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目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"生態(tài)學(xué)部分3.水文過(guò)程與生態(tài)過(guò)程分別包含哪些內(nèi)容?3旱生植物如何通過(guò)調(diào)節(jié)自身來(lái)適應(yīng)干旱環(huán)境?3\o"CurrentDocument"水文學(xué)部分4.\o"CurrentDocument"樹(shù)冠截留產(chǎn)生的水文效應(yīng)有哪些?4.\o"CurrentDocument"枯落物層截留的影響因素有哪些?4.\o"CurrentDocument"枯落物層截留的水文效應(yīng)有哪些?4.\o"CurrentDocument"6.土壤水的作用是什么?4.\o"CurrentDocument"影響土壤有效水量的因素有哪些?4.土壤含水量與水分關(guān)系及各種水分類型間計(jì)算題5土水勢(shì)一般由哪些勢(shì)能組成?5不同情況下土水勢(shì)有哪些變化?6.\o"CurrentDocument"土壤水吸力的特點(diǎn)是什么?6.12.平衡土-水系統(tǒng)的土水勢(shì)計(jì)算題7土壤蒸發(fā)的三個(gè)階段分別是什么?7土壤蒸發(fā)的影響因素有哪些?8\o"CurrentDocument"擴(kuò)散的定義和特點(diǎn)是什么?8.\o"CurrentDocument"集流的定義、特點(diǎn)與途徑是什么?8\o"CurrentDocument"植物細(xì)胞的滲透作用以及其驅(qū)動(dòng)力分別是什么?9\o"CurrentDocument"植物細(xì)胞的水勢(shì)由什么構(gòu)成?9在不同的情況下植物細(xì)胞的水勢(shì)組成有什么區(qū)別?920?為什么所有陸生植物都要面對(duì)既要從大氣吸收CO2,又要防止水分過(guò)度散失的矛盾?1.1所有陸生植物都要面對(duì)既要從大氣吸收CO2,又要防止水分過(guò)度散失的矛盾,其\o"CurrentDocument"針對(duì)這種矛盾所采取的措施有哪些?11蒸騰比率C3植物約為400,C4植物約為150,CAM植物約為50的原因是什么?1.1\o"CurrentDocument"23?蒸騰比率C4VC3的原因是什么?11氣孔下腔的水蒸氣通過(guò)氣孔擴(kuò)散到大氣中的影響因素是什么?11植物根系的主要作用是什么?12\o"CurrentDocument"根系的主要研究?jī)?nèi)容是什么?12\o"CurrentDocument"27?根系的處理方法以及處理階段是什么?1228.根系的主要研究方法是什么?每種方法的原理、操作以及優(yōu)缺點(diǎn)分別是什么?...12\o"CurrentDocument"29?對(duì)于根系的研究方法中新技術(shù)方法的優(yōu)缺點(diǎn)是什么?.13\o"CurrentDocument"根系調(diào)查在植物-水分關(guān)系中存在的問(wèn)題以及其解決方法是什么?14\o"CurrentDocument"穩(wěn)定同位素示蹤植物水分來(lái)源的原理是什么?.1432?采用穩(wěn)定同位素示蹤植物水分來(lái)源的流程是什么?14\o"CurrentDocument"體樣品中水分的抽提過(guò)程中誤差產(chǎn)生的主要原因以及解決方法是什么?14采用穩(wěn)定同位素示蹤植物水分來(lái)源存在的問(wèn)題是什么?15\o"CurrentDocument"土壤含水量的測(cè)定方法主要有哪些?其各自的優(yōu)缺點(diǎn)是什么?15\o"CurrentDocument"土壤水勢(shì)的測(cè)定方法主要有哪些?其各自的原理及優(yōu)缺點(diǎn)是什么?15\o"CurrentDocument"衡量植物水分的指標(biāo)是什么?16用測(cè)定植物組織中水的含量作為水分狀況的指標(biāo)有哪幾種表示方法?16
植物細(xì)胞水勢(shì)的測(cè)定方法有哪些?其各自的原理、機(jī)制與優(yōu)缺點(diǎn)分別是什么?...18TOC\o"1-5"\h\z利用水勢(shì)可以解決的問(wèn)題有哪些?19植物的蒸騰失水與哪些因素有關(guān)?20針對(duì)于不同尺度植物蒸騰速率的測(cè)定方法有哪些?20影響植物蒸騰的因素包括生物學(xué)結(jié)構(gòu)因素、土壤供水和氣象因素。對(duì)于植物蒸騰的季節(jié)變化分析,發(fā)現(xiàn)液流與土壤含水量呈現(xiàn)較強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系,而與氣象因子相關(guān)性較小。2.1當(dāng)土壤剖面中可能有多個(gè)區(qū)間的同位素組成與莖干水相符時(shí)植物吸水可能有哪些情況?如何確定此時(shí)植物具體以哪種情況進(jìn)行吸收水分?以及植物對(duì)每種水分吸收的比例具體為多少?2.1\o"CurrentDocument"野外觀測(cè)需要觀測(cè)的內(nèi)容主要有哪些?2.2生態(tài)學(xué)部分水文過(guò)程與生態(tài)過(guò)程分別包含哪些內(nèi)容?水文學(xué)?問(wèn)*地表水產(chǎn)匯流過(guò)程?水文學(xué)?問(wèn)*地表水產(chǎn)匯流過(guò)程?水土流失<土壤水分均衡*地下水的補(bǔ)給-區(qū)域水均衡植物的繁殖與更新植物的生長(zhǎng)發(fā)育水分吸收和蒸騰植披格局與動(dòng)態(tài)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)旱生植物如何通過(guò)調(diào)節(jié)自身來(lái)適應(yīng)干旱環(huán)境?旱生植物通過(guò)根系發(fā)達(dá)、葉片退化、氣孔調(diào)控、WUE較高以及滲透勢(shì)低來(lái)適應(yīng)干旱環(huán)境。