松嫩平原主要盐碱植物群落生物生态学机制的初步探讨

 本文采用野外调查分析和室内实验相结合的方法,从不同方面初步探讨松嫩平原三个盐碱植物群落的生物生态学机制,实验和分析结果表明：(1)土壤盐碱含量是决定盐碱植物群落组成和分布的主导因素。在植物群落的生态分布上,表现出虎尾草群落、星星草群落和碱蓬群落对盐碱的耐性有逐渐增强的趋势。(2)在实验室控制条件下,群落的建群种碱蓬、星星草、虎尾草对盐碱生境的生理适应性依次减弱。(3)在盐碱含量不同的土壤上,星星草体内脯氨酸含量与土壤总含盐量,特别是土壤中Na+含量呈正相关,说明植物通过调节体内某些生理反应来适应盐碱生境。上述结果初步揭示了松嫩平原主要盐碱植物群落的生物生态学机制。     

不同温度及盐碱环境下盐地碱蓬的萌发策略

为了研究黄河三角洲优势种盐地碱蓬在不同胁迫环境条件下的萌发策略,分别在不同温度、盐度、碱度以及海水原溶液条件下,进行了室内萌发实验,并且测量了其幼苗体内的Na+和K+含量.结果表明,盐地碱蓬种子发芽所需要的积温和最低温度分别为24.57℃·d和0.62℃,最适发芽温度为20℃～35℃,在温度5℃～40℃下均表现出较高的发芽率而且5℃～35℃下发芽速度随温度升高而显著增加.盐地碱蓬具有较高的耐盐性,当盐浓度达到500 mmol·L-1时,发芽率均高于50%,并且在100%海水溶液浓度下发芽率也能达到38%,高盐条件下未萌发的种子转移到淡水中,均表现出较高的复萌率.盐地碱蓬幼苗体内Na+含量随盐度(NaCl溶液浓度)升高而显著增加,而K+含量在该盐度下差异不显著;幼苗体内Na+、K+含量在高碱度(200和300 mmol·L-1 NaHCO3)中均显著低于其在低碱度(100mmol·L-1NaHCO3溶液)中的含量,说明碱胁迫对幼苗生长产生了显著性影响;Na+、K+含量均随着海水溶液浓度增加而显著增加.因此,盐地碱蓬种子萌发的广温性、高耐盐性、高盐环境中的种子高存活率以及幼苗的较强的耐盐能力是盐地碱蓬种群在黄河三角洲适应滨海盐碱湿地复杂环境的主要生存策略.     

NaCl处理对盐地碱蓬开花及Na~+、K~+含量的影响

为探讨盐地碱蓬(Suaeda salsa)开花与盐的关系,研究了1(对照)、200和400 mmol·L-1 NaCl处理对盐地碱蓬不同分枝和单株开花数目、叶片和茎及花器官中的Na+、K+含量及Na+/K+比的影响。结果表明:与对照相比,200 mmol·L-1 NaCl处理下盐地碱蓬分枝及单株开花数目增加最显著,单株开花数目增加了69.90%,花器官中的Na+含量、Na+/K+比分别增加了1.41倍和1.77倍,而一级叶片的Na+含量、Na+/K+比分别增加了3.96倍和4.96倍,茎中Na+含量、Na+/K+比分别增加了7.00倍和12.39倍。400 mmol·L-1 NaCl处理下,单株开花数目增加了19.00%,花器官中的Na+含量、Na+/K+比分别增加了2.09倍和3.21倍,而一级叶片的Na+含量、Na+/K+比分别增加了4.28倍和6.50倍,茎中Na+含量、Na+/K+比分别增加了7.65和15.40倍。这些结果表明,NaCl处理下真盐生植物盐地碱蓬可能通过把Na+区域化到茎叶而动员其中的K+到花器官中维持花器官中合适的Na+/K+比而促进开花。     

