四种荒漠植物生物量分配对土壤因子 的响应及异速生长分析

该研究以四种荒漠植物:盐地碱蓬(Suaeda salsa)、新疆绢蒿(Seriphidium kaschgaricum)、对节刺(Horaninowia ulicina)、骆驼刺(Alhagi sparsifolia)为对象,采用挖掘法获取完整的植株生物量,测定土壤理化性质,并通过四种荒漠植物生物量、生物量分配比对土壤因子的响应程度以及异速生长模型进行了对比分析。结果表明:(1)四种荒漠植物的生物量、生物量分配比重差异明显;新疆绢蒿具有最大的地上、地下生物量,对节刺的生物量最小;根冠比(R/S)大小排序依次是骆驼刺对节刺、新疆绢蒿盐地碱蓬(P0.05)。(2)利用RDA分析土壤因子对R/S的影响,结果发现土壤因子对新疆绢蒿、盐地碱蓬、骆驼刺、对节刺的R/S解释程度分别是16.3%、24.8%、33.1%、35.4%,其中土壤全氮与对节刺的R/S呈正显著关系(P0.05),土壤水分与盐地碱蓬的R/S呈极显著正相关(P0.01)。(3)四种荒漠植物地上—地下间均具有极显著的相关生长关系(P0.01);新疆绢蒿地上—地下间为等速生长关系(α=1),而对节刺和骆驼刺则均为α=3/4的异速生长关系,盐地碱蓬属于非3/4幂指数的异速生长关系(α1),四种荒漠植物间具有共同的异速生长指数(0.767)。以上结果说明艾比湖优势荒漠植物具有功能趋同性,其空间分配特征对土壤因子的响应存在物种特异性。     

水盐梯度下荒漠植物多样性格局及其与土壤环境的关系

植物多样性格局作为生物多样性维持的一个重要方面可揭示群落构建的信息,反映物种对环境的适应性。结合样带调查和实验分析的方法,研究新疆艾比湖湿地自然保护区内水盐梯度下荒漠植物多样性格局及其与土壤环境因子间关系。结果表明:(1)高、低水盐样地(SW1,SW2)土壤容积含水量(SVWC)和电导率(EC)分别为16.65%和12.02 m S/cm及2.63%和1.91m S/cm,水盐变化主要影响草本和部分灌木群落的植物组成;(2)高水盐生境下植物群落无明显趋势性分布,低水盐生境下植物种依水盐和营养元素呈区域性分布。(3)高水盐生境下荒漠植物的多度分布呈对数正态模型,低水盐条件下符合Zipf模型,多度分布的变化反映了群落组成结构的水盐梯度响应;(4)SW1样地多样性总体显著高于SW2样地,土壤p H、SVWC和硫(S)对植物多样性有不同程度的极显著影响。综上可知,荒漠植物分布及多样性格局与土壤环境间关系呈一定的水盐梯度响应规律,本研究可为该地区植被恢复和土壤盐渍化治理提供科学依据。     

荒漠草地中氮添加与多环芳烃降解的关系

多环芳烃作为环境污染物中一类极为重要的物质,探索它的去除方法吸引了全球环境学者及政府的高度重视。大气氮沉降在过去几十年不断增加,已影响到陆地生态系统氮循环过程。但目前,氮沉降与多环芳烃降解之间的关系尚不明确。通过在新疆克拉玛依市石油化工厂附近的荒漠草地上,模拟氮沉降实验,通过在4氮添加梯度(CK=0; N1=10; N2=30; N3=90 kg N hm~(-2) a~(-1))上调查土壤中16种优先控制多环芳烃的含量和总量(∑PAHs),以及它们与生物非生物环境因子(土壤环境因子、土壤酶活性和土壤微生物功能多样性)之间的关系,旨在揭示氮沉降对多环芳烃降解的影响。结果表明:除苊烯(Acenaphthylene)和苊(Acenaphthene)两种多环芳烃在4个N添加梯度上未检测到含量外,∑PAHs和其他14种优先控制多环芳烃在土壤中的含量均随氮添加量增加显著减小(N2≤N3N1CK)(P0.01);对照样地(CK)在施氮前后,低高分子多环芳烃含量的比值1.00,且0.40荧蒽(Fluoranthene)/[(荧蒽(Fluoranthene)+芘(Pyrene)]0.50,石油污染物是当地土壤中多环芳烃的主要来源;9月份克拉玛依市荒漠草地土壤中∑PAHs约(28.91±2.32) mg/kg,属于多环芳烃重污染土壤;广义线性混合效应模型结果显示,在大多数情况下,∑PAHs和14种多环芳烃的含量与土壤有机质、铵态氮、硝态氮、总氮、有效磷和脲酶活性显著相关(P0.05),但其与生物非生物环境因子之间的回归关系在不同种类多环芳烃之间差异较大。综上可知,土壤中多环芳烃的降解是一个非常复杂的过程,它是自身属性、植物根系和土壤微生物等多重因子相互共同作用的结果。在干旱区荒漠草地中,氮添加能提升土壤中营养物质的可利用性、植物根系和土壤微生物的活性,有利于降解土壤多环芳烃。     

