准噶尔盆地南缘不同坡向对短命植物生物量分配和化学计量特征的影响

短命植物是中国荒漠区系中重要的组成部分,坡向是准噶尔荒漠区最重要的地形因子之一,可能影响该地区短命植物的生物量和化学计量特征。该研究通过分析两种十字花科的短命植物涩荠(Malcolmia africana)和条叶庭荠(Alyssum linifolium)的不同器官(根、茎、叶和繁殖器官)在不同坡向(东坡、西坡和北坡)上的生物量分配和化学计量特征,来探究短命植物的适应策略。结果表明:(1)两种短命植物个体生物量在不同坡向上均差异显著,但涩荠在西坡的单株生物量最大(1.1±0.0134 g),而条叶庭荠在北坡的单株生物量最大(1.45±0.0113 g),东坡最小(0.5±0.0084 g)。(2)涩荠各器官的生物量分配均表现为叶茎繁殖器官根,且在不同坡向上各器官分配比例相似;条叶庭荠各器官的生物量在不同坡向的分配均差异显著,且均表现为根部生物量显著低于其他器官(P0.05),其中北坡繁殖器官的比例最大,东坡叶片的比例大,而西坡的根、茎、叶生物量所占比例差异不大。(3)两种短命植物在不同坡向的生物量与C、N、P化学计量呈极显著正相关关系。(4)两种短命植物在不同坡向的N/P均小于14,说明植物的生长受到N的限制;涩荠通过调整个体大小以适应不同环境,而条叶庭荠则是通过调整各器官的分配比例来适应变化的环境。研究认为,短命植物具有通过调整养分和生物量分配来适应荒漠环境的策略,在准噶尔荒漠区的低山丘陵地带,坡向是影响其生物量分配和化学计量特征的主要环境因子。     

荒漠植物种子逆境萌发研究进展

对水分、温度、光照、沙埋深度、盐分胁迫及以上几种综合因素在逆境条件下对荒漠植物种子萌发的影响进行了综述。降雨次数、雨量大小、分布及土壤湿度是决定荒漠植物种子萌发的重要生态因子;温度是影响荒漠植物种子萌发的关键生态因子之一,变温有利于荒漠植物种子萌发;光照并非大多数荒漠植物种子萌发的必要条件,少部分荒漠植物种子萌发需要光照,有些要在黑暗中萌发,有些则对光照无特殊要求,光照对有些荒漠植物种子萌发有一定的抑制;不同沙埋深度具有不同的土壤湿度,土壤温度和光照等条件,综合调控荒漠植物种子的萌发;盐分胁迫抑制种子的萌发。荒漠植物种子的萌发在以上几种因素的共同协调作用下表现出一定的适应性。随着研究的不断深入和生态环境建设的需求,需要加强荒漠植物生理生态研究的深度和研究的系统性。     

古尔班通古特沙漠水热梯度变化对短命植物生态化学计量特征影响

以古尔班通古特沙漠2种优势短命植物尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrhinchum M. Bieb.)和东方旱麦草(Eremopyrum orientale (L.) Jaubert & Spach)为研究对象,通过盆栽控制实验,设定2个温度梯度以及3个水分梯度,对它们在不同温、湿度处理下的C、N、P含量及其化学计量比的变化特点进行分析。结果显示：(1)温度显著影响尖喙牻牛儿苗的N、P、C∶P、N∶P以及东方旱麦草的C、N、P、C∶N、N∶P;水分显著影响2种短命植物的N、P、C∶N、C∶P以及东方旱麦草的N∶P,其中N含量随温度的变化符合温度-生物地球化学假说,而P含量随温度的变化符合温度-植物生理假说。(2)温度和水分的交互作用对2种植物的影响表现为：在高温处理时,随着水分梯度的增加,2种植物的N、P含量先升高再下降,C∶N、C∶P、N∶P先下降再升高;在低温处理时,尖喙牻牛儿苗的N、P含量变化与水分梯度呈反比,C∶P变化与水分梯度呈正比,而东方旱麦草化学计量变化差异不显著。(3)相关性分析结果表明,温度和水分显著影响2种短命植物各元素之间的相关关系,植物的生长速率和养分限制情况受营养元素的主导调控也随之变化。     