水文學(xué)部分樹(shù)冠截留產(chǎn)生的水文效應(yīng)有哪些?降雨滯后效應(yīng):由于樹(shù)冠截留,林內(nèi)降雨的開(kāi)始時(shí)間與林外降雨并不同步,一般會(huì)出現(xiàn)滯后效應(yīng)。降雨歷時(shí)延長(zhǎng)效應(yīng):截留在樹(shù)冠上的雨水,會(huì)因?yàn)榻涤赀^(guò)程而不斷滴落到林下,即使在降雨停止后,樹(shù)冠上的超飽和雨水還會(huì)滴落下來(lái)。降水總量減少和降水強(qiáng)度減弱:截留在樹(shù)冠上的降水最終被蒸發(fā)回到大氣中,因而降水總量減少。林內(nèi)降雨強(qiáng)度通常比林外降雨強(qiáng)度約小10%?30%??萋湮飳咏亓舻挠绊懸蛩赜心男??群落結(jié)構(gòu)不同物種組成,枯枝落葉的類型和數(shù)量有很大差異,因而其持水量也有很大差異,隨著林齡的增加,枯枝落葉逐漸增多,持水量增加??萋湮飳游炙颗c降水前的干燥度有關(guān),在干燥時(shí)持水量大,反之則小。降雨特性隨著雨量的增加,特別是連續(xù)性大暴雨或特大暴雨時(shí),這種截留作用將減弱。(3)地形坡度坡度影響單位面積上枯落物量,故與持水量密切相關(guān)。坡度愈大,其持水量愈小。(4)溫度溫度影響蒸發(fā),故溫度高,枯落物干燥,其持水量大;而相同條件下,溫度低,枯落物持水量小。枯落物層截留的水文效應(yīng)有哪些?截留降水,減少地表徑流枯落物不僅能截留降水,而且能吸收和減少地表徑流。從長(zhǎng)期多次降雨來(lái)看,數(shù)量和作用是可觀的,這種作用不容忽視。防止地表結(jié)皮,促進(jìn)入滲雨滴濺蝕分散土壤,使細(xì)小顆粒堵塞孔隙,產(chǎn)生表面結(jié)皮,阻礙水分下滲??萋湮锬苡行У胤乐雇寥澜Y(jié)皮;吸收和過(guò)濾地表徑流;改善土壤結(jié)構(gòu),增加水穩(wěn)性團(tuán)粒,并增加有機(jī)養(yǎng)分;提高地表粗糙度,減延流速,延長(zhǎng)入滲。抑制土壤蒸發(fā),延緩?fù)寥雷兏煽萋湮飳痈采w地表,抑制了土壤蒸發(fā)??萋湮飳釉胶瘢吭礁?,土壤蒸發(fā)越小。土壤水的作用是什么?為植物提供水分溶解礦質(zhì)養(yǎng)分參與土壤有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化與腐殖化影響土壤的物理、化學(xué)和生物性質(zhì)影響土壤有效水量的因素有哪些?土壤質(zhì)地(決定因素)
(2)土壤有機(jī)質(zhì)含量(3)土壤結(jié)構(gòu)、土壤松緊度(4)植物類型土壤含水量與水分關(guān)系及各種水分類型間計(jì)算題==某一旱地土壤容重為13g/Cm\田間持水量為為30%。為保證作物正常生長(zhǎng)*需使30cm土層的相對(duì)含水量達(dá)到80%o灌水前取濕土27.60gt105°C下充分烘干后稱重.土樣質(zhì)量>324.00go灌水前適逢降雨10.0mm==解:降雨前土壤質(zhì)量含水量^=(27.60-24.00)/24-0X100%=15%IK相對(duì)含水量為80%時(shí)的土壤質(zhì)量含水量:IK0jnJ=3O%X8O%=24%需增加的土壤質(zhì)量含水量;^=24%45%=9%土層中需增加的水層厚度:h辱(mm)=9%XL3X30X10=354(nnn)需灌溉補(bǔ)充的水層厚度’氐1=35」-10,0=25,1(mm)相當(dāng)?shù)耐寥蕾A水量:J^,=25J/1000X10000=251(m^/ha)9?土水勢(shì)一般由哪些勢(shì)能組成?土水勢(shì)一般由基質(zhì)勢(shì)、重力勢(shì)、壓力勢(shì)和溶質(zhì)勢(shì)(滲透勢(shì))組成。(1)重力勢(shì)(屮g)土壤水受重力作用所引起的一種勢(shì)值。只與相對(duì)于參考面的高度有關(guān),與土壤本身的性質(zhì)無(wú)關(guān)。作用力:重力;fg=gz作用結(jié)果:能勢(shì)可正可負(fù)高于參照面:Wg>0低于參照面:屮g<0⑵壓力勢(shì)(屮p)土水系統(tǒng)中的壓力超過(guò)參照狀態(tài)下的壓力而引起的勢(shì)值。作用力:靜水壓力;^p=gh作用結(jié)果:正的能勢(shì)飽和土壤:屮p>0不飽和土壤:屮p=0(3)基質(zhì)勢(shì)(屮m)土水系統(tǒng)中由于土壤固體特性所引起的一種勢(shì)值。作用力:土壤顆粒表面的分子力和土壤毛管孔隙的毛管力作用結(jié)果:負(fù)的能勢(shì)影響因素:土壤吸附力和土壤孔隙性質(zhì)的差異非飽和土壤:屮m<0飽和土壤:屮m=0(4)溶質(zhì)勢(shì)/滲透勢(shì)(屮o)由土壤水中溶解的溶質(zhì)而引起的勢(shì)值。作用力:滲透壓作用結(jié)果:負(fù)的勢(shì)值滲透壓:n=cRT滲透勢(shì):屮o=-cRT影響因素:土壤溶液中溶質(zhì)濃度越大,溶質(zhì)勢(shì)越強(qiáng),其值越負(fù);溶質(zhì)勢(shì)只有對(duì)半透膜的水分運(yùn)動(dòng)起作用(如植物根系)。10.不同情況下土水勢(shì)有哪些變化?總土水勢(shì)性=甲屮炸+卩p+叫水力勢(shì)(HydTbiilicPotential)叮肖h=忤十叫+炸*飽和土壤水:妙嚴(yán)妙g+炸-非飽和土壤水:叫=%+先ii土壤水吸力的特點(diǎn)是什么?土壤水吸力是指土壤水在承受一定吸力的情況下所處的能態(tài),簡(jiǎn)稱吸力,但
