极端干旱条件下多年生植物水分关系参数变化特性

通过对生长在塔克拉玛干沙漠南缘极端干旱区野外生境条件下的4种多年生植物胡杨、柽柳、沙拐枣和骆驼刺的主要水分关系参数(P100为膨压最大时的渗透势;P0为膨压为零时的渗透势;emax为最大细胞弹性模量;RWCa为细胞在质壁分离点时的相对含水量)在植物生长周期内的变化特征进行了分析,结合对植物清晨水势和土壤含水率变化的系统进行测定。结果表明:4种植物在低水势下保持膨压能力大小的排序为柽柳>胡杨>骆驼刺>沙拐枣。4种植物应对水分胁迫的共同反应是在细胞出现质壁分离时,保持高的体内含水量;在耐旱机理上,沙拐枣和骆驼刺属于高水势延迟脱水类型,胡杨和柽柳属于低水势忍耐脱水类型;在植物生长期内,4种植物清晨水势的变化特征是,骆驼刺的清晨水势值最高,沙拐枣和胡杨的清晨水势值的季节变化较为稳定,柽柳的清晨水势值最低;植物清晨水势的变化趋势同其水分关系参数的变化特性基本一致;4种植物没有受到严重的水分胁迫,灌溉对植物水分关系参数变化的影响不显著;植物处并利用地下水来满足其生存和生长需求,维持地下水位的基本稳定,是保证多年生植物恢复重建的重要前提。     

新疆策勒绿洲外围四种多年生植物的水分生理特征

对新疆策勒绿洲外围多年生植物胡杨、柽柳、沙拐枣和骆驼刺的水分生理特性进行了试验研究.结果表明：4种植物在生长季内没有受到严重的水分胁迫,灌溉对植物水分生理指标变化的影响不显著(P＞0.05).4种植物水分生理特性的季节变化各不相同.其中,骆驼刺的清晨水势和日均茎流量最高,但其平均水分利用效率最低;沙拐枣的平均水分利用效率最高,而且其清晨水势与日均茎流量的变化最为稳定,季节变幅不大;柽柳的清晨水势最低,具有较好的环境适应性;胡杨水分生理指标的季节变化相对平稳.在新疆策勒绿洲外围的极端干旱环境中,4种植物通过深根系和地下水相连接,并利用地下水来维持其生存与生长.     

绿洲前沿地区多枝柽柳水分关系的特征及灌溉的影响

 对塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲前沿地区多枝柽柳（Tamarix ramosissima）进行了研究,生长季节和灌溉前后水分关系的特征表明：多枝柽柳在生长季节保持了较高较稳定的清晨水势,植物能够平衡白天水分损失造成的水分亏缺,水分恢复状况良好。环境气候变化对渗透势等水分参数的影响不及植物水分恢复状况对它们的影响。除了个别数据,多枝柽柳水势和渗透势的降低幅度很小,更像是生长过程的结果,植物水分胁迫的特征并不明显。对比水分生理上对干旱胁迫的适应——渗透势的迅速降低和质外体水含量的增加,膨压消失点相对含水量(RWCp)和渗透势差值(ΔΠ)等参数显示的生理特征表明,植物更加依靠稳定充足的水分供应来适应生长环境中极端的高水压差和与此相应的高大气蒸发要求。与此适应,植物和地下水发生了联系,并且一次性灌溉对植物水分状况的恢复基本没有帮助,保持地下水位稳定在根系的可吸收范围内成为保护绿洲前沿多枝柽柳长期存在的关键。多枝柽柳的水分特征属于中生植物的范畴,对极端环境的适应属于躲避的类型。     

