民勤绿洲边缘沙丘生物土壤结皮发育对浅层土壤质地、养分含量及微生物数量的影响

为探明干旱沙区沙丘生物土壤结皮形成及发育对浅层土壤质地、养分含量及微生物数量的影响,以民勤绿洲边缘结皮前期阶段(NCS)、物理-藻类结皮阶段(PACS)、藻类-地衣结皮阶段(ALCS)以及地衣-藓类结皮阶段(LMCS)的0—1 cm层土壤为研究对象,研究了土壤颗粒组成、土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾含量以及土壤微生物数量动态变化。结果表明:1)生物土壤结皮在NCS向ALCS的发育过程中,其有效地提高了0—1 cm层土壤细沙粒(0—200μm)含量,同时降低了粗砂粒(200—2000μm)含量;在ALCS向LMCS演替过程中,土壤粒度组成无明显变化。2)土壤结皮形成与发育对0—1 cm层土壤有机质、全氮、速效磷以及速效钾含量均有显著影响(P0.05),4种养分含量均随生物结皮演替逐渐增大。3)在土壤结皮形成与演替过程中,0—1 cm层土壤细菌、放线菌以及真菌数量均呈现出先增大后减小趋势(峰值均出现在PACS),土壤总藻生物量一直处于持续增大趋势;在5—12月期间,土壤微生物数量或生物量变化均呈现出先增大后减小趋势。4)土壤结皮在NCS向PACS演替过程中,土壤颗粒组成的改变是土壤微生物量及养分变化的主要驱动因子;PACS向LMCS演替过程,土壤藻类、地衣、藓类是提高土壤养分含量的主要因子。表明民勤绿洲边缘沙丘生物土壤结皮形成与发育能有效地改善浅层土壤质量,提高土壤肥力,同时对土壤生态系统改善及生态环境保护具有重要作用。     

干旱沙区生物土壤结皮发育对红砂形态及干物质积累的影响

为了探讨干旱沙区生物土壤结皮发育对红砂形态及干物质积累的影响,以巴丹吉林沙漠南缘已发育不同类型生物土壤结皮并有红砂种群成功定居的区域为研究场所,通过野外监测与室内测定的方法对藻类-地衣、地衣、地衣-藓类结皮上的红砂（当年生、幼株、成株）形态特征及生物量进行了调查研究。结果表明：（1）藻类-地衣结皮演替到地衣-藓类结皮的过程中,当年生红砂形态差异不显著,但5 a以上植株基部分枝长、树冠/侧冠投影面积、主根长均显著减小;同时,地衣-藓类结皮的3-5 a植株基部分枝数明显减少,且5 a以上植株明显矮化。（2）生物土壤结皮发育不仅降低了红砂幼株或成株生物量积累能力,还减小了植株根冠比,且降低/减小程度随结皮演替或株龄的增大逐渐增大。（3）红砂形态、生物量指标与物理或藻类结皮面积百分比呈极显著正相关关系,与藓类结皮面积百分比呈极显著的负相关关系。因此认为,生物土壤结皮的演替导致土壤关键生态因子（如土壤水分）发生变化,进而影响红砂植株生长发育能力,从而使得不同发育阶段结皮上的同龄红砂形态特征及生物量存在差异性。     

植被覆盖对科尔沁沙地土壤生物结皮及其下层土壤理化特性的影响

为了解不同植被覆盖对沙地土壤生物结皮及其下层土壤的影响,于2006年调查了科尔沁沙地冷蒿、小红柳、杨树和樟子松等植被封育区土壤生物结皮及结皮下0～5 cm土壤的理化特性.结果表明：经过15年的封育保护和植被建设,科尔沁沙地天然植被和人工植被下流动沙地大部分被生物结皮所覆盖,其结皮覆盖度可达60%～80%,厚度1～2 cm;在调查的几种植被中,小红柳植被区的土壤结皮厚度、硬度、粘粉粒、有机质和养分含量最高,其次是樟子松林地,杨树林地和冷蒿植被区相对较差;几种植被区的苔藓结皮的结皮厚度、硬度、粘粉粒、有机质和养分含量均优于地衣结皮;与流动沙地相比,结皮下0～5 cm土壤的理化特性有明显改善,改善程度苔藓结皮强于地衣结皮,小红柳和樟子松植被区强于杨树林地和冷蒿群丛;土壤结皮及结皮下表土理化特性的变化既受植被覆盖类型的影响,也受制于土壤结皮的发育.由于枝叶繁茂的中、高植被有利于降风滞尘和产生较多的凋落物,因而更能促进沙地结皮发育和土壤改良,而苔藓结皮较地衣结皮更有利于其下层土壤理化特性的改善.     