并不是指土壤對(duì)水的吸力。(1)只包括基質(zhì)吸力和溶質(zhì)吸力S=Sm+So(2)基質(zhì)吸力和溶質(zhì)吸力分別與基質(zhì)勢(shì)和溶質(zhì)勢(shì)數(shù)值相等,符號(hào)相反,故土壤水吸力為正值或零(3)可用土壤對(duì)水分的吸力來(lái)表示(壓力單位)(4)一般談及的吸力是指基質(zhì)吸力。12.平衡土-水系統(tǒng)的土水勢(shì)計(jì)算題^UB=護(hù)rnB+如+^PB=0+(lfl+5)+0^UB=護(hù)rnB+如+^PB=0+(lfl+5)+0=15重力勢(shì):水力勢(shì):肖hA=%滬壓力勢(shì)V/pA=10cni卉曠炸C=幷滬皆p產(chǎn)護(hù)pF13.土壤蒸發(fā)的三個(gè)階段分別是什么?(1)土壤含水量>田間持水量:土壤中存在著自由重力水,土層中毛細(xì)管上下溝通,供水充分,土壤蒸發(fā)只受氣象條件的影響。蒸發(fā)量大而穩(wěn)定。(2)毛管斷裂含水量<土壤含水量<田間持水量:土壤中毛細(xì)管的連續(xù)狀態(tài)將逐漸受到破壞,土層內(nèi)部由毛細(xì)作用上升到表面的水分將逐漸減少,蒸發(fā)量與基質(zhì)勢(shì):氣象因素和土壤含水量有關(guān)。(3)土壤含水量<毛管斷裂含水量:這時(shí)毛管水不再連續(xù),毛管向土壤表面輸送水分的機(jī)制遭到破壞,水分只能以膜狀水形式或氣態(tài)水形式向上層土壤表面移動(dòng)。
I毛管斷裂含水星14?土壤蒸發(fā)的影響因素有哪些?飾夂影響因素*上壤特性?供水條件日照溫度濕度風(fēng)速I毛管斷裂含水星14?土壤蒸發(fā)的影響因素有哪些?飾夂影響因素*上壤特性?供水條件日照溫度濕度風(fēng)速土壤孔隙特征土壤含鹽j1=1fl)?土壤含水量?地下水位擴(kuò)散的定義和特點(diǎn)是什么?(1)定義:由分子的隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)所造成的物質(zhì)從濃度高處向濃度低處移動(dòng)的過(guò)程。(2)特點(diǎn):簡(jiǎn)單擴(kuò)散是物質(zhì)順濃度梯度進(jìn)行,適于短距離運(yùn)輸(細(xì)胞內(nèi)跨膜或胞間),不適于長(zhǎng)距離的遷徙。水的蒸發(fā)、葉片的蒸騰作用都是水分子擴(kuò)散現(xiàn)象。擴(kuò)散所需時(shí)間與擴(kuò)散距離的平方成正比:t=L2/Ds集流的定義、特點(diǎn)與途徑是什么?(1)定義:是指液體中成群的原子或分子(分子團(tuán))在壓力(重力)梯度下共同移動(dòng)的現(xiàn)象。例如水在木質(zhì)部中遠(yuǎn)距離運(yùn)輸,水分從土壤流入植物體。(2)特點(diǎn):物質(zhì)順壓力梯度進(jìn)行。水分集流與溶質(zhì)濃度無(wú)關(guān)。(3)途徑:通過(guò)細(xì)胞膜上的水孔蛋白(也稱水通道蛋白)形成的水通道來(lái)完成的。水孔蛋白廣泛分布于植物各個(gè)組織。植物細(xì)胞的滲透作用以及其驅(qū)動(dòng)力分別是什么?(1)植物細(xì)胞的滲透作用成熟細(xì)胞的原生質(zhì)層(原生質(zhì)膜、原生質(zhì)和液泡膜)相當(dāng)于半透膜。液泡液、原生質(zhì)層和細(xì)胞外溶液構(gòu)成了一個(gè)滲透系統(tǒng)。(2)植物細(xì)胞滲透作用的驅(qū)動(dòng)力滲透作用由細(xì)胞與周圍環(huán)境之間的水勢(shì)差(△屮w)決定,水總是從高水勢(shì)區(qū)域向低水勢(shì)區(qū)域移動(dòng),且勢(shì)差越大,流速越快。植物細(xì)胞的水勢(shì)由什么構(gòu)成?植物細(xì)胞水勢(shì)(屮W)由壓力勢(shì)(屮p)、溶質(zhì)勢(shì)(屮s)、襯質(zhì)勢(shì)(屮m)、重力勢(shì)(屮g)構(gòu)成。溶質(zhì)勢(shì)(滲透勢(shì))(卩s):是指在某系統(tǒng)中由于溶質(zhì)顆粒的存在而使水勢(shì)降低的值,又叫滲透勢(shì)(屮n),大小取決于溶質(zhì)顆??倲?shù)。自由能:根據(jù)熱力學(xué)原理,系統(tǒng)中物質(zhì)的總能量可分為束縛能和自由能。束縛能:不能用于做有用功的能量自由能:恒溫、恒壓條件下能夠作功的那部分能量化學(xué)勢(shì):在等溫、等壓條件下,lmol物質(zhì)的自由能就是該物質(zhì)的化學(xué)勢(shì)??珊饬课镔|(zhì)反應(yīng)或作功所用的能量。溶質(zhì)勢(shì):指每偏摩爾體積水的化學(xué)勢(shì)差。用屮s表示。溶質(zhì)勢(shì)的單位是壓強(qiáng)的單位:帕斯卡(Pa)、大氣壓(atm)、巴(bar)。溶質(zhì)勢(shì)的大?。菏且粋€(gè)相對(duì)值,其絕對(duì)值不容易測(cè)得。純水的自由能最大,因此溶質(zhì)勢(shì)最高,這樣規(guī)定純水的溶質(zhì)勢(shì)為0,其他容易與它相比較,而得出其大小。由于溶液中溶解了溶質(zhì),而溶質(zhì)顆粒存在降低了水的自由能,所以溶液中水的自由能要比純水低,溶液的溶質(zhì)勢(shì)就成為負(fù)值,溶液越濃,溶質(zhì)勢(shì)越低,負(fù)值越大。壓力勢(shì)(傑):由于細(xì)胞壁壓力的存在而引起的水勢(shì)增加值。屮p>0,正常情況壓力正向作用細(xì)胞,增加屮W;屮pV0,劇烈蒸騰壓力負(fù)向作用細(xì)胞,降低屮w;屮p=0,質(zhì)壁分離時(shí),壁對(duì)質(zhì)無(wú)壓力重力勢(shì)(Wg):水分因重力下移引起的水勢(shì)降低量。重力勢(shì)依賴參比狀態(tài)下水的高度、水的密度和重力加速度而定。當(dāng)水高lm時(shí),重力勢(shì)是O.OIMPa。當(dāng)研究水分在細(xì)胞水平的移動(dòng)時(shí),與滲透勢(shì)和壓力勢(shì)相比,重力勢(shì)通常省略不計(jì)。襯質(zhì)勢(shì)(怦):由于細(xì)胞膠體物質(zhì)親水性和毛細(xì)管對(duì)自由水的束縛而引起的水勢(shì)降低值。其恒為負(fù)值,未形成液泡的細(xì)胞有一定的襯質(zhì)勢(shì)(如干燥種子的可達(dá)l00MPa),已形成液泡的細(xì)胞襯質(zhì)勢(shì)很大(-O.OIMPa),但絕對(duì)值很?。ㄚ呌诹悖?,可忽略不計(jì)。在不同的情況下植物細(xì)胞的水勢(shì)組成有什么區(qū)別?
