未来气候变化下黑沙蒿在中国的潜在地理分布及变迁

黑沙蒿是我国荒漠草原防风固沙的先驱植物,在生态系统恢复和重建中有非常重要的作用,然而其在发挥重要生态功能之余,也给我国北方地区人类的健康带来了一定影响。本研究基于黑沙蒿当前在中国分布的89条有效数据和典型19个气候环境因子,通过MaxEnt模型,模拟了当前和未来(2050s、2070s)2种情景下(RCP 4.5、RCP 8.5)黑沙蒿在中国的潜在分布区,利用ArcGIS软件中SDM工具箱分析黑沙蒿的潜在分布范围及其变化,综合贡献率、刀切法及环境变量响应曲线评估了关键气候因子的重要性,并使用检验受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)对模型精度检验和评估。结果表明: MaxEnt模型模拟效果极好(AUC=0.980),预测显示黑沙蒿主要集中分布在毛乌素沙地及周边地区,该结果与当前实际分布范围相吻合;黑沙蒿在未来2种情景下的潜在高适生区分布面积与当前相比减少了5.2%～26.8%,气候变化对黑沙蒿的分布有一定的负面影响,其中,温度季节变化、最冷季度降水量及年平均温度的影响最大;黑沙蒿未来在中国潜在分布核心区位于毛乌素沙地,且有向东北部(吉林、黑龙江、辽宁及河北部分地区)扩散趋势。     

水蚀风蚀交错带黑沙蒿灌丛斑块种群结构及动态特征研究

黑沙蒿(Artemisia ordosica)作为黄土高原水蚀风蚀交错带沙地植被演替的先锋植物,对维护该地区生态系统的稳定性起到重要的作用。该研究以黄土高原水蚀风蚀交错带黑沙蒿灌丛斑块作为研究对象,通过对灌丛斑块的样地调查和数据统计,编制了黑沙蒿灌丛斑块的静态生命表,绘制其存活曲线和生存分析函数的曲线,并采用时间序列模型对种群的数量动态进行预测,以揭示水蚀风蚀交错带黑沙蒿灌丛斑块种群结构和动态特征。结果表明:(1)黑沙蒿灌丛斑块数量结构属于增长型,但Ⅰ、Ⅱ级灌丛数目少于Ⅲ级数目。(2)数量变化动态指数(V′pi)趋于零,说明灌丛斑块对外界干扰比较敏感。(3)存活曲线趋于Deevey-Ⅱ,表明黑沙蒿斑块种群各大小级的死亡率基本接近。(4)生存分析和时间序列预测表明,黑沙蒿小灌丛斑块个体的缺乏是未来中灌丛斑块数量衰减的主要原因。研究认为,黄土高原黑沙蒿灌丛斑块在研究区内生长更新良好,能够适应水蚀风蚀交错带的气候环境,种群处于稳定增长状态,为其他植物种群的定居和恢复创造了水养生境条件。     

毛乌素沙地两种典型灌木叶片凝结水吸收能力及吸水途径

凝结水是半干旱地区生态系统重要的水源, 已有研究表明, 一些沙生植物可以通过叶片吸收凝结水以改善其水分状况。该研究以毛乌素沙地典型沙生灌木黑沙蒿(又称油蒿)(Artemisia ordosica)和北沙柳(Salix psammophila)为研究对象, 研究这两种植物的叶片是否具有吸收凝结水的能力, 并探究叶片吸水的途径及运移的通道。分别将黑沙蒿与北沙柳失水和未失水离体枝条置入人工模拟加湿室中, 使用高丰度氘水标记的凝结水进行浸润实验, 比对浸润前后枝条质量、叶片水及茎水氢同位素丰度变化, 确定黑沙蒿和北沙柳的叶片吸水能力; 并将盆栽黑沙蒿和北沙柳整株置入人工模拟加湿室, 使用荧光标记的凝结水进行浸润实验, 比对浸润前后叶片、小枝荧光显像, 确定黑沙蒿和北沙柳叶片吸收和运移凝结水的途径。结果显示: (1)黑沙蒿和北沙柳未失水枝条在浸润前后质量无显著差异, 黑沙蒿和北沙柳失水离体枝条在凝结水浸润后质量显著提高了2.04%和6.74%, 叶片水氘丰度提高了170.10‰和104.09‰, 茎水氘丰度提高了10.52‰和12.72‰; (2)荧光标记凝结水浸润后, 荧光示踪剂分布在黑沙蒿和北沙柳叶片的角质层、气孔、海绵组织、栅栏组织和维管束中, 黑沙蒿叶片的厚角组织中也发现了荧光示踪剂, 两种灌木小枝的表皮、韧皮部、木质部和髓中均观察到荧光。以上结果表明, 毛乌素沙地两种典型灌木叶片均具有吸收凝结水的能力, 水分亏缺植株的吸水能力更强; 两种灌木叶片通过气孔或角质层吸收凝结水, 并通过叶肉运移至维管束乃至小枝。黑沙蒿与北沙柳叶片具有的吸水功能可能是其适应干旱期水分亏缺的重要水分利用策略。     

