内蒙古白音敖包国家自然保护区种子植物多样性及区系研究

通过野外实地调查,结合标本鉴定和文献研究,对内蒙古白音敖包国家级自然保护区种子植物多样性和区系特征进行了统计分析,并对白音敖包自然保护区与周边4个地区(章古台、木兰围场、达里诺尔、乌斯吐)种子植物区系的相似性进行比较分析。结果表明:(1)白音敖包自然保护区植物物种多样性较为丰富,共有野生种子植物72科261属526种,但多样性却表现出一定的脆弱性。(2)在植物区系科的组成上,主要有8个优势科;属的组成则主要为单种属和寡种属,共计246属,占本区系总属数的94.26%;在生活型方面草本植物占绝对优势,而在水分生态类型的分布上中生植物最多。(3)在科、属的地理分布类型中,温带成分占绝对优势,区系温带性质明显;而且区系成分具有一定的古老性,但特有程度较低。(4)该研究区与邻近4个植物区系的属相似性分析发现,白音敖包自然保护区与达里诺尔的属相似系数最高,与乌斯吐相似性较低。     

毛乌素沙地4种沙生植物种子萌发及出苗对沙埋及单次供水的响应

飞播固沙作为一项快速而有效的现代化治沙措施,已成为毛乌素沙地植被恢复与重建的重要手段。但此项技术仍存在一些问题,如飞播后成苗率较低等。以毛乌素沙地优势植物柠条（Caragana korshinskii）、羊柴（Hedysarum laeve）、油蒿（Artemisia ordosica）与籽蒿（Artemisia sphaerocephala）为研究对象,人工控制7个沙埋深度和9个水分梯度,研究4种植物种子萌发和幼苗出土对沙埋和单次供水的响应,阐明多大的单次降雨才能保证种子萌发与幼苗出土及出土幼苗的维持时间。结果表明,对于柠条和羊柴质量相对较大的种子而言．种子主要在供水量10．20mm,埋藏深度为0．5．2cm的条件下出苗,但在埋藏深度为5cm时这两个物种仍有少量种子能够出苗;而对于油蒿和籽蒿质量相对较小的种子而言,种子主要在供水量10．20mm,埋藏深度为0．5cm时出苗,当埋藏深度为1．5cm和2cm时不能顺利出苗。沙埋深度0．5cm条件下,4个物种具有最高的出苗率和出苗速率。在试验期内（30d）,柠条、羊柴和油蒿出土幼苗分别在单次供水量为5、7．5mm和7．5mm时全部死亡,在单次供水量高于15mm时4个种的出土幼苗死亡率大多低于50％,且随供水量的增加出土幼苗死亡率降低。结合毛乌素沙地降雨特点与本次实验结果,0．5cm的沙埋及7．5mm以上的单次降雨是上述4种植物自然条件下出苗较好的重要条件。     

天然固定沙地不同微生境下土壤种子库差异

研究了腾格里沙漠东南缘天然固定沙地不同微生境下土壤种子库的种类组成和种子密度。结果表明:(1)灌丛下土壤种子库的物种丰富度大于灌丛边缘和灌丛间裸地。(2)不同微生境中土壤种子密度因物种而异。就距灌丛中心的距离来说,雾冰藜、刺蓬、地锦、虎尾草、虱子草和冷蒿灌丛下土壤中种子多于裸地,无芒隐子草和狗尾草种子裸地多于灌丛下,小画眉草在距灌丛各距离间土壤种子密度差异不显著。(3)就灌丛的不同方向来说,雾冰藜和刺蓬土壤中种子在东南方向最多,地锦和无芒隐子草土壤中种子密度在西南和西北均大于东南,狗尾草的土壤种子密度东北大于西北,虱子草的土壤种子密度在西南方向最大,冷蒿的土壤种子密度在西南方向最小,小画眉草和虎尾草在各方向间种子密度差异不显著。(4)不同微生境中物种的结籽量对土壤种子分布格局的影响力十分有限。种子离开母株后所经历的传播、消耗等过程在很大程度上打乱了植物结籽量的空间样式。     

沙埋与供水对毛乌素沙地两种重要沙生植物幼苗生长的影响

沙埋与水分是影响毛乌素沙地植物存活、生长的关键因子。通过沙埋与供水的野外控制实验,研究了毛乌素沙地重要物种柠条(Caragana korshinskii)与羊柴(Hedysarum laeve)幼苗存活及生长对沙埋和供水的反应。结果表明:适量的沙埋(0.25H-0.50H沙埋,H为苗高)与供水(柠条50mm/月,羊柴75mm/月)可以促进幼苗生长,过量的沙埋与供水则会抑制生长甚至导致幼苗死亡。柠条幼苗在50mm/月供水,0.25H、0.50H沙埋,羊柴幼苗在75mm/月供水,0.25H、0.50H沙埋下具有较高的相对生长速率和净同化速率;幼苗在1.0H和1.25H沙埋下全部死亡。供水量较小、沙埋较浅时,两种植物根冠比均较高;当供水量最大时,柠条幼苗根冠比在沙埋最深和没有沙埋时较大,而羊柴幼苗根冠比仍在没有沙埋时最高。     