0有液泡細(xì)胞:性=甲技附卩懊V=%+訓(xùn)p+%隊(duì)=悩妙懊V=%+訓(xùn)p+%隊(duì)=悩妙P0初始質(zhì)壁分離細(xì)胞:申我二弧O水飽和細(xì)胞:(1)劇烈蒸騰時(shí):^p<0,M肥⑵初始質(zhì)壁分離時(shí)jV=1.0:(3)充分膨脹時(shí),V=1.5:20?為什么所有陸生植物都要面對(duì)既要從大氣吸收CO2,又要防止水分過(guò)度散失的矛盾?原因20?為什么所有陸生植物都要面對(duì)既要從大氣吸收CO2,又要防止水分過(guò)度散失的矛盾?原因(1)(2)(3)擴(kuò)散力蒸騰速率*氣孔下腔蒸氣壓-大氣蒸氣壓氣孔阻力+擴(kuò)散層阻力環(huán)境狀況體積細(xì)胞狀態(tài)杓%等滲溶液V=1松弛狀態(tài),分離臨界質(zhì)璧忙0%三呎低滲溶液V>1膨脹狀態(tài)、細(xì)胞吸水瑋增大n=悴叫純水中¥最大飽和狀態(tài),充分膨脹%"高滲溶液V<1萎篤狀態(tài)”失水,質(zhì)忤下降水蒸氣濃度梯度約為CO2濃度梯度的50倍;CO2在空氣中的擴(kuò)散速度約為水分子的5/8;在進(jìn)入葉綠體而被同化之前,C02必須跨過(guò)質(zhì)膜、細(xì)胞質(zhì)和葉綠體被膜,阻力大。所有陸生植物都要面對(duì)既要從大氣吸收CO2,又要防止水分過(guò)度散失的矛盾,其針對(duì)這種矛盾所采取的措施有哪些?(1)水分充足時(shí):分時(shí)段控制氣孔開(kāi)度:白天,光合作用,氣孔打開(kāi);晚上,光合作用停止,氣孔關(guān)閉,防止水分不必要地散失。(2)水分不足時(shí):即使是陽(yáng)光充足的上午,氣孔的開(kāi)度也很小,甚至保持關(guān)閉,可以避免脫水傷害。蒸騰比率C3植物約為400,C4植物約為150,CAM植物約為50的原因是什么?(1)空氣中的CO2濃度很低(約為0.038%),而葉片中的水蒸氣濃度相對(duì)較高。驅(qū)動(dòng)水分喪失的濃度梯度比驅(qū)動(dòng)CO2流入的濃度梯度大;(2)水分子在空氣中的擴(kuò)散速度要比CO2大約快1.6倍(CO2分子比H2O分子大,并且擴(kuò)散系數(shù)較??;菲克第一定律);(3)在進(jìn)入葉綠體被同化之前,CO2必須跨過(guò)質(zhì)膜、細(xì)胞質(zhì)和葉綠體被膜。這些生物膜增大了CO2擴(kuò)散途徑的阻力。23?蒸騰比率C4VC3的原因是什么?C4光合作用導(dǎo)致在細(xì)胞內(nèi)空氣的CO2濃度變低,產(chǎn)生了更大吸收CO2的驅(qū)動(dòng)力并使這些植株的氣孔開(kāi)度變小從而降低了蒸騰比率。氣孔下腔的水蒸氣通過(guò)氣孔擴(kuò)散到大氣中的影響因素是什么?蒸騰作用的第二步是氣孔下腔的水蒸氣通過(guò)氣孔擴(kuò)散到大氣中。該過(guò)程的快慢取決于兩個(gè)因素:植物根系的主要作用是什么?植物根系的主要作用是植物的吸水器官、吸鹽器官、對(duì)植物體起到一定的支撐作用、是植物、土壤和微生物及其環(huán)境相互作用的中心,在生態(tài)系統(tǒng)的生物地球化學(xué)循環(huán)中發(fā)揮重要作用等。26?根系的主要研究?jī)?nèi)容是什么?(1)根系的長(zhǎng)度和表面積:?jiǎn)沃晁肢@取能力(2)根系的空間分布:根系獲取水分、養(yǎng)分的空間范圍和與相鄰植株根系的資源競(jìng)爭(zhēng)能力,以了解水分條件對(duì)植被的空間制約。(3)根系發(fā)展規(guī)律:了解根系與土壤(水文過(guò)程)時(shí)間尺度上的動(dòng)態(tài)關(guān)系。27?根系的處理方法以及處理階段是什么?(一)前處理階段:步驟1:挑根首先,手動(dòng)挑選出明顯的根。其次,對(duì)于“細(xì)根過(guò)多”以及“”部分粘土含量較高”的樣品,將含有根系的土壤全部收集到尼龍袋中,放入水桶中用水沖洗,對(duì)沖洗出來(lái)的進(jìn)行分離。必要時(shí),可加入六偏磷酸鈉作為分散劑,促進(jìn)根系與土壤的分離。步驟2:洗根由于挑選出的根系上混有少量土壤,為了使其完全分離,把根系置于0.5-2mm的篩子內(nèi),用小水流輕輕淘洗。若依舊難以洗凈,將根系浸泡在燒杯中30mins-lh。重復(fù)操作,直到根系完全洗凈。步驟3:根系分級(jí)在根系陰干至初始狀態(tài)時(shí),(1)首先嘗試按照根系的顏色、物理狀態(tài)(例如根系彈性)等挑出活根。(2)將挑選出的根系按照直徑進(jìn)行分級(jí)。目前,對(duì)于生物量的研究多集中在細(xì)根。細(xì)根(直徑v2mm);中根(2mmW直徑v5mm),粗根(直徑>5mm)(二)測(cè)量階段:步驟4:測(cè)定總根長(zhǎng)等將細(xì)根(直徑v2mm)和中根(2mm<直徑v5mm)置于透明塑料片上,用掃描儀進(jìn)行掃描后,使用WinRHIZOPro軟件對(duì)根系進(jìn)行分析,得到總根長(zhǎng)。而粗根含量較少,可直接借助卡尺測(cè)量其直徑和根長(zhǎng)。步驟5:測(cè)定根系干重把各層位的根系分別放入耐高溫的牛皮信封中/小燒杯中,置于烘箱中干燥,其中烘箱溫度設(shè)置為85°C;烘干8h左右,取出稱質(zhì)量,然后重復(fù)烘干一次,如果2次質(zhì)量不等,再放入烘箱中,經(jīng)2h后取出稱質(zhì)量,直到絕干狀態(tài)(恒質(zhì)量)。