荒漠植物黑沙蒿嫩枝与成熟枝内生菌群落结构差异

[背景]黑沙蒿是我国北方沙漠地区分布广泛、抗旱性能优良的固沙灌木,对稳定沙漠地区生态系统有至关重要的作用.[目的]内生菌在植物生命过程中扮演着重要角色,认识植物生长发育阶段幼嫩和成熟组织内生菌群的结构变化,对于理解菌群间的相互作用及保护宿主植物抵御生物和非生物胁迫具有积极意义.[方法]以宁夏拉巴湖林场黑沙蒿为研究对象,...     

半干旱矿区侵蚀营力对黑沙蒿根系生长特性的影响及其自修复

以半干旱矿区典型分布的黑沙蒿为研究对象,通过野外原位不离体试验,模拟侵蚀拉拔破坏对黑沙蒿根系生长特性的影响,并分析其受损自修复能力,旨在揭示植物根系在脆弱生态区中抵御外力侵蚀的生存策略.结果 表明,拉拔破坏形成机械损伤后,根系生长速率和活性均明显降低,持续拉拔对二者的抑制作用显著大于瞬时拉拔,重度损伤产生的负反馈显著大...     

毛乌素沙地东缘黑沙蒿群落种间联结性分析

种间联结是生态群落的重要特征之一, 对研究群落物种格局的形成, 种群进化和群落演替动态具有重要意义。基于方差比率(VR)、χ² 检验和点相关系数ψ, 对毛乌素沙地东缘黑沙蒿群落13 个主要种的种间联结性进行了分析。结果表明: (1)毛乌素沙地东缘黑沙蒿群落总体种间关联性为显著正相关。(2)χ² 检验显示有40 对正相关种对, 37 对负相关种对, 1 对不相关种对,不显著种对占84.61%。(3)点相关系数ψ 与χ² 检验所得结果相似, 主要种对间多为不显著正相关关系。(4)根据种间联结性的分析结果, 可将黑沙蒿群落分为两个不同的生态种组, 且两个生态种组间具有一定排斥关系。总之, 在沙漠边缘取样条件下毛乌素沙地东缘黑沙蒿群落仅少数种对间表现出强依赖性, 多数物种间未形成一种稳定、协调的搭配关系, 群落处于演替动态过程中。     

中国北部六种沙蒿的地理替代规律及其主导生态因子

对广泛分布于中国北部草原区沙地与荒漠区的6种沙蒿进行野外实地考察、标本查阅、分布区气象数据搜集与土壤成分测定,通过分析得到以下结果:1差不嘎蒿为东蒙古-科尔沁分布种,褐沙蒿是浑善达克沙地分布种,黑沙蒿为腾格里-鄂尔多斯分布种,白沙蒿为戈壁-蒙古种,准噶尔沙蒿为中亚种,乌丹蒿为科尔沁沙地西部种。2黑沙蒿、褐沙蒿、差不嘎蒿呈现出从西南向东北的地理替代分布,白沙蒿与准噶尔沙蒿构成东西向的地理替代分布。乌丹蒿由于与另几个种的亲缘关系较远,不作为这几个种的地理替代种。3利用方差分析的方法分析了5种沙蒿分布区内的热量、水分及土壤指标的差异,在黑沙蒿、褐沙蒿与差不嘎蒿这一地理替代中,黑沙蒿在年均温、最冷月均温、年较差、寒冷指数、6～7月份降水、湿润指数、水热综合因子、土壤酸碱度、土壤全磷含量上均与另两个种存在着显著差异。黑沙蒿向东北被褐沙蒿所替代,应该是水热以及土壤因子的综合作用。褐沙蒿与差不嘎蒿分布区内,主要是5～6月份的降水存在着显著差异,也就是生长季前半期的干旱是褐沙蒿区别于差不嘎蒿并使两者之间发生替代的原因。对于白沙蒿与准噶尔沙蒿这一对地理替代种,同样是降水的变率是两者发生替代的原因。     

