陕西洋县药用植物群落土壤种子库特性研究

采用种子萌发法对洋县药用植物群落土壤种子库物种组成、单位面积种子密度、物种丰富度及与地上群落结构的关系进行了研究。结果显示,研究区内共有种子植物50种(包括药用植物21种),隶属于28科47属,其中草本植物45种、乔木5种;不同药用植物群落间土壤种子库种子密度差异显著,从大到小依次为:2年生凹叶厚朴(Magnolia officinalis Rehd.et Wils.subsp.biloba(Rehd.et Wils.)Law)4年生凹叶厚朴7年生凹叶厚朴11年生凹叶厚朴杜仲-凹叶厚朴(Eucommia ulmoides Oliver-Magnolia officinalis Rehd.et Wils.subsp.biloba(Rehd.et Wils.)Law)7年生厚朴(Magnolia officinalis Rehd.et Wils.)杜仲山茱萸(Cornus officinalis Sieb.et Zucc.)山茱萸-凹叶厚朴;土壤种子库具有表聚性,土层深度与种子数量成负相关;药用植物群落土壤种子库与地上群落结构相似性普遍较低。低林龄群落的土壤种子库密度大于高林龄群落,因此低林龄群落有利于天然更新,它们在植被恢复和生物多样性保护中的潜在价值更大。本研究结果可为洋县药用植物群落天然更新提供理论指导。     

Responses of growth of four desert species to different N addition levels

Aims The increase in atmospheric N deposition has accelerated N cycling of ecosystems, thus altering the structure and function of ecosystems, especially in those limited by N availability. Studies on the response of plant growth to artificial N addition could provide basic data for a better understanding of how the structure of grasslands in northern China responds to increasing N deposition. Methods We investigated the seasonal dynamics of plant growth of four species after 2-year multi-level N addition in a field experiment conducted in a desert steppe of Ningxia in 2011. Plant biomass and the relative growth rate (RGR) of the studied species were measured and their relationships with C:N:P ratios of plants (community and leaf levels) and soils were analyzed. Important findings Results in 2012 showed that 2-year N addition promoted the growth of the four species and the effects were different among growth forms and were species-specific. In general, the plant biomass of the studied species was significantly correlated with leaf N concentration, leaf N:P ratio, community N pool, soil total N content and soil N:P ratio, while only weak relationships were observed between plant biomass and C:N and C:P ratios of plants and soils. In contrast, there was a significant linear relationship between RGR and N:P ratios both of plants and soils.Our results suggest that short-term N addition promoted the accumulation of plant biomass, and the species-specific responses to stimulated N addition can directly affect the structure of the desert steppe ecosystem. Plant N:P ratio and soil N:P ratio could indicate nutrient limitation of plant growth to a certain extent: N addition increased soil N content and N:P ratio, and thus relieved N limitation gradually. Once more N is available to plants, the growth of plants and the accumulation of community N was stimulated in turn.     

四合木根部及茎部导管分子比较解剖学研究

采用显微照相技术对四合木根、茎部导管分子形态特征及数量特征进行比较研究,并运用SMA分析导管分子长度与直径之间的异速生长关系,探讨四合木的次生木质部导管分子对草原化荒漠地区的适应特性。结果表明:(1)四合木根部与茎部导管分子均以孔纹、网纹和两端无尾类型为主,具单穿孔板。(2)四合木根部与茎部导管分子在长度上均为短级水平,直径上均为小级水平,且宽窄导管并存;茎部导管分子较根部导管分子更加"小型化"。(3)不论根部或茎部,其导管分子的长度与直径之间均表现出异速生长的关系,且导管分子长度的增长速率大于直径的增长速率。这些结果有助于从细胞学尺度上了解荒漠区木本植物对草原化荒漠地区的适应策略。     