28?根系的主要研究方法是什么?每種方法的原理、操作以及優(yōu)缺點(diǎn)分別是什么?傳統(tǒng)方法:挖掘法、土鉆法、剖面法、土柱法、容器法等新技術(shù):微根窗法、X-光掃描成像法(1)挖掘法:用工具小心地移走土壤而保留植物根系,研究整個(gè)根系在自然狀態(tài)下的清晰輪廓,如根的長(zhǎng)度、體積、形狀、顏色、分布及其他特性。優(yōu)點(diǎn):直接測(cè)定,因而可信度較高缺點(diǎn):費(fèi)時(shí)費(fèi)力,對(duì)實(shí)驗(yàn)地造成嚴(yán)重破壞,不適宜時(shí)間上的動(dòng)態(tài)觀測(cè)。(2)剖面法(局部挖掘法):在挖掘垂直剖面上,通過(guò)拉線自制網(wǎng)格,記錄根系出露特征,繪制根系分布情況。優(yōu)點(diǎn):原位觀察缺點(diǎn):費(fèi)時(shí)費(fèi)力,對(duì)實(shí)驗(yàn)地造成嚴(yán)重破壞,不適宜時(shí)間上的動(dòng)態(tài)觀測(cè)。(3)土鉆法用人力或機(jī)械的方法從田間取出根—土樣品并洗出根系,測(cè)定根系在單位土體內(nèi)密度的方法優(yōu)點(diǎn):取樣速度快,可分層分析根系分布缺點(diǎn):根系密度小的會(huì)因土樣直徑小,造成誤差。也不適于根系形態(tài)學(xué)方面的研究。(4)容器法容器法主要用于植物根系的形態(tài)學(xué)、生理學(xué)和生物化學(xué)方面的研究,用容器法結(jié)合不同的處理因素進(jìn)行研究,可以獲得大量有關(guān)根系生長(zhǎng)及影響因素之間的關(guān)系優(yōu)點(diǎn):根據(jù)研究目的不同,容器可用小花盆、塑料桶及柱形管等,成本低又方便使用。缺點(diǎn):為非自然條件,體積往往會(huì)限制根的生長(zhǎng),且缺少田間根的競(jìng)爭(zhēng)用剪刀剪破容器,費(fèi)時(shí)費(fèi)力。(1)根系X-光掃描分析系統(tǒng)RootVizFS(室內(nèi))植翰根系生雄在特制的X-光可穿透的培養(yǎng)容器和培養(yǎng)介中,一詔用低能軌字X-光發(fā)射器發(fā)出X-射罕討培春容需和介質(zhì)后在另?-例通過(guò)卜1爍發(fā)卅體將X-時(shí)顱荊報(bào)成呵見(jiàn)光'然拾利席救碼相機(jī)理疔檢測(cè).優(yōu)點(diǎn):原位,無(wú)破壞,整體根,可動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),精確度高。(6)微根窗技術(shù)(室外):通過(guò)插入土壤中的透明觀察管,形成觀察窗,在需要研究的根系周圍,使用旋轉(zhuǎn)式CCD線性掃描頭對(duì)根系360度多層次掃描,然后借助專業(yè)根系分析軟件系統(tǒng)對(duì)混合圖像進(jìn)行分析,從而跟蹤了解其生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)。對(duì)于根系的研究方法中新技術(shù)方法的優(yōu)缺點(diǎn)是什么?(1)新技術(shù)方法的優(yōu)勢(shì):非入侵性、非破壞性、高效率、高精度、信息量大、長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)根系生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)(2)劣勢(shì)野外監(jiān)測(cè)根系范圍較窄、全方位監(jiān)測(cè)成本過(guò)高根系調(diào)查在植物冰分關(guān)系中存在的問(wèn)題以及其解決方法是什么?(1)存在問(wèn)題:由于植物主要通過(guò)活性根吸收水分,而活性根的分布格局與植物地下生物量的分布格局可能并不一致,所以基于根系調(diào)查結(jié)果判斷植物吸水層位或水分來(lái)源可能會(huì)造成較大的偏差。(2)解決方法:氫、氧同位素作為水的“指紋”,以其微創(chuàng)、精確、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn),正成為植物-水分關(guān)系研究的重要手段。穩(wěn)定同位素示蹤植物水分來(lái)源的原理是什么?以植物莖干水為標(biāo)準(zhǔn),尋找同位素組成與之相同的土壤水所處的深度區(qū)間(因?yàn)樵谥参锔滴笸ㄟ^(guò)植物莖干運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中發(fā)生的同位素分餾可忽略不計(jì)),確定吸收土壤水的主要層位;然后通過(guò)不同深度土壤含水量的變化規(guī)律,以及地下水、河水與降雨的水文動(dòng)態(tài)特征,分析各潛在來(lái)源補(bǔ)排關(guān)系,從而確定植物水分的初始來(lái)源。采用穩(wěn)定同位素示蹤植物水分來(lái)源的流程是什么?流程:野外固體樣品采集——野外與室內(nèi)低溫保存——室內(nèi)液體樣品抽提樣品固體樣品的采集⑴植物莖干樣喬木與灌木取木栓化的枝條,草本植物取根或根莖結(jié)合處的非綠色部分。