沙丘微地形生境蚁丘分布特征及其对恢复过程的响应

为了阐明沙丘微地形生境蚁丘特征及分布规律对沙丘固定过程的响应规律,以科尔沁沙地为研究区,选择不同固沙阶段沙丘的4个方位（西北、东南、西南、东北）布设调查样地,测定了不同样地的蚁丘密度、直径和高度,分析了不同样地蚁丘特征及空间分布规律。结果表明：（1）流动沙丘背风向（即东南方位）蚁丘密度显著高于其他方位,但从流动沙丘到半流动沙丘,背风向（即东南方位）蚁丘密度显著低于其他方位;从半固定沙丘开始,半固定和固定沙丘微地形对蚁丘密度分布的影响较小。（2）在流动沙丘、半流动沙丘、半固定沙丘,不同微地形生境中蚁丘直径和高度均呈现出相似的分布规律,即东南方位均小于其他方位。在固定沙丘,蚁丘高度表现为东南方位亦较低,但蚁丘直径表现为西南和东北方位显著小于西北方位。（3）在流动沙丘,西北、西南和东南方位上蚁丘空间分布均表现为均匀分布型,而在半流动、半固定和固定沙丘,4个方位上蚁丘空间分布均表现为聚集分布型。（4）相关性分析表明,不同固沙阶段不同微生境下蚁丘密度、高度、直径与植物密度、多样性间的相关性不同。随着固沙阶段演替,不同微生境下蚁丘特征与植物密度、多样性的相关性增强。研究表明,在科尔沁沙地,随着流动沙丘固定和生境逐渐恢复,沙丘不同空间方位上蚁丘密度分布差异缩小,而蚁丘直径和高度仍存在沙丘微地形间显著差异性,并且蚁丘空间方位上均呈现聚集分布状态。     

中国沙棘克隆生长对灌水强度的响应规律及其激素调控机制

关于中国沙棘克隆生长调节研究目前局限于外在机制,旨在探讨其克隆生长对灌水强度的响应规律及其激素调控的内在机制。结果表明:随着灌水强度的增大,分株生长、克隆繁殖、克隆扩散能力先升后降,IAA(吲哚-3-乙酸)、ZR(玉米素核苷)、GA_3(赤霉酸)含量及其与ABA(脱落酸)的比值先升后降而ABA含量先降后升。同时,分株生长、克隆繁殖、克隆扩散能力与IAA、ZR、GA_3含量以及IAA/ABA、ZR/ABA、GA_3/ABA呈极显著或显著正相关,与ABA含量呈极显著负相关。灌水强度过小或过大,IAA、ZR、GA_3含量以及IAA/ABA、ZR/ABA、GA_3/ABA低而ABA含量高,克隆生长潜力受到抑制,种群以分株小、数量少(分布稀疏)、扩散(水平根延伸和分枝)能力弱为特征,克隆生长格局倾向于"游击型"、种群早衰概率高;灌水强度适宜,IAA、ZR、GA_3含量以及IAA/ABA、ZR/ABA、GA_3/ABA高而ABA含量低,克隆生长潜力得以充分发挥,种群以分株大、数量多(分布密集)、扩散能力强为特征,克隆生长格局倾向于"聚集型"、种群稳定性高。随着灌水强度过小-适宜-过大的连续变化,中国沙棘通过改变激素状况调控克隆生长,从而形成与灌水强度相适应的克隆生长格局连续体"游击型-聚集型-游击型",种群稳定性呈"低-高-低"的连续变化过程。由此可见:灌水强度诱导内源激素发生改变,激素特征调控克隆生长格局,克隆生长格局决定种群稳定性。     

