荒漠绿洲过渡带柽柳灌丛沙堆特征及其空间异质性

以甘肃金塔县和内蒙古额济纳旗的荒漠绿洲过渡带为研究区,研究了戈壁和沙漠两种生境中柽柳灌丛沙堆的形态特征,定量分析了不同生境中柽柳灌丛沙堆形态参数间的关系、空间格局以及空间异质性.结果表明:(1)大部分沙堆为独立型,在沙漠生境通常沿风向形成沙堆链(额济纳NE 83°15',金塔NE 53°13').沙堆高度、体积和植被冠幅的均值在戈壁生境均小于沙漠生境,植被高度和盖度的均值在戈壁生境均大于沙漠生境.此外,沙堆高度、体积和植被冠幅、高度、盖度的最大均值都出现在额济纳,依次为4.47 m、1133.5 m3、534.5 m2、2.27 m和0.47.(2)沙堆长短轴间、体积和冠幅间均为线性关系;沙堆高度和面积间的回归曲线为抛物线;植被冠幅和高度的回归曲线在戈壁生境是抛物线,沙漠生境中却是线性关系.(3)戈壁生境中沙堆相互分隔呈斑块状格局,沙漠生境中呈沙丘链状分布.(4)空间异质性由非随机的结构原因形成的变异为主,在额济纳的空间异质性高于金塔.空间相关性在额济纳戈壁生境中较强,沙漠生境和金塔戈壁生境中属于中等程度;在金塔空间异质性存在由随机的原因形成变异为主的可能性,其环境因素对空间异质性产生大的影响.此外,结论表明高强度的风积产生较深的沙埋对柽柳灌丛生长的促进作用及灌丛与沙堆间的反馈效应是柽柳灌丛沙堆的适应性机理.     

沙冬青灌丛地的土壤颗粒大小分形维数空间变异性分析

通过土壤颗粒大小分形维数对土壤质地定量分析表明,土壤颗粒大小分形维数与沙粒含量（＞0.1mm）呈显著的线性负相关,与粘粉粒含量（＜0.05mm）呈显著的线性正相关关系（p＜0.0001）,沙粒和粘粉粒含量每增加1﹪,分形维数则降低或升高0.022个单位,沙粒增加导致分形维数的降低和粘粉粒增加导致分形维数升高幅度一致,所以土壤颗粒分形维数可以作为评价土地沙质荒漠化程度的定量指标之一.荒漠地带以沙冬青为优势种的沙生植被地段,地表土壤颗粒粗粒化和50～70cm土层土壤颗粒的细粒化,为该区有限降水的深层渗漏提供了基质,为沙冬青的存活提供了保障,一定程度上支持了一些专家提出的概念模型,验证了粗质土壤质地支持以灌木为主的群落的假说.但从空间变异性分析来看,荒漠区沙冬青群落因地表物质的吹蚀和堆积过程频繁以及灌丛沙堆发育程度引起的分枝形态差异,导致了土壤颗粒含量空间变异尺度并未集中在冠幅范围,并不支持灌丛在沙漠生态系统对降尘等细粒物质拦截所形成的＂沃岛＂作用.正是因为以沙冬青为优势种的沙生植被地段土壤颗粒组成的高度空间异质性,并且空间变异的范围并不局限于灌木冠幅范围和冠幅间的裸地,没有为其它植物种的入侵创造土壤基质条件,才使得沙冬青群落在该区稳定存在,为荒漠残遗植物种--沙冬青的迁地保护和干旱沙区植被恢复过程中合理地利用土壤资源,以避免营林失败等问题提供了理论依据.     

