退化红壤重建森林初期细根特征及其作用机理研究

以江西泰和严重退化红壤上不同模式重建的森林第10年森林生态系统为对象,分析了细根分布特征及其与土壤性状相关性．结果表明,各重建森林模式的土壤细根主要分布在0～20 cm土层,占0～40 cm土层的73.39%～87.41%;不同重建森林模式细根的养分贮量有较明显差异,中等栽植密度晚松纯林细根的全N、全P和全K贮量远远高于其它林地,细根中全N、全P、全K、Ca、Mg贮量分别达84.47、5.55、38.42、17和10.76 kg·hm^-2;土壤有机质、全N、有效N、有效K、pH值与细根现存量相关显著(P<0.05),细根对物理性状的影响主要体现在毛管孔隙度和总孔隙度上;植物细根显著提高了>5 mm土壤水稳性团聚体及>0.25 mm水稳性团聚体含量,从而增加了土壤结构的稳定性;土壤细根与土壤细菌和微生物总数相关性显著.     

内蒙古高原甘蒙锦鸡儿的遗传分化研究

对分布于内蒙古和林格尔和阿拉善的甘蒙锦鸡儿(Caragana opulens Kom)种群的叶片形态特性和遗传结构进行了比较研究。结果发现:从叶厚度、面积、长/宽、生物量及SLA来看,阿拉善种群与和林格尔种群之间存在明显变异,阿拉善种群比和林格尔种群保水能力强,对干旱的适应能力好。遗传结构比较研究发现,甘蒙锦鸡儿种群间发生明显的遗传分化(遗传相似度为0.711),表明生物对环境的适应是有分子基础的、是以遗传变异为基础的种群分化适应。     

氮磷营养因子对赤潮异弯藻生长的影响

研究了N、P营养浓度对赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)生长的影响.结果表明,该藻的生长速率与N、P营养因子浓度的关系符合Monod公式.在NO₃^--N浓度达到7.5 mg·L^-1时,赤潮异弯藻开始生长;浓度为3.75～75 mg·L^-1时,赤潮异弯藻的比生长速率与NO₃^--N浓度成正比关系.N营养充足时,赤潮异弯藻的最大生长速率μ_m-n=0.3475·d^-1,K_s-n=18.91 mg·L^-1.PO₄^--P浓度为0～1.0 mg·L^-1时,赤潮异弯藻的比生长速率与P浓度成正比关系;P营养充足时,赤潮异弯藻的最大生长速率μ_m-p=0.3024·d^-1,K_s-p=0.4086 mg·L^-1.N/P达到25后藻细胞浓度达到最大,表明N/P为25时最适合赤潮异弯藻生长.赤潮异弯藻最适合在N 37.5～225.0 mg·L^-1、P 5.0～50.0 mg·L^-1、N/P=25条件下生长.     

荒漠草原中间锦鸡儿冠层截留特征

以荒漠草原人工中间锦鸡儿（Caragana intermedia）为研究对象,利用2016-2017年监测获取的26次降雨事件,对比分析了两组灌丛（自然组和人工组）的冠层截留特征。结果表明：（1）试验期间共观测到有效降雨33次,总降雨量为251 mm,次平均降雨量和降雨强度分别为7.6 mm和1.14 mm/h,以雨量<2 mm,雨强<1 mm/h和降雨历时2-5 h的降雨出现次数最多;（2）自然组和人工组中间锦鸡儿平均截留量分别为1.11 mm和0.72 mm,平均截留率分别为24.81%和15.95%,两组灌丛截留存在极显著差异（P < 0.01）;（3）在雨量级>15 mm时,自然组（4.57%,CV=73.38%）和人工组（5.25%,CV=51.96%）平均截留率变异性相差最大;（4）自然组和人工组截留量与降雨量,降雨历时和降雨强度之间的关系可以用幂函数描述,截留率与三者的关系均用指数函数描述较好。在降雨特征相同的情况下,灌丛形态特征是影响中间锦鸡儿冠层截留的关键因素。     

