干旱区五种木本植物枝叶水分状况与其抗旱性能

用压力-容积(PV曲线)法测定了柽柳、梭梭、胡杨、沙枣和花棒等5种干旱区木本植物的水分参数,同时用TPS-1型光合蒸腾测定系统、压力室和露点微伏压计测定了其叶片(同化枝)的蒸腾速率、枝叶水势和渗透势,并结合持水力和枝叶相对含水量等的测定结果,分析了5种木本植物枝叶水分状况与其抗旱性能的关系.结果表明:PV曲线水分参数虽然在一定程度上反映了植物组织内部的水分状况和抗旱潜力,但依据不同参数分析得出的不同植物抗旱性有所不同,有的甚至相反;以PV曲线水分参数为依据利用隶属函数法计算的综合抗旱性指数显示5种木本植物抗旱性能并无显著差异.而综合PV曲线水分参数和蒸腾速率、枝叶水势、渗透势等实测水分指标计算的综合抗旱性能指数则较好地显示了5种木本植物的综合抗旱性能的强弱,即第1层次梭梭抗旱性最强,第2层次是柽柳,第3层次是沙枣、花棒和胡杨,其中又以胡杨综合抗旱能力最差.由此可见,采用PV曲线水分参数和实测水分指标进行综合评价能够较好地评定植物的抗旱性能.     

两种盐生植物解剖结构的生态适应性

结合对研究区域土壤水分和盐分的分析,对3种不同生境下梭梭和多枝柽柳两种荒漠盐生植物光合器官解剖结构的研究表明:梭梭(Haloxylon ammodendron)依靠当年生绿色同化枝进行光合作用,且同化枝具有发达的贮水组织,是典型的超旱生稀盐盐生植物;同化枝的栅栏组织富含叶绿体,是C_4高光效植物,提高了植物的光合作用效率,进一步增强了梭梭对荒漠干旱、盐渍化环境的适应能力.多枝柽柳(Tamarix ramosissima)同化枝及叶的表皮上均具下陷的气孔和泌盐腺,是旱生泌盐盐生植物;叶为全栅型,且同化枝具有发达的维管柱,占同化枝直径的60%以上,此外,其同化枝及叶的表皮细胞外凸形成乳状突,是一种环境胁迫指示结构.这些特征均能说明梭梭和多枝柽柳具有很好的抗旱、耐盐碱能力,且作为荒漠环境的优势树种,它们对荒漠生态系统的恢复和重建有积极意义.     

梭梭和多枝柽柳的末端小枝异速生长特征研究北大核心CSCD

荒漠植被柽柳和梭梭的叶退化,以绿色的同化枝来进行光合作用,目前对于荒漠植物的小枝和其支撑的非形态学意义上的叶(即绿色同化枝)之间的关系的研究非常缺乏,本文以柽柳和梭梭的末端小枝为对象,给出了小枝尺度上的生物量和同化枝面积估算方程,并对小枝的茎、同化枝生物量分配格局以及小枝大小和同化枝面积大小之间的关系进行研究,旨在探讨2种植物适应荒漠生境的小枝-同化枝大小关系的差异。结果显示:以茎径为自变量,利用幂函数构建的枝生物量和同化枝面积估算方程具有较高的相关性,柽柳方程的幂指数要比梭梭大,表明随着茎径增大,柽柳同化枝面积和枝重的增长幅度大于梭梭。柽柳枝重与茎重、同化枝重以及茎重和同化枝重之间均呈现极显著的等速生长的关系,小枝大小对同化枝、茎的生物量分配没有影响;而梭梭枝重与同化枝重、茎重以及茎重和同化枝重间均存在极显著的异速生长关系,随着小枝增大,茎在生物量分配中更占优势,这表明梭梭对于起到支撑和水分传输作用的茎的需求更大。柽柳的同化枝面积与茎截面积、茎重分别呈现大于1和小于1的极显著的异速生长关系,表明分别以茎截面积和茎重代表小枝大小,小枝支撑的同化枝面积比例随小枝增大有两种不同的变化趋势;而梭梭同化枝面积和茎截面积、茎重间均存在小于1的极显著的异速生长关系,表明小枝越大,小枝支撑的同化枝面积的比例越小。这些结果有助于在小枝尺度上了解柽柳和梭梭这两种植被适应干旱、高温的荒漠环境的功能结构特征。     

