准噶尔盆地梭梭、白梭梭植物构型特征

荒漠植物构型是植物与环境相互作用、相互适应的最终产物,其与功能的相互作用与互馈关系决定了荒漠植被的发展与演替。选择准噶尔盆地天然梭梭(Haloxylon ammodendron)、天然白梭梭(Haloxylon persicum)和人工种植梭梭(Haloxylon ammodendron)为研究对象,系统研究了天然梭梭、天然白梭梭和人工梭梭分枝率、分枝角度、分枝长度和枝径比等构型特征,对比研究了天然生境梭梭和人工种植梭梭构型差异,探讨了荒漠植物结构-功能特征及其对环境的响应与适应机理。结果表明:天然梭梭、天然白梭梭和人工梭梭的总体分枝率及逐布分枝率(SRB_1:2、SRB_2:3)均差异显著(P<0.05),且总体分枝率均较低,分别为0.35±0.23、0.50±0.42和0.15±0.05。天然梭梭、天然白梭梭和人工梭梭的分枝角度差异均不显著(P<0.05),从第1级到第4级均有减小趋势,角度均小于90°。天然梭梭、天然白梭梭和人工梭梭分枝长度从第1级到第4级排序为天然白梭梭>天然梭梭>人工梭梭,且天然梭梭、天然白梭梭和人工梭梭枝条伸展能力从第1级到第4级呈现相对减弱的趋势。天然梭梭、天然白梭梭和人工梭梭枝径比平均值分别为0.66、0.68和0.69。总体上,天然生境中梭梭、白梭梭构型为不同宽窄的\"V\"型,而人工梭梭呈现椭球形构型。     

新疆荒漠中的梭梭和白梭梭（上）

在我国西北的荒漠地区,梭梭和白梭梭是两种非常著名的植物。它们具有超旱生的特性,又是荒漠中十分罕见的小乔木树种,因此成为建造荒漠植被的主要材料,是我国荒漠生态系统中个体最大,生物量和生产量最高的物种。 如何区别两种梭梭 梭梭和白梭梭同属于藜科梭梭属(Haloxylon),因此它们既具有许多相似的特征,又各具特色不难     

新疆荒漠中的梭梭和白梭梭（下）

生态地位和利用价值 梭梭和白梭梭适应干旱环境的能力很强,是荒漠地区防风固 沙和维护生态安全不可多得的优良树种。在实施西部大开发战略的生态环境保护和建设中,具有不可替代的生态地位和重要利用价值。它们所形成的天然植被,为许多荒漠动物提供了栖息环境,也是荒     

新疆同域分布梭梭和白梭梭多样性格局及其形成机制

探究第四纪气候波动和地质事件对古尔班通古特沙漠同域分布的梭梭(Haloxylon ammodendron)和白梭梭(H. persicum)分布、分化和演化的影响, 对了解旱生植物区系的发展与演化具有重要意义。该研究测定新疆自然分布的19个梭梭种群225个个体和12个白梭梭种群106个个体叶绿体DNA间隔区(trnS-trnG和trnV)序列, 整合单倍型网络分析、主坐标分析、分子方差分析、贝叶斯系统发育树、地理加权回归分析揭示种间、种内不同地理种群间的遗传多样性及其环境解释、空间遗传结构, 估算种间谱系分化时间, 分析群体演化历史。主要结果有: (1)共定义了21个叶绿体单倍型, 梭梭和白梭梭聚为独立的支系; (2)接近80%的遗传变异发生于物种间及梭梭种内不同地理种群间, 物种间分化发生于上新世晚期至更新世早期, 这可能受干旱化加剧和沙漠形成、扩展的共同影响; (3)地理加权回归模型结果显示, 环境因子对梭梭和白梭梭遗传多样性的影响存在明显的空间差异性, 气候和土壤因子总体上主导梭梭、白梭梭的遗传多样性格局: 在古尔班通古特沙漠南缘, 气候因子对梭梭和白梭梭均为显著正向作用; 在沙漠西南缘, 气候因子对白梭梭为正向作用, 土壤因子对梭梭为负向作用; 在沙漠东南缘, 土壤因子对梭梭主要为正向作用, 对白梭梭为负向作用; 在阿勒泰地区, 气候因子对梭梭和白梭梭均为正向作用。     

