古尔班通古特沙漠原生梭梭根区土壤水分变化特征

研究原生梭梭根区土壤水分动态变化对深入理解古尔班通古特沙漠水文过程与植被的相互作用具有重要意义.2007年8月至2008年7月,利用TDR土壤水分测定系统测定古尔班通古特沙漠南缘梭梭林地的土壤体积含水量,分析梭梭根区土壤水分时空分布及其变化规律.结果表明:梭梭根区土壤存在湿岛效应,根区60 cm土层水分储量是裸地的1.49倍,这种差异夏季比春季、降雨后比降雨前明显.春季积雪融化后,古尔班通古特沙漠土壤水分最丰富,而冬季的土壤水分含量最低.土壤水分年内变化可分为春季(3—5月)土壤水分迅速补充-消耗期、夏秋(6—9月)土壤水分缓慢消耗期和秋冬(10月至次年2月)土壤水分稳定期.经小波计算,根区和裸地土壤水分含量分别出现43 d、40 d的小周期和110 d、103 d的大周期.树冠的遮荫和自集水效应,以及根区土壤良好的渗透性是梭梭根区土壤水分相对丰富的主要原因.     

古尔班通古特沙漠原生梭梭树干液流及耗水量

梭梭广泛分布于我国西部干旱区,利用热脉冲技术对古尔班通古特沙漠生长期原生梭梭的树干液流耗水特征进行了研究。随着水分条件的不同,影响树干液流过程的主导因素有所不同。根区土壤体积含水量在8.7%-12.1%时,梭梭日树干液流量与土壤水分显著相关;土壤含水量＞12.1%时,液流更多的受到气象因素的影响;土壤含水量＜8.7%,树干液流与气象要素之间没有相关性,液流更多的受植物生理特征影响。在土壤水分最丰富的4月份,随着土壤水分的降低,白天与夜间的液流变化趋同;4月份日平均液流量约是5-9月份的2倍。梭梭的液流通量从古尔班通古特沙漠原生林的0.156L?cm-2?d-1到塔中人工滴灌林的0.876 L?cm-2?d-1,均处于正常生长状态,表明梭梭生态需水的可塑性范围较广。基径为7.8cm和9.0cm的梭梭在4月至9月份生长期的实际耗水量分别是95mm和117mm。     

古尔班通古特沙漠梭梭与白梭梭利用降雨的差异

采用模拟降雨的方法,对梭梭和白梭梭的降雨再分配过程进行了研究,并对梭梭与白梭梭0～100cm的浅层根系分布进行了调查。回归分析发现,梭梭与白梭梭茎流率、穿透率、截留率与降雨量之间呈显著对数关系。在相同的降雨强度下,梭梭与白梭梭之间降雨分配无显著差异,但在不同降雨强度下梭梭和白梭梭各自的降雨再分配存在显著差异。20mm·h-1的降雨强度有利于产生更多的茎流,梭梭和白梭梭茎流率在降雨强度20mm·h-1的情况下是30mm·h-1的情况下的2.3倍和2.9倍。白梭梭根系主要分布在土壤表层,0～60cm的土壤深度内侧根数占0～100cm内总侧根数的86%。白梭梭在0～20、20～40、40～60cm土壤深度的水平侧根极显著高于梭梭,分别是梭梭的10.0倍、9.6倍和10.9倍。白梭梭水平侧根伸展距离极显著大于梭梭,白梭梭根系冠幅半径为7.1m,梭梭为2.3m。综上所述,白梭梭主要通过植株特殊形态结构增加茎流等降雨再分配和地下根系协同作用,来充分的利用降雨;梭梭浅层根系分布稀少,故其利用降雨的能力十分有限,而更趋向于利用地下水。     

超干贮藏提高梭梭种子的耐贮藏性

梭梭(Haloxylon ammodendron Bge.)的种子为短命种子,在自然状态下,种子的含水量为8.5%,寿命约为10个月.将梭梭种子含水量降至2.5%和1.4%,其耐贮藏力增强.经过50 ℃下5 d和10 d的人工加速老化后,超干种子表现出较强的抗老化能力.与对照相比,超干种子具有较高的萌发率、活力指数及较长的根,其细胞膜具有较低的电导率和较高的脱氢酶活性.     