干旱荒漠白刺灌丛植被演替过程土壤种子库变化特征

土壤种子库是反映气候与土地利用变化的指示器,也是荒漠植被更新与恢复的基础。典型荒漠白刺灌丛植被广泛分布于我国西北绿洲边缘地带,对保护绿洲免受风沙危害发挥着重要作用。但是,对干旱荒漠白刺灌丛植被土壤种子库仍未见研究报道。应用空间代替时间的方法,选择石羊河下游白刺灌丛植被演替的初始阶段、稳定阶段、衰退阶段与严重衰退阶段样地,研究了白刺灌丛植被演替过程的土壤种子库物种组成、时空分布和数量变化特征。结果表明:石羊河下游白刺灌丛植被演替过程中,土壤种子库共出现9科18种植物,其中草本植物占到55%—80%,是白刺灌丛植被土壤种子库的主体。不同演替阶段土壤种子库密度以稳定阶段最高,达到660.7粒/m2,是初始阶段、衰退阶段和严重衰退阶段的5.6、14.5倍和6.2倍。不同沙堆部位,土壤种子库密度以迎风坡中部与背风坡中部最高,分别达到329粒/m2和309粒/m2;沙堆土壤种子库密度是堆间地的1.9倍,土壤种子库主要分布于灌丛沙堆上。不同演替阶段土壤种子库间的相似性系数均在0.6以下,除稳定阶段外,其他阶段间均属于中等相似水平;土壤种子库与地上植被的相似性系数均在0.5以上,达到中等相似或极相似水平。该研究进一步证明了灌丛沙堆和土壤种子库在白刺灌丛植被中的重要性,也说明人为干扰损害了白刺灌丛地下潜在植被及其恢复潜力。因此,需要开展人工种子库或人工植被建设以控制干旱荒漠白刺灌丛沙堆活化,并实现退化白刺灌丛植被恢复。     

荒漠绿洲过渡带泡泡刺灌丛沙堆形态特征及其空间异质性

以甘肃省金塔和临泽的荒漠绿洲过渡带为研究区,定量分析了戈壁和沙漠生境中泡泡刺灌丛沙堆的形态特征、形态参数间的关系、空间格局以及空间异质性．结果表明：泡泡刺灌丛沙堆呈凸起的独立型沙包,在金塔有严重的风蚀现象．沙漠生境的沙堆高度、体积和植被冠幅的平均值均大于戈壁,其中金塔沙漠最大,其平均值为1．43m、65．19m^3和94．06m^2临泽沙漠植被高度和盖度的平均值均大于戈壁,且其最大平均值为0．48m和0．55,金塔却相反．沙堆长短轴间、沙堆体积和植被冠幅间呈显著线性关系;沙堆高度和面积、植被高度和盖度间具线性关系．沙堆沿丘间低地呈带状分布和斑块状格局．在金塔和临泽的戈壁中泡泡刺灌丛沙堆空间相关性较强,而金塔沙漠属于中等程度,临泽沙漠存在由随机的原因形成变异为主的可能性．此外,沙堆空间异质性由结构原因形成的变异为主,以临泽戈壁最高,临泽沙漠最小,金塔的戈壁和沙漠位于二者之间．     

藏锦鸡儿群落土壤资源空间异质性

在内蒙古高原, 藏锦鸡儿(Caragana tibetica)群落分布在草原向荒漠的过渡带上, 在植被区划中常作为由草原进入荒漠的指示物种。藏锦鸡儿是一种旱生垫状矮灌木, 由于其垫状生物学特性, 在地表覆沙的生境中常形成较均匀的、非常醒目的灌丛沙堆。不同大小的灌丛沙堆可对应其不同的发育阶段, 选取不同大小的藏锦鸡儿灌丛沙堆, 划分成小、中、大3组, 小、中两组灌丛沙堆对应其发育阶段, 大沙堆组对应于稳定阶段, 通过测定沙堆间、沙堆内(顶部、中部)及沙堆下的土壤有机质(Soil organic matters, SOM)、全磷(Total phosphorus, TP)和土壤质量含水量(Mass water content of soil, W_m), 分析了藏锦鸡儿群落土壤资源的特点。结果显示, 随着沙堆的发育, 沙堆内和堆下0~20 cm处的土壤有机质、全磷和土壤质量含水量的平均含量呈递增趋势, 大沙堆、中沙堆及堆下0~20 cm处的土壤有机质、全磷和土壤质量含水量的平均含量均大于沙堆间, 小沙堆的土壤有机质、堆下0~20 cm的土壤全磷和质量含水量的平均含量大于沙堆间。不同大小的灌丛沙堆, 在垂直方向上, 土壤有机质、全磷含量基本均呈先增加后减少的趋势, 土壤质量含水量呈递减趋势; 在水平方向, 随着灌丛沙堆的发育, 土壤有机质、全磷和土壤质量含水量在同一部位的同一土层基本呈递增趋势; 不同大小的沙堆表层0~20 cm 处的土壤有机质由顶部、中部、沙堆间依次呈先增加后减小的趋势; 大沙堆和中沙堆的全磷由沙堆顶部、中部、沙堆间依次呈递减趋势, 而小沙堆土壤全磷呈先增加后减少的趋势。随着灌丛沙堆的发育, 藏锦鸡儿灌丛截获的植物残体量呈增加趋势。研究显示, 藏锦鸡儿在发育过程中形成“沃岛效应”, 这种效应不仅表现在沙堆内, 也表现在沙堆下, 同时也引起土壤有机质、全磷和土壤水分的空间异质性分布。     

