新疆塔里木河下游生态输水与胡杨叶片的生理及形态响应

选择塔里木河下游3个典型断面的15个研究样地,分析和测定了塔里木河下游2000～2002年生态输水前后不同研究样地的地下水位、地下水含盐量和胡杨(Populus euphratica Oliv.)叶片中脯氨酸、可溶性糖、植物内源激素脱落酸和细胞分裂素的含量以及胡杨叶片的形态结构变化,研究了塔里木河下游主要建群种胡杨对生态输水的生理与形态的响应和适应性.结果表明,塔里木河下游胡杨生长已受到不同程度的干旱胁迫;输水后各样地地下水位均有所上升,胡杨对浅层地下水位的变化表现出明显响应,胡杨受到的生理胁迫降低,胡杨叶片角质层厚度、维管束导管官腔直径及管壁厚度皆随地下水位的上升而减少;随着地下水位的上升,地下水含盐量分别提高1.76～2.47倍,输水效果由于盐对植物的生理胁迫作用的增加而有所减弱;在塔里木河下游极端干旱环境下,胡杨林保育恢复的合适地下水位埋深为3.15～4.12 m,地下水含盐量为67.15～72.65 mm.     

新疆塔里木河下游生态输水与胡杨叶片的生理及形态响应

选择塔里木河下游3个典型断面的15个研究样地,分析和测定了塔里木河下游2000￣2002年生态输水前后不同研究样地的地下水位、地下水含盐量和胡杨(Populus　euphratica　Oliv.)叶片中脯氨酸、可溶性糖、植物内源激素脱落酸和细胞分裂素的含量以及胡杨叶片的形态结构变化,研究了塔里木河下游主要建群种胡杨对生态输水的生理与形态的响应和适应性。结果表明,塔里木河下游胡杨生长已受到不同程度的干旱胁迫;输水后各样地地下水位均有所上升,胡杨对浅层地下水位的变化表现出明显响应,胡杨受到的生理胁迫降低,胡杨叶片角质层厚度、维管束导管官腔直径及管壁厚度皆随地下水位的上升而减少;随着地下水位的上升,地下水含盐量分别提高1.76　￣　2.47倍,输水效果由于盐对植物的生理胁迫作用的增加而有所减弱;在塔里木河下游极端干旱环境下,胡杨林保育恢复的合适地下水位埋深为3.15　￣　4.12　m,地下水含盐量为67.15　￣　72.65　mm。     

塔里木河下游干旱胁迫下多枝柽柳茎水势的变化

于2005-2006年对新疆塔里木河下游亚合浦马汗和阿拉干断面多枝柽柳(Tamarix ramosissima)茎水势进行了测定.结果表明:多枝柽柳茎水势日变化规律与其它植物水势不同,8:00较高,14:00和20:00较低,20:00以后略呈上升趋势,说明在塔里木河下游气温不是影响多枝柽柳水势变化的主导因素;对多枝柽柳茎水势和地下水埋深、土壤盐分进行相关分析表明,多枝柽柳茎水势与地下水埋深之间呈显著负相关性,与土壤盐分不具有显著相关性,说明塔里木河下游多枝柽柳茎水势对地下水埋深的变化响应强烈,对土壤盐分的变化响应不强烈.该研究可为塔里木河下游进行有效的生态输水,加速受损生态系统的恢复提供科学依据.     