陇中黄土高原典型草原生物土壤结皮发育对土壤养分的影响

为了解生物土壤结皮发育与土壤养分特征的关系,该研究选取处于不同发育阶段和不同盖度的藓结皮(M-crust)和地衣结皮(L-crust),对其结皮层生物体及结皮下层3 cm土壤进行养分分析。结果显示：(1)藓结皮生物体对土壤全氮(TN)、全磷(TP)、铜(Cu)和锌(Zn)的生物富集作用较强,其富集系数分别高达807.4%、175%、122.4%和244.5%,而地衣结皮生物体对TN、TP和钙(Ca)的生物富集作用较强,其富集系数分别高达950.8%、126.2%和208.6%;除Ca外,藓结皮生物体中TP、钠(Na)、钾(K)、Cu、铁(Fe)、镁(Mg)、锰(Mn)和Zn均显著高于地衣结皮。(2)土壤生物结皮盖度与其对应的土壤养分含量之间无显著线性相关关系,但发育有不同盖度藓结皮的土壤其平均TN、TP、Cu、Fe、K、Na和Ca含量均高于地衣结皮。研究表明,不同类型生物土壤结皮对养分吸收、富集效率不同,处于发育后期的藓结皮较发育中期的地衣结皮具有更强的养分累积效应,提高了土壤的养分贮存量,对黄土高原典型草原生态系统的恢复与重建具有潜在的重要影响。     

生物土壤结皮对照相法测量植被覆盖度结果的影响

植被覆盖度测度的准确性很大程度上影响着研究结论是否科学合理。在干旱半干旱退化草原区,尤其是受采矿剧烈扰动的矿区,发育的生物土壤结皮(Biological soil crust,BSC)由于其颜色和光谱同绿色植被具有相似性,导致对植被覆盖度的测量存在一定的影响。以伊敏露天矿区为研究区,在西排土场和内排土场采集了含苔藓结皮、地衣结皮和藻结皮的样方相片各四组(每组中包含样方喷水前和喷水后的相片各一张),并采集了一组不含结皮的样方相片作为对照组,运用数码照相法提取植被覆盖度,通过不同的数据处理方法(最大似然分类法及RGB阈值法)进行植被覆盖度提取,设立对比试验,分析BSC对于植被覆盖度测度是否有影响,其影响大小如何,影响程度是否受BSC含水量大小的影响,并对比各常规处理方法的优劣,研究能否通过结合纹理特征与色彩信息剔除BSC对植被覆盖度提取值的影响。研究结论:1)基于照相法的常规数据处理方法提取植被覆盖度时,BSC的存在导致测得的植被覆盖度值偏高,且苔藓结皮、地衣结皮吸水后比吸水前影响更显著,藻结皮相反;2)3个演替阶段的BSC中,尤以含苔藓结皮的样方植被覆盖度高估最为明显,其次为地衣,而含藻结皮样方规律不明显;3)样方内BSC覆盖度越高,植被覆盖度越低,其植被覆盖度测度越不准确,因此在研究草原矿区这类草本植物覆盖度较低、结皮发育的区域时,应当注意BSC的影响;4)试通过应用纹理信息提出改进的提取方法,发现单纯的纹理分类精度极低,而结合了纹理信息与RGB色彩信息的分类精度较高;5)对两种常规分类方法的精度进行比较,RGB阈值法较最大似然分类法更为不准确,对植被覆盖度的高估接近最大似然分类法的2倍。对两种改进的提取方法的精度进行比较,二者都可以有效提高测量精度,基于波段合成的纹理分类方法最佳。四种方法精度由高到低的顺序为:纹理结合RGB法考虑生物土壤结皮的最大似然分类法普通最大似然分类法RGB阈值法。     

