塔里木河下游地下水埋深对胡杨气体交换和叶绿素荧光的影响

为了分析干旱环境下地下水埋深变化对胡杨(Populus euphratica oliv.)光合作用的影响,对塔里木河下游3个地下水埋深(4.91,6.93m和8.44m)环境下胡杨叶片的气体交换日变化、光响应曲线、PN-C_i曲线以及叶绿素荧光特性等进行了比较研究。研究结果表明:当地下水埋深从4.91m增加到6.93m和8.44m,胡杨光合速率(P_N)(10:00),初始荧光(F₀)、最大荧光(F_m)、以及PSⅡ实际光化学效率(Ω_PSⅡ)、电子传递速率(ETR)、非光化学猝灭系数(NPQ)和正午叶水势(Ψ_midday)等都发生了明显变化,其中胡杨NPQ增加了109% 127%,Ω_PSⅡ,ETR和Ψ_midday分别减小了24% 29%,17% 22%和31.6% 45.6%,表明胡杨受到的干旱胁迫程度在增加;而当地下水埋深在6.93 8.44m之间时,上述参数无显著变化,表明胡杨很可能处于相同干旱胁迫程度;并且在地下水埋深4.91 8.44m范围内,最大光化学效率(F_v/F_m),表观量子效率(φ),Rubisco羧化速率(V_cmax), 等参数都未发生明显变化,表明即使地下水埋深增加到8.44m,此时的干旱胁迫程度也未超过胡杨的耐受能力,其光合能力也未受到不可逆转的伤害。     

胡杨异形叶光合系统Ⅱ叶绿素荧光特性

以塔里木盆地胡杨3种典型异形叶(条形叶、卵形叶与锯齿阔卵形叶)为材料,利用光合与叶绿素荧光测定技术测量胡杨异形叶气体交换与叶绿素荧光动力学参数,探讨异形叶光合机构对太阳辐射光能的利用、能量分配与耗散特性及影响其光合能力的主要因素,揭示胡杨异形叶光合生理功能的差异与生理生态适应机制。结果表明:(1)晴天正午胡杨异形叶净光合速率(P_n)、PSⅡ有效光化学量子效率(F_v′/F_m′)、实际光化学量子效率(Φ_(PSⅡ))、光化学猝灭系数(qP)显著降低,而PSⅡ激发能压力(1-qP)、光合功能相对限制(L_(PFD))则显著增大,至傍晚F_v′/F_m′、Φ_(PSⅡ)、qP与光化学反应能量(P)恢复,表明荒漠强太阳辐射导致正午胡杨异形叶光合作用发生了光抑制,但并未造成PSⅡ反应中心的不可逆破坏。(2)3种异形叶采取了不同的适应方式来适应荒漠强光环境。卵形叶通过提高光能捕获与转化效率、光化学反应能量来保持叶片高光合能力以消耗多余能量、降低过剩激发能对光合机构的影响;锯齿叶通过保持高光合电子传递能力来缓解光合膜上的还原态压力并以热耗散清除过剩激发能,二者协同保护光合机构免受强光损伤从而维持较高的P_n;条形叶不耐强光,但可以通过降低光能捕获与转化效率并将吸收的光能更多用于热能和荧光辐射耗散过剩激发能来适应强光环境。(3)逐步回归分析表明,锯齿叶光合能力主要受PSⅡ反应中心光合电子传递速率和非光化学猝灭过程中的非辐射能量耗散的影响;卵形叶、条形叶分别受PSⅡ反应中心光能捕获与转化效率和非光化学猝灭过程中的过剩激发能耗散的影响。综上所述,胡杨异形叶在生长发育过程中采取了不同的生态策略来适应荒漠环境。     