荒漠草原4种典型植物群落枯落物分解速率及影响因素

测定荒漠草原甘草、赖草、蒙古冰草以及黑沙蒿等植物群落枯落物分解过程中质量损失量分析荒漠草原枯落物分解速,同时通过枯落物自身化学成份、含水率的测定,结合气候因子进行偏相关分析,探讨荒漠草原枯落物分解的影响因素。结果表明:荒漠草原4种植物群落枯落物的质量累积损失率随分解时间的延长而增加,但枯落物分解的质量损失量与时间并不呈线性相关;4种群落枯落物质量损失量大小依次均为:甘草群落赖草群落蒙古冰草群落黑沙蒿群落;荒漠草原枯落物分解采用单指数衰减的Olson模型拟合效果较好,4种植物群落中甘草群落枯落物分解最快,黑沙蒿群落分解最慢;蒙古冰草、赖草和甘草群落枯落物中N、P、K的含量显著高于黑沙蒿群落,但是C、木质素、纤维素、C/N、木质素/N和纤维素/N值则显著低于黑沙蒿群落枯落物,蒙古冰草群落、甘草群落、赖草群落和黑沙蒿群落4种群落枯落物分解速率(k)与枯落物初始N、P、K含量均呈显著正相关;偏相关分析表明,4种植物群落枯落物分解速率与降雨量、枯落物自身含水量的偏相关系数达显著水平,其余因子偏相关系数均未达显著水平。结合上述研究可以确定荒漠草原枯落物分解50%所需时间为2—5a,分解95%需8—24a。     

降水对鄂尔多斯高原克隆植物分布的影响

鄂尔多斯高原地处半干旱区到干旱区的过渡带。通过沿鄂尔多斯高原从东到西的天然降水梯度的样带调查,分析了克隆植物的分布特征与降水的关系。结果表明:克隆植物的物种数量、占物种总数的比例和重要值以及根状茎型克隆植物的物种数量均与降水量呈显著正相关。5种优势植物克氏针茅、本氏针茅、黑沙蒿、赖草和短花针茅均为克隆植物,它们的分布也受降水影响。克氏针茅的密度、本氏针茅的盖度和密度、黑沙蒿的高度、盖度和密度以及赖草的高度均与降水量呈显著正相关。然而,赖草的盖度以及短花针茅的高度、盖度和密度均与降水量成负相关。因此,克隆植物在鄂尔多斯高原植被中具有重要作用,而且其作用随着降水量的增加而加强。     

固沙灌木林地土壤微生物群落特征对土壤多功能性的影响

过去30年,毛乌素沙地采取飞播、禁牧等一系列生态恢复措施进行荒漠化治理,在改善区域生态环境方面取得了显著成效;然而,植被恢复后,土壤多功能性的变化情况仍不明晰,尤其是土壤微生物对土壤多功能性的影响缺乏深入认识。本文以毛乌素沙地同期建植的黑沙蒿(Artemisia ordosica)、北沙柳(Salix psammophila)和柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii) 3种固沙灌木林地土壤为研究对象,使用高通量测序技术测定了土壤微生物群落结构,采用平均值法量化了林地土壤多功能性并分析二者关系。研究结果显示:(1) 3种固沙灌木林地土壤有机碳、全氮、全磷、微生物量碳、微生物量氮存在显著差异(黑沙蒿林地>北沙柳林地>柠条锦鸡儿林地),黑沙蒿和北沙柳林地土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶、土壤多功能性无显著差异,但高于柠条锦鸡儿林地;(2)黑沙蒿林地土壤微生物Chao 1指数、物种数、Shannon指数显著高于柠条锦鸡儿林地,柠条锦鸡儿林地土壤净种间亲缘关系指数显著低于其他两类林地, 3种林地土壤微生物Shannon指数、系统发育多样性、网络拓扑性质(节点、边、边密度)及柠条锦...     

