黄土高原羊圈沟小流域人工物种和自然物种径向生长对气候变化的响应差异

为揭示黄土高原人工和自然物种径向生长对气候变化的响应差异,在延安羊圈沟小流域分别获取人工和自然物种的树木年轮材料并构建标准年表,其中人工物种为刺槐(Robinia pseudoacacia)和柠条(Caragana korshinskii),自然物种为山杏(Armeniaca sibirica)和荆条(Vitex negundo var.heterophylla),并对年表中的气候信号进行了统计分析。结果表明:1)人工物种年表中的气候信号较强,主要表现在5—8月份,与温度呈负相关关系(刺槐:r=-0.427—-0.511,P0.05;柠条:r=-0.227—-0.738,P0.05),与降雨则呈正相关关系,但相关系数未达到显著性水平;自然物种年表中的气候信号较弱,与温度和降雨的相关关系均较低;2)不同于自然物种,人工物种树轮年表还与去年夏季(7—9月份)温度(负相关)和降水(正相关)存在相关关系,表明人工物种树木生长对气候因子存在一定滞后性;3)人工物种树轮年表与PDSI干旱指数在各月份均维持正相关关系,在生长季(刺槐4—9月、柠条4—8月)达到显著水平(刺槐:r=0.481—0.704,P0.05;柠条:r=0.314—0.610,P0.05);而自然物种年表与PDSI干旱指数的相关关系较弱,均未达到相关性水平。从各年表与气候要素(温度、降雨、PDSI)响应强度来看,黄土高原人工物种树木生长受水分胁迫显著,且以刺槐最为明显,其次是柠条;自然物种树木生长则没有明显干旱胁迫的影响,仅山杏生长受一定水分胁迫影响,荆条生长则与各气候要素关系较弱,水分胁迫对其生长的影响已很小。本研究的结果表明黄土高原人工物种生长明显受到水分条件限制,而自然恢复物种生长则受水分条件影响较小,能适应黄土高原干旱半干旱气候条件。     

Species composition and structure characteristics of the major montane shrub communities in the west slope of Helan Mountains,Nei Mongol,China

灌丛是贺兰山最主要的植被组分, 但关于该地区灌丛群落的专门研究并不多见。为了解该地区灌丛资源的分布及生长状况, 该研究对内蒙古贺兰山国家级自然保护区内主要的山地灌丛群落进行样方调查, 通过分析样方数据, 量化描述了各群落的基本特征。结果表明: 贺兰山自然保护区沿海拔梯度主要有准噶尔栒子群系(Form. Cotoneaster soongoricus)、紫丁香群系(Form. Syringa oblata)、小叶金露梅群系(Form. Potentilla parvifolia)、虎榛子群系(Form. Ostryopsis davidiana)、小叶忍冬群系(Form. Lonicera microphylla)、银露梅群系(Form. Potentilla glabra)、山生柳群系(Form. Salix oritrepha)和鬼箭锦鸡儿群系(Form. Caragana jubata) 8种主要的山地灌丛群系。     

内蒙古被子植物新资料

该文报道了内蒙古被子植物菊科(Compositae)和禾本科(Gramineae)的2个新分布记录属,即石胡荽属(Centipeda Loureiro)和扇穗茅属(Littledalea Hemsley);十字花科(Cruciferae)、蔷薇科(Rosaceae)、豆科(Leguminosae)、堇菜科(Violaceae)、伞形科(Umbelliferae)、紫草科(Boraginaceae)、菊科(Compositae)、禾本科(Gramineae)、莎草科(Cyperaceae) 9个科的11个新分布记录种,即裂叶独行菜(Lepidium lacerum C. A.Meyer)、腺粒委陵菜(Potentilla granulosa T. T. YuC. L. Li)、祁连山棘豆(Oxytropis qilianshanica C. W.ChangC. L. Zhang ex X. Y.H. Ohashi)、石生堇菜(Viola rupestris F. W. Schmidt)、河西阿魏(Ferula hexiensis K. M. Shen)、青海齿缘草(Eritrichium medicarpum Y. S. LianJ. Q. Wang)、斑种草(Bothriospermum chinense Bunge)、青藏蒿(Artemisia duthreuil-de-rhinsi Krascheninnikov)、石胡荽[Centipeda minima (Linnaeus)A. BraunAscherson]、寡穗茅(Littledalea przevalskyi Tzvelev)、旋鳞莎草[Cyperus michelianus (Linnaeus)Link]。相关凭证标本存放于内蒙古大学植物标本馆(HIMC)中。     