利用ISSR标记对新疆白梭梭居群的遗传多样性分析

利用ISSR分子标记对新疆白梭梭4个居群,105个个体进行了遗传多样性的比较分析。在供试材料中,11个引物共扩增出171个多态位点,多态位点百分率为84．85％,4个居群的多态位点百分率差异在33．92％．40．35％之间。Shannon多样性指数（I）为0．3518,物种水平的Nei基因多样度（h）为0．3482。遗传变异分析表明,物种水平的居群间遗传分化系数Gst为0．6238,居群间的基因流Nm为0．3016。遗传分析表明吐鲁番居群和甘家湖居群的遗传距离最近。     

基于双稳定同位素和MixSIAR模型的冬小麦根系吸水来源研究

灌溉和施肥措施对农田水文循环具有重要影响,根系吸水是联系植物蒸腾和土壤水分运动的关键水文过程,定量识别灌溉施肥影响下作物根系吸水来源对农业用水优化管理具有重要意义。氘氧稳定同位素(D和18O)是追溯农田水分运移过程的理想天然示踪剂。基于2013—2015年北京市典型农田不同灌溉施肥处理冬小麦水分运移试验,利用D和18O双稳定同位素和MixSIAR贝叶斯混合模型,量化冬小麦主要根系吸水深度及其贡献比例,阐明作物水分来源的季节变化及不同处理间的差异,分析根系吸水与土壤水分分布变化的相互关系。研究结果表明:两季冬小麦返青-拔节、拔节-抽穗、抽穗-灌浆和灌浆-收获期主要根系吸水深度均值分别为0—20 cm(67.0%)、20—70 cm(42.0%)、0—20 cm(38.7%)和20—70 cm(34.9%),但季节变化差异显著,2014季主要吸水深度随作物的生长发育而逐渐增加,2015季则主要集中于浅层土壤(0—70 cm)。返青-抽穗期仅灌水20 mm或施肥105 kg/hm2N促使拔节-抽穗期深层(70—200 cm)土壤水分利用率平均增加29%,而前期充分灌水且大量施肥(≥当地施肥量210 kg hm-2N)时拔节-抽穗期根系吸水深度为土壤表层0—20 cm。在干旱少雨的冬小麦生长季内作物吸水来源与土壤水分消耗变化基本一致。     

MixSIAR和IsoSource模型解析植物水分来源的比较研究

选取西南喀斯特地区次生林中主要优势植物刺楸(Kalopanax septemlobus(Thunb.)Koidz.)、香椿(Toona sinensis)和化香(Platycarya strobilacea Sieb.et Zucc.)为研究对象,通过对不同土壤深度的土壤水、泉水、雨水和植物采样,利用氢氧稳定同位素技术,借助IsoSource和MixSIAR两种模型分析植物水分来源,通过直接相关法判断植物主要吸水源来衡量两种模型的适用性。结果表明,降雨δ¹⁸O值在3月—6月偏正,在6月—8月数据偏负,存在明显的季节变化。在春季不同土壤层土壤水δ¹⁸O值土壤深度增加而降低,夏季呈现相反的规律。基于IsoSource和MixSIAR模型计算植物不同水分来源比例时存在一定差异。基于直接相关法定性分析植物水分来源表明MixSIAR模型计算结果可靠性高于IsoSource模型。基于均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)进行模型评价,结果显示出MixSIAR模型的RMSE结果小于IsoSource模型,表明利用MixSIAR...     

古尔班通古特沙漠梭梭与白梭梭利用降雨的差异

采用模拟降雨的方法,对梭梭和白梭梭的降雨再分配过程进行了研究,并对梭梭与白梭梭0～100cm的浅层根系分布进行了调查。回归分析发现,梭梭与白梭梭茎流率、穿透率、截留率与降雨量之间呈显著对数关系。在相同的降雨强度下,梭梭与白梭梭之间降雨分配无显著差异,但在不同降雨强度下梭梭和白梭梭各自的降雨再分配存在显著差异。20mm·h-1的降雨强度有利于产生更多的茎流,梭梭和白梭梭茎流率在降雨强度20mm·h-1的情况下是30mm·h-1的情况下的2.3倍和2.9倍。白梭梭根系主要分布在土壤表层,0～60cm的土壤深度内侧根数占0～100cm内总侧根数的86%。白梭梭在0～20、20～40、40～60cm土壤深度的水平侧根极显著高于梭梭,分别是梭梭的10.0倍、9.6倍和10.9倍。白梭梭水平侧根伸展距离极显著大于梭梭,白梭梭根系冠幅半径为7.1m,梭梭为2.3m。综上所述,白梭梭主要通过植株特殊形态结构增加茎流等降雨再分配和地下根系协同作用,来充分的利用降雨;梭梭浅层根系分布稀少,故其利用降雨的能力十分有限,而更趋向于利用地下水。     