生物土壤结皮对荒漠土壤种子库和种子萌发的影响

研究了腾格里沙漠东南缘在不同自然条件（风、温度、水分）下,人工固沙植被区（24龄、41龄、50龄）和相邻天然植被区的两种生物土壤结皮对荒漠土壤种子库和种子萌发的影响。结果表明,荒漠土壤种子库在苔藓结皮上的储量显著高于藻类结皮。随着生物土壤结皮的发育,种子萌发量在苔藓结皮上增加,在藻类结皮上减少。生物土壤结皮层的含水量对种子萌发有显著的影响（p〈0.05）,植物种子在湿润处理的生物土壤结皮上的萌发量高于干燥处理的生物土壤结皮上的种子萌发量。生物土壤结皮表层温度和亚表层温度对荒漠植物种子萌发无显著影响（p〉0.05）,但总体而言,对于苔藓结皮,植物种子在较高温度下的萌发量略高于在较低温度下的萌发量,而对于藻类结皮,植物种子在较低温度下的萌发量略高。     

增加水分对古尔班通古特沙漠4种短命植物生物量及氮素形态吸收的影响

为明确土壤水分含量对荒漠生态系统短命植物生长及氮素吸收偏好性的影响,该研究以古尔班通古特沙漠4种优势短命植物东方旱麦草(Eremopyrum orientale)、尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrhinchum)、琉苞菊(Centaurea pulchella)和卵果鹤虱(Lappula patula)为研究对象,通过盆栽控水实验,设定3个水分梯度分别为：干旱处理(W₁,土壤含水量2％)、正常水分处理(W₂,土壤含水量8％)和湿润处理(W₃,土壤含水量14％),利用¹⁵N同位素示踪法研究水分对4种植物生物量及不同形态氮素的吸收策略的影响。结果表明：(1)随着土壤含水量的增加,4种短命植物的地上、地下、总生物量呈递增趋势,在正常水分处理时增速最快,且同一生活型不同物种之间的生物量累积速率不同;而4种短命植物的根冠比随土壤水分含量的增加呈显著下降趋势。(2)在不同水分处理下,4种短命植物对不同形态的¹⁵N吸收速率表现为：硝态氮＞铵态氮＞甘氨酸,对3种形态氮素以及总氮的吸收速率均随着水分梯度的增加呈增大趋势。(3)在干旱处理时,硝态氮是4种短命植物最偏好吸收的氮形态,随着土壤含水量的增加东方旱麦草、琉苞菊的氮素形态偏好性不会改变,而在水分持续增大至湿润处理时,铵态氮对尖喙牻牛儿苗和卵果鹤虱的氮素吸收的贡献率超过硝态氮,成为这2种植物最偏好吸收的氮形态。     

干旱胁迫下华北驼绒藜种子大小及苞片对萌发和幼苗生长的影响

干旱是影响荒漠区植物种子萌发和幼苗生长的关键因素。以多年生强旱生半灌木华北驼绒藜为对象,研究了不同干旱程度(0、100、200、300和400 g·L^-1 PEG6000)下,种子大小及苞片有无对种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明: 干旱胁迫显著抑制了种子萌发和幼苗地上部的生长。100和200 g·L^-1 PEG6000处理显著增加了幼苗根长,而300和400 g·L^-1 PEG6000处理显著降低了幼苗根长。与无苞片相比,有苞片使种子的发芽率显著降低12%,发芽指数显著降低50.5%,幼苗的地上部长度显著增加20.8%,幼苗根长显著增加6.3%。种子大小对种子发芽指数无显著影响,但与小种子相比,大种子发芽率显著提高3%,幼苗的地上部长度显著增加20.5%,幼苗根长显著增加33.0%。在干旱条件下,苞片能延缓种子的萌发速度,种子大小能影响后代的存活几率,二者共同影响华北驼绒藜对极端干旱环境的适应性。     