小柱芥属植物分类及地理分布研究

小柱芥属(Microstigma Trautv.)为十字花科(Brassicaceae)一寡种属,目前由于缺乏系统研究,存在属内物种划分不明确,地理分布不确定等问题。该文通过在甘肃、内蒙古的标本采集,以及GBIF的标本记载和相关文献的查阅,对小柱芥属植物的形态特征和地理分布进行了详细描述,确定了小柱芥属内的物种数目并编制了属内物种检索表,绘制了地理分布图。结果表明:支持尤那托夫小柱芥(Microstigma junatovii)为一个独立的种,同时该种为中国新分布记录种;确定小柱芥属为蒙古高原近特有属,含4个种。该研究不仅丰富了中国小柱芥属的物种多样性,为小柱芥属的植物鉴定提供了理论依据,也为蒙古高原植物区系、植被等相关研究积累了新资料。     

艾比湖流域盐碱尘沉降对棉花叶片的危害

通过野外定位监测实验,研究了艾比湖流域盐碱尘对棉花叶片光合特性、盐分含量以及叶片细胞生理功能的影响。结果表明:盐碱尘沉降对棉花叶片的盐分离子含量造成影响,导致叶片Na+、Cl-和SO42-等有害离子含量增多,K+等营养元素含量减少,影响棉花叶片营养吸收,造成叶片遭受盐分离子毒害;盐碱尘沉降显著阻塞棉花叶片气孔,影响叶片净光合速率、呼吸速率、光能利用率、水分利用率、蒸腾作用和叶片温度;盐碱尘沉降造成棉花叶片细胞丙二醛含量增加,叶绿素、类胡萝卜含量减少;棉花叶片通过增加可溶性糖、脯氨酸含量来调节细胞溶剂的损失,通过增强抗氧化系统酶的活性来清除活性氧等有害物质,减少损伤,维持正常的生理功能。     

内蒙古岗更诺尔湖泊退化情景下好氧甲烷氧化的微生物过程研究

【目的】内蒙古岗更诺尔湖退化为碱地、草地情景下,研究好氧甲烷氧化过程及其微生物群落的变化规律。【方法】针对湖泊沉积物及其退化后形成的碱地、草地土壤,在不同初始甲烷浓度下培养,研究其甲烷氧化速率,通过实时荧光定量PCR、高通量测序技术分析甲烷氧化菌的群落构成及其变化规律。【结果】湖泊退化过程中,沉积物和碱地的土壤理化性质、甲烷氧化速率变化规律基本一致,但与草地土壤有显著差异。在微生物属水平,甲烷氧化菌Methylococcus的丰度显著增加,在沉积物、碱地和草地中的丰度分别为19.2%、48.8%和78.3%,而Crenothrix的丰度明显降低,依次为54.7%、32.1%、和13.9%。进一步室内模拟不同初始浓度下甲烷氧化过程,发现沉积物中Crenothrix和Methylocaldum的增幅最大;碱地土壤中Methylococcus和Methylomonas的增幅远高于其他甲烷氧化菌;而在草地土壤中,Crenothrix增加高达7.81%,增幅达196倍。这些显著增加的微生物可能在不同浓度甲烷氧化过程中发挥了重要作用。【结论】湖泊退化过程中,甲烷氧化潜力降低。沉积物中的甲烷氧化菌发生了显著分异,Methylococcus逐渐成为碱地和草地的优势微生物,而Crenothrix则逐渐成为弱势类群。然而,草地土壤氧化高浓度甲烷过程中,数量上占弱势的Crenothrix迅速变为优势类群,可能发挥了重要作用。     

西鄂尔多斯4种荒漠植物光合作用特征与差异性

植物对光能的高效吸收、传递和转换机理是光合作用的核心。为了厘清西鄂尔多斯地区4种荒漠植物光合生理生态适应性和生境适宜性,运用LI-6800光合作用测定系统对四合木(Tetraena mongolica)、霸王(Sarcozygium xanthoxylon)、沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)和白刺(Nitraria tangutorum)进行光合作用日变化进行了测定。研究结果表明:(1) 4种荒漠植物的光合作用日变化的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO_2浓度(Ci)均表现出明显的分异;(2)净光合速率均呈"双峰"曲线的变化趋势,4种荒漠植物的净光合速率(Pn)依次排序为四合木(4.37μmol m~(-2) s~(-1))霸王(3.58μmol m~(-2) s~(-1))沙冬青(2.63μmol m~(-2) s~(-1))和白刺(2.26μmol m~(-2) s~(-1))。说明四合木和近缘种霸王比其他二种荒漠植物具有较强的光合生理生态适应性与生境适宜性;(3)从影响光合作用的有关生理生态因子来看,净光合速率与气孔导度与蒸腾速率、水分利用效率呈现明显的正相关性,与微气象因子大气相对湿度(RH)的相关性不明显;(4)水分因子是限制4种荒漠植物生长的重要因素之一。该研究以期为我国西北荒漠区珍稀濒危植物的保护提供案例借鉴与理论依据。     