NaCl和Na2CO3对盐地碱蓬胁迫效应的比较

在相同的Na 浓度(如100 mmol/L)下,NaCl处理促进碱蓬植株干重增加,提高根系活力,而Na2CO3处理导致植株干重减少,根系活力降低;与NaCl胁迫相比,Na2CO3胁迫下叶片内Na 含量上升和K 含量下降幅度更大,叶肉细胞质Na 含量和叶内脯氨酸含量增加幅度更大,而V-H -ATPase(液泡膜H -ATPase)和V-H -PPase (液泡膜H -PPase)增加幅度较少;与NaCl胁迫不同,Na2CO3胁迫下SOD(超氧化物歧化酶)活性不是增加,而是降低,与此相一致,MDA(丙二醛)含量大幅度增加.上述结果表明,碱蓬对Na2CO3胁迫的抗性低于对NaCl的抗性,这可能与Na2CO3胁迫引起的Na 、K 离子严重失衡、活性氧清除能力降低有关.     

运城盐湖十种耐盐植物体内无机及有机溶质含量的比较研究

运城盐湖的 1 0种耐盐植物体内的有机及无机溶质含量差异较大。总无机溶质含量在各种植物间的变化幅度小于总有机溶质 ,其中双子叶植物 (除二色补血草外 )地上部 K+ 含量及 K/Na比均低于单子叶植物 ,而双子叶植物地上部的Na+ 含量明显高于单子叶植物。双子叶植物 (除二色补血草外 )的 Na/Cl>1 ,而单子叶植物的 Na/Cl≈ 1。二色补血草的二价离子 Ca2 +和 Mg2 +含量较高。单子叶植物的可溶性糖及游离氨基酸含量高于双子叶植物 (除枸杞外 ) ,碱莞、盐角草、盐地碱蓬、碱地肤、二色补血草的脯氨酸含量均较低 ( <7μmol/g FW) ,且脯氨酸占游离氨基酸的比例高于其它植物。另外还计算了各种溶质占 COP的百分比 ,并讨论了它们在植物渗透调节过程中的作用。     

过量表达星星草PtSOS_1提高拟南芥的耐盐性

将星星草中分离的质膜型Na+/H+逆向转运蛋白基因PtSOS1(GenBank登录号EF440291)构建到pGWB2植物表达载体上,转化拟南芥,获得抗卡那霉素的抗性植株.PCR和Northern检测表明,PtSOS1已整合到拟南芥基因组中并过量表达.耐盐性实验表明,PtSOS1过量表达提高了拟南芥植株的耐盐性.盐分测定表明,盐胁迫下PtSOS1转基因植株中Na+积累低于野生型的,K+含量则高于野生型的,转基因植株中K+/Na+比值高于野生型.     

伴生植物盐角草和星花碱蓬不同生育期几种阳离子含量变化分析

为了分析伴生植物盐角草和星花碱蓬在一个生育期内不同器官中Na⁺、K⁺、Ca²⁺及Mg²⁺含量的变化,利用火焰分光光度法和原子吸收法测定了两种植株不同发育时期的根、茎、叶中这4种阳离子含量。结果显示这两种植物根和茎中4种离子的积累趋势和叶器官中不同：Na⁺、K⁺元素含量随着植物的发育呈下降趋势,而在叶器官中则呈上升的趋势;两种植物根和茎及盐角草的叶器官中Ca²⁺、Mg²⁺元素的含量随生育期的发育呈由低到高再降低的趋势,而星花碱蓬的叶器官中这两种离子的含量则表现为由高到低再升高的趋势。两种植物除了Ca²⁺、Mg²⁺的积累趋势在两种植物间存在有差异外,其余指标的变化趋势基本一致。尤其对Na⁺的积累,两种植物Na⁺的含量占根部干重的3%左右,占茎部干重的5%左右,占叶部干重的10%左右。表明伴生植物盐角草和星花碱蓬具有改良盐碱地的良好潜能,可以作为改良盐碱地的优良种植资源。     