油蒿(Artemisia ordosica)茎流动态及其环境控制因子

于2012年7—10月利用Flow32-1K(Dynamax,USA)包裹式茎流仪对宁夏盐池典型沙地的油蒿(Artemisia ordosica)茎流进行连续监测,同时观测环境因子。结果表明:油蒿茎流速率日变化动态受天气影响;晴天茎流速率峰值为107.81 g·cm-2·h-1,阴天茎流速率峰值为79.40 g·cm-2·h-1,降雨时茎流峰值是4.34 g·cm-2·h-1;油蒿茎流速率呈现明显的季节变化,7月最大,10月最小;在干旱期土壤水分为油蒿茎流速率的决定因素,其中30 cm深度土壤含水量的解释能力最强;在非水分胁迫期油蒿茎流速率与气象因子相关性最强,对油蒿茎流速率影响的大小顺序为饱和水汽压差平均空气温度太阳辐射相对湿度。     

百合生长期茎流特征及其与环境因子的关系

以百合Oriental-Trumpet系列中的罗宾娜为实验材料,在监测环境因子的基础上,用包裹式茎流仪探头对其生长期茎流进行测定研究,明确百合生长期内的茎流和耗水量变化规律。结果表明:(1)百合158d生长期中,总茎流量为7 289.30g,平均日茎流量为46.13g,其中抽茎期、现蕾期、花期、果期和果后期的总茎流量分别为1 862.00、3 197.80、710.50、1 438.30和116.70g,日均茎流量分别为62.97、72.68、54.65、30.60和4.67g,不同生长时期百合日茎流速率有明显变化。(2)光辐射和大气温度是影响百合生长周期茎流量的主要环境因子,且光辐射、空气温度与茎流速率呈正相关,而与空气相对湿度呈负相关。(3)阴雨天茎流量和日茎流速率明显小于晴天。该研究为百合水分代谢模型的建立及现代化精准节水百合种植模式的研究奠定了理论基础,对于选择合适的百合节水栽培模式具有重要意义。     

塔里木河中游胡杨径向生长对气温和径流量的响应

基于树木年轮学的理论与方法,运用年代际均值、相关性分析和多元线性回归方法对塔里木河中游胡杨径向生长与气温和径流量的响应关系进行探究,以明确胡杨的径向生长规律和对环境变化的响应特征,并为胡杨林的保护和管理提供理论依据。结果表明:(1)在1983～2014年期间,塔里木河中游气温最高和径流量接近最小值的时期均出现在2005～2009年,而这一时期胡杨年轮宽度也达到了最小值;出现径流量最大的2010～2014年,胡杨年轮宽度既出现了最大值,也出现了较窄的年轮。(2)沙子河口断面胡杨径向生长主要受到4～9月生长季径流量的影响,上一年秋季的径流量也有一定滞后影响,而气温影响不明显;阿其克断面胡杨径向生长受到1～3月径流量的影响比较大,当年6月和上一年11月的高温成为其径向生长的限制性因子。(3)春季和夏季,以及上一年秋季充足的径流量,是沙子河口断面胡杨径向生长的最理想条件,但在这3个季节有些月份径流量较小,其余月份径流量充足的情况下,依然有可能会形成宽轮,但在这3个季节径流量均不充足的情况下,就必然会形成窄轮;阿其克断面胡杨径向生长的理想条件是在上一年秋末径流量小的情况下,较低的气温更有利于来年胡杨径向生长。研究认为,塔里木河中游胡杨径向生长对径流量呈正相关性响应,在径流量偏小的情况下,对气温呈负相关性响应,并且二者都存在滞后响应。     

