不同干扰方式对疏叶骆驼刺形态特征及地上生物量的影响

以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲为研究区,研究了春季砍伐、秋季砍伐和春季火烧等干扰处理对绿洲-沙漠过渡带的自然植被疏叶骆驼刺形态特征及地上生物量的影响.结果表明：春季火烧降低了疏叶骆驼刺的株高、冠幅和生物量,不利于疏叶骆驼刺植被的恢复和再生;不同时间砍伐对疏叶骆驼刺植被恢复和再生的影响差异较大.春季砍伐使疏叶骆驼刺株高、冠幅和生物量降低,叶片生物量、刺的长度和直径增加.秋季砍伐使疏叶骆驼刺株高和冠幅降低,但分枝数量和生物量增加.秋季适度的砍伐有利于塔克拉玛干沙漠南缘疏叶骆驼刺的保护.     

疏叶骆驼刺母株与子株间的水分整合

在未灌溉的土地上, 疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia)通常不能进行有性繁殖, 克隆繁殖是其种群维持和延续的唯一方式。因此, 克隆性及其相关克隆性状(如水分整合)在疏叶骆驼刺自然种群的维持过程中可能扮演了极其重要的角色。该文通过疏叶骆驼刺母株和子株之间的间隔子切断和给母株补充水分的方法, 研究了母株和子株在各处理下的水势、叶形态和植株生长变化情况。结果表明: (1)间隔子切断后, 疏叶骆驼刺母株和子株正午水势均明显增大(p < 0.01), 说明间隔子切断使得母株和子株水分亏缺值都增大。(2)给母株补水后, 间隔子切断组和间隔子相连组中的母株水势均有明显增加, 同时间隔子相连组的子株水势明显增加(p < 0.01), 而间隔子切断组子株水势没有明显变化(p > 0.05)。(3)间隔子切断组的子株叶片含水率明显低于间隔子相连组子株, 而其株高、冠幅、分枝数和基径的增长量都明显小于间隔子相连组的子株(p < 0.01)。疏叶骆驼刺母株和子株间存在水分整合, 母株会通过根系向子株传输水分。研究成果对塔克拉玛干沙漠南缘的植被恢复以及水资源的合理利用有着重要的意义。     

骆驼刺幼苗生长特性对不同地下水埋深的响应书

在塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲,对人工控制地下水埋深条件下的骆驼刺幼苗地上和地下部分的生长特性进行了一个生长季的调查.结果表明:1)幼苗的株高、分枝数、冠幅与不同地下水埋深之间存在较好的相关性,不同地下水埋深下幼苗叶片数的波动较大;2)生长在距地下水埋深为2.5和2.0 m及1.5和1.0 m条件下的骆驼刺幼苗的基径变化没有显著差异(P>0.05);3)地下水埋深对骆驼刺幼苗根系的垂直根长的影响显著(P<0.01);4)不同土壤深度的根生物量、根质量密度、比根长、根表面积对地下水埋深变化的响应也有显著差异(P<0.05).     

不同水分条件对头状沙拐枣幼苗形态特征及生物量的影响

地处塔克拉玛干沙漠南缘的荒漠-绿洲过渡带常年平均降水量仅为35 mm左右,而在2010年,该地区却发生了偶发性强降水.对于多年生植物来说,如何去适应这种短期强降水,我们都不得而知.在此背景下,我们对该地区头状沙拐枣幼苗的形态特征和生长特点等进行了定位试验研究.结果表明:在头状沙拐枣幼苗期,水分条件与其株高、冠幅、基径、根深等形态特征指标以及种群密度呈正相关;增加根冠比是沙拐枣幼苗适应干旱的有效策略;在7、8月,根冠比随水分条件的减少而增加,它们在生长初期把更多生物量分配到地上用以竞争光照资源,生长后期把更多生物量分配到根系用以探索地下空间资源;沙拐枣幼苗能随水分改变而自我调节生长比例来适应环境,不同水分条件下其株高-基径生长均属于典型的异速生长关系.这些结果在一定程度上反映了不同水分条件下头状沙拐枣幼苗生长规律,可为塔克拉玛干沙漠南缘地区植被恢复提供理论依据.     