石河子地区不同生境梭梭种群数量动态分析

对新疆石河子莫索湾地区阳坡、阴坡、坡脊、坡谷4个生境条件下的梭梭种群动态、大小结构等进行了实地调查研究,并编制静态生命表分析存活曲线和死亡曲线.结果表明,石河子地区的梭梭种群基本属于进展型或稳定型,幼龄个体多,中老龄个体少.不同生境的种群密度存在差异,其中坡谷种群密度最大;不同坡向种群生命表显示,种群在Ⅰ、Ⅱ径级时死亡率较高,随着年龄增加,死亡率逐渐降低,Ⅴ、Ⅵ径级由于生理衰老死亡率上升;种群期望寿命在Ⅰ、Ⅱ径级较高,随着年龄增加,期望寿命逐渐下降;不同坡向的梭梭种群的存活曲线均接近于DeeveyⅢ型.在石河子莫索湾地区,梭梭种群应以保护为主,适当抚育为辅,从而促进群落持续发育.     

Genetic variation within and among populations of a dominant desert tree Haloxylon ammodendron (Amaranthaceae) in China

BACKGROUND AND AIMS: China is one of the countries most severely affected by desertification. Haloxylon ammodendron (Amaranthaceae) is an ecologically important component of the desert ecosystem and is one of the main tree species used for restoration, yet we know little about its genetic structure. METHODS: Genetic variation within and between nine populations of H. ammodendron from two regions of China was investigated using ISSR (inter-simple sequence repeat) markers. KEY RESULTS: Eight primers used in this study amplified 219 reproducible bands of which 184 (84 %) were polymorphic. Analysis of molecular variance (AMOVA) revealed high genetic variation within populations (97.63 %) and low genetic differentiation between regions (0.62 %) and among populations (1.75 %). CONCLUSIONS: It is suggested that the present genetic structure could have arisen by high levels of gene flow. The gene flow among populations observed here is probably mainly attributable to pollen movement. The genetic structure also has important implications in ecological restoration practice.     

准噶尔盆地梭梭植物群落的聚类分析

梭梭(Haloxylon ammodendron)是准噶尔盆地沙漠植被中最重要的优势植物。根据对准噶尔盆地典型梭梭植物群落样地的物种及群落状况的调查,采用数量分类的方法对该地区梭梭植物群落的相似性进行了聚类分析。聚类分析的结果表明, 37个梭梭群落被划分为11个群丛,根据聚类过程阶梯图的结果, 11个群丛进一步划归为5个群系。研究结果与传统的植物群落分类结果基本相一致,对于更好地保护和恢复梭梭植被具有一定的实践指导意义。     

利用热脉冲技术对梭梭液流的研究

利用热脉冲技术对梭梭的液流进行了研究 ,并用自动气象站和土壤水分测定仪 TRIME- T3 对气象因素和土壤水分同步监测 .结果表明 :梭梭树干液流表现为单峰曲线 ;在土壤含水量为 8%时 ,平均为 2 .33L· d- 1 ,单位面积液流通量平均值为 0 .72 8L· cm- 2 · d- 1 ;含水量在 12 % ,平均为 4 .18L· d- 1 ,液流通量为 1.30 6 L· cm- 2 ·d- 1 ;5月～ 10月梭梭耗水量为 346 .6 L;液流量变化与环境中气象和土壤因子有密切关系     

内蒙古阿拉善沙漠中可被寄生和未被寄生梭梭的遗传关系分析

Haloxylon ammodendron （C. A. Mey.） Bunge is a host for the holoparasitic plant Cistanche deserticola Y. C. Ma, the original source of medicinal material known as Herba Cistanchis. The inter-simple sequence repeat marker was used to assess the genetic variations and relationships among six accessions ofH. ammodendron with a total of 120 individuals collected from three localities in the Alxa Desert, Inner Mongolia, China. At each locality, individuals both parasitized （PP） by C. deserticola and non-parasitized （NP） were sampled. The results showed that Nei＇s gene diversity and Shannon＇s index of PP accessions were higher, but were not significantly different, from those of NP accessions. An unweighted pair-group method arithmetic average dendrogram showed two clusters, one that included all PP accessions, and the other the NP accessions. Genetic differentiation therefore existed between PP and NP accessions, which might be attributed to low gene flow between the NP and PP groups （Nm〈 1）. However, the relationship between genetic distance and geographic distance within each group, although not statistically significant in this study, might be associated with high gene flow in both the NP and PP groups.     

