou均匀度指数总体下降, Simpson优势度指数无明显变化。4)土壤有效磷含量与土壤温度是驱动木本植物性系统数量特征随海拔梯度变化的最重要因子。综上, 戴云山南坡木本植物性系统数量特征沿海拔梯度存在显著差异, 性系统的海拔分布对环境变化高度敏感, 表明植物通过调节性系统组成适应环境变化, 从而确保种群持续生存和繁衍。

探索不同树种或环境条件下树干径向变化的规律及影响因素, 是量化和评估森林碳汇及其碳固定过程的基础。该研究以水曲柳(Fraxinus mandshurica)和落叶松(Larix gmelinii)为研究对象, 连续高频监测树干径向变化和相关环境因子, 解析其年内和年际间的差异性, 以及环境因子对树干径向变化的影响。结果表明: 两树种的年内径向变化均符合Gompertz模型, 但在季节尺度上不完全同步, 年径向变化累积量和年平均断面积日变化速率存在显著的种间差异性。2020-2022年3年间水曲柳的径向变化起始时间早于落叶松, 年径向变化累积量达到25%的年序日(DOY₂₅)比落叶松提前3-17天, 且2021年的高峰生长时长(L_PGS)比落叶松长28天, 而径向变化终止时间较一致。两树种的径向日变化速率均表现出先增加后减小的单峰曲线趋势, 在初夏(DOY 147-DOY 157)达到峰值。两树种径向变化关键时间节点(DOY₂₅、DOY₅₀和DOY₇₅)和L_PGS受年际间环境因子影响。生长季两树种树干径向日变化受天气状况影响呈现出不同的变化趋势, 其中晴天呈正弦函数型波动。水曲柳和落叶松树干径向变化在树干径向增长盛期的日振幅与土壤体积含水量呈显著负相关关系, 而与光合有效辐射呈显著正相关关系, 两树种在树干径向增长盛期的树干径向日变化量与饱和水汽压差皆呈负相关关系。这表明树干径向季节动态受树种特性影响, 而日变化格局受土壤体积含水量、光照条件等环境因子的影响, 水分条件是影响水曲柳和落叶松径向变化的重要因素。

近年来, 由于温室气体的大量排放, 极端天气事件的频发已对植物光合作用产生显著影响。光合作用不仅直接关系到植物的生长发育, 其光合速率更是评估植物健康状况与预测未来全球碳循环动态的关键指标。此外, 净光合速率还是设施农业环境调控中的重要参数。因此, 准确预测植物光合速率对农业、林业和草业的科学发展具有重要意义。该研究首先使用光合测量仪获取不同环境下芦苇(Phragmites australis)和互花米草(Spartina alterniflora)的光合数据, 随后拟合了7种单因素光合响应模型, 并基于理论指导的神经网络(TgNN)建立了多因素光合速率预测模型。研究结果表明, 现有的单因素光合响应模型虽取得不错的拟合效果, 但其理论研究的价值有限; 而基于TgNN建立的多因素光合速率预测模型展现了较好的预测能力和泛化能力。该研究为构建准确、可靠的植物光合速率预测模型提供了一种新的方法和思路。

作为植物根系、土壤及微生物的关键纽带, 根系分泌物不仅是信息传递的重要桥梁, 还是能量输入的核心载体, 在植物响应环境变化的过程中起重要作用。然而, 混交对根系分泌物代谢产物的影响尚不清楚。该研究以我国南亚热带马尾松(Pinus massoniana)纯林、格木(Erythrophleum fordii)纯林、马尾松格木混交林为研究对象, 通过野外原位收集法分别获取了马尾松和格木在纯林和混交林中的根系分泌物, 利用组合型四极杆Orbitrap质谱仪(LC-MS/MS)检测根系分泌物代谢产物。结果表明: (1)马尾松和格木根系分泌物代谢产物中脂类、有机杂环类、有机酸类和有机氧类化合物的相对定量值均表现为纯林显著高于混交林; (2)通过比较分析纯林与混交林树种根系分泌差异代谢物发现, 马尾松有208个差异代谢物, 其中甘油磷脂在马尾松纯林中表现为显著上调, 格木有106个差异代谢物, 其中4-烯丙基苯酚、紫苏醛、异丁酸和双碘毒素在格木纯林中表现为显著上调; (3) KEGG注释及富集分析发现, 相较于混交林, 马尾松和格木纯林的脂质代谢途径均表现为显著上调, 该代谢与植物防御策略相关。