胡杨异形叶光合作用对光强与CO2浓度的响应

胡杨(Populus euphratica)叶形多变, 随个体生长发育, 植株出现条形、卵形和锯齿阔卵形叶。在新疆塔里木河上游人工胡杨林内选择具有此3种叶形的成年标准株, 将枝条拉至同一高度, 通过活体测定, 比较其光合作用-光与CO₂响应及叶绿素荧光响应特征。结果表明: 胡杨异形叶光合速率对光强/CO₂浓度与电子传递速率对光强的响应曲线均可用直角双曲线修正模型来拟合, 得出的主要光合参数与实测值较吻合。胡杨卵形叶、锯齿阔卵形叶光合速率-光响应参数与生化参数及快速光响应参数与条形叶差异显著, 而光合速率-CO₂响应参数则无显著差异。胡杨异形叶CO₂饱和浓度下的最大净光合速率(P_nmax)较饱和光强下的P_nmax高, 表明胡杨强光下光合速率在很大程度上受CO₂供应和1,5-二磷酸核酮糖(RuBP)再生能力的限制。卵形叶、锯齿阔卵形叶的初始量子效率(α)、初始羧化效率(CE)、P_nmax、光合能力(A_max)与最大羧化速率(V_cmax)均显著高于条形叶; 锯齿叶光饱和点(LSP)、最大电子传递速率(ETR_max)与光呼吸速率(R_p)高于卵形叶, 条形叶光补偿点(LCP)与LSP、α、CE最低。表明荒漠干旱环境下胡杨锯齿叶最耐强光, 高R_p可能是其耗散过剩光能、保护光合机构免于强光破坏的重要途径; 卵形叶高的α、CE、磷酸丙糖利用效率(TPU)、PSII实际光化学效率(Φ_PSII)与低LCP及叶氮分配策略是其保持高光合速率的原因; 条形叶Φ_PSII、ETR、P_n低, 因其制造光合产物不足而难以满足树体生长逐渐减少并处于树冠下部。可见, 胡杨条形叶光合效率低、抗逆性差, 主要以维持生长为主; 随着树体长大, 条形叶难以适应荒漠环境来维系其生长, 出现了卵形叶; 卵形叶光合效率高, 易于快速积累光合产物而加快树体生长, 但其LSP低和耐光抑制能力弱, 逐渐被更耐强光、高温与大气干旱的锯齿叶所取代, 从而使胡杨在极端逆境下得以生存, 这是胡杨从幼苗到成年叶形变化及异形叶着生在树冠不同高度的原因。     

高大气CO2浓度下小麦旗叶光合能量利用对氮素和光强的响应

采用开顶式气室盆栽培养小麦,设计2个大气CO₂浓度、2个光照强度和2个氮水平的组合处理,通过测定小麦叶片光合速率-胞间CO₂浓度响应曲线和叶绿素荧光参数,来测算小麦叶片光化学速率、光合电子传递速率以及叶绿体磷酸丙糖利用效率(TPU)等参数,研究施氮量和光强对高大气CO₂浓度下小麦旗叶光合能量传递与分配的影响,以阐明全球气候变化下植物光合能量分配对光合作用适应性下调的作用机制及其氮素调控。结果表明,大气CO₂浓度升高后小麦叶片的光呼吸电子传递速率(J₀)和Rubisco氧化速率(V₀)显著下降;光合电子流的光化学传递速率(J_C)、Rubisco羧化速率(V_C)和TPU则明显升高,而且施氮后变化幅度加大;小麦叶片J_C/J_F(PSⅡ反应中心总电子流速率)和TPU/V_C显著增加,经过PSⅡ反应中心的电子流更多地进入碳同化过程,表现较高的光合速率(P_n)。遮荫提高了叶片光化学速率和PSⅡ反应中心总电子流速率(J_F),这一作用在低氮叶片尤为突出,但使得J₀和V₀明显升高,并显著降低J_C/J_F,所以P_n明显下降。正常光照条件下,增施氮素可提高小麦叶片的J_F、J_C、V_C和TPU,并使高大气CO₂浓度下J₀和V₀较正常大气CO₂浓度处理显著降低,有效地提高了植物叶片对光能的利用效率;遮荫后高大气CO₂浓度下小麦叶片J_C、V_C、TPU、J_C/J_F和TPU/V_C显著高于正常大气CO₂浓度处理,而且这一变化不受氮素水平的显著调节。因此,氮素在高大气CO₂浓度下对小麦叶片光合能量利用的调节因光强而异,正常光照下可显著改善小麦叶片对光合能量的利用状况,而遮荫后这一作用减弱。     

