2种枸杞叶片对混合盐胁迫的生理响应

选取耐盐性不同的‘宁杞5号’和‘黑杞1号’一年实生苗为试验材料,进行渗透势分别为-0.47、-0.82和-1.18MPa的混合盐(NaCl+Na_2SO_4)胁迫处理,分析比较2种枸杞叶片生理指标的响应特征,以揭示2种枸杞适应盐胁迫的生理机制。结果表明:(1)随着渗透势降低,2种枸杞叶片生理指标响应趋势基本一致,叶绿素(Chl)和可溶性蛋白(SP)含量先升后降,相对电导率、丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)、可溶性糖(SS)含量逐渐增加,但‘宁杞5号’的变化幅度大于‘黑杞1号’。(2)随着渗透势降低,2种枸杞叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性均增强,但-1.18 MPa混合盐溶液处理则抑制了‘宁杞5号’抗氧化酶活性。(3)随着盐胁迫处理时间的延长,2种枸杞叶片相对电导率、MDA含量、Pro含量、SS含量和CAT活性增加,但‘宁杞5号’的渗透调节物质积累量高于相应‘黑杞1号’;而2种枸杞Chl含量及SOD和POD活性在-1.18 MPa混合盐溶液处理下有所下降。研究表明,2种枸杞均可通过积累渗透调节物质和加强抗氧化酶系统来缓解盐胁迫对自身的伤害,‘宁杞5号’的渗透调节能力较强,而‘黑杞1号’具有更稳定的抗氧化酶系统,从而具有更强耐受盐胁迫的能力。     

我国干旱沙漠地区人工植被与环境演变过程中植物多样性的研究

 以我国干旱沙漠区流沙治理的成功模式包兰铁路沙坡头地段人工植被防护体系作为研究对象,研究了区域人工植被与环境演变过程中植物多样性的变化特点。研究表明：该区人工植被经过40余年的演变其植物种的组成趋于动态平衡;植物多样性在时间尺度上的变化表现为随群落演替的进行而增大,42年前(1956年)建立的人工植被多样性指数达到D＝0.706～0.822或H′＝1.393～1.893,10年前(1987年)建立的人工植被其多样性仅为D＝0.501～0.702或H′＝0.819～1.074;β多样性的测度表明,沙坡头地区人工植被在其演变的历程中经历了2次物种周转速率相对较快的阶段,这一特点与植被演替密切相关,对干旱沙漠地区的生态恢复和人工绿洲建设与管理具有重要的参考价值。本文还进一步研究了土壤基质条件等变化对植物多样性的影响。     

降雪对荒漠地区藓类结皮中真藓生理生化的影响

生物土壤结皮的生存环境是地球上自养生物生存最为极端的生境之一,真藓是荒漠结皮中最为重要的组分之一。很少有研究涉及冬季降雪对结皮层生物体的影响。以宁夏沙坡头人工植被区内发育良好、长势均匀的真藓结皮为研究对象,系统研究降雪影响下荒漠地区藓类结皮层真藓的光合色素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、丙二醛(MDA)含量以及脯氨酸含量的变化,并探讨其对降雪的生理生化响应。采用了4个降雪处理,分别是无降雪、0.5倍降雪、1倍降雪、2倍降雪。结果表明:随着降雪量的增加,其光合色素含量和可溶性蛋白含量显著增加;而可溶性糖含量、游离脯氨酸含量以及MDA含量均呈下降趋势。研究结果表明,作为生物土壤结皮重要水源之一的冬季降雪,能够为结皮层生物体提供适宜的水分条件以激发其生理生化活性,对维持荒漠生态系统的稳定性具有重要作用。     