半干旱区沙地蒿类植被建成对土壤细菌的影响

半干旱区沙地土壤发育早期依赖固沙植被建成,油蒿和差巴嘎蒿作为我国北方半干旱区沙地半灌木植物群落的主要先锋种和建群种,研究其建成对土壤细菌群落变化的影响对沙质草原生态系统稳定性有重要意义。因此,围绕两个典型的半干旱区(科尔沁沙地和毛乌素沙地),通过高通量测序的方法探讨了蒿类群落生长前后两个阶段(流动沙丘和藓类结皮)的土壤细菌多样性和群落组成变化规律,结果表明:(1)植被建成前后,土壤总碳、总氮、全磷、电导率和含水率均有显著差异,而pH值在不同阶段变化不显著;(2)植被建成前后,土壤细菌多样性变化不显著,但是细菌群落组成在不同阶段具有较大差异。在门类水平上,厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)和放线菌(Actinobacteria)均是两个阶段的优势菌,但随着蒿类植被建成和土壤养分的积累,厚壁菌门的相对丰度降低,变形菌门和放线菌门的相对丰度增加;(3)两个阶段,不同深度土壤理化性质和优势菌的相对丰度均存在变化;(4)两种典型沙地土壤理化特性和细菌群落在植被建成前后的变化规律存在共性。通过空间代替时间序列的方法,阐明了土壤细菌群落随着半干旱沙地同类型植被建成的变化模式,可为总结半干旱区植被恢复与成土过程的关系提供参考和思路。     

多网目单层和三重组合刺网在岩礁和沙地生境中的鱼类采集效果比较

为了解多网目单层组合刺网(MGN)和三重组合刺网(MTN)在近岸软相和硬相生境中的鱼类采集效果,于2011年10月选择枸杞岛沙地(SB)和岩礁(RR)生境为研究对象,从种类组成、捕获方式、优势种渔获率、多样性和群落格局上对MGN和MTN在两种生境中的鱼类采集效果进行了比较.结果表明:SB中MTN比MGN多采集鱼类5种,RR中相应多采集鱼类8种;SB中的MGN采获优势种为青鳞小沙丁鱼(Sardinella zunasi)和小黄鱼(Larimichthys polyactis),MTN增加了日本须鳎(Paraplagusia japonica);RR中的MTN仅采获褐菖鲉(Sebastiscus marmoratus)和斑头鱼(Hexagrammos agrammus)两种优势种,但MGN相应多出青鳞小沙丁鱼和小黄鱼;两生境中MGN的捕获方式均以契入为主,而MTN的渔获个体中其他捕获方式的比例明显增加;MGN对两生境近底层小黄鱼和中上层青鳞小沙丁鱼的捕获率显著高于MTN,但对褐菖鲉、斑头鱼以及日本须鳎等底层鱼类的捕获率上,MGN要低于MTN;SB中基于MTN的多样性指标均显著大于MGN,而RR中两者之间的各指标并无显著差异;两生境中MGN和MTN所呈现的群落格局均存在显著差异.在进行刺网采样时,需依据研究目标应用适宜的网具和方法,以最大限度地了解鱼类组成的真实情况.     

不同生态区域沙地建群种油蒿的钙组分特征

为探索同一物种在不同生态区域钙组分特征的差异,选择我国北方沙地重要建群种油蒿(Artemisia ordosica)为研究对象,采集了内蒙古杭锦旗、乌审旗、阿拉善左旗以及宁夏盐池县和陕西榆林市榆阳区不同沙地类型、不同生长阶段的油蒿样品,利用连续组分法测定分析了油蒿的钙组分特征.结果表明,在油蒿的不同器官中,叶水溶性钙和醋酸溶性钙均显著高于枝和根,叶与根盐酸溶性钙均显著高于枝.在不同生态区域,降水量较多的地区油蒿体内水溶性钙含量较多,降水量较少的地区油蒿体内盐酸溶性钙含量较高.分析得知,降水条件较好的地区较高的水溶性钙主要体现在油蒿的叶中,而降水条件较差的地区较高的盐酸溶性钙主要体现在油蒿的叶和根中.油蒿在不同生长阶段钙组分没有显著差异,但不同类型沙地上油蒿的钙组分却有显著差异.可见,不同生态区域的油蒿,生境条件越好体内水溶性钙含量越高,生境条件越差体内盐酸溶性钙含量越高.     

