地下水埋深和季节性干旱对古尔班通古特沙漠南缘梭梭生理和生长的影响

干旱区因降水稀少,地下水成为荒漠植被重要且稳定的水源。选取古尔班通古特沙漠南缘建群种植物梭梭（Haloxylon ammodendron）为研究对象,通过测量不同地下水埋深（3.45、9.08、10.47、13.27 m和15.91 m）下生长季前期和后期同化枝生理生化指标（黎明水势、正午水势、含水量、氯离子、钠离子、脯氨酸和非结构性碳水化合物）和生长与形态特征（生长速率和胡伯尔值）,旨在认识荒漠植物对地下水埋深增加和季节性干旱的响应特征和调节适应机制。结果表明：（1）梭梭应对地下水埋深变化的生理调节对策,是采取先降低后升高黎明前同化枝水势、降低新枝形成期同化枝生长速率、增大胡伯尔值和积累非结构性碳水化合物的策略;（2）梭梭应对生长季大气干旱的生理调节对策,是通过降低黎明前同化枝水势、维持较高胡伯尔值、积累钠离子和消耗淀粉抵御季节性干旱;（3）在大气干旱与地下水水文干旱交互作用下,梭梭是采取降低正午同化枝水势、维持较高的同化枝含水量和积累可溶性糖的生态策略。综上所述,梭梭在响应地下水水文干旱和季节性大气干旱的生理特征间存在差异。研究结果丰富了水文和大气干旱对梭梭生理和生长影响的认知,可以为基于地下水资源管理的干旱区荒漠植被保育提供参考。     

胡杨叶功能性状特征及其对地下水埋深的响应

叶片性状反映了植物对环境的适应能力及其自我调控能力。以塔里木干旱荒漠区建群种胡杨（Populus euphratica）为研究对象,通过分析自然生长状况下胡杨叶功能性状对地下水埋深（GWD）的响应及功能性状间的权衡关系,揭示胡杨对极端干旱荒漠环境的生态适应策略。结果表明：胡杨7个叶功能性状种内变异程度不同（9.20%-40.02%）,叶面积（LA）变异程度最大,叶干物质含量（LDMC）与叶片含水量（LWC）变异程度较低,GWD梯度上表现出较大的分化变异特征。叶性状在不同GWD之间差异显著（P<0.05）,与GWD呈极显著相关（P<0.01）。比叶面积（SLA）、LA、LWC与叶干重（LDM）呈极显著正相关（P<0.01）,与叶厚度（LT）、叶组织密度（LTD）、LDMC呈极显著的负相关（P<0.01）;LDMC与LT、LTD,LWC与LA、SLA呈极显著正相关（P<0.01）,反映胡杨通过叶性状间的相互调节与权衡来适应干旱荒漠环境。逐步回归分析表明LA、LT对GWD变化最敏感,可间接借助这2个性状来预测干旱荒漠区地下水埋深变化。随GWD降低,胡杨SLA、LA、LDM、LWC减小,而LT、LTD、LDMC增大,其由高生长速率、资源利用能力的开拓型策略转变为以增强自身养分储存、防御能力的保守型策略,拓宽了生态幅和增强其在干旱逆境的适合度。可见,极端干旱荒漠区胡杨形成了小的LA、SLA、LDM,大的LT、LDMC、LTD等一系列有利于减少水分散失、储存养分和增强耐旱能力的干旱性状组合,这可能是其适应干旱贫瘠环境的生态策略。     

地下水埋深对灰胡杨叶性状与化学计量学特征的影响

以塔里木荒漠河岸林优势树种灰胡杨为研究对象,分析灰胡杨叶性状与化学计量学特征沿地下水埋深梯度(GWD)的变异格局及其相互关系,以揭示灰胡杨适应极端干旱环境的生态策略。结果表明：(1)不同地下水埋深条件下灰胡杨叶性状和化学计量学特征存在显著差异(P<0.05),叶面积(LA)、叶片含水量(LWC)、叶氮含量(LNC)和叶磷含量(LPC)随GWD增加呈下降趋势,叶干物质含量(LDMC)、叶组织密度(LTD)、叶碳含量(LCC)、碳氮比(C∶N)、碳磷比(C∶P)和氮磷比(N∶P)随GWD增加呈上升趋势;其中C∶P、N∶P、LPC和LA变异系数较大(39.90%、36.09%、30.63%和28.22%),对GWD变化较为敏感。(2)LA与LTD和LDMC, LWC与LTD和LDMC, LNC与C∶N, LPC与LCC、N∶P和C∶P分别呈极显著负相关关系(P<0.01),LA与N∶P和C∶P呈显著负相关(P<0.05);逐步回归分析表明LA、LDMC、LTD、C∶P可作为响应地下水埋深变化的重要指标。(3)C∶N、N∶P、C∶P随GWD增加均呈上升趋势,LCC、LNC和L...     