3种荒漠植物光合及叶绿素荧光对干旱胁迫的响应及抗旱性评价

利用盆栽试验结合人工浇水后自然耗水的方法测定干旱胁迫对梭梭、白刺、沙蒿3种荒漠植物叶片水分、光合及叶绿素荧光参数的影响,探讨各指标在干旱胁迫过程中的变化特征、响应机制及其与土壤水分的定量关系,并用隶属函数法对其进行抗旱性排序。结果表明：(1)3种植物叶片相对含水量(RWC)随干旱胁迫天数增加持续降低,最大水分亏缺(RWD)呈波动式上升趋势。(2)3种植物总叶绿素含量(Chl)和叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)含量,以及梭梭、白刺类胡萝卜素含量均随胁迫天数增加而降低;沙蒿类胡萝卜素随土壤含水率降低逐渐升高。(3)梭梭、白刺、沙蒿叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、水分利用效率(WUE)等主要光合气体交换参数对土壤水分表现出明显的阈值响应,适宜的土壤含水率分别为8.04%～19.33%、4.17%～19.10%、6.48%～17.51%。(4)3种植物 PSⅡ最大光化学效率(Fv/F_m)、实际光化学效率(F_v′/F_m′)及光化学淬灭系数(qP)均随干旱胁迫天数增加和光照强度增大而降低,非光化学淬灭系数(NPQ)则呈逐渐上升趋势;干旱胁迫中后期,梭梭、沙蒿的F_v/F_m及F_v′/F_m′均下降,光合机构光合活性遭到破坏,电子传递受阻,PSⅡ反应中心受损,表现出光抑制,而白刺调节自身PSⅡ反应中心免受伤害的能力较强。(5)隶属函数法综合分析表明,3种植物耐旱能力大小依次为白刺>梭梭>沙蒿。研究发现,3种荒漠植物均可通过调节 PSⅡ反应中心开放程度与活性,对干旱胁迫表现出较强的耐性,胁迫后期植物PSⅡ反应中心关闭或不可逆失活,表现出光抑制。     

红芽芋驯化苗对盐胁迫的光合及生理响应

为探讨江西铅山红芽芋的耐盐机制,以其组培移栽驯化苗为材料,研究了盐胁迫对其生物量积累、光合特性、荧光特性等抗逆生理特性的影响。结果表明:（1）红芽芋幼苗生物量和根冠比在低盐胁迫下（50 mmol·L^-1）得到显著促进,而在高盐胁迫下（100～250 mmol·L^-1）受到显著抑制。（2）低盐胁迫幼苗的净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、气孔限制值（L_s）、水分利用效率（WUE）和瞬时羧化效率（CUE）比对照（0 mmol·L^-1）显著增加,细胞间CO₂浓度（C_i）比对照显著下降,蒸腾速率（T_r）与对照无显著差异;高盐胁迫幼苗的P_n、L_s、WUE、CUE和G_s较对照显著下降,C_i比对照显著增加。（3）低盐胁迫幼苗的最大荧光（F_m）、PSⅡ潜在光化学效率（F_v/F₀）和光化学猝灭系数（q_P）比对照显著增加,初始荧光（F₀）较对照显著下降,PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）、PSⅡ实际光化学效率（Φ_PSⅡ）、开放的PSⅡ反应中心捕获激发能效率（F_v′/F_m′）和非光化学猝灭系数（NPQ）与对照无显著差异;而高盐胁迫幼苗的F₀、F_m、F_v/F_m、F_v/F₀、Φ_PSⅡ、F_v′/F_m′和q_P均较对照显著下降,NPQ比对照显著增加。（4）各盐胁迫幼苗叶片的可溶性蛋白含量以及过氧化物酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性与对照相比先升后降,并以低盐下最高;可溶性总糖和脯氨酸含量均比对照显著增加;丙二醛含量和质膜透性相对值在低盐胁迫下无显著变化,而在高盐下显著增加;叶绿素含量和根系活力在低盐胁迫下无显著变化,而在高盐胁迫后开始显著下降。研究发现,江西铅山红芽芋移栽驯化苗的耐盐阈值为 50 mmol·L^-1,其能够诱导提高叶片可溶性蛋白含量和主要保护酶活性,稳定质膜透性、叶绿素含量和根系活力,增加PSⅡ潜在光化学效率,提高PSⅡ的电子传递活性,维持PSⅡ实际光化学效率,有效启动非辐射热能量耗散机制来保护了光合机构,最终提高净光合速率,增加生物量。     