自然状况下头状沙拐枣对水分条件变化的响应

 对塔克拉玛干沙漠南缘沙漠-绿洲过渡带前沿人工植被头状沙拐枣(Calligonum caput-medusae)水分关系的研究表明：头状沙拐枣在生长季节中一直保持着正的膨压,水分亏缺的发展并不严重,植被所受水分胁迫在正常范围内,因而在现存条件下干旱引起的水分胁迫不足以威胁植被的存在。在生长进程中,随着环境胁迫的加剧,头状沙拐枣依然维持了比较高的水势和渗透势,实验结果也显示植株体内可溶性物质(NsDM)的累积程度并没有升高,因而其生理过程仍然在比较宽松的环境中进行。相对含水量（RWCp）在生长季节一直保持很高的水平,这对植株保持体内水分防止水分过度损失有利。头状沙拐枣在干旱胁迫下表现出的这些生理特点说明,植物对干旱环境的生理适应类型属于抵抗型。在叶水平上植株对干旱胁迫的水分生理适应主要表现为质外体水比例的增高,细胞壁弹性的增加,持续较高的相对含水量（RWCp）以及灌水后RWCp和枝条水分比值（WCsat）的增加上。夏季的引洪灌溉有助于头状沙拐枣水分状况的恢复,并很可能是植被免于严重水分胁迫的原因之一。     

四种荒漠植物的光合响应

研究了胡杨（Populus euphratica Oliv）、疏叶骆驼刺（Alhagi sparsifolia B.Keller et Shap)、多枝柽柳（Tamarix ramosissima Lbd)和头状沙拐枣（Calligonum caput-medusae Schrenk)等四种塔克拉玛干荒漠植物的光合响应曲线,结果表明：（1）四种植物中,疏叶骆驼刺光呼吸（Rp)和CO2补偿点（Г）最高,净光合速率（An）以及水分利用效率（WUE）最低;而C4植物头状沙拐枣无论Rp还是Г都最低,它的An、光补偿点（LCP）及光饱和点（LSP）都显著高于其它3种植物（P≤0．05）,而且因为非常低的蒸腾速率（E）,沙拐枣的WUE也较高。（2）4种植物都为喜光植物,但仍然表现出一定的差异。根据它们光曲线中LCP以及暗呼吸速率（Rd),4种喜光植物的喜光顺序为：头状沙拐枣,疏叶骆驼枣刺,多枝柽柳,胡杨。（3）柽柳光合响应曲线与日变化中的An,gs等值差异较大,可能是该植物的温度生态位较其它三种植物范围较窄,设置的25℃不在其最适温度范围内,或者是在这个温度下气孔对光强变化的不敏感。（4）综合前人的结果表明,在特定的环境条件,发育阶段以及经过一定的诱导处理,胡杨可以因诱导而表现出一些C4植物特征。     

4种荒漠植物气体交换特征的研究

 在自然条件下我们对塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲边缘4种主要荒漠植物胡杨(Populus euphratica Oliv.)、沙拐枣(Calligonum caput_medusae Schrenk.)、骆驼刺(Alhagi sparsifolia B.Keller et Shap)和柽柳(Tamarix ramosissima Lbd.)的气体交换、水势及其δ13C的季节变化特征进行了比较研究。结果表明胡杨和沙拐枣气体交换日变化为单峰曲线,骆驼刺和柽柳为双峰曲线;其中骆驼刺属低光合低蒸腾型,WUEph最低,     

塔干南缘骆驼刺植被水分关系的研究

对塔克拉玛干沙漠———绿洲过渡带骆驼刺 (AlhagisparsifoliaShap .)水分关系的研究表明 :骆驼刺在夏季保持了正的膨压 ,一直较高较稳定的清晨水势说明植物水分恢复状况良好 ,植物得到了较好的水分供应 ;在 7月 ,干旱胁迫造成的水分亏缺并未影响植株正常的蒸腾作用 ,因而干旱引起的水分胁迫并未威胁到植被的存在。骆驼刺对干旱胁迫的水分生理适应主要体现在叶水平上 ,表现为饱和枝条的渗透势 (Πo)和膨压消失点的渗透势 (Πp)的差值 (ΔΠ)和相对含水量 (RWC)在膨压消失点间更大的变化、渗透调节的产生、较高较稳定的饱和枝条水分与干物质之比 (WCsat)和膨压消失点的相对含水量 (RWCp) ,以及较低的共质体水在总水分中的相对含量 (RWCsym)。但形态学上的特征 ,主要表现为深而发达的根系和蒸腾面积的减少 ,才是骆驼刺适应极端干旱环境的主要途径。非定期的夏季一次性灌溉对地下水位很低地区的骆驼刺植被水分状况的恢复没有帮助。     