开花期枣树茎流与气象因子的关系

阿克苏地区农田灌溉水资源利用率相对较低,大多采用漫灌为主、滴灌为辅,加上环境干旱、水资源紧缺已成为制约当地红枣种植业发展的主要因素,因此迫切需要寻找新型节水灌溉方法。该研究采用美国Dynamax公司生产的Flow-32包裹式茎流计对茎流速率进行连续监测,并在样地内安装HOBO小气候仪同步获取气象数据,将所得数据进行对比分析,探讨了不同灌溉方式下枣树茎流速率的变化规律以及与气象因子之间的关系。结果表明：两种灌溉方式下茎流连日变化呈现明显的昼夜变化规律,茎流速率均为单峰曲线且夜间茎流活动现象明显,早晨茎流启动时间W1早于W20.5 h,峰值前后W1和W2枣树茎流均出现较小幅度的“峰值群”,W1和 W2峰值出现时间分别为13：30－14：30和13：00－14：30,峰值大小分别为2133.33~2724.93 g·h-1和2234.11~2689.40 g·h-1;茎流日累积量变化过程曲线均为“S”形,但W1日茎流总量大于W2;茎流速率变化曲线均与太阳辐射和温度呈现正相关,与空气湿度呈现负相关,与风速相关性较差;太阳辐射表观波形变化趋势与两种灌溉方式下茎流变化曲线均存在异同,启动时间早于W1约0.5 h,W2约1 h,但峰值出现时间却晚于W1和W2。通过相关分析,太阳辐射均为主要影响因子,建立两种灌溉方式下液流速率与气象因子的多元线性模型,经过回归系数和相关系数检验,W1和W2多元线性回归方程均达到了显著水平。该研究结果为新型灌溉方式W1的实用性和优越性提供了科学依据。     

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。     

塔里木河下游荒漠河岸林群落土壤呼吸及其影响因子

利用LI-8100土壤碳通量自动测定仪监测塔里木河下游荒漠河岸林群落土壤呼吸的日变化动态,分析其土壤呼吸与环境因子的关系,比较二者的差异。结果表明：（1）胡杨和柽柳群落土壤呼吸的日变化过程相同,最大值出现时间一致,呈单峰值曲线,但是不同月份最大值出现时间不同;（2）胡杨群落的土壤呼吸速率大于柽柳群落的;（3）胡杨和柽柳群落的土壤呼吸速率与距地表2cm处气温之间存在显著的指数关系,但是不同植物类型的土壤呼吸对温度的敏感性有所不同;（4）胡杨和柽柳群落的土壤呼吸速率与土壤水分都存在显著的线性关系;（5）通过多元回归分析表明,塔里木河下游76％～93％左右的荒漠河岸林群落土壤呼吸速率受温度和水分的共同控制。     

塔里木河中游胡杨与灰叶胡杨气体交换特性对比研究

在自然条件下利用Li-6400光合作用系统对塔里木河中游地区的天然胡杨、灰叶胡杨净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)等生理指标进行测定分析,探讨它们对外界干旱环境适应的生理特性,为进一步研究胡杨、灰叶胡杨的光合水分生理特性,以及保护恢复塔里木河流域的天然胡杨林提供依据。结果表明:(1)在整个光合日变化进程中,胡杨的日平均Pn、Gs、Tr以及WUE均高于灰叶胡杨。(2)胡杨和灰叶胡杨的净光合速率日变化均呈"双峰"曲线并存在光合"休眠"现象。(3)胡杨、灰叶胡杨在正午时分出现的Pn下降主要是受到气孔限制的影响既气孔限制值增大、胞间CO2浓度减小;傍晚时分出现的光合速率下降主要是因受到外界光照强度减弱,既受非气孔限制影响较大。(4)决定胡杨和灰叶胡杨Pn日变化的环境因子作用大小均为:光量子通量密度(PPFD)>气孔导度(Gs)>空气相对湿度(RH)>气温(Tair);决定胡杨与灰叶胡杨Tr日变化的环境因子作用大小顺序分别为:气温(Tair)>光量子通量密度(PPFD)>气孔导度(Gs)>空气相对湿度(RH)和光量子通量密度(PPFD)>气温(Tair)>气孔导度(Gs)>空气相对湿度(RH)。研究认为,胡杨与灰叶胡杨为适应干旱半干旱区的环境,在长期适应过程中形成了不同的生理生态对策,胡杨主要是通过调节Gs来有效控制蒸腾失水,提高WUE,进而适应干旱环境;灰叶胡杨主要是通过高蒸腾耗水,降低WUE来减少干旱环境对自身的伤害。     