毛乌素沙地杨柴液流变化对气象因子的响应

采用FLOW32-1K (Thermal Dissipation Probe)热平衡包裹式液流仪对毛乌素沙地杨柴(Hedysarum leave)植株液流速率进行了连续监测,同步监测灌木林地内气温、太阳辐射、相对湿度和饱和水汽压差(VPD)等气象因子,探讨了在不同时间尺度下杨柴植株液流特征及其与气象因子的关系。结果表明：(1)不同径级(3—4 mm、4—6 mm和>6 mm)杨柴植株的日平均液流速率分别为5.61 g/h、9.29 g/h、35.30 g/h,平均日液流量分别为(134.72±82.48)g/d、(223.06±152.20)g/d、(847.23±403.38)g/d。不同天气条件下的树干液流速率晴天>阴天,液流速率变化呈“昼高夜低”,不同月份表现为8月>7月>9月。(2)影响晴天和雨天杨柴植株液流的首要气象因子都是太阳辐射,小时尺度下,太阳辐射、气温、相对湿度和饱和水汽压共同解释杨柴液流的75%以上,在日尺度下,气象因子可以共同解释其80.8%以上;且随着时间尺度增大,进入回归方程的气象因子个数呈减小趋势,但气象因子对杨柴液流变化的解释度呈增...     

毛乌素沙地优势灌丛对两种松树幼苗的保育作用

选择毛乌素沙地优势灌丛柠条(Caragana intermedia)、紫穗槐(Amorpha fruticosa)和沙柳(Salix psammophila)作为保育植物,选择2年生油松(Pinus tabulaeformis)和樟子松(Pinus sylvestris)幼苗作为目标植物,将其分别种植在开阔地、柠条、紫穗槐和沙柳4种微生境下,连续3a监测油松和樟子松幼苗的存活和生长动态,从而确定毛乌素沙地优势灌丛是否对植物幼苗的定居有促进作用。结果表明:柠条、紫穗槐和沙柳冠层下光照强度、大气温度和土壤温度都显著低于开阔地,致使土壤湿度增高,油松幼苗总存活率均显著高于开阔地,而樟子松幼苗总存活率仅紫穗槐冠层下显著高于开阔地(P0.05)。紫穗槐冠层下油松和樟子松幼苗总存活率均最高(P0.05),外来种紫穗槐可选为保育植物。保育灌丛下松树幼苗的主枝生长良好,并未受到抑制,但第1年主枝生长长度最小。光照强度和土壤湿度是决定主枝生长长度的重要因素。保育灌丛高度和冠幅面积与油松和樟子松幼苗存活率呈显著正相关(P0.05)。固氮灌丛(紫穗槐和柠条)对松树幼苗存活有持续的促进作用,但柠条冠幅结构紧密,可能因为对光的竞争,减弱了促进作用。沙柳灌丛下松树幼苗的存活率较低。油松幼苗具有一定程度的耐阴性,樟子松幼苗喜光性强,保育灌丛下油松幼苗存活率显著高于樟子松幼苗(P0.05)。总的来说,保育灌丛对松树幼苗的定居有促进作用,保育植物技术可作为一种有效的恢复措施,应用在毛乌素沙地的植被恢复中来。但是,保育灌丛的选择要考虑是本土种或外来种,以及灌丛的高度、冠幅大小、冠幅结构和化学效应,恢复物种的选择要考虑其自身的生物学特性及其与保育植物的相互作用。     

毛乌素沙地群落动态中克隆和非克隆植物作用的比较

 毛乌素沙地的克隆植物适应当地的沙化环境,并对沙化景观具有积极的改造作用。对克隆植物群落和非克隆植物群落内裸地斑块植物入侵的野外对比观测实验表明,克隆植物群落内裸地斑块入侵植物所占的格子数显著地大于非克隆植物群落,克隆植物可以提高沙化景观的自我恢复能力,在沙化景观的恢复重建中是一种值得利用的生物资源。     

毛乌素沙地群落动态中克隆和非克隆植物作用的比较

毛乌素沙地的克隆植物适应当地的沙化环境 ,并对沙化景观具有积极的改造作用。对克隆植物群落和非克隆植物群落内裸地斑块植物入侵的野外对比观测实验表明 ,克隆植物群落内裸地斑块入侵植物所占的格子数显著地大于非克隆植物群落 ,克隆植物可以提高沙化景观的自我恢复能力 ,在沙化景观的恢复重建中是一种值得利用的生物资源。     