白皮锦鸡儿种子内生细菌的分布与分离鉴定

【目的】了解对荒漠环境有良好适应性的白皮锦鸡儿种子可培养内生细菌的多样性。【方法】采用种子表面灭菌、种皮与种仁分离、可培养细菌分离纯化、对p H及盐的耐受性、16S r RNA基因序列扩增和系统发育分析进行系统研究。【结果】从白皮锦鸡儿成熟种子种皮和种仁分别分离纯化到6株和26株内生细菌,其中分离自种皮的菌株最适p H均在9.0以上,且有3株最高可耐受p H 14.0,有5株可耐受10%的Na Cl;分离自种仁的菌株p H耐受范围明显低于种皮,但有12株对Na Cl的耐受性可达10%。16S r RNA基因序列分析显示,30株与芽孢杆菌属(Bacillus sp.)接近,相似率95%-99%,其中13株与枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的相似率为96%-99%,11株与地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)相似率为95%-99%;1株与单孢菌属(Sphingomonas sp.)相似性为99%,1株与大肠杆菌属(Escherichia sp.)相似性为98%。【结论】白皮锦鸡儿种仁内生菌数量和种类均高于种皮,体现出其可培养内生菌在空间分布的分异性及种类的多样性,且推测其种皮内生菌对盐碱的高度耐受性应与其环境适应性相关。     

围封年限对内蒙古灌丛化草原小叶锦鸡儿灌丛结构及群落种间关联的影响

由于全球气候变化及过度放牧等不合理利用,灌木入侵草地已经成为干旱半干旱草原区的一种普遍现象。本研究在内蒙古锡林郭勒草原区选择3处不同围封恢复年限（围封时间分别为1979,1983和2003年）的小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）灌丛化草地,分析了围封年限对灌丛化草地关键种小叶锦鸡儿种群大小格局及灌丛间主要物种种间关联的影响,并从群落内物种生态位配置情况方面进行了相关机制的探讨。结果显示：（1）小叶锦鸡儿的冠幅大小分布结构的偏态系数在8/9的样区内大于0,表现为正偏态;随着围封年限的延长,在低、中灌丛化样区内,小叶锦鸡儿的冠幅有增大的趋势,这主要是由小于0.5 m冠幅的小叶锦鸡儿的减少或者消失导致的;（2）随着围封年限的延长,灌丛间多年生禾草生态位宽度（B）逐渐增大,表现为B_1979围封 > B_1983围封 > B_2003围封;灌丛间主要物种种间关系由负关联作用（竞争作用）向正关联作用（促进作用）转变。本研究结果不仅揭示了围封条件下小叶锦鸡儿灌丛化草地群落结构的变化及发展趋势,同时也从关键种小叶锦鸡儿种群大小格局及灌丛间主要物种种间关联的角度对相关机制进行了解释,为该区域的合理利用及恢复政策的制定提供了数据支持及理论指导。     

气候变化情景下中国荒漠锦鸡儿潜在适生区的时空变化分析

荒漠锦鸡儿是一种强旱生矮灌木,主要分布在荒漠草原和草原化荒漠中。该研究以植物志和数字标本库中获取的130条记录生成的荒漠锦鸡儿分布记录样点图为基础,运用组合模型(ESDM)模拟荒漠锦鸡儿在末次冰盛期、全新世中期、当前和未来(2030s)气候情景下的潜在地理分布,通过ArcGIS计算适生区面积及质心迁移轨迹,探讨末次冰盛期以来气候变迁对荒漠锦鸡儿分布的影响,为气候变化背景下荒漠锦鸡儿的保护提供理论基础。结果表明:(1)降水因子对荒漠锦鸡儿分布的影响高于温度因子和地形因子。(2)当前荒漠锦鸡儿的中、高适生区面积为10.172×10^(5) km^(2),质心位于阿拉善左旗。(3)末次冰盛期质心向东南迁移至全新世中期质心,继而向东北迁移至当前质心,荒漠锦鸡儿能较好地适应末次冰盛期寒冷干燥的环境。(4)在未来RCP2.6、RCP4.5和RCP6.0情景下,荒漠锦鸡儿中、高适生区面积均成增加趋势,但RCP8.5情景下的适生区面积却比当前减少了1.981×105 km^(2)。研究推测,轻度的气候变暖有利于荒漠锦鸡儿的生存与分布。     

Characteristics of evapotranspiration in planted shrub communities in desert steppe zone based on sap flow and lysimeter methods