塔里木河源流和干流胡杨年轮生长的差异性

借助树木年轮学的方法和技术手段,通过对阿克苏河、叶尔羌河和塔里木河干流不同河段胡杨年轮样本采集,分析了塔里木河两源流与干流不同河段胡杨年轮生长特征;采用单因素方差分析方法和Kendall协同系数(W)研究了塔里木河两源流和干流不同河段胡杨年轮指数的差异性;利用突变检验和小波分析方法探讨了塔河两源流、塔河干流不同河段胡杨径向生长的周期和突变性。研究结果表明:(1)1980—2010年期间,塔里木河两源流和干流不同河段年轮宽度和年轮指数均呈下降趋势。在阿克苏河、肖夹克、沙子河口3个断面胡杨年轮宽度和年轮指数下降趋势明显,而叶尔羌河和新渠满断面的胡杨年轮宽度和年轮指数下降趋势不明显。(2)塔里木河两源流和干流不同河段的胡杨年轮生长在空间上不具有一致性(W0.5),阿克苏河断面与肖夹克、沙子河口断面,叶尔羌河与肖夹克、沙子河口断面,肖夹克与新渠满断面,新渠满与沙子河口断面之间胡杨年轮指数均具有显著的差异性(P0.05)。(3)塔里木河两源流胡杨年轮指数的突变时间与河道径流量突变时间相同或者滞后,这可能与地表水转化为地下水过程有关。(4)塔里木河两源流和干流不同河段的胡杨年轮指数变化的周期均小于其地表径流变化的周期,这可能与胡杨自身的生理特点和当地气温、水分对胡杨生长综合影响有关。本研究有助于深入了解干旱区内陆河流域胡杨生长特征变化规律,同时可为该流域胡杨资源生态保育提供参考。     

黑河下游绿洲胡杨物候期对1960～2010年气温变暖的响应

基于黑河下游绿洲胡杨林分布区气象站1960～2010年的气温数据,利用气候倾向率、Mann-Kendall检验及相关分析等方法,研究了近51年来胡杨年生长期物候特征及其对气候变化的响应特征。结果表明:(1)黑河下游绿洲气温有明显的增暖趋势,且1960～2010年研究区内鼎新和额济纳旗绿洲气温分别增高了1.6℃和2.4℃。(2)黑河下游绿洲胡杨年生长期开始日有明显提早趋势,其中,鼎新绿洲和额济纳旗绿洲胡杨年生长期开始日的变化倾向率分别为-1.46d/10a(α=0.01),-1.54d/10a(α=0.02),51年两绿洲分别提早了7d和8d;胡杨年生长期终止日呈明显推迟趋势,51年分别推迟了5d、9d,并以额济纳旗绿洲推迟更显著,且以2000s变化最显著;胡杨生长期天数呈明显延长趋势,而且额济纳旗绿洲比鼎新绿洲的年生长期变化倾向率多延长了0.9d/10a、平均年生长期缩短了1d;胡杨叶黄开始日呈微推迟趋势,在一定的程度上响应了气候季节变化的特征,并与夏秋季气温增温变化不显著的结论相吻合。(3)上述胡杨主要物候期的突变显著不同,且以生长期终止日响应最明显,并以纬度偏北的额济纳旗绿洲胡杨响应更敏感。     

水分梯度下胡杨荒漠河岸林种内竞争及空间格局变化特征

为查明塔里木河下游不同水分梯度下胡杨种内竞争以及空间分布格局的变化规律,在塔里木河下游阿拉干断面选取3条样带,每条样带内依照水分梯度布设3个样方,采用Hegyi单木竞争模型与点格局等分析方法,探究了水分梯度下胡杨林种内竞争及空间格局变化特征。结果表明：1)塔里木河下游胡杨的最适竞争范围为10m; 2)胡杨竞争指数与胸径服从幂函数关系(P<0.001),胡杨竞争指数随对象木胸径的增加而逐渐减小,当对象木胸径达到20cm以上时,其竞争指数逐渐稳定,且维持在较低水平;3)随水分梯度的降低,胡杨林分竞争指数呈下降趋势;4)在塔里木河下游,胡杨空间格局主要为聚集分布,随空间尺度的增加,胡杨逐渐趋向于随机分布;5)随水分梯度的降低,胡杨空间格局由聚集分布逐渐转变为随机分布。水分是决定极端干旱区荒漠植被空间分布与结构的主要因子;在胡杨林分管理中,应充分考虑胡杨的种内竞争、空间格局及其与水分梯度之间关系,为塔里木河下游胡杨林的保护与更新提供科学依据。     

