胡杨、灰叶胡杨开花生物学特性研究

从居群水平研究了胡杨、灰叶胡杨不同居群的开花物候特征.结果表明:胡杨、灰叶胡杨各居群均表现为雄株开花物候早于雌株,一般可授期开始较散粉期晚1～4 d,结束较散粉期晚2～5 d,并且居群散粉期和可授期的重叠期较长.在同一居群内,胡杨、灰叶胡杨同性单株间开花期的不一致性较高.两个种相比较,胡杨居群的开花进程比灰叶胡杨居群早2～5 d,并且从每日开花株数累积分布来看,胡杨散粉期、可授期为双峰型,灰叶胡杨为单峰型.     

胡杨、灰叶胡杨果实空间分布及其数量特性的研究

胡杨、灰叶胡杨种间比较,果穗、种子在树冠上的垂直分布均表现为树冠上层最多,中层居中,下层最少,树冠南北侧相比较,南侧果穗量多于北侧.单果种子量在树冠各层次上差异不显著.胡杨单果重是灰叶胡杨的2.68倍,千粒重是灰叶胡杨的1.33倍,单果种子量是灰叶胡杨的2.14倍,单株种子量是灰叶胡杨的1.28倍,而单株果实量灰叶胡杨是胡杨的1.59倍.同一个种不同居群间比较,胡杨、灰叶胡杨均是单株果穗数和果穗果实数各居群间都存在差异,胡杨各居群间单果重、单果种子量差异不显著,而灰叶胡杨各居群间单果重及单果种子量差异极显著.表明胡杨在物质和能量上对后代的投资能力强于灰叶胡杨,生殖策略是通过较高的单果种子量来保证一定数量的单株种子量;而灰叶胡杨单果种子量较低,却是通过较高的单株果量来保证单株种子量,并且较小的种子占据空间生态位的潜能较胡杨占优势.     

胡杨、灰叶胡杨种子营养化学成分的研究

对不同居群的胡杨、灰叶胡杨种子营养化学成分进行分析,结果表明,胡杨种子中可溶性糖、粗蛋白质、脂肪、淀粉的含量分别为9～12g·kg-1、38～44g·kg-1、21～62g·kg-1、1.9～2.3g·kg-1;灰叶胡杨种子中可溶性糖、粗蛋白质、脂肪、淀粉的含量分别为9～10g·kg-1、38～48g·kg-1、14～41g·kg-1、2.3～2.5g·kg-1.胡杨、灰叶胡杨不同居群种子中大量元素含量均以N最高,分别为6.0～6.9g·kg-1、6.3～7.6g·kg-1;微量元素含量排序一致,依次为Fe>Zn>Cu>Mn>Pb>Ni>Cd.统计分析表明,不同居群种子中可溶性糖、粗蛋白、粗脂肪、N、P、K、Ca、Mg的含量均呈现极显著差异;而淀粉与微量元素含量除一些差异不显著外,其余均达显著或极显著水平.     

胡杨、灰叶胡杨花空间分布及数量特征研究

研究了不同居群的胡杨、灰叶胡杨花空间分布及其数量特征.结果表明,无论是胡杨还是灰叶胡杨,其雄树的树高、最低花位、集花区下限、集花区上限、最高花位皆低于雌树,并且雌株与雄株的花序分布范围亦有着较大的重叠区域.在树体上,雄花序主要分布在树冠的中部,上部次之,下部最少;雌花序主要分布在树冠的上部,中部次之,下部最少.胡杨的单株花序量、花朵花药数、花药花粉量和花序花粉量均小于灰叶胡杨,而花序花朵数胡杨雄树的小于灰叶胡杨,雌树的大于灰叶胡杨.统计分析表明,不同居群胡杨的单株花序量、花序花朵数与花药花粉量是相对稳定的,而灰叶胡杨仅雄树的单株花序量是稳定的.     

