塔里木盆地南缘旱生芦苇生态特征与水盐因子关系

选择位于塔里木盆地南缘极端干旱区的克里雅河流域于田绿洲为靶区,结合经典统计学和冗余分析技术,研究了旱生芦苇生态特征与水盐因子的分布规律及相互关系。统计学分析显示:芦苇沿河岸至荒漠方向株高、盖度和地上生物量减少、地下生物量增加,水分与土壤盐分也呈现一定的梯度变化规律。冗余分析结果表明:水分为芦苇生态特征变化的关键驱动因子,地下水埋深和土壤水分与芦苇的生态特征呈现极显著的相关关系,钠吸附比、全盐与芦苇的生态特征呈现显著的相关关系,其他指标与芦苇生态特征的相关性均不显著。水盐因子对芦苇生态特征影响的重要性排序为地下水埋深土壤水分钠吸附比全盐HCO-3pH值Cl-/SO2-4。综合水盐要素,水分对芦苇生态特征的影响大于盐分。     

梭梭幼苗的存活与地上地下生长的关系

近几十年来,全球气候变化以及人类活动的加剧,导致古尔班通古特南缘荒漠地区的降水与地下水位发生显著的改变,这些改变必然导致荒漠植物用水策略的适应性变化。以古尔班通古特沙漠南缘原始沙漠中建群种梭梭的1年生幼苗为研究对象,对气象因子、土壤含水率、梭梭幼苗死亡率、地上地下高度(深度)、面积、生物量状况进行了全生长期的连续监测,以期探明1年生梭梭的生长、生存规律。结果表明:梭梭幼苗在土壤水分较为充沛的4—6月生长迅速,但随着土壤水分的消耗,7月地上地下部分都出现了不同程度的萎缩,在8月又恢复生长。在全年生长期中,幼苗死亡率基本呈现逐月下降的趋势。这说明在干旱来临前,梭梭幼苗快速生长以抢占更多资源;当遭遇干旱时,幼苗通过同化枝凋落有效的维持了根系供水与地上部分需水之间的平衡,保证了存活同化器官的光合能力,从而降低了死亡率。同时,幼苗以牺牲地上部分生长为代价将更多的光合产物转向根系,使得幼苗能够获得更多的水分保证其生长、生存。     

艾比湖湿地自然保护区盐生植物的水分利用效率

测定了艾比湖湿地自然保护区3类盐生植物叶片的δ13C及叶片中主要生理指标,结果表明:所调查的3类盐生植物全部属于C3植物;3类盐生植物的δ13C平均值和水分利用效率差异不显著;在3类盐生植物中,稀盐型植物的吸收水分和叶片储水能力最强,而泌盐型植物对盐分胁迫的抗逆能力最大;水分的亏缺导致3种盐生植物叶片的δ13C值、叶片蛋白质、脯氨酸、可溶性糖含量、硝态氮和硝酸还原酶等下降;盐分环境未对泌盐、拒盐类植物产生胁迫性影响,但对于稀盐型植物产生了影响。     

新疆艾比湖湿地自然保护区荒漠优势种体内的水分来源

植物体内各水分来源的比例反映植物的适应特征,在水分作为限制因子的荒漠区,其更是物种间生态位分化、荒漠多样性维持的重要机理之一。通过检测艾比湖湿地自然保护区内4个生境(荒漠、河岸林、盐沼地和沙丘)的8科14种优势种的木质部,以及当地河水、地下水、4层不同深度(0—40,40—70,70—100 cm和100—150 cm)土壤水的稳定氧同位素值(δ~(18)O),估算各物种和各科植物体内各种水分来源的比例,随后依据根系的空间位置再将14种植物分成13个中深根系和1个浅根系物种,进一步利用δ~(18)O值分析深浅根系植物间的水分差别,以及各水源间的补给关系。结果表明:(1)艾比湖湿地自然保护区内,不同物种体内水分来源存在差别。将所有优势物种按科属归类后,类似物种水平,不同科属植物体内的水分来源也存在差别;(2)地下水是大部分植物的主要补给水源,多数植物很少利用0—40 cm表层土壤水;(3)深浅根系植物的水分来源不同,深根系植物主要利用地下水和河水,而浅根系植物主要利用土壤水;(4)艾比湖湿地自然保护区内,地下水补给河水,随后两者共同从土壤深层至浅层依次补给土壤水。综上可知:干旱荒漠内,水源可利用性的多样化,导致不同区域植物体内各水分来源的比例存在差别。在离河岸距离、地下水位高低、土壤表层盐渍化程度等因素的综合影响下,多年生和盐渍环境生长的植物,趋向于吸收地下水、河水和深层土壤水,相反,一年生或短命植物趋向于利用其能触及到的各种水源。     

