塔里木河上游胡杨与灰杨光合水分生理特性

在自然条件下对塔里木河上游优势树种-胡杨、灰杨的光合水分生理特性进行比较研究.结果表明,整个生长季胡杨、灰杨的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr,除8月份)日进程均为单峰曲线,水分利用效率(WUE)变化无明显规律性.胡杨与灰杨12:00后Pn的下降主要取决于非气孔因素限制.胡杨Pn、WUE高于灰杨,而Tr低于灰杨,表明胡杨属高光合、低蒸腾、高WUE型树种,灰杨属低光合、高蒸腾、低WUE型树种.胡杨、灰杨枝水势(Ψw)、清晨与正午水势日进程均呈"V"字型曲线,胡杨水势日变幅、正午水势月变幅均小于灰杨,但两树种水势间无显著差异.胡杨与灰杨具有较强的水分吸收和减少水分丧失的能力,但胡杨调节气孔导度(Gs)控制蒸腾失水的能力较强,对干旱环境表现出更强的生态适应性,从而导致两树种产生了种群地理分化.     

塔里木河中游胡杨与灰叶胡杨气体交换特性对比研究

在自然条件下利用Li-6400光合作用系统对塔里木河中游地区的天然胡杨、灰叶胡杨净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)等生理指标进行测定分析,探讨它们对外界干旱环境适应的生理特性,为进一步研究胡杨、灰叶胡杨的光合水分生理特性,以及保护恢复塔里木河流域的天然胡杨林提供依据。结果表明:(1)在整个光合日变化进程中,胡杨的日平均Pn、Gs、Tr以及WUE均高于灰叶胡杨。(2)胡杨和灰叶胡杨的净光合速率日变化均呈"双峰"曲线并存在光合"休眠"现象。(3)胡杨、灰叶胡杨在正午时分出现的Pn下降主要是受到气孔限制的影响既气孔限制值增大、胞间CO2浓度减小;傍晚时分出现的光合速率下降主要是因受到外界光照强度减弱,既受非气孔限制影响较大。(4)决定胡杨和灰叶胡杨Pn日变化的环境因子作用大小均为:光量子通量密度(PPFD)>气孔导度(Gs)>空气相对湿度(RH)>气温(Tair);决定胡杨与灰叶胡杨Tr日变化的环境因子作用大小顺序分别为:气温(Tair)>光量子通量密度(PPFD)>气孔导度(Gs)>空气相对湿度(RH)和光量子通量密度(PPFD)>气温(Tair)>气孔导度(Gs)>空气相对湿度(RH)。研究认为,胡杨与灰叶胡杨为适应干旱半干旱区的环境,在长期适应过程中形成了不同的生理生态对策,胡杨主要是通过调节Gs来有效控制蒸腾失水,提高WUE,进而适应干旱环境;灰叶胡杨主要是通过高蒸腾耗水,降低WUE来减少干旱环境对自身的伤害。     

胡杨、灰叶胡杨光合及叶绿素荧光特性的比较研究

比较研究了两年生胡杨和灰叶胡杨叶片的光合及叶绿素荧光特性.结果表明:胡杨和灰叶胡杨均表现出净光合速率(Pn)日变化呈单峰曲线,只是在12:00时胡杨的Pn略微降低;气孔导度日变化均呈单峰型曲线;胞间CO2浓度日变化呈近“V”字型曲线.相同的试验条件下,胡杨的净光合速率、气孔导度高于灰叶胡杨,净光合速率与气孔导度峰值出现在上午10:00时;胡杨胞间CO2浓度低于灰叶胡杨,胞间CO2浓度最低值均出现在中午14:00时.经充分暗适应后的叶片叶绿素荧光参数初始荧光、PSⅡ原初光能转换效率和PSⅡ潜在活性均为胡杨显著大于灰叶胡杨.以太阳光为光化学光,测定的叶绿素荧光参数日变化显示,胡杨PSⅡ实际的光化学反应量子效率、非循环电子传递速率、光化学猝灭系数均大于灰叶胡杨,而非光化学猝灭系数却较灰叶胡杨小.胡杨与灰叶胡杨在光合与叶绿素荧光特性上的差异,是胡杨更能适应干旱荒漠区高光、高温与低相对空气湿度环境,从而表现出高净光合速率的部分生理学原因之一.     

