荒漠草原土壤微生物矿化对灌丛引入过程及水分的响应

以宁夏荒漠草原封育草地（封育14年）、放牧地为对照,开展不同年限（3a、12a、22a）和间距（40 m、6 m、2 m）柠条地（Caragana korshinskii）灌丛引入过程土壤微生物矿化及对不同水分梯度（自然降雨、前期饱和、持续干旱）响应特征研究。结果表明：灌丛地0-20 cm和0-100 cm土层土壤全氮含量均高于放牧地且随年限和密度增加呈增高趋势,分别为0.28-0.42、0.27-0.42 g/kg和0.28-0.51、0.27-0.51 g/kg,但在22年且密度增至2 m间距的灌丛地与封育草地相比差异不显著或呈降低趋势;微生物量氮变化分别为0.041-0.057、0.041-0.081 mg/kg,且22年灌丛地呈显著降低,2 m间距灌丛地呈显著增加,但均显著低于封育草地0.079 mg/kg和放牧地0.103 mg/kg （P<0.05）;真菌/细菌比值随灌丛地年限和密度增加变化为0.06-0.33,均高于封育草地0.04和放牧地0.03（P<0.05）,微生物变化改变了灌丛地的矿化过程,相较封育草地0.003 mg kg^-1 d^-1和放牧地-0.068 mg kg^-1 d^-1的净矿化速率,不同年限/间距灌丛地虽分别降低为-0.155--0.084、-0.116--0.061 mg kg^-1 d^-1,但均表现为前期加速硝化过程,使得硝态氮则随年限和密度增加呈增加趋势显著高于两样地,而铵态氮变化则较为稳定;封育草地对干旱具缓冲作用,持续矿化,而放牧地和灌丛地净矿化速率对水分降低响应积极,分别降低280.3%和440.2%,其中放牧地和灌丛地以硝化作用变化尤为显著,特别是灌丛地则随干旱加剧净硝化速率均呈显著降低趋势（P<0.05）,其净矿化速率变化以硝化过程占主导。     

毛乌素沙地锦鸡儿（Caragana）种群形态变异

以柠条锦鸡儿（Ｃａｒａｇａｎａｋｏｒｓｈｉｎｓｋｉｉ）人工种群为对照,研究了自然分布在内蒙古毛乌素沙地各类生境（硬梁、覆沙硬梁、覆沙软梁、覆沙滩地和沙丘）的９个锦鸡儿种群的具分种意义的形态特征的变异。荚果长度在一个植株内是比较稳定的性状;但在各个种群内、种群间变异很大,覆盖了小叶锦鸡儿（Ｃ．ｍｉｃｒｏｐｈｙｌｌａ）、中间锦鸡儿（Ｃ．ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａ）和柠条锦鸡儿３个种的范围。同一生境不同种群以及不同生境种群的比较,说明,．决定荚果长度的主要是遗传因素,环境因子如水分条件可能只起次要作用。每个自然种群荚果长度的分布出现几个峰值,说明种群遗传组成的异质性。小叶形状和被毛的资料也说明各个种群内和种群间的异质性。看来,该地区锦鸡儿是上述３种锦鸡儿的杂种带（Ｈｙｂｒｉｄｚｏｎｅ）．形态变异资料也说明毛乌素沙地在遗体多样性方面也是生态过渡带。     

