祁连山亚高山灌丛优势植物水分来源

选取祁连山东部亚高山灌丛的6种优势植物:山生柳(Salix oritrepha Schneid)、头花杜鹃(Rhododendron capitatum Maxim)、绣线菊(Spiraea salicifolia L.)、高山柳(Salix cupularis)、千里香杜鹃(Rhododendron thymifolium Maxim)和金露梅(Potentilla fruticosa Linn),利用稳定同位素技术及多元线性混合模型(Isosource)定量分析典型高寒区植物的水分来源。结果表明:乌鞘岭地区7—8月的大气降水线为δD=7.775δ~(18)O+12.34(R~2=0.871,P0.001),反映了该地区气温低,湿度大的气候特点;6种优势植物的水分来源主要是降水,其次为0—10cm土壤水,地下水对各种植物水分的贡献率最小;6种优势植物对各水源的利用在不同时段有差异,7月份主要利用降水和浅层土壤水,而8月份各种植物的主要水源均为降水;绣线菊和头花杜鹃利用土壤水分的能力较强,头花杜鹃对地下水的利用率高于其他植物。     

东祁连山高寒草地柳灌丛群落种间关联性

采用联结系数和共同出现百分率,对东祁连山高寒地区柳灌丛群落种间关联性进行了研究。结果表明,柳灌丛群落内灌木植物种群间的关系表现为以下3种类型1)正联结。海拔3050m除坡柳与杯腺柳之间无关联外,其它种对均表现为正联结,海拔3050、3100、3200以及3250m处金露梅与高山绣线菊之间、海拔3150~3350m山生柳与金露梅之间、海拔3300、3350以及3450m处山生柳与头花杜鹃之间等,表现出正关联;2)负联结。海拔3100m处金露梅和川滇柳之间、海拔3150m处山生柳与坡柳以及金露梅和坡柳之间、海拔3450m处山生柳与杯腺柳之间、川滇柳和头花杜鹃之间,表现为负关联;3)无联结。海拔3050m坡柳与杯腺柳之间、海拔3100~3250m头花杜鹃与其它种群之间以及海拔3400m处除高山绣线菊与头花杜鹃之间外,各种群之间,无任何关联种对。     

7种木本植物根和小枝木质部栓塞的脆弱性

用脆弱曲线表示的植物木质部栓塞脆弱性反映了植物木质部栓塞程度与其水势间的关系。众多学者的研究结果表明,脆弱曲线能够提供有关植物的许多生理生态信息,与植物的木质部结构、部位、分布、抗寒、抗旱性等存在一定关系,但各国学者利用不同材料研究得出的结果各异,为了研究木质部栓塞的这种差异是否由于树木对环境适应性不同引起,选取西北农林科技大学西林校区内自然状况下生长良好的5个耐旱树种:刺槐(RobiniapseudoacaciaL.)、元宝枫(AcertruncatumBge.)(低水势忍耐脱水耐旱树种)、白榆(UlmuspumilaL.)(亚低水势忍耐脱水耐旱树种)、油松(PinustabulaeformisCarr.)、白皮松(PinusbungeanaZucc.ex.Endl.)(高水势延迟脱水耐旱树种),及中生的女贞(LigustrumlucidumAit.)和柳树(SalixmatsudanaKoidz.f.pendulaSchneid.)为研究对象,绘制了它们根和小枝的木质部栓塞脆弱曲线,探讨了中生树种和不同耐旱类型树种根和小枝木质部栓塞脆弱性的差异。结果表明:根和小枝的栓塞脆弱性主要由木质部结构决定,栓塞脆弱性顺序基本一致,小枝容易发生木质部栓塞的,其根也较容易发生栓塞;同一树种根和小枝的木质部栓塞脆弱性与植物的耐旱性有关,与树种的耐旱策略无关;一般是中生树种的栓塞脆弱性:小枝>根;耐旱树种的栓塞脆弱性:根>小枝。     

