风沙干扰在濒危植物沙生柽柳群落形成演变过程中的作用

风沙干扰影响沙生柽柳(Tamarix taklamakanensis M.T.Liu)群落形成、发展和衰亡的全过程.经8年的调查、试验和探索后认为,沙生柽柳群落形成于低湿风蚀洼地,发展于沙埋地,死亡于风蚀地和重度沙埋地.在群落形成初期,风蚀形成的洼地为沙生柽柳种子发芽生根创造了适宜的生境,但高矿化度水胁迫使得沙生柽柳幼苗保存率较低;在群落发展期,沙埋促使沙生柽柳灌丛茁壮生长;在群落衰落期,风蚀或沙埋导致沙生柽柳灌丛消亡.即在沙生柽柳群落的形成发展过程中,风沙干扰具有促进作用;而在沙生柽柳群落的衰落过程中,风沙干扰则具有加速衰亡的作用.此外,结合沙生柽柳生境分析认为,在高干扰和高胁迫情况下,荒漠地区耐胁迫的沙丘先锋植物仍可以生存,这一结果是对CSR对策的补充.     

浅谈沙生植物的生态适应性

沙生植物长期生活在风沙大、雨水少、冷热多变的严酷气候条件下,形成一系列适应艰苦环境的形态特征和抗风蚀、沙割、耐沙埋、抗日灼、耐干旱贫瘠等的生态特性。从沙生植物适应沙埋生活的形态和生长特征、适应风和风沙打击危害的形态结构和生长特征、沙生植物具有的旱生或超旱生的形态结构与生理特性、沙生植物适应流动沙子的繁殖特性及短命植物等几个方面对它们的种种奇特的形态和适应性进行了详细论述。     

海岸沙生植物老鼠艻(Spinifex littoreus)叶水势对风蚀、沙埋和风沙流磨蚀的响应

台风是海岸地区常见的自然灾害之一,其通过风蚀、沙埋和风沙流磨蚀,严重威胁到该地区的沙生植物生长。本文以福建省平潭岛海岸典型沙生植物老鼠艻(Spinifex littoreus)为研究对象,对台风后受到风蚀、沙埋和风沙流磨蚀危害的植株叶片水势及其土壤水势和气象要素进行同步观测。结果表明:(1)老鼠艻在遭受风蚀后其受到的水分胁迫较未风蚀植株提前且强度更大,叶水势较未风蚀植株显著降低(P0.05),且与大气水势无显著相关性(P0.05)。而未风蚀时其与大气水势和相对湿度呈极显著正相关(P0.01),与气温则呈极显著负相关(P0.01);(2)沙埋后老鼠艻叶水势在10:00—16:00均高于未沙埋植株,变化幅度较小,且对气象因子响应存在滞后现象。土壤水分不足时,老鼠艻叶水势主要受土壤水势的影响,土壤水分充足时,则主要受气象因子的影响。未沙埋的老鼠艻叶水势与大气水势、相对湿度呈显著正相关(P0.05),与气温呈显著负相关(P0.05)。随着沙埋深度的增加,老鼠艻叶水势先升高后降低,适度沙埋有利于其保持较高水势以适应胁迫环境;(3)老鼠艻叶片被擦伤后,其叶水势大部分时间均低于未擦伤处理,与大气水势有一定相关性,但不显著(P0.05),而未擦伤植株叶水势则与大气水势和相对湿度呈显著正相关(P0.05),与气温呈显著负相关(P0.05)。     