毛乌素沙地克隆植物沙鞭生长对AM真菌生态分布的影响

从毛乌素沙地沙鞭群落间隔空地沙鞭根状茎延伸方向设置样地,2007年5月、7月和10月在0-10、10-20、20-30、30-40和40-50 cm共5个土层分别采集土壤样品,研究了AM真菌时空分布及沙鞭侵入间隔空地前后对AM真菌分布的影响。结果表明,沙鞭能与AM真菌形成良好共生关系,菌根结构为中间型(I-型),AM真菌定殖率和孢子密度有明显的时空分布规律,并与土壤因子密切相关。随采样时间后延AM真菌定殖率先增后降,最大值出现在7月份;孢子密度先降后增,最大值出现在10月份。土壤采样深度对AM真菌定殖和孢子密度有显著影响,AM真菌最高定殖率和最大孢子密度均出现在0-20 cm浅土层。孢子密度仅与泡囊定殖率显著正相关。土壤速效N与菌丝和总定殖率极显著负相关;土壤温度与泡囊、丛枝、菌丝和总定殖率显著和极显著正相关,与孢子密度显著负相关;土壤湿度与丛枝、菌丝和总定殖率显著正相关,与孢子密度显著负相关。克隆植物沙鞭的生长对土壤AM真菌活动和分布有很大影响,沙鞭入侵前后样地中AM真菌孢子密度和定殖率变化显著。     

沙埋与供水对毛乌素沙地两种重要沙生植物幼苗生长的影响

沙埋与水分是影响毛乌素沙地植物存活、生长的关键因子。通过沙埋与供水的野外控制实验,研究了毛乌素沙地重要物种柠条(Caragana korshinskii)与羊柴(Hedysarum laeve)幼苗存活及生长对沙埋和供水的反应。结果表明:适量的沙埋(0.25H-0.50H沙埋,H为苗高)与供水(柠条50mm/月,羊柴75mm/月)可以促进幼苗生长,过量的沙埋与供水则会抑制生长甚至导致幼苗死亡。柠条幼苗在50mm/月供水,0.25H、0.50H沙埋,羊柴幼苗在75mm/月供水,0.25H、0.50H沙埋下具有较高的相对生长速率和净同化速率;幼苗在1.0H和1.25H沙埋下全部死亡。供水量较小、沙埋较浅时,两种植物根冠比均较高;当供水量最大时,柠条幼苗根冠比在沙埋最深和没有沙埋时较大,而羊柴幼苗根冠比仍在没有沙埋时最高。     

腾格里沙漠东南缘白刺种群性状对沙埋的响应

运用实验生态学和数量生态学方法,研究了腾格里沙漠东南不同沙埋程度的白刺(Nitraria tangutorum)种群特征,并就各特征与沙埋深度的关系进行了分析.结果表明:强沙埋条件(湖盆低地)白刺种群特征均值都大于弱沙埋条件(山前冲积扇),但白刺种群各特征变异却是强沙埋条件小于弱沙埋条件;除弱沙埋条件白剌种群密度外,其他各性状都与沙埋有着显著相关关系;强沙埋条件的种群各性状发育最适沙埋深度均大于弱沙埋条件下;不论沙埋深度强弱和最适沙埋深度的高低,白刺种群各性状发育均受最适沙埋深度制约;低于最适沙埋深度,沙埋深度增加促进种群性状发育,高于最适沙埋深度,沙埋深度增加抑制种群性状发育.白刺种群各性状对沙埋深度的响应主要体现在高生长和生物量上:盖度和密度的发育不仅受沙埋的影响,更主要是受沙埋深度影响下的其他资源特别是水分的限制.     