内蒙古高原荒漠区四种锦鸡儿属植物灌丛沙包形态和固沙能力比较

测定了内蒙古高原荒漠区4种锦鸡儿属优势植物(柠条锦鸡儿、狭叶锦鸡儿、荒漠锦鸡儿和垫状锦鸡儿)不同大小灌丛的灌丛形态参数、沙包形态参数和沙包体积,目的是掌握这些锦鸡儿属植物灌丛的沙包形态特征、沙包发育特征和固沙能力随着灌丛发育的变化,比较4种锦鸡儿属植物灌丛沙包的形态、发育特征和固沙能力的差异。研究发现:柠条锦鸡儿沙包形态呈球冠状,狭叶锦鸡儿沙包呈圆锥状,荒漠锦鸡儿沙包呈圆台状,垫状锦鸡儿沙包呈半球状。同种锦鸡儿属灌丛沙包的底面直径与地上枝条鲜重呈极显著正相关关系(P<0.01),沙包高度与地上枝条鲜重无显著相关性(P>0.05),沙包高度与植物株高呈显著正相关关系(P<0.05),沙包坡角与地上枝条鲜重呈显著负相关关系(P<0.05),沙包半径与沙包高度呈显著正相关关系(P<0.05)。灌丛水平扩展快于垂向生长,灌丛沙包的水平发育也快于垂向发育。随着灌丛地上生物量的增加,4种锦鸡儿属植物不仅沙包体积增大,而且固沙效率也显著增加(P<0.01)。不同锦鸡儿属植物灌丛和沙包形态参数存在显著差异。柠条锦鸡儿和狭叶锦鸡儿的灌丛水平和垂直方向成比例扩展,而荒漠锦鸡儿和垫状锦鸡儿无论灌丛面积多大,高度基本不变。随着灌丛地上枝条鲜重的增加,4种锦鸡儿灌丛沙包底面积都在增大,其中荒漠锦鸡儿增长最快,垫状锦鸡儿次之,柠条锦鸡儿排位第三,狭叶锦鸡儿增长最慢。随着灌丛沙包水平方向的扩展,荒漠锦鸡儿沙包垂向扩展最慢,最终导致其沙包垂向尺度最小;柠条锦鸡儿、垫状锦鸡儿和狭叶锦鸡儿沙包两个方向发育较为均衡。4种锦鸡儿属植物的固定沙包体积和固沙效率都表现为:荒漠锦鸡儿>柠条锦鸡儿>狭叶锦鸡儿>垫状锦鸡儿。这些研究结果表明,灌丛地上生物量的不同决定了种内沙包的体积、形态和植物固沙能力的差异;灌丛形态和发育特征的不同决定了种间沙包形态、沙包发育和植物固沙能力的差异。     

柠条锦鸡儿CkLEA4基因克隆及表达分析

LEA蛋白是一种与植物抗逆相关的胚胎发育晚期丰富蛋白。该研究从已构建的柠条锦鸡儿干旱胁迫抑制削减杂交文库中筛选到1条LEA蛋白编码基因的部分序列,用RACE技术扩增得到该基因cDNA全长并对其进行了克隆。测序表明该基因cDNA长870bp,其中开放阅读框长510bp,编码169个氨基酸,推测蛋白分子量为17.03kD,等电点为9.3,是一种亲水蛋白。序列比对和系统进化分析表明,该基因属于LEA4基因家族成员,命名为CkLEA4。实时荧光定量PCR检测发现,CkLEA4基因在干旱、ABA和NaCl处理下均受到不同程度的诱导,说明CkLEA4基因可能与柠条锦鸡儿响应逆境胁迫有关。     