准噶尔荒漠3种短命植物气体交换特征的日变化

采用LI-6400便携式光合测定仪,在晴天条件下对准噶尔荒漠3种典型短命植物东方旱麦草(Eremopyrum orientale)、卷果涩芥(Malcolmia scorpioides)和四齿芥(Tetracme quadricormis)的气体交换特征的日变化规律进行了研究.结果表明:①东方旱麦草和卷果涩芥的净光合速率(简称Pn,后同)的日变化呈"双峰"型,14:00(采用时间均为北京时间,后同)左右存在明显的光合"午休"现象,四齿芥Pn的日变化呈"单峰"型,峰值出现在12:00与前两者的第一峰值出现时刻相同.3种植物蒸腾速率(简称E,后同)的日变化均呈"单峰"型,但不同植物的峰谷值出现时刻不同.水分利用效率(WUE)日变化,四齿芥呈"单峰"型,东方旱麦草和卷果涩芥呈"双峰"型,峰值分别出现在8:00～10:00之间,后两者第二峰值分别出现在16:00和18:00.②根据Pn、胞间CO2浓度(Ci)和气孔限制值(Ls)的变化方向,推测3种短命植物的光合"午休",东方旱麦草和卷果涩芥主要受非气孔因素限制,而四齿芥主要受气孔因素限制.③卷果涩芥和四齿芥两种十字花科草本日平均Pn、E 和WUE 均高于禾本科东方旱麦草,尤其卷果涩芥是一种高光合、高蒸腾、高水分利用率的物种.④相关分析结果表明,对Pn影响最显著的环境因子是光合有效辐射(PAR),对E影响最显著的因子3种植物各不相同.     

雪被和土壤水分对典型半干旱草原土壤冻融过程中CO_2和N_2O排放的影响

土壤冻融期间的温室气体排放量会显著增加,并在全年总排放量中占有重要的份额。但目前开展的土壤冻融循环模拟实验大多是在土壤冻结之前调节土壤水分含量,而忽视了雪被在整个土壤冻融过程中的作用,因此导致室内模拟研究的结果与野外原位观测的结果差异较大。为探索开展室内模拟土壤冻融实验的优化方案,采用人工浇水和覆雪两种方式调节土壤水分含量,研究了雪被和土壤水分对内蒙古典型半干旱草原土壤冻融过程中CO2和N2O排放的影响。结果表明,浇水和覆雪两种处理对冻融循环过程中土壤CO2排放影响的差异不显著,CO2排放量在消融期都会明显增加并随着冻融循环次数的增加而逐渐减小。当土壤孔隙含水率达50%左右时,浇水处理中的N2O排放量在第1次土壤冻融循环中最高并随冻融循环次数增加而降低,但在覆雪处理中,N2O在第1次冻融循环中的排放较小,而在后两次冻融循环中的排放量更为显著。造成两种处理N2O排放规律出现显著不同的原因可能是土壤剖面水分动态变化过程和微生物性状等方面的差异。土壤冻融过程中CO2和N2O排放量随土壤含水量升高而增加,但N2O在土壤含水量较低时排放不明显,这表明可能只有当土壤含水量达到一定阈值时,冻融作用才会对N2O的排放产生显著影响。这些结果显示,雪被和土壤水分显著影响土壤冻融过程中的CO2和N2O排放,室内模拟土壤冻融实验应进一步优化。     

超声波对3种老化牧草种子萌发和幼苗生长的影响

利用四因素(超声时间、超声温度、输出功率和浸种时间)三水平[L₉(3⁴)]正交试验,对自然老化的高羊茅(在室温条件下储藏1年和5年)、黑麦草(储藏5年)和新麦草(储藏6年)种子进行超声波处理,研究超声波对老化种子萌发、幼苗生长的作用及其生理机制.结果表明: 超声温度是影响老化种子萌发的主要因素.适宜的超声波处理可以提高老化的高羊茅(储藏5年)和新麦草种子发芽率,显著促进胚根和胚芽伸长,而对老化的高羊茅(储藏1年)和黑麦草种子萌发无明显改善,但可促进其胚根伸长.超声波可通过提高超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性及显著降低丙二醛含量来恢复种子活力.超声波处理效果存在参数阈值效应,通过回归模型分析得出其处理老化草种的最优参数为:超声时间22 min,超声温度26 ℃,超声输出功率254.29 W,浸种时间2.89 h.     

