水盐变化对荒漠植物功能多样性与物种多样性关系的影响

研究植物功能多样性与物种多样性关系对土壤水盐环境的响应规律,有助于掌握胁迫环境下植物多样性的维持机理.本研究分析了艾比湖高、低土壤水盐环境下荒漠植物功能多样性、物种多样性差异及二者间关系在不同水盐环境下的变化规律.结果表明:(1)高水盐环境下植物功能离散度显著低于低水盐环境(P<0.05),物种多样性指数Fish-α显著高于低水盐环境;(2)一元与多元回归分析均表明,高水盐环境下物种多样性对功能多样性RaoQ与FRic指数有显著促进作用,低水盐环境下物种多样性对功能多样性和均匀度有显著促进作用,但对功能离散度具有显著抑制作用(P<0.05);(3)物种多样性对功能多样性的影响在低水盐环境下更显著,预测力更强;(4)功能丰富度、离散度与均匀度能较敏感地反映出荒漠植物功能多样性对水盐变化的响应.本研究有助于理解荒漠植物群落构建机制,并为荒漠植物恢复与管理提供理论参考.     

四种荒漠植物生物量分配对土壤因子 的响应及异速生长分析

该研究以四种荒漠植物:盐地碱蓬(Suaeda salsa)、新疆绢蒿(Seriphidium kaschgaricum)、对节刺(Horaninowia ulicina)、骆驼刺(Alhagi sparsifolia)为对象,采用挖掘法获取完整的植株生物量,测定土壤理化性质,并通过四种荒漠植物生物量、生物量分配比对土壤因子的响应程度以及异速生长模型进行了对比分析。结果表明:(1)四种荒漠植物的生物量、生物量分配比重差异明显;新疆绢蒿具有最大的地上、地下生物量,对节刺的生物量最小;根冠比(R/S)大小排序依次是骆驼刺对节刺、新疆绢蒿盐地碱蓬(P0.05)。(2)利用RDA分析土壤因子对R/S的影响,结果发现土壤因子对新疆绢蒿、盐地碱蓬、骆驼刺、对节刺的R/S解释程度分别是16.3%、24.8%、33.1%、35.4%,其中土壤全氮与对节刺的R/S呈正显著关系(P0.05),土壤水分与盐地碱蓬的R/S呈极显著正相关(P0.01)。(3)四种荒漠植物地上—地下间均具有极显著的相关生长关系(P0.01);新疆绢蒿地上—地下间为等速生长关系(α=1),而对节刺和骆驼刺则均为α=3/4的异速生长关系,盐地碱蓬属于非3/4幂指数的异速生长关系(α1),四种荒漠植物间具有共同的异速生长指数(0.767)。以上结果说明艾比湖优势荒漠植物具有功能趋同性,其空间分配特征对土壤因子的响应存在物种特异性。     

低能离子注入短命植物多伞阿魏(Ferula ferulaeoides)抗性生理特征

以能量30 keV、不同剂量N 离子注入多伞阿魏(Ferula ferulaeoides)种子用以研究多伞阿魏抗性生理指标的变化,以期为保护短命植物多伞阿魏提供理论依据.试验结果表明:随离子注入剂量增大,多伞阿魏种子发芽率和发芽指数逐渐下降;超氧化物歧化酶(SOD)活性增加、过氧化物酶(POD)、和过氧化氢酶(CAT)活性逐渐升高.剂量过大时,SOD、POD和CAT活性下降;游离脯氨酸含量逐渐降低,但在6×1016N /cm2剂量时含量升高;可溶性蛋白质含量先升高再降低,6×1016 N / cm2剂量时为最高值.通过对发芽率、发芽指数的结果进行方差分析,得出低剂量N 离子注入可破除多伞阿魏种子休眠,促进种子萌发;适当剂量N 离子注入可激活保护酶、脯氨酸和可溶性蛋白的表达.     