古尔班通古特沙漠梭梭种群径级与龄级关系的研究

对古尔班通古特沙漠不同土壤类型梭梭(Haloxylon ammodendron)种群径级结构、年龄结构进行实地调查统计,分别比较不同种群结构模型及存活曲线。结果显示:梭梭个体大小与年龄呈直线关系;以径级和龄级作为划分大小结构时,径级结构和年龄结构类型表现一致;对两个函数的总体误差和区间误差比较净高显示,径级方程和龄级方程的相近程度在误差允许范围内且以径级结构和龄级结构应用到存活曲线的分析中效果良好。研究表明,梭梭种群可以采用径级结构代替年龄结构的方法进行研究。     

梭梭qRT-PCR内参基因的筛选及稳定性分析

本研究旨在探明梭梭（Haloxylon ammodendron）在不同非生物胁迫下稳定表达的内参基因,为后续梭梭抗逆性相关基因功能研究奠定基础。研究采用实时定量聚合酶链式反应（qRT-PCR）技术从梭梭转录组数据库中检测了GAPDH、ef1-α、UBC、RPL32、ALB、50S-1721、50S-1063、RPⅡ、H3、PP2A、SOD、HSC70、TUA和TUB等14个候选内参基因在高温、干旱、盐、ABA和昼夜节律条件下的表达变化。利用geNorm、NormFinder、BestKeeper和RefFinder软件对梭梭候选内参基因的稳定性进行评价,最终筛选出合适的内参基因,并通过对梭梭磷酸烯醇丙酮酸羧化酶（phosphoenolpyruvate carboxylase, PEPC）基因表达分析,验证了不同内参基因对实验结果的影响。4种软件分析得到的最优内参基因存在差异,在RefFinder网站上综合排序分析表明,在ABA处理和昼夜节律下,ALB是最优内参基因,RPⅡ基因在干旱胁迫下表达最稳定,TUB和RPⅡ基因在盐胁迫下最适用,H3基因在高温胁迫下表达最为稳定。各种胁迫下最适宜的内参基因为ALB和RPL32。通过计算几何平均值,得到14个候选内参基因的综合稳定性排名,其中排名前两位的基因分别为SOD和RPL32。综上,RPL32和SOD可作为梭梭qRT-PCR标准化的内参基因。     

准噶尔盆地南缘梭梭群落对气候变化的响应

以新疆准噶尔盆地南缘的天然梭梭群落为研究对象,从群落组成、梭梭幼苗天然更新状况及梭梭种群年龄结构等方面,分析不同立地条件下梭梭群落的特征．结果显示：由于气候变化,3月下旬到4月初、春雨普遍偏少且雨日间隔较长,气温随之急速上升且呈强烈波动,导致浅土层迅速变干,引起初萌的植物幼苗大量天亡,梭梭幼苗的正常补充机制因而受到严重威胁,导致准噶尔盆地南缘梭梭种群的年龄结构普遍呈现衰退,群落显现逆行演替特征。观察表明,当地表存在稀疏的灌草和枯落层、或有适度沙层覆盖的龟裂土等类生境,仍较常见梭梭实生苗的存在,使此类局地梭梭幼苗补充机制得以维持,种群结构仍呈增长趋势。     

古尔班通古特沙漠三种生境下梭梭种群的生殖分配特征

对古尔班通古特沙漠梭梭种群进行样地调查,从各构件生物量分配特征、开花和结果特征、不同发育阶段的生殖分配、同化枝与生殖生物量之间关系等方面研究了3种生境下梭梭种群的生殖分配特征。结果表明:3种生境中各构件生物量分配格局均具有显著差异,且变化趋势不一致,梭梭平均生殖分配在0.64%～1.5%;3种生境下,梭梭开花和结果特征均具有显著差异,表现出砾石生境>沙质生境>土质生境。不同生境梭梭生殖分配均随径级的增加变化不同,砾石生境和沙质生境样地随着径级的增加而降低,而土质生境样地随着径级的增加而增加;不同生境类型下梭梭同化枝、生殖生物量与径级的关系不同;梭梭的生殖分配和同化枝生物量之间呈线性或多项式正相关。     