民勤绿洲白刺灌丛沙堆不同演化阶段表面抗蚀性及其影响因素

通过测定甘肃民勤绿洲外围不同演化阶段灌丛沙堆表面抗剪强度,选取稳定阶段灌丛沙堆,定位观测结皮和植被去除前后灌丛沙堆表面侵蚀速率,研究了白刺灌丛沙堆表面抗蚀性及其影响因素,结果表明：稳定阶段灌丛沙堆土壤抗剪强度最大,在0.31～0.79 kg·cm^-2,雏形阶段最小,在0.06～0.15 kg·cm^-2,稳定阶段灌丛沙堆的土壤抗剪强度显著高于其它演化阶段（P＜0.01）;除退化阶段外,其它演化阶段不同坡位土壤抗剪强度差异均不显著（P＞0.05）.去除结皮和植被后,稳定阶段灌丛沙堆表面抗剪强度迅速下降,去除前后差异显著（P＜0.01）,去除后不同坡位差异不显著（P＞0.05）.保留结皮和植被,灌丛沙堆不同部位均出现堆积;去除结皮但保留植被,灌丛沙堆堆积量开始减小;去掉植被保留结皮,灌丛沙堆表面堆积量迅速减小;去除结皮和植被后,灌丛沙堆表面出现严重风蚀.     

荒漠绿洲边缘区泡泡刺种群对风沙干扰的响应

研究了位于黑河中游荒漠绿洲外缘 (荒漠与绿洲过渡带 )戈壁与沙漠两种生境下泡泡刺种群对风沙干扰的响应。结果表明 ,因风沙干扰的响应 ,泡泡刺种群以斑块状格局形式存在 ;独立灌丛沙堆的形成途径主要有 4种 :种子发育、根蘖繁殖、较大的沙堆退化 (生境破碎化 )和邻近沙堆的兼并。水分条件是泡泡刺种群生长的重要制约因素 ,长期对有限的水分资源竞争 ,使其大小和空间分布都形成了明显的特征。绿洲与戈壁交错带 (类似戈壁生境 )样地的泡泡刺种群的沙埋深度、种群高度、种群盖度、种群大小、生物量都小于绿洲与沙漠交错带 (类似沙漠生境 )样地的泡泡刺种群的相应的种群特征变量 ,而绿洲与戈壁交错带样地的泡泡刺种群密度却大于绿洲与沙漠交错带样地的相应的种群特征变量。绿洲与戈壁交错带样地的泡泡刺种群密度为33.3株 / m2 ,而绿洲与沙漠交错带样地的泡泡刺种群密度为 2 5 .4株 / m2 。两样地泡泡刺种群的沙埋深度、种群高度、盖度、密度及大小存在着显著差异 ,只有生物量无显著差异。两样地中泡泡刺的沙埋深度对泡泡刺种群特征的影响明显 ,无论戈壁还是沙漠生境 ,沙埋深度与种群高度、种群大小、种群生物量明显正相关。适度沙埋可以促进泡泡刺种群的生长 ,但当沙埋深度超过10 0 cm时 ,又会对泡泡刺种群     