塔里木河流域荒漠河岸植物对应急输水的生理响应

选择塔里木河沿岸典型样地,以乔木树种胡杨(Populuseuphratica)、灌木柽柳(Tamarixspp.)和草本植物罗布麻(Apo-cynumvenetum)为研究材料,垂直距离输水河道500m范围内,间隔100m设置一个采样断面。监测并分析塔里木河下游应急输水前后5个断面地下水位、地下水含盐量及3种植物叶片游离脯氨酸、可溶性糖、内源植物激素脱落酸(ABA)和细胞分裂素(CTK)含量的变化。研究3种荒漠植物对水盐双重胁迫环境的生理响应及适应策略。结果表明:盐胁迫显著增加3种植物叶片或同化枝的可溶性糖浓度,断面间不同植物叶片或同化枝可溶性糖积累存在差异;输水后断面间随地下水位不同程度的抬升,胡杨和柽柳叶片或同化枝脯氨酸含量出现了成比例的下降;柽柳同化枝可溶性糖与脯氨酸积累相关性最小,发展了不同于另外两种植物的通过有机溶剂积累适应胁迫环境的策略,即同化枝可溶性糖与脯氨酸作为响应于地下水位变化的功能物质独立地起作用,可溶性糖积累对盐胁迫的响应明显,而脯氨酸积累对干旱胁迫的响应更为明显;对与胁迫抗性有关的植物内源激素ABA、CTK浓度及浓度增长量变化进行分析,发现胡杨具有不同于其他两种植物的内源ABA、CTK浓度增量变化趋势;胡杨和罗布麻叶片ABA积累量与脯氨酸积累百分量(△[脯氨酸])而柽柳中ABA积累量与可溶性糖积累百分量(△[可溶性糖])显著相关。     

五种C4荒漠植物光合器官中含晶细胞的比较分析

为了探讨荒漠植物适应干旱环境的机理,选择光合器官发生很大变化的5种C4荒漠植物进行了解剖结构的对比研究。结果表明,这5种植物中含晶细胞的数量、大小、形态和分布位置等存在差异。白梭梭（Haloxylon persicum）和梭梭（H.ammodendron）的同化枝普遍具有含晶细胞;沙拐枣（Calligonum mongolicum）的含晶细胞很少,一般只分布在贮水组织或靠近栅栏组织处;木本猪毛菜（Salsola arbuscula）的含晶细胞也不多,主要分布在栅栏组织和表皮细胞之间;猪毛菜（S.collina）的含晶细胞更少,仅在贮水组织中偶尔可见晶簇。比较梭梭、白梭梭和沙拐枣同化枝不同部位的解剖结构发现,梭梭同化枝基部含晶细胞最多,中部次之,顶部最少;白梭梭同化枝项部的含晶细胞数量较多,中部及基部较少;沙拐枣同化枝顶部与基部的粘液细胞较多,中部较少,基部几乎没有栅栏组织,而其维管组织较为发达。综合晶体的酸碱溶解性及硝酸银组化分析结果,并参照能谱仪的分析结果得知,梭梭、白梭梭、沙拐枣和木本猪毛菜的叶片或同化枝中所含晶体的主要成分为草酸钙。通过比较解剖结构发现,梭梭和白梭梭的同化枝中含晶细胞最多,其它3种植物的同化器官中含晶细胞较少,而沙拐枣同化枝中有粘液细胞存在。     

新疆艾比湖湿地自然保护区植物的生态分组

应用列联表的χ~2检验和Spearman相关系数研究了艾比湖湿地自然保护区植物的种间联结性和相关性.依据测定结果,将艾比湖湿地自然保护区的植物划分为4个生态种组:梭梭+盐节木+白麻+盐爪爪+琵琶柴+碱蓬+花花柴+骆驼刺+绢蒿+白刺+芦苇、小獐茅+多枝柽柳+滨藜+小叶碱蓬+盐豆木+鹅绒藤+盐穗木、胡杨+白梭梭、奶浆草+甘草+西北天门冬+赖草+罗布麻.各生态种组内,物种间具备最大的种问联结性和相关性.长期的演替过程使各生态种组对生境有最大的适应能力,各自分别生活于过渡带的盐化平原低地、湖滨盐沼地、荒漠和荒漠优势种间的阳斑.今后在艾比湖湿地自然保护区植物的保护和恢复中,以整个生态种组的角度出发较单个植物的保护和恢复更为有效.     