高寒沙区生物土壤结皮覆盖土壤碳通量对模拟降水的响应

生物土壤结皮作为干旱半干旱地区重要的地表覆盖类型和景观特征之一,其自身具备的光合与呼吸能力对荒漠生态系统地表与大气界面中的碳交换与循环产生了重要影响。水分是干旱半干旱地区许多生态过程中的主要限制因子,能够影响生物土壤结皮的光合与呼吸过程,进而影响生物土壤结皮覆盖土壤的碳通量规律。针对高寒沙区藓类和藻类结皮为主的生物土壤结皮覆盖土壤,设置了1、2、5、10mm以及0(对照)的模拟降水梯度,利用LI-8100土壤碳通量测定系统,对模拟降水后结皮覆盖土壤的碳通量进行测定,以探讨不同结皮种类和不同强度降水对碳通量的影响。结果表明:(1)降水对生物土壤结皮覆盖土壤的净碳通量、暗呼吸均有激发作用,使碳通量在极短时间内到达峰值且与对照差异显著,但各降水量之间差异不显著。两种不同结皮覆盖类型相比,藓类结皮覆盖土壤在降水后的碳通量峰值和受降水激发的有效时间均显著高于藻类结皮。(2)两种结皮覆盖土壤在模拟降水后的48h累积碳释放随降水量的增加而增加且与对照差异显著。同时藓类结皮覆盖土壤累计碳释放显著高于藻类结皮覆盖土壤。(3)两种生物土壤结皮覆盖土壤的碳通量和土壤水分体现出显著的相关性,净碳通量和暗呼吸均随水分的增加而增加。因此,在降水条件下生物土壤结皮覆盖土壤表现出明显的碳源效应,其碳通量以及碳释放量都有显著的改变,在研究干旱半干旱地区碳交换规律时应该考虑不同生物结皮的覆盖和降水事件的影响。     

腾格里沙漠东南缘不同类型生物土壤结皮对土壤有机碳矿化的影响

生物土壤结皮(BSCs)是荒漠生态系统的重要组成部分,是该区土壤碳循环及碳平衡的关键影响因素。研究了腾格里沙漠东南缘不同类型生物土壤结皮覆盖下土壤碳矿化过程及其对温度(10℃、25℃和35℃)和水分(土壤含水量10%和25%)变化响应特征,分析了土壤碳矿化过程与土壤理化性质的关系。结果表明:(1)结皮的形成和发育显著影响土壤有机碳矿化过程,藻类、地衣和藓类结皮覆盖的土壤碳矿化速率和CO_2-C累积释放量均显著高于去除结皮的土壤,不同类型BSCs覆盖土壤和去除结皮土壤之间均表现为藓类结皮土壤地衣结皮土壤藻类结皮。(2)含结皮层土壤的平均和最大矿化速率均随温度升高和水分增加而逐渐增大,有结皮覆盖的土壤和去除结皮的土壤对温度和水分变化的响应规律相同。(3)有结皮土壤和去除结皮土壤碳矿化速率的温度敏感性(Q_(10))与结皮类型密切相关,均表现为藓类结皮地衣结皮藻类结皮。结果表明生物土壤结皮由以藻类为主向以藓类为主的演变进一步促进了土壤碳矿化过程,结皮对土壤碳循环的调控作用受水热等环境因子的共同影响。     

东北黑土结皮发育过程

基于模拟降雨试验,从微结构、容重、抗剪强度角度分析了降雨过程中东北黑土结皮的发育过程特征,并探讨了黑土结皮的发育对土壤入渗的影响.结果表明：随着降雨的进行,东北黑土的表层结构逐渐致密,容重、抗剪强度不断增加,入渗能力下降;120 min降雨历时内,黑土发育了厚约3～4 mm的稳定结皮层,结皮发生层孔隙度下降6.45%、容重增加14.13%;消除雨滴打击后（盖网处理）,结皮发育强度减弱,120 min降雨历时内,结皮发生层孔隙度下降3.27%、容重增加7.11%,均小于无盖网处理,但累积入渗量较后者高41.1%.东北黑土结构稳定,雨滴打击是其结皮发育的主导因子,降雨过程中未发现明显的颗粒淋移现象.     

