植被建设对黄土高原土壤水分的影响

为明确自退耕还林以来,黄土高原地区不同植被建设对土壤水分的影响。以Web of Science核心合集中黄土高原土壤水分研究的相关文献为对象,通过CiteSpace生成文献中的关键词并绘制关键词聚类图谱,分析植被建设对黄土高原水分的研究热点及前沿;同时以植被建设对黄土高原土壤水分影响的文献为基础,通过Meta分析量化了不同条件下(海拔,降雨、坡度等)植被建设对黄土高原土壤水分的影响程度。分析Web of Science核心合集中黄土高原土壤水分相关文献共232篇,结果显示近20 a黄土高原土壤水分研究主要包括4个方面的内容:(1)植被建设引起的土壤水分下降问题,(2)土壤水分时空变异特征,(3)土壤水分时空变异的影响因素,(4)遥感和水文模型模拟土壤水分四个方面。同时使用Meta分析了已发表的黄土高原植被建设对土壤水分影响文章103篇,结果表明:黄土高原植被建设大量消耗该区域土壤水分,乔木、灌木及草本植物对土壤水分的结合效应值(ES)依次为-1.893、-1.661、-1.239。植被建设对土壤水分的影响程度随年均降雨量的增大而减小,不同降雨区间的ES值为-0.864(≥500 mm)、-1.423(400-500 mm)、-1.534(<400 mm);在不同海拔区间,植被建设对土壤水分的消耗程度随海拔高度的增加而增加;在3个坡度范围,植被建设对土壤水分消耗程度以<15°最大,>25°次之,15-25°最小。总体而言,植被建设对土壤水分的消耗随着生长年限的增长而加剧,而灌木植被中柠条出现差异,其不同生长年限的效应值为-1.983(>30 a),-1.642(<20 a),-1.107(20-30 a)。由于黄土高原处于干旱与半干旱地区,大面积植被恢复加剧土壤水分消耗,影响到植被生长及其功能的可持续性。因此,应选择适宜植被并给予适当管理(修枝、稀植等措施)以提高土壤水分利用效率,使该地区土壤水分状况得到改善。     

中分辨率遥感像元尺度生物土壤结皮覆盖与植被及土壤间的交互关系

生物土壤结皮（Biological soil crust,BSC）作为干旱、半干旱地区健康生态系统的重要组成部分,具有固碳、固氮、降低土壤水分蒸发、减少土壤径流等多种生态功能,这些功能与BSC的发展阶段及覆盖度密切相关,使其在维系荒漠自然生态系统的稳定性中扮演重要角色。因此,结合遥感数据尺度定量研究影响BSC分布的环境因素是评估沙区生态系统稳定性并以此为依据进行沙化土地治理的重要基础性研究。影响BSC覆盖度的环境因子较为复杂,现有研究方法存在两方面局限,其一是多为小尺度定性分析,其二是多侧重于孤立地分析BSC与环境因子间的单向关系。利用结构方程模型（Structural Equation Modeling,SEM）中的非递归路径分析（Nonrecursive Path Analysis,NPA）对遥感30 m分辨率像元尺度BSC覆盖度、植被覆盖度、土壤pH值、盐度、有机质与粒度进行路径分析,旨在使用综合性方法从整体上阐明大尺度BSC分布与植被、土壤间的交互关系。结果表明：（1）在毛乌素沙地,BSC覆盖度受各环境因子综合影响,无法用单一变量说明。BSC覆盖度与植被覆盖度、土壤有机质、平均粒径和细颗粒占比呈极显著正相关（P<0.01）,与粗颗粒占比呈极显著负相关（P<0.01）。（2） BSC覆盖度与植被覆盖度通过有机质相互影响,BSC覆盖度对植被覆盖度有较大的正向直接影响,路径系数（Path Coefficient,PC）=0.43（P>0.05）,植被覆盖度对BSC覆盖度有交大的负向影响（PC=－0.22;P>0.05）。（3）土壤平均粒径和细颗粒占比均正向影响BSC的覆盖度,其中,平均粒径对BSC覆盖度的总体影响较大（PC=0.67;总效果值=0.590）,细颗粒占比对BSC覆盖度的间接影响较大（间接效果值=0.052）。（4）盐度对BSC覆盖度呈显著负向直接影响（PC=－0.41;P<0.05;总效果值=－0.398）,pH值对BSC覆盖度有极小的正向影响（总效果值=0.072）。上述研究结果可为遥感探测BSC、制定有效的荒漠生态系统保护与修复政策措施提供科学依据。     

