腾格里沙漠沙坡头地区地衣物种多样性研究

报道了腾格里沙漠东南缘沙坡头地区地衣22种,分隶于16属,13科,5目,包括中国新记录4种:异色杆孢衣Bacidia heterochroa,安奈污核衣Porina aenea,白黑瘤衣Buellia alboatra及美丽黑瘤衣Buellia venusta。该研究丰富了关于该地区荒漠地衣物种多样性的知识,并将为沙漠生物地毯工程的前期研究提供更多的地衣种质资源。     

宁夏回族自治区沙坡头地区半荒漠土壤中藻类的垂直分布

对沙坡头地区半荒漠土壤中藻类植物的垂直分布进行了为期一年多的采样、分析,结果发现结皮层有藻类植物24种,蓝藻及其丝状种类的比例最大;结皮下0-50mm和50-100mm层次分别有15种、10种,且都以硅藻及细胞种类丰富;深层次出现的种类在浅层次都出现;100mm以下层次没有任何藻种发现。生物量从表及里随深度的增加而锐减,99％的分布在结皮层;就结皮层中78％的在0-0.1mm层次,96％在0-1.0mm深度。种类数变化在结皮层和结皮下0-50mm层次都与降水量相关,而结皮下50-100mm层次基本不变。     

沙坡头地区草本植物层片对施加氮素的响应

以沙坡头人工固沙区草本层片植物为研究对象,分析不同氮肥处理下,物种丰富度、多度、盖度、高生长以及地上部生物量等群落学特征对不同氮肥水平的响应。人工施加氮肥1年的试验结果表明:除50g·m-2的施肥水平外,其他各施肥水平下群落物种丰富度均高于对照;多度随施肥梯度的增加整体上呈下降趋势,施肥梯度越高,下降越明显,其中在50g·m-2的施肥水平下,多度相比于对照下降了86.7%;盖度随施肥水平梯度的增大呈先上升后下降的趋势,在20g·m-2的施肥水平下盖度达到最大值,其与对照间的差异达到了显著性水平(P<0.05);植物高生长对氮肥水平的响应存在种间差异;地上部生物量则在低肥水平下高于对照,而高肥水平下低于对照。总体而言,氮肥水平对荒漠生态系统群落物种多样性和生产力的影响呈低肥促进、高肥抑制的效应。     

沙地云杉幼苗根表土体中NPK的梯度分布

采用水平根和垂直根两种处理方法对6年生沙地云杉幼苗进行栽培实验,应用分层取样方法对幼苗根表不同距离土体进行取样,并测定不同层次土体中速效N、速效P、速效K的含量。结果表明,在沙地云杉根表不同距离的土体中,速效N、P、K呈现有规律的梯度分布,即在根表近距离土体中营养元素由于根系的吸附作用而含量较高,同时根系生命活动对营养元素的大量消耗又使得营养元素随即出现严重的亏缺区,再向外延伸营养元素含量又逐渐上升而达到土壤本底值,在水平根处理中,由于沙地云杉对N、P、K吸收和利用的强度不同,亏缺区出现的位置不同,速效N和速效K的亏缺区出现在距离根表1cm处;速效P出现在距离根表0．5cm处,在垂直根处理中,速效N、速效P、速效K的梯度变化与水平根处理的相似速效N和速效K亏缺区出现在距离根表大约1cm处,而速效P在根表附近土壤中的含量始终少于根表远处,说明沙地云杉幼苗对速效P的吸收和利用强度大,速效P可能成为沙地云杉生长发育的限制因子。因此,在沙地云杉引种栽培时,应该选择含P丰富的土壤,或者对林地适当施用一些P肥。     

沙坡头人工植被变化的动态平衡

沙坡头地处腾格里沙漠的东南缘,属于宁夏回族自治区中卫县。该地区自然条件严酷,沙丘起伏大,沙层深厚,格状沙丘由西北向东南倾斜且呈阶梯状分布。地下水位深达几十甚至10Om以上,有机质、碳酸钙和速效性养分含量都很低,pH值7.14一7.60。     