黄土高原北部水蚀风蚀交错区苔藓多样性及苔藓结皮发育的微生境特征

微生境因子对苔藓结皮的物种分布和发育有重要调控作用。为探明其作用途径和影响程度,以黄土高原水蚀风蚀交错区的苔藓结皮为研究对象,通过样线法调查了8种微生境中苔藓结皮的物种分布和发育特征,结合结构方程模型剖析了植物冠层覆盖、坡向和坡度对苔藓多样性和苔藓结皮发育的影响途径并量化了其影响系数。结果表明: 1)与无冠层相比,冠层覆盖使苔藓的Patrick、Shannon、Pielou和Simpson指数分别降低了63.4%、66.6%、91.0%和68.3%,但使苔藓结皮的厚度、生物量和叶绿素含量分别提高了0.5、0.2和1.3倍;2)北坡样地的4种苔藓物种多样性指数较南坡分别提高了0.6、0.9、5.6和0.9倍,而3种苔藓结皮发育指标分别提高了0.3、0.3和0.6倍;3)坡度从14°增加到34°,4种苔藓多样性指数分别降低了59.8%、84.1%、57.3%和68.0%,而3种苔藓结皮发育指标分别降低了15.2%、25.0%和16.5%;4)3种微生境因子对苔藓多样性和苔藓结皮发育的影响程度为冠层覆盖＞坡向＞坡度,其主要影响途径因微生境因子不同而存在差异。综上,植物冠层覆盖、坡度和坡向分异通过直接和间接途径显著影响了苔藓的物种分布和苔藓结皮发育,因此,在利用苔藓结皮进行荒漠化治理时应充分考虑微生境条件。     

干旱沙区生物土壤结皮对红砂种子定居的影响及作用机制

为了探清干旱荒漠区生物土壤结皮对易漂移性植物种子定居影响及作用机制,以巴丹吉林沙漠南缘结皮前期以及藻类、地衣、藓类阶段结皮为场所,通过人工补充种子与野外长期监测的方法对红砂种子在生物结皮上流失动态、种子宿存微区特征以及种子宿存量与微区面积间的关系等进行研究。结果表明：(1)生物土壤结皮发育过程中,地表枯落物、微坑、龟裂缝、长藓的面积百分比均发生了显著变化,即：枯落物呈现出增大(藻类阶段)—稳定不变(地衣阶段)—减小(藓类阶段)的趋势,微坑、龟裂缝均先增大后减小(峰值在地衣阶段),长藓持续增大。(2)4个阶段的种子流失速度或定居率两两之间存在显著差异,流失速度大小依次为：结皮前期>藻类阶段>藓类阶段>地衣阶段,定居率大小为：地衣阶段>藓类阶段>藻类阶段>结皮前期。(3)生物土壤结皮上定居的种子仅宿存于枯落物、微坑、龟裂缝、长藓上,这4种微区上定居种子数与其面积之间均存在显著正相关关系,其关系均可用二次项y=ax²+bx+c(a≠0)表示,等面积微区内的定居种子数大小依次为：龟裂缝>枯落物>微坑>长藓。因此认为,生...     