塞北荒漠草原柠条锦鸡儿AM真菌的空间分布

为了探明塞北荒漠草原AM真菌生态分布规律,于2013年6月选取河北沽源县二牛点、内蒙古上都镇和青格勒图嘎查3个样地,按照0—10 cm、10—20 cm、20—30 cm、30—40 cm、40—50 cm 5个土层分别采集柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)根围土壤样品,研究了AM真菌空间分布特征及其与土壤因子的相关性。结果表明,柠条锦鸡儿根系能与AM真菌共生形成疆南星型丛枝菌根,AM真菌孢子密度和定殖率与样地和采样深度密切相关。二牛点孢子密度最大,3个样地孢子密度最大值均在0—10 cm土层,并随土层加深而减少;3个样地菌丝定殖率依次为上都镇青格勒图嘎查二牛点,峰值均在0—10 cm土层;泡囊定殖率青格勒图嘎查显著低于其他样地,但土层间无规律性变化;丛枝样地间定殖状况差异明显,变化趋势为青格勒图嘎查上都镇二牛点;AM真菌总定殖率和定殖强度最大值在上都镇。孢子密度与土壤有机C、全N、易提取球囊霉素和总球囊霉素极显著正相关,与p H值显著正相关,与速效P显著负相关;菌丝定殖率与土壤p H值、速效P、全N和酸性磷酸酶显著负相关;泡囊和丛枝定殖率与土壤碱解N和碱性磷酸酶具有极显著相关性;总球囊霉素和易提取球囊霉素与脲酶显著正相关,与碱解N、全N、碱性磷酸酶和酸性磷酸酶极显著正相关。主成分分析表明,酸性磷酸酶、总球囊霉素、全N、碱性磷酸酶、有机C是影响荒漠土壤营养状况的主要因子。总球囊霉素和易提取球囊霉素平均含量分别为3.19 mg/g和1.17 mg/g,占土壤有机C平均含量比为7.77%和3.83%,占土壤全N平均含量比为20.81%和9.57%。多元线性回归表明,总球囊霉素和易提取球囊霉素与土壤有机C和全N具有显著线性相关关系。研究球囊霉素与土壤有机C和N的比例关系可进一步明确AM真菌的生态功能,对荒漠土壤C库和N库研究具有重要意义。     

荒漠灌丛内降雨和土壤水分再分配

通过对降雨再分配,荒漠灌丛可改变降雨在灌丛内的水平空间分布,进而影响植被冠层下土壤水分的空间响应.本文以腾格里沙漠东南缘人工植被区柠条和油蒿灌丛为研究对象,分析了灌丛干扰下的降雨再分配过程及灌丛下土壤水分的空间响应.结果表明: 柠条和油蒿灌丛的穿透水、树干茎流分别占降雨量的74.4%、11.3%和61.8%、5.5%.次降雨过程中,柠条和油蒿穿透水空间变异性均较大,平均变异系数分别为0.25和0.30;由于可以将更多的降雨以树干茎流形式在根部富集,柠条主干基部土壤湿润锋深度明显比冠层其余位置深,而油蒿仅在大降雨事件时才较为明显.灌丛对降雨的再分配作用改变了降雨达到地表时的空间分配,致使冠层下土壤湿润锋深度呈现明显的不均一性.     

风沙区柠条沙堆土壤有机质及酶活性特征研究

为探索柠条(Caragana korshinskii)沙堆土壤有机质及土壤酶活性的空间异质性,选取不同大小的柠条沙堆,对其顶部、中部及底部的有机质含量、土壤酶活性变化情况进行分析研究。结果显示:(1)土壤pH值及含水量与柠条灌丛沙堆的大小没有明显的规律,在沙堆不同部位之间差异不显著;土壤有机质随沙堆的增大而减少,且10~20cm土层沙堆顶部的有机质含量显著高于中部和底部。(2)土壤脲酶与蔗糖酶活性随沙堆的增大而降低,磷酸酶与过氧化氢酶活性随沙堆的增大表现为先升高后降低,4种土壤酶活性基本上由沙堆的顶部向底部递减,随着土壤深度的增加,土壤酶活性显著降低。(3)沙堆的大小、土壤pH值及土壤含水量与蔗糖酶活性均存在显著负相关关系,与磷酸酶活性之间存在极显著负相关关系;土壤有机质含量与过氧化氢酶活性之间无明显相关性,与其他3种酶活性之间呈极显著正相关关系。研究表明,柠条能够改善沙堆上的土壤养分,提高土壤酶活性,对荒漠区退化土壤具有改善作用,但随着沙堆的发育这种作用逐渐降低。     