地下水埋深对辽宁中部地区玉米根系和干物质积累的影响

为探明地下水埋深对玉米干物质积累和根系生长的影响,在辽宁省灌溉试验中心站利用地下水模拟系统设置了1.0 m(D1.0)、1.5 m(D1.5)、2.0 m(D2.0)、2.5 m(D2.5)、3.0m(D3.0)、3.5 m(D3.5)和4.0 m(D4.0) 7个地下水埋深处理,分析了地下水埋深对春玉米干物质积累、根系和产量性状等的影响。结果表明:(1)在不同地下水埋深条件下根长、根表面积、根体积随着生育期推进呈增大趋势,且在各处理之间差异显著(P<0.05),而根粗在灌浆成熟期先增大后减小。(2)在拔节期和灌浆成熟期,茎叶干物质积累量随地下水埋深增加先减小后增大,D2.0处理最低,较其他处理减少7.2%～19.5%;在灌浆成熟期,D2.5处理下穗部干物质积累量最低,较其他处理减少9.8%～24.8%;在抽雄吐丝期,D2.0处理下根部干物质最高,比其他处理高出7.2%～54.2%。(3)产量随地下水埋深增加而先减小后增大,D1.0处理产量最大,D3.0处理产量最低,D1.0处理比其他处理高出365～1790 kg·hm^-2。(4)将不同处理下干物质和根系各...     

地下水埋深对胡杨叶片光合作用及抗氧化物质积累的影响

以塔里木荒漠生态系统建群种—胡杨（Populus euphratica Oliv.）为试材,研究胡杨光合气体交换参数、抗氧化酶活性及渗透调节物质沿地下水埋深（GWD）梯度的变化规律,探讨胡杨适应干旱荒漠环境的生理生态机制。结果表明：（1）不同GWD条件下胡杨净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）的日变化均呈单峰型,而胞间CO₂摩尔分数（C_i）日变化呈“V”型,P_n与G_s变化同步,峰值均出现在12：00,而T_r峰值滞后P_n、G_s 2 h。不同GWD间P_n峰值差异显著（P<0.05）,T_r、G_s峰值和C_i谷值在GWD为5.5 m极显著降低（P<0.01）。胡杨P_n、T_r、G_s、C_i、水分利用效率（WUE）和光能利用效率（LUE）均随GWD增加而降低,其中G_s、LUE日均值在GWD为5.5 m显著降低（P＜0.05）,但不同GWD条件下P_n、T_r、C_i、WUE日均值均无显著差异（P＞0.05）;（2）12：00—16：00胡杨P_n下降主要受气孔因素限制,16：00—20：00 P_n下降主要受非气孔因素限制;（3）通过对不同GWD条件下胡杨P_n、T_r与生理生态因子进行相关、偏相关、逐步回归分析发现,G_s是影响胡杨P_n、T_r的主要因子;不同GWD条件下胡杨调控P_n、T_r的因子不同,GWD增加使胡杨P_n与光合有效辐射（PAR）、T_r与G_s之间的相关性增强,表明GWD直接调控胡杨叶片水汽交换（G_s）过程;（4）胡杨叶片丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化物酶（POD）活性和游离脯氨酸（Pro）含量均随GWD增加而增大,而可溶性蛋白质（SP）含量、可溶性糖（SS）含量则降低,表明随GWD增加,胡杨叶片细胞膜透性和光合碳同化受抑增强,胡杨通过提高保护酶活性（POD、SOD）和渗透调节（Pro）能力协同抵御地下水位降低所带来的干旱胁迫,以维持基本正常的生理活动,这是胡杨适应荒漠区干旱生境的生理生态策略。     

骆驼刺幼苗生长特性对不同地下水埋深的响应书

在塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲,对人工控制地下水埋深条件下的骆驼刺幼苗地上和地下部分的生长特性进行了一个生长季的调查.结果表明:1)幼苗的株高、分枝数、冠幅与不同地下水埋深之间存在较好的相关性,不同地下水埋深下幼苗叶片数的波动较大;2)生长在距地下水埋深为2.5和2.0 m及1.5和1.0 m条件下的骆驼刺幼苗的基径变化没有显著差异(P>0.05);3)地下水埋深对骆驼刺幼苗根系的垂直根长的影响显著(P<0.01);4)不同土壤深度的根生物量、根质量密度、比根长、根表面积对地下水埋深变化的响应也有显著差异(P<0.05).     