塔里木河中游胡杨径向生长对气候变化的响应研究

以塔里木河中游荒漠河岸林胡杨为研究对象,选择中游河道新沙吉利克、坎白吾斯坦两个断面,分析塔里木河中游胡杨径向生长量的特点,基于离断面较近的气象站长时间序列的气温数据,采用相关性分析和MannKendall突变检验方法研究塔里木河中游胡杨径向生长量对温度动态变化的响应。结果显示:(1)塔里木河中游的河流沿岸,胡杨径向生长变化与温度变化均呈增加趋势;新沙吉利克、坎白吾斯坦断面胡杨径向生长量突变分别发生在1993年和1998年以后,且该地区的胡杨径向生长量对温度具有滞后性。(2)从时段分析发现,当年6~9月的温度对胡杨径向生长量的促进作用最大,6~9月的温度可能是该地区胡杨径向生长的限制性因子。(3)当年平均温度在13~33℃时,胡杨径向生长量达到最大值;当温度超过33℃,胡杨径向生长量呈现减弱趋势。研究表明,当年平均温度过高或过低都会抑制胡杨的径向生长。     

农林复合系统中南酸枣蒸腾特征及影响因子

用热平衡法(Granier法)确定了南酸枣蒸腾量,研究了低丘红壤农林复合系统中南酸枣(Choerospondias axillaries)蒸腾的日变化特征、对复合利用方式及截枝处理的响应,并利用相关分析和多元逐步回归分析方法,探讨了影响蒸腾的因素.结果表明,蒸腾速率具有明显的早晚低、中午高的日变化特征,但在不同日期蒸腾速率日变化曲线存在一定差异,且在旱季晚间23:30后仍有茎流现象.南酸枣蒸腾主要受深层土壤水分的影响,与100 cm土壤深处的水势呈极显著正相关(R=0.737^**).农林复合,通过树木对深层水分的利用及微区域环境的改变,提高了植物蒸腾量40%～10%,为实现水分高效利用提供了可能.在影响蒸腾作用的气象因子中,光辐射强度、气温、地温是主要因子,而空气饱和水汽压差和风速次之.最后给出了依据气象因子估算茎流流速的统计模型.     

准噶尔盆地南缘"丰收林"胡杨水势

以准噶尔盆地南缘150团丰收林的胡杨为研究对象,通过比较其与梭梭和柽柳水势变化的规律,以及与土壤含水量和大气温、湿度的关系,探讨了干旱环境下胡杨水势的变化特点.结果表明:胡杨叶、茎水势日变化呈"V"型,梭梭和柽柳水势日变化呈"W"型.相关分析表明,胡杨老林叶、茎水势与温度呈极显著负相关(r分别为-0.839和-0.818),胡杨幼林的茎水势与温度呈显著负相关(r=-0.650);胡杨幼林叶水势与空气湿度呈正相关(r=0.786).胡杨老林2 m处叶、茎的清晨水势与5和10 m处均存在显著性差异(P<0.05),而5和10 m处叶、茎的清晨水势无显著差异(P>0.05);2、5和10 m处的叶、茎正午水势均存在显著差异(P<0.05);在20:00,胡杨老林在不同高度叶水势存在显著性差异(P<0.05).     