狭果鹤虱幼苗营养生长和生物量分配对凝结水梯度的响应

以新疆艾比湖湿地国家级自然保护区荒漠短命植物狭果鹤虱为研究对象,研究少凝结水、自然凝结水和倍增凝结水3个梯度下狭果鹤虱幼苗形态、生理响应对策及单株植物的干物质分配格局.结果表明: 随凝结水量增加,狭果鹤虱幼苗与叶片吸收水分有关的性状叶绿素相对含量、叶片水势、株高、冠幅、茎质量和叶质比均显著增高,而与根吸收和运输水分有关的性状主茎径、根长和根径无显著变化;株高和叶绿素相对含量对凝结水量的响应最迅速;不同凝结水梯度下,狭果鹤虱幼苗对茎的生物量投入比例无显著差异,但随幼苗生长,3个梯度植物的根质比均逐渐下降,少凝结水处理植株降幅相对较小.狭果鹤虱幼苗主要通过改变地上部分性状响应凝结水量的变化,叶片光合潜力和干物质比重随凝结水量增加而显著增加.     

绿洲生态系统生物量与植被指数分析

利用阜康绿洲野外实测的53个样方的植物生物量数据与同期陆地卫星MODIS影像的第1,2通道250 m遥感数据,分析植被指数与绿洲植物生物量的相关关系,建立植被指数与绿洲植物生物量的一元线性和非线性回归模型。结果表明,植被指数NDVI和MSAVI与绿洲生态系统植物生物量之间存在较好的相关性;所建植被指数与植物生物量的回归模型中,三次方程为所得到的回归模型中最适合用于绿洲生态系统植物生物量和生长监测。     

新疆艾比湖流域土壤有机质的空间分布特征及其影响因素

根据新疆艾比湖流域土壤有机质(SOM)数据,分析了土壤质地、植被群落类型和土壤剖面深度3个因素对SOM含量的影响,进一步研究了流域内有机质在不同土壤深度的空间分布特征及其沿土壤剖面深度垂直分布的空间异质性。结果表明:植被群落类型显著影响SOM含量,而土壤质地和深度对有机质总体分布水平影响不显著;随土壤深度变化有机质分布呈现不同的空间变异特征,流域内0—80 cm土壤有机质高含量区域与低含量区域斑块化分布呈现孔穴特征,但在80—120 cm土壤有机质含量变化较为连续,呈现流域东、西两端高而中间低的分布特征;有机质沿土壤深度垂直分布模式在流域内表现出分异特征,流域中部SOM随土壤深度增加而降低,SOM含量从0—20 cm浅层土壤的2.85 g/kg降至100—120 cm深层土壤的1.51 g/kg;但在流域东部和西部SOM随土壤深度增加呈升高趋势,流域西部SOM含量从0—20 cm土壤的1.80 g/kg大幅增加至100—120cm土壤的6.61 g/kg,流域东部SOM含量则从0—20 cm土壤的1.04 g/kg逐步增至100—120 cm土壤的2.86g/kg。艾比湖流域有机质在浅层和深层土壤不同的空间分布特征与干旱区绿洲生态景观斑块化分异特征和植被根际沉积特点密切相关,流域内土壤剖面成土演化的空间异质性对有机质沿土壤深度垂直分布的空间变异性有显著制约。     