沙坡头人工植被演替过程的土壤呼吸特征

为探讨人工植被演替过程对土壤呼吸速率的影响,本文利用碱液吸收法同步测定了腾格里沙漠东南缘1956、1964、1981、1987、1989、2007年始植的人工植被区和2007年新铺设的草方格固沙区及流沙区的土壤呼吸速率变化,同时分析了土壤水分和温度对上述不同样地土壤呼吸的影响。结果表明:1) 总体而言,土壤呼吸速率随着人工植被演替时间的延长而逐渐增大。当土壤含水量较高时,不同始植年代人工植被区的土壤呼吸速率具有显著的差异(P<0.05);当土壤含水量较低时,不同始植年代植被区的土壤呼吸速率没有显著的差异(P>0.05)。2)土壤呼吸速率与土壤含水量呈正相关关系,且相关系数随着人工植被演替时间的延长而逐渐增大。3)利用土壤呼吸速率-土壤温度指数函数关系计算得到不同人工植被演替阶段土壤呼吸速率的Q₁₀值均较低(平均值仅为1.02)。土壤温度对1987、1989年人工植被区内的土壤呼吸速率产生了显著影响(P<0.05),而对其他样地的土壤呼吸速率影响不显著 (P>0.05)。综合说明,人工植被的演替过程改变了土壤呼吸速率大小及其对土壤水分和温度的响应。     

宁夏荒漠草原蒙古冰草功能性状和根际效应对土壤性状的响应

植物功能性状组合的权衡是植物适应土壤环境的重要机制,它也通过对根际效应的调控进而影响着根际过程和生态系统功能。以位于宁夏盐池县的典型荒漠草原为研究区域,通过对灰钙土、黑垆土和风沙土中蒙古冰草功能性状和根际效应的对比分析,探究不同土壤对蒙古冰草功能性状和根际效应的影响以及它们之间的关系。结果表明：(1)不同土壤中蒙古冰草根际和非根际土壤理化性质存在显著差异,根际土壤理化性质的变化与非根际土壤性质有关。(2)不同土壤中的根际效应大小存在差异,不同因子的根际效应大小因土壤而异,总体表现为风沙土最大,灰钙土最小;土壤理化性质是影响蒙古冰草根际效应的主要因素,可解释根际效应变异的69.5%。(3)土壤理化性质与蒙古冰草功能性状密切相关,其对根长和根冠比的影响最大;蒙古冰草功能性状与根际效应大小密切相关,根长和根冠比是影响根际效应的主要因子。研究表明蒙古冰草通过根际效应改善了土壤性质,进而提高土壤质量,这种作用受土壤理化性质和植物功能性状等因子的共同影响。     

水热因子对沙漠地区土壤呼吸的影响

利用Li-6400-09土壤呼吸室和Li-6400便携式光合测定仪,在植物生长季对腾格里沙漠东南缘植被区和流沙区的土壤呼吸进行了连续测定,并分析了温度和水分对土壤呼吸的影响.结果表明:(1)植被区和流沙区土壤呼吸速率的日变化特征相似,即夜间土壤呼吸速率保持在较低的水平,而白天则呈现单峰变化趋势;而季节变化趋势明显不同,即植被区内的土壤呼吸有明显的季节变化,流沙则没有明显的季节变化;(2) 植被区和流沙区0～5cm土壤含水量与土壤呼吸速率均呈显著的线性关系,但植被区的相关性好于流沙区.当0～5cm土壤含水量大于测定期间的平均值 (植被区为6.78%、流沙区6.94%)时,植被区和流沙区的土壤呼吸速率都明显高于土壤含水量小于平均值时的土壤呼吸速率,其土壤呼吸速率平均值之比分别为:2.6、1.5;(3) 土壤呼吸速率与地表5cm处土壤温度呈显著的指数关系,当土壤含水量小于测定期间的平均值时,植被区与流沙区的Q10值分别为1.23和1.43;当土壤含水量大于测定期间的平均值时,植被区与流沙区的Q10值分别为2.23和1.72.由此可见,土壤水分不仅影响了土壤呼吸速率的大小,而且还影响了土壤呼吸速率的温度敏感性.     

基于较大降水事件的人工固沙植被区植物水分来源分析

水分是干旱、半干旱地区植物生长最主要的限制因子.为了探究较大降水事件后两种常见人工固沙植物柠条与油蒿的水分来源差异,分析降水、土壤水、地下水和植物茎水的氢氧稳定同位素特征,并采用直接对比法和多元线性混合模型对植物水分来源进行分析.结果表明: 沙坡头地区大气降水线方程为δD=7.83δ¹⁸O+5.64(R²=0.91).降水δ¹⁸O值的变化范围较大,具有明显的季节变化规律;生长季前期与后期δ¹⁸O值相对较高,生长旺盛期δ¹⁸O处于较低水平.浅层土壤水δ¹⁸O值变化范围较大,随土层深度的增加,土壤水δ¹⁸O值变幅减小且呈减小趋势.在降水后第一天,柠条和油蒿分别对40～80与20～60 cm土层土壤水利用比例较高,利用比率分别为56.1%和56.4%.降水一周后,柠条与油蒿都不同程度地增加了对浅层土壤水的利用比例.柠条和油蒿对0～40和0～20 cm土层土壤水分利用率分别增加了12.5%和10%.表明在较大降水事件后,柠条和油蒿会通过调整水分利用策略来积极适应干旱环境.     