梭梭和多枝柽柳的枝干光合及其主要影响因子

荒漠植物长期演化过程中保留了枝干光合(Pg)的特性,枝干光合有效减少局部碳损失,且在维持植物正常生理代谢方面发挥重要作用.本研究以古尔班通古特沙漠南缘荒漠植物梭梭和多枝柽柳为对象,利用Li-Cor 6400便携式光合仪与特制叶室相结合监测枝干与叶片光合速率,同时辅以枝干/叶片功能性状(叶绿素含量、含水量、叶/枝面积、碳...     

五种C4荒漠植物光合器官中含晶细胞的比较分析

 为了探讨荒漠植物适应干旱环境的机理, 选择光合器官发生很大变化的5种C₄荒漠植物进行了解剖结构的对比研究。结果表明, 这5种 植物中含晶细胞的数量、大小、形态和分布位置等存在差异。白梭梭(Haloxylon persicum)和梭梭(H. ammodendron)的同化枝普遍具有含晶细 胞; 沙拐枣(Calligonum mongolicum)的含晶细胞很少, 一般只分布在贮水组织或靠近栅栏组织处; 木本猪毛菜(Salsola arbuscula)的含晶细 胞也不多, 主要分布在栅栏组织和表皮细胞之间; 猪毛菜(S. collina)的含晶细胞更少, 仅在贮水组织中偶尔可见晶簇。比较梭梭、白梭梭和 沙拐枣同化枝不同部位的解剖结构发现, 梭梭同化枝基部含晶细胞最多, 中部次之, 顶部最少; 白梭梭同化枝顶部的含晶细胞数量较多, 中部 及基部较少; 沙拐枣同化枝顶部与基部的粘液细胞较多, 中部较少, 基部几乎没有栅栏组织, 而其维管组织较为发达。综合晶体的酸碱溶解性 及硝酸银组化分析结果, 并参照能谱仪的分析结果得知, 梭梭、白梭梭、沙拐枣和木本猪毛菜的叶片或同化枝中所含晶体的主要成分为草酸钙 。通过比较解剖结构发现, 梭梭和白梭梭的同化枝中含晶细胞最多, 其它3种植物的同化器官中含晶细胞较少, 而沙拐枣同化枝中有粘液细胞存 在。     

灌溉对三种荒漠植物蒸腾耗水特性的影响

利用热平衡式茎流计和压力室对塔里木沙漠公路防护林不同灌溉量条件下3种荒漠植物多枝柽柳(Tamarix ramosissima)、梭梭(Haloxylon ammodendron)和乔木状沙拐枣(Calligonum arborescens)的液流变化、水势进行了测定。研究结果表明:(1)茎干液流速率因灌溉量和物种的不同而异,同一灌溉量条件下不同物种间表现为多枝柽柳>乔木状沙拐枣>梭梭,不同灌溉量条件下3种荒漠植物的茎干液流速率均随灌溉量的减少而显著降低。3种荒漠植物的夜间蒸腾占有一定比例,表现为梭梭(18.68%)>乔木状沙拐枣(17.48%)>多枝柽柳(12.82%),表明3种灌木均可通过夜间液流以补充植物体白天的水分消耗,表现出较强的抗旱性,但梭梭形成的叶片-冠-根的水势差相对较大,夜间补偿流较多,表现出更强的抗旱性。多枝柽柳和乔木状沙拐枣茎干液流日变化趋势基本相同,在灌溉量为35 kg·株-1.次-1和28 kg·株-1.次-1时均呈单峰曲线,液流速率较高且变化幅度较大,而灌溉量为17.5 kg·株-1.次-1时呈双峰曲线,液流速率较低;梭梭在不同灌溉量条件下其变化均呈单峰曲线,即当灌溉量降低到17.5 kg·株-1.次-1时多枝柽柳和乔木状沙拐枣可能出现了水分亏缺,通过调节气孔张开度或部分关闭降低蒸腾来适应其胁迫条件,但该灌溉条件下梭梭并没有出现水分亏缺,表明出较强的抗旱性。(2)相同时间不同灌溉量条件下,3种荒漠植物的清晨水势和午后水势均随着灌溉量的减少而降低;整个生长季相同时间同一灌溉量条件下,3种防护林植物的清晨、午后水势表现为乔木状沙拐枣>多枝柽柳>梭梭,表明3种荒漠植物在相同的灌溉条件下梭梭因保持较低的水势表现出较强的抗旱性。(3)相同时间不同灌溉量条件下,3种荒漠植物单株日耗水量均随着灌溉量的减少而减少,整个生长季各处理日平均耗水量的动态变化趋势均为单峰型,7月份耗水量最大,表明在塔克拉玛干沙漠腹地最炎热的7月份,3种防护林植物可以通过增加其蒸腾耗水量来适应干旱的环境条件。     