花棒茎流对降雨的响应

干旱半干旱区植物生理过程的水分响应依赖于降雨强度和频率,研究典型沙生植物对降雨的响应有助于预测未来气候条件下荒漠生态系统的结构和功能变化.2012和2013年花棒生长季,在宁夏盐池采用包裹式茎流仪对花棒茎流进行连续观测,分析茎流在晴天和雨天的变化特征及其对不同降雨事件的响应.结果表明: 雨天的花棒日茎流量低于晴天.晴天,茎流日变化呈“几”字型宽峰曲线,与太阳辐射和相对湿度呈正相关;雨天,茎流日变化呈多峰曲线或者一直处于极低状态,与太阳辐射和空气温度呈正相关.降雨不仅可以通过影响当天太阳辐射、空气温度、饱和蒸汽压差和相对湿度影响花棒茎流通量,还通过调控土壤含水量影响降雨后的茎流通量.降雨量<20 mm时,降雨前后茎流通量差异不显著;降雨量>20 mm时,降雨后的茎流通量比降雨前有显著提高.高土壤含水量不仅能够提高茎流通量,并且能够提高茎流通量对太阳辐射、饱和水汽压差和空气温度的响应敏感性.     

冷杉天然林下地表主要苔藓斑块生物量及其影响因素

调查分析了大渡河上游藓类-冷杉天然林下5种主要地表苔藓斑块（锦丝藓、赤茎藓、大羽藓、塔藓及锦丝-大羽藓）的生物量,同时测定了各斑块相关环境因子（斑块表面气温、空气湿度、光照强度及基质湿度等）。对苔藓生物量和相关环境因子进行综合分析表明,不同苔藓斑块的生物量有差异,且不同斑块环境因子也表现出一定的差异性。对斑块生物量与环境因子进行相关分析显示,苔藓斑块生物量与环境因子之间相关性较显著,苔藓生物量特征受空气温度、空气湿度、光照强度、灌木层盖度及草本层盖度等因素影响较大。但不同环境因子对不同斑块苔藓生物量的影响水平有差异。     

冷杉天然林下地表主要苔藓斑块生物量及其影响因素

调查分析了大渡河上游藓类-冷杉天然林下5种主要地表苔藓斑块(锦丝藓、赤茎藓、大羽藓、塔藓及锦丝-大羽藓)的生物量, 同时测定了各斑块相关环境因子(斑块表面气温、空气湿度、光照强度及基质湿度等)。对苔藓生物量和相关环境因子进行综合分析表明, 不同苔藓斑块的生物量有差异, 且不同斑块环境因子也表现出一定的差异性。对斑块生物量与环境因子进行相关分析显示, 苔藓斑块生物量与环境因子之间相关性较显著, 苔藓生物量特征受空气温度、空气湿度、光照强度、灌木层盖度及草本层盖度等因素影响较大。但不同环境因子对不同斑块苔藓生物量的影响水平有差异。     

花棒茎流对降雨的响应

干旱半干旱区植物生理过程的水分响应依赖于降雨强度和频率,研究典型沙生植物对降雨的响应有助于预测未来气候条件下荒漠生态系统的结构和功能变化.2012和2013年花棒生长季,在宁夏盐池采用包裹式茎流仪对花棒茎流进行连续观测,分析茎流在晴天和雨天的变化特征及其对不同降雨事件的响应.结果表明: 雨天的花棒日茎流量低于晴天.晴天,茎流日变化呈“几”字型宽峰曲线,与太阳辐射和相对湿度呈正相关;雨天,茎流日变化呈多峰曲线或者一直处于极低状态,与太阳辐射和空气温度呈正相关.降雨不仅可以通过影响当天太阳辐射、空气温度、饱和蒸汽压差和相对湿度影响花棒茎流通量,还通过调控土壤含水量影响降雨后的茎流通量.降雨量<20 mm时,降雨前后茎流通量差异不显著;降雨量>20 mm时,降雨后的茎流通量比降雨前有显著提高.高土壤含水量不仅能够提高茎流通量,并且能够提高茎流通量对太阳辐射、饱和水汽压差和空气温度的响应敏感性.