脱水胁迫和光合日变化对梭梭和白梭梭叶绿素荧光参数的影响

采用IMAGING-PAM叶绿素荧光法,测定了宁夏地区种植的梭梭和白梭梭在离体脱水胁迫和光合日变化下的叶绿素荧光参数变化,以研究肉苁蓉寄主梭梭和白梭梭对地理环境的生态适应机制.结果表明： 梭梭具有较高的光合作用性能,其光合电子传递活性(F_v/F_m)、光能转化效率(q_P)和表观电子传递效率(ETR)等指标均高于白梭梭.离体脱水胁迫48 h,梭梭同化枝含水率及叶绿素荧光参数各指标均显著高于白梭梭.梭梭和白梭梭叶绿素荧光参数日变化差异较大,且呈现“V”型变化趋势.推测梭梭对水分及光照等环境因子变化的适应能力较白梭梭强,地理分布较广;白梭梭因受水分及光照等因子限制,地理分布较窄.     

基于稳定氧同位素确定植物水分来源不同方法的比较

利用稳定同位素技术确定植物水分来源,对提高生态水文过程的认识和对干旱半干旱区的生态管理至关重要。目前基于稳定同位素技术确定植物水分来源的方法众多,但不同方法之间对比的研究较少。本研究基于原位样品采集,室内实验测试,利用直接对比法、多元线性混合模型(IsoSource)、贝叶斯混合模型(MixSIR、MixSIAR)和吸水深度模型分析植物水分来源,并对比各方法的优缺点。结果表明:相对于多元线性混合模型(IsoSource)而言,贝叶斯混合模型(MixSIR、MixSIAR)具有更好的水源区分性能,但对数据要求较高,且植物木质部水和潜在水源同位素组成的标准差越小,模型运行结果的可信度更高。本研究中贝叶斯混合模型(MixSIR)为最优解。在利用稳定氢氧同位素技术确定植物水分来源时,可先通过直接对比法定性判断植物可能利用的潜在水源,然后再用多元线性混合模型(IsoSource)、贝叶斯混合模型(MixSIR、MixSIAR)计算出各潜在水源对植物的贡献率和贡献范围,必要时可评估模型性能,选择出最优模型,定量分析植物的水分来源。若植物主要吸收利用不同土层深度的土壤水,可结合吸水深度模型计算出植物...     

梭梭木虱发生规律及其影响因子

在新疆古尔班通古特沙漠中的梭梭、白梭梭上发现由木虱引起的叶苞状虫瘿,发生率达到90%以上,虫瘿内有4种木虱:异色胖木虱(Caillardia robusta Loginova)、梭梭胖木虱(C. azurea Loginova)、矮胖木虱(C. nana Loginova)和显赫胖木虱(C. notata Loginova),后两种为中国新记录种。木虱在梭梭上1a发生两个高峰,丘间低地发生最为严重,沙丘边缘与砾石荒漠发生量相差不大,在5月中旬和6月中旬达到高峰期;木虱在白梭梭上1a发生两个高峰,低丘比高丘发生严重,阳坡比阴坡发生严重,在6月中旬和7月底8月初达到高峰期。梭梭和白梭梭上树龄越大虫瘿发生越严重。地势、树势、方位及地势、坡面对木虱虫瘿的发生都存在显著性影响,但是它们互作对木虱虫瘿的影响却不大。通过研究古尔班通古特沙漠梭梭和白梭梭上木虱虫瘿的发生规律及其与周边环境的关系,为保护荒漠生态环境提供依据。     

地下水埋深和季节性干旱对古尔班通古特沙漠南缘梭梭生理和生长的影响

干旱区因降水稀少,地下水成为荒漠植被重要且稳定的水源。选取古尔班通古特沙漠南缘建群种植物梭梭(Haloxylon ammodendron)为研究对象,通过测量不同地下水埋深(3.45、9.08、10.47、13.27 m和15.91 m)下生长季前期和后期同化枝生理生化指标(黎明水势、正午水势、含水量、氯离子、钠离子、脯氨酸和非结构性碳水化合物)和生长与形态特征(生长速率和胡伯尔值),旨在认识荒漠植物对地下水埋深增加和季节性干旱的响应特征和调节适应机制。结果表明：(1)梭梭应对地下水埋深变化的生理调节对策,是采取先降低后升高黎明前同化枝水势、降低新枝形成期同化枝生长速率、增大胡伯尔值和积累非结构性碳水化合物的策略;(2)梭梭应对生长季大气干旱的生理调节对策,是通过降低黎明前同化枝水势、维持较高胡伯尔值、积累钠离子和消耗淀粉抵御季节性干旱;(3)在大气干旱与地下水水文干旱交互作用下,梭梭是采取降低正午同化枝水势、维持较高的同化枝含水量和积累可溶性糖的生态策略。综上所述,梭梭在响应地下水水文干旱和季节性大气干旱的生理特征间存在差异。研究结果丰富了水文和大气干旱对梭梭生理和生长影响的认知,可...     