不同水分条件下杨树-玉米复合系统凋落物分解特性

为探讨水分变化对农林复合生态系统凋落物分解特性的影响,以河西走廊杨树（Populus）-玉米（Zea mays）凋落物为研究对象,设置正常水分（9200 m³/hm²,对照）,轻度干旱胁迫（减少15%,7800 m³/hm²）,中度干旱胁迫（减少30%,6400 m³/hm²）3种不同水分处理条件,采用分解袋法研究了不同水分条件下杨树叶和玉米秸秆的质量残留率、分解速率和养分含量变化特征。结果表明：（1）随着干旱胁迫的加剧,两种凋落物的质量残留率均增加,而分解速率降低。经过164 d的分解后,杨树叶和玉米秸秆的质量残留率分别为70.43%-77.49%、63.55%-68.29%。分析表明：水分和时间对各类型凋落物的质量残留率均有极显著的影响（P<0.001）,但二者的交互作用不显著（P>0.05）;干旱胁迫显著降低了玉米秸秆的分解速率,但杨树叶的分解速率却只是在中度干旱胁迫下显著降低（P<0.05）。对于不同类型凋落物而言,分解速率表现为玉米秸秆>杨树叶。（2）两种类型凋落物的氮（N）残留率在分解过程中表现为降低的趋势,但随着干旱程度的加大,N的残留率增加,表明水分抑制了N的释放过程。分解164d后,同一类型凋落物不同水分条件下的N残留率均存在显著差异。对于同一水分条件下不同凋落物而言,玉米秸秆的N残留率最低,而杨树叶最高。总的来说,水分降低对干旱区农林复合系统内凋落物的分解和氮元素含量具有显著的抑制作用。     

MTNR1a和MTNR1b基因在繁殖期与非繁殖期雄性高原鼢鼠HPG轴上的表达

高原鼢鼠 (Eospalax baileyi) 终年营地下生活,感光受洞道限制,但褪黑素 (Melatonin) 分泌水平仍存有季节差异,为探明褪黑素对高原鼢鼠季节性繁殖的调控作用,研究利用q?PCR技术检测雄性高原鼢鼠繁殖期 (5月) 和非繁殖期 (9月) 下丘脑、垂体及睾丸中褪黑素受体1a (Melatonin receptor 1a, MTNR1a) 和褪黑素受体1b (Melatonin receptor 1b, MTNR1b) 基因mRNA的相对表达量,通过免疫组织化学技术对MTNR1a和MTNR1b在睾丸中定位,并采用Image Pro Plus软件进行免疫组化阳性评价。结果发现,高原鼢鼠繁殖期下丘脑和垂体中MTNR1a基因的相对表达量显著高于非繁殖期的相对表达量 (P < 0.05),MTNR1b基因的相对表达量在不同时期无显著差异 (P > 0.05),但非繁殖期睾丸中MTNR1a和MTNR1b基因的相对表达量均显著高于繁殖期 (P < 0.01);繁殖期除长形精子外的所有类型细胞以及非繁殖期的间质细胞、支持细胞和精原细胞中均观察到MTNR1a的阳性信号,繁殖期除精原细胞和长形精子细胞外的所有类型细胞,以及非繁殖期间质细胞和支持细胞中均观察到MTNR1b的阳性信号,且非繁殖期MTNR1a和MTNR1b的平均光密度值均显著高于繁殖期 (P < 0.01)。MTNR1a和MTNR1b基因在雄性高原鼢鼠HPG轴上的表达模式,提示了褪黑素在其季节性繁殖调控中的潜在作用。     