干旱胁迫下4种常用植物幼苗的光合和荧光特性综合评价

老鸭嘴,山毛豆,假连翘和葛藤是常见的矿山植被恢复植物。采用盆栽控制土壤水分的方法,测定了这 4 种幼苗叶片的光合和荧光指标,以期为矿山植被的恢复植物筛选提供依据。结果表明（1）干旱胁迫处理期间,4 种幼苗叶片的净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）和胞间CO₂ 浓度（C_i）持续下降,复水8 d后P_n均显著增加,老鸭嘴和山毛豆的G_s和T_r恢复到对照水平,山毛豆和葛藤的C_i恢复到对照水平;假连翘幼苗叶片的气孔限制值（L_s）随干旱胁迫时间的延长而逐渐增加,其他3 种幼苗略降后增加,复水8 d后均恢复到对照水平。（2）干旱胁迫处理期间,4 种幼苗叶片的photosystemⅡ（PSⅡ）光能捕获效率（F_v’/F_m’）、实际光化学量子效率（Yield）和表观电子传递速率（ETR）持续降低,8 d时显著小于对照。复水8 d后,F_v’/F_m’小幅波动,Yield和ETR有所恢复,其中葛藤的Yield和山毛豆的ETR恢复到对照水平;4种幼苗叶片的非化学淬灭（NPQ）持续上升,在第8天显著大于对照,复水8 d后,均持续下降,其中葛藤恢复到对照水平。（3）对光合和荧光指标进行主成分分析表明,干旱胁迫下4 种幼苗的抗旱性能大小顺序为山毛豆 > 老鸭嘴 > 假连翘 > 葛藤。     

水杨酸对高温强光胁迫下小麦叶绿体D1蛋白磷酸化及光系统Ⅱ功能的影响

为了研究水杨酸（SA）对高温强光胁迫下小麦叶片类囊体膜D₁蛋白磷酸化和PSⅡ功能的影响,用0.5 mmol·L^-1 SA溶液预处理灌浆期小麦叶片,以水预处理为对照,然后将预处理植株进行高温强光（35 ℃,1 600 μmol·m^-2·s^-1）处理,测定胁迫处理过程中小麦旗叶光合电子传递速率、净光合速率、叶绿素荧光参数及D₁蛋白的变化.结果表明：SA预处理有效抑制了高温强光下D₁蛋白的净降解,保持了较高的D₁蛋白磷酸化水平、全链电子传递速率和PSⅡ电子传递速率,维持了较高的PSⅡ原初光化学效率（F_v/F_m）、实际光化学效率(Ф_PSⅡ)、光化学淬灭系数（q_P）和净光合速率（P_n）.表明外源SA通过调节小麦叶绿体D₁蛋白的周转,减轻了高温强光胁迫对叶片光合机构的损伤,有利于PSⅡ的正常运转.     

低温弱光胁迫对日光温室栽培杏树光系统功能的影响

以温室栽培的金太阳杏为材料,测定了金太阳杏叶片光合速率(P_n)、光系统Ⅱ(PSⅡ)光下实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、光化学猝灭系数(q_P)和开放的PSⅡ反应中心的激发能捕获效率(F_v^′/F_m^′), 探讨了低温弱光(7 ℃、200 μmol·m^-2·s^-1 PFD)对叶片光系统Ⅰ(PSⅠ)和PSⅡ的抑制作用.结果表明：温室栽培的金太阳杏叶光合作用的最适温度在25 ℃左右.光下7 ℃的低温可使叶片净光合速率(P_n)大幅下降,造成激发压(1-q_P)增大,进而引起光抑制.低温弱光条件使PSⅠ和PSⅡ功能受到破坏,与单纯低温胁迫(7 ℃,黑暗)处理相比,经低温、弱光(7 ℃, 200 μmol·m^-2·s^-1PFD)胁迫2 h后,PSⅠ活性下降了28.26%,而PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）没有发生显著变化,表明低温弱光条件下PSⅠ比PSⅡ 更易发生光抑制.     