降雨量变化对樟子松生理生态特性的影响

全球气候变化背景下大气环流及水文循环的改变,可导致区域降雨格局变化,作用于区域陆地生态系统物质循环与能量流动过程,从而影响植物群落对降水量变化的生理生态响应.以科尔沁沙地樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)人工林为对象,设置野外降雨变化实验样地(天然降雨(CK)、降雨量减少30％(-30％)、降雨量增加30％(+30％)3种处理)、选择2个不同的生长季降雨格局( DRY-236 mm、WET-357 mm),研究生长季樟子松针叶的光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、叶绿素、脯氨酸、可溶性蛋白、丙二醛(MDA)、SOD活性以及生长变化,分析降雨变化对樟子松人工林的影响.结果表明,樟子松针叶光合、蒸腾速率和水分利用效率与降雨量呈正相关,降雨量变化对樟子松生理生态特征产生显著影响,其中生长季水分胁迫对樟子松生长的影响存在滞后效应,樟子松针叶N含量的变化可反映不同水分变化与土壤养分有效性共同作用模式.     

毛乌素沙地克隆植物对风蚀坑的修复

通过在根茎型克隆植物沙鞭和赖草的种群中设置模拟风蚀坑,研究了根茎禾草沙鞭和赖草对风蚀坑的修复能力及其机理。实验结果表明:沙鞭和赖草都能通过克隆拓展在风蚀坑中产生比自然条件下更多的分株,以更好利用风蚀坑中充足的光照,从而具有很强的风蚀坑修复能力;但同时这些分株的生长也受到风蚀坑中养分条件的制约,生物量、叶片数量和分株高度都不如自然条件下形成的分株;赖草通过间隔子的可塑性反应,将更多的新生分株放置在风蚀坑内,从而具有更强的修复能力。赖草对风蚀坑的修复主要是通过周围根茎扩展进入坑中,然后产生新的分株;而沙鞭不仅可以通过周边根茎进入产生新的分株,同时也可以通过更深层次的根茎来产生新的分株。     

荒漠化对毛乌素沙地土壤呼吸及生态系统碳固持的影响

荒漠化极大地影响着包括毛乌素沙地在内的干旱、半干旱区的土壤呼吸及碳固持潜力,因而,可能对区域或全球的碳循环造成一定影响。为揭示土壤呼吸的时间变化及其影响因子,理解荒漠化对毛乌素沙地土壤呼吸及碳固持的影响,根据毛乌素沙地荒漠化类型的研究结果,以毛乌素沙地固定沙地本氏针茅群落(FS)、固定沙地油蒿群落(FA)、半固定沙地油蒿群落(SFA)、流动沙地一年生植物群落(AL)等4个代表毛乌素沙地荒漠化主要阶段的植物群落为研究对象,采用LI-8100 土壤碳通量测量系统测定了其土壤呼吸速率的日动态和月动态,结合植物群落生产力的野外调查,分析了荒漠化对土壤呼吸速率及碳固持的影响。结果表明:FA、FS、SFA、AL不同月份之间土壤呼吸速率日动态变化显著,4个群落5月份土壤呼吸最高、最低值分别出现在9:00 10:00和18:00,但6 9月份土壤呼吸最高、最低值却分别出现在12:00 以后和7:00。FA、FS、SFA、AL在主要生长季(5 9月)的平均土壤呼吸速率分别为:99.79、88.13、47.95、13.82 mg · m^-2 · h^-1。FS、FA和SFA土壤呼吸速率月变化显著,5月最低,7月最高,AL土壤呼吸速率月变化相对较小。FS、FA和SFA土壤呼吸速率月变化与土壤温度存在显著的指数相关关系,FS、FA、SFA和AL的 Q₁₀值依次为5.87、5.05、4.02、0.64。FS和FA的土壤呼吸速率月变化与土壤湿度显著正相关,而SFA和AL的土壤呼吸速率月变化与土壤湿度不存在显著线性关系。土壤呼吸与10 cm深度的土壤温度和湿度回归模型表明土壤温度和湿度可以解释不同群落土壤呼吸月变化的69% 87%。FS、FA、SF和AL的月土壤呼吸速率与根系生物量存在显著线性关系。在主要生长季(5 9月)平均根系呼吸速率和平均土壤微生物呼吸随荒漠化程度的加重而降低。FS、FA、SFA和AL根系呼吸与土壤呼吸的比率分别为51.40%、59.99%、70.85%、45.86%。在主要生长季(5 9月)净生态系统生产力分别为36.16、18.56、-11.29和-22.49 C g/m²。随荒漠化程度的加重,生态系统碳固持能力逐渐降低。因此,采取合理措施使荒漠化土地向以油蒿或本氏针茅为主的固定沙地演替,有助于毛乌素沙地生态系统碳固持能力的提高和植物群落的生长。