黄河三角洲海岸带湿地柽柳在干旱年份的水分利用策略

以黄河三角洲海岸带贝壳堤湿地灌木群落主要建群种柽柳为对象,利用稳定同位素技术测定柽柳木质部和潜在水源δ¹⁸O值的时空变化,采用IsoSource模型计算潜在水源对柽柳的贡献比例,研究海岸带不同生境中柽柳对不同水分条件的适应机制.结果表明: 在降水较少的干旱年份,相对于不稳定的降水,柽柳倾向于利用稳定的土壤水和浅层地下水,但是在不同微地形生境下柽柳的水分利用策略有所差异.滩脊的柽柳72.6%～95.4%水分来源于浅层地下水和含水量相对较高的深层土壤水(40～100 cm);高潮线附近的柽柳有40.7%～97.3%的水分来源于上层土壤水(0～40 cm),以避免海水和浅层地下水的盐分胁迫.柽柳对外界水盐条件变化具有较强的适应性,在海岸带可利用水资源缺乏的恶劣生境中具有更强的种间竞争优势,从而导致柽柳单优灌木群落的形成.     

莱州湾滨海柽柳林湿地植被碳储量的分布特征及其影响因素

莱州湾南岸的柽柳林湿地是我国北方现存面积最大的柽柳林滨海湿地,也是我国“南红北柳”生态工程的重要组成部分.本文基于2014年8月在昌邑海洋生态特别保护区的调查资料,研究了该湿地植被生物量、碳储量的空间分布特征及其影响因素.结果表明: 该湿地植被生物量为949.0 g·m^-2,植被碳储量为393.1 g·m^-2,基本呈中部高、东西部低的分布特征;植被各部分生物量、碳储量均表现为:地上部>地下部>凋落物.该区域主要有柽柳、碱蓬2个单优群落和4个混生群落,植被碳储量以柽柳群落最高,混生群落居中,碱蓬群落最低.受北部潮间带防潮坝的影响,表层土壤的含水量和电导率均不高,土壤盐分不是植被碳储量的主控因子,植被碳储量主要受土壤的营养盐状况(全氮和全磷)和粒径结构(粉粒含量)的影响.土壤水文条件的改变造成了植被群落的演替,在由耐盐群落(盐地碱蓬群落)向轻耐盐群落(茵陈蒿群落、狗尾草群落等)的演替过程中,植被碳储量增大.     

蒸发条件下潜水埋深对土壤-柽柳水盐分布的影响

盐水矿化度下模拟设置4个潜水埋深(0.9、1.2、1.5、1.8 m),分析不同土层的土壤相对含水量(RWC)、含盐量(S_C)和土壤溶液绝对浓度(C_S)等水盐参数,及柽柳叶片和新生枝条的含水量及Na~+含量,探讨盐水矿化度下土壤-柽柳水盐参数对潜水埋深的响应规律。结果表明:各土层RWC与潜水埋深呈负相关,0.9 m潜水埋深下各土层的RWC均最高,且各土层RWC随土层深度的增加呈先降低后增加的趋势,其它潜水埋深下各土层RWC均逐渐增加,1.2 m是地下水所能上升且保持柽柳柱体土壤表层湿润的最高高度。各土层S_C和C_S与潜水埋深呈抛物线型,均表现为先增加后降低,潜水埋深1.2 m时,各土层S_C均最高。随土层深度的增加,各潜水埋深下S_C先降低后增加,而C_S呈现减少趋势;潜水埋深越高,土层间C_S变化幅度越激烈。潜水埋深对柽柳叶片和新生枝条的含水量无显著影响(P0.05),而随潜水埋深的增加,柽柳叶片Na~+含量逐渐增加,新生枝条Na~+含量则先增加后降低。从整个柽柳土柱看,随潜水埋深的增加,整个土壤剖面的RWC均值逐渐降低,而S_C和C_S均值先增加后降低,潜水埋深1.2 m是盐分变化的分界点,建议栽植柽柳的潜水埋深大于1.2 m。     