Photoinhibition of photosynthesis in water deficit leaves of grapevine (<Emphasis Type="Italic">Vitis vinifera</Emphasis> L.) plants

Photoinhibition under irradiance of 2 000 μmol m⁻² s⁻¹ (HI) was studied in detached control (C) and water deficit (WD) leaves of grapevine (Vitis vinifera L.) plants. The degree of photoinhibition was determined by means of the ratio of variable to maximum chlorophyll (Chl) fluorescence (F_v/F_m) and electron transport measurements. The potential efficiency of photosystem (PS) 2, F_v/F_m, marginally declined under HI in WD-leaves without significant increase of F₀. In contrast, F_v/F_m ratio declined markedly with significant increase of F₀ in C-leaves. In isolated thylakoids, the rate of whole chain and PS2 activity under HI were more decreased in C-than WD-leaves. The artificial exogenous electron donors diphenyl carbazide, NH₂OH, and Mn²⁺ failed to restore the HI-induced loss of PS2 activity in both C-and WD-leaves. Thus HI operates at the acceptor side of PS2 in both leaf types. Quantification of the PS2 reaction centre protein D1 following HI exposure of leaves showed pronounced differences between C-and WD-leaves. The marked loss of PS2 activity under HI of C-leaves was due to the marked loss of D1 protein of the PS2 reaction centre.     

Spatial pattern of riparian vegetation in desert of the lower Tarim River basin

AimsRevealing the spatial pattern of riparian vegetation in hyper-arid regions can improve our understanding on the water relations of riparian vegetation in the desert watershed ecosystem, and also can provide valuable scientific guidance for desertification control and water resources management of watershed of the arid region in northwestern China. This research objective is to show the spatial distribution and structures of typical riparian vegetation in hyper-arid desert watershed from regional and overall perspective.Methods Based on Landsat-8 OLI remote sensing images and a large number of field vegetation surveys, the supervised classification method was used to distinguish three main vegetation categories in the lower Tarim River basin: Tamarix thicket, Populus euphratica woodland, and Phragmites australis grassland. The leaf area index (LAI) of Tamarix thickets and Populus euphratica woodlands were inverted by using the remote-sensed LAI inversion empirical model that we developed.Important findings Supervised classification supporting abundant information of ground objects by remote sensing was an effective method to determine desert riparian vegetation categories in arid desert regions. The area was 336.4 km² for the Populus euphratica woodlands and 405.3 km² for the Tamarix thickets, respectively. The Tamarix thickets had a wider distribution range while the Populus euphratica woodlands grew near the river channel. The overall LAI of the riparian vegetation was low. The average LAI value was 0.253 for the Tamarix thickets and 0.252 for the Populus euphratica woodlands. The areas of vegetation with the LAI value of less than 0.5 accounted for 92.4% and 90.1% of the total area of the Tamarix thickets and the Populus euphratica woodlands, respectively. The statistic results showed that large spatial variability of the riparian vegetation LAI existed. The spatial variability of the Populus euphratica woodlands was larger than that of the Tamarix thickets. The LAI values of the riparian vegetation had a significant negative exponential relationship with the distances away from the river channel. The LAI values declined rapidly within the distance of 1 km from the river channel and they were generally lower than 0.1 when the distances beyond 1 km, which indicated that the riparian vegetation was mainly distributed within 1 km from both side of the river. This research indicated three basic characteristics of the spatial pattern in riparian vegetation from hyper-arid desert regions, including overall sparse spatial distribution, high spatial variability and negative exponential relationship between LAI and distance away from the river channel.     