荒漠草地中氮添加与多环芳烃降解的关系

多环芳烃作为环境污染物中一类极为重要的物质,探索它的去除方法吸引了全球环境学者及政府的高度重视。大气氮沉降在过去几十年不断增加,已影响到陆地生态系统氮循环过程。但目前,氮沉降与多环芳烃降解之间的关系尚不明确。通过在新疆克拉玛依市石油化工厂附近的荒漠草地上,模拟氮沉降实验,通过在4氮添加梯度(CK=0; N1=10; N2=30; N3=90 kg N hm~(-2) a~(-1))上调查土壤中16种优先控制多环芳烃的含量和总量(∑PAHs),以及它们与生物非生物环境因子(土壤环境因子、土壤酶活性和土壤微生物功能多样性)之间的关系,旨在揭示氮沉降对多环芳烃降解的影响。结果表明:除苊烯(Acenaphthylene)和苊(Acenaphthene)两种多环芳烃在4个N添加梯度上未检测到含量外,∑PAHs和其他14种优先控制多环芳烃在土壤中的含量均随氮添加量增加显著减小(N2≤N3N1CK)(P0.01);对照样地(CK)在施氮前后,低高分子多环芳烃含量的比值1.00,且0.40荧蒽(Fluoranthene)/[(荧蒽(Fluoranthene)+芘(Pyrene)]0.50,石油污染物是当地土壤中多环芳烃的主要来源;9月份克拉玛依市荒漠草地土壤中∑PAHs约(28.91±2.32) mg/kg,属于多环芳烃重污染土壤;广义线性混合效应模型结果显示,在大多数情况下,∑PAHs和14种多环芳烃的含量与土壤有机质、铵态氮、硝态氮、总氮、有效磷和脲酶活性显著相关(P0.05),但其与生物非生物环境因子之间的回归关系在不同种类多环芳烃之间差异较大。综上可知,土壤中多环芳烃的降解是一个非常复杂的过程,它是自身属性、植物根系和土壤微生物等多重因子相互共同作用的结果。在干旱区荒漠草地中,氮添加能提升土壤中营养物质的可利用性、植物根系和土壤微生物的活性,有利于降解土壤多环芳烃。     

干旱区典型流域土壤肥力空间变异特征

以新疆阜康三工河流域为研究对象,分析了不同样点的土壤肥力特征,利用地统计学和地理信息系统(GIS),研究流域土壤的空间异质性和格局。结果表明,土壤肥力要素的变异系数在5.00%~66.77%,各土壤肥力质量要素接近正态分布;8种土壤肥力要素均存在空间变异结构特征;土壤有机质与氮素空间变化趋势相似,且相关性极显著;速效磷和速效钾的空间格局相似性较大;人类干预极大影响土壤空间格局。     

不同生境黑果枸杞根际与非根际土壤微生物群落多样性

研究典型生境黑果枸杞根际与非根际土壤微生物群落多样性及其与土壤理化性质间的关系,为进一步研究黑果枸杞抗逆性提供理论数据。采集新疆精河县艾比湖地区(EB)盐碱地、乌苏市(WS)路旁荒地、五家渠市(WQ)人工林带的黑果枸杞根际与非根际土壤,利用Illumina-MiSeq高通量测序技术分析细菌和真菌群落组成和多样性。结果表明:根际土壤细菌多样性高于非根际土壤(WQ除外),而根际真菌多样性低于非根际土壤。WQ非根际土壤细菌和真菌多样性均高于EB和WS;根际细菌多样性排序为EBWSWQ,根际真菌多样性排序为WSEBWQ。根际土壤优势细菌门依次是变形菌门、拟杆菌门、放线菌门、酸杆菌门,真菌优势门为子囊菌门、担子菌门。根际土壤细菌变形菌门、拟杆菌门、酸杆菌门的相对丰度高于非根际土壤,而厚壁菌在根际土壤中的丰度显著降低,真菌优势门丰度在根际土和非根际土中的变化趋势因地区而异; Haliea、Gp10、Pelagibius、Microbulbifer、假单胞菌属、Thioprofundum、Deferrisoma是根际土壤细菌优势属;多孢子菌属、支顶孢属、Corollospora、Cochlonema是根际真菌优势属。细菌、真菌优势类群(门、属)的组成以及丰富度存在地区间差异,厚壁菌门在EB地区的丰富度显著高于含盐量较低的WS、WQ;盐碱生境EB中根际土壤嗜盐细菌的丰度高于非盐碱生境(WQ、WS),如盐单胞菌属、动性球菌属、Geminicoccu、Pelagibius、Gracilimonas、Salinimicrobium等。小囊菌属是EB根际真菌的最优势属,Melanoleuca是WQ和WS的最优势属,地孔菌属、Xenobotrytis、Brachyconidiellopsis、多孢子菌属等在EB根际土壤中的丰度显著高于WQ和WS。非盐碱生境(WS和WQ)的微生物群落之间的相似性较高,并且高于与盐碱环境(EB)之间的相似性,表明土壤含盐量对微生物群落组成丰度具有重要的影响。     