极端干旱区疏叶骆驼刺叶绿素荧光对人工水分干扰的响应特征

选取塔里木河下游天然植被恢复示范区的疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia Shap.)为研究对象,测定每年引水灌溉2次(每次0.42m3/m2)、1次和不灌溉(CK)处理下疏叶骆驼刺的实际光化学量子产量(ΦPSⅡ)、电子传输速率(ETR)和光化学猝灭系数(qP)等叶绿素荧光参数及其叶水势变化,探讨疏叶骆驼刺对人工水分干扰的叶绿素荧光响应特征。结果表明:(1)随着灌溉量的减少,疏叶骆驼刺叶水势呈显著降低的趋势,并在CK下达到最低。(2)同期疏叶骆驼刺qP、ΦPSⅡ、ETR、最大光量子产量(Fv/Fm)、叶绿素含量和光饱和点均随着灌溉量的减少呈先增加后降低的趋势,非光化学淬灭系数(NPQ)和调节性能量耗散(YNPQ)则呈先降低后增加的趋势。(3)与每年1次灌溉量处理相比,不灌溉和每年2次的灌溉量处理下疏叶骆驼刺发生了光抑制,光能捕获效率与光化学反应能量下降,热耗散能力提高。研究认为,灌溉量过高(每年2次,0.84m3/m2)或不灌溉均会限制疏叶骆驼刺光化学效率和光和活性,适时适量的(春季灌水1次,0.42m3/m2)水分补给更有利于疏叶骆驼刺适应干旱胁迫并维持正常光合生长。     

盐渍生境疏叶骆驼刺生态特征与环境因子关系

以塔里木盆地南缘自然盐渍生境生长的疏叶骆驼刺为研究对象,结合冗余分析技术和传统的相关分析,研究疏叶骆驼刺生态特征与环境因子的关系,揭示疏叶骆驼刺对环境因子变化的生态响应规律。结果表明:土壤总盐、土壤有机碳含量、土壤全氮含量、地下水矿化度与疏叶骆驼刺生态特征呈极显著的相关性(P0.01),地下水位与疏叶骆驼刺生态特征呈显著的相关性(P0.05),其他指标与疏叶骆驼刺生态特征的相关性均不显著(P0.05)。综合分析环境因子认为,地下水矿化度、地下水位、土壤总盐是影响疏叶骆驼刺生态特征的主要因素。盐渍生境下地下水矿化度、土壤总盐的升高和地下水位的上升不利于疏叶骆驼刺的生长。因此,在利用疏叶骆驼刺进行盐渍区植被修复时,应综合考虑地下水矿化度、地下水位、土壤总盐。     

骆驼刺幼苗生长特性对不同地下水埋深的响应

在塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲,对人工控制地下水埋深条件下的骆驼刺幼苗地上和地下部分的生长特性进行了一个生长季的调查。结果表明：1)幼苗的株高、分枝数、冠幅与不同地下水埋深之间存在较好的相关性,不同地下水埋深下幼苗叶片数的波动较大;2)生长在距地下水埋深为2.5和2.0 m及1.5和1.0 m条件下的骆驼刺幼苗的基径变化没有显著差异(P>0.05);3)地下水埋深对骆驼刺幼苗根系的垂直根长的影响显著(P<0.01）;4)不同土壤深度的根生物量、根质量密度、比根长、根表面积对地下水埋深变化的响应也有显著差异(P<0.05)。     

遮阴对疏叶骆驼刺叶形态和光合参数的影响

通过设置自然光与遮阴(60%自然光)两种光环境, 观测了遮阴60天后疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia)叶形态、光合生理参数和脯氨酸(Pro)含量的变化。结果表明: 与自然光照下的叶片相比, 遮阴叶的比叶面积显著增大(p < 0.01), 比叶干重、比叶鲜重和叶片厚度明显降低(p < 0.01); 叶绿素(a + b)和类胡萝卜素含量有所增加, 其中叶绿素a含量增加显著(p < 0.01); 光补偿点、光饱和点和暗呼吸速率降低, 表观量子效率提高, 最大净光合速率明显增大, 光能利用效率高于自然光叶; 强光照下遮阴叶的净光合速率明显降低, 易发生光合光抑制现象。上述结果说明: 遮阴处理后, 疏叶骆驼刺在叶形态和光合生理上表现出对遮阴弱光条件的一定程度的驯化适应。另外, 遮阴叶片Pro的大量积累, 说明Pro在疏叶骆驼刺驯化适应弱光环境中起着重要作用。遮蔽环境下疏叶骆驼刺植株死亡率明显偏高, 表明塔克拉玛干沙漠南缘荒漠区的疏叶骆驼刺属于专性阳生植物不耐阴品种。     