塔里木河下游河岸带植被的空间结构特征

揭示我国内陆河流域下游河岸带植被的空间结构特征, 对于了解我国西北干旱区荒漠河岸带植被的空间分布规律、指导荒漠化治理和内陆河水资源管理具有重要意义。该研究基于野外大范围植被调查数据支持下的遥感监督分类方法, 利用Landsat-8 OLI遥感数字图像, 辨识了塔里木河下游柽柳(Tamarix spp.)灌丛、胡杨(Populus euphratica)疏林和芦苇(Phragmites australis)草地3类主要的河岸带植被, 并利用建立的叶面积指数(LAI)遥感反演经验模型反演了研究区柽柳灌丛和胡杨疏林的叶面积指数, 旨在从区域尺度和总体趋势上分析荒漠河岸带植被的空间结构和分布特征。结果表明: 在有详细地物资料的基础上, 遥感监督分类可以作为一种干旱区荒漠河岸带植被分类的有效方法; 遥感分类结果显示塔里木河下游胡杨疏林分布面积约336.4 km², 柽柳灌丛约为405.3 km², 胡杨疏林总体更靠近河道, 柽柳灌丛分布范围更广; 河岸带植被LAI整体很低, 柽柳灌丛和胡杨疏林平均LAI值分别为0.253和0.252, LAI小于0.5的植被对应面积分别占柽柳灌丛和胡杨疏林总面积的92.4%和90.1%, 表明了塔里木河下游荒漠河岸植被空间上稀疏分布的特征; 统计结果显示, 河岸带植被结构存在巨大的空间变异性, 其中胡杨疏林比柽柳灌丛的空间变异性更大; 河岸带植被LAI随距河道距离呈现显著负指数分布规律, 在离河道1 km范围内LAI随离河道距离快速下降, 而1 km外区域叶面积指数普遍低于0.1, 表明植被主要分布在河道两侧1 km范围内。整体稀疏的空间分布、显著的空间变异性, 以及由LAI体现的植被盖度随距河道距离的负指数下降规律是荒漠河岸带植被空间结构的3个基本特征。     

胡杨异形叶结构型性状及其相互关系

胡杨在个体生长发育过程中,叶形不断发生变化,植株上会逐年依次出现条形、披针形、卵形和阔卵形叶,且在同时具有这4种叶形的植株上,叶片在树冠中分布的顺序自上而下分别是阔卵形、卵形、披针形和条形。通过实验的方法对胡杨4种叶形叶片厚度、叶面积、比叶面积、叶片干重和干物质含量等5个结构型性状指标进行分析,研究不同叶形叶片的结构型性状与叶形(叶长/宽比值)之间的关系,以及各结构型性状指标间的相互关系。结果表明:叶片厚度、叶片干物质含量、叶面积和叶片干重与叶长/宽比值之间均呈明显负相关(P0.05);比叶面积随着叶长/宽比值的减小而逐渐减小,但二者相关性不明显,表明胡杨在个体发育过程中通过增加叶面积、叶厚度,减小比叶面积等方式来提高适应环境的能力。各结构型性状指标间相关性表现为:比叶面积与叶干物质含量和叶干重之间均呈明显负相关(P0.05),与叶厚度间呈极明显负相关(P0.01);叶片干重与叶厚度间呈明显正相关(P0.05);叶厚度与叶干物质含量之间、叶干重与叶面积之间均呈极明显正相关(P0.01),其它指标间无明显相关性。     

胡杨根系水力提升作用的证据及其生态学意义

生长在塔里木河流域的荒漠河岸林植被虽长期忍受着高温和干旱的威胁, 然而它们却能够一直延续并保存至今。除了植物深根系吸水作用外, 另一个更主要的原因可能就是荒漠河岸林植被存在水力提升的效应。该文采用HRM热比率法茎流仪对3株胡杨(Populus euphratica)主根和侧根的液流速率分别进行了为期4 d的连续监测; 利用自动气象站对微气象因子：风速、空气相对湿度、叶面温度和地表温度进行连续监测; 同时采用了烘干法对不同深度土层在不同时刻的土壤含水率进行了取样分析。试验结果表明：胡杨主根液流在白天和夜间均表现为正值, 相反的, 胡杨侧根液流速率则出现了明显的夜间负向流动。胡杨根系0~120 cm土层土壤水分含量具有下湿上干的变化趋势; 胡杨侧根在夜间发生负向流动后, 土壤含水率显著升高, 尤其在60~120 cm土层中, 4:00土壤含水率上升幅度达到4:00时刻土壤含水率的22%~26%。影响胡杨侧根液流速率的主要气象因子主要是叶面水汽压亏缺。     

