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.     

生态多样性模型的理论分析及应用：以新疆维吾尔自治区阜康地区为例

生态多样性是诸如物种、景观元和HLZ生态系统等研究对象丰富性和空间分布均一性的综合.理论分析表明,Shannon模型存在诸多理论的缺陷和应用的局限性.例如,Shannon模型具有大样本需求,不能反映空间尺度信息,也不能表达丰富性方面的多样性信息.本文引进Scaling生态多样性模型,以新疆维吾尔族自治区阜康市为案例区进行模拟研究.结果表明,随着空间分辨率逐渐粗化,Shannon模型模拟结果缺乏规律性,而Scaling生态多样性模型模拟得到的景观元多样性在30 m×30 m～150 m×150 m的空间尺度范围内不受空间分辨率的影响;在150 m×150 m～480 m×480 m的空间尺度范围内,随着空间分辨率的逐渐粗化,景观元多样性的模拟结果严格递减.     

干旱区胡杨叶片含水量和叶绿素含量特征

在阿拉干样区内,距河道不同距离选取40棵胡杨树(Populus euphratica)采样,使用相关分析方法探讨胡杨叶片相对含水量(fuel moisture content,FMC)、等效水厚度(equiv-alent water thickness,EWT)、叶绿素含量随距河道距离的空间差异,以及随地面温度的变化特征,并讨论了FMC、EWT和叶绿素含量之间的相关性。结果表明:FMC、EWT、叶绿素含量与河道距离有极显著的相关关系(P<0.01)。距河道越远,3项指标均随距河道距离的增加极显著的减少,其中EWT与距河道距离的相关性最大(-0.577)。温度变化对FMC和EWT均有极显著的影响(P<0.01),但对叶绿素含量影响不大(P>0.05)。因FMC、EWT的物理含义不同,它们的平均值在胡杨树个体尺度/水平上极显著相关,但在单片叶子尺度上FMC和EWT之间无显著相关(P>0.05),而胡杨树个体平均和单片叶子的EWT与叶绿素含量均极显著相关(P<0.01)。由于EWT与距河道距离和叶绿素含量的相关性极显著,而且对温度变化不敏感,因此,具有很好的开发应用潜力,建议将EWT作为干旱区河岸生态系统植被含水量遥感监测的一个指标。     

昆仑山前山带植物群落调查及相似性初步研究

对塔克拉玛干沙漠南缘,昆仑山北坡前山带的荒漠植物群落进行调查.结果显示:(1)在调查区域内发现21种植物,参与建群种15种,其他6种为偶见种.21种植物分属于10科20属,其中菊科(Compositae)和藜科(Chenopodiaceae)植物13种;研究区5种植物群落的优势种分别为塔里木沙拐枣(Calligonum roborovskii)、琵琶柴(Reaumuria songarica)、河西苣(Hexinia polydichotoma)、蒿类植物(昆仑蒿Artemisia nanschanica+昆仑绢蒿Seriphidium korovinii)与驼绒藜(Ceratoides latens).(2)植物群落沿海拔高度变化地带性更替明显,低山砾质壤土母质上为塔里木沙拐枣和琵琶柴群落,集中分布范围分别为2 200～2 300 m和2 250～2 400 m,中部沙质土壤母质上为蒿类植物和河西苣群落,蒿类植物群落分布于海拔2 400～2 500 m,河西苣群落集中于2 500 m高大沙丘丘间低地;驼绒藜群落在砾质土壤和沙质土壤母质上均有分布,海拔范围在2 380～2 800 m.(3)群落结构简单,整体盖度小于10%,物种密度为4～13株(丛)/m2,灌木层优势种单一,密度很小(1.2株(丛)/m2),草本层冠幅水平低,盖度小(小于5%);群落间高度、盖度、密度存在不同程度差异,物种丰富度指数(dMA)和生物多样性指数(D、H′、Jsw、Jgi)差异并不明显,总体处于较低水平.(4)群落盖度、密度、高度和物种数随海拔高度变化趋势不同,生物多样性指数随着海拔高度增加呈增加趋势;群落相似性比较显示,低海拔地区植物群落间的相似性高于高海拔地区.     