濒危物种胡杨和灰叶胡杨的克隆生长特征

研究不同生态环境条件下胡杨和灰叶胡杨横走侧根的空间分布及其形态特征、不定芽及克隆分株的数量格局特征及其与土壤水分的关系。研究结果表明:(1)16团3个生境中灰叶胡杨克隆分株所在横走侧根均分布在10—20cm的土层;阿瓦提混交林内灰叶胡杨和胡杨克隆分株所在横走侧根分布在20—40cm的土层;轮台县河道边胡杨克隆分株所在横走侧根分布在10—20cm的土层,林内胡杨克隆分株所在横走侧根分布在20—40cm的土层。不定芽、克隆分株所在部位横走侧根最粗,向两端逐渐变细,且远端根始终比近端根要粗;(2)不定芽具有以前期克隆分株为中心向两端延伸发生分布的空间格局特征,横走侧根上不定芽数与出土克隆分株数呈极显著正相关,未出土克隆分株数与出土克隆分株数呈显著正相关,说明不定芽、未出土克隆分株的数量都直接影响出土克隆分株的数量。(3)不定芽、未出土克隆分株和出土克隆分株出现频率、空间分布范围在同一生境同一根段均表现为不定芽未出土克隆分株出土克隆分株,在不同研究区表现为16团(地下水位1.08m)轮台县(地下水位2.56m)阿瓦提县(地下水位3.34m);相关分析显示土壤水分含量与不定芽和出土克隆分株数量均呈极显著正相关。综合分析认为,地下水位和土壤含水量均对不定芽发生以及不定芽向克隆分株转化有显著的影响。     

荒漠河岸林胡杨群落特征对地下水位梯度的响应

依据塔里木荒漠河岸林胡杨群落的实地调查资料与地下水位监测数据,应用多元统计法、Hill与β多样性指数测度法,研究优势种胡杨种群数量特征沿地下水位梯度的变化规律及其相互关系,探讨群落物种多样性对地下水位梯度的生态响应。结果表明,运用系统聚类法将荒漠河岸林不同地下水位的胡杨群落划归为3类,优势种群胸径、冠幅、盖度、密度、死亡率与地下水位呈极显著相关(P0.01)。随地下水位降低,优势种长势减弱,枯死率显著增大,种群退化。Hill多样性随地下水位梯度呈现3个明显不同的变化阶段,其中地下水位4—6 m时,多样性指数锐减与曲线渐趋平直,物种多样性开始受损。Cody(β_c)、Whittaker(β_w)指数均随地下水位梯度增大而增大,Sorensen(β_s)指数则呈下降趋势;β_s、β_c、β_w与地下水位高差间均呈极显著相关(P0.01),地下水位4 m,β_c、β_w值显著增大而β_s值显著降低。综合以上分析,地下水位4 m胡杨群落结构相似与共有种较多,优势种长势良好,其是优势种群生存的适宜生态水位;地下水位4 m,群落物种多样性与伴生种减少,物种变化速率增大,生境异质性增强,优势种群数量特征变化明显,群落结构简化;地下水位6 m左右,植被退化,物种多样性锐减,优势种稀疏衰败。因此,塔里木荒漠河岸林植被恢复的合理生态地下水位应维持在4 m左右。     

塔里木河上游灰胡杨种群生活史特征与空间分布格局

灰胡杨是荒漠地区特有的珍稀渐危植物,主要分布在塔里木河流域,是塔里木荒漠生态系统的关键种之一。在塔里木河上游选择具有代表性群落设立5 hm²研究样地,应用相邻格子法进行每木调查,从年龄结构、生命表特征、存活曲线、生存分析以及种群不同发育阶段个体空间分布格局等方面研究了灰胡杨种群生活史动态特征与空间分布规律。结果表明:塔里木河上游灰胡杨种群结构整体上呈钟型,幼树个体较少,成年个体较多,属暂时稳定型种群;不同生境种群结构不同,随河流走向种群结构由稳定型转为衰退型。种群存活曲线趋于DeeveyⅡ,生存率呈单调下降趋势,中期(Ⅵ-Ⅸ)降幅较高;危险率呈上升趋势,于Ⅸ龄级出现危险率与死亡率、消失率高峰,生命期望单调下降,反映种群生存力下降的趋势。灰胡杨种群空间分布格局总体上为聚集分布,因生境不同空间格局发生变化,这是种群适应环境压力及与环境协同进化的结果;种群空间格局随发育进程而变化,从幼龄到中、大龄,种群分布格局的聚集强度减弱并逐渐转变为随机分布,这是种内竞争强度变化的结果。环境因子与种群分布多度的相关与逐步回归分析表明地下水位是影响种群分布的主要因素。可见,塔里木河上游灰胡杨种群结构与空间分布格局随生境和时间发生变化,环境因素和生物因素是影响灰胡杨种群生态特征的两个主要原因。     