风蚀和沙埋对塔克拉玛干沙漠南缘骆驼刺水分和光合作用的影响

塔克拉玛干沙漠南缘风沙活动十分频繁, 风蚀和沙埋是该地区自然植被生长发育的重要影响因子。该文以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲-沙漠过渡带为研究区, 以该区域主要建群种植物骆驼刺(Alhagi sparsifolia)为研究对象, 对一次强沙尘天气过后沙丘表面5种不同风蚀沙埋状况的骆驼刺植物进行标定(包括10 cm风蚀、5 cm风蚀、不蚀不积、10 cm沙埋、30 cm沙埋), 天晴后测定其叶水势、叶片含水量、光合参数和叶绿素荧光等参数, 分析研究自然环境条件下风蚀和沙埋对骆驼刺水分和光合作用的影响。结果表明: (1)风蚀显著降低了骆驼刺叶水势和叶片含水量, 进而导致植物气孔导度降低, 并引起植物光合速率和蒸腾速率的下降。风蚀的植物水分利用效率低于沙埋, 特别是在10 cm风蚀深度明显降低。 (2)沙埋增加了骆驼刺的叶水势、叶片含水量和气孔导度, 并引起植物光合速率和蒸腾速率的上升, 水分利用效率也得到提升。(3)风蚀条件下骆驼刺所受胁迫增加, 但可以通过增加活性反应中心的数量和光化学效率来抵消胁迫造成的不利影响。沙埋条件下骆驼刺受胁迫减轻, 反应中心吸收的光能和用于光化学反应的能量随着沙埋程度增加而减小, 这是骆驼刺适应风沙环境的一种生存策略。(4)与5 cm风蚀以及10 cm沙埋相比, 10 cm风蚀显著抑制骆驼刺的生长, 30 cm沙埋则会显著促进骆驼刺的生长。     

Effects of wind erosion and sand burial on water relations and photosynthesis in Alhagi sparsifolia in the southern edge of the Taklimakan Desert

塔克拉玛干沙漠南缘风沙活动十分频繁, 风蚀和沙埋是该地区自然植被生长发育的重要影响因子。该文以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲-沙漠过渡带为研究区, 以该区域主要建群种植物骆驼刺(Alhagi sparsifolia)为研究对象, 对一次强沙尘天气过后沙丘表面5种不同风蚀沙埋状况的骆驼刺植物进行标定(包括10 cm风蚀、5 cm风蚀、不蚀不积、10 cm沙埋、30 cm沙埋), 天晴后测定其叶水势、叶片含水量、光合参数和叶绿素荧光等参数, 分析研究自然环境条件下风蚀和沙埋对骆驼刺水分和光合作用的影响。结果表明: (1)风蚀显著降低了骆驼刺叶水势和叶片含水量, 进而导致植物气孔导度降低, 并引起植物光合速率和蒸腾速率的下降。风蚀的植物水分利用效率低于沙埋, 特别是在10 cm风蚀深度明显降低。 (2)沙埋增加了骆驼刺的叶水势、叶片含水量和气孔导度, 并引起植物光合速率和蒸腾速率的上升, 水分利用效率也得到提升。(3)风蚀条件下骆驼刺所受胁迫增加, 但可以通过增加活性反应中心的数量和光化学效率来抵消胁迫造成的不利影响。沙埋条件下骆驼刺受胁迫减轻, 反应中心吸收的光能和用于光化学反应的能量随着沙埋程度增加而减小, 这是骆驼刺适应风沙环境的一种生存策略。(4)与5 cm风蚀以及10 cm沙埋相比, 10 cm风蚀显著抑制骆驼刺的生长, 30 cm沙埋则会显著促进骆驼刺的生长。     

克隆植物沙拐枣的母株和分株对风蚀沙埋的生理生态响应

以中国荒漠区优良的防风固沙克隆灌木沙拐枣为对象,研究了长期风蚀、沙埋环境下沙拐枣母株和克隆分株的同化枝对环境异质性的响应。结果发现:(1)风蚀母株、风蚀分株的叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度和水分利用效率只有沙埋分株的一半左右,导致同化枝的长度、数量、簇数也仅是沙埋分株的一半,而且风蚀母株的果实宽和果实长也都最小,但浅沙埋有利于沙拐枣的生长和繁殖,表明严峻的风蚀对母株和分株的生长与繁殖都产生了胁迫,但浅沙埋有利于沙拐枣的生长和繁殖。(2)风蚀母株倒伏后同化枝的形态特征是基部优于中部优于顶部,表明严峻风蚀下母株的死亡是从顶部-中部-底部逐渐舍弃的过程。(3)母株的全部根系以及风蚀水平根全部裸露在外但依然能够存活,间接证明沙拐枣克隆整合的方向性——不仅可在分株间进行传递,分株-母株间也可进行传递,否则遭受严峻风蚀胁迫的母株和克隆分株会直接死亡。本研究结果为沙拐枣克隆生长对风沙环境的生态适应机制提供了基础,也是对植物克隆生态学在自然异质环境中研究缺乏的有效补充。     