(保證其不進(jìn)行光合作用,同位素分餾作用較弱),采樣量根據(jù)植物的含水量有所不同,一般以能夠提取0.1~0.5mL水為宜(如3~4cm長(zhǎng)的枝條2~3個(gè)即可)。取樣要迅速,取樣完畢后立即裝入帶蓋和內(nèi)墊的硼硅酸玻璃瓶中,用Parafilm封口,然后-5°C下冰凍保存。⑵土壤樣品開(kāi)可挖土壤剖面或用取樣鉆定深取樣。采樣位置最好靠近植株,取根系較集中處,樣品保存前將根系挑檢出來(lái)。(為了盡可能減少土壤內(nèi)微生物與植物根系之間的作用,減少分餾作用的產(chǎn)生),采樣量根據(jù)土壤含水量有所不同,一般裝滿5mL小瓶的2/3~3/4即可。對(duì)于極干燥土壤,可用8mL取樣瓶取樣。樣品保存方法同植物莖干樣。樣品采集潛在水源(液態(tài))包含大氣降水、融雪水、凝結(jié)水、地表水、地下水等水源的采集。固體樣品中水分的抽提曾使用的提取方法有:擠壓法、不互溶液體的置換、低溫真空蒸餾、以甲苯或煤油為溶劑的共沸蒸餾等。固體樣品中水分的抽提過(guò)程中誤差產(chǎn)生的主要原因是水分提取不充分時(shí)相態(tài)轉(zhuǎn)變所導(dǎo)致的同位素分餾,當(dāng)土壤含水量降低時(shí),誤差增大。為了實(shí)現(xiàn)完全提取,必須進(jìn)行加熱。如果土壤被加熱到100C以上,在提取過(guò)程中分餾作用可以忽略。體樣品中水分的抽提過(guò)程中誤差產(chǎn)生的主要原因以及解決方法是什么?(1)主要原因:固體樣品中水分的抽提過(guò)程中誤差產(chǎn)生的主要原因是水分提取不充分時(shí)相態(tài)轉(zhuǎn)變所導(dǎo)致的同位素分餾,當(dāng)土壤含水量降低時(shí),誤差增大。(2)解決方法:為了實(shí)現(xiàn)完全提取,必須進(jìn)行加熱。如果土壤被加熱到100°C以上,在提取過(guò)程中分餾作用可以忽略(因?yàn)闇囟仍礁?,同位素的分餾作用越弱)。采用穩(wěn)定同位素示蹤植物水分來(lái)源存在的問(wèn)題是什么?存在的問(wèn)題:植物莖干水操作困難、混入有機(jī)物和礦物質(zhì),需進(jìn)一步處理、發(fā)生同位素分餾土壤水抽取不完全,只能抽取部分重力水、無(wú)法保證定深采樣、很多情況下抽不出水(干旱、半干旱區(qū))、發(fā)生同位素分餾土壤含水量的測(cè)定方法主要有哪些?其各自的優(yōu)缺點(diǎn)是什么?土壤含水量的測(cè)定方法主要有稱重烘干法(重量含水量)、中子儀、(頻域)時(shí)域反射儀TDR、其它便攜式測(cè)試儀(1)烘干稱重法利用環(huán)刀取出固定體積的樣土稱重,放入烘箱在100?105*烘干后稱重,二者重量之差除以環(huán)刀內(nèi)容積就是土壤體積含水量,稱重的數(shù)據(jù)還可以獲得重量含水量、土壤容重值。優(yōu)點(diǎn):精度高,簡(jiǎn)便廉價(jià)??捎糜跇?biāo)定其它測(cè)試方法;缺點(diǎn):工作量大,具有破壞性,不適宜連續(xù)觀測(cè),時(shí)間序列對(duì)比困難(2)中子儀通過(guò)中子記數(shù)測(cè)量任意土壤類型中沿土壤剖面不同深度的土壤體積含水量。原理:利用中子源放入土壤中時(shí),在源周圍的土壤中所形成的慢中子數(shù)量與土壤含水量大小有密切的關(guān)系這一特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)組成:中子儀、中子管優(yōu)點(diǎn):破壞性較小,可動(dòng)態(tài)觀測(cè),較為廉價(jià)缺點(diǎn):表層土壤觀測(cè)不準(zhǔn),標(biāo)定較為繁瑣,中子源會(huì)對(duì)使用者的身體健康有影響(3)時(shí)域反射儀(TDR)TDR使用時(shí)域反射原理,通過(guò)測(cè)定土壤的介電常數(shù)來(lái)測(cè)定土壤含水量。優(yōu)點(diǎn):快速、使用方便、對(duì)樣地干擾少、無(wú)需校正、精度高等優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn):價(jià)格較為昂貴;不適合在高電導(dǎo)率的土壤中監(jiān)測(cè)。(4)其它便攜式水分測(cè)量?jī)xMinitrase土壤含水量測(cè)試系統(tǒng)、MP-406土壤含水量測(cè)試系統(tǒng)、Hydra土壤水分/鹽分/溫度速測(cè)儀土壤水勢(shì)的測(cè)定方法主要有哪些?其各自的原理及優(yōu)缺點(diǎn)是什么?土壤水勢(shì)的測(cè)定儀器主要有張力計(jì)和氣相平衡(熱電偶)-露點(diǎn)測(cè)定(1)張力計(jì):在土壤中安裝張力計(jì),測(cè)得某層位的土壤水勢(shì),根據(jù)土壤水分特征曲線判定土壤含水量。(2)氣相平衡法——露點(diǎn)法(PS屮PRO水勢(shì)儀)將很小的空間內(nèi)(C52樣品小室、PCT陶瓷頭、PST不銹鋼網(wǎng)內(nèi)空間),經(jīng)一定時(shí)間后,室內(nèi)的空氣和樣品將達(dá)到溫度和水勢(shì)的平衡狀態(tài).此時(shí),氣體的水勢(shì)(以蒸氣壓表示)與樣品的水勢(shì)相等。