观赏草丽色画眉种子萌发特性研究

丽色画眉(Eragrostis spectabilis)在中国作为一种观赏草引种栽培,但有研究报道丽色画眉具有潜在的杂草入侵风险.通常成功的外来杂草有很强的繁殖能力,而丽色画眉种子的萌发特性如何,目前尚无人研究.本文通过培养皿和盆栽实验研究温度、光照、水分、土层深度对丽色画眉种子萌发的影响.以发芽率和发芽指数为评价指标的结果显示,丽色画眉种子最适萌发温度为35℃.应用种子萌发温度模型得出种子萌发温度范围为17.7 ～43.2℃,其中最适萌发温度为39.2℃.光照有利于种子萌发,与连续黑暗相比连续光照显著提高种子发芽率.PEG6000模拟的水分胁迫对丽色画眉种子的萌发有显著的抑制作用,水势降低到-0.8 Mpa时,种子已经不能完成萌发.0.5 cm是种子萌发的理想深度,0～1 cm的土层适宜色画眉种子的萌发,发芽率不低于60％,在土层1～4 cm范围内,随着土层深度的增加其萌发率显著降低.     

The Effect of Low Temperature during Imbibition on Germination Characteristics of Tetracentron sinense (Tetracentraceae) Seeds

In this paper, the effects of low temperature, soil moisture and freezing time on the germination of Tetracentron sinense Oliv. seeds were studied by simulating wild environment conditions, and the factors influencing the natural regeneration of Tsinense population were discussed. The results are as follows: (1) The imbibition process of Tsinense seed can be divided into four stages, the water absorbing capacity of Tsinense seed after imbibition would increase with the increase of soil moisture, and the seeds would be fully imbibed under the condition of 30% soil moisture; (2) The germination rate, germination force and water content of Tsinense seed increased with the increase of storage time, and the vigor index gradually decreased after increasing before; (3) At different low temperature, the germination rate of Tsinense seed reached the highest when the soil moisture is 20% or 30%; (4) When treated at 20% soil moisture for 2-4 days or 21-28 days, 0℃ is best for the germination rate of Tsinense seed; when treated at 30% soil moisture for 14-28 days, -7℃ is best fort he germination rate of Tsinense seed; (5) When treated at the same condition of freezing time, the germination rate of seeds in fallen leaves had no significant difference with the decrease of low temperature; under the same condition of low temperature (0℃ low temperature except), the germination rate increased after frozen 28 days. The results showed that there is no significant influence of low temperature during imbibition on germination characteristics of Tetracentron sinense seeds and indicating that low temperature during imbibition is not the main factor influencing the natural regeneration of Tsinense population.     

Effects of freezing to −196 °C and thawing on Setaria lutescens seeds

The effects of single and repeated freezing and thawing of Setaria lutescens seeds in liquid nitrogen were investigated. One freeze to ?196 °C followed by a slow thaw, increased seed germination from 40 to 70%, but additional freeze-thaw cycles reduced germination to 30%. Using a scanning electron microscope, evidence was produced that seed coat cracking did not cause either initial increased, or subsequent reduced germination. Observations with a transmission electron microscope revealed that disruption of the integrity of lipid bodies accompanied increased damage from repeated freezing at ?196 °C and thawing. Repeated freezing and thawing of seeds stored in liquid nitrogen should be done with care to avoid loss of the germplasm.     

Does perianth colour affect the seed germination of two desert shrubs under different storage periods and conditions?

Haloxylon salicornicum and Salsola vermiculata (Amaranthaceae) are two perennial shrubs producing fruits with differently coloured perianths (yellow vs pink) on separate individuals. To test the impact of different storage periods (four, eight and twelve months) and temperature conditions (freezing, room temperature and natural field temperatures) on the seed germination of the two seed categories, germination tests were carried out on both species. For both species, collected from wild plants in the Arabian desert (Qatar), seed germination was tested under two photoperiods (light 12/12; dark 24 hours) at 20/30°C for winged (intact) and de‐winged seeds. For each species, all the considered factors (perianth colour, wing presence, photoperiod, storage period and storage conditions) had significant effects on seed germination (p < 0.001), while the interactions among factors varied in their level of significance depending on the species. In both species, yellow seeds germinated considerably better than the pink ones, the presence of wings slowed the germination, and both storage period and temperature conditions highly influenced their germination ability. Our results indicate that seeds from different perianth colours have different germination strategies to delay their germination and distribute the species through time by escaping germination time by imposing some kind of after‐ripening or seed dormancy. The variation in storage time and storage conditions might help in extending their germination period, where one set of seeds germinate immediately, and the other set of seeds becomes dormant and thus contributes to the formation of a soil seed bank for the long‐term recruitment of seedlings. This study highlights an ecological advantageous strategy for these two species growing in the unpredictable desert habitat.     