基于样带的唐古特白刺灌丛沙包空间格局尺度研究

黄河河岸与库布齐沙漠之间生态过渡带上的唐古特白刺(Nitraria Tangutorum)灌丛沙包由于遭受到不同程度的破坏而表现出一定程度的退化,空间格局尺度从一定程度上表征了其破碎化程度。我们分别应用样方方差法,小波分析,分维,谱分析以及空隙度分析等方法对鄂尔多斯高原北缘唐古特白刺灌丛沙包的空间格局尺度进行了比较研究,旨在选出适合分析干旱半干旱区白刺灌丛沙包空间格局尺度的方法,并确定研究区内唐古特白刺灌丛沙包的空间格局尺度,为保护唐古特白刺灌丛沙包提供科学依据。结果表明:(1)TTLQV法得到的格局尺度过大,而小波分析得到的格局尺度过小,分维分析得到的格局尺度除了相对较小之外,趋势也不明显,因此都不适合分析干旱半干旱区白刺灌丛沙包的空间格局尺度;(2)而3TLQV,tQV,谱分析和空隙度分析所得到的结果则相对容易接受,其大小顺序是:3TLQV>tQV>空隙度分析>谱分析;(3)独贵塔拉、呼和木独和巴拉贡唐古特白刺灌丛沙包的空间格局尺度分别为16.7～27.1m,10.2～25.0m和8.8～17.0m,这一结果将有助于在今后的研究中合理地确定研究范围和尺度。     

沙冬青群落土壤有机碳和全氮含量的空间异质性

应用地统计学的基本原理与方法,分析了干旱荒漠地带沙冬青群落0～5和50～70 cm土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)及C/N空间异质性.结果表明,0～5 cm的SOC和TN的平均含量分别为0.744和0259 g·kg^-1,平均变异系数分别为0.280和0.213; 50～70 cm的SOC和TN的平均含量分别为1.425和0.295 g·kg^-1,平均变异系数分别为0.195和0.206,反映出该植被区土壤肥力较为贫瘠.该沙生植被区土壤SOC和TN含量存在高度空间异质性,其空间异质性主要由自相关因素引起.0～5 cm土层 SOC和TN含量空间变异尺度分别为20.99和29.19 m;50～70 cm土层分别为42.9和62.1 m.变异尺度未集中在沙冬青冠幅范围,未反映出荒漠地带沙生植物种的“肥岛”效应,为其他物种的入侵创造了障碍.这种空间分布格局和尺度为维持沙冬青在干旱荒漠沙生植被区的优势度提供了保障,解释了其长期存在的机制.     

林分、土壤及空间因子对谷地云冷杉林叶面积指数空间异质性的影响

叶面积指数(LAI)的空间异质性对研究植物的生长状况、分布格局及其对气候变化的响应机制至关重要, 然而关于不同因素对解释LAI空间变异相对贡献率的报道尚少。该研究依托小兴安岭9.12 hm ² (380 m × 240 m)谷地云冷杉林固定样地, 采用LAI-2200植物冠层分析仪测定了228个小样方(20 m × 20 m)的LAI, 基于地统计学方法分析了LAI的空间异质性; 测定了每个小样方的28个林分因子和10个土壤因子, 利用主轴邻距法(PCNM)量化了空间因子, 并采用方差分解的方法解析了林分、土壤、空间因子及其相互作用对LAI空间变异的相对贡献率。结果表明: LAI在37 m尺度内具有强烈的空间自相关, 且在不同方向上LAI呈现相异的空间格局; 3种因子及其相互作用共同解释了LAI空间变异的50.4%, 其中空间因子的贡献率最大, 单独解释了LAI空间变异的25.5%; 中等树(5 cm <胸径≤ 10 cm)的密度和主要树种(冷杉(Abies nephrolepis)和云杉(Picea spp.))的胸高断面积均与LAI显著正相关, 质量含水率与LAI显著负相关。总体来看, 空间自相关对小兴安岭谷地云冷杉林LAI空间异质性的决定作用明显强于林分因子和土壤因子。     