塔里木河中游洪水漫溢区荒漠河岸林实生苗更新

以塔里木河中游荒漠河岸林为研究对象,2008年6月至2009年8月,对洪水漫溢区河漫滩裸地、林下及林隙三种生境植物一年生实生苗进行了调查。结果表明：实生苗更新主要依赖洪水漫溢,在非漫溢区没有发现实生苗存在;洪水降低了漫溢区的土壤盐度,更重要的是其提供了宝贵的水分条件,在时间和水量上都有效地满足了胡杨等植物种子萌发和幼株生长的水分需求;河漫滩是河岸林种子实生苗产生的基地,洪水漫溢后的河漫滩种子实生苗密度显著大于其余两生境内实生苗密度,同时该生境内物种多样性也显著高于林下和林隙生境;光照决定着漫溢区实生苗能否成林,光照不同的空间样点上,实生苗发生数量和个体生长均存在显著差异,光照强的河漫滩,实生苗发生数量较多且幼苗能保持较高的生长活力和较多的生物量积累。     

中国黑戈壁地区植物区系及其物种多样性研究

黑戈壁是戈壁中最为干旱的区域,为了系统的研究其植被及物种多样性,该研究采用无人机航拍和实地调查的方法,对中国西北内陆的黑戈壁进行了分析研究。结果表明:(1)中国西北内陆的黑戈壁地区共记录植物154种,分属28科,85属;植物生活型组成简单,主要以灌木、半灌木及多年生草本植物为主,占植物物种比例的70%以上。(2)在植物物种组成方面,与整个荒漠区比较,黑戈壁地区物种数量少,但灌木所占比例远高于荒漠区。(3)黑戈壁地区植物科、属内物种组成贫乏,科内属、种数量比较多的为藜科、菊科、豆科等。(4)黑戈壁地区优势群落的建群种为红砂、盐生草、膜果麻黄等,中国特有植物为新疆沙拐枣、哈密黄蓍、胀果甘草等,主要国家保护植物有胡杨、裸果木、胀果干草等。(5)黑戈壁地区植物区系表征科主要为蒺藜科、蓼科、麻黄科等,而属的分布型以地中海区、西亚至中亚分布及北温带分布为主,占黑戈壁地区总属的47%以上,是群落组成的优势种和建群种。(6)与其他荒漠地区植物区系相比,黑戈壁地区植物旱生种比例增加,适应类型更为贫乏,缺乏特有成分,具有明显残遗性;由于特殊极端干旱环境,形成黑戈壁地区特殊植物类群和区系特征;黑戈壁地区是荒漠地区的区域特色植物物种资源和基因资源的重要区域和保存地,而黑戈壁生态系统非常脆弱,一旦破坏,将很难恢复。     

塔里木荒漠河岸林干扰状况与林隙特征

对塔里木河中游荒漠河岸林林隙基本特征和干扰状况进行了研究。结果表明：形成的林隙形状近似于椭圆形,椭圆长短轴比率在扩展林隙(EG)和冠空隙(CG)有所不同,平均分别为1.52和2.31;林隙密度约为62.5个?hm-2, EG和CG在塔里木荒漠河岸林景观中的面积比例分别为69.52%和29.03%,干扰频率分别为1.45%?a-1和0.61%?a-1,林隙干扰返回间隔期约为164a。林隙大小结构表现出以小林隙为主的偏正态分布,EG大小40—200m2,CG大小0—80m2。林隙形成速率为1.30个?hm-2a-1,20—30a前形成的林隙最多。林隙形成方式由树木折干 枯立形成的最为普遍,占形成木总数95.73%。林隙大多由2—5株形成木形成, 而由4株形成木创造的林隙最多,平均每个林隙拥有形成木4.1株。林隙形成木主要为森林建群种,林隙形成木分布最多的径级在5—25cm,高度在4—8m,每株形成木所能形成的EG面积为27.12m2, CG面积为11.32m2。边缘木的径级结构呈正态分布,而高度结构呈偏左的正态分布,平均每个林隙拥有8.375株边缘木,林隙边缘木平均胸径比形成木平均胸径高73.1%,表明荒漠河岸林林隙干扰十分频繁,地下水位的持续下降是林隙形成的驱动力。     