沙丘坡面异质性小生境中准噶尔无叶豆对水分条件变化的响应

以多年生克隆植物准噶尔无叶豆(Eremosparton songoricum(Litv.)Vass.)为材料,选择河边(A种群)和沙漠腹地(B种群)两个沙丘,研究从沙丘底部至顶部,沿着水分条件连续变化的梯度,准噶尔无叶豆在分株种群和克隆片段水平的形态变化特征,以期能揭示其在异质性小生境内利用水分资源的对策,并为准噶尔无叶豆的资源保护、培育和利用提供有意义的参考.研究发现:①在分株种群水平,A种群分株高度及地上部生物量显著高于B种群,而B种群地下部(根)的生物量则显著高于A种群;②在克隆片段水平,随着沙丘底部至顶部,A种群与B种群克隆片段高度和地上生物量都减小,而分株密度都增加,但升高或降低的强度不同;A种群根的生物量和长度增加,主要是水平的位于地下0～10 cm层面的直径10mm以下的根长度增加,而B种群根的生物量减小,但长度却在增加,主要是水平的位于地下0～10 cm层面的直径6mm以下的细根长度增加.水平细根的长度增加,更利于无性系进行广泛觅食,同时促进无性系尽快越过不利生境斑块和提高分株在有利生境中的生长概率.结果表明,准噶尔无叶豆对沙丘坡面水分条件连续变化的异质性小生境存在分株种群及克隆片段两个等级的可塑性响应,并通过可塑性变化适应了沙丘坡面水分条件的分异.     

毛乌素沙地降水格局变化对油蒿木质部解剖特征的影响

探究不同降水处理对荒漠植物木质部解剖特征的影响,可以为理解未来降水格局变化下荒漠植物适应性和预测荒漠植被演替趋势提供理论依据。以毛乌素油蒿灌丛植被为对象,通过野外人工控制降水的方法,模拟半干旱气候区降水格局变化趋势,设置3个降水量梯度（减水30%、自然降水、增水30%）以及2个降水间隔梯度（降水间隔5d、降水间隔15d）开展双因素完全随机试验,监测油蒿木质部各个解剖特征参数对不同降水处理的响应。结果表明：（1）随着降水量减少,油蒿的导管数量显著增多,导管密度、导管壁厚度显著增大（P<0.05）。降水间隔时间延长将显著增加油蒿的导管数量、导管密度和平均导管直径（P<0.05）。降水量与降水间隔期对油蒿木质部解剖学特征影响的交互效应不显著。（2）降水量减少和降水间隔时间延长弱化了油蒿潜在最大导水率对导管直径的响应敏感度。（3）在降水量减少和延长降水间隔时间的背景下,油蒿可以通过调整木质部导管参数兼顾水分运输的安全与效率。本研究表明,通过改变木质部解剖学特征参数来适应降水格局改变是油蒿的重要耐旱策略,未来气候变化的大背景下,荒漠植物的水力特征变化需要综合考量降水量和降水间隔的双重影响。     

毛乌素沙地流动沙丘不同深度土壤渗漏特征

沙地的土壤深漏是沙地水分循环及水量平衡中的重要环节,对这一分量的准确测算,能够增进对沙地降雨的分配、转移及运输过程规律的认识。利用土壤深层水量渗漏测试记录仪(YWB-01),对毛乌素沙地典型的流动沙丘50、100 cm和200 cm的3个层次的土壤渗漏水量进行定点实时监测,定量分析降雨条件下沙地土壤渗漏特征,得出以下结论:(1)在降雨条件下,2016年4—6月3个沙层的渗漏过程都不明显,从7月开始,渗漏过程与降雨过程的一致性随沙层的增加而逐渐减弱;(2)随沙层深度的增加,累计渗漏天数以及连续渗漏天数在增加,累计渗漏水量、最大日渗漏水量逐渐减小,渗漏水量的波动也逐渐减小;渗漏水量10 mm的天数和渗漏水量所占的比例明显减少;(3)对降雨量和各沙层渗漏水量日、周、半月、月累积量之间进行相关分析和线性拟合后发现,越往深处渗漏水量对降雨的响应越弱,月渗漏水量与月降雨量的关系更密切。     