塔里木河流域胡杨和灰叶胡杨克隆分株空间分布格局

以叶尔羌河下游阿瓦提县天然胡杨和灰叶胡杨混交林、塔里木河上游农一师16团天然灰叶胡杨林和塔里木河中游轮台县天然胡杨林为对象,研究胡杨和灰叶胡杨克隆分株种群的空间分布格局.结果表明: 8种不同取样尺度(5 m×5 m、5 m×10 m、5 m×15 m、10 m×10 m、10 m×15 m、15 m×15 m、15 m×20 m、20 m×20 m)下,3个研究区2物种克隆分株种群的空间分布格局均表现为集群分布,表明集群分布是研究区胡杨和灰叶胡杨克隆分株种群空间分布格局的基本属性;在5 m×5 m尺度上,3个研究区2物种克隆分株种群均表现出负二项参数最小、Cassie指标和聚块性指标最大、聚集强度最大的分布特征.     

中国新疆灰叶胡杨群体遗传多样性的SSR分析

以中国新疆灰叶胡杨( Populus pruinosa)的9个天然居群的135个样品为材料,利用12对荧光SSR引物对其遗传多样性和遗传结构进行研究.结果表明:12对引物共检测到136个位点,平均每个引物11个条带,居群的平均多态位点比率平均为0.972、Shannon 指数(Ⅰ)平均为1.185、Nei指数(h)平均为0.541、观察杂合度Ho为0.321、期望杂合度He为0.560,表明灰叶胡杨的遗传多样性水平较丰富.9个灰叶胡杨天然居群中泽普居群的遗传多样性最为丰富,阿拉尔14团遗传多样性最为贫乏.AMOVA分子差异分析显示:12％的遗传变异存在居群间,88％的遗传变异则存在居群内,基因分化系数Gst为17.10％,证明灰叶胡杨居群的遗传分化程度较低.根据遗传分化系数,测得居群间的基因流(Nm)为2.424.9个居群的平均遗传距离为0.244,14T居群和MGT居群遗传距离最近,遗传一致度最大.利用UPGMA法对9个居群进行聚类分析,灰叶胡杨9个自然居群分为4大类:48团(48T)、14团(14T)、麦盖提县(MGT)、墨玉县(MY)、沙雅县(SY)聚为一大类,阿瓦提县(AWT)和阿拉尔和田河古道(ALE)居群聚为一大类,最后泽普县(ZP)、巴楚县的夏马勒林场(XML)各自单独为一类.经Mantel检验,9个灰叶胡杨居群的遗传距离和地理距离相关性不显著.总之,泽普居群遗传多样性最丰富,因此在指定原位种质保护计划时应优先考虑泽普居群.     

塔里木河下游干旱胁迫下的胡杨生理特点分析

本运用塔里木河下游地下水位变化资料和塔里木河下游主要植物胡杨脯氨酸和脱落酸(ABA)的分析实验数据,结合野外调查,对地下水位变化与胡杨体内脯氨酸和脱落酸积累的关系进行了分析。研究表明,在塔里木河下游,塔里木河下游胡杨体内的脯氨酸和脱落酸含量与地下水位变化密切相关．以胡杨为主的天然植物受干旱胁迫程度愈大,退化愈严重,而反映在胡杨体内脯氨酸和脱落酸含量上．则随着地下水位的下降、水分胁迫程度的增加呈现出明显增加态势。在不同地下水位埋深条件下,胡杨体内脯氨酸和脱落酸累积过程的变化和差异表达了胡杨受干旱的程度;塔里木河下游胡杨的生长发育已受到严重的十旱胁迫。     

