科尔沁草原主要牧草冷蒿和差不嘎蒿的生理生态学特性与竞争机制

一日内冷蒿和差不嘎蒿的光合速率（Pn）、蒸腾速率（E）和水分利用效率（WUE）在早或晚出现了最高值,而其余时间则变化低缓,原因归结于沙地环境因子和植物内部因子的共同作用。冷蒿的Pn和WUE日均值高于差不嘎蒿,E的日均值却低于差不嘎蒿,说明冷蒿在干旱环境下具有较高的物质生产量和节约用水的能力。自然状态下冷蒿各生长季的水势（ψω）和充分膨胀时的渗透势（ψπ^100）远低于差不嘎蒿,水分相对亏缺（RWD）、束缚水含量（BWC)、缚水与自由水的比值（BWC／FWC）元高于差不嘎蒿,表明其具有更强的抗旱性;干旱和旱后复水条件下差不嘎蒿的RWD、BWC和BEW／FWC产生大幅度波动;长期极端干旱条件下两才RWD、EWC和ψω终极植相近;长期淹水对冷蒿生理过程的影响更大些。干旱使两种牧草蛋白质发生分解,脯氨酸和可溶性糖大量累,其中冷蒿的累积量远远超过差不嘎蒿,这种累积特征可能正是两种牧草竞争机制的本质所在。     

中国东北科尔沁沙地两种建群植物的抗旱机理

在土壤田间持水和干旱胁迫条件下,对冷蒿和差巴嘎蒿的多个抗旱性生理指标进行了测定,结果表明:1、在两种土壤水分状况下,冷蒿的水势低于差巴嘎蒿,水分相对亏缺、束缚水含量、束缚水与自由水比值、综合抗旱性指数均明显高于差巴嘎蒿,且胁迫前后冷蒿上述指标的变化幅度高于差巴嘎蒿。2、土壤田间持水量条件下冷蒿干物质累积量、硝态氮含量和硝酸还原酶活性高于差巴嘎蒿,可溶性蛋白质含量和叶绿素含量低于差巴嘎蒿。水分胁迫发生时,冷蒿蛋白质降解的幅度高于差嘎蒿;冷蒿体内脯氨酸的累积量可达胁迫前的8.2倍,差巴嘎蒿只达原来的2.2倍;冷蒿可溶性糖含量达胁迫前的1.29倍,差巴嘎蒿只达胁迫前的0.37倍;胁迫条件下冷蒿的叶绿素含量高于差巴嘎蒿。3、严酷的沙区环境条件下,冷蒿在一日内各时刻的蒸腾速率和水势均低于差巴嘎蒿,且日间波动平缓。     

科尔沁沙地主要植物种的生理生态学特性

对科尔沁沙地主要植物种小叶锦鸡儿、差不嘎蒿、冷蒿和杂交杨进行了光合和水分生理生态学特性的研究,结果表明,小叶锦鸡儿,差不嘎蒿和杂交杨的光合速率在６：００最高,至８：００剧降,在８：００－１６：００内处于低水平,１６：００以后有回升现象;冷蒿由于６：００光合速率低,下降幅度较小,一日内光合速率降低冷蒿在６：００－８：００、小叶锦鸡儿在８：００－１０：００、杂交杨和差不嘎蒿在６：００－１０：００以气孔     

沙埋与水分对科尔沁沙地主要固沙植物出苗的影响

蒿属半灌木乌丹蒿(Artemisia wudanica)、白沙蒿(A. sphaerocephala)、差不嘎蒿(A. halodendron)是科尔沁沙地的主要固沙植物。其中乌丹蒿和差不嘎蒿是科尔沁沙地的本土植物,白沙蒿为来自于库布齐沙漠、毛乌素沙地的飞播植物。设置了 5个沙埋深度(0.5、1.0、1.5、2.0和3.0 cm)和 4个水分梯度(86、171、257和 342 mL,分别模拟每月25、50、75和100 mm的降雨量),以探讨3种植物幼苗出土对沙埋和水分的响应。结果表明,沙埋与水分均显著影响着3种蒿属植物的幼苗出土(P < 0.001)。3种植物最适沙埋深度在0.5-1.5 cm范围内,萌发出土时适宜水量要高于当地种子萌发期的平均降水量(50 mm/月)。两种固沙先锋植物乌丹蒿和白沙蒿的种子出苗率均显著高于差不嘎蒿,乌丹蒿较白沙蒿也明显为高,尤其在水分缺乏时,表现出两种先锋植物种子出苗对干旱有更好的适应性。协方差分析表明,乌丹蒿幼苗死亡率显著高于白沙蒿和差不嘎蒿(P < 0.05),在达到75 mm/月降水量时,3种植物的出苗较好,但不能满足乌丹蒿幼苗生长对水分的需求,而实际种子萌发期的降水量平均只有50 mm/月。因而降水的缺乏导致乌丹蒿种群更新出现问题,加之飞播植物的竞争,使得近几年科尔沁沙地较多乌丹蒿种群出现衰退。     