风蚀和沙埋对塔克拉玛干沙漠南缘骆驼刺水分和光合作用的影响

塔克拉玛干沙漠南缘风沙活动十分频繁, 风蚀和沙埋是该地区自然植被生长发育的重要影响因子。该文以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲-沙漠过渡带为研究区, 以该区域主要建群种植物骆驼刺(Alhagi sparsifolia)为研究对象, 对一次强沙尘天气过后沙丘表面5种不同风蚀沙埋状况的骆驼刺植物进行标定(包括10 cm风蚀、5 cm风蚀、不蚀不积、10 cm沙埋、30 cm沙埋), 天晴后测定其叶水势、叶片含水量、光合参数和叶绿素荧光等参数, 分析研究自然环境条件下风蚀和沙埋对骆驼刺水分和光合作用的影响。结果表明: (1)风蚀显著降低了骆驼刺叶水势和叶片含水量, 进而导致植物气孔导度降低, 并引起植物光合速率和蒸腾速率的下降。风蚀的植物水分利用效率低于沙埋, 特别是在10 cm风蚀深度明显降低。 (2)沙埋增加了骆驼刺的叶水势、叶片含水量和气孔导度, 并引起植物光合速率和蒸腾速率的上升, 水分利用效率也得到提升。(3)风蚀条件下骆驼刺所受胁迫增加, 但可以通过增加活性反应中心的数量和光化学效率来抵消胁迫造成的不利影响。沙埋条件下骆驼刺受胁迫减轻, 反应中心吸收的光能和用于光化学反应的能量随着沙埋程度增加而减小, 这是骆驼刺适应风沙环境的一种生存策略。(4)与5 cm风蚀以及10 cm沙埋相比, 10 cm风蚀显著抑制骆驼刺的生长, 30 cm沙埋则会显著促进骆驼刺的生长。     

不同水分处理下双接种丛枝菌根真菌和根瘤菌对疏叶骆驼刺生长及氮素转移的影响

以疏叶骆驼刺为研究对象,设定3个水分梯度正常水分（土壤相对含水量（70±5）%）、干旱胁迫（土壤相对含水量（20±5）%）和复水处理（干旱胁迫60天后恢复至正常水分）与四组接种处理（单接种丛枝菌根真菌（AMF）、单接种根瘤菌、双接种AMF+根瘤菌和不接种）,分析不同水分条件下双接种丛枝菌根真菌和根瘤菌对疏叶骆驼刺的生长以及供、受体疏叶骆驼刺之间氮素转移的影响。结果表明,正常水分处理时,双接种疏叶骆驼刺的AMF侵染率、地上生物量、地下生物量、总生物量以及氮含量均要高于单接种处理;根瘤数量、最大荧光（Fm）、初始荧光（Fo）、最大光化学效率（Fv/Fm）与单接种处理之间无差异;在遭遇干旱胁迫时,双接种疏叶骆驼刺的AMF侵染率、总生物量、Fv/Fm均小于单接种处理;地上生物量、地下生物量、根瘤数、Fm、Fo以及氮含量与单接种之间无差异。复水后,双接种疏叶骆驼刺的地上生物量、地下生物量、总生物量、根瘤数均优于单接种;AMF侵染率、氮含量低于单接种;Fm、Fo、Fv/Fm均与单接种之间无差异。在氮素转移方面,正常水分时,双接种与单接种的氮素转移率无差异,在遭遇干旱胁迫时,双接种疏叶骆驼刺的氮素转移率显著降低,即使复水后,仍得不到恢复。可见,与单接种AMF或单接种根瘤菌相比,双接种AMF和根瘤菌在正常水分时更具有优势,干旱胁迫会导致AMF和根瘤菌协同促生优势的减弱,复水后双接种疏叶骆驼刺能及早的对水分变化做出响应,对其生长具有一定的补偿作用,但仍不能抵消干旱胁迫所带来的损伤。丛枝菌根网络促进氮素转移一定程度上提高了疏叶骆驼刺幼苗耐旱性,但是在干旱条件下双接种疏叶骆驼刺的氮素转移率要低于单接种AMF,复水后仍得不到恢复。     