鄱阳湖滨沙生植被的初步研究

通过样方法和植被踏查初步分析了鄱阳湖滨沙生植被,发现该地典型沙生植被是以单叶蔓荆和狗芽根为建群种,同时从流动沙丘到固定沙丘流生植被的地上部分生物量、生物量枝叶比、种类组成及沙生植的植株高度随生境条件的不同而改变,含水量指标例外;探讨了本区沙生植被与沙生环境的密切生态关系;并从种类组成、叶形特征、叶含水量、地上部分生物量和群落演替顶极方面比较了该地与我国干旱半干旱工     

黄河三角洲海岸带湿地柽柳在干旱年份的水分利用策略

以黄河三角洲海岸带贝壳堤湿地灌木群落主要建群种柽柳为对象,利用稳定同位素技术测定柽柳木质部和潜在水源δ¹⁸O值的时空变化,采用IsoSource模型计算潜在水源对柽柳的贡献比例,研究海岸带不同生境中柽柳对不同水分条件的适应机制.结果表明: 在降水较少的干旱年份,相对于不稳定的降水,柽柳倾向于利用稳定的土壤水和浅层地下水,但是在不同微地形生境下柽柳的水分利用策略有所差异.滩脊的柽柳72.6%～95.4%水分来源于浅层地下水和含水量相对较高的深层土壤水(40～100 cm);高潮线附近的柽柳有40.7%～97.3%的水分来源于上层土壤水(0～40 cm),以避免海水和浅层地下水的盐分胁迫.柽柳对外界水盐条件变化具有较强的适应性,在海岸带可利用水资源缺乏的恶劣生境中具有更强的种间竞争优势,从而导致柽柳单优灌木群落的形成.     

沙埋对两种沙生植物幼苗生长的影响及其生理响应差异

为了解沙埋对沙生植物生长的影响及其生理响应特征, 比较不同沙生植物耐沙埋能力及其机制, 2010年在内蒙古科尔沁沙地研究了不同深度沙埋下沙蓬(Agriophyllum squarrosum)和盐蒿(Artemisia halodendron)幼苗的存活率、株高等生长特性及其渗透调节物质含量, 保护酶活性和膜透性的变化, 得到以下结果: 沙蓬和盐蒿幼苗均具有较强的耐沙埋能力, 其中沙蓬幼苗最大耐沙埋深度超过幼苗10 cm, 盐蒿幼苗最大耐沙埋深度超过其株高8 cm; 随着沙埋深度增加, 沙蓬和盐蒿幼苗的存活率和株高均显著下降, 沙蓬的下降幅度显著小于盐蒿; 沙埋处理下两种植物均未表现出受水分胁迫, 沙埋导致其光合面积下降, 幼苗顶土困难, 是影响其存活和高生长的主要生态机制; 随着沙埋深度增加, 沙蓬幼苗丙二醛(MDA)含量显著增加, 盐蒿幼苗MDA含量下降, 虽然二者膜透性均呈增加趋势, 但沙蓬膜透性增加幅度显著低于盐蒿, 说明细胞膜受损是导致二者幼苗存活率下降和生长受到抑制的主要生理机制, 沙蓬膜透性受损程度较低是其耐沙埋能力较强的主要生理机制; 沙埋胁迫下, 虽然两种植物都通过提高过氧化物酶活性和脯氨酸含量减轻细胞膜受损程度, 但沙蓬体内超氧化物歧化酶也表现出重要协调作用, 使之酶促系统在保护细胞膜免受胁迫损伤过程中的作用更有效。     

差巴嘎蒿幼苗对沙埋的生态适应和生理响应

沙埋对于沙漠植物存活和生长影响的研究文献已有很多,但迄今有关沙漠植物对于沙埋生理生态适应的研究还很少见有报道。差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)广泛分布于我国半干旱沙地中,是流动半流动沙地的优势种。为了解沙生植物对沙埋的生态适应及其生理响应,2010—2011年在内蒙古科尔沁沙地研究了不同沙埋深度下差巴嘎蒿幼苗的存活率、株高等生长特性和渗透调节物质含量,保护酶活性和膜透性的变化,得到以下结果:沙埋对差巴嘎蒿幼苗的存活与生长有着显著影响,特别是沙埋深度超过其株高后,其存活率和高生长受到严重抑制,但和非沙生植物相比,差巴嘎蒿幼苗具有很强的耐沙埋能力,即使沙埋深度达到其株高的200%时仍有部分幼苗存活。随着沙埋深度的增加,差巴嘎蒿幼苗叶片含水量没有显著变化,但过氧化物歧化酶活力降低,过氧化物酶活性增强,过氧化氢酶活性变化不明显,脯氨酸含量增加,可溶性糖含量下降,丙二醛含量下降,膜透性增强。和水分、盐分胁迫不同,沙埋并未造成差巴嘎蒿幼苗的水分亏缺,沙埋胁迫下差巴嘎蒿幼苗死亡率增加、生长受到抑制的主要原因是沙埋导致植物光合面积下降,沙埋叶片无法进行正常呼吸和部分幼苗无法破土生长,但沙埋胁迫下脯氨酸含量的和过氧化物酶活性增强分别在渗透调节和保护细胞膜免受损伤中起到了关键作用。     