胡杨、灰叶胡杨花粉成分及生活力的比较研究

比较研究了胡杨,灰叶胡杨花粉的化学成分及2种花粉在不同贮藏条件下的生活力变化。结果表明;在室温,4℃冰箱内保存,灰叶胡杨花粉生活力保持的时间均比胡杨花粉生活力保持的时间长,同一个种的花粉贮藏相同时间,在4℃冰箱内贮藏的生活力比室温下贮藏的生活力强,耐贮藏的灰叶胡杨花粉水分,淀粉含量较胡杨花粉高,蛋白质,还原糖,17种游离氨基酸含量较胡杨花粉含量低。     

塔里木荒漠优势树种气体交换特性与环境因子的关系研究

在自然条件下对塔里木荒漠区优势树种--胡杨、灰叶胡杨的气体交换特性及其与环境因子的关系进行研究.结果表明:(1)在6～9月生长季,胡杨和灰叶胡杨的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr,除8月)日进程均为单峰曲线,胞间CO2浓度(GI)呈"V"字型曲线,Pn的峰值出现在12:00,Tr峰值明显滞后于Pn.生长季内胡杨各月份的Pn、水分利用率(WUE)、光能利用率(LUE)均高于灰叶胡杨,而Tr低于灰叶胡杨,气孔导度(Gs)相近.(2)气体交换与环境因子的统计分析表明,光量子通量密度(PPFD)是决定胡杨和灰叶胡杨Pn和Tr的主要环境因子,其次为气温(Tair).(3)灰叶胡杨对PPFD、Tair,、空气相对湿度(RH)的敏感性强于胡杨,通过高蒸腾耗水、低WUE来减轻高温干旱的伤害;胡杨通过主动调节Gs来控制蒸腾失水、提高光合效率,以较高的WUE和LUE适应日益干旱的荒漠环境,表现出较强的生态适应性.     

胡杨、灰叶胡杨开花生物学特性研究

从居群水平研究了胡杨、灰叶胡杨不同居群的开花物候特征.结果表明:胡杨、灰叶胡杨各居群均表现为雄株开花物候早于雌株,一般可授期开始较散粉期晚1～4 d,结束较散粉期晚2～5 d,并且居群散粉期和可授期的重叠期较长.在同一居群内,胡杨、灰叶胡杨同性单株间开花期的不一致性较高.两个种相比较,胡杨居群的开花进程比灰叶胡杨居群早2～5 d,并且从每日开花株数累积分布来看,胡杨散粉期、可授期为双峰型,灰叶胡杨为单峰型.     

胡杨、灰叶胡杨果实空间分布及其数量特性的研究

胡杨、灰叶胡杨种间比较,果穗、种子在树冠上的垂直分布均表现为树冠上层最多,中层居中,下层最少,树冠南北侧相比较,南侧果穗量多于北侧.单果种子量在树冠各层次上差异不显著.胡杨单果重是灰叶胡杨的2.68倍,千粒重是灰叶胡杨的1.33倍,单果种子量是灰叶胡杨的2.14倍,单株种子量是灰叶胡杨的1.28倍,而单株果实量灰叶胡杨是胡杨的1.59倍.同一个种不同居群间比较,胡杨、灰叶胡杨均是单株果穗数和果穗果实数各居群间都存在差异,胡杨各居群间单果重、单果种子量差异不显著,而灰叶胡杨各居群间单果重及单果种子量差异极显著.表明胡杨在物质和能量上对后代的投资能力强于灰叶胡杨,生殖策略是通过较高的单果种子量来保证一定数量的单株种子量;而灰叶胡杨单果种子量较低,却是通过较高的单株果量来保证单株种子量,并且较小的种子占据空间生态位的潜能较胡杨占优势.     