独山子区优势草本植物根际与非根际土壤微生物功能多样性

以独山子区3种优势草本植物的根际与非根际土壤为研究对象,采用Biolog-ECO微平板法对土壤微生物功能多样性进行了研究。结果表明:3种不同植物根际与非根际土壤微生物代谢活性(AWCD)、丰富度指数Shannon(H)和均匀度指数Mc Intosh(U)均存在不同差异,且博乐蒿根际土壤微生物功能多样性均优于非根际土壤及其他两种植物;根际土壤微生物对糖类、脂类、酸类和胺类碳源物质比较敏感,非根际土壤微生物敏感于酸类、氨基酸类以及糖类碳源,根际土壤微生物对碳源的利用能力更强,且不同植物根际环境微生物碳源利用特征不同;微生物活性、丰富度指数和微生物均匀度指数与土壤pH值、SOM、AP和NO-3-N存在显著正相关(P0.05);博乐蒿根际土壤养分含量与微生物活性均较高,对环境的适应性更强,在独山子区生态环境管理与建设中可对其进行关注。     

狭果鹤虱幼苗营养生长和生物量分配对凝结水梯度的响应

以新疆艾比湖湿地国家级自然保护区荒漠短命植物狭果鹤虱为研究对象,研究少凝结水、自然凝结水和倍增凝结水3个梯度下狭果鹤虱幼苗形态、生理响应对策及单株植物的干物质分配格局.结果表明: 随凝结水量增加,狭果鹤虱幼苗与叶片吸收水分有关的性状叶绿素相对含量、叶片水势、株高、冠幅、茎质量和叶质比均显著增高,而与根吸收和运输水分有关的性状主茎径、根长和根径无显著变化;株高和叶绿素相对含量对凝结水量的响应最迅速;不同凝结水梯度下,狭果鹤虱幼苗对茎的生物量投入比例无显著差异,但随幼苗生长,3个梯度植物的根质比均逐渐下降,少凝结水处理植株降幅相对较小.狭果鹤虱幼苗主要通过改变地上部分性状响应凝结水量的变化,叶片光合潜力和干物质比重随凝结水量增加而显著增加.     

荒漠灌木梭梭(Haloxylon ammodendron)周围土壤微生物的空间分布

以古尔班通古特沙漠荒漠生态系统中主要优势种——梭梭(Haloxylon ammodendron)冠幅内外的土壤为研究对象,通过分析从树干基部向外水分和养分变化下土壤微生物生物量、多样性和群落组成的变化规律,试图揭示荒漠生态系统中土壤微生物空间分布的基本特征。微生物生物量和多样性采用磷脂脂肪酸进行测定。结果表明:从树干基部向外,土壤微生物总生物量、多样性以及不同微生物类群的生物量均随土壤水分和养分含量降低而逐渐降低,指示了土壤微生物从裸地向内集聚分布的特征。另外,在微生物群落组成中,不同类群微生物的生物量从树干基部向外的减少程度有所不同,例如,从树干基部附近5 cm处到冠外裸地200 cm处,真菌、细菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌的生物量分别减少了50.25%、84.06%、82.70%、92.57%,指示了细菌从裸地向内集聚分布的程度强于真菌,革兰氏阴性菌从裸地向内集聚分布的程度也较强于革兰氏阳性菌。研究表明,在资源稀缺的荒漠生态系统中,土壤微生物倾向于分布在冠内资源丰富的区域。土壤微生物的空间分布不仅与资源的丰富度有关,而且与微生物自身对环境变化的忍耐性或敏感性有关。     

植物耐盐的生理机制及基因工程新进展

在各种环境胁迫中,盐胁迫是造成作物减产的严重环境因素之一。主要从耐盐的生理机制和一些下游调节过程入手,包括:离子区隔化、渗透调节、激素调节、去毒化作用、光合途径的改变等,讨论了植物耐盐工程的新进展;同时还讨论了分子水平育种的影响因子。