沙漠人工植被区的蒸发蒸腾

研究于2003年6月至8月在沙坡头沙漠试验研究站的水分平衡观测场进行。利用微型蒸渗仪结合大型称重式土壤蒸渗仪测定了流沙、油蒿(A rtem isia ord osica)和柠条(C arag ana korsh insk ii)3类样地的土壤蒸发;油蒿和柠条的蒸腾利用表面覆盖油毡的大型非称重式蒸渗池和气孔计测定;同时对降水量、流沙渗漏量、0~200cm土层的土壤含水量进行了观测。结果表明:在沙漠人工植被区由于植被比较稀疏,土壤蒸发不受植株遮阴的影响,但不同样地的蒸发量是有差异的,样地和位置间的互作效应差异不显著;在沙漠区有很大比例的蒸发发生在稀少的降水事件之后。气孔计测定的蒸腾速率经单位换算统一,用多项式拟合得到日变化曲线均达到显著水平(p<0.05);将蒸渗池和气孔计2种方法测定结果方差分析表明油蒿的蒸腾均高于柠条的(p<0.05),测定方法间(蒸渗池和气孔计)差异不显著;从而说明本研究以叶面积指数和植物冠层盖度为基础进行叶片与种群间的尺度转换是可行的。2003年6月至8月期间,该区的降水量为159.1mm,渗漏量为48.5mm,裸沙蒸发量为63.0mm;油蒿样地的蒸发量、蒸腾量和蒸散量分别为54.1mm、59.0mm和119.4mm;柠条样地的蒸发量、蒸腾量和蒸散量分别为59.5mm、56.4mm和127.6mm。     

腾格里荒漠红砂-珍珠群落CO2收支变化及其不同观测方法间的比较

由于荒漠生态系统植被覆盖度低、生产力低下,其在全球碳循环中的作用被长期忽视。为探讨荒漠生态系统碳收支各组分的变化规律,以腾格里荒漠红砂(Reaumuria soongorica Maxim.)-珍珠(Salsola passerina Beg.)群落为研究对象,采用静态箱式法研究了该群落的净生态系统CO2交换量(NEE)、生态系统呼吸、土壤呼吸的日变化规律,同时将该方法所获得的NEE结果与涡动相关法观测的结果进行了比较。结果表明:(1)红砂-珍珠群落NEE的日变化表现为,在6:00—9:00左右出现一个CO2吸收的高峰值,随后在12:00—15:00左右出现一个CO2释放高峰值。红砂种群、珍珠种群和整个群落NEE的平均值分别为0.018、0.020和0.028 mg CO2m-2s-1;(2)红砂种群、珍珠种群、土壤及整个群落生态系统呼吸速率的日变化规律一致,均表现为明显的单峰变化趋势,在12:00—15:00左右出现一个CO2释放的高峰值。红砂种群、珍珠种群、土壤和整个群落的生态系统呼吸的平均值分别为:0.121、0.062、0.029和0.040 mg CO2m-2s-1。以盖度为加权因子计算得到红砂种群、珍珠种群和土壤呼吸占生态系统呼吸的比例分别为:9%、21%和70%,由此可见,生态系统呼吸主要来源于土壤呼吸。(3)将箱式法和涡动相关法观测的NEE进行比较,结果表明两种方法观测的NEE变化规律基本一致,相关系数达到0.7。采用箱式法观测的NEE高于涡动相关法观测的结果,平均值分别0.028 mg CO2m-2s-1(箱式法)和0.015 mg CO2m-2s-1(涡动相关法),涡动相关法的观测结果与箱式法观测结果的比值为0.54。综上可得,荒漠生态系统土壤呼吸的变化速率决定了生态系统呼吸的变化规律,采用箱式法可能高估了荒漠生态系统CO2的释放量。