不同年龄油蒿抗旱性的研究

油蒿(Artemisia ordosica)是植物固定沙丘的优良植物之一。进一步研究不同年龄油蒿的抗旱性具有重要的意义。本研究于1988年9月底和1989年10月初,在腾格里沙漠东南缘包兰铁路沙坡头站植物固沙区进行。分别选择在1964年秋(25A),1981年秋(8A)和1988年春(2A)栽的三种年龄油蒿生长区,定点定株,测定以下生理指标:用压力泵法测定当年生枝水势Ψ,用 F-M4冰冻     

末次盛冰期环境恶化对中国北方旧石器文化的影响

末次冰期间冰段时,中国北方地区水热条件普遍较好,旧石器文化也比较发达。然而,进入末次盛冰期后,随着气温的普遍降低和降水量的明显减少,草原和沙漠带急速向南扩张,动物群也大举南迁。对于这种严酷的生存环境,中国北方的旧石器文化是如何响应的呢？本文以宁夏彭阳PY01-02,PY03和PY05等地点的地层剖面和石制品的研究为基础,首先提出彭阳地点群地层沉积相由河湖相沉积迅速转变为黄土堆积说明由末次冰期间冰段到末次盛冰期自然环境发生了剧烈变化。其次,通过对上述两种不同沉积相中出土石制品的大小、重量、原料以及技术上的比较说明随着环境的变化石制品本身也发生了相应的变化。下层河湖相堆积中出土的石制品粗大笨重,主要以各种石英岩为原料,与同期泾水上游旧石器文化的特征相近,应是当地文化特征的一种具体体现。上层马兰黄土中的石制品的普遍较小,主要以石英和燧石为原料,其中用燧石制成的细石器具有宁夏灵武水洞沟下文化层同类制品的特征,而用石英制成的小石器则同海原一带的史前文化有着较为密切的联系,据此作者推测这可能与史前人类在环境日益恶劣的情况下向南迁移有关。山西南部地区的下川和柿子滩遗址的地层和石制品证据亦表明,末次盛冰期前后该地区旧石器文化的明显差异可能也与末次盛冰期环境恶化时人类的迁徙有关。最后,中国北方地区考古遗址的空间分布变化为上述史前人类南迁的推测提供了有力证据。因此,作者认为末次冰期的环境恶化对中国北方旧石器文化的影响具有普遍性。     

土壤碳矿化潜力对沙坡头人工固沙植被演变的响应

土壤呼吸是土壤有机C矿化分解,释放无机养分的重要生物化学过程。本研究通过实验室培养的方法,分析了沙坡头地区人工固沙区不同固沙年限土壤碳矿化潜力的变化。经过103d的室内培养,土壤CO2-C的释放量表现为55龄>47龄>30龄>24龄>21龄>流动沙丘,在垂直方向上表现为0～5cm>5～10cm>10～20cm。而流沙区土壤碳矿化潜力为10～20cm土层最高。不同固沙年限土壤碳矿化潜力、全氮、有机碳、电导率有明显的差异,均表现为随植被恢复年限的延长而增加,随深度的增加而递减。相关性分析表明,土壤碳矿化潜力与土壤有机碳、总氮、C/N、pH、电导率、温度、土壤水分含量呈极显著相关,土壤各环境因子之间亦呈极显著相关。土壤养分含量随着恢复时间的延长而得到明显的改善,土壤碳矿化潜力与土壤养分状况改善程度一致。人工固沙植被的建立促进了土壤微生物活性,通过潜在的土壤呼吸得到表征。植被恢复和凋落物积累使土壤免遭风蚀,显著增加了土壤有机质的输入,因而显著作用于大气C的固存。     