塔干南缘骆驼刺植被水分关系的研究

对塔克拉玛干沙漠--绿洲过渡带骆驼刺(Alhagi sparsifolia Shap.)水分关系的研究表明:骆驼刺在夏季保持了正的膨压,一直较高较稳定的清晨水势说明植物水分恢复状况良好,植物得到了较好的水分供应;在7月,干旱胁迫造成的水分亏缺并未影响植株正常的蒸腾作用,因而干旱引起的水分胁迫并未威胁到植被的存在.骆驼刺对干旱胁迫的水分生理适应主要体现在叶水平上,表现为饱和枝条的渗透势(Πo)和膨压消失点的渗透势(Πp)的差值(ΔΠ)和相对含水量(RWC)在膨压消失点间更大的变化、渗透调节的产生、较高较稳定的饱和枝条水分与干物质之比(WCsat)和膨压消失点的相对含水量(RWCp),以及较低的共质体水在总水分中的相对含量(RWCsym).但形态学上的特征,主要表现为深而发达的根系和蒸腾面积的减少,才是骆驼刺适应极端干旱环境的主要途径.非定期的夏季一次性灌溉对地下水位很低地区的骆驼刺植被水分状况的恢复没有帮助.     

塔里木沙漠公路防护林3种植物光合特性对干旱胁迫的响应

利用Li-6400光合作用系统在沙漠腹地测定分析塔里木沙漠公路防护林植物梭梭(Haloxylon ammodendron)、多枝柽柳(Tamarix ramosissima)和乔木状沙拐枣(Calligonum arborescens)光合特性对干旱胁迫的响应,探讨了水分亏缺对防护林植物光合积累的影响作用。结果显示:沙拐枣的净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、光能利用效率及潜在光合作用能力对水分亏缺最敏感,而柽柳则最不敏感;不同处理下3种植物光合特性变化的差异表明,不同植物对水分亏缺有着不同的响应变化和适应方式;此外,干旱胁迫未提高3种植物的水分利用效率,反而降低了其光能利用效率;C3植物多枝柽柳在干旱高温条件下保持着比C4植物梭梭和沙拐枣更为稳定的光合积累和水分利用效率,说明部分C3植物具备不弱于C4荒漠植物的干旱耐受适应能力;虽然水分亏缺对3种植物的光合作用能力均存在不同程度抑制作用,但未对其光合积累造成不可逆转的影响。可见3种植物都有很强的干旱适应与耐受能力,这种能力表明沙漠公路防护林的灌溉管理还有进一步的节水空间。     

塔克拉玛干沙漠公路防护林苗木对干旱胁迫的水分生理响应

以塔克拉玛干沙漠公路防护林的乔木状沙拐枣(Calligonum arborescens)、多枝柽柳(Tamarix ramosis-sima)和梭梭(Haloxylon ammodendron)2年生苗木为材料,采用盆栽试验,设置10d(处理Ⅰ)、20d(处理Ⅱ)和40d(处理Ⅲ)的自然干旱胁迫周期,探讨其不同干旱处理下的水分生理特征及其耐旱性。结果表明:(1)3种苗木的水势均随着干旱胁迫程度增强而降低,水势最大降幅均在第2个干旱处理周期内,在第3个干旱处理周期内水势有较大回升,且以乔木状沙拐枣水势最高,梭梭水势最低。(2)乔木状沙拐枣的PV水分参数均随着干旱胁迫强度的增强而降低,其渗透势在第3个干旱周期内开始回升,而初始质壁分离的相对含水量(RWCtlp)一直呈降低趋势,质外体水分含量(AWC)呈现出"降-升-降"的波动状态。乔木状沙拐枣的耐旱能力随着干旱胁迫程度的增强变化不明显,它主要通过减少水分散失适应干旱环境。(3)多枝柽柳的PV水分参数在处理Ⅰ和处理Ⅱ之间差别很小,处理Ⅲ第60天就枯亡;其Ψsat和Ψtlp在第1个干旱周期降低,第2个干旱周期开始回升,而其AWC随胁迫时间在不断增大;多枝柽柳的耐旱能力随着干旱的增强急剧降低,耐旱性最差,它主要通过增加水分散失适应干旱环境。(4)梭梭的Ψsat和Ψtlp在处理Ⅱ、Ⅲ之间非常接近,且都低于处理Ⅰ,RWCtlp与AWC随着干旱强度增强而增大,同期处理Ⅱ和Ⅲ的AWC都高于处理Ⅰ。梭梭的耐旱能力随着干旱的增强不断增强,它通过增加体内水分含量,减少水分散失应对干旱胁迫。(5)3种植物的耐旱能力强弱为:梭梭>乔木状沙拐枣>多枝柽柳,所以梭梭最适合做沙漠防护林树种。     

