高效氮肥对新疆膜下滴灌棉田土壤氧化亚氮排放的影响

高效氮肥对新疆灰漠土农田氧化亚氮(N₂O)排放的影响目前尚不明确.本研究选取树脂包膜尿素(ESN)和尿素配施脲酶抑制剂和硝化抑制剂(U+I)两种高效氮肥处理,以传统尿素(U)处理为对照,研究高效氮肥对新疆膜下滴灌棉田N₂O排放的影响.ESN在播种时一次性施入,而其他处理的氮肥在生育期内随灌溉分次施入.在生育期内,采用静态箱-气相色谱法每周采集和分析2次气体样品.结果表明: 与其他处理相比,ESN处理显著增加了生育期间土壤N₂O的排放量,增幅47%～73%;在施肥后的4个月内,ESN处理下的土壤铵态氮(NH₄⁺-N)和硝态氮(NO₃^--N)含量始终处于较高水平,随后则逐渐减小并与其他处理的含量相近.ESN在播种时全部施入可能是导致土壤高NH₄⁺-N和NO₃^--N含量以及高N₂O排放量的原因.与U处理相比,U+I处理减少了9.9%的N₂O排放量,但两者间差异不显著;U+I处理NO₃^--N含量始终低于ESN和U处理.新疆灰漠土膜下滴灌棉田生育期土壤的N₂O排放为300～500 g N₂O-N·hm^-2,整体低于其他农田生态系统.与播种前全部施入相比,氮肥随滴灌多次施入更利于降低N₂O排放.本试验条件下,高效氮肥对干旱区膜下滴灌棉田土壤N₂O的减排效应有限.     

果园间作模式下杏树与苜蓿的根系分布特征及其土壤理化性质研究

该研究采用田间小区试验,设计杏树(Prunus armeniaca)下清耕(CK)和杏树间作紫花苜蓿(T)2个处理,实地采集测定各样地不同土层紫花苜蓿的根系生物量以及杏树的侧根系生物量,并测定土壤pH、电导率及其土壤有机质和速效氮含量,分析果园间作模式下紫花苜蓿对果树侧根系垂直分布特征及其土壤理化性质的影响,为果园间作苜蓿模式的推广提供理论依据。结果表明:(1)CK与T处理下的杏树侧根生物量在土壤中的垂直分布都主要集中在20~60cm土层,其生物量分别为750.8g和737.6g,分别占总侧根生物量的64.4%和64.5%;紫花苜蓿根系生物量分布呈倒金字塔型,且主要分布在0~40cm土层(166.3g),其中0~20cm土层的根系生物量最高(97.4g),占根系总生物量的35.8%。(2)与CK处理相比,T处理可有效增加果园表层土壤的有机质含量、速效态氮含量、硝态氮含量和铵态氮含量,其中,在0~20cm土层分别显著增加17.1%、40.8%、28.5%和40.8%,在20~40cm土层分别显著增加36.1%、23.1%、60.2%和23.8%,并显著降低了表层土壤电导率,但对土壤pH无显著影响。研究认为,杏园间作牧草紫花苜蓿虽然杏树与苜蓿根系会发生较小资源的竞争,但有利于改善林下土壤的理化性质和养分状况,能够有效促进果树的生长发育。     

塔里木河中游地区柽柳对地下水埋深的生理响应

以塔里木河中游沙吉力克断面和阿其河断面的柽柳为研究对象,结合两断面地下水埋深的动态监测和柽柳叶片可溶性糖、脯氨酸、MDA含量及SOD、POD活性等生理指标的分析测试,研究了不同地下水埋深与柽柳生理变化的关系,以探讨该地区柽柳的抗旱机理与受胁迫程度.研究表明:随着地下水埋深的不断增加,柽柳叶片的可溶性糖含量、脯氨酸含量、MDA含量和SOD活性均显著增加,而POD活性则呈不断下降的趋势,并且柽柳各生理代谢相互协调;地下水埋深与柽柳叶片的可溶性糖、脯氨酸、MDA含量以及SOD活性呈正相关,相关系数分别为0.602*、0.548、0.735**和0.829**,与POD活性呈负相关(r=-0.709**).研究发现,塔里木河中游地区柽柳的生长已受到严重的干旱胁迫,且沙吉力克断面的柽柳所受到的干旱胁迫较重;柽柳在一定范围内能通过调节体内渗透调节物质的含量和保护酶活性来积极响应地下水埋深的变化,以增强植株自身抗旱能力.     