祁连山优势树木碳水化合物资源分配的海拔和树种效应

海拔梯度造成的温度、水分和土壤肥力等环境异质性会影响树木的生长, 但是不同树木的生理差异也决定了树木资源分配权衡还存在很多不确定性。为探明祁连山地区青海云杉(Picea crassifolia)和祁连圆柏(Juniperus przewalskii)非结构碳水化合物(NSC)含量的海拔和树种效应差异, 该研究以祁连山两个优势针叶树种青海云杉和祁连圆柏为研究对象, 分别设置了高海拔(3 300 m)和低海拔(2 850 m)两个采样高度, 采用t检验和多因素方差分析比较了不同海拔两个树种NSC及其组分(可溶性糖、淀粉)含量的差异, 分析叶、树干、粗根和细根间的NSC及其组分含量的资源分配权衡特征, 明晰不同海拔青海云杉和祁连圆柏生长限制因素和生理生态适应机理。结果表明: (1)低海拔青海云杉整株和各器官NSC及其组分含量均显著高于高海拔青海云杉; 而低海拔祁连圆柏整株和各器官NSC及其组分含量均显著低于高海拔祁连圆柏; (2)不同海拔两个优势针叶树种可溶性糖主要投资在叶, 而淀粉主要投资在粗根和树干; (3)高海拔青海云杉的可溶性糖与淀粉的比值显著高于低海拔青海云杉, 说明高海拔青海云杉将更多的碳用于生长, 而低海拔青海云杉将更多的碳用于储存; (4)海拔、树种、器官以及它们的交互作用显著地影响NSC及其组分含量及可溶性糖:淀粉, 其中树种分别解释了NSC、淀粉总变异的38%和37%; 器官分别解释了可溶性糖、可溶性糖:淀粉总变异的68%和42%。该研究结果阐明了不同海拔青海云杉和祁连圆柏的生长限制因素及其资源分配权衡, 为理解不同海拔和不同树种的生态适应机理以及祁连山森林生态系统的保护提供了科学参考。     

祁连山东部不同树种径向生长对气候因子的响应

为研究祁连山东部不同树种树木径向生长对气候因子响应的差异,采集青海云杉(Picea crassifolia)和祁连圆柏(Juniperus przewalskii)两个树种的树木年轮样芯,建立树轮宽度年表,并分析不同类型年表与24个时间尺度气候因子的相关性。分析年表参数发现,青海云杉的差值年表质量优于标准年表,祁连圆柏则相反。青海云杉树轮宽度年表包含的气候信息丰富度多于祁连圆柏。祁连圆柏对温度的响应要强于青海云杉,主要与前一年6—7月、前一年9月以及当年5—8月均温呈显著负相关,青海云杉对降水的响应要强于祁连圆柏,主要与前一年9月、当年7—8月累积降水呈显著正相关。两树种的径向生长均受到干旱胁迫,全球变暖背景下,这种胁迫会加剧,因此需要加强对祁连山森林的保护和管理。     

不同海拔青海云杉与祁连圆柏叶片抗氧化系统

以祁连山寺大隆林区连续海拔梯度(2 665~3 365 m)上青海云杉(Picea crassifolia)和祁连圆柏(Sabina przewalskii)为材料, 测定叶片中抗氧化保护系统的变化, 探讨常绿木本植物抗氧化系统对高山极端环境的适应机制。结果显示, 祁连圆柏和青海云杉叶片中丙二醛(MDA)含量均与海拔高度呈正相关, 相同海拔上青海云杉MDA含量极显著高于祁连圆柏(p＜0.01)。随海拔升高, 两树种抗氧化保护酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性和非酶促抗氧化剂脯氨酸(Pro)、抗坏血酸(AsA)、还原性谷胱甘肽(GSH)含量均呈明显增加趋势。青海云杉叶片的AsA水平高于祁连圆柏, 但对海拔变化的敏感性较低; 祁连圆柏的GSH、Pro水平及其对海拔变化的敏感性均高于青海云杉。结果表明, 研究区青海云杉所受过氧化伤害较祁连圆柏更严重, 但两树种清除O₂^-·的能力相当而主要负责分解H₂O₂的酶种有所不同: 祁连圆柏中为POD, 青海云杉中则为CAT、APX和GR, AsA-GSH循环系统在青海云杉活性氧清除中的作用强于在祁连圆柏中, 祁连圆柏的活性氧清除物质可能以Pro为主。     