基于遥感数据的塔南策勒荒漠-绿洲景观格局定量分析

以新疆塔克拉玛干沙漠南缘中部的策勒绿洲为例,利用SOPT4卫星遥感数据,借助ERDAS image和Arc/View软件,对其荒漠－绿洲景观类型进行分类并形成研究区栅格景观分类图,一共分为14类景观类型。在栅格分类图的基础上生成矢量化的分类图,进而使用ARC／INFO与FRAGSTATS景观格局分析软件计算9种类型的景观参数,并从斑块、类型和景观3个水平上详细列出近70几种相应的参数和景观指数,定量化地揭示了策勒绿洲的景观分布格局与类型特征。     

40多年来塔南策勒绿洲动态变化研究

 利用策勒绿洲1956、1990和1998年3个不同时期的遥感数据（航片、TM和SPOT）进行配准、解译与分类处理,比较分析绿洲40多年来的动态变化,并从自然和人为因素两个方面探讨绿洲变化的原因。结果表明,从1956年到1998年策勒绿洲西北部的景观格局发生了显著变化,绿洲面积增加了近20％;林地的分布明显改变;河道发生显著位移,据实地调查大约向北移动400 m。对1990年TM与1998年SPOT分类数据,用FRAGSTATS软件计算景观格局指数并比较分析,发现研究区的绿洲、绿洲 荒漠交错带、荒漠和沙丘4种景观类型发生了明显的变化。绿洲面积增加而斑块数减少了近一半;交错带面积减少而斑块数增加了35％;荒漠面积减少而斑块数增加了60％;沙丘面积基本没有变化但斑块数减少了20％。绿洲变化的总体趋势是人工绿洲的面积增大而绿洲 荒漠交错带的面积明显减少,同时整个绿洲的破碎度增加而连通性降低,绿洲的稳定性和自我调节的功能下降。     

策勒绿洲-沙漠过渡带风成沉积物粒度的空间变化

为了探讨绿洲-沙漠过渡带对绿洲可持续发展的环境效应,本研究对策勒绿洲西缘绿洲-沙漠过渡带、防护林带和绿洲内部的各种风成沉积物及策勒河谷沉积物粒度特征进行比较.结果表明: 绿洲-沙漠过渡带风成沉积物粒度特征(包括粒度分布特征、粒度参数、各粒级含量等)在空间上基本一致,其粒度范围为0.3～200 μm,分选性良好,主峰众数为67 μm,主要为悬浮组分和变性跃移组分,未出现>200 μm的跃移和蠕移组分,表现出典型的大气沙尘近距离传输沉积的特点.与外围(上风向)的策勒河谷(粒度范围0.3～800 μm)和沙漠地区的沉积物比较,过渡带粒度明显偏细,但与过渡带、防护林带和绿洲内部现代尘暴降尘(下风向)各种粒度特征基本一致.策勒绿洲-沙漠过渡带由于存在较高植被覆盖度,能够有效地抑制沙漠地区较粗颗粒组分(>200 μm)通过变性跃移或蠕移方式输送进入过渡带和绿洲内部.绿洲-沙漠过渡带与防护林体系一样,可有效抑制沙漠入侵绿洲,二者形成一个整体,共同维护策勒绿洲生态环境的稳定.     