青藏高原高寒草甸植被特征与温度、水分因子关系

以广布于青藏高原的高寒草甸为研究对象,进行模拟增温实验,探讨高寒草甸植被特征与温度、水分因子关系,并试图论证高寒草甸植被是否符合生物多样性代谢理论.结果表明:①高寒草甸植被物种多样性的对数与绝对温度的倒数呈显著线性递减关系,空气-地表-浅层土壤(0-20 cm)温度(R2 ＞0.6,P＜0.01)较深层土壤(40-100 cm)温度(R2＜0.5,P＜0.05)对物种多样性影响大;其植被新陈代谢平均活化能为0.998-1.85 eV,高于生物多样性代谢理论预测值0.6-0.7 eV,这是高寒草甸植被对长期低温环境适应进化的结果.②除趋势对应分析和冗余分析显示,温度对植被地上部分影响较大,而土壤水分对全株影响均较大,适当的增温与降水均可极显著促进高寒草甸植被生长.③逐步回归和通径分析显示,40 cm、60 cm深度土壤水分对植被地上部分产生直接影响,20 cm高度空气相对湿度和40 cm深度土壤温度对其产生间接影响;40 cm深度土壤温度和60 cm深度土壤水分对植被地下部分产生直接影响,红外地表温度对其产生间接影响.深层土壤温度和水分对高寒草甸植被具有影响作用,这可能与增温后冻土的融化有关,但其机理尚待进一步研究.     

内蒙古科尔沁沙地两种沙生植物冷蒿和差不嘎蒿竞争策略的生理生态学依据

研究了中国内蒙古科尔沁沙地两种优势灌木冷蒿(Artemisiafrigida Willd)和差不嘎蒿(Artemisia halodendronTurcz.ex Bess)在不同土壤水分状况条件下的气体交换、水分关系和叶片的化学特性.测定设置了5个土壤水分梯度:土壤最大含水量(体积含水量,30%)、田间持水量(对照,20%)、轻度水分胁迫(10%)、极端干旱(＜4%)和旱后复水(20%).冷蒿的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(TR)和水势(ψw低于差不嘎蒿,相对水分亏缺(RWD)、束缚水含量(BWC)、束缚水与自由水的比值(BWC/FWC)和综合抗旱性指数(DI)高于差不嘎蒿.两种灌木对不同土壤含水量的响应不同,随着土壤含水量的逐渐下降,差不嘎蒿的ψw、BWC和BWC/FWC出现大幅度的波动,波动幅度远远的大于冷蒿,冷蒿则显示了一个较差不嘎蒿高的持水能力和抗旱能力.冷蒿和差不嘎蒿的脯氨酸和总可溶性糖含量随土壤含水量的降低均呈增加的趋势,冷蒿增加的幅度大于差不嘎蒿,说明冷蒿的渗透调节能力在干旱过程中有较大提高.在长期极端干旱条件下,两种灌木的ψw,RWD,BWC和BWC/FWC的终极值相近;有机物、脯氨酸和总可溶性糖含量大量累积;冷蒿的脯氨酸和总可溶性糖含量增加的幅度和可溶性蛋白质降解的幅度远远超过差不嘎蒿;我们认为此时累积的物质主要作为营养物质,以供植物的旱后恢复,此时冷蒿的恢复能力超过差不嘎蒿,这是极端干旱条件下差不嘎蒿死亡而冷蒿存活的主要原因之一.我们的研究结果显示,相对于差不嘎蒿而言,冷蒿在水分胁迫条件下的生理生态学特性更有利于其在固定沙地的生长,差不嘎蒿则由于对水资源微弱的竞争丧失了生存优势,是引起科尔沁沙地植被演替过程中冷蒿替代差不嘎蒿的主要原因.     

中国西部冬油菜种植的生态效应评价

为探讨在中国西部推广种植冬油菜的生态效益,以河西走廊4月份的冬油菜、冬小麦、麦茬和春播4种农田地表进行风洞模拟研究.结果表明：冬油菜具有显著的抗风蚀效果,其地表粗糙度可达4.08 cm,起动风速高达14 m·s^-1,而且在相同试验条件下,其风蚀模数和输沙率分别是春播农田的4.1%和485%,其土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾及土壤过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶、转化酶活性和微生物数量等的流失量也仅分别是春播农田的1.4%、5.1%、1.6%、2.7%、9.7%、3.6%、6.3%、6.7%和1.5%.因此,在地表风蚀的我国西部地区研发、推广种植冬油菜,可有效防治农田土壤风蚀,蓄水保肥,并可增加复种指数和经济效益,具有防治土地沙漠化、改善区域生态环境的作用.     