Genetic relationship between parasitized and non‐parasitized Haloxylon ammodendron in the Alxa Desert

Abstract Haloxylon ammodendron (C. A. Mey.) Bunge is a host for the holoparasitic plant Cistanche deserticola Y. C. Ma, the original source of medicinal material known as Herba Cistanchis. The inter‐simple sequence repeat marker was used to assess the genetic variations and relationships among six accessions of H. ammodendron with a total of 120 individuals collected from three localities in the Alxa Desert, Inner Mongolia, China. At each locality, individuals both parasitized (PP) by C. deserticola and non‐parasitized (NP) were sampled. The results showed that Nei's gene diversity and Shannon's index of PP accessions were higher, but were not significantly different, from those of NP accessions. An unweighted pair‐group method arithmetic average dendrogram showed two clusters, one that included all PP accessions, and the other the NP accessions. Genetic differentiation therefore existed between PP and NP accessions, which might be attributed to low gene flow between the NP and PP groups (Nm<1). However, the relationship between genetic distance and geographic distance within each group, although not statistically significant in this study, might be associated with high gene flow in both the NP and PP groups.     

古尔班通古特沙漠西部梭梭大面积退化原因

通过对退化梭梭种群特征、土壤理化性质、地下水位等调查,分析了古尔班通古特沙漠西部梭梭退化的原因。结果表明:研究区多为极重度盐渍化土壤,梭梭林分稀疏,平均盖度为11.58%,幼苗更新极少,种群处于衰退状态;梭梭生活力(单株梭梭活枝与枯枝数量之比)与表层土壤(0～40cm)、中层土壤(40～80cm)电导率存在极显著负相关(r=-0.79,P=0.0000;r=-0.32,P=0.009),与下层土壤(80～120cm)含水量存在极显著正相关(r=0.54,P=0.000);梭梭种群存活指数(样地活株与死株之比)及盖度均与地下水位埋深呈极显著负相关(r2=0.40,P=0.007;r2=0.46,P=0.004)。表明,地下水位降低、土壤水分匮缺以及土壤盐分含量过高是梭梭退化的主要因素。     

Chromosome-level genome assembly of a xerophytic plant,Haloxylon ammodendron

Haloxylon ammodendron is a xerophytic perennial shrub or small tree that has a high ecological value in anti-desertification due to its high tolerance to drought and salt stress. Here, we report a high-quality, chromosome-level genome assembly of H. ammodendron by integrating PacBio’s high-fidelity sequencing and Hi-C technology. The assembled genome size was 685.4 Mb, of which 99.6% was assigned to nine pseudochromosomes with a contig N50 value of 23.6 Mb. Evolutionary analysis showed that both the recent substantial amplification of long terminal repeat retrotransposons and tandem gene duplication may have contributed to its genome size expansion and arid adaptation. An ample amount of low-GC genes was closely related to functions that may contribute to the desert adaptation of H. ammodendron. Gene family clustering together with gene expression analysis identified differentially expressed genes that may play important roles in the direct response of H. ammodendron to water-deficit stress. We also identified several genes possibly related to the degraded scaly leaves and well-developed root system of H. ammodendron. The reference-level genome assembly presented here will provide a valuable genomic resource for studying the genome evolution of xerophytic plants, as well as for further genetic breeding studies of H. ammodendron.     