土壤水分梯度对灰胡杨光合作用与抗逆性的影响

以塔里木盆地珍稀渐危种灰胡杨(Populus pruinosa Schrenk)幼苗为材料,采用盆栽方法研究土壤水分梯度对灰胡杨光合特征及抗逆性的影响。结果表明:(1)灰胡杨净光合速率(P_n)、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO_2浓度和光能利用率均随土壤水分递减而降低,重度干旱比适宜水分依次降低了35.53%、25.32%、48.18%、15.62%和40.92%;而光合午休程度则明显增强,P_n下降主要是由非气孔因素限制造成。轻度干旱能够提高灰胡杨水分利用效率(WUE)3.05%,维持相对较高的P_n和WUE。(2)随土壤水分递降,灰胡杨光照生态幅缩窄,CO_2补偿点升高,RuBP再生受限,光与CO_2利用效率、Rubisco活性和光合效率降低。与适宜水分相比,中度与重度干旱下最大净光合速率(P_(nmax))、表观量子效率、光饱和点、羧化效率、光合能力(A_(max))、光呼吸速率、最大羧化效率、最大电子传递速率和磷酸丙糖利用率均显著降低(P0.05),其中P_(nmax)、A_(max)和生化参数分别降低了42.65%、38.26%、57.10%;63.01%、65.88%、73.43%。(3)土壤干旱显著降低了灰胡杨的枝水势和光合色素含量(P0.01),并且改变了光系统反应中心色素的组成比例,膜脂过氧化程度显著增强(P0.01)。灰胡杨主要通过积累大量脯氨酸和可溶性蛋白质参与渗透调节来减轻土壤干旱对光合机构的损伤。重度干旱对灰胡杨叶片光合系统造成了不可逆的伤害,严重抑制了其正常生长和光合作用。综上所述,塔里木干旱荒漠区灰胡杨生长适宜的土壤相对含水量为60%—65%符合极端干旱区植被恢复与高效节水的管理原则。     

胡杨、灰叶胡杨生物生态学特性调查

对胡杨、灰叶胡杨6个不同居群的分布、生境概况、生物学、生态学特性进行了调查,研究结果表明生境条件不同,居群的开花物候期、生长发育状况、花果产量、种子繁殖和营养繁殖以及群落的结构、繁茂程度等有所不同。地下水位在3～7m的居群,生长发育不良,种子繁殖和营养繁殖率很低,群落年龄结构老化,居群呈衰退趋势,影响因素是地下水位、土壤水分和土壤盐分的变化;地下水位在1．5～2．5m的居群,生长正常,花果产量高。胡杨、灰叶胡杨在所处各群落中均为建群种,群落垂直结构一般分为3层,群落水平结构的不郁闭性和林窗现象普遍。     

胡杨、灰叶胡杨种子营养化学成分的研究

对不同居群的胡杨、灰叶胡杨种子营养化学成分进行分析,结果表明,胡杨种子中可溶性糖、粗蛋白质、脂肪、淀粉的含量分别为9～12g·kg-1、38～44g·kg-1、21～62g·kg-1、1.9～2.3g·kg-1;灰叶胡杨种子中可溶性糖、粗蛋白质、脂肪、淀粉的含量分别为9～10g·kg-1、38～48g·kg-1、14～41g·kg-1、2.3～2.5g·kg-1.胡杨、灰叶胡杨不同居群种子中大量元素含量均以N最高,分别为6.0～6.9g·kg-1、6.3～7.6g·kg-1;微量元素含量排序一致,依次为Fe>Zn>Cu>Mn>Pb>Ni>Cd.统计分析表明,不同居群种子中可溶性糖、粗蛋白、粗脂肪、N、P、K、Ca、Mg的含量均呈现极显著差异;而淀粉与微量元素含量除一些差异不显著外,其余均达显著或极显著水平.     

极端干旱条件下多年生植物水分关系参数变化特性

通过对生长在塔克拉玛干沙漠南缘极端干旱区野外生境条件下的4种多年生植物胡杨、柽柳、沙拐枣和骆驼刺的主要水分关系参数(P100为膨压最大时的渗透势;P0为膨压为零时的渗透势;emax为最大细胞弹性模量;RWCa为细胞在质壁分离点时的相对含水量)在植物生长周期内的变化特征进行了分析,结合对植物清晨水势和土壤含水率变化的系统进行测定。结果表明:4种植物在低水势下保持膨压能力大小的排序为柽柳>胡杨>骆驼刺>沙拐枣。4种植物应对水分胁迫的共同反应是在细胞出现质壁分离时,保持高的体内含水量;在耐旱机理上,沙拐枣和骆驼刺属于高水势延迟脱水类型,胡杨和柽柳属于低水势忍耐脱水类型;在植物生长期内,4种植物清晨水势的变化特征是,骆驼刺的清晨水势值最高,沙拐枣和胡杨的清晨水势值的季节变化较为稳定,柽柳的清晨水势值最低;植物清晨水势的变化趋势同其水分关系参数的变化特性基本一致;4种植物没有受到严重的水分胁迫,灌溉对植物水分关系参数变化的影响不显著;植物处并利用地下水来满足其生存和生长需求,维持地下水位的基本稳定,是保证多年生植物恢复重建的重要前提。     