降雨格局变化对白刺幼苗根系形态特征的影响

为探讨荒漠植物白刺幼苗根系形态对降雨格局变化的响应特征,设置3个降雨量梯度(W-、W、W+)和2个降雨间隔时间梯度(T、T+)进行人工模拟试验,结果表明,1)降雨量和降雨间隔时间对白刺幼苗根系形态有不同程度的影响,且降雨量的作用效应更大。2)降雨量相同时,延长降雨间隔时间均使白刺幼苗主根长、根系平均直径、根体积和根表面积减小,但总根长和根系生物量和总生物量却增加,在高降雨量条件下(W+)延长降雨间隔时间白刺幼苗比根长和比表面积分别增加了45.09%和20.20%,但差异均不显著。3)降雨间隔时间相同时,降雨量减少30%仅使主根长平均增加12.06%,总根长、根平均直径、根体积和根表面积等根系形态指标均显著减少,比根长和比表面积变化不大;降雨量增加30%仅使比表面积显著增加,其余各形态指标差异均不显著,低降雨量条件下(W-)主根长与根冠比达到最大,其他指标均在高降雨量条件下(W+)达到最大。4)对8个根系形态参数进行主成分分析,根系生物量、总根长、总根表面积、比根长、比表面积和根体积6个根系生态参数受降雨格局影响显著。     

Vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi in coastal dune plant communities II. Spore formation ofGlomus spp. predominates under geographically separated patches ofElymus mollis

Five study sites in Japan with pure patches ofElymus mollis near to the shoreline were chosen. Abundance of spore formation ofGlomus spp. underE. mollis patches were studied at four sites to understand the factors determining the development of VA mycorrhizal fungal communities at the edge of coastal sand dune vegetation. At each study site, eight soil samples from two soil depths were collected four times (three times for Niigata) during a year. Spores ofGlomus spp. predominated at every site, but species composition ofGlomus spp. differed from site to site. In a further experiment to measure the soil depth of the highest spore densities underE. mollis, the highest density was found at depths where rhizomes ofE. mollis were present.Contribution No. 119, Laboratories of Plant Pathology and Mycology, Institute of Agriculture and Forestry, University of Tsukuba.     

Divergent responses of two cereal aphids to previous infestation of their host plant

The role of pollen odour in resource location by the pollen beetle, Meligethes aeneus (Fabricius) (Coleoptera: Nitidulidae), a pollen-feeding insect regarded as a pest of oilseed rape, Brassica napus L., (Brassicaceae) crops, was investigated in a linear track olfactometer. Both male and female beetles were attracted to the odour of whole oilseed rape flowers, indicating that these insects can locate their host plants using floral odours as cues. The attractive odour of flowers was found to emanate from all floral parts tested: the petals/sepals, the anthers, and from pollen itself. Therefore, at least part of the attractive odour of oilseed rape flowers emanates from pollen. Beetles were more attracted to floral samples containing anthers than those without anthers when these odours were directly compared in a choice-test, and this indicates that there were detectable differences between them. Anthers and pollen may therefore release distinctive odours that are quantitatively and/or qualitatively different from the odour of the rest of the flower. These experiments support the hypothesis that pollen-seeking insects use pollen odour cues to locate this food source.     