极端干旱环境下的胡杨木质部水力特征

胡杨作为我国西北干旱区重要的乔木树种,研究其木质部水力特征对了解此树种适应极端干旱环境的生物学背景具有较重要的意义。本研究以塔里木河下游的胡杨成株和2年生胡杨幼苗为研究材料,对其木质部最大导水能力（ks(max)）和自然栓塞程度（PLC）等木质部水力特征及其水力特征有关的木质部导管(或管饱)数量特征进行研究。结果表明,成株胡杨多年生枝条和侧根（2≤d<5 mm）木质部自然栓塞程度均较高,PLC均值高于50%,其中多年生枝条栓塞程度具有一定的日变化规律,清晨的PLC均值（58%）小于正午的（67%）;河道边上成株胡杨侧根的均ks(max)和PLC均值都小于距河道200 m处的。随着土壤干旱程度的加剧,幼苗胡杨侧根的自然栓塞程度随之增加,而叶片气孔导度随之降低,土壤含水率与侧根自然栓塞程度,叶片气孔导度之间分别存在显著负相关关系（R =-0.9、R =-0.811）。在统一直径范围内(2≤d<5 mm),成株胡杨侧根均导管直径（dmean）和水力直径均大于（d95%、dh）胡杨幼苗,而导管密度胡杨幼苗高于成株胡杨;胡杨侧根木质部最大导水能力与均导管直径、水力直径之间具有显著正相关关系（R>0.9）.     

孑遗灌木长柄扁桃的历史分布格局及其环境驱动力

为了解历史气候变化背景下分布于中国西北干旱沙漠、半干旱沙地和山地地区的孑遗灌木植物长柄扁桃(Amygdalus pedunculata)的分布与演化, 该研究利用长柄扁桃60个自然分布点和8个环境因子, 整合GIS空间分析和最大熵模型(MaxEnt), 分析珍稀濒危保护物种长柄扁桃末次间冰期(LIG)、末次盛冰期(LGM)和当前的历史地理分布格局变化及其环境驱动力。基于各时期长柄扁桃的分布模型模拟数据及自然种群的叶绿体基因测序数据, 利用最小成本路径方法, 模拟LIG时期以来长柄扁桃可能的扩散路径。利用R语言“ggbiplot”程序包对各时期长柄扁桃适生区的历史环境变量进行主成分分析(PCA), 分析影响长柄扁桃历史分布格局变化的关键气候因子。结果表明: (1) LIG时期以来, 长柄扁桃的历史分布经历了显著收缩和末次盛冰期后的扩张, LIG至LGM时期, 分布于库布齐沙漠东部、毛乌素沙地北部、陕西北部、阴山北部、乌兰察布高原南部、浑善达克沙地的适宜分布区明显收缩; LGM时期至今, 长柄扁桃在库布齐沙漠东部、毛乌素沙地中部沿北部阴山向东, 以及浑善达克沙地西部均发生了显著扩张。3个时期长柄扁桃均在内蒙古高原中西部存在高度适宜性分布区, 包括毛乌素沙地北缘、库布齐沙漠东缘以及大青山, 这些地区很可能是长柄扁桃的冰期避难所。北部阴山和毛乌素沙地边缘是长柄扁桃种群迁移过程中重要的扩散廊道; (2) LIG至LGM时期, 气温因子: 最冷月最低气温、平均气温日较差和最热月最高气温均呈显著下降的趋势, 冷干气候对长柄扁桃的冰期分布存在较大限制, 适生区显著收缩。而LGM时期至今, 降水因子最湿月降水量和降水量季节性均显著上升, 长柄扁桃在库布齐沙漠东部、毛乌素沙地中部、阴山以及浑善达克沙地西部发生显著扩张, 降水因子也是影响当前适宜分布区的关键限制性因子。     