塔克拉玛干沙漠南缘玉米对不同荒漠化环境的生理生态响应

为了研究玉米对不同荒漠化环境的适应性,以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲外围不同荒漠化程度下生长的玉米为试验材料,大田试验为手段,布置3个胁迫水平(轻度荒漠化、中度荒漠化、重度荒漠化),研究了玉米的土壤含水率、植株高度、生物量分配、脯氨酸(Proline)、丙二醛(MDA)、可溶性糖(Sugar)、叶绿素(Chl)、叶绿素荧光参数、比叶面积(SLA)等在不同胁迫梯度下的变化特征。结果显示:随着荒漠化程度的加剧,玉米生物量、脯氨酸、丙二醛、叶绿素、类胡萝卜素、Chl a/b、叶绿素荧光参数都有不同幅度的下降;中度荒漠化可溶性糖含量最低,重度最高,轻度介于两者之间;Car/Chl、比叶面积和地下生物量占总生物量的比重都随荒漠化程度的加剧,呈增加趋势。结果表明,荒漠化环境明显对玉米的生长产生了抑制作用;随着荒漠化程度的加剧,玉米植株的光合色素含量降低,PSⅡ受到影响,从而影响植株的光合作用,使玉米物质的积累受到影响;玉米自身通过在营养器官分配更多的能量和积累调控物质,并且在形态结构上也会发生某些改变以适应更恶劣的环境。随着胁迫程度的加剧,对其生长抑制愈严重。     

Life on the edge – to which degree does phreatic water sustain vegetation in the periphery of the Taklamakan Desert?

Questions: Do the vegetation‐specific patterns in the forelands of river oases of the Taklamakan Desert provide clues to the degree to which a vegetation type depends on unsaturated soil moisture, brought about by extensive floodings, or phreatic water? Location: Foreland of the Qira oasis on the southern rim of the Taklamakan Desert, Xinjiang Uygur Autonomous Region, China. Methods: A vegetation map was prepared using a SPOT satellite image and ground truthing. Measurements of soil water contents were obtained from a flooding experiment and transformed into water potentials. Sum excedance values were calculated as the percentage of days on which different thresholds of soil water potentials were transgressed. Groundwater depth was mapped by drilling 30 groundwater holes and extrapolating the distances to the whole study area. Results: The vegetation was characterized by only six dominant or codominant species: Alhagi sparsifolia, Karelinia caspia, Populus euphratica, Tamarix ramosissima, Calligonum caput‐medusae and Phragmites australis. The vegetation patterns encountered lacked any linear features typical of phreatophytes, thus not allowing direct conclusions on the type of the sustaining water sources. Soil water potentials never transgressed a threshold of pF 5 (?10 MPa) in horizons above the capillary fringe during periods without inundation, thus representing water not accessible for plants. Depth to the groundwater ranged between 2.3 and 17.5 m among plots and varied between 1.7 and 8.0 m within a plot owing to dune relief. The seven main vegetation types showed distinct niches of groundwater depths, corresponding to the observed concentric arrangement of vegetation types around the oasis. Conclusions: Inundation by flooding and unsaturated soil moisture are irrelevant for the foreland vegetation water supply. Although distances to the groundwater table can reach about 20 m, which is exceptionally large for phreatophytes, groundwater is the only water source for all vegetation types in the oasis foreland. In consequence, successful maintenance of oasis foreland vegetation will crucially depend on providing non‐declining ground water tables.     