不同展叶物候期胡杨离子分布、吸收和运输特征及其与土壤盐分关系

为明确胡杨(Populus euphratica )的离子分布、吸收和运输规律，探讨胡杨适应盐渍环境的生理机制，以不同展叶物候期（萌芽期、展叶期、叶片快速发育期、叶片成熟期）的胡杨为研究对象，测定其根、主干、老枝、幼枝和叶片中的可溶性盐离子含量，并对各离子吸收、运输和分配特征进行研究，同时结合林下土壤盐分特征，探讨胡杨离子分布与土壤盐分的关系，结果表明:随着展叶物候的变化，胡杨通过对离子吸收、运输和分布规律的差异满足生长发育的需要及对环境的适应。（1）根系选择性吸收K+、Ca2+和Mg2+的能力随展叶物候变化而呈先升后降趋势，多以叶片快速发育期为最高，恰与土壤中总盐及Na+、Cl-含量变化趋势相反。（2）离子从根系-主干及幼枝-叶片的运输能力随展叶物候的变化表现为先降后升的相反趋势，且多以叶片快速发育期为最低。（3）各器官中Na+和K+含量在展叶过程中变化不大，而在叶片成熟期有显著升高，且此期Na+以根中含量最高，K+以叶片中含量最高；叶片和根系中Ca2+、Mg2+含量随展叶物候变化整体呈升高趋势。（4）展叶物候期胡杨器官离子与土壤离子相关性表现为:萌芽期，各器官离子含量受土壤盐分影响较小，指标间相关性多不显著；展叶期，根中Na+与土壤离子成正相关，幼枝和主干K+与土壤多呈负相关；叶片快速发育期，幼枝Mg2+、根中Na+均与土壤离子呈正相关；叶片成熟期，各器官离子含量受土壤离子影响较小。     

Strategies for adaptation of Suaeda physophora, Haloxylon ammodendron and Haloxylon persicum to a saline environment during seed-germination stage

BACKGROUND AND AIMS: Germination is very important for plant establishment in arid regions. The strategies taken by halophytes during the seed germination stage to adapt to saline environments in an arid zone were investigated in Suaeda physophora (euhalophyte), Haloxylon ammodendron (xero-halophyte) and Haloxylon persicum (xerophyte). METHODS: Seeds of S. physophora, H. ammodendron and H. persicum were exposed to a range of iso-osmotic NaCl and PEG solutions. Seed germination in, and recovery germination from, high NaCl were recorded. The effects of iso-osmotic NaCl and PEG on seed water uptake and changes in ion content were measured. In addition, the structure of seeds and Na+ distribution in the seed coat and embryos of dry seeds were investigated. KEY RESULTS: The relative increase in fresh weight of germinating seeds was markedly reduced in -2.24 MPa PEG compared with that in -2.24 MPa NaCl, while the opposite trend was found in concentration of K+ during the initial 9 h for all species. Haloxylon ammodendron and S. physophora had a higher recovery germination from -3.13 MPa NaCl compared with H. persicum. Seeds of all species had no endosperm. More Na+ was compartmentalized in the seed coats of the two halophytic species compared with that in the xerophyte H. persicum. CONCLUSIONS: The effect of NaCl on seed germination was due to both osmotic stress and ion toxicity for the three species. High soil salinity and a high content of Na+ in seeds may induce more seeds to remain ungerminated in S. physophora and H. ammodendron. Morphological structure and adaptation to salinity during seed germination may determine the geographical distribution of H. ammodendron and S. physophora in certain saline regions.     