荒漠草原中间锦鸡儿林土壤养分效应对群落组分和多样性的影响

为系统认识荒漠草原中间锦鸡儿人工林草本植被特征及演变趋势对土壤养分的响应,采用空间代替时间的方法,以天然草地为对照,构建3个中间锦鸡儿林龄(16a、25a、37a)研究序列,调查不同中间锦鸡儿林灌丛内外土壤植被并分析二者之间的关系。结果表明:(1)随林龄增加,不同功能群植物重要值呈不同变化趋势,其中禾本科植物显著增加,豆科植物显著降低,杂草类植物先减小后增加。(2)α多样性分析显示,荒漠草原中间锦鸡儿人工林16a灌丛外物种丰富度(S)、香浓维纳指数(H)最高(P0.01);不同林龄均匀度指数(J)、优势度指数(P)未表现出明显的变化规律。(3)β多样性分析显示,Cody指数(βc)和Morisita-Horn(CMH)相似指数均表现出16a与25a、37a之间的物种差异较大、25a与37a之间物种差异相对较小、37a中间锦鸡儿林与天然草地物种组成相似,βws指数在25a中间锦鸡儿林最大。(4)人工中间锦鸡儿林存在显著的土壤碳氮"肥岛效应",其中土壤有机碳是不同林龄植物群落组成差异的显著性影响因子,土壤速效氮为不同林龄灌丛外植物多样性差异的显著性影响因子,但灌丛内植物多样性对土壤养分的响应并不显著。研究认为,中间锦鸡儿林土壤养分演替正效应提高了植物多样性,增强了植物物种的更替程度,但建植后期(37a)植物群落存在向天然草地演替趋势。     

古尔班通古特沙漠荒漠肉苁蓉遗传多样性分析

为了全面了解古尔班通古特沙漠荒漠肉苁蓉居群分布的遗传多样性特点,本研究通过ISSR分子标记技术,利用Nei和Shannon等多样性指数对古尔班通古特沙漠中5个居群166个个体的荒漠肉苁蓉遗传多样性、荒漠肉苁蓉种群和种内的遗传多样性进行分析。在供试材料中,8个引物共扩增出144个多态位点,多态位点百分率达100%,5个居群的多态位点百分率差异在46.53%～77.78%之间。在物种水平上,Nei基因多样度(h)为0.260 4,Shannon多样性指数(I)是0.411 0。遗传变异分析表明,物种水平的居群间遗传分化系数Gst为0.222 2,居群间的基因流Nm为1.750 7。研究显示古尔班通古特沙漠中荒漠肉苁蓉多态位点比例高,各居群基因交流较多,不同居群间遗传变异并不明显,这些对肉从蓉资源有效地保护和利用具有重要意义。     

气候变化背景下近30年祁连山高寒荒漠分布时空变化

高寒荒漠作为青藏高原植被带谱的顶端类型广泛分布于祁连山高海拔地区, 其生长和分布条件与周边区域差异明显, 对气候变化的响应更为敏感, 且研究较少。该文利用1990年以来的Landsat TM、OLI数据, 采用决策树分类和人工目视解译方法, 提取了祁连山高寒荒漠的分布范围。结合气候变化情况, 综合分析了气候变化背景下近30年祁连山高寒荒漠分布的动态变化及其时空差异。结果表明: (1)近30年增温气候变化过程中, 祁连山高寒荒漠分布范围呈萎缩趋势, 萎缩速率约为348.3 km ²·a ^-1, 萎缩变化幅度表现为西段>中段>东段, 局部地段上存在扩张现象。上述现象导致高寒荒漠下界平均海拔以每10年约15 m的平均速率向更高海拔推进, 向上推进幅度为西段>东段>中段; (2)受水热条件控制, 近30年祁连山高寒荒漠分布动态变化集中分布在低坡度地区。由于水热背景条件的空间差异, 祁连山东段和中段阳坡上高寒荒漠分布动态变化大于阴坡, 而在祁连山西段表现相反; (3) 1990年以来, 祁连山增温显著, 降水量微弱增加。在气候变化以及区域地形限制共同影响下, 祁连山高寒荒漠分布变化时空差异明显, 且过渡带上归一化植被指数与气温相关性高于降水量。以上结果表明, 气候变化影响祁连山高寒荒漠分布动态变化及其空间差异, 但气温是主要的影响因子, 增温促进了高寒荒漠下接植被带主体高寒草甸的生长。     

民勤绿洲边缘积沙带植物群落健康分析

甘肃河西走廊经过60多年的防沙治沙,在绿洲边缘形成了一条积沙带。其中,民勤绿洲边缘积沙带相对最典型、最完整。积沙带上的植被不仅是积沙带的形成因素,更是维持积沙带稳定的重要因素。从一定意义上说,积沙带上植被的健康状况,决定着积沙带的稳定性。为了分析积沙带上的植被状况,在民勤绿洲边缘积沙带上等间距设定了11条样线,通过60多个样方的植被调查,对民勤绿洲边缘积沙带上植物群落进行了健康序列分析。结果表明:民勤绿洲边缘积沙带上的植被普遍是不健康的,民勤绿洲边缘人工固沙林积沙带上的植被健康状况相对好于天然灌丛积沙带上的植被健康状况,乔灌混交林积沙带上的植被健康状况最差。民勤绿洲下游积沙带上的优势种植物柽柳严重枯死,健康状况最差,积沙带潜在风蚀活化的危险。农田弃耕后,沙区农田边缘防护林及其积沙带的保护是一个新的值得考虑的问题。     