荒漠绿洲过渡带不同年限雨养梭梭(Haloxylon ammodendron)对土壤水分变化的响应

通过调查分析河西走廊荒漠绿洲过渡带不同种植年限（5、10、20、30和40a）人工梭梭生理生化变化（叶片渗透调节物质、丙二醛和叶绿素含量,根系活力）和个体形态特征（叶片、枝条和茎干生物量、枯枝落叶比、株高、冠幅等）以揭示不同种植年限雨养梭梭对土壤水分变化的响应机制。研究结果表明：随着梭梭种植年限增加,人工梭梭林内深层100-120cm和180-200cm土壤水分变化明显,在5-20a保持在3%-4%,而在种植后期（30-40a）土壤水分下降到1%-2%左右。在5-20a,梭梭主要通过显著提高叶片渗透调节物质可溶性糖和可溶性蛋白含量,维持叶片较低的丙二醛含量和较高的叶绿素含量,保持新叶光合能力;同时,显著提高0-20cm根系的活力,增强对表层土壤水分的吸收能力;但在30-40a,梭梭叶片渗透调节物质明显减少,梭梭叶片丙二醛含量增加,叶绿素含量下降,同时叶绿素a,b比例失调,渗透调节作用失效,梭梭叶片老化,老叶比例明显增加,光合作用能力下降,枝条和茎干退化严重,个体生物量进一步减少,在40a梭梭叶片、枝条和茎干生物量下降到最低值。研究表明在年降水100mm左右的荒漠绿洲过渡带,在种植梭梭5-20a土壤水分为3%-4%,梭梭可以通过生理调节适应土壤干燥,但是从30a土壤水分下降到1%-2%时,梭梭主要通过枯枝落叶降低个体蒸腾耗水量,在40a梭梭进入休眠（假死）状态,这暗示土壤水分下降到1%-2%,可能是梭梭的临界吸收土壤水分。     

古尔班通古特沙漠梭梭木射线径向运输特征研究

以古尔班通古特沙漠地区优势植物种梭梭（Haloxylon ammodendron）为试验材料,通过观察测定不同树龄、不同季节梭梭木质部解剖结构,计算梭梭木质部非结构性碳水化合物（NSC）及其组分的径向运输速率,分析NSC运输特征与木质部射线和导管解剖结构之间的相关性。结果表明：（1）随着树龄的增加,梭梭导管和射线解剖特征均表现出增加趋势;5月梭梭导管长度和导管直径高于其他季节,10月梭梭射线高度、射线宽度和射线细胞壁厚度均高于其他季节。（2）梭梭木质部NSC、可溶性糖和淀粉的径向运输速率随树龄增长呈显著递增趋势,但13年生与18年生树龄间的NSC、可溶性糖和淀粉的径向运输速率差异不显著。（3）5月和10月的梭梭木质部NSC径向运输速率显著高于7月（P<0.05）;可溶性糖径向运输速率表现为5月最高、7月最低;淀粉径向运输速率从5月到10月呈显著递减趋势。（4）相关分析结果显示,可溶性糖径向运输速率与导管长度（P＜0.05）、导管直径和射线高度呈显著正相关关系（P＜0.01）;淀粉径向运输速率与导管长度、导管直径间呈极显著正相关关系（P＜0.01）;NSC径向运输速率与导管直径、射线高度间呈极显著正相关关系。研究认为,梭梭木质部径向运输功能与木射线和导管解剖结构有关,且呈明显季节动态变化。     

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。     

民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭种群年龄结构及动态

基于野外样地调查数据，通过分析静态生命表、存活曲线、动态指数等参数，结合时间序列模型，研究了人工梭梭种群年龄结构动态，旨在预测人工梭梭种群演替趋势，为退化人工梭梭种群恢复与重建提供理论依据。结果表明：(1)民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭种群的年龄结构近似于“金字塔”型，幼龄林个体占总物种数的90.1%;(2)人工梭梭种群存活曲线趋近于Deevey-Ⅱ型，为稳定型种群。不同区域人工梭梭种群的第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ龄级个体死亡率和消失率最高；(3)动态量化结果显示人工梭梭种群总体均表现为增长型，对外界干扰敏感性较强；(4)时间序列预测分析表明，在未来2、4个龄级时间后，种群Ⅱ、Ⅳ龄级个体数量大幅度增加，人工梭梭种群发展趋势较好。民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭种群为稳定增长型种群，种群具有一定的自然更新能力。针对该种群幼龄个体死亡率较高的问题，未来建议加强对第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ龄级幼株的精准抚育管理，通过人为辅助措施提高幼苗的保存率，促进人工梭梭林的可持续发展。     