青藏高原东北缘黄土区典型立地人工林分土壤水分特性研究

为探讨青藏高原东北缘黄土区典型立地人工林分的土壤水分特性及耗水特性,本研究以青海云杉林地和祁连圆柏林地作为研究对象,对其土壤持水特性、土壤渗透特性、土壤水分动态和土壤耗水特性进行综合分析。研究结果表明:(1)在相同土壤水吸力作用下,青海云杉林地的持水性比祁连圆柏好,荒草地的持水性比林地差。(2)青海云杉林地的土壤渗透性总体优于祁连圆柏,荒草地的土壤渗透性最差。相同坡向,上坡位的土壤渗透性小于下坡位。(3)青海云杉林地土壤水分条件总体优于祁连圆柏,而荒草地土壤水分条件优于林地;半阴坡林地土壤含水量随坡位由上至下逐渐升高。(4)生长季期间,青海云杉林地平均耗水量大于祁连圆柏,而荒草地耗水量远小于林地。综上,青海云杉林地的土壤水分特性整体优于祁连圆柏林地,且二者的土壤水分状况都比较好,并未出现土壤干层、土壤水分过度消耗等现象,青海云杉和祁连圆柏在研究区的配置是合理的,可以作为当地的水源涵养树种。     

东祁连山灌丛凋落叶水浸提液对垂穗披碱草种子萌发和幼苗生长的影响

为了解灌丛凋落叶在灌草群落结构维持中可能存在的潜在化感作用，以东祁连山3种优势灌木和灌下优势草种垂穗披碱草(Elymus nutans)为供试材料，分析了不同浓度(0.01 g/L、0.025 g/L、0.05 g/L、0.075 g/L、0.1 g/L)的金露梅(Potentilla fruticosa)、川滇柳(Salix rehderiana)、头花杜鹃(Rhododendron capitatum)及灌间草本的凋落叶水浸提液，对垂穗披碱草种子萌发、幼苗形态和生理指标的影响。结果表明：(1)垂穗披碱草种子发芽率与发芽势在金露梅与川滇柳凋落叶浸提液处理下呈“低促高抑”的浓度效应，在灌间草本凋落叶浸提液处理时表现为先升后降，而头花杜鹃凋落叶浸提液处理时均下降，并在浓度超过0.075 g/L时种子不发芽。(2)灌丛凋落叶浸提液对垂穗披碱草幼苗根长与干重均表现出抑制作用，且随浓度增大而增强；金露梅、川滇柳与灌间草本凋落叶浸提液对垂穗披碱草幼苗苗高表现出“低促高抑”的浓度效应；而头花杜鹃凋落叶浸提液处理对垂穗披碱草幼苗鲜重与苗高均呈抑制作用。(3)垂穗披碱草幼苗CAT、SOD活性随着浸提液...     

青藏高原20种灌木抗旱形态和生理特征

该研究以青藏高原地区采集的柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)等20种灌木树种为研究对象, 将其二年生幼苗移栽至苗圃培育, 通过田间试验测定三年生苗木生物量根冠比(RSR)、叶片蒸腾速率(T_r)、瞬时水分利用效率(WUE_i)、稳定碳同位素组成(δ¹³C)、叶片解剖结构特征和根系特征(长度、表面积、体积和根尖数)指标, 综合分析其抗旱性能差异, 为青藏高原干旱地区灌木树种抗逆性(耐旱)评价指标的建立、优良抗逆性树种的筛选及各种灌木树种的合理立地配置提供必要的理论依据。研究结果表明: 所选20种灌木为适应长期的干旱逆境, 不同植物种具有不同的抗旱策略。研究中将灌木抗旱机制划分为6个类型: 根系特征抗旱型、叶片旱生结构型、叶片旱生形态型、生物量分配型、节水型、高水分利用效率型。不同属和同属不同种灌木抗旱性有所差异, 沙棘属(Hippophae)植物总体抗旱性不佳, 而金露梅(Potentilla fruticosa)、豪猪刺(Berberis julianae)、树锦鸡儿(Caragana arborescens)、绣线菊(Spiraea salicifolia)和蒙古沙棘(Hippophae rhamnoides ssp. mongolica)综合抗旱性能较好, 总体上属于根系和叶片抗旱特征明显、低耗水、高生产效率的抗旱性强树种, 可以在青藏高原地区植被恢复树种筛选时优先考虑。根系特征值之间存在极显著正相关关系, 叶片结构特征指标之间也存在不同程度的相关关系, 但RSR、T_r、WUE_i和δ¹³C与根系特征值和叶片解剖结构特征指标之间总体上相关性不显著。主成分分析结果显示灌木全根和细根的长度、表面积、体积、根尖数和叶片栅栏组织厚度、海绵组织厚度、瞬时水分利用效率因子载荷较高, 能较好地反映青藏高原灌木树种抗旱性差异相关信息。此外, 灌木树种原产地与抗旱性也存在一定的联系, 青海西宁地区采集的灌木树种总体抗旱性优于甘肃天水和西藏拉萨地区。     