为揭示耐盐植物根系分泌氨基酸及其衍生物对盐胁迫的响应机制, 该研究以长穗偃麦草(Elytrigia elongata)为研究对象, 通过添加NaCl设置对照、轻度、中度、重度4个盐胁迫强度, 利用液相色谱-质谱联用非靶向代谢物分析技术, 探究根系分泌氨基酸及其衍生物随盐胁迫强度增加的变化趋势, 及其与根系性状和根际土壤理化性质的关系。结果表明, 随着盐胁迫增强, 根系分泌的L-精氨酸、L-多巴色素、2,3,4,5-四氢吡啶-2,6-二甲酸、N-乙酰天门冬氨酸、L-苯丙氨酸、L-蛋氨酸、反-3-羟基-L-脯氨酸、N-乙酰-L-苯丙氨酸显著减少, 而N-茉莉酸异亮氨酸、甜菜碱显著增加, 但甜菜碱的丰度在轻度、中度与重度胁迫间无显著差异, N-茉莉酸异亮氨酸的丰度仅轻度胁迫与对照间无显著差异, 哌可酸和高甲硫氨酸虽对盐胁迫有显著响应, 但随盐胁迫增强, 未呈线性变化, 其余氨基酸及其衍生物分泌量无显著变化。表明长穗偃麦草可通过调节根系分泌氨基酸及其衍生物的量来适应盐胁迫环境。土壤盐度、电导率、体积含水量、根总体积、根总表面积是甜菜碱、N-茉莉酸异亮氨酸分泌上调的关键影响因子; 土壤电导率是8种分泌下调氨基酸及其衍生物的关键影响因子。路径分析显示, 分泌上调和下调的10种氨基酸及其衍生物均受土壤电导率、pH调控。上述结果为深入理解植物适应盐胁迫的生理机制提供科学依据。

根系吸水和叶片蒸腾协同作用以维持植物体内水分动态平衡。木质部水分的长距离运输主要依赖蒸腾拉力, 根压仅在夜间或蒸腾速率低时起作用。然而, 一些藤类和草本植物具有较大的根压, 在蒸腾拉力同时存在的情况下, 根压变化是否影响蒸腾及蒸腾对根压变化的响应速度和方式仍不清楚。该研究以水培富贵竹(Dracaena sanderiana)为研究对象, 设置低温(0 ℃)、高温(35 ℃)、盐(200 mmol·L^-1 NaCl)、干旱(20% PEG 6000)、去须根和离体胁迫处理, 探讨以上胁迫因子对富贵竹根压和蒸腾的影响, 以及蒸腾对根压的响应。结果表明: (1)富贵竹根压较大, 非胁迫条件下可维持全天正压, 能够单独作用将水分驱动至茎干顶端, 而不需要蒸腾拉力作用; 富贵竹蒸腾速率最大值仅为0.37 mmol·m^-2·s^-1, 蒸腾耗水少可能是其可全天维持正根压的原因。(2)低温处理后根压和蒸腾速率均降低, 高温处理后两者均升高, 说明温度影响根系的生理活动和根压, 根压变化又迅速影响蒸腾。(3)盐、干旱、去须根和离体处理后, 根压均在一天内降到负值后逐渐回升至0附近, 而蒸腾速率和气孔导度均在处理后短时间内小幅降低, 次日降至处理前的18%-72%, 长时间(4-12天)处理后则均接近于0, 这说明水培富贵竹蒸腾对根压变化反馈迅速, 根压消失导致富贵竹失去水分向上运输的动力, 引起气孔关闭和蒸腾消失。综上所述, 水培富贵竹根压消失后蒸腾拉力并未维持之前的蒸腾速率, 说明富贵竹木质部水分运输具有根压驱动机制, 与大多数植物具有的以蒸腾拉力为主要驱动机制不同。该研究进一步揭示了富贵竹特殊的水分运输机制, 为富贵竹栽培的水分管理提供理论支撑与指导。

针对宁夏引黄灌区盐碱地面积不断扩大和种植玉米(Zea mays)产量降低等问题, 探讨垂直深旋耕配施有机肥对玉米叶片衰老特性及产量的影响, 可为该地区盐碱地玉米延衰增产提供理论依据。该研究于2021-2022年在宁夏平罗县开展裂区试验。设置常规耕作(TF, 翻耕深度25-30 cm)和垂直深旋耕(DT, 深度40-45 cm) 2种耕作方式为主区, 以0 kg·hm^-2 (M0)、7 500 kg·hm^-2 (M1)、15 000 kg·hm^-2 (M2)和22 500 kg·hm^-2 (M3) 4个有机肥用量水平为副区, 用于分析盐碱地玉米产量及叶片衰老特性。结果表明: (1) DT加M2处理, 玉米产量显著提高, 有机肥用量保持在14 505-16 710 kg·hm^-2之间可实现产量最大化; 在该处理下, 玉米的叶面积指数(LAI)、相对叶绿素含量(SPAD)显著提升, 叶片衰老起始期推迟1.7-2.19 d。(2) DT配施有机肥较其他处理降低了土壤pH和电导率(EC), 增加了碱解氮(AN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)和有机质(OM)的含量, 显著提高了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性并降低了脯氨酸(Pro)和丙二醛(MDA)含量, 显著提升了可溶性糖(SS)含量。其中以M2处理最优, 与其相比, 过多的有机肥投入(M3)会使土壤pH和EC升高, 养分含量降低, SOD活性、POD活性、CAT活性、SS含量、Pro含量下降且增加MDA的含量, 抑制玉米生长和产量的持续提升。(3) Pearson相关性分析表明, 玉米产量与叶片的LAI、SPAD、SOD活性、POD活性、CAT活性、Pro含量、SS含量及土壤的AN、AK、OM含量呈显著或极显著正相关关系, 与MDA含量、EC呈显著或极显著负相关关系。(4)主成分分析表明, 垂直深旋耕配施有机肥处理下综合得分呈现M2 > M3 > M1 > M0的态势。该研究中垂直深旋耕配施15 000 kg·hm^-2有机肥(M2)可有效改善盐碱地土壤环境, 推迟叶片衰老时间, 提高叶片抗氧化酶活性, 降低MDA的积累, 进而提高玉米产量。