塔里木河上游胡杨与灰杨光合水分生理特性

在自然条件下对塔里木河上游优势树种-胡杨、灰杨的光合水分生理特性进行比较研究.结果表明,整个生长季胡杨、灰杨的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr,除8月份)日进程均为单峰曲线,水分利用效率(WUE)变化无明显规律性.胡杨与灰杨12:00后Pn的下降主要取决于非气孔因素限制.胡杨Pn、WUE高于灰杨,而Tr低于灰杨,表明胡杨属高光合、低蒸腾、高WUE型树种,灰杨属低光合、高蒸腾、低WUE型树种.胡杨、灰杨枝水势(Ψw)、清晨与正午水势日进程均呈"V"字型曲线,胡杨水势日变幅、正午水势月变幅均小于灰杨,但两树种水势间无显著差异.胡杨与灰杨具有较强的水分吸收和减少水分丧失的能力,但胡杨调节气孔导度(Gs)控制蒸腾失水的能力较强,对干旱环境表现出更强的生态适应性,从而导致两树种产生了种群地理分化.     

塔里木河上游天然胡杨林种群空间分布格局与动态研究

以新疆塔里木河上游阿瓦提县天然胡杨林为研究对象,采用相邻格子法进行实地调查,应用方差/均值比率法和5种聚集度指标研究了塔里木河上游天然胡杨林主要种群的空间分布格局与动态特征.结果显示:胡杨群落中除草本西北天冬种群空间分布格局呈随机分布外,其它主要种群均呈聚集分布;拟合检验表明,胡杨、灰叶胡杨种群为聚集分布.种群空间分布动态分析表明,灰叶胡杨在小树、中树与大树阶段均为聚集分布;胡杨种群在小树与中树阶段为聚集分布,但聚集强度减弱,到大树阶段为随机分布.研究表明,物种分布格局主要与物种本身的生物生态学特性和生境有关.     

额济纳绿洲胡杨林更新及群落生物多样性动态

研究额济纳绿洲胡杨群落演替中的生物多样性指数与胡杨林年龄、密度、地下水埋深、地表土壤含水量的相互关系,及胡杨更新中的根蘖株数、实生株数与胡杨林年龄、密度相互关系。结果表明:胡杨种群在更新过程中根蘖株数与胡杨年龄、密度相关显著,根蘖性随胡杨年龄增长而加强,随密度增大而减弱,实生株的分布与胡杨年龄相关显著,而与密度、遮萌度相关不显著,实生苗只出现在中龄林中,而在老龄胡杨林和幼龄胡杨林中均无胡杨实生苗;胡杨群落演替过程中生物多样性与群落的土壤含水量、地下水埋深和林冠遮萌度相关不显著,而与胡杨的年龄、密度相关显著,胡杨群落在演替过程中生物多样性和均匀度增高,个体数量却减少,胡杨在种群发育过程不仅表现出自疏现象,并在群落演替过程中表现明显的排斥异种现象。一个观点:逆境生存的建群植物种个体繁殖的最大收益性导致群落演替出现间断现象。由于极端环境胁迫下,胡杨在繁殖对策选择上,在胡杨林内胡杨种群更新选择以无性繁殖为主,而在胡杨林外的其它生境中胡杨种群更新以有性繁殖为主。针对上述观点,胡杨保护和更新在不同的生境中以不同的更新方式进行。     

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。     

濒危物种灰叶胡杨的大孢子发生和雌配子体发育

用石蜡切片法对濒危物种灰叶胡杨的大孢子发生和雌配子体发育过程进行观察研究.结果显示,灰叶胡杨雌蕊由三心皮构成,侧膜胎座,胚珠为倒生型,有18～21列;发育早期的胚珠为双珠被,厚珠心;当外珠被发育至与内珠被处于同一水平时,内珠被便开始退化,故成熟胚珠为单珠被;孢原细胞1个,并且自表皮下2层处分化;大孢子母细胞由孢原细胞分裂后形成的造孢细胞直接发育而来;大孢子四分体直线形排列,合点端的大孢子为功能大孢子,蓼型胚囊;在胚囊发育过程中珠孔端的珠心组织退化.根据开花物候不同阶段花的形态特征,可以初步判断灰叶胡杨大孢子发生和雌配子体的发育进程.     