淮北相山恢复演替群落优势树种的水分生理生态研究

对淮北相山不同恢复演替阶段植被中4个优势树种叶片的水分生理指标进行研究,结果表明：在同一生境(混交林)下,广布优势种（酸枣和牡荆）比局部优势种（柘树和构树）具有更强的耐旱性,但后者的资源获取能力更强,生长速度更快;酸枣和牡荆的耐旱机理不同,酸枣为低水势耐旱植物;牡荆为高水势耐旱植物。酸枣和牡荆的叶片水分生理指标均随群落环境的不同而表现出一定表型可塑性,它们在不同群落中的耐旱性依次为：混交林林内>混交林林缘>灌丛>灌草丛>人工侧柏林。生理可塑性导致酸枣和牡荆具有更宽的生态幅和更强的耐旱性,这是它们在相山成为广布优势种的重要原因。     

甘肃马衔山林区植被的数量分类与排序

 本文用目前各国学者广泛使用的一些数量分类和排序方法对黄土高原区的马衔山植物群落进行了分类和排序。所用方法包括多元等级分划分类(TWINSPAN程序)、PCA排序(ORDINA程序)、RA和DCA排序(DECORANA程序)。研究结果表明可以把32个样地分为两大类共7个群落类型：山地森林 (1)山杨+白桦群落,(2)青杆群落,(3)青杆+白桦+山杨群落,(4)山杨+康定柳+糙皮桦群落;山地灌丛 (1)康定柳+糙皮桦群落,(2)糙皮桦+黄毛杜鹃+裂香杜鹃群落,(3)黄毛杜鹃+裂香杜鹃群落。它们的分布格局与海拔梯度密切相关。此外,本文还对所用方法的比较进行了讨论。     

金锈菌属一新种——祁连金锈菌

本文报道寄生在青海云杉(Picea crassifolia Kom.)针叶上的一种新的金锈菌,命名祁连金锈菌(Chrysomyxa qilianensis Wang,Wu et B.Li sp.nov.。其发育阶段[0.Ⅰ]在云杉上,[Ⅲ]在青海杜鹃(Rhododendron przewalskii Maxim.)叶背,缺[Ⅱ]。     

祁连山北坡中段森林植被梯度分析及环境解释

 利用梯度分析方法,对祁连山北坡中段森林植被类型进行了划分,并探讨了植被空间格局与环境梯度的关系。结果表明：1)76个样方可划分为9个群系,即盐爪爪(Kalidium foliatum)灌丛、红砂(Reaumuria soongorica)灌丛、白刺(Nitraria tangutorum)灌丛、蒙古莸(Caryopteris mongolica)灌丛、狭叶锦鸡儿(Caragana stenophylla)灌丛、青海云杉(Picea crassifolia)林、祁连圆柏(Sabina przewalskii)林、金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛和鬼箭锦鸡儿(Caragana jubata)灌丛。2)53个木本植物种类可划分为5个生态类型：即超旱生荒漠类型、山地旱生类型、山地中生类型、山地湿生类型、山地高寒类型。3)群落类型及物种生态型的划分主要反映了海拔梯度所决定的水热梯度及坡向和土壤腐殖质变化的内涵。4)影响群落物种多度格局的变量中,环境和空间因子解释了物种多度变化的23.98％,其中环境因子占17.66％,空间因子占1.40％,空间因子和环境因子交互作用解释的部分占4.92％,空间因子和环境因子未能解释的部分占76.02％,这部分主要反映了群落自身互作及人类活动(采伐、放牧)对群落物种多度格局的影响。     

