高原独行侠——垫状植物

漫步在青藏高原上,千奇百怪的垫状植物自然会吸引你的目光。垫状植物,这个名字听起来就是那种非常奇特并且个头矮小的植物。为什么叫做垫状呢?它们又有哪些奇招妙诀呢?     

沙地柏叶型变化的生态意义

沙地柏（Sabina vulgaris）的叶包括刺叶和鳞叶两种类型。本文探讨沙地柏刺叶与鳞叶的结构和功能差异的生态意义。结果表明：（1）刺叶的角质层厚度、表皮细胞大小、叶肉细胞表面积和维管束大小都显著小于鳞叶;（2）刺叶的组织密度和失水系数都明显大于鳞叶;（3）刺叶的净光合速度、蒸腾速率和胞间CO2／大气CO2比都显著大于鳞叶,而前者的水分利用效率显著低于后者。这些结果指示：沙地柏刺叶的光合产物积累和水分丧失量大于鳞叶,但前者的抗旱保水性、耐辐射能力和水分利用效率都低于后者。刺叶和鳞叶的结构和功能差异表明：沙地柏叶型变化在一定程度上具有适应意义。     

光照、温度和盐分对梭梭种子萌发的影响

梭梭是我国西北荒漠中分布的多年生植物,属中亚荒漠植被成分。其种子萌发的最适温度为10℃,亚适宜温度为15－20℃。从20℃起,温度越高,萌发比率越低。种子无论在光下和暗中都能萌发,萌发率无显著性差异。浓度低于0.2mol/L的NaCI溶液对萌发的影响不大;但从0.8mol/L起,萌发率随着浓度增高而降低,直至为零。将在盐溶液中处理9d的种子转移至蒸馏水后,原来较高浓度下的种子具有较高的萌发恢复率。不同浓度下的种子的萌发率和萌发恢复率要比蒸馏水中的低,表明NaCI处理后的部永久地失去萌发力。     

内蒙古库布齐沙地四种啮齿动物非颤拌性产热的季节变化

为了解非颤抖性产热在内陆荒漠小型哺乳动物适应性热能调节中的作用,1997年对库布齐荒漠沙地环境4种啮齿动物：三趾跳鼠（Dipus sagitta)、子午沙鼠（Meriones meridianus)、小毛足鼠（Phodopus roborovskii)和黑线仓鼠（Cricetulus barabensis)的非颤抖性产热季节变化进行了测定。4种动物的非颤抖性产热在秋季低温刺激下明显高于夏季,而且小毛足鼠和黑线仓鼠在秋季的最大非颤抖性产热分别高于春季14％和35％。典型荒漠种小毛足鼠的季节变化最明显,夏季最低。结果表明,生活在内陆干旱地区的动物生长期进化过程中,发展了良好的非颤抖性产热体温调节机制适应环境温度的季节变化。     

塔里木河流域荒漠河岸林群落的多元分析与环境解释

应用无偏对应分析（DCA）及二歧指示种分析（TWINSPAN）对塔里木河流域荒漠河岸林33个植物群落方资料进行了多元分析－排序和数量分类,并应用植物群落的排序值与环境参数的多元回归分析给出各群落类型的定量环境解释,探讨了该区植物群落的基本类型,生态梯度及其与环境因子的定量关系,结果表明,塔里木河流域漠河岸林的群落类型及其分布主要取决于土壤湿度和盐分含量,并可通过环境参数的数字表达式定量的确定。     