沙漠-绿洲过渡带四种多年生植物水分关系特征

沙漠一绿洲过渡带地区植被的可持续性在防止绿洲沙漠化的过程中非常重要。对过渡带主要植物种骆驼刺(Alhagi sparsifolia Shap)、多枝柽柳(Tamarix ramosissima Lebed．)、胡杨(Populus euphratica Oliv．)和头状沙拐枣(Calligonum caputmedusae Schrenk．)水分关系的研究表明：4种植物的水分恢复状况良好,清晨水势一直较高,水分亏缺并不严重。渗透势和正午水势的降低幅度不大,变化比较平稳,更像是一种生长过程中的结果．植物的水分胁迫状况并不明显。4种植物的水势和渗透势都高于典型的荒漠植物,属于中生植物的范围。水分参数的变化显示在同样的环境节律下,四种植物在水分生理的变化特征上有一致性。一直很高的RWCp值表明植物不能适应剧烈的水分损失和较低的水分含量,植物需要稳定充足的水分供应来适应塔克拉玛干极端气候条件下的生长环境。植物对环境胁迫也有各自不同的生理适应特点,胡杨的△Ⅱ值大,能忍受较多的水分损失维持气孔的开放;骆驼刺的ψp值最高,水分亏缺的平衡与恢复效果明显;C4植物头状沙拐枣能维持较高的水势和渗透势,而盐土植物多枝柽柳能忍受水势的很大降低。夏季一次性灌溉对骆驼刺、多枝柽柳和胡杨水分状况的改善基本没有影响,对头状沙拐枣有一定的帮助。植物群落和地下水关系密切,过渡带地区地下水位稳定在植物可接触的范围内是保证植物长期存活的关键。4种植物对干旱胁迫的适应为躲避型。     

4种荒漠植物气体交换特征的研究

 在自然条件下我们对塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲边缘4种主要荒漠植物胡杨(Populus euphratica Oliv.)、沙拐枣(Calligonum caput_medusae Schrenk.)、骆驼刺(Alhagi sparsifolia B.Keller et Shap)和柽柳(Tamarix ramosissima Lbd.)的气体交换、水势及其δ13C的季节变化特征进行了比较研究。结果表明胡杨和沙拐枣气体交换日变化为单峰曲线,骆驼刺和柽柳为双峰曲线;其中骆驼刺属低光合低蒸腾型,WUEph最低,     

火因子对荒漠化草原草本层片植物群落组成的影响

火烧是世界许多地区关键的生态因子,也是人工和自然生态系统重要的干扰因素和管理工具,对格局与过程有着深刻的影响。采用人为放火试验研究了春季不同时间火烧对典型温带荒漠化草原草本植物群落组成的影响,结果表明:晚春火烧后当年,草本植物层片物种多度显著高于未火烧样地(P<0.05),而晚春火烧后第2年和早春火烧当年草本植物层片物种多度与未火烧样地差异不显著(P>0.05);晚春火烧后当年和第2年及早春火烧后当年,草本植物物种丰富度、多样性和均匀度均有所降低,且晚春火烧对植物群落组成的影响大于早春火烧。晚春火烧当年草本植物层片地上部分生物量显著大于未火烧样地(P<0.05),而晚春火烧后第2年和早春火烧当年草本植物层片地上部分生物量大于未火烧样地,但差异不显著(P>0.05);不同物种多度、高生长对火因子的响应不同。表明春季不同时间火烧处理对荒漠化草原草本植物层片植物群落组成的影响存在差异。     

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。     

Regulation of the water status in three co-occurring phreatophytes at the southern fringe of the Taklamakan Desert

Aims We investigated the regulation of the water status in three predominant perennial C₃ phreatophytes (Alhagi sparsifolia, Populus euphratica, Tamarix ramosissima) at typical sites of their occurrence at the southern fringe of the hyperarid Taklamakan Desert (north-west China).Methods In the foreland of the river oasis of Qira (Cele), we determined meteorological variables, plant biomass production, plant water potentials (Ψ L) and the water flux through the plants. We calculated the hydraulic conductance on the flow path from the soil to the leaves (k SL) and tested the effects of k SL, Ψ L and the leaf-to-air difference in the partial pressure of water vapour (Δ w) on stomatal regulation using regression analyses.Important findings Despite high values of plant water potential at the point of turgor loss, all plants sustained Ψ L at levels that were high enough to maintain transpiration throughout the growing season. In A. sparsifolia, stomatal resistance (r s; related to leaf area or leaf mass) was most closely correlated with k SL; whereas in P. euphratica, ~70% of the variation in r s was explained by Δ w. In T. ramosissima, leaf area-related r s was significantly correlated with Ψ L and k SL. The regulation mechanisms are in accordance with the growth patterns and the occurrence of the species in relation to their distance to the ground water.     