荒漠植物梭梭和沙拐枣的花环结构及C4光合特征

 为了探讨梭梭（Haloxylon ammodendron）和沙拐枣（Calligonum mongolicum）适应高温强光荒漠环境的光合作用机构及特征,通过对其同化枝的解剖结构观察,δ13C值分析,以及气体交换测定表明：二者均具有花环结构(Kranz anatomy),肉细胞（Mesophyll cell）呈栅栏状,其内侧是维管束鞘细胞（Bundle sheath cell）,小维管束与维管束鞘细胞相接。在栅栏组织和贮水组织中,梭梭具有形状巨大的含晶细胞;沙拐枣具有大量的粘液细胞。梭梭和沙拐枣同化枝的δ13C值分别为-14.3‰和-14.8‰,在不同生长季节和土壤水分条件下,二者的δ13C值变化在-14‰到-16‰之间。梭梭和沙拐枣的CO2补偿点分别为2 μmol•mol－1和4 μmol•mol－1,光饱和点分别为1 660和1 756 μmol•m－2•s－1,表观光合量子效率分别为0.044和0.057 mol CO2•mol－1 photons。这表明,广泛分布于我国荒漠地区的木本植物梭梭和沙拐枣为C4植物,其光合途径不随生长季节和水分条件的变化而改变。     

盐胁迫下盐地碱蓬体内无机离子含量分布特点的研究

用不同浓度NaCl溶液处理盐地碱蓬（Suaeda salsa)植株后,测定并比较老叶、幼叶及根部的无机离子含量和对K的选择性,叶片及根部的Na^ 、Cl^-含量随盐度的增加而升高,且累积趋势相似,盐胁迫下根部Na^ 、Cl^-及总离子含量（K^ 、Na^ 、Ca^2 ,NO3^-,Cl^-)明显低于叶片,说明盐地碱蓬地盐胁迫下,以叶片优先积累大量离子（如Na^ ,Cl^-) 为其适应特征。NaCl处理下,叶片的K^ ,Ca^2 含量低于对照,但随盐度的增加保持相对稳定,而根部K^ 含量,K/Na比、对K的选择性则高于叶片,这对盐胁迫下地上部的K^ 亏缺有一定补偿作用。低盐度处理（100mmol/LNaCl)促进NO3^-的吸收,另外随盐度的增加,叶片渗透势下降,渗透调节能力增强,幼叶渗透势低于老叶,但渗透调节能力相同。     

盐胁迫对大豆根系木质部压力和Na+吸收的影响

取栽培大豆的水培幼苗为材料,用木质部压力探针和原子吸收分光光度计测定了盐胁迫条件下其根木质部压力和伤流液中Na~+含量的变化,以分析大豆抗盐吸水的机制.结果表明:在25～150 mmol/L NaCl的浓度范围内,随着盐胁迫强度的增加,大豆根木质部负压力的绝对值逐渐增大,但相对负压力和根的径向反射系数则逐渐减小;木质部伤流液中Na~+含量逐渐增加,但Na~+的相对含量则逐渐降低.同时,虽然根系吸水所需的木质部负压力(压力势)及根木质部伤流液的渗透势随着盐胁迫强度的增加都有所下降,但两者共同作用使木质部水势下降的幅度远远小于根外溶液水势(渗透势)下降的幅度,即随着根外溶液盐浓度的升高,根木质部溶液的总水势逐渐高出根外溶液的水势.上述结果说明,在盐胁迫下大豆可以利用相对小的木质部负压力逆水势梯度吸水,且通过避免对Na~+的过量吸收来适应盐胁迫环境.     