甘肃安西荒漠伯劳的繁殖生态

2010年4～8月在甘肃安西极旱荒漠国家级自然保护区,采用样点法对荒漠伯劳(Lanius isabellinus isabellinus)的繁殖生态进行了研究,采用单因素方差分析(ANVON)对荒漠伯劳卵体积与卵序之间的关系进行了研究,用二元Logistic回归对雏鸟生长曲线进行拟合。结果表明,荒漠伯劳的繁殖时间为4月底至8月初,每巢产卵3～6枚,平均窝卵数为4.67±0.57(n=21),卵体积为(3.14±0.32)cm3(n=95),卵鲜重(3.48±0.20)g(n=20),卵体积随着产卵顺序显著减小(R=-0.427,P=0.021,n=29),其采取的是"窝雏减少"的繁殖策略。雌鸟产首枚卵后即开始孵卵,雄鸟负责情饲及警戒。温度自动记录仪测量平均孵卵温度为(38.19±0.77)℃(n=2),雌鸟在巢率为93.95%。平均孵卵时间为(15.33±0.52)d(n=6)。荒漠伯劳雏鸟留巢期12～15 d,幼鸟离巢后亲鸟继续饲喂幼鸟,整个育雏期最长达31 d。研究地区荒漠伯劳种群的孵卵率为82.50%(n=80),卵成功率为46.25%(n=80),雏鸟离巢率为56.06%(n=66),巢成功率58.62%(n=29)。在2010年环志标记的12对繁殖鸟中只有1对繁殖了第二窝。     

荒漠草原两种类型土壤的水分动态对比

基于2017—2018年的定位监测数据,分析了宁夏东部的盐池荒漠草原2种不同类型土壤(灰钙土和风沙土)的水分时空动态特征。结果表明: 2017和2018年生长季(5—10月),研究区降雨量分别为208.2和274.8 mm,降雨在各月份的分配差异较大。2018年除5月存在极端降雨事件(129.6 mm)外,其余各月降雨量均低于2017年。土壤水分变化的季节动态规律大致可以分为两个阶段:土壤水分补偿期(5月初至6月初)和土壤水分波动期(6月中旬至9月底)。0～20 cm土层土壤含水量在降雨后呈骤增骤减的脉冲式特点,深层土壤含水量较稳定。灰钙土土壤含水量随土层加深表现为“升-降-升”的变化,风沙土土壤含水量在0～60 cm土层出现井喷式增加,而后增加缓慢,但随着土层深度的增加土壤含水量逐渐增大。2017年,灰钙土全剖面(0～100 cm)土壤水分表现为积累型,风沙土表现为消耗型;2018年,两种类型的土壤水分在全剖面均表现为消耗型。两种土壤类型土壤水分的时间稳定性随土壤深度的增加而增强,灰钙土和风沙土全剖面的平均土壤含水量代表性土层分别为80～100和40～60 cm。2种类型土壤的土壤水分时空分布不同,风沙土受降水的影响高于灰钙土。降水会降低土壤水分的变异性,改变土壤水分的时间稳定性。     

水分驱动下茵陈蒿(Artemisia capillaris Thunb.)地上生物量模型与异速生长特征

构建生物量预估模型,探究生物量在各器官中的分配策略和异速生长关系及其对环境因子的响应,对理解植物群落结构、功能、碳储存和分配机制具有重要意义。本研究以内蒙古荒漠草原常见种茵陈蒿(Artemisia capillaris Thunb.)为对象,在不同水分处理下,利用易测指标,如株高、基径、分枝数、冠幅和生物量等参数建立生物量模型,采用标准化主轴分析法分析其异速生长关系。结果表明:在不同水分处理下,茵陈蒿的最佳生物量预估模型的变量选择不同;不同水分处理下茵陈蒿各器官间、各器官与地上生物量间的异速生长关系不同,但相对于自然降水量,增水和减水50%下均为等速生长,这说明在不同水分条件下茵陈蒿对各器官间的资源配置存在权衡策略,符合最优分配假说;而在极端气候条件下,各器官对资源的竞争会变弱;在荒漠草原中,对草本植物进行生物量模拟,选择预测变量和方程模型时,应考虑生长季降水量。本研究可为荒漠草原草本植物生物量预估模型的建立和异速生长关系对环境因子适应的理解等提供方法支持及理论依据。     