不同生境下骆驼刺与花花柴生态化学计量学特征的比较

以塔克拉玛干沙漠南缘典型荒漠豆科植物骆驼刺(Alhagi sparsifolia)和菊科植物花花柴(Karelinia caspia)为对象,研究单一骆驼刺种群(LTC)、单一花花柴种群(HHC)及骆驼刺-花花柴群落(GSQL)中植物及土壤中碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)等养分的生态化学计量学特征。结果表明:骆驼刺-花花柴群落中土壤有效N(AN)、有效K(AK)含量及N∶P、N∶K显著高于单一花花柴种群;骆驼刺-花花柴群落中花花柴叶片的全N含量显著高于单一花花柴种群,骆驼刺-花花柴群落中骆驼刺叶片的全P含量显著高于单一骆驼刺种群。相关性分析显示:不同生境土壤的AK含量与N∶P及AN含量呈显著正相关,而与SOC呈负相关;不同生境下叶片中的全K含量与SOC、全N、全P含量呈显著正相关,叶片中的全N含量与SOC、全P亦呈显著正相关,而N∶P与SOC、全P含量呈显著负相关;土壤中SOC含量与叶片中全P、全K含量呈正相关,而与N∶K呈负相关;土壤有效N含量与叶片N∶K呈正相关,而与叶片4种元素含量均呈显著负相关;土壤有效K含量与叶片中4种元素含量均呈显著负相关,而与叶片N∶K呈正相关;土壤N∶P、N∶K则分别与叶中全C、全P、全K呈显著负相关。综合分析认为:相较于单一种群,骆驼刺与花花柴的群落能够在一定程度上提高土壤养分,改善植物的营养状况,显示出豆科植物骆驼刺在群落演替中重要作用。     

光照条件、植株冠层结构和枝条寿命的关系——以桂花和水杉为例

根据衰老理论的代谢率假说,生物寿命与其代谢率有关,个体大小相同的生物体,在质量较好的微生境中通常比较差生境中具有更高的代谢速率。因此,生物体在资源供给较差的生境中通常比资源供给较充足的生境中具有更长的寿命。枝条是木本植物植冠构建的基本单元之一,如果枝条遵循代谢率假说,则可推测在光照较好环境下的植物枝条或小枝将比其在遮荫环境下具有更短的寿命,即枝条寿命与光照条件成反比。以常绿物种桂花(Osmanthus fragrans)和落叶物种水杉(Metasequoiaglyptostroboides)为研究对象,通过测量不同光照环境下,植株大小(株高和胸径)、冠层深度、冠层轮廓(冠层深度/冠层宽度)、相对冠层宽度(冠层宽度/植株高度)以及植株凋落枝条寿命等性状,探讨了光照条件对成年植株冠层形态结构和植株枝条寿命的影响。调查发现:1)枝条的寿命在遮荫条件下显著高于全光照条件下,与理论预测吻合;2)随遮荫程度增加,植株冠层深度和冠层轮廓增加,相对冠层宽度减小;3)枝条的平均寿命与植株冠层深度和冠层轮廓成正比,与植株相对冠层宽度成反比。这表明光照条件可能通过改变植株冠层结构来影响枝条寿命。未来需要进一步研究枝条生物量分配、叶片光合能力和呼吸速率在不同生活型物种之间的差异,以便更全面的理解枝条寿命与生境质量之间的关系。     

荒漠草原异质生境下猪毛蒿种群动态

以荒漠草原猪毛蒿种群为对象,设置风沙土、灰钙土和基岩风化沉积土3个生境下增水30%、减水30%和对照3个处理,编制猪毛蒿种群的动态生命表,绘制种群存活和死亡曲线,分析异质生境下猪毛蒿种群动态规律,研究猪毛蒿年内年际间种群动态特征.结果表明: 猪毛蒿种群存活曲线趋于Deevey-Ⅰ型,即生长前期存活率较高,趋于稳定状态,死亡率基本维持在较低的水平,生育期末种群死亡率则上升较快.各生境下猪毛蒿个体的存活数均呈前期波动后期下降的趋势,风沙土和灰钙土生境下死亡率的波动变幅较大,增减水处理对猪毛蒿种群死亡率的影响无显著差异.土壤类型对猪毛蒿株高、冠幅、密度、盖度和生物量均有显著影响,降水处理对猪毛蒿株高、冠幅和盖度影响显著,对密度和生物量无显著影响,而土壤类型和降水处理的交互作用仅对株高和冠幅有显著影响.基岩风化沉积土生境下猪毛蒿生物量的可塑性指数显著高于风沙土和灰钙土,灰钙土和基岩风化沉积土生境下盖度可塑性显著高于风沙土.增水处理的密度可塑性指数显著高于对照和减水处理.株高和冠幅的可塑性指数较高,说明在不同的生境压力下,猪毛蒿可以通过优先调节这两个参数来应对生境的变化.