科尔沁沙地植被恢复中差不嘎蒿种群不同龄级个体的点格局分析

差不嘎蒿(Artemisia halodendron)主要分布在呼伦贝尔沙地和科尔沁沙地的流动和半固定沙丘上, 是良好的乡土固沙半灌木, 也是退化沙地固定和植被恢复过程中的建群种。点格局分析方法是20世纪末发展起来的多尺度空间格局分析方法。通过对差不嘎蒿种群的点格局分析, 发现差不嘎蒿幼体的空间格局多为集群分布, 在各个尺度上都极为显著, 而随着差不嘎蒿龄级的增加, 其空间分布也逐渐显现为随机分布。差不嘎蒿相邻龄级的空间关系差异不显著, 而间隔龄级间则呈空间负相关。这与其幼体聚集, 成体随机分布的空间格局相一致。     

内蒙古科尔沁沙地两种沙生植物冷蒿和差不嘎蒿竞争策略的生理生态学依据(英文)

Gas exchange, water relations and leaf chemical characteristics were examined of twodominant psammophytes: Artemisia frigida Willd and A halodendron Turcz. ex Bess in Horqin sandy land, NeiMongol, China under different water regimes. The measurements were conducted by submitting the plantsto five different irrigation levels. A. fTigida was characterized by lower photosynthetic rate (Pn), lowertranspiration rate ( TR and lower shoot water potential (ψuw) relative to A. halodendron. Foliage of A frigdahad higher values of relative water deficit (RWD), bound water content (BWC), ratio of bound water contentto free water content (BWC/FWC) and integrated drought-resistant index (DI than that of A. halodendron.Water relations differed significantly between two species in response to soil water availability. ψw, BWCand BWC/FWC ratio of A halodendron exhibited large variation with gradual decrease of soil moisture.However, in terms of these parameters, A. fRIGIDA was characterized by higher capacity of water holding anddrought tolerance relative to A halodendron. Proline and total soluble sugar contents of A frigida and Ahalodendron tended to increase with decrease of soil moisture and the former had a larger increaseamplitude than the latter. This shows that A frigida has a higher osmotic regulation ability than A halodendron.Under the extreme drought conditions, ψw, RWD, BWC and BWC/FWC of two species were approximate,but soluble proteins degraded largely. A large amount of accumulation of organic matter, proline and totalsoluble sugars were observed in both A halodendron and A frigida. The increase in proline and total solublesugar contents and soluble protein degradation of A frigida far exceeded those of A. halodendron. Webelieve that the accumulated materials at this moment are mostly of nutrient substances available for therecovery of plants after the drought. This is one of the reasons why A halodendron plants died while Afrigida plants survived under extremely drought condition. Our results suggest that these ecophysiologicalfeatures of A frigida are favorable to its growth in the fixed sandy land compared with A halodendron, whichoften lost its dominance due to weak competition for water sources under lower soil water availability andare major factors resulting in replacement of A. halodendron by A. frigida in the later stage of sandyvegetation succession in Horqin.     

科尔沁沙地植被恢复中差不嘎蒿种群不同龄级个体的点格局分析

差不嘎蒿（Artemisia halodendron）主要分布在呼伦贝尔沙地和科尔沁沙地的流动和半固定沙丘上,是良好的乡土固沙半灌木,也是退化沙地固定和植被恢复过程中的建群种。点格局分析方法是20世纪末发展起来的多尺度空间格局分析方法。通过对差不嘎蒿种群的点格局分析,发现差不嘎蒿幼体的空间格局多为集群分布,在各个尺度上都极为显著,而随着差不嘎蒿龄级的增加,其空间分布也逐渐显现为随机分布。差不嘎蒿相邻龄级的空间关系差异不显著,而间隔龄级间则呈空间负相关。这与其幼体聚集,成体随机分布的空间格局相一致。     

胡杨、灰叶胡杨P-V曲线水分参数的初步研究

运用P-V技术初步研究了人工林胡杨、灰叶胡杨两个树种的水分参数差异,探讨了树种的抗旱性。结果表明灰叶胡杨的主要水分参数(ψ100、ψ0、ROWC、AWC、RWD、ε）明显低于胡杨,渗透调节能力和束缚水含量高于胡杨,表现对干旱环境具有较强的耐旱能力。综合评判表明灰叶胡杨对干旱的适应性较强。     