古尔班通古特沙漠南缘短命植物根际AM真菌群落特征研究

调查了我国新疆古尔班通古特沙漠南缘雅玛里克山和黑山头典型小半灌木荒漠中分布的6种优势短命植物(ephemeral plants)小车前Plantago minuta、囊瓣顶冰花Gagea sacculifera、黑鳞顶冰花Gagea nigra、伊犁郁金香Tulipa iliensis、鸢尾蒜Ixiolirion tataricum和串珠老鹳草Geranium transversale根际土壤中AM真菌多样性、孢子密度、物种丰度、相对多度、频度、重要值等。共分离到无梗囊霉属Acaulospora和球囊霉属Glomus 23种AM真菌。6种植物根际土壤中AM真菌孢子密度无显著差异。其中球囊霉属占有绝对的优势,频度为100%,相对多度为99.8%,为优势属。聚丛球囊霉G.aggregatum、幼套球囊霉G.etunicatum、近明球囊霉G.claroideum、沙漠球囊霉G.deserticola 4种AM真菌频度、孢子密度、相对多度及重要值都显著高于其它AM真菌种类,为优势种;它们的频度均大于50%,且G.aggregatum>G.claroideum>G.etunicatum>G.deserticola;它们的孢子密度大小顺序为G.aggregatum>G.etunicatum>G.claroideum>G.deserticola,其中G.aggregatum的孢子密度、频度、相对多度和重要值最高。     

塔里木河下游21种荒漠植物繁殖体形态特征及对环境的适应

以塔里木河下游分属于9科16属的21种荒漠植物为对象,调查了它们的植冠种子库情况以及繁殖体的附属物、形状(三维方差)、大小(三维之和)及质量(百粒重)等形态特征,并探讨了各种繁殖体的生态适应对策.结果表明:(1)13种荒漠植物可利用植冠种子库来躲避环境干扰:7种繁殖体具绢毛,2种繁殖体具翅,1种繁殖体具芒,3种繁殖体具冠毛,可利用风力实现传播与定居,而且它们可利用有水时期的速萌特性来适应当地生态输水这一辅助措施;5种繁殖体形状远离球形(三维方差≥0.126),6种繁殖体形状接近圆球形(三维方差＜0.06).(2)5种具速萌特性的繁殖体(形状圆筒形、圆锥形和蝌蚪形)与8种具有持久土壤种子库的繁殖体(三维方差较小≤0.1且三维之和≤2.75 mm)利用它们互补的生态适应对策使其在研究区成功定居与繁衍; 13种以r-型生活史对策为主且粒小质轻的繁殖体(三维之和≤2.75 mm,单粒重<1 mg)与4种粒大质重的繁殖体(三维之和≥4.8 mm,单粒重＞3.3 mg)利用其互补式繁殖对策将研究区生物多样性维持于一定水平.(3)7～9月份为一年生草本、多年生草本、(半)灌木植物及乔木同时落种的时期,可将人工输水集中于这一时期以实现研究区种子最大数量地萌发.     

干旱胁迫下新疆杨树冠不同高度叶片水分状况与非结构性碳动态北大核心CSCD

水力结构调整及非结构性碳动态对于认知干旱胁迫下植物生存前景和死亡风险至关重要。该研究以新疆杨(Populus bolleana Lauche.)为对象,通过干旱处理分析树冠不同高度叶片水力性状、光合生理特性、不同功能器官间的可溶性糖、淀粉及非结构性碳水化合物(NSC)含量变化,以甄别树冠不同高度叶片对干旱胁迫的生理响应和适应差异。结果表明:(1)在干旱胁迫下,树冠上部的叶水势、叶含水量、枝条含水量普遍低于下部,饱和膨压渗透势及膨压损失点水势在不同树冠高度间差异不显著;(2)干旱处理组植株净光合速率随树冠高度的增加而降低,叶绿素SPAD值在树冠的上部显著低于下部,而水分利用效率在树冠的上部却高于下部;(3)干旱处理组比叶面积在各树冠高度下显著低于对照组,而胡伯尔值在中部及上部高于对照组但差异不显著;(4)干旱处理组,树冠上部叶片淀粉含量显著高于下部,枝条可溶性糖及NSC含量在树冠上部显著高于下部,韧皮部的可溶性糖、淀粉及NSC含量在不同树冠高度间无显著差异,细根的可溶性糖、淀粉及NSC含量在对照组与干旱处理组间的差异不显著。研究发现,干旱处理下,树冠高度的增加会加剧新疆杨枝叶的干旱胁迫,致使树冠上部枝条木质部发生栓塞的风险大于下部,并导致NSC在不同器官间的分配和组分产生差异,但新疆杨植株可通过水分利用效率和形态上的适应性调整减缓干旱胁迫。