骆驼刺幼苗生长特性对不同地下水埋深的响应

在塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲,对人工控制地下水埋深条件下的骆驼刺幼苗地上和地下部分的生长特性进行了一个生长季的调查。结果表明：1)幼苗的株高、分枝数、冠幅与不同地下水埋深之间存在较好的相关性,不同地下水埋深下幼苗叶片数的波动较大;2)生长在距地下水埋深为2.5和2.0 m及1.5和1.0 m条件下的骆驼刺幼苗的基径变化没有显著差异(P>0.05);3)地下水埋深对骆驼刺幼苗根系的垂直根长的影响显著(P<0.01）;4)不同土壤深度的根生物量、根质量密度、比根长、根表面积对地下水埋深变化的响应也有显著差异(P<0.05)。     

地下水埋深对东北平原地下水补给及大豆生长动态的影响

为探明不同地下水埋深条件下地下水补给状况及大豆生长动态变化,于2021和2022年利用地下水位自动控制系统开展了4个地下水埋深处理(1 m, D₁;2 m, D₂;3 m, D₃;4 m, D₄)的栽培试验,探讨地下水补给量、灌溉用水量、植株生长动态和产量与地下水埋深的关系,并采用Logistic模型对株高、叶面积指数和干物质积累等生长动态进行模拟分析。结果表明：与D₁处理相比,D₂、D₃、D₄处理地下水补给量在2年中分别降低81.1%、96.8%、97.5%和80.7%、96.7%、97.3%;D₁处理大豆仅在播种时灌溉1次,其后整个生育期依靠地下水补给就可以满足生长发育的水分需求,其灌溉用水量在2年中分别较D₂、D₃、D₄处理减少91.7%、93.0%、94.2%和90.9%、92.9%、94.0%。4个处理中,D     

荒漠区植被对地下水埋深响应研究进展

荒漠区植被包括以旱生植物为主的荒漠植被和以中生植物为主的荒漠河岸林。综述了荒漠区植被对地下水埋深在个体、种群、群落以及斑块尺度上响应的研究成果,指出:荒漠区植物对地下水埋深的响应并不是简单的线性关系,而是植物适应气候、土壤、地下水等环境因素综合作用的结果,应在地下水与植被达到平衡态的基础上充分考虑生境土壤异质性、植被可塑性并采用长期定位和控制试验相结合的方法进行综合研究。强调在今后的研究中,加强同位素示踪技术和高光谱遥感技术的应用,开展植物水力提升及其机理研究;加强荒漠区植被对地下水响应机理研究特别是微观尺度(分子水平)和响应过程长期定位研究;重视植被响应地下水位波动和水质变化的研究;强化在景观尺度和生态系统尺度集成研究,以便为管理包括地下水在内的荒漠生态系统提供依据。     

胡杨液流对地下水埋深变化的响应

以塔里木河流域荒漠河岸林主要建群种胡杨(Populus euphratica)为研究对象, 结合中下游不同断面地下水埋深和胡杨液流变化的监测数据, 分析了胡杨茎干液流与地下水埋深变化的关系, 探讨荒漠环境下天然胡杨生长的合理生态水位。研究表明, 胡杨液流通量密度随地下水埋深即干旱胁迫程度的加大而减小, 两者呈极显著负相关, 相关系数达-0.887; 胡杨液流通量在地下水埋深位于4.5-5 m时出现异常变化, 表明此时胡杨的正常生长受到胁迫, 胡杨通过自身调节降低蒸腾耗水以适应环境; 土壤盐分不是影响塔里木河中下游各断面胡杨液流变化的主要因子; 对植物样地调查结果分析显示, 胡杨盖度、密度和频度均在地下水埋深在4-6 m梯度下开始表现为降低趋势。综合分析认为维系塔里木河中下游天然胡杨正常生长的生态水位为地下水埋深4.5 m以内。     

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。     

梭梭(Haloxylon ammodendron)组织培养和快繁技术

为了优化梭梭分化苗生根的培养基配方和培养条件,以剪去幼根的梭梭无菌苗茎、叶部分作为外植体,通过芽生芽途径获得了梭梭再生苗,重点对生根培养基和培养条件进行了系统的研究,根据试验结果得出结论:梭梭腋芽诱导培养基为MS+6-BA 2 mg.L-1,壮苗培养基为MS+6-BA 1.5 mg.L-1+GA3 1.0 mg.L-1,生根培养基为1/4MS+5%蔗糖+IBA0.2 mg.L-1+NAA 0.8 mg.L-1,生根率为74%。     

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.     