塔克拉玛干沙漠北缘柽柳灌丛沙堆对甲虫的庇护作用

以塔克拉玛干沙漠北缘典型荒漠区柽柳灌丛沙堆-柽柳包为研究对象,在2005—2006年期间调查了柽柳包及相邻沙漠裸地地表甲虫多样性。结果表明:2005年和2006年柳包上地表甲虫个体数量和物种数均高于沙漠裸地,柽柳包上的地表甲虫物种数分别为21种和16种,沙漠裸地中分别为10种和12种,柽柳包上物种丰富度明显高于沙漠裸地。选取优势种髋胫小土甲(Penthicicus koltzei Reitter)进行相对种群密度的估算,髋胫小土甲在柽柳包上分布数量较多,密度可达到每平方米在13头以上;但沙漠裸地仅有6头左右。柽柳包对甲虫多样性有明显的庇护所的作用,有利于维持甲虫物种多样性。2种不同生境条件下地表甲虫的数量存在明显的季节变动,其数量高峰分别出现在2005年6月和2006年7月,可能与不同季节环境的极端性(如气温峰值和洪水早晚)导致的食物丰富程度有关。     

紫杆柽柳MnSOD基因在非生物胁迫中的作用

构建了酵母表达载体pYES2-MnSOD,并将其转入酿酒酵母INVSc1,以转空载体pYES2的酵母INVSc1为对照,检测其抗NaCl、Na2CO3、NaHCO3和紫外线胁迫能力。结果表明,转MnSOD基因酵母在以上逆境因素胁迫下的存活率有明显提高,说明MnSOD基因具有较强的抗NaCl、Na2CO3、NaHCO3和紫外线胁迫能力。     

刚毛柽柳ThGRF2基因的克隆和渗透胁迫应答分析

14-3-3蛋白通常也称为通用调节因子（general regulatory factors,GRF）,是一类丝氨酸和苏氨酸磷酸化结合蛋白,通过与其他转录因子或信号蛋白相互作用参与调节细胞内基础代谢、信号传导、参与植物生长发育以及环境胁迫应答等一系列生理过程。本研究从刚毛柽柳干旱转录组中克隆获得一条干旱胁迫差异表达的ThGRF2基因。ThGRF2基因CDS片段全长为786 bp,编码261个氨基酸。相对分子质量为29.40 kDa,理论等电点（pI）为4.76。将ThGRF2基因构建到pROK2过表达载体上,瞬时转化刚毛柽柳,渗透胁迫前后生理指标结果显示,渗透胁迫后ThGRF2过表达提高了转基因柽柳的叶绿素含量、SOD和POD活性,降低了丙二醛（MDA）含量、电导率（EL）和失水率,表明ThGRF2基因在刚毛柽柳渗透胁迫应答中起重要作用。为进一步探究刚毛柽柳ThGRF2基因的非生物胁迫耐受性功能奠定基础。     

克里雅河流域荒漠-绿洲交错带3种不同生活型植物的光合特性

利用LI-6400光合仪测定新疆克里雅河流域荒漠-绿洲交错带自然生长的芦苇、柽柳、胡杨叶片的气体交换参数及环境影响因子,通过对比3种植物光合特性的差异及其与环境因子间的关系,探讨3种植物对荒漠环境的适应特性和机制。结果表明:(1)3种植物叶片Pn日变化均呈不对称的双峰曲线,"午休"现象明显,Pn日均值的大小依次为胡杨芦苇柽柳,种间差异不显著。(2)Tr、PAR和Gs与3种植物Pn的日变化存在极显著或显著的相关关系,其中影响芦苇Pn的主要因子是Tr、PAR和Gs,作用效应为TrGsPAR;影响柽柳Pn的主要因子是Tr、Gs,作用效应为TrGs;影响胡杨Pn的主要因子是Tr。(3)3种植物的光合作用对光强和CO2的响应特征可用二次方程描述;光补偿点和饱和点均为柽柳胡杨芦苇;CO2补偿点为胡杨柽柳芦苇,饱和点为胡杨芦苇柽柳。(4)3种植物的表观量子效率在0.0341—0.0411 mol/mol之间,羧化效率在0.0480—0.0546 mol m-2s-1之间。综合比较表明,3种干旱区植物在自然条件下日均净光合速率、光能利用率和CO2同化能力差异不显著,气孔限制是光合"午休"现象产生的主要原因;影响3种植物光合作用的主导因子各不相同,但Tr与Pn间的关系较其它因子更为密切。     