塔克拉玛干沙漠南缘荒漠绿洲过渡带不同土地利用影响下土壤化学计量特征

荒漠绿洲过渡带在维护绿洲生态安全和绿洲稳定上具有重要作用。垦荒等土地利用的增强使得荒漠绿洲过渡带的健康稳定受到了巨大的挑战。以塔克拉玛干沙漠南缘典型荒漠绿洲过渡带为研究对象,系统分析了不同土地利用方式(桑田、半自然柽柳林、瓜地、棉花-玉米地)对土壤养分化学计量特征的影响。土壤取样沿农田到荒漠方向进行,分5层进行。研究发现,土壤各养分指标均受土地利用方式(4种)、土层(5层)和与农田边缘垂直距离(4梯度)的显著影响,且存在一定的交互作用。土地利用方式显著影响土壤各养分元素含量。随土层由浅到深,有机碳(C)、有效氮(N)和有效磷(P)基本呈下降趋势,全N具有波动变化,而全P变化不显著。随与农田边缘垂直距离的增加,各养分含量基本呈递减趋势。对同一土层(共选择三层)不同土地利用方式下土壤养分具体分析表明,棉花-玉米地这一利用方式在农田内部具有最高的土壤有机C和全N含量,其次为桑田。随着与农田边缘垂直距离的增加,土壤C、N含量优势减弱。除农田内部样地(0 m)外,三层土壤全P含量基本呈桑田柽柳林棉花-玉米地趋势。表层有效N含量在农田内部样地(0 m)瓜地最高,其他距离处(大于等于20 m)棉花-玉米地高,下层土壤有效氮含量在农田内部各土地利用方式间无差异。在各距离样点处不同土地利用类型间土壤有效P含量的变化无明显规律,在农田内部以瓜地有效P含量最高。棉花-玉米地土壤全量N/P在农田内部和与农田边缘垂直距离20 m处含量最高。三土层土壤有效N/P在农田内部以柽柳林最高,随着与农田边缘垂直距离增加,土壤有效N/P显著改变。综合来看,土地利用对荒漠绿洲过渡带土壤营养含量的增加具有正向作用,由土壤养分变化带来的生态效应值得关注。     

库布齐东段不同植被恢复阶段荒漠生态系统碳氮储量及分配格局

为科学评价植被恢复促进沙漠化逆转对碳氮储量的影响,以流动沙地、半固定沙地、油蒿固定沙地、柠条固定沙地、沙柳固定沙地5个阶段荒漠生态系统为研究对象,采用时空替代法分析植被恢复过程中荒漠生态系统碳氮储量及分配格局。结果表明:不同恢复阶段碳氮储量均表现为:流动沙地(3320.97 kg C/hm~2、346.69 kg N/hm~2)半固定沙地(4371.46 kg C/hm~2、435.95 kg N/hm~2)油蒿固定沙地(6096.50 kg C/hm~2、513.76 kg N/hm~2)柠条固定沙地(9556.80 kg C/hm~2、926.31 kg N/hm~2)沙柳固定沙地(19488.54 kg C/hm~2、982.11 kg N/hm~2)。植被层碳氮储量均呈现随植被恢复逐渐增加的趋势,除流动沙地外,其他阶段碳氮储量均以灌木层为主,占比分别为66.65%—91.41%和52.94%—93.39%,草本和凋落物占比较小。灌木各器官生物量及碳储量分配均为:茎根叶,氮储量分配无明显规律,草本各器官生物量及碳氮储量分配均为地上部分高于地下部分。土壤层是荒漠生态系统碳氮储量的主体,碳储量占比为68.64%—99.62%,氮储量占比为89.26%—99.89%,同样呈现随植被恢复逐渐增加的趋势。碳氮储量随土层加深逐渐降低,具有明显的表层富集特征,且随植被恢复过程富集性显著加强。这说明人工建植促进植被演替实现沙漠化逆转可以显著增强荒漠生态系统的碳氮固存能力。