差巴嘎蒿灌丛土壤和根系含水量对降雨的响应

以科尔沁沙地半固定沙丘灌木差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)为对象,用土钻取样法和壕沟法研究了2006年生长季降雨后差巴嘎蒿周围土壤和根系含水量的时空分布特征及其相互关系,并计算了该灌丛的水量平衡.结果表明:该灌丛在降雨后对水分有暂时存储作用;降雨结束后,灌丛主干的茎流作用使得灌丛中心位置的土壤含水量高于灌丛丛幅垂直投影1/4和3/4处的土壤含水量;雨后6 h灌丛根系含水量与灌丛中心位置的土壤含水量呈极显著的负相关(r=-0.89,P＜0.01);灌丛根系含水量在雨后126 h内出现胁迫脉冲间歇反应.水量平衡计算表明,灌丛边缘外1 m处土壤蒸散量高于灌丛覆盖区的蒸散量,灌丛覆盖可降低土壤水分蒸散速率.     

中国北部六种沙蒿的地理替代规律及其主导生态因子

对广泛分布于中国北部草原区沙地与荒漠区的6种沙蒿进行野外实地考察、标本查阅、分布区气象数据搜集与土壤成分测定,通过分析得到以下结果:1差不嘎蒿为东蒙古-科尔沁分布种,褐沙蒿是浑善达克沙地分布种,黑沙蒿为腾格里-鄂尔多斯分布种,白沙蒿为戈壁-蒙古种,准噶尔沙蒿为中亚种,乌丹蒿为科尔沁沙地西部种。2黑沙蒿、褐沙蒿、差不嘎蒿呈现出从西南向东北的地理替代分布,白沙蒿与准噶尔沙蒿构成东西向的地理替代分布。乌丹蒿由于与另几个种的亲缘关系较远,不作为这几个种的地理替代种。3利用方差分析的方法分析了5种沙蒿分布区内的热量、水分及土壤指标的差异,在黑沙蒿、褐沙蒿与差不嘎蒿这一地理替代中,黑沙蒿在年均温、最冷月均温、年较差、寒冷指数、6～7月份降水、湿润指数、水热综合因子、土壤酸碱度、土壤全磷含量上均与另两个种存在着显著差异。黑沙蒿向东北被褐沙蒿所替代,应该是水热以及土壤因子的综合作用。褐沙蒿与差不嘎蒿分布区内,主要是5～6月份的降水存在着显著差异,也就是生长季前半期的干旱是褐沙蒿区别于差不嘎蒿并使两者之间发生替代的原因。对于白沙蒿与准噶尔沙蒿这一对地理替代种,同样是降水的变率是两者发生替代的原因。     

科尔沁沙地差巴嘎蒿群落及种群生态特征

对科尔沁不同类型沙地上差巴嘎蒿群落内物种重要值、多样性等生态特征进行分析后,将其划分为3个类型：差巴嘎蒿 1年生植物群聚、差巴嘎蒿 禾草类群丛、冷蒿 黄蒿+禾草类群丛,分别分布于流动、半固定和固定沙地上.随着沙地基质固定程度的增加,差巴嘎蒿群落由差巴嘎蒿-1年生植物群聚(先锋群落、盖度＜10%、多样性指数0.33)演替到差巴嘎蒿-禾草类群丛(盖度30%～35%、多样性指数0.56)再演替到冷蒿 黄蒿＋禾草类群丛(草原群落、盖度40%～45%、多样性指数0.59).在差巴嘎蒿群落演替过程中,差巴嗄蒿种群年龄结构的变化趋势是:在流动沙地上为增长型;在半固定和固定沙地上为衰退型.人工种植5年后差巴嘎蒿种群年龄结构为增长型,人工种植18年后为稳定型.     

科尔沁沙地不同演替阶段冷蒿群落的结构特征

采用空间序列替代时间序列的方法,对科尔沁沙地不同演替阶段3个冷蒿群落的物种组成和物种多样性进行研究.结果表明:处于3个演替阶段的冷蒿群落为杠柳-冷蒿群落、杠柳-冷蒿+差巴嘎蒿群落及冷蒿-糙隐子草群落.3个冷蒿群落均以菊科、禾本科和藜科植物占优势.随着群落的演替,群落植物种数和科数逐渐减小,禾本科植物的种数逐渐减小,但菊科和禾本科植物种数所占比例逐渐增大.3个冷蒿群落中物种多样性顺序为:杠柳-冷蒿+差巴嘎蒿群落>杠柳-冷蒿群落>冷蒿-糙隐子草群落.3个冷蒿群落间的物种组成差异不大,群落间物种相似度较高.3个群落中冷蒿的盖度最大,其盖度随着群落的演替逐渐增大.     

