人工输水对石羊河下游青土湖区域生态环境的影响分析

通过对石羊河下游青土湖人工输水后水面形成区环境要素变化的调查研究,分析了水面形成对区域地下水位、植被、大气温湿度、风速等的影响。结果表明:(1)由于输水方式、输水时间集中等因素影响,区域水面形成快速;且每个输水周期完成6个月后的区域保留水面积持续增大,4a间水面积增加4.52倍,面积扩大的叠加效应明显。(2)输水作用和水面的形成,促使输水区域地下水埋深由6m,提升到0.6—3.2m。(3)水面形成促进了区域以白刺为代表的单一荒漠植被群落向芦苇草甸、盐化草甸等多样化群落演替。(4)水面形成的"冷岛效应"明显,促进了区域小气候环境的改善;输水区500m范围平均温度降低55.67%,湿度增加3倍。人工输水对青土湖区域生态环境的改善产生了明显的积极作用,但输水政策的持续性、输水策略调整等不确定性影响,以及水面形成对局部范围风沙活动、植物物种多样性等方面的负面影响值得关注和深入研究。     

流动沙丘先锋植物沙米对风沙流和干旱胁迫的光合生理响应北大核心CSCD

以民勤野外和盆栽沙米(Agriophyllum squarrosum)为研究对象,在自然条件下设置对照、挡风墙、浇水及浇水+挡风墙处理,在风洞内干旱和浇水环境下分别设置风速(0、6、8、10和14 m·s^(-1))和吹袭时间(0、15、30、45 min)处理,采用Li-6400便携式光合仪对沙米光合生理特征进行测定,探讨风沙流和干旱胁迫互作对沙米植株光合作用的影响。结果表明:(1)在野外自然条件下,沙米叶片P_(n)日进程在对照、设挡风墙、浇水处理均呈“双峰”曲线,而在设挡风墙+浇水处理呈“单峰”曲线,且设挡风墙处理峰值比对照增加,浇水处理的“午休”时间比对照推后;叶片G_(s)、T_(r)、WUE的日变化趋势与P_(n)基本相似,而C_(i)的日变化趋势则与P_(n)基本相反;沙米WUE日均值以设挡风墙处理最高,T_(r)日均值以浇水处理最高,P_(n)和G_(s)日均值均以设挡风墙+浇水处理最高。(2)在浇水条件下,沙米叶片的P_(n)、G_(s)在低速(6 m·s^(-1))风沙流胁迫下升高,后随着风速增大而减小,其T_(r)随风速的增大而增大,WUE则逐渐减小;在干旱条件下,沙米叶片P_(n)、G_(s)和WUE均随风速的增大而降低,其C_(i)和T_(r)则升高;在相同风速下,浇水处理叶片的P_(n)、G_(s)、T_(r)和WUE均不同程度高于干旱胁迫处理,而其C_(i)和WUE均与干旱胁迫处理接近。(3)沙米叶片的光合性能在浇水条件下遭受中速(8 m·s^(-1))风沙流吹袭45 min时显著降低,在干旱胁迫下遭受中速风沙流吹袭30 min时就显著降低。研究发现,干旱和风沙流胁迫均会抑制沙米进行光合作用,浇水和设挡风墙则可以提高沙米的光合性能;沙米的光合性能在浇水条件下受到低速风沙流胁迫的显著促进,在干旱胁迫下则随风速的增大而降低;浇水可以延长沙米光合作用对持续风沙流胁迫的耐受时间。     

干旱荒漠白刺灌丛植被演替过程土壤种子库变化特征

土壤种子库是反映气候与土地利用变化的指示器,也是荒漠植被更新与恢复的基础。典型荒漠白刺灌丛植被广泛分布于我国西北绿洲边缘地带,对保护绿洲免受风沙危害发挥着重要作用。但是,对干旱荒漠白刺灌丛植被土壤种子库仍未见研究报道。应用空间代替时间的方法,选择石羊河下游白刺灌丛植被演替的初始阶段、稳定阶段、衰退阶段与严重衰退阶段样地,研究了白刺灌丛植被演替过程的土壤种子库物种组成、时空分布和数量变化特征。结果表明:石羊河下游白刺灌丛植被演替过程中,土壤种子库共出现9科18种植物,其中草本植物占到55%—80%,是白刺灌丛植被土壤种子库的主体。不同演替阶段土壤种子库密度以稳定阶段最高,达到660.7粒/m2,是初始阶段、衰退阶段和严重衰退阶段的5.6、14.5倍和6.2倍。不同沙堆部位,土壤种子库密度以迎风坡中部与背风坡中部最高,分别达到329粒/m2和309粒/m2;沙堆土壤种子库密度是堆间地的1.9倍,土壤种子库主要分布于灌丛沙堆上。不同演替阶段土壤种子库间的相似性系数均在0.6以下,除稳定阶段外,其他阶段间均属于中等相似水平;土壤种子库与地上植被的相似性系数均在0.5以上,达到中等相似或极相似水平。该研究进一步证明了灌丛沙堆和土壤种子库在白刺灌丛植被中的重要性,也说明人为干扰损害了白刺灌丛地下潜在植被及其恢复潜力。因此,需要开展人工种子库或人工植被建设以控制干旱荒漠白刺灌丛沙堆活化,并实现退化白刺灌丛植被恢复。     