柽柳组培苗抗氧化酶及渗透调节物质对NaCl胁迫的响应

以柽柳种子为材料,利用组培方法建立其无菌离体培养体系而获得组培苗。向培养基(MS+1.0 mg/L6-BA+0.1mg/L NAA)中添加不同浓度NaCl(0、50、80、100、120、150和200mmol/L)建立胁迫条件,测定各浓度NaCl胁迫下柽柳组培苗抗氧化酶活性、渗透调节物质含量、质膜透性及超氧阴离子(O-·2)生成速率等的变化,探讨柽柳组培苗应对NaCl胁迫的生理机制。结果显示:(1)随着NaCl胁迫浓度的增加,柽柳组培苗超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性表现出先增加后降低的趋势,并均在100mmol/L NaCl的胁迫下达到最大值,而抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性则表现出逐渐下降的趋势;(2)随着NaCl胁迫浓度的增加,组培苗体内有机渗透调节物质游离脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白(Pr)和可溶性糖的含量逐渐升高且显著高于同期对照,在200mmol/L浓度下分别比对照显著增加53.77%、47.38%和67.65%;(3)组培苗过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子(O-·2)生成速率、丙二醛(MDA)含量以及细胞质膜透性也随着NaCl胁迫浓度的增加均表现出逐渐增加的趋势且显著高于同期对照,在200mmol/L浓度下分别比对照显著增加36.42%、58.71%、82.60%和42.54%。研究表明,柽柳组培苗抗氧化酶系统在低浓度NaCl(≤100mmol/L)胁迫下表现出良好的活性氧清除活性,而其体内渗透调节物质在各浓度胁迫下均发挥着积极的调节作用,从而使柽柳表现出较强的耐盐性。     

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。     

柽柳(Tamarix spp.)和梭梭(Haloxylonammodendron)的"肥岛"效应

灌丛"肥岛"是全球干旱生态系统中的普遍现象,其发生和发展对干旱灌木、草原生态系统的结构和功能都具有重要影响,但其物种效应容易得到忽视.对准噶尔盆地南缘柽柳(Tamarix spp.)和梭梭(Haloxylon ammodendron)这两种不同地表形态灌木的冠下、冠缘和灌丛间地3种生境的土壤进行了采样、分析,结果表明:(1)柽柳和梭梭都存在"肥岛"现象,主要表现在土壤表层,其土壤性状与"岛"外土壤的差异随土壤深度增加而减弱;(2)生物性限制土壤养分由"岛"内向外梯度递减,而非生物性限制土壤要素可能高于、也可能低于"岛"外土壤,或者两者无显著差异;(3)从"肥岛"的空间尺度来看,柽柳"肥岛"的水平范围可能超出了本身冠幅覆盖区,而梭梭"肥岛"要小于本身冠幅覆盖区,其深度亦小于柽柳"肥岛";(4)相对于不同土壤要素而言,即使是同一物种,其"肥岛"也具有不同的空间范围.总的来看,研究区灌丛"肥岛"的发育具有明显的物种效应,相对梭梭而言,柽柳"肥岛"发育更广、更深,养分聚集更明显,其原因主要是柽柳的半球型树冠更利于保护和捕获凋落物,而较多的凋落物输入与土壤结构和土壤养分间的正反馈机制使柽柳冠下加速的生物地球化学循环能达到更广、更深的范围.灌丛"肥岛"的发育是干旱景观中生物过程与物理过程交互作用的产物,全面揭示其形成机理,探讨其对干旱生态系统结构、功能与动态的影响,需要更系统的研究.