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。     

Effectiveness of sand-fixing measures on desert land restoration in Kerqin Sandy Land,northern China

In the semi-arid Kerqin Sandy Land of north China, land desertification and frequent sand storms in the spring strongly affect the growth of grassland vegetation and crops, and give rise to large reductions in yield as a result of wind erosion and sand dune movement. To bring desertification under control and reduce its influence on grassland and farmlands, many measures have been developed and implemented for stabilizing mobile sand dunes and restoring desertified grasslands. This study was conducted from 1996 to 2003 to evaluate the effectiveness of desert land restoration after implementation of sand-fixing measures. The results showed that construction of straw checkerboards and planting of shrub seedlings significantly enhances topsoil development on the dune surface, increasing silt and clay content and facilitating accumulation of soil carbon and total N, as well as accelerating an increase in plant diversity, vegetation cover and plant density. These findings suggest that using straw checkerboards and planting shrubs are successful methods for mobile sand dune stabilization and desertified grassland restoration in semiarid regions. The mechanism creating these changes is a reduction in wind erosion and improvement of the soil environment for plants. In addition, our results showed that construction of straw checkerboards was slightly more effective in vegetation and soil restoration in comparison with planting shrub seedlings, especially at the primary stage.     

风吹、沙埋对沙地植物幼苗生长和光合蒸腾特性的影响

为了掌握风吹、沙埋对沙地植物一些生理生态学特性的影响,2006—2007年在科尔沁沙地对优势固沙植物小叶锦鸡儿进行了风吹和沙埋试验。风吹试验设为对照(不吹风)、软风(2m.s-1)、微风(4m.s-1)、和风(6m.s-1)和劲风(8m.s-1)5个处理;沙埋试验设为对照、轻度、中度、重度和严重沙埋5个处理,沙埋深度分别为株高的0%、33%、66%、100%和133%。结果表明:软风(2m.s-1)的持续风吹可使植物叶片蒸腾速率和净光合速率略有下降,和风(6m.s-1)和劲风(8m.s-1)的持续风吹可促进其蒸腾速率和净光合速率明显增加,而微风(4m.s-1)的持续风吹对植物蒸腾速率和光合速率影响不明显;轻度沙埋可以同时促进植物地上茎叶和地下根系的生长和生物产量的提高,中度沙埋仅可促进其根系生长和生物产量的提高,但对其高生长有一定抑制作用,重度沙埋和严重沙埋可对其生长造成严重威胁,甚至导致死亡;锦鸡儿作为沙地一种优势固沙植物能够通过生长调节和生理调节来适应一定程度的风吹和沙埋,因而对风沙环境具有较强的适应性,但重度或严重风吹、沙埋仍然会导致其严重受损,甚至死亡,因此采用锦鸡儿进行植物固沙时应注意不要将其种植在...     

Effects of Wind and Wind- sand Current on the Physiological Status of Different Sand- fixing Plants

In the field wind tunnel, the physiological status gas exchange characteristics and water relationship of three kinds of sand-fixing plants (including crust and bryophyte) were studied under wind blowing and wind-sand current condition, respectively. The effects of wind and wind- sand current were different. Wind caused erosion and desiccation of crest and bryophyte. The effects of wind on grass and shrub included:inhibited photosynthesis by expanded stomata; decreased leaf temperature and intercellular CO2 concentrations;enhanced transpiration and decreased water use efficiency; aggravated desiccation by lowered leaf water potential and water capacity of soil. But the effects of wind-sand current on crest and bryophyte were denudation and cumulation, on grass and shrub were mainly mechanical injury and more did on photosynthesis and water usage. The result that different plants responsed differently in adaptation to wind and wind-sand current stress may provide scientific basis for selecting sand-fixing plants.     