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。     

基于GIS的梭梭年轮测量方法

年轮信息对重建气候和预测环境的动态变化有重要意义。为准确测量梭梭年轮间距等各项参数,研究基于GIS对扫描后的梭梭圆盘PS图像赋予坐标系统,通过ENVI图像分类软件结合GIS测量工具,完成梭梭年轮间距测量;利用WinDENDRO年轮分析系统验证测量结果的准确性。结果表明: 两种方法测量结果差异不显著(P=0.63),配对平均值差值为0.87 μm,测量结果准确可信。研究构建的方法可以用于梭梭年轮间距测量,并为面积、周长等年轮参数的自动化测量奠定了基础。该方法也可替代现有专业树木年轮分析系统用于部分年轮参数测量。研究结果有助于梭梭树轮气候学分析和种群年龄结构调查。     

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.     

接种肉苁蓉对梭梭天然林的影响研究

在新疆准噶尔盆地东南缘广泛分布的平缓低洼地、平缓沙地和半流动沙丘等不同生境类型的梭梭天然林内,进行人工接种肉苁蓉对梭梭天然林影响的试验研究。结果表明,接种肉苁蓉对梭梭天然林林下植被的种类组成、植株数量、植被盖度、物种多样性、生物量以及天然更新的幼苗幼树等都将产生不同程度的影响。其中,在平缓低洼地的梭梭天然林内,因挖接种穴和回填,林下植被的个体数损失4.1×104株.hm-2,占接种前林下植被个体总数的18%;林下植被的生物量损失35.64kg.hm-2,占接种前林下植被生物总量的14.9%;梭梭幼苗幼树的个体数损失1320株.hm-2,占接种前梭梭幼苗幼树个体总数的24.2%。在平缓沙地的梭梭天然林内,林下植被的个体数损失2.6×104株.hm-2,占接种前林下植被个体总数的49%;林下植被的生物量损失39.87kg.hm-2,占接种前林下植被生物总量的19.0%;梭梭幼苗幼树损失345株.hm-2,占接种前梭梭幼苗幼树的18.8%。在半流动沙丘的梭梭天然林内,林下植被的个体数损失2000株.hm-2,占接种前林下植被个体总数的5%;林下植被的生物量损失9.98kg.hm-2,占接种前林下植被生物总量的6.0%;梭梭幼苗幼树损失256株.hm-2,占接种前梭梭幼苗幼树的3.8%。受挖接种穴和回填直接影响的调查样方内,植物个体数减少26%~53%,植被总盖度减少46%~52%,物种多样性下降5%~13%,生态优势度提高2%~6%,梭梭天然更新幼苗幼树减少40%~75%,林下植被地上和地下部分的生物量损失25.2%~55.7%。     

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.     

柽柳（Tamarix spp．ammodendron））和梭梭（Haloxylon的“肥岛”效应

灌丛“肥岛”是全球干旱生态系统中的普遍现象,其发生和发展对干旱灌木、草原生态系统的结构和功能都具有重要影响,但其物种效应容易得到忽视。对准噶尔盆地南缘柽柳（Tamarix spp．）和梭梭（Haloxylon ammodendron）这两种不同地表形态灌木的冠下、冠缘和灌丛间地3种生境的土壤进行了采样、分析,结果表明：（1）柽柳和梭梭都存在“肥岛”现象,主要表现在土壤表层,其土壤性状与“岛”外土壤的差异随土壤深度增加而减弱;（2）生物性限制土壤养分由“岛”内向外梯度递减,而非生物性限制土壤要素可能高于、也可能低于“岛”外土壤,或者两者无显著差异;（3）从“肥岛”的空间尺度来看,柽柳“肥岛”的水平范围可能超出了本身冠幅覆盖区,而梭梭“肥岛”要小于本身冠幅覆盖区,其深度亦小于柽柳“肥岛”;（4）相对于不同土壤要素而言,即使是同一物种,其“肥岛”也具有不同的空间范围。总的来看,研究区灌丛“肥岛”的发育具有明显的物种效应,相对梭梭而言,柽柳“肥岛”发育更广、更深,养分聚集更明显,其原因主要是柽柳的半球型树冠更利于保护和捕获凋落物,而较多的凋落物输入与土壤结构和土壤养分间的正反馈机制使柽柳冠下加速的生物地球化学循环能达到更广、更深的范围。灌丛“肥岛”的发育是干旱景观中生物过程与物理过程交互作用的产物,全面揭示其形成机理,探讨其对干旱生态系统结构、功能与动态的影响,需要更系统的研究。     

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。