内蒙古西鄂尔多斯地区半日花荒漠群落特征及其分类

半日花(Helianthemum songaricum)为亚洲中部特有种和古地中海残遗植物, 其群落为内蒙古西鄂尔多斯地区的特有荒漠植物群落。该文以2016-2017年野外调查数据为基础, 结合相关文献资料, 对半日花荒漠群落的分布、群落特征及其分类进行了总结。结果表明: (1)半日花荒漠群落集中分布于黄河以东内蒙古西鄂尔多斯的阿尔巴斯山麓南北部、千里沟; 少量分布于黄河以西贺兰山北端内蒙古乌海市与阿拉善盟交界处及贺兰山最南端的内蒙古阿拉善盟与宁夏交界处明长城沿线的石质残丘。(2)根据样地调查, 半日花荒漠群落记录到种子植物58种, 隶属于17科39属, 其中灌木、半灌木18种, 多年生草本27种, 一年生草本植物13种; 水分生态类型中强旱生植物(15种)和旱生植物(29种)占绝对优势; 区系地理成分以中亚东部成分为主, 其次为古地中海成分和戈壁成分。(3)根据生活型和优势度, 半日花荒漠群落可分为半日花-草本荒漠群丛组、半日花-灌木-草本荒漠群丛组和半日花-半灌木荒漠群丛组, 进一步分为10个群丛。     

中国森林生物多样性监测网络: 二十年群落构建机制探索的回顾与展望

中国森林生物多样性监测网络(CForBio)目前已经沿纬度梯度从寒温带到热带布设23个大型森林动态样地, 监测1,893种木本植物, 代表我国木本植物种类的近1/6。CForBio的主要目标之一是研究森林群落的构建机制。本文综述了近20年来CForBio在群落构建机制探索方面取得的进展, 包括生物多样性时空格局、生境过滤、生物相互作用、局域扩散和区域因素以及利用新技术取得的新认知等。CForBio研究发现: (1)生境过滤和扩散限制共同决定种-面积关系及β多样性等多样性格局, 但二者的相对作用在不同样地及不同尺度存在差异; (2)生境过滤对局域群落构建的作用广泛存在, 但很难量化其对群落构建的重要性; (3)同种负密度制约在不同气候带样地普遍存在, 负密度制约的强度主要由植物菌根类型介导, 并随植物生活史类型、功能性状及环境变化而变化; (4)扩散限制在局域群落构建中发挥关键作用, 而区域因素如区域地质历史、区域物种库大小等塑造不同生物地理区群落之间的生物多样性差异; (5)宏观和微观两个方面的新技术促进群落构建机制的研究。在宏观方面, 遥感技术以低成本使大范围、多尺度的连续群落生物多样性监测和时空比较研究成为可能; 另一方面, 叶绿体基因技术和代谢组学等微观技术能促进推导群落构建的分子机制。同时, 本文还总结了以往研究的不足, 并展望了基于森林动态样地开展群落构建机制研究的未来发展, 特别强调了: (1)关注群落构建研究中的尺度问题; (2)深入开展多维度(物种、功能和系统发育)、多营养级生物互作相关的研究; (3)拓展全球变化对群落构建影响的研究; (4)融合观测-实验-模型多种手段开展群落构建机制的研究; (5)连结“群落构建理论研究”和“森林管理实践”。总之, 中国森林生物多样性监测网络的长期监测和联网研究是森林群落构建机制研究的重要基础, 也是推动群落构建理论、解决森林管理难题的重要平台。     

毛白杨根系液流与水力再分配特征

为确定毛白杨(Populus tomentosa)根系是否存在水力再分配现象,并探究其发生特征与影响因子,该研究以四年生毛白杨为研究对象,利用热比率法对3株样树的共计7条侧根(R1–R7)进行长期液流监测,并对土壤水分以及气象因子进行同步测定。结果显示:毛白杨存在两种水力再分配模式,分别为干旱驱动的水力提升和降雨驱动的水力下降,水力再分配的发生模式与特征受侧根分布深度与直径大小的影响。在整个生长季尺度上,毛白杨根系再分配的水量较低;但在极端干旱条件下,部分侧根再分配的水量可达其日总液流量的64.6%,表明水力再分配会为干旱侧根提供大量水分。根系吸水与气象-土壤的耦合因子(太阳辐射(R_s)×土壤含水率(SWC)、水汽压亏缺(VPD)×SWC、参考蒸散发(ET_o)×SWC)间存在显著相关关系,但水力再分配与所选因子基本不相关。此外,毛白杨浅层根中存在特殊的日间逆向液流现象,其液流量最高可占日液流总量的79.2%(R1)到90.7%(R2),该现象可能对浅层根系抗旱起到重要作用。