The Formation of the Patterns of Desert Shrub Communities on the Western Ordos Plateau,China: The Roles of Seed Dispersal and Sand Burial

The western Ordos Plateau is a key area of shrub diversity and a National Nature Reserve of endangered shrub species in north-west China. Desert expansion is becoming the most important threat to these endangered species. However, little is known about the effects of sand burial on the dynamics of the shrub community. This study aims to investigate how the shrubs as a community and as different individual shrubs respond to the disturbances caused by the desert expansion. The approach used by this study is to separate the seed-dispersal strategy from the sand-burial forces that are involved in structuring the shrub communities at different disturbance stages. Four communities for different disturbance stages were surveyed by using 50×50 m plots. The individual shrubs were classified into coloniser and successor groups at the seed-dispersal stage and strong and weak sand-burial tolerance groups at the sand-expansion stage. We employed spatial point pattern analysis with null models for each community to examine the seed-dispersal strategy and sand-burial forces affecting community distribution patterns. At the seed-dispersal stage, the interactions between the colonisers and the successors showed significant positive correlation at a scale of 0–1 m and significant negative correlation at a scale of 2 m; significant negative correlations between the groups with strong and weak sand-burial tolerance in the early stage of sand expansion at scales of 3–6 m, and significant positive correlation in the later stage of sand expansion at a scale of 13 m, were found. Seed-dispersal strategy is a reasonable mechanism to explain the shrub community pattern formation in the earlier stages, whereas sand burial is the primary reason for the disappearance of shrubs with weak sand-burial tolerance, this irreversible disturbance causes homogenisation of the community structure and produces aging populations of shrub species. This has an important influence on the succession direction of desert shrub communities.     

准噶尔盆地东南缘不同生境条件下梭梭群落结构特征研究

在新疆准噶尔盆地东南缘,以平缓低洼地、平缓沙地、半流动沙丘等3种不同生境类型上的天然梭梭群落为研究对象,从物种结构、物种多样性、生物量以及梭梭天然更新幼苗幼树种群分布格局等方面,研究不同生境条件下梭梭群落的结构特征.结果表明,以平缓低洼地上梭梭群落的植物种类最丰富,其次是平缓沙地,半流动沙丘上的植物种类最少.3种生境类型上群落中的植物种类分别为1种、15种和12种;梭梭天然更新幼苗幼树以半流动沙丘上的梭梭群落为最多,达 87株·hm^-2,但幼苗幼树在梭梭群落内分布不均匀,平缓低洼地上梭梭群落内的幼苗幼树比半流动沙丘上的略少,为5 799株·hm^-2,但幼苗幼树在梭梭群落内分布均匀,总体评价以平缓低洼地上梭梭群落的天然更新最好;平缓低洼地上梭梭群落的总生物量为19.39 t·hm^-2,平缓沙地上为9.32 t·hm^-2,半流动沙丘上为.9 t·hm^-2;不同生境类型上梭梭群落天然更新幼苗幼树的分布格局均为聚集分布.平缓低洼地地面固定,土壤水分和肥力较好,比较适宜梭梭林木生长和梭梭群落的发育,平缓沙地和半流动沙丘的地面容易产生风蚀,土壤水分和肥力较差,生境条件比较严酷.     

植被覆盖度的时间变化及其防风蚀效应

 在防治风蚀过程中过去人们只关注植被覆盖度的空间特性,但对其随时间变化的特性未引起足够的重视。该文着重强调了植被覆盖度随时间变化的特性,并对不同类型植物覆盖度的动态变化特征进行了研究。通过调查研究与理论分析,在土壤风蚀量与植被覆盖度及风蚀气候侵蚀因子三者之间建立了随时间变化的定量关系,并利用该公式计算和比较了不同类型植物防风治沙性能的动态差异、总植被覆盖度及相应的总土壤风蚀量的动态变化。结果表明在防风蚀的作用效应中灌木＞多年生牧草＞林木＞作物＞一年生牧草;总时空植被覆盖度与总土壤风蚀量呈“反相位”的动态变化;风蚀季节总植被覆盖度较低,介于0.11～0.14之间,低于20%的临界覆盖度,这也是该地区风蚀危害严重的一个重要原因所在。