Comparison of Germination Strategies of Artemisia ordosica with Its Two Congeners from Deserts of China and Israel

Artemisia ordosica Krasch. is a dominant shrub occurring mainly on stable sand dunes in the Gobi Desert of China, in the Mongolian phytogeographic region. Achenes of A. ordosica germinate in light but poorly in dark and light is the limiting factor regulating the achene germination in sand depth. Achenes germinate in spring or autumn with an optimal temperature of 20 ℃. Achene mucilage can absorb large amounts of water and has important ecological function. Salt concentrations and sand moisture may regulate achene germination in sand. A. ordosica, A. sphaerocephala Krasch. and A. monosperma Delile. from different climates have similar responses to light, the underground location of achene, and sand moisture. Percentage of seedling emergence from different levels of sand depth is depends on the specific, temperature and intensity of light penetrating through the sand depths, as well as on sand moisture. The desert sand habitat seems to have had a dominant influence on the evolution of the germination strategies of these 3 Artemisia species.     

两种蒿属植物的染色体数目和核型研究

本文报道了我国蒿属2个种的染色体核型,它们的核型模式为:油蒿2n=36=28m+6sm+2st;褐沙蒿2n=36=26m+2sm+8st(2SAT)。     

沙坡头地区不同配置格局油蒿和柠条水分生态位适宜度研究

利用生态位适宜度理论建立了沙坡头人工植被防护林体系无灌溉条件下,两种固沙植物油蒿(Artemisia ordosica Krasch．)和柠条(Caragana korshinskii Kom．)的水分生态位适宜度模型。并据此分析比较在5种不同配置格局下,在不同的降水量年份,这两种植物的水分利用状况。主要结论如下：不论在生长季总降水量为80.63mm的1991年还是在降水量大一倍的1993年,单播下油蒿的水分生态位适宜度均大于混播下的适宜度,且在7月份均有一个水分极其匮乏期;单播下柠条的水分生态位适宜度均小于混播下的适宜度;单播的3种格局中,以2m×2m的株距和行距(即样地1,3)为最佳,混播的两种格局以1m×1m的株距和行距,且按2行油蒿×2行柠条,中间空一行的方式配置(即样地5)为最佳。最后,对两个种生长过程中水分利用的一些特性进行了探讨。     

施水量变化对毛乌素沙地优势植物形态与生长的影响

 以毛乌素沙地优势植物沙柳(Salix psammophila)、杨柴(Hedysarum mongolicum)、油蒿(Artemisia ordosica)和柠条(Caragana intermedia)为对象,人工控制4种施水量来研究这4种植物形态和生长对模拟降水量变化的响应。结果表明不同施水量显著影响着沙柳、杨柴、油蒿和柠条的分枝格局、叶片、生物量及其分配,并且这4种植物的以上特征对不同施水量的响应也有明显差异。在157.5 mm和630.0 mm的施水量之间,施水量的增加对沙柳、油蒿和杨柴枝叶形态     

Experimental Measurement of the Water Relations Parameters of Nine Shrubs and Some Ecological Interpretations

Determination of some water relations parameters of 9 shrubs with the Pressure-volume technique has shown that there were considerable variations in the water relations parameters of different shrubs and that some parameters were indicative for their adaptations to the ecological conditions. It has been found that two desert shrubs, Tetraena mongolica Maxim. and Zygophyllum xanthoxylon (Bge.) Maxim., exhibited strong ability of drought tolerance, whereas the typical sandy shrubs were quite diverse in adaptation strategy. Salix psammophila C. Wang et Ch. Y. Yang, Artemis& ordosica Krasch., Caragana intermedia Kuang et H. C. Fu and Ammopiptanthus mongolicus (Maxim.) were more or less close to each other in water relations parameters. Their фπ, p ranged from - 1.4 MPa to -2.4MPa, and Vp/Vo lay between 62% and 76%. However, some special features of adaptation were found in the other three species, e.g., Sabina vulgaris Ant., Hedysarum mongolicum Turcz. and Artemisia sphaerocephala Krasch.     