民勤绿洲—荒漠过渡带植物叶性状的研究

以民勤绿洲—荒漠过渡带20种主要植物为研究对象,通过对叶片6个功能性状的测定,分析荒漠植物叶性状的变异及相关性,比较不同功能群植物叶性状的差异性,探讨荒漠植物对环境的适应性,为该地区植被的恢复和重建提供理论依据。结果表明：①叶性状存在种间差异且变异程度不同,变异范围为14.11%~47.63%,叶绿素含量（ChlC）变异系数最大,叶片全氮含量（LCC）变异系数最小。②叶干物质含量（LDMC）与ChlC、LCC均呈极显著正相关（P＜0.01）,ChlC与LCC呈极显著正相关（P＜0.01）,其他叶性状间相关性不显著。③不同功能群植物叶性状存在显著差异。其中,豆科植物叶片LDMC、ChlC、LCC极显著高于藜科植物（P＜0.01）。草本植物叶片比叶面积（SLA）极显著高于灌木植物叶片（P＜0.01）。一年生植物叶片SLA、LNC显著高于多年生植物（P＜0.05）;多年生植物叶片LDMC极显著高于一年生植物（P＜0.01）;多年生植物叶片C含量显著高于一年生植物（P＜0.05）。C₃植物叶片LDMC、ChlC显著高于C₄植物（P＜0.05）;C₄植物叶片δ¹³C极显著高于C₃植物 （P＜0.01）;C₃植物叶片LCC极显著（P＜0.01）高于C₄植物。     

多种天敌控制多种害虫的模糊数学模型

从生态经济学的原理出发，利用模糊集理论，探讨如何评价天敌控制多种害虫的为害作用，提出了多种天敌控制多种害虫的模糊数学模型。同时又得到了天敌对害虫的控制能力C，影响率G，影响强度H，及权数ω(x)的计算公式，以及在天敌作用下安全度的讨论与分析。     

甘肃省中部沿黄灌区轮作和连作马铃薯根际土壤真菌群落的结构性差异评估

甘肃省中部沿黄灌区是西北地区乃至全国重要的加工型马铃薯生产基地,然而因集约化种植带来的连作障碍问题已经严重影响到当地马铃薯种植业的可持续发展。采用大田试验与PCR-DGGE(Polymerase Chain Reaction-Denaturing Gradient Gel Electrophoresis)技术相结合的方法,并通过真菌的18S r DNA序列分析,评估轮作(未连作)和连作条件下马铃薯根际土壤真菌群落在组成结构上的差异,以期为甘肃省中部沿黄灌区马铃薯连作的土壤障碍机理研究提供新证据。结果表明,同轮作相比,连作显著降低了马铃薯块茎产量和植株生物量,并且随着连作年限的延长,连作障碍也愈加严重。长期连作(6a)也导致马铃薯根冠比显著增加和植株收获指数的显著下降。在根际土壤真菌的种群数量和多样性上,连作和轮作间无显著差异,但在群落组成结构上差异明显。真菌18S r DNA测序分析进一步表明,马铃薯连作较轮作相比增加了Fusarium sp.和Fusarium solani以及Verticillium dahliae的种群或个体数量,而这些真菌是导致马铃薯土传病害的主要致病菌类型。根际土壤真菌群落组成结构的改变特别是与土传病害有关的致病菌滋生可能是导致当地马铃薯连作障碍的重要原因。     

