干旱区胡杨光合作用对高温和CO2浓度的响应

采用LI-6400便携式光合作用测定仪实测的塔里木河下游胡杨(Populus euphratica oliv)光合作用参数,探讨了不同地下水埋深下的胡杨光合作用对CO2浓度增加和温度升高的响应.结果表明:(1)CO2浓度升高减小了胡杨气孔导度,促进了光合速率、胞间CO2浓度和水分利用效率的增加,但不同地下水埋深下,胡杨光合作用参数对CO2浓度升高的响应不同,干旱环境(地下水埋深较深)下的响应程度大于水分适宜(地下水埋深浅)环境下的响应;(2) 高温引起胡杨气孔发生不完全关闭,导致了光合作用的光抑制发生,从而降低了胡杨光合速率,但降低程度受水分条件的影响,地下水埋深较深环境下的影响程度大于地下水埋深浅的;(3)地下水埋深是控制干旱区胡杨光合作用对CO2浓度和温度升高的根本因素,6m是胡杨生长正常的临界地下水埋深,地下水埋深>6m,胡杨即遭到水分胁迫,地下水埋深>7m,胡杨即受到了较严重的水分胁迫.     

胡杨液流对地下水埋深变化的响应

以塔里木河流域荒漠河岸林主要建群种胡杨(Populus euphratica)为研究对象,结合中下游不同断面地下水埋深和胡杨液流变化的监测数据,分析了胡杨茎干液流与地下水埋深变化的关系,探讨荒漠环境下天然胡杨生长的合理生态水位。研究表明,胡杨液流通量密度随地下水埋深即干旱胁迫程度的加大而减小,两者呈极显著负相关,相关系数达–0.887;胡杨液流通量在地下水埋深位于4.5–5m时出现异常变化,表明此时胡杨的正常生长受到胁迫,胡杨通过自身调节降低蒸腾耗水以适应环境;土壤盐分不是影响塔里木河中下游各断面胡杨液流变化的主要因子;对植物样地调查结果分析显示,胡杨盖度、密度和频度均在地下水埋深在4–6m梯度下开始表现为降低趋势。综合分析认为维系塔里木河中下游天然胡杨正常生长的生态水位为地下水埋深4.5m以内。     

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。     

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。     

黑河下游地下水波动带地下水与植被动态耦合模拟

采用对数正态分布模型，基于2006年黑河下游的野外实测数据，建立了研究区胡杨和柽柳植被盖度与地下水埋深的模型，并模拟了研究区的潜在植被.结果表明：黑河下游胡杨的最适宜地下水位和平均地下水位分别为2.6和3.6 m，柽柳则分别为2.0和3.0 m;胡杨的高盖度分布区主要集中在河道两侧的区域，而柽柳则可以在研究区的大部分区域以较高的盖度生存，对于研究区当前的地下水埋深而言，柽柳应该是最适宜生存的物种之一;研究区胡杨和柽柳的潜在植被空间分布与现状分布的相似性分别为43.4%和55.6%，导致相似程度不高的主要原因为土壤中存在的石膏盐盘层阻碍了土壤水分的垂直运动.     

克里雅河尾闾绿洲胡杨种群年龄结构对地下水埋深的响应

为阐明沙漠腹地绿洲胡杨种群的生存状况与发展动态,探讨地下水埋深差异对胡杨年龄结构组成与种群更新演替的影响。该研究以塔克拉玛干沙漠腹地克里雅河尾闾达里雅布依绿洲胡杨林为研究对象,通过划分胡杨龄级与地下水埋深梯度等级,量化个体竞争能力等主要手段,对胡杨种群年龄结构特征进行了分析,并对时间序列上的更新动态进行了预测。结果表明:(1)达里雅布依绿洲胡杨林的年龄结构在整体上存在微弱的增长趋势,但不同生境之间的差异较大,多数区域的胡杨种群更新乏力。(2)胡杨个体的竞争能力与龄级之间存在幂函数关系,同时随着地下水埋深的增加,所能维持的竞争关系愈发简单,而竞争能力较低的幼龄林比例也随之降低。(3)当地下水埋深小于6 m的情况下能够保障胡杨种群正常的更新演替,而大于6 m后的地下水埋深则会使胡杨种群丧失幼龄林这一组分,呈现出明显的衰退趋势。     