天山北坡雪岭云杉林地开垦的土壤有机碳损失估算

在全球变暖的背景下,由土地利用变化导致的土壤碳库的变化已经受到越来越多的关注。首先采用物种分布模型预测了天山北坡雪岭云杉林的潜在分布,其次估计了与被开垦为农田的雪岭云杉林面积(PSC)以及由林地开垦为农田造成的有机碳损失。PSC分别由雪岭云杉林的现实分布、潜在分布和农田的现实分布确定。云杉林地和农田的土壤有机碳含量由野外采样和实验室分析获得。研究发现,PSC面积为2.68×10~6hm~2,被开垦为农田的雪岭云杉林土壤有机碳的损失为171.7 t/hm~2;研究区总有机碳的损失为459.70Tg。结果表明,研究区的林地恢复和重建项目将会使土壤有机碳储量有所增加,且土壤表层的增加量多于深层。     

天山雪岭云杉森林群落的密度制约效应

密度制约是维持自然森林群落物种共存的重要机制之一。雪岭云杉(Picea schrenkiana)是天山森林群落的单优种, 在我国温带森林中占有重要地位。本文基于对天山雪岭云杉8 ha森林动态监测样地的两次调查结果, 分析了该样地群落物种组成的动态变化, 运用点格局方法分析了雪岭云杉个体在不同龄级的空间分布格局及其关联性, 探讨了该群落的密度制约效应。结果表明: (1)该样地内, DBH ≥ 1 cm的木本植物在2009年有11,835株, 2014年为11,050株, 5年间的个体死亡率为8.82%, 补员率为2.19%, 个体株数净减少6.63%。(2)使用双关联函数g(r)分析了不同龄级雪岭云杉的空间分布格局, 发现幼龄树和中龄树在0-40 m尺度上主要呈现聚集分布, 但随着尺度增大聚集强度逐渐减小; 老龄树在0-2 m及4 m尺度上呈随机分布, 在其他尺度上呈聚集分布, 但聚集程度较小。(3)用“案例-对照”设计的方法, 排除生境异质性的影响后, 将幼龄树和中龄树作为案例, 老龄树作为对照, 对比幼龄树、中龄树与老龄树的分布格局, 发现雪岭云杉幼龄树和中龄树在0-40 m尺度上呈现额外的聚集, 随着径级的增大, 这种额外的聚集强度逐渐减小, 即表现出密度制约效应。(4)老龄树与中龄树、幼龄树的空间关联性相同, 在0-40 m尺度上均呈明显负关联。     

新疆艾比湖湿地自然保护区胡杨根系水分再分配的估算

根据对新疆艾比湖湿地自然保护区荒漠河岸林的主要建群种胡杨(Populus euphratica)的根系分布特征, 林冠下土壤的饱和容积含水量、最大导水率和根系最大导水率的试验观测数据, 以及对其林冠下5层不同深度土壤容积含水量、土壤水势的动态监测数据, 构建了胡杨根系水分再分配量估算的Ryel模型, 并对胡杨不同季节的水分再分配过程进行了短期模拟。结果表明: (1)胡杨根系水分再分配过程的水分再分配量的最大值出现在艾比湖地方时间凌晨2:30。(2)随着生长季节的变化, 胡杨根系水分再分配的作用逐渐减弱, 并表现出向土壤下层迁移的现象。6月份, 水分再分配过程主要发生在0-40 cm土层, 最大分配量为0.022 0 cm, 夜间总分配量为0.111 0 cm; 8月份水分再分配过程主要发生在10-70 cm土层, 最大分配量为0.006 5 cm, 夜间总分配量为0.018 4 cm; 10月份水分再分配过程主要发生在70-100 cm土层, 最大分配量为0.003 9 cm, 夜间总分配量为0.008 6 cm。     