渗透胁迫和外源脱落酸对梭梭幼苗生理特性的影响

水分、渗透胁迫和外源脱落酸（ＡＢＡ）对旱生植物梭梭幼苗的某些生理特性存在显著影响。梭梭幼苗有很强的吸水能力,渗透胁迫下脯氨酸含量增加,其细胞膜相对透性对渗透胁迫不敏感,在脱水过程中具有较强的持水能力,外源ＡＢＡ加强了梭梭幼苗的抗渗透胁迫和抗脱水的能力。     

Effect of salinity on seed germination,ion content and photosynthesis of cotyledons in halophytes or xerophyte growing in Central Asia

Aims We investigated the impact of salinity on seed germination, chlorophyll content, chloroplast structure and photosynthesis of the green embryos in desiccated seeds of the xerophyte Haloxylon persicum, xero-halophyte Haloxylon ammodendron and euhalophyte Suaeda physophora.Methods Seeds of H. persicum, H. ammodendron and S. physophora were collected from natural environment in Fukang, Xinjiang province. Pretreatment with 700 mM NaCl was carried out to stimulate the natural 'seed priming'; we analyzed the joint effect of salinity and different species on germination physiology and cotyledonal structure and photosynthetic function changes during germination and recovery stage.Important findings We found that seeds did not suffer ion toxicity for the two halophytes H. ammodendron and S. physophora, as evidenced by the high final germination after ungerminated seeds pretreated with 700 mM NaCl were transferred to distilled water, but the final germination of the xerophyte H. persicum was significantly lower than that of control. The Na + concentration in embryos increased under salinity for all species, while K + concentration decreased by salinity only for H. persicum and H. ammodendron, i.e. the concentration of K + in embryos of H. persicum and H. ammodendron decreased by 36% and 46%, respectively. For all species, whether dry intact seeds or cotyledons of dry seeds imbibed in deionized water and NaCl solution, had high chlorophyll content. Treatment with NaCl also caused chloroplast thylakoids to swell and chlorophyll content to decrease in seeds of H. persicum, but no significant change was observed in the more salt-tolerant species S. physophora and H. ammodendron. Fluorescence measurement showed that 700 mM NaCl decreased the Fv/Fm ratio of cotyledons in seeds for all species, especially for H. persicum and H. ammodendron. Photosynthetic oxygen releasing was detected from the seeds that were moistened with distilled water and 700 mM NaCl for 6 or 24 h and from the seeds that were initially moistened with 700 mM NaCl in darkness for 10 days, then transferred to distilled water for another 6 and 24 h. The results indicated that the chlorophyll in cotyledon of desiccated seed had photosynthetic function in early germination stage, even under high-saline condition. In addition, the photosynthesis of chlorophyll in the embryonic cotyledons of desiccated seeds during germination was similar to that in leaves of young seedlings for all species. In conclusion, the chloroplasts of the two halophytes were more salt resistant compared with the xerophyte H. persicum. The photosynthetic function of chlorophyll in cotyledons of mature seeds may be ecologically important for seedling development in early stage for plants growing in extremely saline or arid environments.     

黑河河岸植被与环境因子间的相互作用

2009-2010年,对黑河流域河岸植被分季节进行了详细调查,并实地测定各样点环境因子数据,采用PC-ORD和Canoco软件对数据进行分类排序与环境因子的指示种分析:(1)黑河河岸带植被分为4个植被型和6个群系,位于黑河上游的高山苔草+矮嵩草群系植被种类和数量最为丰富,草本层盖度最大,也是唯一没有乔木分布的群系;金露梅+沙棘+膜荚黄芪+针茅群系是灌木层密度和盖度最大的群系,草本植物种类相对较丰富;位于湿地的沙枣+水柏枝+芦苇+香蒲群系,土壤养分含量最高;(2)影响黑河河岸带植被分布的主要环境因子是海拔、降水、温度、土壤有机质、含水率以及全氮含量,其中,海拔、降水和温度为最重要的影响因子,土壤影响因子中土壤含水率>有机质>全氮,而全磷和速效氮没有显著影响;(3)在黑河河岸带共有20种植物是环境因子指示种,柽柳和苦豆子是温度、降水指示种,胡杨对海拔和降水有很强的指示作用,草本植物中没有土壤含水率和海拔指示种,而在乔灌木中没有土壤有机质指示种,这为气候、土壤条件的变化提供了很好的参考价值。