天山林区不同类型群落土壤氮素对冻融过程的动态响应

季节性冻融过程对北方温带森林土壤氮素的转化与流失具有重要影响,但不同类型群落对冻融过程响应的差异尚不明确。通过在林地、草地、灌丛上设置系列监测样地,采用原位培养的方法,利用林冠遮挡形成的自然雪被厚度差异,监测分析了冻融期天山林区不同群落表层土壤(0—15 cm)的氮素动态及净氮矿化速率间的差异。结果表明:(1)不同类型群落土壤的铵态氮(NH+4-N)含量、微生物量氮(MBN)含量基本与土壤(5 cm)温度呈正相关,深冻期林地土壤铵态氮含量低于其他群落类型而硝态氮含量高于其他群落类型;(2)硝态氮(NO-3-N)为天山林区季节性冻融期间土壤矿质氮的主体,占比达78.4%。灌丛土壤硝态氮流失风险较大,融化末期较融化初期灌丛土壤硝态氮含量下降了64.6%;(3)冻融时期对整体氮素矿化速率影响显著,群落类型对氨化速率影响显著;(4)天山林区土壤氮素在冻结期主要以氮固持为主。通过揭示不同类型群落土壤氮素对冻融格局的响应,能够助益于对北方林区冬季土壤氮素循环的认识。     

2种杨树光合色素和抗氧化系统对UV-B与NaCl胁迫的响应

以胡杨和俄罗斯杨(黑杨杂交种)为材料,通过设置增强UV-B辐射、NaCl胁迫(100mmol/L NaCl)、复合胁迫(增强UV-B辐射+100mmol/L NaCl)及对照(不额外施加NaCl和UV-B)4组处理,研究2种杨树对UV-B辐射、NaCl胁迫及其复合胁迫的生理响应及其种间差异。结果显示:(1)增强UV-B辐射、NaCl胁迫及其复合胁迫下,2种杨树的叶绿素含量降低,叶绿素a/b比值减小,类胡萝卜素含量升高;叶片中的膜脂过氧化产物(MDA)和H2O2含量均显著升高;但在复合胁迫下,俄罗斯杨MDA含量要明显低于各单一胁迫处理,而胡杨MDA含量和2种杨树H2O2含量均介于2种单一胁迫处理之间。(2)在3种不同胁迫条件下,俄罗斯杨和胡杨叶片中过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性比对照显著升高,且POD活性在复合胁迫下最高。(3)2种杨树叶片中渗透调节物质(脯氨酸、甜菜碱、可溶性蛋白)含量在各胁迫条件下均比对照明显升高,且脯氨酸和可溶性蛋白含量在复合胁迫下最高;胡杨甜菜碱含量在3种胁迫条件下的升高幅度均远大于俄罗斯杨,而俄罗斯杨可溶性蛋白含量升高的幅度在增强UV-B辐射和复合胁迫下却明显高于胡杨。研究表明,增强UV-B辐射、NaCl胁迫及其复合处理对2种杨树生长均造成不同程度的胁迫伤害,但2种杨树在复合胁迫下表现出的抗氧化保护能力比在2种单一胁迫下更强,因而复合胁迫对2种杨树的伤害更小,UV-B辐射可能与NaCl胁迫相互拮抗最终减缓了对植物的伤害。     

天山南麓山前平原植物群落物种多样性及空间分异研究

荒漠灌丛是天山南麓山前平原主要植被类型.本研究定量分析了山前平原植物群落物种多样性及生境尺度异质性的影响.结果表明:(1)天山南麓山前平原的植物群落多样性指数Simpson、均匀度指数McIntosh及丰富度指数Margalef都较低,在地貌带的过渡上,植物分布呈现均匀化.(2)海拔和地下水埋深是影响天山南麓山前平原植物群落物种多样性的重要环境指标.海拔梯度与物种多样性指数Simpson、Margalef及McIntosh均呈显著的线性正相关关系,物种多样性均随海拔高度的增加而增加;地下水埋深与物种多样性指数呈极显著的线性负相关关系,物种多样性随地下水埋深的增加而减小.(3)土壤含盐量与物种多样性指标无显著关系,但土壤含盐量与地下水埋深相关性显著,这是天山南麓山前平原土壤盐分空间异质性的一个重要特点.土壤盐分含量变化影响着植物群落物种组成,随土壤盐分含量增加,群落中盐生植物种类逐渐占据优势.(4)海拔的变化是决定天山南麓山前平原灌丛群落生境差异的主导因子.海拔差异表征了山前平原地貌、水文地质条件及土壤的变化,而随海拔变化的水热、水盐等干扰体系的差异则进一步导致了异质性的生境,进而影响不同植被类型中群落组成结构和多样性的差异.     