基于茎流-蒸渗仪法的荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征

中国西北地区通过大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)进行生态治理, 在荒漠草原带上形成人工灌丛景观, 改变了生态系统的结构和功能, 影响到地-气水汽循环过程, 研究该人工灌丛群落的蒸散特征, 对揭示其生态水文效应和指导地方生态治理实践具有重要意义。该文以宁夏盐池荒漠草原带上的人工灌丛群落为例, 利用茎流-蒸渗仪法测定了2018年5-8月的灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析了环境因子对人工灌丛群落蒸散的影响。结果表明: (1)茎流-蒸渗仪法所测的群落蒸散与水量平衡法、涡度相关法得到的群落蒸散有较好的一致性, 茎流-蒸渗仪法能适用于荒漠草原带人工灌丛群落蒸散及其组分结构的测定; (2)观测期内晴天的灌木蒸腾速率和丛下蒸散速率日变化趋势相近, 均为单峰曲线, 群落蒸散主要发生在日间, 但灌丛最大蒸腾速率的出现时间比丛下蒸散最大速率的出现时间晚1 h; (3) 5-8月间灌木累积蒸腾为83.6 mm, 日平均蒸腾量为0.7 mm·d^-1, 季节变化呈抛物线状; 同期丛下累积蒸散为182.5 mm, 日平均蒸散量为1.5 mm·d^-1; 丛下蒸散明显大于灌木蒸腾; (4)观测期间人工灌丛群落累积蒸散266.1 mm, 而同期的降水量为222.6 mm, 陆面水分收支处于亏缺状态; (5)净辐射是影响蒸散最主要、最直接的驱动因素, 且能够影响其他因子进而对人工灌丛群落蒸散产生作用。综上, 人工灌丛引发荒漠草原地带陆面水分收支亏缺的现象, 在生态恢复与重建中须引起注意。     

氮和水分添加对内蒙古荒漠草原放牧生态系统土壤呼吸的影响

土壤呼吸是生态系统碳循环的重要组成部分, 同时也是评价生态系统健康状况的重要指标, 对于评估退化草地恢复过程中生态系统功能具有重要意义。该研究在内蒙古四子王旗短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原长期放牧实验平台上进行, 该平台设置对照(CK)、轻度(LG)、中度(MG)和重度(HG) 4个放牧强度。通过在4个放牧处理区设置氮、水添加实验处理, 探讨不同放牧强度背景下, 氮、水补充对荒漠草原土壤呼吸过程的影响。结果表明: (1)历史放牧强度除2015年对土壤呼吸无显著影响, 2016和2017年都有显著影响, 放牧区3年平均土壤呼吸速率基本都高于对照区。此外, 氮和水分添加显著增加了MG区土壤呼吸速率, HG区氮、水同时添加对土壤呼吸速率有显著增加作用; (2)无论是历史放牧强度, 还是氮、水添加处理, 都没有改变荒漠草原生长季土壤呼吸速率的季节动态变化趋势, 土壤呼吸速率基本表现为单峰曲线模式, 峰值出现在水热同期的7月份; (3)不同年份生长季土壤呼吸速率对氮、水处理的响应并不相同, 氮添加至第3年产生显著影响。水分添加在平水年份(2015和2017年)对土壤呼吸产生显著影响, 但在丰水年份(2016年)无显著影响。氮、水共同添加分别在CK、LG和HG区3年平均土壤呼吸速率显著高于单独加水处理, 说明氮添加的有效性依赖于水分条件, 两者表现为协同作用; (4)不同处理下荒漠草原土壤呼吸的温度敏感性(Q₁₀)值介于1.13-2.41之间, 平均值为1.71。在无氮、水添加时, 放牧区的Q₁₀值都小于CK区, 总体表现为CK 大于 MG 大于 LG 大于 HG; 加水和氮水共同添加处理后, Q₁₀值都有明显增加, 其中NW处理下Q₁₀值都增加到2.0以上。上述结果说明在过去受不同放牧强度影响的荒漠草原在停止放牧后的恢复过程中, 土壤水分仍是影响土壤呼吸的主导环境因子, 外源氮添加只有在满足一定水分供给的基础上才起作用, 尤其是过去的重度放牧区土壤呼吸速率对氮、水补充的响应最为强烈。该研究结果可以为评估荒漠草原恢复过程中土壤呼吸速率受养分和水分影响提供基础资料和依据。