北京山区典型人工林乔木和灌木水分利用及水分生态位特征

为探究人工纯林内乔木与林下灌木的水分利用和生态位特征,于2023年6—10月和2024年5—9月,以人工林乔木刺槐(Robinia pseudoacacia)、栾树(Koelreuteria paniculata)和侧柏(Platycladus orientalis)及林下灌木荆条(Vitex negundo)为研究对象,利用氢氧稳定同位素技术和MixSIAR模型,分析其水分来源,并采用Levine指数和Levins重叠指数计算其生态位特征。结果表明：(1)旱季初期(5—6月),刺槐主要依赖地下水,栾树主要利用60—80 cm土壤水和地下水,侧柏主要利用0—40 cm浅层土壤水。雨季(7—8月),3种乔木均转向0—40 cm浅层土壤水。至旱季末期(9—10月),刺槐和栾树主要利用40—80 cm深层土壤水,侧柏则持续利用0—40 cm浅层土壤水。各林分荆条在旱季主要吸收0—40 cm浅层土壤水,雨季主要吸收0—20 cm土壤水。(2)旱季初期,侧柏与林下灌木的水分生态位重叠度较高,其存在水资源竞争。雨季刺槐、栾树和侧柏与林下荆条间的水分生态位重叠度较高,但土壤水分充足,利于水分吸收。综上,乔木通过动态调整水分吸收深度(地下水或深层水)适应季节性干旱,林下灌木则依赖浅层土壤水,两者时空分异减少了土壤水分竞争,其不仅可以增强生态系统稳定性,还可以为植被修复和管理提供理论指导。     

梭梭糖基转移酶基因克隆及序列分析

以梭梭叶片为材料,根据其他植物糖基转移酶基因的保守序列设计引物,采用同源基因克隆及RACE-PCR方法克隆到2个同源的序列,分别命名为 HaUGT1和 HaUGT2。基因测序结果显示, HaUGT1基因编码区长1 485 bp,编码495个氨基酸; HaUGT2基因编码区长1 185 bp,编码394个氨基酸。HaUGT1和HaUGT2蛋白具有保守的PSPG 基序、UDP-葡萄糖基转移酶结构域,与其他植物中的糖基转移酶蛋白同源性较高。     

青藏高原北部干旱区梭梭群落空间分布特征及其驱动因子

梭梭(Haloxylon ammodendron)群落是中国西北部干旱区主要分布的植被类型,对防风固沙、维持生物多样性等生态方面具有重要作用。青藏高原北部干旱区也是梭梭群落重要的分布区域,但该区域梭梭群落空间分布特征形成的驱动机制目前缺乏足够的关注。在柴达木盆地梭梭保护区设置了31个调查样地并对梭梭群落特征进行了调查,结合气候因子揭示其空间分布格局形成的驱动因子。结果发现:青藏高原干旱区梭梭群落仅有27种植物,隶属于21属8科,物种组成简单,其中51%的植物属于灌木与半灌木,70%的植物为强旱生和旱生植物,40%的植物为戈壁-蒙古成分。梭梭群落的高度、盖度等数量特征在空间范围内变异大,物种丰富度低,草本层不发达。梭梭群落的数量特征随经度的增加呈显著的正相关关系(P < 0.05)。随经度的增加和纬度的降低,群落中幼龄梭梭的数量显著增加,但成熟梭梭的数量显著降低。降水量的增加是形成这些群落空间分布特征的主要因素。研究为保护青藏高原干旱区梭梭群落提供基础数据,也为区域荒漠化和沙漠化合理防治给予科学指导。     