干旱胁迫下胡杨茎流日变化分析——以塔里木河下游英苏断面为例

用PHYTALK植物生理生态监测系统对塔里木河下游英苏断面胡杨的茎流和相关环境因子的日变化进行了监测.结果表明:在极端干旱区塔里木河下游的胡杨茎流日变化表现多峰值,且夜晚仍保持一定流速;主枝与侧枝茎流日变化趋势相似,主枝流速高于侧枝;侧枝对环境变化响应更加灵敏,波动强烈,主枝相对侧枝,茎流变化响应迟钝且有明显滞后效应;茎流变化受太阳辐射、风速和大气温度影响明显,而其它环境因子如空气湿度、土壤湿度等影响则不大,气温与叶温表现出极佳相关性,气温与空气湿度呈显著负相关;同时,日变化中,不同时段起主导作用的因子不尽相同.     

天山林区雪岭云杉和异果小檗夏季水分来源

天山雪岭云杉针叶林内乔灌木水分利用模式尚不明确,水分利用动态缺乏定量分析。本研究对雪岭云杉和伴生灌木异果小檗茎杆木质部水及各潜在水源的氢氧稳定同位素组成进行测定,运用IsoSource模型定量分析两树种夏季对各潜在水源的相对利用比例。结果表明: 7月,土壤含水量充足时,雪岭云杉和异果小檗主要吸收利用60 cm以上土壤水,相对利用比例分别为73.8%和63.2%。8月,土壤含水量相对较低时,雪岭云杉水分来源保持稳定,对60 cm以上土壤水的相对利用比例为69.5%;异果小檗则转换至利用更深层的水源,对0～20 cm浅层土壤水的相对利用比例降至14.3%,主要吸收利用中层(20～60 cm)和深层(60～100 cm)土壤水,相对利用比例为67.7%。9月,随着0～20 cm浅层土壤含水量升高,两树种恢复对浅层土壤水的吸收利用,相对利用比例达95.0%。综上,雪岭云杉表现出典型的浅根系特征,其吸收利用的水源主要来自浅层土壤水;异果小檗则能够在0～100 cm的土壤各层吸收利用水分,同时随土壤含水量的变化灵活转换其水源,从而应对环境水分变异。     

高效氮肥对新疆膜下滴灌棉田土壤氧化亚氮排放的影响

高效氮肥对新疆灰漠土农田氧化亚氮(N₂O)排放的影响目前尚不明确.本研究选取树脂包膜尿素(ESN)和尿素配施脲酶抑制剂和硝化抑制剂(U+I)两种高效氮肥处理,以传统尿素(U)处理为对照,研究高效氮肥对新疆膜下滴灌棉田N₂O排放的影响.ESN在播种时一次性施入,而其他处理的氮肥在生育期内随灌溉分次施入.在生育期内,采用静态箱-气相色谱法每周采集和分析2次气体样品.结果表明: 与其他处理相比,ESN处理显著增加了生育期间土壤N₂O的排放量,增幅47%～73%;在施肥后的4个月内,ESN处理下的土壤铵态氮(NH₄⁺-N)和硝态氮(NO₃^--N)含量始终处于较高水平,随后则逐渐减小并与其他处理的含量相近.ESN在播种时全部施入可能是导致土壤高NH₄⁺-N和NO₃^--N含量以及高N₂O排放量的原因.与U处理相比,U+I处理减少了9.9%的N₂O排放量,但两者间差异不显著;U+I处理NO₃^--N含量始终低于ESN和U处理.新疆灰漠土膜下滴灌棉田生育期土壤的N₂O排放为300～500 g N₂O-N·hm^-2,整体低于其他农田生态系统.与播种前全部施入相比,氮肥随滴灌多次施入更利于降低N₂O排放.本试验条件下,高效氮肥对干旱区膜下滴灌棉田土壤N₂O的减排效应有限.     