Differential Gene Expression in Ovaries of Qira Black Sheep and Hetian Sheep Using RNA-Seq Technique

The Qira black sheep and the Hetian sheep are two local breeds in the Northwest of China, which are characterized by high-fecundity and low-fecundity breed respectively. The elucidation of mRNA expression profiles in the ovaries among different sheep breeds representing fecundity extremes will helpful for identification and utilization of major prolificacy genes in sheep. In the present study, we performed RNA-seq technology to compare the difference in ovarian mRNA expression profiles between Qira black sheep and Hetian sheep. From the Qira black sheep and the Hetian sheep libraries, we obtained a total of 11,747,582 and 11,879,968 sequencing reads, respectively. After aligning to the reference sequences, the two libraries included 16,763 and 16,814 genes respectively. A total of 1,252 genes were significantly differentially expressed at Hetian sheep compared with Qira black sheep. Eight differentially expressed genes were randomly selected for validation by real-time RT-PCR. This study provides a basic data for future research of the sheep reproduction.     

荒漠绿洲边缘降水和地下水对白刺群落消长的影响

通过在甘肃民勤荒漠绿洲外围设固定样方连年观测,结合小区域地下水位动态监测和气象观测数据,定量研究了降水和地下水位变化对白刺群落消长的影响。结果表明,以地下水位逐年下降为主要驱动因素的绿洲外围的环境旱化,促使优势种白刺群落的发育适应环境,更具旱生性。在民勤绿洲外围,地下水位下降在近期内不是白刺生长的限制因素,在该区白刺将能较长时间生存,并发挥其优良的固沙、阻沙作用。民勤绿洲外围地区约１１０ｍｍ年降水     

绿洲-荒漠过渡带土壤蓄水量的空间分布及其时间稳定性

掌握土壤水分动态变化规律是绿洲地区水资源管理与生态建设的关键.本文在黑河中游绿洲与荒漠交错地带设置面积约50 km²的研究区域,持续监测2012—2014年间植被生长季节土壤水分含量,利用地统计分析与时间稳定性分析探索土壤水分的时空分布特征.结果表明: 黑河北岸绿洲-荒漠过渡带土壤蓄水量8月最大、10月最小,0～2 m土层土壤平均蓄水厚度约367 mm.绿洲-荒漠过渡带土壤水分梯度除受河流影响外,还与土地利用方式密切相关.不同土地利用类型土壤蓄水量依次为农地>乔木林地>灌木林地>荒漠,农地土壤蓄水量平均高出外围荒漠土壤蓄水量300%以上.研究区内各采样点土壤水分时间稳定性具有明显的空间差异,不同土地利用类型土壤水分稳定程度依次为灌木林地>荒漠>农地>乔木林地.河流对沿岸绿洲土壤水分的直接影响集中在3 km以内,在河岸绿洲与新垦沙地农田之间存在一条土壤水分较为稳定的样带,可以用于指示绿洲生态系统的发展与演变.     

沙漠人工植被区的蒸发蒸腾

研究于2003年6月至8月在沙坡头沙漠试验研究站的水分平衡观测场进行。利用微型蒸渗仪结合大型称重式土壤蒸渗仪测定了流沙、油蒿(A rtem isia ord osica)和柠条(C arag ana korsh insk ii)3类样地的土壤蒸发;油蒿和柠条的蒸腾利用表面覆盖油毡的大型非称重式蒸渗池和气孔计测定;同时对降水量、流沙渗漏量、0~200cm土层的土壤含水量进行了观测。结果表明:在沙漠人工植被区由于植被比较稀疏,土壤蒸发不受植株遮阴的影响,但不同样地的蒸发量是有差异的,样地和位置间的互作效应差异不显著;在沙漠区有很大比例的蒸发发生在稀少的降水事件之后。气孔计测定的蒸腾速率经单位换算统一,用多项式拟合得到日变化曲线均达到显著水平(p<0.05);将蒸渗池和气孔计2种方法测定结果方差分析表明油蒿的蒸腾均高于柠条的(p<0.05),测定方法间(蒸渗池和气孔计)差异不显著;从而说明本研究以叶面积指数和植物冠层盖度为基础进行叶片与种群间的尺度转换是可行的。2003年6月至8月期间,该区的降水量为159.1mm,渗漏量为48.5mm,裸沙蒸发量为63.0mm;油蒿样地的蒸发量、蒸腾量和蒸散量分别为54.1mm、59.0mm和119.4mm;柠条样地的蒸发量、蒸腾量和蒸散量分别为59.5mm、56.4mm和127.6mm。