中国西北地区通过大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)进行生态治理, 在荒漠草原带上形成人工灌丛景观, 改变了生态系统的结构和功能, 影响到地-气水汽循环过程, 研究该人工灌丛群落的蒸散特征, 对揭示其生态水文效应和指导地方生态治理实践具有重要意义。该文以宁夏盐池荒漠草原带上的人工灌丛群落为例, 利用茎流-蒸渗仪法测定了2018年5-8月的灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析了环境因子对人工灌丛群落蒸散的影响。结果表明: (1)茎流-蒸渗仪法所测的群落蒸散与水量平衡法、涡度相关法得到的群落蒸散有较好的一致性, 茎流-蒸渗仪法能适用于荒漠草原带人工灌丛群落蒸散及其组分结构的测定; (2)观测期内晴天的灌木蒸腾速率和丛下蒸散速率日变化趋势相近, 均为单峰曲线, 群落蒸散主要发生在日间, 但灌丛最大蒸腾速率的出现时间比丛下蒸散最大速率的出现时间晚1 h; (3) 5-8月间灌木累积蒸腾为83.6 mm, 日平均蒸腾量为0.7 mm·d^-1, 季节变化呈抛物线状; 同期丛下累积蒸散为182.5 mm, 日平均蒸散量为1.5 mm·d^-1; 丛下蒸散明显大于灌木蒸腾; (4)观测期间人工灌丛群落累积蒸散266.1 mm, 而同期的降水量为222.6 mm, 陆面水分收支处于亏缺状态; (5)净辐射是影响蒸散最主要、最直接的驱动因素, 且能够影响其他因子进而对人工灌丛群落蒸散产生作用。综上, 人工灌丛引发荒漠草原地带陆面水分收支亏缺的现象, 在生态恢复与重建中须引起注意。     

Application of stable hydrogen isotope in study of water sources for Caragana microphylla bushland in Nei Mongol

小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)是我国内蒙古草原广泛分布的优势灌木,目前国内外有关小叶锦鸡儿水分利用来源的定量研究较少。该文运用氢稳定同位素法,分析了内蒙古小叶锦鸡儿木质部水和潜在水源(夏季降雨、冬季降雪和土壤水)的氢稳定同位素比率(δD)的季节变化,发现小叶锦鸡儿在遮雨处理和自然状态下δD季节变化差异不明显,分别为–101.36‰±13.02‰和–101.18‰±12.71‰。在遮雨处理条件下,小叶锦鸡儿主要利用0–20 cm土壤层水分,占其所利用水分的73.30%±16.14%;自然状态下,小叶锦鸡儿对0–20、20–60和60–100 cm不同土壤层土壤的水分利用较为均衡,分别为34.66%±7.83%、32.44%±7.42%和32.90%±4.14%。该结果表明不同生境下灌木与草本的水分竞争可能是小叶锦鸡儿对不同土层水分利用差异的原因。结合两源模型分析了降雨对各土壤层的贡献率,并用Iso Source多源混合模型分析了各土壤层对小叶锦鸡儿用水的贡献率,发现降雨对小叶锦鸡儿的贡献率为42.65%–63.92%。该结果反映了小叶锦鸡儿对夏季降雨和冬季融雪的利用情况。     

3种锦鸡儿属植物过氧化物酶基因的克隆及表达分析

采用同源克隆技术分离了3种锦鸡儿属植物柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)、小叶锦鸡儿(C.microphylla)和中间锦鸡儿(C.intermedia)的过氧化物酶(POD)基因(分别命名为CkPOD、CmPOD和CiPOD),并对它们在干旱胁迫条件下的表达特征进行了分析。CkPOD、CiPOD、CmPOD基因的cDNA序列均包含有1 074bp的开放阅读框(ORF),编码的蛋白质由357个氨基酸构成,分子量为38.7kD。系统进化分析结果显示:3种锦鸡儿属植物的POD可以和鹰嘴豆等豆科植物的POD聚为一类,且CkPOD和CmPOD具有较近的亲缘关系,CiPOD与CkPOD和CmPOD的亲缘关系相对较远,这一结果与3种锦鸡儿属植物的进化地位一致,显示POD基因较为保守,可以为锦鸡儿属植物的系统分类提供参考。PEG模拟干旱胁迫能够强烈诱导CkPOD、CiPOD和CmPOD基因的表达,显示POD基因在锦鸡儿属植物抵御干旱胁迫过程中发挥着重要作用。研究结果可为解析锦鸡儿属植物的耐旱机理以及利用锦鸡儿属植物进行荒漠改良和生态修复提供理论和实验依据。