梭梭叶苞状虫瘿结构特征和生长发育研究

该研究采用形态和显微结构观察方法,并结合基于转录组测序和差异表达基因富集分析,研究梭梭叶苞状虫瘿的生长发育特点以及梭梭叶苞状虫瘿与梭梭之间的相互关系,为昆虫与植物协同进化和梭梭虫害防治提供理论依据。结果表明:(1)叶苞状虫瘿的生长发育阶段可以分为3个时期,生长期、形成期和衰亡期。(2)在生长期和形成期的叶苞状虫瘿与梭梭同化枝、鳞叶部位的解剖结构有明显的差别:生长期叶苞状虫瘿的表皮细胞外的角质层损伤,但表皮细胞完整、形态差异不大、排列紧密,没有栅栏细胞组织和花环结构,只有含水量较高的海绵组织,且细胞比同化枝和鳞片小而密,细胞数量是鳞片中的2倍左右,维管柱直径比同化枝和鳞片小;形成期叶苞状虫瘿的表皮细胞外的角质层受到严重损伤,表皮细胞不完整、形态差异大、排列疏松,海绵组织含水量严重减少,维管组织不明显。(3)梭梭叶苞状虫瘿中与植物细胞正常发育相关、光合作用相关的基因富集下调表达,与胁迫相关基因富集上调表达。研究认为,梭梭的叶苞状虫瘿只为促进木虱的生长发育,在提高梭梭光合作用方面没有作用。     

西北荒漠绿洲过渡带土壤细菌结构和氮代谢对梭梭恢复的响应

探究植被恢复过程中土壤微生物群落结构和氮代谢变化,是认识陆地生态系统生物地球化学过程的重要环节。然而,关于干旱区荒漠人工植被种植后土壤微生物功能的研究鲜有报道。选择西北荒漠绿洲过渡带建植时间序列(3、6、11、19、28a和46a)梭梭(Haloxylon ammodendron)林为研究对象,取冠层下表层土样(0-10 cm),流动沙地(Ms)作为对照,采用高通量测序技术,探究土壤细菌群落多样性、结构、氮代谢及功能基因对梭梭恢复的响应,考察土壤细菌群落结构变化的关键驱动因子。结果表明,放线菌门(Actinobacteriota)和变形菌门(Proteobacteria)是所有样地的优势细菌类群。Shannon指数随梭梭种植年限增加显著增加,表明梭梭建立显著提高了土壤细菌群落多样性。样本层级聚类分析显示不同年限梭梭林土壤细菌群落被分为3个小组,非度量多维尺度(NMDS)分析表明梭梭的建立显著改变了土壤细菌群落结构。Spearman相关性分析显示土壤含水量(SM)、有机碳(SOC)、速效磷(AP)和速效钾(AK)显著影响土壤细菌群落结构,且呈显著正相关。土壤细菌氮代谢主要以同化和异化硝酸盐还原为主,硝酸盐还原基因(NRG)丰度是氨氧化基因(AOG)的17.5-126.9倍,表明反硝化速度快于硝化速度。NRG/AOG随梭梭种植年限增加而下降,表明梭梭生长有助于土壤氮的积累。研究结果有助于对干旱荒漠生态系统恢复过程中植物-土壤相互作用方面的理解。     

荒漠齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)非结构性碳水化合物含量对植株脱水的响应

苔藓结皮作为生物土壤结皮演替的最高阶段和生物量的最主要贡献者,具有很强的环境适应性,对维持荒漠地表稳定和改善微环境具有重要作用。非结构性碳水化合物是植物重要的组成部分,能够抵御环境胁迫对植物造成的损伤。目前,荒漠藓类植物非结构碳水化合物对干旱的响应机制尚不清楚。选取古尔班通古特沙漠南缘和腹地苔藓结皮中优势藓类植物齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)为研究对象,对其在复水后脱水过程中非结构性碳水化合物含量变化特征进行了分析。结果表明:植株含水量在脱水24 h内下降趋势显著,此后趋于稳定。可溶性总糖、蔗糖、果糖、淀粉含量在脱水1h内显著下降。可溶性总糖、蔗糖、果糖、淀粉含量在脱水2—16 h没有显著的变化。但16—24 h可溶性总糖、蔗糖、果糖、淀粉含量出现显著增加,脱水24—48 h,腹地齿肋赤藓可溶性总糖、蔗糖、果糖、淀粉含量缓慢下降到复水前水平,而南缘可溶性总糖、蔗糖、果糖含量低于复水前水平。复水前不同地区齿肋赤藓非结构性碳水化合物含量存在显著性差异,脱水结束后两个地区齿肋赤藓非结构碳水化合物含量无显著差异。结果说明齿肋赤藓在不同地区其非结构性碳水化合物含量不同,在同一脱复水过程中不同地区齿肋赤藓非结构性碳水化合物含量表现出不同的变化趋势,主要原因是可溶性糖含量对脱水过程中水分胁迫的响应不同。齿肋赤藓脱水过程中非结构性碳水化合物的研究,有助于抗旱非维管植物在干旱环境中从降雨湿润进入干旱过程的适应策略研究。     