因此,只要測(cè)出樣品室內(nèi)空氣的蒸氣壓,便可得知樣品的水勢(shì)??諝獾恼魵鈮号c其露點(diǎn)溫度具有嚴(yán)格的定量關(guān)系,本儀器便通過(guò)測(cè)定樣品室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度而得知其蒸氣壓。衡量植物水分的指標(biāo)是什么?衡量植物水分的指標(biāo)是總水分含量和水分存在類型及特征總水分含量:(1)不同植物含水量不同,蓮含水量90%、草本植物含水量70-85%、苔蘚含水量6%,植物含水量的總體特征為水生〉中生〉旱生(2)同一植株不同器官、組織含水量不同,根60%-90%、種子10%-14%,植物不同器官、組織的含水量特征為新生旺盛〉衰老成熟(3)同一器官不同生長(zhǎng)期,含水量也不同,整體規(guī)律為前期〉后期(4)不同環(huán)境條件下植物的含水量不同,整體規(guī)律為蔭蔽潮濕環(huán)境〉向陽(yáng)、干燥環(huán)境水分存在類型及特征:自由水:距離細(xì)胞膠體顆粒較遠(yuǎn),可以自由移動(dòng)的水分(代謝強(qiáng)度)。結(jié)合水:較牢固地被細(xì)胞膠體顆粒吸附,不易流動(dòng)的水分(抗逆強(qiáng)度)。自由水/束縛水比值影響代謝由/縛自水束水兩者比值代謝生長(zhǎng)抗逆性:高旺盛快r弱:低活性低遲緩:強(qiáng)38.用測(cè)定植物組織中水的含量作為水分狀況的指標(biāo)有哪幾種表示方法?(1)以鮮重為基數(shù)含水量(%尸(2)以干重為基數(shù)含水量(%)=wf-wdX100(1)以鮮重為基數(shù)含水量(%尸(2)以干重為基數(shù)含水量(%)=wf-wdX100Wr-W^xlOOXV.(3)相對(duì)含水量RWC(%)=WfWri(4)水分飽和虧XVSD(%)=xlftOW-WdWt-Wf———xlOOWt-wd以鮮重為基礎(chǔ)的含水量常用來(lái)比較不同植物或組織含水量的差異。往往不能真實(shí)反映同一植物材料的水分虧缺進(jìn)程。因?yàn)榘殡S組織的水量下降,作為計(jì)算基礎(chǔ)的分母,即鮮重也相應(yīng)下降,因而含水%的變化很小。例:試樣鮮重:lg,干重:o.lg,含水量:90%。當(dāng)組織失水0.2g時(shí),含水百分率才下降:2.5%。以干重為基礎(chǔ)的含水量,組織水分狀況發(fā)生改變時(shí),干重相對(duì)穩(wěn)定,因而可比較靈敏地反映組織的水分虧缺進(jìn)展。上例(鮮重lg,干重o.ig)中:含水量=900%。組織失水0.2g后,含水量下降:200%。該指標(biāo)可表示短時(shí)間內(nèi)(數(shù)小時(shí))組織含水量的變化,或植株不同器官水分狀況的晝夜變化。對(duì)生長(zhǎng)迅速的幼年葉片,由于組織干重變化較大,該指標(biāo)是不適宜的。相對(duì)含水量RWC,RWC是組織水重占飽和組織水重的百分率,也稱相對(duì)膨壓。使用相對(duì)含水量作為植物水分狀況指標(biāo)時(shí),由于飽和組織水重比較穩(wěn)定,可以避免絕對(duì)含水量計(jì)量上的缺陷。相對(duì)含水量RWC(%)=xlOO上例試樣(Wf=lg,Wd=o.lg)中,若Wt=l.lg,貝hRWC=90%;當(dāng)組織失水0.2g時(shí),RWC=70%其缺點(diǎn)是:充分緊張的植物組織輕度失水時(shí)RWC的變化不敏感;充分緊張的組織難以測(cè)準(zhǔn),且花費(fèi)時(shí)間。水分飽和虧WSD,指植物組織實(shí)際含水量距離其飽和含水量的差值,以相對(duì)于飽和含水量的百分?jǐn)?shù)表示。植物的含水量可分為自然含水量與臨界含水量。根據(jù)前者計(jì)算出的飽和虧稱為自然飽和虧
水分飽和虧WSD(%)=水分飽和虧WSD(%)=wt-wfWt-wdX100自然飽和虧愈大,說(shuō)明水分虧缺愈嚴(yán)重。植物細(xì)胞水勢(shì)的測(cè)定方法有哪些?其各自的原理、機(jī)制與優(yōu)缺點(diǎn)分別是什么?植物水勢(shì)的測(cè)定技術(shù)大致可分為三類。分別是液相平衡法、壓力室法和熱電偶濕度法(1)液相平衡法:原理:1、當(dāng)植物組織與外液接觸時(shí)發(fā)生水分交換★植物組織的水勢(shì)低于外液的滲透勢(shì)(溶質(zhì)勢(shì)):組織吸水,外液濃度變大;屮w植物<^S★植物組織的水勢(shì)與外液的滲透勢(shì)相等,則水分交換保持動(dòng)態(tài)平衡:外液濃度保持不變;屮w植物=^S★植物組織的水勢(shì)高于外液的滲透勢(shì)(溶質(zhì)勢(shì)):組織失水,外液濃度變??;屮w植物>^S2、同一種物質(zhì)濃度不同時(shí)其比重不一樣,濃度大的比重大,把高濃度的溶液一小液滴放到低濃度溶液中時(shí),液滴下沉;反之則上升。3、根據(jù)外液濃度變化情況即可確定與植物組織相同水勢(shì)的溶液濃度。(2)壓力室法機(jī)制:植物葉片通過(guò)蒸騰作用不斷向環(huán)境散失水分,產(chǎn)生蒸騰拉力。導(dǎo)管中的水分由于“內(nèi)聚力”的作用而形成連續(xù)的水柱。