荒漠化对毛乌素沙地土壤呼吸及生态系统碳固持的影响

荒漠化极大地影响着包括毛乌素沙地在内的干旱、半干旱区的土壤呼吸及碳固持潜力,因而,可能对区域或全球的碳循环造成一定影响。为揭示土壤呼吸的时间变化及其影响因子,理解荒漠化对毛乌素沙地土壤呼吸及碳固持的影响,根据毛乌素沙地荒漠化类型的研究结果,以毛乌素沙地固定沙地本氏针茅群落(FS)、固定沙地油蒿群落(FA)、半固定沙地油蒿群落(SFA)、流动沙地一年生植物群落(AL)等4个代表毛乌素沙地荒漠化主要阶段的植物群落为研究对象,采用LI-8100 土壤碳通量测量系统测定了其土壤呼吸速率的日动态和月动态,结合植物群落生产力的野外调查,分析了荒漠化对土壤呼吸速率及碳固持的影响。结果表明:FA、FS、SFA、AL不同月份之间土壤呼吸速率日动态变化显著,4个群落5月份土壤呼吸最高、最低值分别出现在9:00 10:00和18:00,但6 9月份土壤呼吸最高、最低值却分别出现在12:00 以后和7:00。FA、FS、SFA、AL在主要生长季(5 9月)的平均土壤呼吸速率分别为:99.79、88.13、47.95、13.82 mg · m^-2 · h^-1。FS、FA和SFA土壤呼吸速率月变化显著,5月最低,7月最高,AL土壤呼吸速率月变化相对较小。FS、FA和SFA土壤呼吸速率月变化与土壤温度存在显著的指数相关关系,FS、FA、SFA和AL的 Q₁₀值依次为5.87、5.05、4.02、0.64。FS和FA的土壤呼吸速率月变化与土壤湿度显著正相关,而SFA和AL的土壤呼吸速率月变化与土壤湿度不存在显著线性关系。土壤呼吸与10 cm深度的土壤温度和湿度回归模型表明土壤温度和湿度可以解释不同群落土壤呼吸月变化的69% 87%。FS、FA、SF和AL的月土壤呼吸速率与根系生物量存在显著线性关系。在主要生长季(5 9月)平均根系呼吸速率和平均土壤微生物呼吸随荒漠化程度的加重而降低。FS、FA、SFA和AL根系呼吸与土壤呼吸的比率分别为51.40%、59.99%、70.85%、45.86%。在主要生长季(5 9月)净生态系统生产力分别为36.16、18.56、-11.29和-22.49 C g/m²。随荒漠化程度的加重,生态系统碳固持能力逐渐降低。因此,采取合理措施使荒漠化土地向以油蒿或本氏针茅为主的固定沙地演替,有助于毛乌素沙地生态系统碳固持能力的提高和植物群落的生长。     

Ascospore formation and morphology in two species of the genusErysiphe remaining immature on the living host plant

Erysiphe cumminsiana andE. galeopsidis, which have immature asci in the current season, have been recorded from Japan, but the ascospores of both fungi have not been described. In the present experiments, some observations before and after overwintering were made on the cleistothecia ofE. cumminsiana on three species ofCacalia and two species ofLigularia, andE. galeopsidis onGeranium thunbergii. After overwintering, the former fungus developed six to eight, rarely four spores in an ascus and the latter fungus always four spores in an ascus. Their teleomorphic characteristics including those of ascospores are also described.     

科尔沁沙地典型固沙人工林地土壤水分时空特征及其对环境因子的响应

土壤水分时空动态特征对于干旱地区人工林的可持续经营与管理起着至关重要的作用。以位于科尔沁沙地南缘的樟子松和柠条固沙人工林为对象,于2018年11月-2019年11月连续观测了林地0-200 cm土壤剖面的含水量、温度及微气象因子,系统分析了土壤水分的时空变化特征及其对环境因子的响应。研究期内,两种林地土壤水分的季节变化可分为冻结期、补充期、消耗期和稳定期;依据土壤剖面的水分特征可分为易变层、活跃层和稳定层,但两种林地的分层深度有一定差异。在生长季内（5-10月）,土壤含水量对大气降雨的响应随着土层深度的增加而减弱;降雨对樟子松人工林0-20 cm层土壤水分的影响极显著（P<0.01）,对柠条人工林0-10 cm层的影响极显著（P<0.01）、20-60 cm层显著（P<0.05）。在土壤冻融周期内（2018年11月-2019年4月）,两种林地的土壤均表现为"单向冻结"和"双向融化"的特点;土壤温度是影响冻融期内土壤含水量的关键因素,两者呈极显著的指数函数关系;樟子松和柠条人工林土壤的最大冻结深度分别为170 cm和190 cm,前者10 cm土层解冻时间要比后者晚11 d,可能与乔木树冠的遮阴作用有关。潜在蒸散与柠条林0-60 cm层、樟子松林0-20 cm和200 cm层的土壤水分呈极显著相关（P<0.01）,而与樟子松林60 cm和160 cm层呈显著相关（P<0.05）,这与树木蒸腾和土壤蒸发等综合作用有关。研究表明,由于两种人工林的树种组成、树冠大小、郁闭程度和根系分布等结构特征不同会导致林地土壤水分时空特征的异质性及其对环境因素响应的差异。