柴达木盆地尕海湖区白刺灌丛沙堆剖面土壤养分的分布和富集特征

白刺沙堆作为柴达木沙漠地区一种特殊的生物地貌景观,在固定流沙、改良土壤和维持区域生态环境稳定等方面发挥着极为重要的作用。本研究以柴达木盆地尕海湖区的白刺沙堆为对象,选取了盖度分别约15%、25%、45%和60%的白刺沙堆分析其剖面及堆间地的土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)含量,探究白刺灌丛沙堆土壤养分垂直分布规律和富集特征。结果表明: 研究区SOM、TN、TP、TK、AN、AP、AK含量在4个沙堆中变化范围分别为1.67～10.22 g·kg^-1、0.05～0.42 g·kg^-1、0.31～0.54 g·kg^-1、15.87～18.84 g·kg^-1、2.26～11.68 mg·kg^-1、0.80～15.00 mg·kg^-1、45～161 mg·kg^-1。垂直方向上,在盖度15%的白刺沙堆中,除TP无明显变化外,其余土壤养分指标均随土层深度的增加呈先减少后增加再减少趋势;在盖度25%、45%和60%的白刺沙堆中,SOM、TN、AN、TP、AP均表现为随土层深度的增加整体呈减少趋势,而TK、AK随土层变化不明显。在沙堆地平面以上,除TP未表现出富集效应外,SOM、TN、TK、AN、AP、AK均有富集,且基本在表层富集程度最大,其中AN富集率达5.19;在沙堆地平面以下,TN、TK、AN、AK、AP也均表现出富集效应。Pearson相关性分析和逐步回归分析表明,SOM、TN、AN、TP、AP、TK、AK均与土壤含水量呈显著正相关,与海拔呈极显著负相关;其中除TP外,其余养分指标均主要受海拔的影响。综上,白刺沙堆剖面土壤养分含量在表层最高,其富集效应不仅体现在沙堆内部,在沙堆地平面以下也有所体现。本研究结果可为柴达木盆地地区白刺沙堆科学利用和环境保护提供参考。     

长期模拟增雨对荒漠植物形态特征及空间分布格局的影响

研究降雨变化对荒漠优势植物形态特征、空间点格局及空间关联性的影响有助于预测荒漠生态系统对全球气候变化的响应.以乌兰布和沙漠典型荒漠植物唐古特白刺和油蒿为研究对象,进行了连续10年的模拟增雨试验,运用Programita软件,采用Ripley K函数和Monte Carlo随机模拟方法,对长期模拟增雨条件下两种植物形态特征、空间格局及空间关联性进行研究.结果表明: 不同增雨处理下唐古特白刺和油蒿植株的数量、高度、平均冠幅和基径均存在显著差异,增雨处理的唐古特白刺和油蒿植株数量、高度、平均冠幅和基径均显著大于对照,并随着增雨量的增大而增大.当增雨量小于72 mm时,白刺枝条具有明显的聚集分布趋势;当增雨量大于72 mm后,随着增雨量的增大,白刺枝条表现出聚集强度明显降低的趋势.油蒿植株随着增雨量的增加空间分布格局表现为随机分布-聚集分布-随机分布.就空间关联性而言,对照处理下唐古特白刺枝条与油蒿之间表现为负关联,随着增雨量的增加两者呈现无关联或正关联,当增雨量达到144 mm时,空间关联由负关联向正关联转变.未来降雨增加条件下,土壤水分明显改善,两种荒漠植物对水分的竞争减弱,更有利于白刺和油蒿的共存生长.     

Effects of wind erosion and sand burial on water relations and photosynthesis in Alhagi sparsifolia in the southern edge of the Taklimakan Desert

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。     

荒漠草原猪毛蒿种群繁殖特征的土壤驱动因子分析

繁殖是植物生命活动的重要环节, 了解植物的繁殖特征是解释植物生态适应性和制定有效管理措施的重要依据。该研究以荒漠草原猪毛蒿(Artemisia scoparia)种群为研究对象, 通过测定不同土壤类型的理化性质和猪毛蒿的繁殖特征, 以期探讨影响其繁殖特征的主要土壤驱动因子。结果表明: 灰钙土、风沙土和基岩风化残积土的水溶性碳含量、全氮含量、全磷含量、全盐含量、土壤水分含量、土壤硬度存在显著差异。猪毛蒿平均个体大小、单株头状花序的平均质量和数量均以灰钙土生境下最大, 基岩风化残积土最小。繁殖分配在不同土壤类型下无显著差异, 但与单个头状花序质量、单株头状花序数量和质量间呈极显著正相关关系。单株头状花序数量与单个头状花序质量间呈负相关关系。在风沙土生境下, 单株头状花序质量主要受到土壤水溶性碳含量、土壤水分含量以及pH值的共同影响; 单株头状花序数量受全盐含量的影响最大; 繁殖分配和单个头状花序质量主要受全碳含量的影响。灰钙土生境下, 单株头状花序质量与土壤水溶性碳含量、土壤水分含量和有机碳含量呈正相关关系; 速效氮含量显著影响着单株头状花序数量。而基岩风化残积土生境下, 繁殖特征的变异主要受到土壤水溶性碳含量、土壤硬度、土壤水分含量、全磷和速效磷含量的影响。综合分析发现, 土壤因子对猪毛蒿繁殖特征的影响程度不同, 其中单株头状花序数量和质量极显著地受到土壤水溶性碳含量和土壤水分含量的影响, 繁殖分配和单个头状花序质量与土壤水溶性碳含量、土壤水分含量呈负相关关系。因此, 土壤水溶性碳含量和土壤水分是荒漠草原地区影响猪毛蒿种群繁殖特征的主要土壤因子。     