不同类型沙地上差巴嘎蒿细根的分布状态

 以生长于流动沙地和固定沙地上,处于植被演替不同阶段的半灌木差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)种群为对象,用土钻取样法研究了生长季（2000年）降雨期前后差巴嘎蒿的根系随土壤深度的分布、生长动态及其与根际土壤含水量的动态关系,观察到：1)降雨期前各土层的根际土壤含水量随深度的增加而升高,增加的幅度为流动沙地>固定沙地;降雨期后根际土壤含水量随深度的增加而减少,减少的幅度为固定沙地>流动沙地。2)表土层（0～15 cm）中差巴嘎蒿的主根分布量在流动沙地显著高于固定沙地。3)降雨期前,差巴嘎蒿细根(直径<1 mm)分布比例在两种不同类型沙地上的差异表现为:在土层0～45cm中固定沙地(84.9%)极显著高于流动沙地(61.9%),而在深土层（>45 cm）中流动沙地（38.1%）显著高于固定沙地（22%）;降雨期后,不论是在固定沙地还是流动沙地细根多集中于0～15 cm的表土层中,流动沙地的细根分布比例由降雨期前33%增至降雨期后的78%,固定沙地由降雨期前的49%增至降雨期后的63%。表明流动沙地差巴嘎蒿种群细根的生长比固定沙地活跃,能够在生长季降雨期后迅速调整细根的分布比例,使细根分布适应降雨期后浅层土壤含水量高的特点。固定沙地的细根分布难以迅速适应土壤水分的变化,不利于差巴嘎蒿对水分的吸收,成为种群衰退的一个重要因素。     

大气二氧化碳浓度变化对禾谷缢管蚜种群动态的影响

利用开顶式熏气室研究了大气CO₂浓度和土壤水分对禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi (L.)种群动态的影响,并分析了禾谷缢管蚜密度与被处理小麦叶片化学成分的关系。结果表明：（1）禾谷缢管蚜种群密度随CO₂浓度升高而持续增大并与土壤水分密切相关,各CO₂浓度下均以60%田间持水量时的密度最大;（2）CO₂和土壤水分对小麦叶片化学成分有明显的影响,麦叶水分、可溶性蛋白质、可溶性糖、淀粉含量随CO₂浓度和土壤水分含量上升而增加,纤维素含量随CO₂浓度上升而增加、随土壤水分含量上升而降低,单宁、丁布（DIMBOA）含量在CO₂浓度为550 μl/L时最高,但单宁含量随土壤水分上升而增加,丁布含量在60%田间持水量时最低;（3）禾谷缢管蚜密度与叶片水分、可溶性蛋白质、可溶性糖、淀粉含量呈正相关,与丁布、单宁含量呈负相关。结论：在未来的气候条件下,随着CO₂浓度升高禾谷缢管蚜种群可能会持续增长,这种增长在半干旱区更加突出。禾谷缢管蚜种群增长的原因之一是大气CO₂和土壤水分条件改变了植物的化学成分构成。     

Water-use process of two desert shrubs along a precipitation gradient in Horqin Sandy Land

Aims The determination of the source of plant water is an important research on the plant-water relationship in arid and semiarid regions and helps to understand the adaptation strategy of desert species to the dry environment. Plant water use pattern affects plant community composition and ecosystem water budget. This study aims to investigate the water use patterns of Caragana microphylla and Artemisia halodendron, two typical shrub species, under altered rainfall conditions in Horqin Sandy Land. Methods Water treatments include ambient rainfall (natural rainfall), 50% increase in rainfall (enhanced rainfall) and 50% decrease in rainfall (reduced rainfall) by artificially intercepting and redistributing natural rainfall. Stable hydrogen and oxygen isotope ratios (δD and δ¹⁸O) were measured for xylem water, rainfall, and soil water in different soil layers (0-120 cm depth). The possible ranges of potential water sources used by C. microphylla and A. halodendron were calculated using the IsoSource model. Important findings 1) Alteration of ambient rainfall mainly affected the soil water condition in the shallow soil (0-30 cm). Increase in rainfall significantly increased the above- and below-ground biomass, and δ¹⁸O values of soil water declined with soil depth. 2) Under the enhanced rainfall treatment, A. halodendron mainly used the soil water in the shallow soil (0-40 cm) and C. microphylla was able to extract water from multiple soil layers. Under the reduced rainfall treatment, both species increasingly relied on extracting water from deeper soil layers, 60-80 cm for A. halodendron and 60-120 cm for C. microphylla. 3) For the natural rainfall treatment, in the wet season, the upper soil water was recharged by rainfall, C. microphylla and A. halodendron extract the shallow soil water (0-60 cm). However, in the dry season, soil water content was dramatically reduced, and main water sources for C. microphylla shifted from topsoil to deeper soil, and A. halodendron can use multiple layers of soil water. In summary, A. halodendron is more capable of exploring deeper soil moisture under reduced rainfall in comparison with C. microphylla, and is likely to be more adaptive to this water-limiting desert environment.