松嫩平原盐碱植物群落种子库的比较分析

本文对松嫩平原碱化草甸6种单优盐碱植物群落土壤中有发芽力的种子贮量及其物种多样性进行了比较分析。虎尾草群落、角碱蓬群落、翅碱蓬群落3种一年生植物群落所具有的共同特征,表现为种子库存量大,优势种的种子数量占绝大多数,种子库的物种多样性指数相对较小。星星草群落和獐毛群落这两种过渡性的多年生群落,地上优势种均为种子库中的优势种,种子库的物种多样性指数趋于中等。羊草群落与其他演替阶段的群落相比,种子库存量最小,种子库的物种多样性指数最大。     

NaCl、KC1和NaNO3对盐地碱蓬生长以及植物体内离子组成和分布的效应

盐生植物盐地碱蓬(Suaeda salsa)的幼苗分别用0、50、100和200 mmol·L-1的NaCl、KCl和NaNO3处理15和30 d后取样并测定干鲜重、肉质化和离子含量的变化的结果显示(1)NaCl处理后植株鲜重和干重均随着NaCl浓度的增大而升高,NaNO3的效应次之,KCl则起抑制作用;(2)三种盐处理后植株肉质化水平依次为NaCl＞NaNO3＞KCl1(3)离子含量变化为,Na 含量依次为NaCl＞NaNO3＞KCl;K 含量依次为KCl＞NaCl＞NaNO3;Cl-含量依次为KCl＞NaCl＞NaNO3;(4)盐地碱蓬对NaCl的响应特别显著并具有很强的依赖性,200mmol·L-1NaCl处理30d后植物体内Na 和Cl-含量分别占干重的13.5%和10.1%.显然,盐地碱蓬是一种专性盐生植物,是一种钠和氯的超富集植物.     

碱胁迫下耐碱植物星星草体内柠檬酸特异积累现象

对碱胁迫(0-175 mmol/L Na2CO3)下星星草(Puccinellia tenuiflora (Griseb.) Scribn.et Merr.)体内柠檬酸的积累规律及其相关胁变指标进行分析测定.实验结果证明:积累柠檬酸是星星草对碱胁迫特有的生理反应.盐胁迫(0-400 mmol/L NaCl)下,柠檬酸含量反而稍有下降.柠檬酸积累量随碱胁迫强度增大而增大,低胁迫强度时积累量上升缓慢,当胁迫强度大于100 mmol/L Na2CO3时,积累量明显上升.柠檬酸积累与胁迫时间之间呈直角曲线关系,一定胁迫强度下胁迫4 h后即可测出柠檬酸含量明显上升,约48 h后渐趋最大值.碱胁迫144 h后星星草各部位中柠檬酸含量从高到低的顺序依次是老叶、成熟叶、老叶鞘、幼叶鞘、幼茎、老茎和幼叶.成熟叶中柠檬酸随碱胁迫强度增大而逐渐上升,老叶和叶鞘中的柠檬酸在碱胁迫强度大于125 mmol/L后急剧上升,茎中柠檬酸含量无明显增高,幼叶中柠檬酸含量基本不变.实验证明,碱胁迫下积累的主要是柠檬酸,其他有机酸无明显变化.     

不同草原植被碱化草甸土的酶活性

在羊草草原不同植物群落土壤中,脲酶、磷酸酶和纤维素酶活性的变化是羊草群 落＞拂子茅群落＞碱茅群落＞虎尾草群落＞碱蓬群落＞光碱斑．脱氢酶是拂子茅群落＞ 羊草群落＞虎尾草群落＞碱茅群落＞碱蓬群落＞光碱斑．脲酶、磷酸酶和纤维素酶的时间 变化曲线呈抛物线型,最大值均出现在８月,最小值出现在６月或１０月．脱氢酶变化的最 大值出现在６月,然后逐渐减弱,１０月出现最低值．关联分析表明各土壤因子对脲酶作用 大小的关联序为全 Ｎ＞有机质＞土壤容重＞全 Ｐ＞ ＰＨ ;磷酸酶为全 Ｐ＞有机质＞ ｐＨ＞全 Ｎ＞土壤容重;脱氢酶为全Ｎ＞有机质＞全Ｐ＞土壤容重＞ｐＨ;纤维素酶为全Ｎ＞有机质 ＞全 Ｐ＞ｐＨ＞土壤容重．脲酶、磷酸酶和纤维素酶活性与微生物生物量关系随着微生物生 物量的增加酶活性逐渐增强．脱氢酶与微生物生物量的关系不明显．     