青藏高原火绒草斑块群落空间格局分析

以青藏高原两种生境(阴坡和阶地)和4个斑块大小等级水平(等级1:0.2—0.6m2,G1;等级2:0.6—2 m2,G2;等级3:2—3.6 m2,G3和等级4:3.6—8.6 m2,G4)的火绒草(Leontopodium nanum)群落为对象,利用幂乘方法则,分析了其种群和群落空间异质性和群落物种多样性特征,明晰了优势种、亚优势种、伴生种和偶见种对其植被分布格局的影响。结果表明:各火绒草斑块的群落空间分布格局均呈集群分布,植物种的随机出现频率和实际出现频率的方差对数值与其幂乘方法吻合性较高(R2﹥0.8),幂乘方法能对火绒草斑块植被空间分布格局进行客观分析。优势种火绒草和线叶嵩草(Kobresia capillifolia),亚优势种球花蒿(Artemisia smithii)和珠芽蓼(Polygonum viviparum)等的相对空间异质性(ε)高于群落的空间异质性(δC),位于直线y=0上方,使群落趋于集群分布;伴生种西北针茅(Stipa krylovii)、瑞香狼毒(Stellera chamaejasme)和苔草(Carex sp)等的ε与群落的δC类似,位于直线y=0附近,它们维持群落自身空间分布状态;偶见种的ε低于群落的δC,位于直线y=0下方,降低群落的集群分布。随火绒草斑块等级水平的增加,群落物种数呈增加,丰富度指数DGI呈降低变化。一般火绒草斑块的δc和βw为阶地﹥阴坡,DGI为阶地﹤阴坡;两种生境下,植物种组成的相似性G1斑块较低,G2—G4斑块较高。火绒草斑块的群落分布格局主要由优势种和亚优势种及偶见种的ε决定。     

当归根显微结构及其根腐病真菌分布研究

利用徒手切片、石蜡切片和超薄切片及显微摄像的方法,对当归根的显微结构及根腐病致病真菌的分布进行了研究。结果表明:当归的根由周皮和次生维管组织两部分组成,周皮由外向内依次分为木栓层、木栓形成层、栓内层;次生韧皮部占根径的比例在60%以上,主要成分包括筛胞、韧皮薄壁细胞、韧皮纤维和分泌道,薄壁细胞富含淀粉粒等营养物质;次生木质部由导管、木薄壁细胞和木射线组成,木质部呈多元形,木射线和韧皮射线明显。在根的周皮细胞和中柱中均有真菌分布,说明真菌由木栓层、木栓形成层、栓内层依次向里侵入到韧皮薄壁细胞,在薄壁细胞内定殖并形成菌丝结或团块状结构,进而扩展成一定的侵染区域;真菌不仅侵染周皮和韧皮部,而且还进一步侵染木质部并破坏导管。此外,研究还发现,淀粉粒是真菌定殖的主要场所,真菌穿透或缠绕在淀粉粒上,并利用其营养不断地生长与繁殖。     

祁连山青海云杉林群落结构的空间异质性

以动态监测样地(340 m×300 m)的网格(5 m×5 m)为基本单元,选择5个群落结构属性变量,采用分形几何学和地统计学方法对祁连山大野口流域青海云杉林群落结构的空间异质性进行研究.结果表明: 青海云杉林5个结构属性的变异程度大小依次为:密度＞平均冠幅＞显著度＞盖度＞平均树高,变异系数为43.7%～79.6%.Moran I系数表明,各个结构属性均有不同程度的空间自相关性,自相关大小顺序为:密度＞平均树高＞盖度＞平均冠幅＞显著度,变化范围为-0.047～0.382.指数理论变异函数模型能很好地拟合不同结构属性的空间变异,变程为24.6～68.1 m,各属性变量的结构比除盖度表现为中等空间相关,其他指标均为强烈空间相关,各属性指标分维数接近2,空间依赖性较小.植被密度和盖度空间分布呈带状结构和斑块结构叠加的特点,其他指标呈较强的斑块状空间结构,密度和盖度对平均冠幅、显著度和平均树高有一定的空间依赖性.青海云杉林群落结构空间异质性适宜的采样间隔和采样面积分别为10 m和0.5 hm².