不同生境黑果枸杞根际与非根际土壤微生物群落多样性

研究典型生境黑果枸杞根际与非根际土壤微生物群落多样性及其与土壤理化性质间的关系,为进一步研究黑果枸杞抗逆性提供理论数据。采集新疆精河县艾比湖地区(EB)盐碱地、乌苏市(WS)路旁荒地、五家渠市(WQ)人工林带的黑果枸杞根际与非根际土壤,利用Illumina-MiSeq高通量测序技术分析细菌和真菌群落组成和多样性。结果表明:根际土壤细菌多样性高于非根际土壤(WQ除外),而根际真菌多样性低于非根际土壤。WQ非根际土壤细菌和真菌多样性均高于EB和WS;根际细菌多样性排序为EBWSWQ,根际真菌多样性排序为WSEBWQ。根际土壤优势细菌门依次是变形菌门、拟杆菌门、放线菌门、酸杆菌门,真菌优势门为子囊菌门、担子菌门。根际土壤细菌变形菌门、拟杆菌门、酸杆菌门的相对丰度高于非根际土壤,而厚壁菌在根际土壤中的丰度显著降低,真菌优势门丰度在根际土和非根际土中的变化趋势因地区而异; Haliea、Gp10、Pelagibius、Microbulbifer、假单胞菌属、Thioprofundum、Deferrisoma是根际土壤细菌优势属;多孢子菌属、支顶孢属、Corollospora、Cochlonema是根际真菌优势属。细菌、真菌优势类群(门、属)的组成以及丰富度存在地区间差异,厚壁菌门在EB地区的丰富度显著高于含盐量较低的WS、WQ;盐碱生境EB中根际土壤嗜盐细菌的丰度高于非盐碱生境(WQ、WS),如盐单胞菌属、动性球菌属、Geminicoccu、Pelagibius、Gracilimonas、Salinimicrobium等。小囊菌属是EB根际真菌的最优势属,Melanoleuca是WQ和WS的最优势属,地孔菌属、Xenobotrytis、Brachyconidiellopsis、多孢子菌属等在EB根际土壤中的丰度显著高于WQ和WS。非盐碱生境(WS和WQ)的微生物群落之间的相似性较高,并且高于与盐碱环境(EB)之间的相似性,表明土壤含盐量对微生物群落组成丰度具有重要的影响。     

独山子区优势草本植物根际与非根际土壤微生物功能多样性

以独山子区3种优势草本植物的根际与非根际土壤为研究对象,采用Biolog-ECO微平板法对土壤微生物功能多样性进行了研究。结果表明:3种不同植物根际与非根际土壤微生物代谢活性(AWCD)、丰富度指数Shannon(H)和均匀度指数Mc Intosh(U)均存在不同差异,且博乐蒿根际土壤微生物功能多样性均优于非根际土壤及其他两种植物;根际土壤微生物对糖类、脂类、酸类和胺类碳源物质比较敏感,非根际土壤微生物敏感于酸类、氨基酸类以及糖类碳源,根际土壤微生物对碳源的利用能力更强,且不同植物根际环境微生物碳源利用特征不同;微生物活性、丰富度指数和微生物均匀度指数与土壤pH值、SOM、AP和NO-3-N存在显著正相关(P0.05);博乐蒿根际土壤养分含量与微生物活性均较高,对环境的适应性更强,在独山子区生态环境管理与建设中可对其进行关注。     

植物耐盐的生理机制及基因工程新进展

在各种环境胁迫中,盐胁迫是造成作物减产的严重环境因素之一。主要从耐盐的生理机制和一些下游调节过程入手,包括:离子区隔化、渗透调节、激素调节、去毒化作用、光合途径的改变等,讨论了植物耐盐工程的新进展;同时还讨论了分子水平育种的影响因子。     

荒漠灌木梭梭(Haloxylon ammodendron)周围土壤微生物的空间分布

以古尔班通古特沙漠荒漠生态系统中主要优势种——梭梭(Haloxylon ammodendron)冠幅内外的土壤为研究对象,通过分析从树干基部向外水分和养分变化下土壤微生物生物量、多样性和群落组成的变化规律,试图揭示荒漠生态系统中土壤微生物空间分布的基本特征。微生物生物量和多样性采用磷脂脂肪酸进行测定。结果表明:从树干基部向外,土壤微生物总生物量、多样性以及不同微生物类群的生物量均随土壤水分和养分含量降低而逐渐降低,指示了土壤微生物从裸地向内集聚分布的特征。另外,在微生物群落组成中,不同类群微生物的生物量从树干基部向外的减少程度有所不同,例如,从树干基部附近5 cm处到冠外裸地200 cm处,真菌、细菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌的生物量分别减少了50.25%、84.06%、82.70%、92.57%,指示了细菌从裸地向内集聚分布的程度强于真菌,革兰氏阴性菌从裸地向内集聚分布的程度也较强于革兰氏阳性菌。研究表明,在资源稀缺的荒漠生态系统中,土壤微生物倾向于分布在冠内资源丰富的区域。土壤微生物的空间分布不仅与资源的丰富度有关,而且与微生物自身对环境变化的忍耐性或敏感性有关。