新疆塔里木河下游灌丛地上生物量及其空间分布

对塔里木河下游断流河道2004年7个地下水监测断面和19个植被样地的实测监测资料分析得出灌木生物量在空间分布的变化特征。在分析中分别选取了3个指标：灌木总生物量、多枝柽柳和刚毛柽柳的生物量。研究发现在纵向和横向上3项指标均呈现先增加后减小的单峰形式变化。在纵向上分别对3项指标在距离河道0～200m和200—400m范围内的分布情况进行比较,发现灌木在距离河道200～400m样地内分布占到总量近70％;横向上灌木生物量的最大值出现在距离河道450m的样地内。总体来看,对于两个优势物种,由于两个物种生理生态特性的差异对于异质性环境的适应能力也不同,导致分布状况也各异。多枝柽柳有较广的生态适应性,因此广泛分布于塔里木河下游的各个环境梯度上,而刚毛柽柳对水盐条件的要求较高,仅分布在其中个别断面。影响灌木生物量变化的主要因子是地下水埋深,当地下水埋深小于5m时,柽柳处于良好生长状态;当地下水埋深大于6m后,柽柳的生长受到抑制,开始朝衰败方向发展。浅层土壤含水对于植物吸收利用水分而言意义不大,同时由于优势种柽柳具有独特的抗盐和适盐机制,该区的盐分对柽柳的生长也不构成威胁。本文旨在通过分析塔里木河下游灌木生物量变化特征及其影响因子,为干旱、半干旱地区植被的恢复和保护提供了理论依据。     

生物结皮粗糙特征——以古尔班通古特沙漠为例

摘要：空气动力粗糙度可以反映地表气流与下垫面的相互作用。古尔班通古特沙漠是我国最大的固定、半固定沙漠,其间广泛分布的生物结皮在稳定地表和改善环境方面意义重大。对未经扰动的4种类型生物结皮进行表面微形态观察,并通过风洞实验确定动力粗糙度Z0和摩阻风速u*,结果表明：（1）不同生物结皮类型,其组成和表面微形态等都具有明显差异。藻结皮以表面致密光滑为显著特征,由藻类分泌物和藻丝体粘结细粒物质所形成;地衣结皮表面藻类和真菌形成的叶状体匍匐沙面生长,呈现三维生长方式,形成有明显凹凸的壳状覆被;苔藓结皮以苔藓植物体密集丛生为特点,地上部分出现了茎叶分化,有一定的柔韧性。（2）就动力粗糙度的大小而言,是按地衣结皮>藻类－地衣结皮>苔藓结皮>藻结皮的顺序排列的,Z0平均值依次为（6.5890.850）mm、（4.1790.239）mm、（2.5420.357）mm和（0.3930.220）mm,与定床裸沙面的（0.0420.019）mm相比,生物结皮Z0值提高了10—150倍。随着风速的增大Z0值有所减小,其中以地衣结皮的减小趋势较为明显。（3）由风速廓线对比发现,四类生物结皮对气流阻滞作用的差异主要局限于4 cm以下的高度范围,风速越大这种差异也越大。各类生物结皮摩阻风速u*随风速增大而增大,其中藻结皮的增大速率明显低于其它三类结皮,说明藻结皮随风速增大的阻滞效应较其它三类结皮要差。（4）在净风条件下,地衣结皮具有最好的防风效果,其次为藻类－地衣结皮和苔藓结皮,藻结皮最差。当生物结皮破损后,床面结构和气流性质将发生变化,对空气动力学粗糙度和摩阻风速产生的影响将有待于进行更深入的研究。     

塔里木河下游胡杨径向生长与地下水的关系

本文通过分析塔里木河下游地区地下水位与胡杨径向生长量的相互关系,建立胡杨径向生长量随地下水位变化的函数模型,并从数理统计学的角度验证了胡杨生长的胁迫水位和临界水位。结果表明：1）随着地下水位的下降,胡杨径向生长量的均值逐渐减小。2）胡杨径向生长量与地下水位之间存在极显著的回归关系,其最佳回归模拟函数为四次多项式Y=0.003X4-0.080X3 0.731X2-3.060X 6.934,判定系数R2为0.857,P值为0.0001。3）通过分析可知：胡杨生长的胁迫水位是4.71 m,临界水位是8.62 m。胡杨正常生长的水位区间为0.5—4.71 m,受到胁迫的水位区间为4.71 m—8.62 m,当地下水位大于8.62 m时,胡杨将会呈现出衰败景象,此时,胡杨径向生长量的变化率逐渐向0接近,表明胡杨径向生长趋向停止。     