生物土壤结皮的分布影响因子及其监测

生物土壤结皮在荒漠化地区广泛分布。本文详细论述了生物土壤结皮的分布规律及其影响因素,如海拔高度、土壤、维管植物群落水分条件和干扰,以及生物土壤结皮在生态系统和景观变化监测和评价中的作用等。同时对中国西北地区生物土壤结皮的生态学研究和开发应用提供了研究的重点和方向。     

风和风沙流对不同固沙植物生理状况的影响

在野外风洞条件下,对风和风沙流影响固沙植物的生理状况进行了研究。结果表明：风和风沙流对不同植物的影响不同,风对结皮和苔藓的影响在于吹蚀和干燥,对草本和灌木的影响主要是：１．通过迫使气孔关闭、降低叶温和胞间ＣＯ２浓度来抑制光合作用;２．加强蒸腾作用,减小水分利用率;３．降低叶片水势和土壤含水量,从而加强干燥作用。而风沙流对结皮和苔藓的影响主要在于剥蚀和堆积,对草本和灌木的影响主要是机械损伤作用,对光合和水分利用的影响将更加剧烈。不同类型植物对两种胁迫的适应程度不同。     

科尔沁沙地景观格局特征分析

用修改分维数,分维数和景观多样性指数方法,对科尔沁沙地没沙漠化土地景观空间格局２进行了研究。结果表明,在所划分的人工固沙区,围封保护区和流动沙丘区三种沙地景观类型中,人工固沙区景观空间格局最复杂,修改分维数Ｄｍ为１．５４７６;其次为围封保护区Ｄｍ为１．４９７５;流动沙丘景观格局最简单Ｄｍ为１．４２０５。     

内蒙古黑岱沟露天煤矿植被恢复区生物土壤结皮的固氮潜力

氮素限制在陆地生态系统中普遍存在,在干旱受损生态系统中表现得尤为明显.生物土壤结皮是干旱、半干旱区受损生态系统植被恢复过程中的重要组成部分和氮源贡献者.以黑岱沟露天煤矿植被恢复区广泛分布的两类典型生物土壤结皮(藻类结皮和藓类结皮)为研究对象,通过野外调查采集样品,在实验室条件下测定了两类结皮的固氮活性,分析了其固氮活性对水热因子的响应特征及其与草本、结皮盖度的关系.结果表明：不同演替阶段人工植被及相邻撂荒地和天然植被下生物土壤结皮的固氮活性在9～150 μmol C₂H₄·m^-2·h^-1,藻类结皮(平均为77 μmol C₂H₄·m^-2·h^-1)显著高于藓类结皮(17 μmol C₂H₄·m^-2·h^-1).人工植被区3种常见植被类型下藻类和藓类结皮固氮活性均表现为“灌-草型”显著高于“乔-灌型”和“乔-灌-草型”.藻类和藓类结皮的固氮活性与样品相对含水量(10%～100%)和培养温度(5～45 ℃)均呈显著的二次函数关系,其固氮活性随水分、温度升高均呈先上升后下降的趋势,分别在60%和80%相对含水量时达到最大固氮速率,其最适固氮温度均为25 ℃.藻类结皮固氮活性与草本盖度呈显著的二次函数关系,草本盖度超过20%时固氮活性开始降低,藓类结皮固氮活性与草本植物盖度呈显著负相关.两类结皮固氮活性与其盖度均呈显著的正相关关系,随结皮盖度增加其固氮活性显著升高.露天煤矿植被恢复区两类生物土壤结皮固氮活性差异主要由结皮组成生物体即隐花植物的差异所致,不同植被类型下的水热差异及不同植被演替阶段草本、结皮盖度的差异是影响生物土壤结皮氮固定的关键因子,生物土壤结皮在人工植被区的拓殖发育及其氮输入是系统健康发展的重要标志.