人工调水对额济纳胡杨荒漠河岸林繁殖的影响

研究了围封禁牧条件下人工调控黑河水文过程对额济纳胡杨荒漠河岸林繁殖的影响。结果表明:在分水实施的3a中,胡杨主要靠根蘖繁殖更新,种子繁殖几乎不存在。在没有放牧干扰的条件下,不同年份之间林窗内胡杨的根蘖繁殖差异明显,胡杨幼苗个体密度平均为(213.9±112.5)株/100m2,其中1龄为(27.5±18.8)株/100m2,2龄为(113.8±67.7)株/100m2,3龄为(71.0±73.9)株/100m2。胡杨幼苗的丛密度平均为(108.3±56.0)丛/100m2,其中1龄为(19.2±13.9)丛/100m2,2龄为(59.0±37.8)丛/100m2,3龄为(29.8±22.8)丛/100m2。这种差异与当年的生态水文条件有关。划分的整体、大林窗、小林窗3种类型中,大林窗内2龄胡杨幼苗的根蘖繁殖更新受到了距样方最近和最远母树距离的影响。在生态水文条件较好的年份(2龄苗对应于2002年),在距母树较远的地方根蘖繁殖最容易发生。在其它林窗中,胡杨根蘖繁殖主要受林窗生境如环样方母树株数(Tn)、距样方最近母树距离(Nd)、距样方最远母树距离(Fd)和林窗面积(Ga)等因子的综合影响,任何一个因子的单独影响都不显著。总之,本研究的初步结论是黑河分水工程实施对胡杨的繁殖更新无疑是有利的,但前提是消除放牧等干扰因素的影响。     

胡杨和灰叶胡杨的维吾尔族植物文化研究——以新疆尉犁县为例

研究维吾尔人利用植物的传统知识和经验,在社会经济发展和资源保护等方面具有潜在的应用价值。胡杨（Populus euphratica Oliv.）和灰叶胡杨（P.pruinosa Schrenk）是新疆沙漠生态系统的主要植物类群,研究采用关键人物访谈法,对胡杨和灰叶胡杨在新疆尉犁县维吾尔族民间的植物文化进行了研究。结果表明：胡杨和灰叶胡杨的胡杨碱白色结晶体在治疗胃胀、咽喉肿痛、胃溃疡、十二指肠溃疡及消化不良等方面有作用;胡杨碱黑色结晶体用于治疗腰疼、腿疼,有消肿及止痛等疗效;胡杨碱加工后作洗发膏和洗衣粉使用;胡杨水不仅治疗神经衰弱,有延缓衰老、降低高血压及高血脂的功效,还能降低心脏病发病率;胡杨和灰叶胡杨枝叶具有治疗家畜胃胀和肌胃腐烂病的作用。当地罗布人利用胡杨树来建设沙漠生态园及控制土壤沙漠化。研究初步揭示了两种胡杨植物与维吾尔人的植物文化体系,维吾尔族植物传统知识的研究,将对我国民族植物学的发展及多样性产生影响。     

Plant Traditional Culture of Populus euphratica and Populus pruinosa of Uyghurs Folk ——A Case Study in Xinjiang Lopnur

The study on traditional knowledge and experience of using plants by Uyghurs folk people has a potential application in socio economic development and resource protection. Populus euphratica Oliv and Ppruinosa Schrenk are major plants in Taklimakan desert ecosystem of Xinjiang. This study aims to ascertain the Lopnur Uyghurs traditional knowledge on two Populus species and their cultural system related to these species. We investigated the key informants for interviews on using Populus plants. The Populus plants were used for various purposes. The white alkali crystals are using for the treatment of bloating, sore throat, stomach ulcers, duodenal ulcers and indigestion and also in soda, while black crystal is used for the treatment of back pain, leg pain, swelling and relieve pain. Alkali crystals are even used as shampoo after a simple processing and also as a laundry detergent. Populus plants water is applied as a treatment of neurasthenia. It is also used for anti aging, reducing blood pressure, high cholesterol and heart morbidity. Plants foliages are used as veterinary medicine such as bloating and rot of muscular and stomach of livestock. In addition, Lopnur people used the plants to build the Desert Ecological Park and controlling desertification. This article ascertained the two Populus speceis and Lopnur Uyghurs cultural system. Present study will improve the conservation of Lopnur Uyghurs folk indigenous/ traditional knowledge on Populus plants and to promote the sustainable development in the socio economic diversity.     