荒漠区固沙植物梭梭(Haloxylon ammodendron)耗水特征

利用SF-300热脉冲树干液流仪,连续观测了生长季节荒漠区固沙植物梭梭树干液流速率,研究了荒漠区固沙植物梭梭林木的耗水量及其与气象因子的关系。结果表明：在生长季节,梭梭树干液流速率昼夜变化小;不同的生长日,梭梭树干液流速率介于（5．9±0．7）～（14．5±3．6）gcm^-2h^-1;观测期间,梭梭平均日耗水量为（0．3±0．2）mm,生长季节单株木耗水量达49．4mm。树干液流速率对气象因子均有一定程度的响应,且在不同时间的影响程度不同。日耗水量与林冠投影面积、基径、基径的平方乘以树高的积、边材厚度和边材面积呈线性关系。     

民勤沙区人工梭梭林自然稀疏过程研究

通过实地样方调查,对民勤沙区人工梭梭林的自然稀疏过程进行分析,以探讨其自然稀疏机理。结果表明:(1)民勤沙区梭梭经过自然稀疏,15~32 a林龄的密度为387.14株.hm-2。(2)梭梭林内乔木、灌木、草本植物对不同层次土壤水分利用的分异比较明显,草本植物和灌木分别主要利用0~20 cm和0~100 cm的土壤水分,梭梭主要利用60~120 cm的土壤水分。(3)在梭梭林成长过程中,沙丘水分递减,梭梭因水分亏缺而自然稀疏化,且在10 a林龄以内自然稀疏过程最明显。(4)当林龄达到15 a以上时,植株普遍枯梢,生长不良,植株个体增大缓慢。(5)对于15 a及其以上成龄梭梭林进行人工补灌没有显著恢复效果,只是增加草本植物的密度和盖度。     

民勤梭梭人工林天然更新的生态条件

针对民勤绿洲梭梭人工林天然更新不良现状,从群落天然更新的必要条件出发,通过对种子萌发、幼苗存活与生长所需生态条件的对比研究,对民勤梭梭人工林天然更新生态条件与限制因子进行了分析,结果表明:民勤多年(1971—2002年)平均降水量为116mm,是适宜梭梭生长的区域,但降雨的季节变化却影响到梭梭天然更新的进行;梭梭的更新与所处的立地类型关系密切,不同立地条件下梭梭人工林植株生长、母株结实状况和土壤水分都存在较大的差异,立地类型是影响梭梭人工林更新的另一影响因素。     

梭梭种群不同发育阶段的空间格局与关联性分析

运用点格局法中的Ripley'sK(r)函数的变形L(r)函数和g(r)函数,对古尔班通古特沙漠不同生境下不同发育阶段梭梭种群的空间格局及关联性进行了研究。结果表明:L(r)函数显示梭梭种群格局倾向于聚集分布,且集中分布在0-25m尺度范围内,而g(r)函数分析在小于3m的尺度上呈聚集分布,大于3m的尺度后波动较小,最大聚集尺度表现在0-10m范围内;梭梭在不同发育阶段过程中,L(r)和g(r)函数都显示由幼苗、幼树的聚集分布变为成年树的随机分布,甚至在某些尺度上变为均匀分布,同时幼苗幼树向成年树过渡过程中,梭梭的聚集强度呈逐渐减弱趋势。在关联性分析中,L(r)函数分析中正关联维持的尺度范围较g(r)函数大。L(r)函数分析幼苗与幼树、成年树在0-15m尺度内呈现正关联,g(r)函数在0-5m范围内表现为正关联,而幼树与成年树在0-10m尺度内多呈负关联,且两个大小级的形体大小差异越大,它们的正关联关系越弱,甚至表现为负关联或无关联。幼苗幼树的聚集分布和正关联是梭梭种子的传播和密度制约的一个平衡,对梭梭种群的生存和发展是有利的。另外,梭梭种群分布格局的强度在不同地形也存在差异,奎屯平地比五家渠的聚集强度和关联性大,缓坡差异较小,这说明地形对各种资源的再分配间接地影响了梭梭的格局。总体上看,同时应用L(r)和g(r)函数进行梭梭空间格局与关联性分析时结果不尽相同。L(r)函数的最大值可以反映典型的聚集尺度,而g(r)函数中出现的第1个最大值可以表示植株间典型距离。在小尺度下两种函数分析所得空间格局是一致的,而在大尺度上有较大差异。g(r)函数在小尺度范围内的分析结果更接近实际情况,有利于揭示出梭梭空间格局与生态过程有联系的"关键尺度",说明梭梭为了适应恶劣环境往往表现为聚集分布,这种聚集生长现象有利于个体的生存与繁衍。因此,联合使用L(r)函数和g(r)函数更有利于揭示植物个体间的关系。