鄂尔多斯沙地油蒿群落生物量初步研究

 本文研究了鄂尔多斯沙地草原改良试验站颇具特色的油蒿群落生物量的季节变化和空间格局。结果表明：不同的油蒿群落类型生物量不同,以流动沙地最低,接近流沙地段的油蒿群落最大。油蒿群落地上生物量季节变化明显,9月中旬或稍后达到最大值。油蒿群落地下部分生物量以粗根为主,根量集中于表层,且随着深度的增加按指数形式递减。     

实验室条件下两种生物土壤结皮对荒漠植物种子萌发的影响

生物土壤结皮广泛分布在干旱、半干旱区,深刻影响着土壤表层特性,进而对植物种子散布、萌发和定居产生极大的影响。到目前为止,生物土壤结皮与植物关系的研究很少见到,并且这些有限的研究所得出的结论存在着争议。研究了不同年龄的两种生物土壤结皮（苔藓结皮和藻类结皮）对油蒿（Artemisia ordosica）和雾冰藜（Bassia dasyphylla）种子萌发的影响,同时也研究了这两种结皮在失去活性前后对油蒿、雾冰藜和小画眉草（Eragrostis poaeoides）种子萌发的影响。苔藓和藻类结皮的出现对油蒿和雾冰藜种子的萌发均有显著的促进作用,而结皮年龄对植物种子的萌发没有显著的差异。对于不同的植物种,结皮类型和活性对种子的萌发具有不同的作用。雾冰藜在两种结皮上的萌发有显著的差异而油蒿和小画眉草在两种结皮上的萌发没有显著差异。活藻类显著地增加了三种植物的种子萌发,活苔藓仅增加了油蒿和雾冰藜种子萌发量而对小画眉草种子的萌发没有作用,研究表明,生物土壤结皮对一些植物种子萌发具有明显的促进作用。     

毛乌素沙地3种优势植物对模拟降水量变化的水分平衡研究(英文)

未来全球变化 ,尤其降水变化的进一步加剧 ,将对毛乌素沙地陆地生态系统分布格局和生产力带来巨大影响。为了预测未来变化 ,提出合理的对应策略 ,实验选择毛乌素沙地 3种优势灌木、半灌木为研究对象 ,人工控制 4种降水量水平来探讨水分平衡对全球降水量变化的响应。结果表明 ,沙地蓄水量和不同沙层深度含水量季节变化明显受到不同施水量和 3种植物种类的影响。 3种植物沙地蓄水量和不同深度沙层含水量随着施水量的增加逐渐增大 ,并且不同施水量和植物沙地含水量随深度增加逐渐增大。在同一施水量处理下的蓄水量和同一深度含水量均大体为杨柴 (HedysarummongolicumTurcz.) >沙柳 (SalixpsammophilaC .WangetCh .Y .Yang) >油蒿 (Artemisiaordosi caKrasch .) ;3种植物的蒸发量和蒸腾量季节变化明显受到施水量的影响。随着施水量的增加 ,即 15 7 5、315 0、472 5和 6 30 0mm ,蒸发总量依次为 12 3.6 6、2 5 8.6 8、376 .30、45 8.5 7mm ;蒸腾总量 ,油蒿分别为 5 0 .80、6 8.93、10 8.39、16 3.36mm ;沙柳分别为 47.37、6 8.17、93.6 5、135 .97mm ;杨柴分别为 46 .73、6 7.37,86 .0 7、10 9.6 4mm。蒸发量显著大于蒸腾量     

不同风沙条件对几种植物生态生理特征的影响

 在野外风洞条件下,就不同风况的风沙胁迫对几种固沙植物生态生理特征的影响进行了实验研究。实验采用了沙坡头地区的野外植物和盆栽植物。在不同风速(5.9 m·s-1, 7.9 m·s-1, 9.9 m·s-1,14 m·s-1, 10 m·s-1,15 m·s-1, 20 m·s-1)和吹袭时间间隔(2 d, 4 d, 9 d)下测定了植物3个生理生态参数的变化。实验结果表明：1）净风和风沙流胁迫均可使植物的净光合速率（Pn）降低,蒸腾速率（E）升高,从而导致水分利用效率（WUE）下降。净风和风沙流对植物生理生态特征的影响显著不同。同样为14 m·s-1的风速时,风沙流使植物的Pn降低40.7%,而净风使其降低了35.88%。2）吹袭的时间间隔越短,植物的净光合速率降幅越大;风沙流比净风的影响更大。在2 d, 4 d, 9 d为间隔的风沙流吹袭下,油蒿（Artemisia ordosica）的Pn分别下降了20.13%、 11.76%、 7.72%。风沙胁迫强度越大,物质积累越少,植物的高生长越慢。3）由于风沙流降低了水分利用率,从而增加了对植物的干燥作用。从总体来看,沙生植物对风沙流胁迫有一定的适应响应,实验所用灌木较草本植物有更强的抗风性。