Growth Adaptability and Salt Tolerance Osmoregulation of Aneurolepidium chinense Grown on Saline Grassland

The growth of Aneurolepidium chinense Kitag. grown on different saline soil of a Northeast grassland of China was studied and the K+,Na+proline and citric acid accumulated in plants or their organs were determined . The results showed that A. chinense had a strong adaptability to saline habitat and could grow on soil with a salt content of 0. 088%--1.63%,and pH ranging from 8.3 to 9.8. Sodium,proline and citric acid were accumulated by plants for osmotic adjustment when the salinity and Na+content of the soil increased. A. chinense absorbed Na+ rapidly from the soil and excluded K+ when the soil Na+ concentration was less than 20 μmol/g. Sodium was adsorbed slowly and K+ remained constant in plants when Na+ concentrations of soil were 20–80 μmol/g,and proline and citric acid contents were markedly increased. Sodium and K+ decreased slightly in plant tissue and organic solutes increased when Na+ concentrations exceeded 80 μmol/g in soil. Most K+ was distributed in young leaves which were metabolically active. The major sites of Na+ accumulation were in the roots and older mature leaves;whereas proline and citric acid accumulation occurred primarily in young leaves,mature leaves and stems. Tillering buds had strong ability to absord and accumulate K+,Na+ and Proline.     

羊草草原土壤微生物的数量和生物量

羊草原原土壤微生物数量特征是,细菌数量在名生境中分布的顺序为：拂子茅群落〉杂类草〉榆树疏林〉羊草群落〉碱蓬群落;真菌的分布：榆树疏林〉羊草群落〉杂类草群落〉指子茅群落〉碱茅群落〉碱蓬群落,放线菌为：羊草群落〉发类草群落〉碱茅群落〉碱蓬群落〉指子茅群落〉榆树疏林。土壤微生物生物量在６个植物群落中的大小顺序为：羊草群落〉杂类草群落〉榆树疏林〉拂水茅群落〉碱茅群落〉碱蓬群落,土壤微生物数量在土壤剖面中的     

松嫩平原碱化草甸恢复演替系列的群落种子流分析

对松嫩平原碱化草甸恢复演替系列4个群落优势种种子源库、土壤种子库及幼苗库进行了比较,建立了种子流模型.结果表明:演替初期虎尾草群落优势种种子源库密度最大,为(446182±180455)粒.m-2,分别是演替中期星星草群落的7.2倍、演替后期星星草 羊草群落的11.4倍、演替顶极羊草群落的164.8倍.土壤种子库和幼苗库密度均以虎尾草群落最大,分别为(63650±14541)粒.m-2和(39160±15192)株.m-2,羊草群落最小,分别为(14310±7686)粒.m-2和(790±745)株.m-2,大体呈随着恢复演替进程而递减的趋势.全体演替系列群落输出的实生苗均以虎尾草为主,占79.8%～100%.在种子流中,优势种的种子源库向土壤种子库输入率在10%～35%之间,输出率差异则较大,虎尾草群落高达62.3%,但星星草群落和羊草群落均没有优势种的幼苗输出.     