Effect of groundwater depth on riparian plant diversity along riverside-desert gradients in the Tarim River

Aims Riparian plant diversity is sensitive to changes in groundwater in arid regions. However, little is known about how plant diversity responds to changes in environment along riverside-desert gradients in riparian ecosystem. Our objectives were to (i) identify riparian plant diversity along riverside-desert gradients in Tarim desert riparian forests, (ii) analyze the impact of environment variables on plant diversity, (iii) determine the optimum groundwater depth for different plant life-forms.     

沙漠腹地天然绿洲胡杨和柽柳叶片δ13C值对不同地下水埋深的响应

干旱区植物的水分利用效率对植物的分布及水分利用状况具有重要意义。基于不同地下水埋深条件下沙漠腹地绿洲优势种胡杨和柽柳叶片δ¹³C值,分析了胡杨和柽柳的水分利用效率对不同地下水埋深的响应。结果表明: 随着地下水埋深由2.1 m增加到4.3 m,柽柳叶片的δ¹³C值先略有增加后处于较为稳定状态,柽柳采取较为稳定的水分利用效率适应干旱环境;胡杨叶片的δ¹³C值呈现先略有减小后增加的趋势,胡杨通过提高水分利用效率的策略适应干旱胁迫。同一地下水埋深条件下柽柳叶片的δ¹³C值高于胡杨叶片,表明柽柳的水分利用效率高于胡杨。     

Local population success in heterogeneous habitats: reciprocal transplant experiments completed on a desert spider

Reciprocal transplant experiments were completed to test for selection against the mixing of behavioural phenotypes in a desert spider. Most Agelenopsis aperta populations experience low prey abundances and competition for web‐sites that provide shelter from thermal extremes. These conditions favour aggressiveness towards both prey and conspecifics (an ‘arid‐land behavioural phenotype’). The spider also occupies narrow stretches of riparian habitat bordering spring‐fed streams and rivers. Here it is released from competition for prey and foraging sites, but is subject to predation by birds. A less aggressive/more fearful behaviour is selected for in these riparian habitats (a ‘riparian behavioural phenotype’). Previous work with this spider indicates that there is genetic differentiation between arid‐land and riparian populations. However, the degree to which genetic differentiation is achieved may be limited by gene flow. Reciprocal sets of enclosures were established in: (1) a dry evergreen woodland site (arid‐land phenotype) and (2) a neighbouring riparian site (riparian phenotype) in south‐eastern Arizona. Equal numbers of field collected, early instar A. aperta were introduced into native and transplant enclosures in each habitat. After 6 months of site‐imposed selection, survivorship was determined and growth estimates and behavioural trials completed on spiders remaining in the different enclosures. The same behavioural test was subsequently applied to lab‐reared offspring of the spiders surviving the respective selection regimes. Riparian transplants showed both poor survival and retarded growth in the dry woodland habitat when compared with both arid‐land and riparian natives. Arid‐land transplants that survived, however, grew equally well in riparian habitat as did dry woodland and riparian natives. Behavioural assays conducted on test subjects after selection and on their offspring reared in a controlled laboratory environment indicate that phenotypes that were inappropriate to the respective habitats were selected against in the transplant experiments. The frequency distribution of transplant spider behaviour on a continuum from fearful to aggressive was intermediate between that exhibited by respective native riparian and dry woodland spiders. It is concluded that while arid‐land and riparian behavioural ecotypes do exist, directional gene flow of arid‐land phenotypes into riparian habitat limits population subdivision.