川西亚高山/高山森林土壤氧化还原酶活性及其对季节性冻融的响应

川西亚高山/高山森林土壤通常具有明显的季节性冻融特征。为深入了解川西亚高山/高山森林冬季土壤生态过程,于2008年11月-2009年10月,在土壤初冻期、冻结期和融化期及生长季节,研究了不同海拔(3582 m、3292 m和3023 m)岷江冷杉林的土壤氧化还原酶活性及其对土壤冻融的响应。土壤冻结时间和冻融循环次数随海拔的增加而增加。冻融格局显著影响了土壤氧化还原酶活性,但不同土壤酶在不同海拔表现出明显差异。土壤过氧化物酶和脱氢酶活性受初冻期冻融循环和温度降低影响显著下降,而过氧化氢酶活性明显上升。3种土壤氧化还原酶活性在土壤温度相对稳定的冻结期变化不显著,但在融化期随着土壤温度急剧增加经历一个明显的活性高峰后快速降低,且冻结时间最长和冻融循环次数最多的3582 m变化更为显著。此外,海拔和土层的交互作用显著影响了过氧化物物活性,但对脱氢酶和过氧化氢酶活性不显著。脱氢酶活性与土壤温度极显著相关,但过氧化物酶和过氧化氢酶活性与土壤温度的相关性随海拔差异而不同。这些结果表明川西亚高山/高山森林冬季土壤氧化还原酶仍然具有较高的活性,但受到季节性冻融及其变化的显著影响。     

西鄂尔多斯珍稀濒危植物长叶红砂种子萌发特征

珍稀濒危灌木长叶红砂是我国西北干旱地区荒漠植被中的古老残遗物种,对维持荒漠植被稳定具有重要作用.本文研究了长叶红砂种子特性,及其在不同光照、温度、土壤水分和沙埋等环境因子中的萌发策略.结果表明:长叶红砂种子具有高活力、高萌发率、耐贮存的特点,在光照和黑暗条件下均能很好地萌发.种子萌发的适宜温度为恒温20 ℃～25 ℃或变温15 ℃/25 ℃,萌发率高达93%.土壤含水量为2%时,种子开始萌发;土壤含水量为12%时,其萌发率最高,达89%.长叶红砂种子适宜的沙埋深度为1 cm,＞5 cm沙埋不出苗.沙埋深度对出苗率和幼苗生长高度的影响显著,而对幼苗质量的影响不显著.水分条件和沙埋深度是制约长叶红砂种子萌发和出苗的主要因素,而种子的高萌发率增加了幼苗生存的风险,不利于其应对荒漠极端环境变化.这种特性是长叶红砂濒危的重要原因之一.     

四种短命植物若干生物学生态学特性的研究

 卷果涩芥(Malcolmia scorpioides)、四齿芥(Tetracme quadricornis)、长齿四齿芥(T．recurvata)和狭果鹤虱(Lappula semiglabra)为新疆北部常见的四种短命植物。本文从种子生物学、发育节律、株形和植株寿命等方面研究它们与生存环境的协调与适应。     

荒漠木本植物种子萌发研究进展

总结了荒漠木本植物种子萌发研究方法、影响种子萌发的自身因素和外部生态因子.荒漠木本植物种子萌发研究方法大多局限于室内培养箱和气候室模拟发芽法.种子休眠是影响种子萌发的重要生理因素;荒漠木本植物种子大小、质量和色泽与种子成熟度及活力密切相关;种皮通透性差是种子萌发的重要障碍,一般通过磨砺、削切、预冷、化学试剂处理等降低或消除其影响;种子含水量与贮藏寿命和吸胀力密切相关.适宜温度是荒漠木本植物种子萌发的先决条件,变温促进萌发;水分是种子萌发的制约条件;光照并非是大多数荒漠木本植物种子萌发的必要条件;沙埋通过综合调控光、温和水而影响种子萌发;盐分胁迫显著抑制种子萌发.随着研究不断深入,应加强多因素影响及机理方面的研究.