因此,對(duì)于蒸騰著的植物,其導(dǎo)這時(shí)所施加的壓力值(通常稱為“平衡壓”)將葉片中的水勢(shì)提高到相當(dāng)于開(kāi)放大氣中導(dǎo)管中液體滲透勢(shì)屮s(sap)的水平(圖C)。管中的水柱由于蒸騰拉力的作用,承受著一定的張力或負(fù)壓,使水分連貫地向上運(yùn)輸。當(dāng)葉片或枝條被切斷時(shí),木質(zhì)部中的液流由于張力解除迅速縮回木質(zhì)部。將葉片裝入壓力室鋼筒,葉柄切口朝外,逐漸加壓,直到導(dǎo)管中的液流恰管中的水柱由于蒸騰拉力的作用,承受著一定的張力或負(fù)壓,使水分連貫地向上運(yùn)輸。當(dāng)葉片或枝條被切斷時(shí),木質(zhì)部中的液流由于張力解除迅速縮回木質(zhì)部。將葉片裝入壓力室鋼筒,葉柄切口朝外,逐漸加壓,直到導(dǎo)管中的液流恰好在切口處顯露時(shí),所施加的壓力正好抵償了完整植株導(dǎo)管中的原始負(fù)壓。用途:用于快速測(cè)大塊植物組織,如枝條、完整葉片等的水勢(shì)。構(gòu)造:(1)壓縮氣體鋼瓶,供加壓;(2)各種閥門(mén),調(diào)節(jié)加壓速度和加壓程度;(3)精密壓力表,指示壓力數(shù)值;(4)植物樣品室,壓力室,密封且能承受高壓的鋼筒;注意事項(xiàng):(1)野外采樣或操作時(shí)應(yīng)注意樣品失水及樣品的完整性(無(wú)傷口);(2)裝樣最好在30s內(nèi)完成,以減少植物材料失水。在鋼筒內(nèi)側(cè)帖一層潮濕濾紙,可明顯減少材料失水;(3)加壓速度過(guò)高會(huì)使測(cè)定值偏低,一般認(rèn)為以0.03~0.05MPa/秒的增壓速度為宜,壓縮氣體以含5?15%空氣的氮?dú)鉃橐?;?)加壓和排氣會(huì)引起鋼筒內(nèi)溫度的變化,加壓時(shí)升溫,且與加壓速度成正比。排氣時(shí)鋼筒內(nèi)溫度明顯降低。這種溫度變化對(duì)水勢(shì)的測(cè)定有一定的影響;(5)注意植物材料的特性;(6)壓力室能適應(yīng)多種植物水勢(shì)測(cè)定,但也發(fā)現(xiàn)某些植物的測(cè)定值與實(shí)際值不一致。葉柄或莖過(guò)于脆弱的植物也不適宜用壓力室測(cè)定;(7)注意安全,加壓切勿超過(guò)許可范圍。(3)熱電偶濕度計(jì)法:測(cè)定植物材料、愈傷組織、根尖、土壤的水勢(shì)以及各種液體的滲透勢(shì)及活體葉片的水勢(shì),并可以兼做滲透壓計(jì)使用。目前為止,該方法是測(cè)定范圍廣、性能最完善的水勢(shì)儀測(cè)定原理:將葉片或組織汁液(測(cè)滲透勢(shì))密閉在體積很小的樣品室內(nèi),經(jīng)一定時(shí)間后,樣品室內(nèi)的空氣和植物樣品將達(dá)到溫度和水勢(shì)的平衡狀態(tài)。即:氣體的水勢(shì)(也是蒸氣壓)=葉片的水勢(shì)(或組織汁液的滲透勢(shì)),測(cè)出樣品室內(nèi)空氣的蒸氣壓,便可得知植物組織的水勢(shì)??諝獾恼魵鈮号c其露點(diǎn)溫度具有嚴(yán)格的定量關(guān)系,本儀器便通過(guò)測(cè)定樣品室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度而得知其蒸氣壓⑷PS屮PRO水勢(shì)儀用途:PS屮PRO水勢(shì)測(cè)定系統(tǒng)能夠通過(guò)測(cè)定物品的相對(duì)濕度來(lái)測(cè)定水勢(shì),無(wú)論是固體還是液體都能夠測(cè)定。組成:1、測(cè)定系統(tǒng)(主機(jī))2、傳感器(PST-55土壤干濕計(jì)、C52樣品室、L-51-SF活體葉片干濕)計(jì)利用水勢(shì)可以解決的問(wèn)題有哪些?
上壤剖面中町能有多個(gè)區(qū)間的同位素組成與莖干水相符。?植物從多個(gè)深度吸水(雙展糧,【如苦豆子)[?植物有水力提升作用(hytlnmlklift,新發(fā)現(xiàn))上邂色冬叢迭屮二個(gè)典些嬰主I解決方案:同時(shí)監(jiān)測(cè)植物清晨水勢(shì)和不同深度處的土壞水勢(shì),進(jìn)行對(duì)比。植物的蒸騰失水與哪些因素有關(guān)?植物的蒸騰失水取決于大氣條件和植物的特性:氣孔數(shù)量,大小、開(kāi)度、葉面積和葉片著生角度,角質(zhì)層的組成和厚度等。針對(duì)于不同尺度植物蒸騰速率的測(cè)定方法有哪些?經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的植物蒸騰研究的發(fā)展,國(guó)內(nèi)外陸續(xù)提出了針對(duì)不同尺度的多種測(cè)定植被耗水性的方法:葉片水平常用的方法為稱重法和穩(wěn)態(tài)氣孔計(jì)法,個(gè)體水平常用的方法為整樹(shù)容器法(盆栽法)、蒸滲儀法、熱技術(shù)、同位素示蹤,林分水平常用的方法空氣動(dòng)力學(xué)法、渦度相關(guān)法、遙感法、水量平衡法、波文比法等。葉片水平:(1)稱重法植物蒸騰失水,重量減輕,因此可用稱重法測(cè)得一定葉面積(或重量)在一定時(shí)間內(nèi)失水量,以示蒸騰速率。該方法可在自然條件下進(jìn)行,離體葉(或枝)在短時(shí)間內(nèi)無(wú)明
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