准噶尔盆地东南缘多枝柽柳、白刺和红砂水分来源的异同

荒漠生态系统中, 水是植物生长最主要的限制因子。为了比较同一生境下不同荒漠植物的水分来源特征, 选取了同一生境下的多枝柽柳(Tamarix ramosissima)、白刺(Nitraria sibirica)和红砂(Reaumuria soongorica), 测定了这3种植物茎水和各潜在水源(降水、土壤水和地下水)的氢、氧稳定同位素比率(δD和δ¹⁸O)值, 并利用IsoSource软件计算了3种植物对潜在水源的利用比例。结果表明: 红砂和白刺的茎水δD和δ¹⁸O值及其水分来源有明显的季节波动特征。其中, 红砂为浅根系植物, 春季(3-5月)以表层土壤水为主要水源, 夏秋季节(6-10月)表层土壤含水量显著降低, 其主要的水分来源逐渐偏向于较深层的土壤水; 白刺的根系分布范围介于红砂和多枝柽柳之间, 在春季能够较多地利用表层土壤水, 而到了夏秋季节, 所利用的水分更多地来源于深层土壤水或地下水; 多枝柽柳为深根系植物, 其90%以上的水分来源于深层土壤水和地下水, 而且茎水δD和δ¹⁸O值及其水分来源没有季节波动特征。3种植物水分来源特征的差异与其水分利用策略密切相关, 同时, 也说明荒漠灌木可以通过自身调节向着最优(最有利)表现型发展, 从而最大限度地获取水分。     

科尔沁沙地优势固沙灌木叶片氮磷化学计量内稳性

为科学认识科尔沁沙地优势固沙灌木的生态适应性和固沙植被演变规律, 该研究对科尔沁沙地流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘和丘间低地的优势固沙灌木小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)和盐蒿(Artemisia halodendron)进行野外调查, 研究了这两种固沙灌木的叶片氮(N)、磷(P)化学计量特征、灌丛土壤养分状况以及内稳性特征。结果表明: 1)与盐蒿相比, 灌木小叶锦鸡儿具有较高的叶片N含量及N:P, 而P含量仅为盐蒿的1/2; 2)两种优势固沙灌木灌丛下土壤的全N、全P含量及速效N、速效P含量高于该地区土壤的平均水平, 小叶锦鸡儿灌丛下土壤养分含量显著高于盐蒿灌丛下土壤; 3)盐蒿叶片N、P化学计量内稳性指数(H)表现为H_P > H_N:P > H_N, 说明盐蒿更易受土壤N的限制; 小叶锦鸡儿叶片N、P化学计量内稳性指数表现为H_N:P > H_N > H_P, 意味着小叶锦鸡儿更易受土壤P的限制。在N含量较低的沙化草地, H_N较高的固沙灌木小叶锦鸡儿比盐蒿更具生长优势, 对于该地区生态恢复及保护具有不可替代的作用。然而, 小叶锦鸡儿额外吸收的N, 使其生长过程可能易受P的限制, 因此在沙地恢复过程中应注意土壤P的供应。     

Distribution,community characteristics and classification of Thymus mongolicus steppe in China

百里香(Thymus mongolicus)草原是以唇形科小半灌木百里香为建群种的草原类型。该文以编写《中国植被志》为契机, 结合2015-2017年生长季野外调查数据和文献资料, 对中国百里香草原的分布、生态特征、群落特征和分类等进行了总结。结果表明: (1)百里香草原主要分布于辽河上游西拉木伦河流域的黄土丘陵、河北西北部坝上高原、阴山山脉两翼低山丘陵、鄂尔多斯高原东部和黄土高原北部, 常分布在水蚀风蚀强烈的黄土丘陵和砾石质化基质的坡地。(2)根据91个样地记录统计, 百里香草原组成物种较丰富, 有种子植物167种, 隶属于34科101属, 以菊科、豆科和禾本科为主; 其中有8种半灌木和小半灌木, 112种多年生杂类草; 水分生态类型以典型旱生植物(58种)和中旱生植物(45种)为主; 区系地理成分以东古北极成分(70种)和东亚成分(46种)为主。(3)根据生活型和优势度, 百里香草原可以划分为百里香、半灌木/小半灌木群丛组, 百里香群丛组, 百里香、丛生禾草群丛组, 百里香、根茎禾草群丛组, 百里香、薹草群丛组, 百里香、杂类草群丛组, 共计6个群丛组28个群丛。     