Improved method of obtaining micro-core paraffin sections in dendroecological research

树轮气候学及树轮生态学研究在国内外取得了长足进展, 但对树轮与气候的响应机制缺乏深入的了解, 迫切需要进行以微树芯石蜡切片为基础的树轮生态学研究。形成层活动监测从生理生态学角度出发, 广泛用于树轮对气候变化响应的机制探讨研究中, 然而目前还没有对微树芯石蜡切片制作的方法作详细的论述和探讨。该文通过对祁连圆柏(Sabina przewalskii)等5个不同树种微树芯石蜡切片的制作实践, 对已有的植物石蜡切片技术进行改进, 增加组织软化的步骤, 并对其他步骤作了相应的调整, 详细介绍了微树芯石蜡切片制作的方法, 为树轮生态学、解剖学, 以及木材解剖学关于木质化材料石蜡切片的制作方法提供参考。     

祁连山两种优势乔木叶片δ13C的海拔响应及其机理

以分布于祁连山北麓中段的两种优势乔木祁连圆柏(Sabina przewalskii)和青海云杉(Picea crassifolia)为研究对象, 分析了高山乔木叶片δ¹³C值对海拔(2 600-3 600 m)、土壤含水量和叶片含水量、叶片碳氮含量的响应及其机理。结果表明, 这两种乔木叶片δ¹³C值均随海拔升高呈增重趋势, 与海拔呈显著正相关关系(p < 0.000 1)。海拔2 600-3 600 m阳坡树种祁连圆柏叶片的δ¹³C值显著高于同海拔梯度阴坡树种青海云杉。祁连圆柏和青海云杉叶片的δ¹³C值均与年平均气温呈显著负相关关系(p < 0.000 1), 与年平均降水量呈显著正相关关系(p < 0.000 1)。祁连圆柏叶片δ¹³C值与土壤含水量(p < 0.000 1)、叶片含水量(p = 0.01)和叶片碳氮比(C/N) (p < 0.000 1)呈显著正相关关系, 与叶片全氮呈显著负相关关系(p < 0.000 1)。而青海云杉叶片δ¹³C值与土壤含水量、叶片全氮、叶片碳氮比和叶片含水量不相关。说明海拔变化引起的水热条件的改变, 尤其是温度变化对高山乔木叶片碳同位素分馏起主要作用, 但各个因子综合对高山植物叶片碳同位素分馏的作用机制可能比较复杂, 需进一步深入研究。     

不同海拔高度祁连圆柏和青海云杉叶片色素的变化特征

利用高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)和酶标仪等测定了祁连山区不同海拔高度下祁连圆柏(Sabina przewalskii)和青海云杉(Picea crassifolia)叶片中色素含量、花青苷合成酶苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonialyase,PAL)和类黄酮糖基转移酶(UDP glucose-flavonoid 3-O-glucosyFtransferase,UFGT)活性.结果表明:两树种花青苷(anthocyanin,Acy)含量除了在海拔高度3100-3200 m有所升高外,总体上随海拔高度上升而降低;UFGT活性除了在3000 m左右波动外,总体随海拔高度上升而升高;祁连圆柏PAL活性随海拔高度上升而升高,青海云杉PAL活性在海拔2800-3000 m时,随海拔高度上升而升高,当海拔高度高于3000 m时,随海拔高度上升而降低两树种紫松果黄素(rhodoxanthin,Rhd)含量、叶黄素循环(xanthophyll cycle,VAZ)的脱环氧化程度(A+Z)/(V+A+Z)比值和类胡萝卜素(carotenoids,Car)含量随海拔高度上升而升高;叶绿素(chlorophyll,Chl)含量随海拔高度上升而降低.除叶绿素含量和PAL活性外,其它指标都是祁连圆柏高于青海云杉,尤其是UFGT活性祁连圆柏是青海云杉的2倍多.不同海拔梯度、不同季节植物遭受的主导胁迫因子不同,8月份祁连山两树种主要受干旱和强光胁迫,色素主要发挥抗旱和抗辐射作用.由此说明植物色素在不同生境、不同季节发挥的作用不同.     