高山兀鹫繁殖期交配及筑巢行为初步观察

高山兀鹫(Gyps himalayensis)在海拔2 400~4 800 m的悬崖峭壁之上营巢,行为观测难度较大,资料匮缺。2013年至2015年,在天山采用样线调查法、问卷调查法,寻找到上百个巢穴。通过布设红外自动相机的方法,对高山兀鹫繁殖期巢内行为进行拍摄,同时结合焦点动物取样法和瞬时扫描法,对其交配及巢内行为进行观察和研究。共拍摄11万张照片,选出有效照片2 150张。对繁殖期行为进行了描述和定义,共7大类16种行为。根据照片逐一对比每种行为,统计各种行为拍摄张数及所占比例,其中,交配135张(6.3%),筑巢403张(18.7%),休息420张(19.5%),警戒375张(17.4%),保养335张(15.6%),运动200张(9.3%),其他282张(13.1%)。照片记录显示,交配行为从1月16日持续到3月2日,在一天的8:00~16:00时间段内,除9:00~10:00时没有记录到交配行为外,其余时间段内都有发生。交配行为次数(张数)在13:00~14:00时达到高峰,与气温同期达到高峰。交配过程持续8~15 s。筑巢期间,巢材由雌雄兀鹫运输,雌性负责将巢材放入巢中,整理、铺垫和修缮。筑巢行为在白天有三个高峰期,分别为11:00~12:00时、13:00~14:00时和15:00~16:00时。在每个高峰期后,往往出现一个短暂的低谷期。冬季食物短缺,照片显示雕鸮(Bubo bubo)、雪豹(Uncia uncia)等食肉动物进入巢内,对兀鹫繁殖造成干扰,甚至中断繁殖。作为高原健康指示物种,高山兀鹫生存状况不容乐观,急需加强保护。     

新疆野核桃自然保护区不同坡向丛生野核桃年龄结构及数量动态

通过对新疆野核桃自然保护区丛生野核桃(Juglans regia)进行普查,以径级结构代替年龄结构,采用匀滑技术编制种群静态生命表,并运用时间序列模型预测种群数量动态,从而获得丛生野核桃树的龄级结构与动态。结果表明,不同坡向丛生野核桃以中龄级为主,年龄结构呈两头小中间大的纺锤型;4个坡向种群年龄结构的动态指数Vpi虽大于0,但最大仅为19.10%,且Vpi’极低,最大为1.12%,阳坡种群增长趋势最高,抗干扰能力最强,种群稳定性最好,半阳坡种群增长趋势最弱,抗干扰能力最弱,种群稳定性最差;各坡向种群均存在多个死亡高峰,阳坡最高峰在15龄级,半阳坡在15和18龄级,阴坡和半阴坡均在9龄级,存活曲线更接近Deevey-Ⅱ型;在未来2、5、10龄级后,中龄级个体数量减少,老龄个体呈增加趋势,丛生野核桃种群稳定性难以长期维持。因此对丛生野核桃幼苗的保护非常关键。     

水分对胡杨幼苗光合及生长特性的影响

采用盆栽控制实验方法对不同水分条件下胡杨幼苗的光合日变化以及生长特性进行分析研究.结果显示:(1)不同水分条件下胡杨幼苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)日变化曲线均呈单峰型,峰值时间均在12:00;当土壤含水量为21.6%～24.0%时,幼苗的水分利用效率(WUE)日变化曲线呈不明显的双峰型,峰值时间分别在8:00和18:00,其他处理均为单峰型,但峰值时段有差异;随着土壤含水量的减小,胡杨幼苗的Pn、Gs、Ci和Tr日均值逐渐降低,当土壤含水量为12.0%～19.2%时,幼苗的WUE日均值显著高于其他处理.(2)幼苗的株高、基径、各器官的生物量及总生物量均随土壤含水量的减小而降低,当土壤含水量为12.0%～19.2%时,幼苗地下生物量的降低程度大于地上生物量,且幼苗的根冠比也增大.研究表明,土壤含水量对胡杨幼苗的光合特性及其生长具有显著影响,当土壤含水量大于12.0%时,幼苗能够通过增大水分利用效率,改变根冠比提高抗旱性;当土壤含水量小于9.6%时,幼苗自我调节能力减弱,生长受到抑制.     

中华缩叶藓孢子萌发与原丝体发育特征研究

通过室内人工培养中华缩叶藓的孢子,在光学显微镜下详细观察了其孢子萌发、原丝体发育及配子体发生的全过程.结果表明:中华缩叶藓的孢子在壁内萌发,随后分裂产生块状原丝体;块状原丝体上可产生两种丝状体,一种是具疣的棒状原丝体,另一种是由长圆柱状细胞组成的轴丝体;配子体原始细胞只产生于块状原丝体上.根据中华缩叶藓的孢子萌发和原丝体发育特征,并参照Nishida对藓类植物孢子萌发类型的划分,确定中华缩叶藓的萌发孢子型应属于缩叶藓型(Ptychomitrium-type).