十字花科植物叶绿体基因组结构及变异分析

该研究比较了十字花科22个属22个物种的叶绿体基因组,以揭示十字花科叶绿体基因组的一般特征和变异特征。结果发现:(1)基因组大小为150kb左右,不同植物的叶绿体基因组之间存在1~5kb的差异,基因组大小的差异主要是大单拷贝(LSC)长度的差异引起的。(2)十字花科物种基因顺序基本一致,未检测到基因的重排和倒置事件。(3)trnY、trnG、ycf15、rps16基因在一些物种中发生丢失,petB、petD内含子序列也在个别物种内丢失。(4)基因组的4个边界相对保守,反向重复区a-大单拷贝区(IRa-LSC)边界处于rps19基因上,反向重复区a-小单拷贝区(IRa-SSC)边界在所有物种中均位于ycf1基因中,但是rps19和ycf1在边界两侧的长度具有差异,反向重复区b-小单拷贝区(IRb-SSC)边界在大部分物种中位于ycf1假基因和ndhF基因的重叠区内,而在庭荠(Alyssum desertorum)、小花南芥(Arabis alpina)2个物种中发生了改变,分别位于ycf1假基因和ndhF基因内。(5)29个蛋白编码基因长度发生变化,基因长度的变异来源于基因内含子或者编码区长度的改变,ycf1基因长度在3个物种中发生了大片段的缺失,部分基因长度的变化具有明显的系统发育信号。(6)基于叶绿体基因组数据构建的系统发育树具有较好的分辨率,各个进化分支具有较高的支持率。研究结果表明,利用叶绿体基因组数据可以为解决进化较快、系统发育分辨率低的植物类群的系统分类和系统发育关系提供更有力的证据。     

塔克拉玛干沙漠腹地柽柳年轮宽度对地下水埋深的响应

【目的】柽柳作为干旱荒漠生态系统的典型物种,研究其年轮宽度对地下水响应的保护有重要价值。【方法】研究基于沙漠腹地达理雅博依绿洲地下水埋深资料,利用年轮测定方法分析不同地下水埋深状况下柽柳年轮宽度的变化,探讨其与地下水埋深变化的关系。【结果】样地一地下水埋深随时间逐年增加,埋深范围是1.2～2.6 m,柽柳的年轮宽度在2001-2020年呈显著增加趋势,变化范围为0.98～5.80 mm,年轮宽度年际间差异显著;样地二地下水埋深随时间增长呈现先增加后减小的趋势,埋深范围是2.7～4.5 m,柽柳年轮宽度在1977-2020年整体呈正弦函数变化,范围为1.46～4.41 mm,年轮宽度年际间差异性不显著;样地一柽柳标准年表振幅范围是0.502～1.641,大于样地二柽柳标准年表振幅范围为0.577～1.331。【结论】样地一地下水埋深向着柽柳生长适宜的范围增加时,有利于柽柳的生长,表现为年轮宽度增加,样地二的柽柳年轮宽度变化和地下水埋深之间无显著相关性。     

和田地区植被覆盖变化及气候因子驱动分析

基于MODIS NDVI(2000—2016年)数据集,结合气温、降水数据,利用最大值合成法、斜率分析法及相关分析等方法,分析和田地区近17年的植被覆盖时空变化特征及其与气候因子的相关性。结果表明:(1)近17年和田地区植被覆盖的月际变化表现为先增加再减少,年际变化表现为显著上升趋势,增速为0.452/10a;(2)近17年和田地区植被覆盖增加和减少的区域分别占总面积的4.48%和0.21%,绿洲及昆仑山北部部分区域变化剧烈,高海拔区域基本不变;(3)近17年温度和降水小幅增加,增速分别为0.144/10a和0.156/10a;月尺度上,植被覆盖与温度为正相关,植被生长滞后于温度两个月;与降水以负相关为主,滞后效应不明显。(4)NDVI对气候因子响应的空间分布中,NDVI与平均温度以负相关为主,与降水以正相关为主,与降水的相关性较温度的相关性高;昆仑山北部植被对降水变化更敏感,和墨洛绿洲、策勒-于田绿洲和和田地区西南部山区对温度变化更敏感。