濒危物种灰叶胡杨的大孢子发生和雌配子体发育

用石蜡切片法对濒危物种灰叶胡杨的大孢子发生和雌配子体发育过程进行观察研究.结果显示,灰叶胡杨雌蕊由三心皮构成,侧膜胎座,胚珠为倒生型,有18～21列;发育早期的胚珠为双珠被,厚珠心;当外珠被发育至与内珠被处于同一水平时,内珠被便开始退化,故成熟胚珠为单珠被;孢原细胞1个,并且自表皮下2层处分化;大孢子母细胞由孢原细胞分裂后形成的造孢细胞直接发育而来;大孢子四分体直线形排列,合点端的大孢子为功能大孢子,蓼型胚囊;在胚囊发育过程中珠孔端的珠心组织退化.根据开花物候不同阶段花的形态特征,可以初步判断灰叶胡杨大孢子发生和雌配子体的发育进程.     

胡杨、灰叶胡杨花空间分布及数量特征研究

研究了不同居群的胡杨、灰叶胡杨花空间分布及其数量特征。结果表明,无论是胡杨还是灰叶胡杨,其雄树的树高、最低花位、集花区下限、集花区上限、最高花位皆低于雌树,并且雌株与雄株的花序分布范围亦有着较大的重叠区域。在树体上,雄花序主要分布在树冠的中部,上部次之,下部最少;雌花序主要分布在树冠的上部,中部次之,下部最少。胡杨的单株花序量、花朵花药数、花药花粉量和花序花粉量均小于灰叶胡杨,而花序花朵数胡杨雄树的小于灰叶胡杨,雌树的大于灰叶胡杨。统计分析表明,不同居群胡杨的单株花序量、花序花朵数与花药花粉量是相对稳定的,而灰叶胡杨仅雄树的单株花序量是稳定的。     

咸水灌溉对沙土土壤盐分和胡杨生理生长的影响

通过咸水灌溉沙土土质生长的幼龄胡杨,分析了咸水灌溉沙土土壤盐分分布累积特点、盐分胁迫对胡杨的耗水生长关系、叶绿素、Pro、MDA的影响,结果表明:(1)在1.2—3 g/L范围内,微咸水灌溉沙土处于脱盐状态,6—12 g/L咸水灌溉使沙土积盐大增。在整个生长周期内,微咸水和咸水灌溉,0—200 cm内土体的总盐都呈累积趋势。(2)咸水灌溉胡杨,不同盐分处理的生长耗水关系可以用对数模型描述。(3)盐分胁迫下,胡杨叶片内叶绿素含量呈抛物线递减,Pro和MDA含量则呈现抛物线递增趋势。说明短期内咸水灌溉对土壤安全和胡杨的生长影响有限,可用咸水解决生态缺水现状,3种生理指标可用来衡量胡杨的盐胁迫程度,以此为指导提高人工造林的成活率。     

Interspecific differentiation and gene flow between two desert poplars inferred from six vacuolar Na+/H+ exchanger loci

Populus euphratica Olivier and P. pruinosa Schrenk are known for their tolerance to highly saline and arid habitats, and overlapping distribution. We examined interspecific differentiation and gene flow between these two species at six loci that encode vacuolar Na⁺/H⁺ exchanger genes. Interspecific divergence varied greatly between sampled loci and could collectively delimit the two species well. Simulations based on the isolation–migration model suggested gene flow primarily from P. euphratica into P. pruinosa. This asymmetrical gene flow may be related to the adaptive survival of the introgressed individuals. Our findings suggest that these species may have diverged in the presence of gene flow and that local adaptation may have played an important role in maintaining the distinct species lineages by restricting gene flow between them. Our results together indicate that interspecific divergence and gene flow differ greatly between members of the same gene family, possibly due to differential subfunctionalization and/or neofunctionalization during ongoing speciation of these two poplar species.