灰杨克隆繁殖、自身养分与土壤养分季节变化及其耦合关系的林缘——林内差异

阐明灰杨(Populus pruinosa Schrenk)克隆特征变化及受外界环境影响,是增强灰杨林生态服务功能的基础。本研究在中国新疆塔里木河上游灰杨河岸林,沿垂直河道方向在林缘(距河道200 m)、林内(距河道400 m)生境设置样方,于2014年4～10月,每隔20天调查两生境不定芽、未出土和出土克隆分株数量,测定横走侧根及土壤养分含量。结果表明:(1)横走侧根全氮、全磷、全钾、有机碳含量的变化趋势与不定芽和未出土分株数在4～6月逐渐增加、7～10月逐渐减少变化趋势基本一致,与土壤有机质、碱解氮、速效磷及速效钾含量在4～6月逐渐升高或保持最高水平,在7～10月逐渐降低的变化趋势同步;横走侧根碳氮比在4～6月初逐渐降低,随后呈现增大又减小的趋势;氮磷比在4～6月逐渐减小,7月显著减小后逐渐增大(林缘)或基本保持不变(林内)。(2)不论是林缘还是林内,不定芽数量受到横走侧根全氮和氮磷比的影响,未出土分株数受到横走侧根全氮、有机碳含量、碳氮比的影响;林缘不定芽数量与土壤有机质、碱解氮及速效钾含量相关紧密,未出土分株数与土壤碱解氮和速效磷显著相关,土壤养分也与横走侧根全氮、碳氮比、氮磷比紧密相关,而在林内受到土壤养分影响的主要是横走侧根全氮和氮磷比。(3)林内的不定芽、未出土及出土克隆分株数量显著低于林缘,土壤养分含量通过影响横走侧根养分含量而影响不定芽、未出土分株、出土分株数量。灰杨是杨属为数不多的国家保护植物,具有重要的生态服务功能,我们的结果对基于克隆繁殖的灰杨林保护策略提供基础数据支持。     

灰叶胡杨根蘖繁殖的形态解剖学特征

利用常规石蜡切片法对灰叶胡杨(Populus pruinosa)根蘖繁殖特性进行形态解剖学研究。结果表明: 灰叶胡杨横走侧根由周皮、次生维管组织和四原型的初生木质部构成, 具有次生维管组织中维管射线、次生韧皮薄壁组织发达的结构特征。灰叶胡杨的根蘖繁殖源于横走侧根上不定芽的发生及生长发育。不定芽起源于横走侧根的木栓形成层, 木栓形成层经细胞分裂活动形成不定芽原基, 不定芽原基细胞分裂和生长分化形成在横走侧根表面可观察到的不定芽, 进而生长发育为根蘖苗。不定芽的发生具有同步或非同步的时间特征和单点或多点聚集的空间分布特点, 在生长发育过程中其基部可以产生新的不定芽。不定芽发生、分布和生长特点是根蘖苗大小不一、密集丛生的内在原因, 表明灰叶胡杨具有较强的根蘖繁殖能力。     

濒危物种胡杨和灰叶胡杨总DNA提取及RAPD体系优化

以濒危物种胡杨和灰叶胡杨硅胶干燥的叶片为材料,研究其总DNA提取方法及RAPD-PCR体系优化条件。结果表明,用改良CTAB法提取的DNA适用于胡杨和灰叶胡杨的RAPD分析。优化的胡杨和灰叶胡杨RAPD-PCR体系为:20μL的反应体系中含Mg2+2.5 mmol·L-1、dNTP 0.15 mmol·L-1、引物0.2μmol·L-1、模板DNA100 ng和1.5 U Taq DNA聚合酶。用6条多态性引物对优化体系的稳定性进行检测,结果显示扩增结果稳定,多态性丰富。该优化体系为在分子水平开展胡杨和灰叶胡杨的保护生物学研究提供了技术支持和参考。