Simulation Study on the Alkalized-salinized Grassland Ecosystem in the Songnen Plain

Using Object-oriented design and a new programming language JAVA, a physically-based model was built to simulate the hydrological, alkalization/de-alkalization and salinization/desalinization processes in soil. Furthermore, a process-based model was built to evaluate the dynamics of four herbaceous ecosystems (including dynamics of above-ground biomass, below-ground biomass, and litter biomass), each dominated by Aneurolepidium chinense (Trin.) Kitag., Chloris virgata Sw., Puccinellia tenuiflora (Turcz.) Scribn. et Merr. and Suaeda glauca Bunge. This model is a daily-time step model, suitable for simulating hydrological, alkalization/de-alkalization and salinization/desalinization processes of heterogeneous soil, and growth dynamics of different grassland communities. With climatic data and experimental data of Changling Experimental Site in Jilin Province, the soil moisture content (in 1991, 1996, 1997 and 1998), soil salt concentration, exchangeable cation percentage and pH in soil and growth dynamics of these four sorts of grassland communities (in 1991) were simulated and the results were verified to be in accord with observed data.     

松嫩平原盐碱化草地生态系统的模拟研究

利用面向对象技术及新型编程语言JAVA,建立了物理过程模型来模拟土壤水分、盐化／脱盐过程和碱化／脱碱过程。在此基础上建立了基于过程的模型并分别模拟了以羊草（Aneurolepidium chinese (Trin.)Kitag.）、虎尾草（Chloris virgata Sw.）、星星草（Puccinellia tenuiflora(Turcz.)Scribn.et Merr.）和碱蓬（Suaeda glauca Bunge）为建群种的4种植物群落的地上生物量、地下生物量以及枯死生物量的变化动态。模型以1d为步长,适合于模拟异质性强的土训水盐动态和多种植物群落的生长动态。利用吉林省长岭的气修资料和试验资料,模拟了1991、1996、1997、1998年土壤湿度动态,1991年4种植物群落土壤盐分、碱化度和pH值变化动态,以及1991年4种群落生长动态,并分别利用实验资料进行了验证,模拟效果非常理想。     

Contrast Study About Litter Dynamics of Main Communities in Aneurolepidium chinense Grassland Region in Northeast of China

The standing death rate of main communities in Aneurolepidium chinense (Trin.) Kitag. grassland increased slowly in 5–8 months. After August, the standing death rate greatly quickened because the changes of ecological environment limited the growth of plants. The maximum standing death rate of A. chinense and Calamagrostis epigejos(L.) Roth-weed communities was in October and that of Puccinella tenuiflora (Griseb). Scrihn. et Merr. and Suaeda glauca (Bunge) Bunge communities was in September. The seasonal changes of litter weight followed the index law. The communities in the order of litter weight were: C. epigejos-weed community. A. chinense community>P. tenuiflora community>S. glauca community. There was a positive relationship between aboveground standing crop and litter before August, and a negative relationship after August.     

松嫩草原三种主要植物群落枯落物层生态水文功能

分析了松嫩草原主要植物群落羊草群落、虎尾草群落、碱茅群落枯落物层的蓄积量及持水能力、枯落物层对降水的截留以及枯落物层抑制土壤水分蒸发的效应.结果表明,羊草群落枯落物蓄积量最大为4.7t·hm-2,最大持水量为9.6t·hm-2,最大持水率为208.4%;虎尾草群落枯落物层蓄积量、最大持水量和最大持水率分别为3.0t·hm-2、7.4t·hm-2和262.8%;碱茅群落分别为2.6t·hm-2、5.0t·hm-2和202.2%;3种群落枯落物层对降水的截留量分别为6.57、5.79和5.26t·hm-2,随着降雨量的增加,截留量增加,截留率减小;0.5~2mm枯落物覆盖下不同含水量的土壤水分蒸发比无覆盖的土壤减少7.95%~56.79%,枯落物层减少土壤水分蒸发的效应随枯落物层厚度和土壤含水量的增大而增加.     

羊草草原土壤动物特征的研究

对东北羊草草原土壤动物特征的研究表明i,土壤动物共有4门6纲14目。其水平分布规律是杂类草群落>羊草群落>拂子茅群落>榆树疏林>碱茅群落>碱蓬群落。土壤动物的数量和生物量的季节变化趋势相似,最大值均出现在8月份。随着土层的加深其数量逐渐减少,0-10cm上层中土壤动物数量约占总数的50%以上。