中祁连山浅山区山地森林景观空间格局分析

基于地理信息系统软件ArcGIS,数字化祁连山西水自然保护站1：100 000地形图,生成研究区高程图和坡向图,并同植被图叠加,分析各景观组分在空间的分布特征,用定量分析景观结构程序Fragstats分析景观结构特征．结果表明,研究区各景观组分空间分布极不均衡,受海拔和坡向的影响非常明显．草地是面积最大、连结性和完整性最好的景观组分;青海云杉林斑块形状最为不规则,平均斑块面积小而距离近。最易因受到干扰而发生重大变化;宜林地和祁连圆柏林相对于农田、疏林地有较强的扩张特征．杨桦阔叶林各斑块相隔距离大而分散,斑块之间的邻接性很差,破碎化最为严重．     

Structure and dynamics of subalpine forests in the Wang Lang Natural Reserve, Sichuan, China

Population structure (size, age, spatial patterns) and radial growth patterns are used to analyze regeneration patterns of Abies faxoniana, Betula albosinensis, Betula utilis, Larix potaninii, Picea purpurea, and Sabina saltuaria and reconstruct disturbance history in 8 subalpine forest stands in Wang Lang Natural Reserve, Sichuan, China. In old-growth stands tree regeneration occurs in tree-fall gaps whereby A. faxoniana, Betula sp., P. purpurea, and S. saltuaria persist at stand scales by gap-phase regeneration. Clump sizes of young populations are similar to canopy gap sizes but clumps sizes vary among species. Young Betula patches are larger than those of A. faxoniana suggesting that gap-partitioning by size contributes to species coexistence in mixed stands. Picea purpurea and S. saltuaria are longer lived than A. faxoniana which may compensate for lower recruitment and prevent their replacement by A. faxoniana. Tree regeneration and community structure are also influenced by the understory bamboo Fargesia denudata. Seedlings, saplings, and shrub density all decline with an increase in bamboo cover. Species that regenerate in old-growth forest also regenerate after flooding as do species that establish only on bare substrates (i.e. Larix potaninii, Prunus sp.). Structural and compositional patterns in Wang Lang forests are a reflection of disturbance history, canopy species life history attributes such as dispersal ability, shade tolerance, growth rates, and longevity, and competition of trees and shrubs with understory bamboos.     

气候变化对7种乔木植物分布的潜在影响

利用CART（classification and regression tree,分类和回归树）生态位模型,采用A2和B2气候情景,分析了气候变化对秦岭冷杉、祁连圆柏、楠木、麦吊云杉、马尾树、领春木和连香树分布范围及空间格局的影响。结果显示：气候变化下,这些植物目前适宜分布范围呈现缩小趋势;新适宜及总适宜分布范围,连香树、马尾树、楠木和祁连圆柏呈现减少趋势,秦岭冷杉在1991-2020年及2021-2050年时段呈现减少趋势,之后增加,其它植物呈现增加趋势。气候变化下,马尾树目前适宜分布的东南部一些区域将不再适宜,新适宜分布区将向西南、北部、西部和东北部一些区域扩展;秦岭冷杉目前适宜分布的东南部和东部一些区域将不再适宜,新适宜分布区将向西南部、西北部和西部一些区域扩展;其它植物目前适宜分布的东部、东南部、南部及东北部一些区域将不再适宜,新适宜分布区将向西部和西南部一些区域扩展。气候变化下,这些植物适宜分布范围与年均气温和降水量变化相关性并不一致,一些植物适宜分布范围与年均气温和降水量变化相关系数不显著。另外,一些植物适宜范围与年降水量和年均气温变化多元线性回归关系决定系数较小。结果说明,气候变化下,目前适宜范围缩小,新适宜范围主要向高海拔扩展,不同植物适宜分布范围与年均气温和年降水量变化的关系不同。