不同地下水埋深下胡杨叶片生理指标变化特点

根据2001年至2007年以来对胡杨叶片生理指标的测定结果和同时期地下水埋深监测的分析,可以初步得出如下的一些结论：输水后随着地下水埋深变浅,水分胁迫程度减轻,胡杨叶片的多个生理指标发生明显的变化,并且这种变化与地下水埋深变化的趋势表现出一定的相关性。从所测的胡杨叶片的10个生理指标的变化看,叶绿素、可溶性糖和ABA等指标与地下水埋深的变化的相关关系较好、显著性较高,可以在今后的研究中作为胡杨所受干旱胁迫程度的主要衡量指标;MDA和CTK等指标可以作为参考指标来判断胡杨所受的水分胁迫程度;而Pro、SOD、POD、GA₃和IAA等指标对地下水埋深的变化表现不敏感。     

盐渍化灌区土壤盐分的时空变异特征及其与地下水埋深的关系

土壤盐分空间变异特征和地下水埋深状况是指导灌区合理用水和防治土壤盐碱化的重要依据。运用经典统计学和地质统计学方法,结合GIS技术,分析了河套灌区沙壕渠灌域0-20 cm、20-40 cm、40-60 cm土壤EC值的空间变异特征及地下水埋深对土壤盐分分布的影响。结果表明:沙壕渠灌域土壤盐分Cv值在不同灌溉时期和不同土壤深度均大于36%,表现为强变异特征;各灌水时期和不同土壤深度土壤EC值均表现为中等强度的空间自相关性,表层0-20 cm土壤空间自相关程度最高;秋浇前不同层次土壤EC值的空间分布在灌域内从南到北呈增大趋势,秋浇后土壤含盐量的高值区在西北部或东北部;土壤盐分受地下水埋深影响显著,灌域内地下水埋深南深北浅,土壤盐分随地下水埋深的增大而减小,二者之间满足指数关系。因此,应采取合理措施控制地下水埋深,防止区域土壤盐渍化加剧。     

干旱区不同地下水埋深下胡杨细根空间分布特征

细根空间分布特征能够反映植物对环境的利用程度和适应性,这对评价植物适应逆境至关重要。为了探究胡杨细根空间分布在干旱环境下的适应性特征,以塔里木河下游极端干旱区不同地下水埋深条件下的成年胡杨(Populus euphratica Oliv.)为对象,采用人工挖掘法,对胡杨细根(D≤2 mm)空间分布及其与地下水埋深和土壤水分的关系进行了研究。结果显示:(1)在水平方向上(550 cm范围内),胡杨细根的根长密度(RLD)、表面积密度(SAD)、根质量密度(RMD)随水平距离的增加未发生显著变化;(2)在垂直方向上,土壤表层基本无细根分布,随土壤深度加深,胡杨细根RLD、RMD呈先增加后减少的分布特征,并且在地下水埋深较深处,胡杨细根在较深土壤层(280 cm)仍保持较高的比根长(SRL)和比表面积(SRA);(3)胡杨细根RLD、RMD与上层土壤(0~180 cm)含水量存在较高的正相关关系,而与深层土壤(180 cm以下)含水量存在空间差异。本研究表明生长在上层土壤(0~180 cm)的胡杨细根主要受水分的限制,而生长在土壤深层的细根很可能受地下水埋深的影响,同时为了应对干旱环境,胡杨根系不仅具有较强的水平扩展能力,也会向深层湿润的土壤发展。研究结果可为极端干旱环境下胡杨适应机制的研究提供参考。     

塔里木河下游河水漫溢后胡杨幼苗分布格局初探

采用最近邻体法,将Clark-Evans指数作为度量胡杨幼苗分布格局的指标,并用标准正态分布检验实际CE指数值偏离1的显著性,分析塔里木河下游河水漫溢后胡杨幼苗的分布格局。结果表明:(1)在3m×3m的样方尺度上,河水漫溢后0～1年和1～2年的胡杨幼苗呈聚集分布,漫溢后2～3年的胡杨幼苗呈均匀分布,漫溢后4～5年和5～7年的胡杨幼苗呈随机分布。(2)在3m×3m的样方尺度上,随着胡杨幼苗年龄的增长,胡杨幼苗的空间分布格局由聚集分布转变为均匀分布,最终呈现为随机分布的格局。(3)在2m×2m至10m×10m的样方尺度上,漫溢后5～7年的胡杨幼苗空间分布格局均表现为随机分布。(4)标准正态分布检验结果显示,各个尺度上胡杨幼苗的CE值与理论值1之间的偏离均不显著,说明随着尺度的增大,胡杨幼苗的空间分布格局并没有发生显著变化,始终呈现出随机分布的格局。     