隔离降雨对马尾松针叶非结构性碳水化合物和碳、氮、磷的影响

植物叶片中的非结构性碳水化合物（NSC）和碳（C）、氮（N）、磷（P）含量可反映植物和生态系统对水分亏缺环境的响应及适应程度。以福建省长汀县25a马尾松（Pinus massoniana）为对象,原位观测分析了3年持续100%隔离降雨对成年马尾松针叶NSC与C、N、P的影响。结果表明：（1）持续隔离降雨导致马尾松针叶NSC含量先显著增加后减少,最终导致针叶NSC含量季节变化消失;且针叶可溶性糖含量、可溶性糖/淀粉比值在后期显著增加;（2）持续隔离降雨使马尾松针叶N含量、P含量、N ： P均表现为前期与对照组差异不显著,后期显著高于对照组;（3）马尾松针叶NSC含量、可溶性糖含量、P含量、N ： P与土壤水分含量呈显著或极显著相关,且均与P含量显著或极显著相关,与N素无相关性。以上研究结果表明,随着土壤水分含量的持续减少马尾松可通过调整针叶中NSC含量的积累及分配和提高针叶N、P含量来适应缺水环境,P含量的增加对NSC含量波动及可溶性糖和淀粉的相互转化起促进作用。     

肉苁蓉寄主梭梭根际土壤微生物种类及群落结构特征

为探索梭梭根际土壤微生物结构特征及其与肉苁蓉寄生的关系,应用磷脂脂肪酸(PLFA)法分析了5—8月份梭梭生长季节的根际土壤微生物种类及群落结构特征,采用湿筛倾注-蔗糖离心法对其根际土壤AM真菌进行了初步分离和鉴定,并分析了肉苁蓉寄生与梭梭根际微生物及环境因子间的相关性。结果表明,5—7月3个月份的梭梭根际土壤微生物磷脂脂肪酸种类及含量均显著高于8月份,总磷脂脂肪酸和AM真菌磷脂脂肪酸以6月份含量最高。梭梭根际土壤共鉴定出AM真菌4属35种,它们分别为球囊霉属(Glomus)22种、无梗囊霉属(Acaulospora)7种、多孢囊霉属(Diversispora)3种和巨孢囊霉属(Gigaspora)3种。其中以黑球囊霉(Glomus melanosporum)和双网无梗囊霉(Acaulospora bireticulata)为优势种群,并且发现了与寄生有关的巨孢囊霉属AM真菌。6月份和8月份的AM真菌孢子数量最多,而5月份的AM真菌孢子数量最低。6月份梭梭根际土壤提取液得到的肉苁蓉种子萌发率(65.94%)和田间接种寄生率(59.19%)均为最高值,而5月份土壤提取液测试得到的肉苁蓉种子萌发率最低。因此,推测梭梭根际AM真菌可能参与了肉苁蓉的寄生过程。相关分析表明梭梭根际土壤微生物种类和数量主要与土壤温湿度和土壤理化性质相关性较大,其中可能与寄生有关的真菌数量与土壤温度呈显著正相关;肉苁蓉寄生率与土壤温度及土壤养分呈显著负相关。研究为解析梭梭根际土壤微生物在肉苁蓉寄生过程中的作用以及指导肉苁蓉人工种植提供参考。     

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,可以为基于地下水资源管理的干旱区荒漠植被保育提供参考。