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。     

Diversity of dark septate endophyte in the roots of Ammopiptanthus mongolicus and its companion plants

Aims Dark septate endophytes (DSE) extensively colonize in plant root tissues in different ecosystems. However, our understanding of the ecological significance of DSE in semiarid and arid lands is limited. The main objective of this study was to compare the community composition and species diversity of DSE in Ammopiptanthus mongolicus and its companion plants in desert habitats. Methods Healthy root samples of Ammopiptanthus mongolicus’s companion plants, Artemisia desertorum, Caragana rosea, Nitraria tangutorum and Caragana korshinskii, were collected separately from four main locations of Ammopiptanthus mongolicus plantation in Dengkou of Nei Mongol, Minqin of Gansu, Yinchuan and Shapotou of Ningxia in July 2013. Important findings A total of 103 strains belonging to seven species (i.e Alternaria, Curvularia, Embellisia, Phialocephala, Phoma, Podospora and Pleosporales) of DSE were isolated from the four types of companion plants by means of morphological identification and molecular identification. Among the seven genera, Alternaria, Embellisia, Curvularia and Podospora are found for the first time in desert ecosystems. Ammopiptanthus mongolicus and its companion plants at the same site had significantly different community composition of DSE. Ammopiptanthus mongolicus and its companion plants at different sites had significantly different DSE diversity index. The colonization and species richness of DSE, especially the species and the quantity of spores were higher in roots of Ammopiptanthus mongolicus than in its companion plants. This study supports the results that DSE can form a better symbiotic relationship with the roots of Ammopiptanthus mongolicus than with its companion plants, and can enhance the ecological adaptability of Ammopiptanthus mongolicus to the extreme desert environment.     

Effect of different species of endophytes on fungal disease resistance of Achnatherum sibiricum

AimsAchnatherum sibiricum, a native grass species, is widely distributed in the steppe of Nei Mongol, China. In this study, three endophytic fungi, i.e., Neotyphodium sibiricum, N. gansuensis and Epichloë gansuensis, were isolated from A. sibiricum and examined the effect of the endophytes on the resistance of A. sibiricum to fungal disease.
Methods Three fungi: Curvularia lunata, Bipolaris sorokiniana and Cladosporium sp. were chosen as the target pathogens. Three experiments were carried out to evaluate the effects of endophytic inoculation of A. sibiricum on its pathogen resistance: 1) endophye in vitro, 2) inoculated detached leaves and 3) intact plants. They were infected with the three pathogens above mentioned, separately. Seven days later, inhibition rates, the number of lesions, lesion length and concentration of spores were measured.
Important findings The results showed that all endophytes significantly reduced the growth of pathogens fungi in vitro, and N. sibiricums had the strongest effect: its bacteriostasis rate to Curvularia lunata, B. sorokiniana and Cladosporium sp. were 47.8%, 40.1% and 39.4%, respectively. Culture filtration of three endophytes also effectively reduced pathogen spore germination, in which N. gansuensis showed the strongest impact. The germination rates of Curvularia lunata, B. sorokiniana and Cladosporium sp. were only 9.8%, 8.7% and 8.5%, respectively. Neotyphodium sibiricum and N. gansuensis could reduce lesion number and spore concentration of detached host leaves after the pathogens inoculation. Epichloë gansuensis reduced lesion number of detached leaves after inoculation with Curvularia lunata and Cladosporium sp., and decreased spore concentration of the pathogens fungi of Cladosporium sp. In the intact leaves, three endophytes reduced lesion number, lesion length and spore concentration as well after inoculation of the pathogens with those infected with N. sibiricum showing the strongest resistance, while with Epichloë gansuensis, the weakest resistance.