咸水灌溉对沙土土壤盐分和胡杨生理生长的影响

通过咸水灌溉沙土土质生长的幼龄胡杨,分析了咸水灌溉沙土土壤盐分分布累积特点、盐分胁迫对胡杨的耗水生长关系、叶绿素、Pro、MDA的影响,结果表明:(1)在1.2—3 g/L范围内,微咸水灌溉沙土处于脱盐状态,6—12 g/L咸水灌溉使沙土积盐大增。在整个生长周期内,微咸水和咸水灌溉,0—200 cm内土体的总盐都呈累积趋势。(2)咸水灌溉胡杨,不同盐分处理的生长耗水关系可以用对数模型描述。(3)盐分胁迫下,胡杨叶片内叶绿素含量呈抛物线递减,Pro和MDA含量则呈现抛物线递增趋势。说明短期内咸水灌溉对土壤安全和胡杨的生长影响有限,可用咸水解决生态缺水现状,3种生理指标可用来衡量胡杨的盐胁迫程度,以此为指导提高人工造林的成活率。     

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。     

沙漠腹地天然绿洲不同林龄胡杨水分利用来源

了解干旱荒漠绿洲区主要植被的水分利用来源,能为该区域植被保护和水资源的合理分配提供科学依据.本研究以达里雅布依天然绿洲胡杨幼龄木(胸径DBH≤10 cm)、成熟木(10 cm＜DBH≤40 cm)和过熟木(DBH＞40 cm)为对象,测定不同林龄胡杨木质部水和潜在水源(地表水、0～3m土层土壤水、地下水)的氧同位素,运...     

虫害对不同水分条件胡杨披针形叶活性氧代谢的影响

在不同土壤水分条件下,研究了胡杨披针形叶叶片遭受虫害胁迫时活性氧释放和抗氧化酶活性的变化．结果表明,单纯的土壤水分亏缺并不导致O2·^-、H2O2的释放增加以及SOD、CAT活性上升;但土壤水分亏缺条件下的虫害胁迫却导致胡杨披针形叶叶片O2·^-、H2O2的释放增加,SOD、CAT活性上升．在人工灌溉生境下,虫害胁迫却使二者均呈下降趋势．可以认为,土壤水分亏缺条件下的虫害胁迫是造成胡杨枯死亡的主要原因之一．     

塔里木河中下游地区不同地下水位对植被的影响

 根据近几年塔里木河中下游地区的大量监测结果,分析了不同地下水位对植被的影响。结果显示：1)在塔里木河中下游,地下水位与植被盖度和植物种类的回归模型分别可以表示为：Y=159.32e-0.314 8X,R2=0.819 3,　p<0.01;Y=9.113e-0.162 3X,R2=0.606 7, p<0.01。2)地下水位对植被的影响在很大程度上是通过改变土壤含水率来实现的,当地下水位在1～4 m时,其回归模型为：Y=64.898e-0.515X,R2=0.727,p<0.01;当地下水位在4～12 m时,Y=21.147e-0.178X,R2=0.658,p<0.01。当地下水位在3.5～4.0 m时,土壤含水率出现明显变化,因此认为3.5 m是塔里木河中下游地区草本植被生态恢复的最低水位。3)通过胡杨叶脯氨酸(Pro)和脱落酸(ABA)在不同水位条件下的含量变化,可以认为引起胡杨水分胁迫的地下水位出现在5.0 m。其后随着水位的降低,胡杨脱落酸的积累更加明显,地下水位与胡杨叶脱落酸含量可以表示为：Y=0.703 5e0.408X,R2=0.830 4, p<0.01。4)通过塔里木河下游输水后的植被调查,当地下水位出现明显升高后,植被的地表生态响应非常明显,乔灌草植被在水位升高至不同水位后均出现相应的变化,说明以上的分析是符合实际的。