NaCl胁迫对3种荒漠植物幼苗叶绿素荧光参数的影响

以生长在荒漠地区的典型盐生植物囊果碱蓬(Suaeda physophora Pall.)、旱生植物梭梭[Haloxylon am-modendron(C.A.Mey.)Bunge]和超旱生植物白梭梭(Haloxylon persicum Bunge ex Boiss.et Buhsee)的幼苗为实验材料,研究了它们在不同NaCl浓度处理下的叶绿素荧光参数变化特征.结果表明:在NaCI胁迫下,同期囊果碱蓬的PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)和最大光化学量子产量(Fv/Fm)降低幅度较小,而梭梭和白梭梭则有较明显降低,而且囊果碱蓬显著高于后两者;同期光合量子产量(Yield)和表观光合电子传递速率(ETR)均以囊果碱蓬最大并显著高于其余2种植物,而梭梭与白梭梭之间无显著差异.囊果碱蓬和梭梭的Yield和ETR并不随NaCl浓度的增加而降低;同一植物的荧光参数在各浓度盐处理间无显著差异.在本实验条件下,NaCl胁迫并未使囊果碱蓬的PSⅡ受到明显损伤,其仍能够较正常地吸收光能进行光合作用,对盐分胁迫有较强的忍耐能力;适度的盐渍对囊果碱蓬和梭梭幼苗的生长是有益的;盐胁迫效应主要表现为种间差异,而非处理间差异;叶绿素荧光技术可以有效应用于耐盐植物筛选.     

具鞘微鞘藻在荒漠藻结皮形成过程中的作用

具鞘微鞘藻(Microcoleus vaginatus)是荒漠藻结皮主要的优势物种,在藻结皮的形成和发育过程中发挥着非常重要的作用。为了探讨具鞘微鞘藻在荒漠藻结皮形成过程中的作用,通过实验室内模拟藻结皮不同发育阶段,研究了具鞘微鞘藻在结皮形成过程中对藻类生物量、结皮厚度及其抗压强度的影响;同时利用光学显微镜和扫描电镜对藻结皮微结构观察,分析了不同发育阶段沙粒和具鞘微鞘藻之间的胶结方式和作用机理。结果表明:(1)藻结皮形成的最初阶段,结皮状态主要由细菌及小型蓝绿藻分泌胞外多糖的黏结作用和结皮表面有机质层的保护作用维持,但该阶段的藻结皮比较脆弱,抗压强度仅为(12.21±1.58)Pa;当具鞘微鞘藻大量出现后,逐步占据了明显的优势地位,沙粒间的黏结作用被更高强度的具鞘微鞘藻机械束缚力所取代,成为该阶段藻类结皮硬度提高的重要贡献者;(2)随着具鞘微鞘藻接种比例的逐渐增加,藻结皮中的藻类生物量、结皮厚度及抗压强度均呈现出升高的趋势(P0.01),当接种比例增加为80%时达到最高值;然而,当具鞘微鞘藻接种比例为100%时,各项指标却又有所下降。重点探讨藻结皮不同发育阶段沙粒间的胶结形式及微形态变化,深入揭示具鞘微鞘藻在藻结皮形成和发育过程中的作用机理,为旱生藻类广泛应用于荒漠植被恢复与重建过程提供重要的试验数据和理论依据。     

塔里木河下游21种荒漠植物繁殖体形态特征及对环境的适应

以塔里木河下游分属于9科16属的21种荒漠植物为对象,调查了它们的植冠种子库情况以及繁殖体的附属物、形状(三维方差)、大小(三维之和)及质量(百粒重)等形态特征,并探讨了各种繁殖体的生态适应对策.结果表明:(1)13种荒漠植物可利用植冠种子库来躲避环境干扰:7种繁殖体具绢毛,2种繁殖体具翅,1种繁殖体具芒,3种繁殖体具冠毛,可利用风力实现传播与定居,而且它们可利用有水时期的速萌特性来适应当地生态输水这一辅助措施;5种繁殖体形状远离球形(三维方差≥0.126),6种繁殖体形状接近圆球形(三维方差＜0.06).(2)5种具速萌特性的繁殖体(形状圆筒形、圆锥形和蝌蚪形)与8种具有持久土壤种子库的繁殖体(三维方差较小≤0.1且三维之和≤2.75 mm)利用它们互补的生态适应对策使其在研究区成功定居与繁衍; 13种以r-型生活史对策为主且粒小质轻的繁殖体(三维之和≤2.75 mm,单粒重<1 mg)与4种粒大质重的繁殖体(三维之和≥4.8 mm,单粒重＞3.3 mg)利用其互补式繁殖对策将研究区生物多样性维持于一定水平.(3)7～9月份为一年生草本、多年生草本、(半)灌木植物及乔木同时落种的时期,可将人工输水集中于这一时期以实现研究区种子最大数量地萌发.