石羊河下游7种沙生灌木的构型比较

为了明确比较相同环境下不同灌木的构型特征,揭示其防风固沙机理,也为仿真模拟研究提供基础数据,该研究对石羊河下游的相同环境下,高度相似的梭梭(Haloxylon ammodendron)、油蒿(Artemisia ordosica)、沙蒿(A.arenaria)、花棒(Hedisarum scoparium)、沙拐枣(Calligonum mongolicum)、白刺(Nitraria tangutorum)、红砂(Reaumuria kaschgarica)7种灌木的分枝角度、枝长和分枝数等构型指标进行测量分析。结果表明:(1)7种灌木中有6种的平均分枝角度自冠层内部向外逐渐变大,枝序级可分为四级,除油蒿外,其余灌木的冠层外枝均较长。(2)分枝分维数以红砂最大,其次为梭梭和白刺,沙拐枣和花棒最小;除梭梭外,其余灌木的总体分枝率都小于1。(3)除沙拐枣外,其余灌木的侧影面积随高度增加而增加,达到最大值后又逐渐减少。研究认为,生长在相似环境的灌木形成了不同构型,红砂、白刺、油蒿和花棒可归为密生枝型灌木,梭梭、沙拐枣和沙蒿则可定为疏生枝型灌木。     

石羊河下游不同衰退程度多枝柽柳灌丛水分利用格局研究

多枝柽柳(Tamarix ramosissima)灌丛是石羊河下游防风固沙林的重要组成,对绿洲免受风沙灾害侵袭发挥着关键作用。由于区域水文环境的恶化,多枝柽柳灌丛大面积退化死亡,亟需人工恢复,但其季节水分来源尚不清楚。为此,基于氢氧稳定同位素示踪技术,运用IsoSource模型,定量分析了不同衰退程度多枝柽柳灌丛的水分利用策略。 结果表明：2016年石羊河下游降雨以小于5 mm小降雨事件为主,降雨氧稳定同位素值(δ¹⁸O)的季节效应明显。降水线方程为氢稳定同位素氘值δD=6.46δ¹⁸O-5.11, R²=0.87。整体上,不同衰退程度多枝柽柳灌丛土壤水分在夏季较低,秋季略为恢复。由于衰退程度越严重蒸腾耗水越低,生长季多枝柽柳灌丛土壤水分大小排序为重度(3.48%)>极重度(2.69%)>中度(1.97%)> 轻度(1.87%)。降雨与土壤水δD 的变化关系分析表明,6-10月降雨对衰退多枝柽柳灌丛土壤水补给贡献较大。土壤水、降水、地下水是不同退化程度多枝柽柳灌丛的潜在水源。受春季蒸发损失小,冠层截留少,以及土壤生物结皮的综合影响,不同衰退阶段多枝柽柳春季对降水的平均利用比例达40.63%,大小排序为重度衰退(58.5%)>中度衰退(41.7%)>轻度衰退(39.3%)>极重度衰退(23%)。春季到秋季衰退多枝柽柳灌丛趋向于利用可靠的深层地下水。随生境水分可获得性的变化,不同衰退程度多枝柽柳选择性利用降雨、土壤水、地下水。虽然能勉强维持生存,但石羊河下游衰退多枝柽柳灌丛有被红砂(Reaumuria soongarica)等超耐旱小灌木替代的趋势。建议干旱区人工植被建设应以水定绿,灌草结合,少选择乔木、大灌木等高耗水植物种作为固沙造林树种。     