沙坡头植被固沙区生物结皮的发育特征

对沙坡头人工植被区内生物结皮的生物特征和非生物特征进行了调查,利用时空代换法研究了该地区生物结皮的发育和演替特征。结果表明：生物结皮层有着较快的成土过程,随固沙年限的增加,生物结皮的厚度以及结皮中粘土所占的比例增加,容重呈下降趋势;在各固沙年限的生物结皮覆盖区,构成生物结皮的主要优势生物成分为地衣、藻类和苔藓。不同发育年限和不同沙丘部位各类生物结皮的盖度的调查揭示,生物结皮的形成和发育有着重要的生物过程。对沙坡头植被固沙区生物结皮的演化过程进行了系统分析,发现生物结皮是在流沙固定过程中生物成分和非生物成分相互作用的产物,是降尘累积过程、生物过程和成土过程3个阶段的统一,并依据其发生学特点给出了3个发育阶段的定性划分。     

腾格里沙漠东南缘藓结皮微生物组基因多样性及功能

本研究对腾格里沙漠东南缘沙坡头地区藓结皮土壤样品进行了宏基因组测序, 以揭示该地区藓结皮土壤中参与固碳、固氮等生态功能的微生物基因及其代谢通路。结果表明, 藓结皮土壤中细菌域微生物最多, 其次为古生菌域和真核生物域。在细菌域中, 放线菌门(Actinobacteria)数量最多, 其次是变形菌门(Proteobacteria)和蓝细菌门(Cyanobacteria)。基于eggNOG和KEGG数据库对构建的非冗余基因集进行功能预测, 藓结皮土壤中微生物基因多样性和代谢路径多样性高。藓结皮土壤中与固氮相关的代谢通路丰度低可能是藓结皮固氮量微弱的根本原因, 造成利用大气中氮气合成氨的生态功能减弱。而藓结皮已经形成的氮库主要通过硝酸盐还原途径将硝酸盐还原成铵盐, 可能用于藓结皮微生物组自身的氨基酸合成, 也可能为藓类植物的生长提供有效氮源。     

沙坡头人工植被区陆气耦合模式及生物结皮与植被演变的机理研究

论述了研究陆气相互作用的意义和现状。在以前工作基础上,针对腾格里沙漠人工植被区陆气水热传输过程,提出了一个多层陆气耦 .人出了导水率的计算模型和修正后的根系吸水,考虑了结皮层对于土壤水分入渗的影响以及植被演变的过程。陆气耦 地大气,植被,土壤作多层划分,以助于细致了解沿高度分布的各物理量。同时,介绍了当地气候概况和野外观测情况。利用本模式对中国科学院沙坡头沙漠站人工植被区陆气水热交换过程进行了数值模拟,模拟结果与实测值吻合较好,可为当地合理利用水热资源和治理沙漠提供科学依据。     

包兰铁路沙坡头段人工植被区生境与植被变化研究

综合土壤、气体、植被等诸多因子,结合时间尺度上的环境变迁对植被的变化进行了研究。结果表明,（1）沙子水分随着人工植被建立时间延长而线性地减少,30a后人工植被的水分得以稳定,对降水量增加的响应也变弱。（2）虽然人工植被盖度有所下降,但以油蒿为建群种的群落能够适应沙坡头环境的变化,不断的自我繁衍,保持可持续性。（3）随着环境的变化,该地的生物多样性增加了;藻类、藓类以及浅根性植物和动物等的侵入,使简单的人工植被已演变到多层次的复杂的人工＋自然生态系统,该生态系统能够维持草原化荒漠条件下较高的盖度,有利于沙面形成结皮并向在土过程发育,从而可保持固沙系统较长时期的稳定。     

宁夏沙坡头地区藻类及其分布

通过野外采样,室内培养、观察、鉴定,研究了沙坡头地区藻类多样性和分布特点,并为当地藻类资源利用提出建议。研究发现沙坡头地区藻类植物共计40种(包括1变型),其中蓝藻17种,绿藻10种,硅藻9种,裸藻4种,全为普生种,陆地生境中种类最丰富。亚气及陆地生境中蓝藻在种类数(除灌溉林地结皮)、生物量方面占主导地位;贫瘠水体生境中硅藻占主要地位,营养较丰富水体中绿藻处于优势地位。另外,陆生生境中多以具鞘微鞘藻Microcoleus vaginatus为优势种,小席藻Phormidium tenue为主要种。