荒漠植物梭梭稳定碳同位素组成与环境因子的关系

以广泛分布于新疆荒漠地区的建群种植物——梭梭(Haloxylon ammodendron)为研究对象,通过对23个样地101份梭梭同化枝样品δ~(13)C值的测定,分析了梭梭稳定碳同位素组成的变化特征及其与环境因子(海拔、日照时数、潜在蒸散量、年平均降水量和年平均温度)的关系,并讨论了不同生境下梭梭同化枝δ~(13)C值的变化特征。研究结果显示:(1)梭梭同化枝δ~(13)C平均值为-14.15‰,其在95%置信区间的变化范围为-13.14‰—-15.38‰,表明梭梭是C_4光合途径的植物。(2)梭梭同化枝δ~(13)C值与年平均降水量和年平均温度呈显著负相关关系,而与日照时数、潜在蒸散量和海拔呈显著正相关关系。我们推测梭梭同化枝δ~(13)C值对各环境因子响应趋势的不同,可能是由气孔限制因素造成的,它是梭梭适应干旱荒漠环境的一种策略。(3)在不同生境下,梭梭同化枝的碳同位素组成存在显著差异。当梭梭群落中的主要伴生种为白刺、红砂时,其δ~(13)C值最高,当主要伴生种为沙拐枣和假木贼时,其δ~(13)C值最低。在灰漠土与灰棕漠土样地中的梭梭δ~(13)C值高于棕钙土、风沙土、石质土样地;盆地中梭梭同化枝δ~(13)C值低于平原、山地、丘陵地形条件下的样地。以上结果表明:梭梭水分利用效率在不同环境梯度和生境中,存在着显著不同,表现出显著的适应策略差异。     

荒漠灌木梭梭(Haloxylon ammodendron)周围土壤微生物的空间分布

以古尔班通古特沙漠荒漠生态系统中主要优势种——梭梭(Haloxylon ammodendron)冠幅内外的土壤为研究对象,通过分析从树干基部向外水分和养分变化下土壤微生物生物量、多样性和群落组成的变化规律,试图揭示荒漠生态系统中土壤微生物空间分布的基本特征。微生物生物量和多样性采用磷脂脂肪酸进行测定。结果表明:从树干基部向外,土壤微生物总生物量、多样性以及不同微生物类群的生物量均随土壤水分和养分含量降低而逐渐降低,指示了土壤微生物从裸地向内集聚分布的特征。另外,在微生物群落组成中,不同类群微生物的生物量从树干基部向外的减少程度有所不同,例如,从树干基部附近5 cm处到冠外裸地200 cm处,真菌、细菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌的生物量分别减少了50.25%、84.06%、82.70%、92.57%,指示了细菌从裸地向内集聚分布的程度强于真菌,革兰氏阴性菌从裸地向内集聚分布的程度也较强于革兰氏阳性菌。研究表明,在资源稀缺的荒漠生态系统中,土壤微生物倾向于分布在冠内资源丰富的区域。土壤微生物的空间分布不仅与资源的丰富度有关,而且与微生物自身对环境变化的忍耐性或敏感性有关。     

荒漠绿洲区不同种植年限人工梭梭林土壤化学计量特征

为阐明梭梭建立对林下土壤养分化学计量特征的影响,分析了2、5、9、13、16、31、39a荒漠绿洲区梭梭林灌丛下和流沙区(0a)土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、碳酸钙(CaCO_3)、速效磷(Available P)含量及其化学计量特征变化规律。结果显示:1)SOC和TN在9a后出现显著的成层化分布,而TP的这一特征相对滞后;不同土壤深度SOC、TN均随林龄增加而显著增加,而TP未表现出明显变化。2)C∶P和N∶P在9a后表现出明显的成层化分布且不同土层C∶P和N∶P随林龄增加显著增加,而C∶N保持相对稳定。3)较低含量的Available P在2a后即表现出0—5 cm含量大于5—20 cm且表层Available P和CaCO3随林龄增加而显著增加。而Ca CO3∶Available P在不同林龄间并未发生显著变化。4)随林龄增加,土壤表层风蚀可蚀性极显著降低且与土壤表层养分含量呈显著的负相关关系。以上结果表明,梭梭的建立提高了土壤SOC和TN含量且随林龄增加变化更显著,而变化较小的C∶N说明土壤氮的形成需要固定比例的碳。变化幅度较小的TP说明主要来源于岩石风化的磷素受时间作用的限制,而较低含量的Available P和变化幅度较小的CaCO_3∶Available P则表明梭梭的生长受P的限制且有限的Available P易被CaCO_3固定。另外,土壤养分含量与土壤风蚀可蚀性显著的负相关关系,进一步说明梭梭的建立改善了土壤质地,增加了土壤养分含量,这对荒漠绿洲区土壤恢复和植被建设有极大的促进和指导作用。