两种云杉种子萌发和幼苗生长对环境因子的适应性

青海云杉是我国沙区通过种子育苗引种成功的物种。通过对不同储藏时间青海云杉和沙地云杉种子生活力测定、种子萌发对温度、光照、水盐胁迫以及幼苗生长对水盐胁迫和沙埋的响应实验,比较两种种子萌发和幼苗生长对环境因子适应性,为沙地云杉在我国沙区广泛引种提供参考。结果表明:1)在2年的储藏过程中,沙地云杉和青海云杉种子生活力分别由79%和72%下降了19%和5%; 2)沙地云杉和青海云杉种子适宜萌发温度分别为15—30℃和10—30℃,最适萌发温度分别为25℃(72%)和25/15℃(69%),除10℃和10/30℃外,两种种子萌发率在各温度下没有显著差异; 3)沙地云杉种子萌发光照条件为14 h光照/8 h黑暗交替(67%),青海云杉为24 h光照(61%)或24 h黑暗(61%); 4)水势在-2.7—0 MPa时,2种云杉的IGR(初始萌发率)、RGR(恢复萌发率)、ISL(初始幼苗长度)和RSL(恢复幼苗长度)均没有显著差异; 5) NaCl浓度在200 mmol/L和250 mmol/L,青海云杉种子IGR显著大于沙地云杉,NaCl浓度在0—450 mmol/L,青海云杉和沙地云杉种子RGR没有显著差异,当NaCl浓度为50 mmol/L和100 mmol/L,青海云杉ISL显著大于沙地云杉; 6)在0.5—2.0 cm沙埋深度时,青海云杉出苗率显著高于沙地云杉,沙地云杉最适沙埋深度0.5 cm,青海云杉为0.5—1.5 cm。因此,青海云杉种子萌发和幼苗生长比沙地云杉有更强的环境适应性,但只要采取合理的播种时间、播种深度和水分管理等措施,沙地云杉会和青海云杉一样在我国沙区大面积引种育苗。     

珍稀濒危保护植物蒙古扁桃的生长特性研究

通过连续9 a定株观测方法,研究了蒙古扁桃物候期对应气候因子指标、年株高变化、地径生长、冠幅变化及根系变化规律,结果表明:物候期与气温、地表温度、地温(15 cm)、空气湿度和水汽压等因子关系密切,而与蒸腾量和日照时数关系较疏;年株高变化符合直线方程:y=18.91 8x-0.780 6(R2=0.991 5);年地径变化符合直线方程:y=0.275 6x 0.348 6(R2=0.999 2);年冠幅变化符合指数方程:y=50.371e0.2527x(R2=0.989 9);根系纵向和横向生长趋势分别符合指数函数方程:y=12.914e0.7358x(R2=0.971 5)和y=17.126e0.6918x(R2=0.965 4),但纵向生长落后于横向生长,即侧根生长优于主根。     

梭梭(Haloxylon ammodendron)组织培养和快繁技术

为了优化梭梭分化苗生根的培养基配方和培养条件,以剪去幼根的梭梭无菌苗茎、叶部分作为外植体,通过芽生芽途径获得了梭梭再生苗,重点对生根培养基和培养条件进行了系统的研究,根据试验结果得出结论:梭梭腋芽诱导培养基为MS+6-BA 2 mg.L-1,壮苗培养基为MS+6-BA 1.5 mg.L-1+GA3 1.0 mg.L-1,生根培养基为1/4MS+5%蔗糖+IBA0.2 mg.L-1+NAA 0.8 mg.L-1,生根率为74%。     

高寒沙区不同生境赖草的生长特征分析

对高寒沙区低湿滩地、农田田边、丘间地和固定沙丘4种生境土壤的含水量以及有机质和养分(包括全氮、全磷和全钾)含量进行了测定,并对4种生境中赖草[Leymus secalinus(Georgi)Tzvel.]的生长特征进行了比较和分析。结果表明:总体上看,从低湿滩地、农田田边、丘间地到固定沙丘,土壤含水量及有机质、全氮、全磷和全钾含量呈降低的变化趋势,且低湿滩地和农田田边土壤含水量及有机质、全氮、全磷和全钾含量高于丘间地和固定沙丘。不同生境中赖草生长特征差异较大。固定沙丘中赖草的株高和地径均最大,显著大于其他3种生境(P0.05);低湿滩地和农田田边中赖草的分株密度、根茎直径以及地上部分和根系的生物量较大,总体上显著大于丘间地和固定沙丘;而丘间地和固定沙丘中赖草的间隔子长较长,低湿滩地和农田田边中赖草的间隔子长较短,且前2种生境与后2种生境间差异显著。从低湿滩地、农田田边、丘间地到固定沙丘,赖草根系分布深度逐渐增加,由0~30 cm或0~40 cm增至0~60 cm。随着土层的加深,4种生境中赖草的根系生物量均呈先增加后减少的变化趋势,且10~20 cm土层的根系生物量均最大,显著大于其他土层。研究结果显示:随着生境土壤水分和养分条件的变差,赖草会通过增大间隔子长和根系分布深度以及减小分株密度和根茎直径来积极适应复杂多变的高寒沙区环境。     

涌漏型蒸渗仪时梭梭和柠条蒸腾蒸发的研究

利用非称量蒸渗仪对俊俊、柠条的蒸散进行了研究,结果表明：３年生的梭梭的单株蒸散量是５１５．３ｍｍ,３年生柠条的单株蒸散量是４９９．１ｍｍ。供水量和蒸散量之间存在着一定的正相关系。３年生和２年生梭梭的单株平均蒸腾量分别是１０５．８ｍｍ和２０２．７７ｍｍ;３年生和２年生柠条的单株平均蒸腾量分别为１２０．６７ｍｍ和１２８．７２ｍｍ。在３种供水条件下,柠条的蒸腾量都是梭梭的８１％左右．在水分充足的情况下,