电场处理柠条种子对干旱条件下幼叶基因表达的影响

以沙生植物柠条锦鸡儿为材料,设计自然对照(CK)、干旱处理对照(SCK)、电场处理(电场强度2kV/cm,电场频率15kHz,处理时间5min)种子后在干旱条件下进行种子发芽(ET),并采用3个锚定引物和26个随机引物形成78组引物,利用DDRT-PCR技术,分析电场处理柠条种子在干旱胁迫条件下生长的幼苗幼叶基因表达水平的变化,从基因转录水平探讨电场对柠条锦鸡儿抗旱性的影响机理。结果显示:(1)干旱胁迫组相对于自然对照组增加条带282条,缺失条带179条;电场处理组相对于自然对照组增加条带303条,缺失条带200条;电场处理组相对于干旱胁迫组增加条带236条,缺失条带257条。(2)回收差异片段获得电场处理诱导的3个差异表达序列(EST-1、EST-2、EST-3),经Blastn比对,EST-1与大豆LOC100305895(LOC100305895)一致性为76%,EST-2与鹰嘴豆UDP-N-乙酰氨基葡糖肽N-乙酰葡糖胺基转移酶SEC-like(LOC101506182)选择性剪切体X2一致性为88%,EST-3与百脉根克隆JCVI-FLLj-5M12一致性为88%。(3)经Blastx比对,EST-1与1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶(390aa)145~195氨基酸序列一致性达到52%,EST-2(308bp)与氧连N-乙酰葡萄糖胺转移酶(744aa)706~744氨基酸序列一致性高达97%,EST-3与酰基辅酶A结合蛋白(90aa)氨基酸序列一致性高达97%。研究结果为进一步从基因表达的角度分析电场的生物效应及其提高抗逆性的分子机理,为电场处理植物种子的农业技术应用提供理论依据。     

中国锦鸡儿属植物资源研究—分布及分种描述

记录了锦鸡儿属（Cargana Fabr.)植物的资源分布,并对该属66种植物（小叶锦鸡儿,柠条锦鸡儿,中间锦鸡儿,树锦鸡儿,黄刺条,锦鸡儿,红花锦鸡儿,密叶锦鸡儿,鬼箭锦鸡儿,毛掌叶锦鸡儿,白毛锦鸡儿,甘蒙锦鸡儿,矮锦鸡儿,繁花锦鸡儿,矮脚锦鸡儿,狭叶锦鸡儿,毛刺锦鸡儿,柄荚锦鸡儿,秦晋锦鸡儿,北京锦鸡儿,南口锦鸡儿,五台锦鸡儿,昆仑锦鸡儿,库车锦鸡儿,短叶锦鸡儿,变色锦鸡儿,二色锦鸡儿,白皮锦鸡儿,青甘锦鸡儿,川西锦鸡儿,云南锦鸡儿,猫耳锦鸡儿,陕西锦鸡儿,长爪锦鸡儿,甘肃锦鸡儿,扁刺锦鸡儿,青海锦鸡儿,二连锦鸡儿,弯枝锦鸡儿,昌都锦鸡儿,楔翼锦鸡儿,高山锦鸡儿,藏北锦鸡儿,尼泊尔锦鸡儿,沦江锦鸡儿,吉降职一锦鸡儿,文县锦鸡儿,粗刺锦鸡儿,西藏锦鸡儿,刺锦鸡儿,粉刺锦鸡儿,草原锦鸡儿,阿拉套锦鸡儿,伊犁锦鸡儿,阿尔泰锦鸡儿,镰叶锦鸡儿,中亚锦鸡儿,邦卡锦鸡儿,绢毛锦鸡儿,白刺锦鸡儿,多叶锦鸡儿,新疆锦鸡儿,刺叶锦鸡儿,粗毛锦鸡儿,准噶尔锦鸡儿,吉尔吉斯锦鸡儿）的特征,习性及分布进行了详细描述。     

毛乌素沙地柠条群体分子生态学 初步研究：RAPD证据

毛乌素沙地柠条群体是一个杂种带。为了进一步阐明分子变异和基因流与生境或生态过渡带的联系,应用ＲＡＰＤ标记开展了柠条群体的分子生态学研究。根据ＲＡＰＤ数据利用Ｓｈａｎｎｏｎ信息指数估计了６个柠条群体的遗传多样性,发现大部分的分子变异存在于柠条群体之内（８２．４％）,只有少部分的分子变异存在于群体之间（１７．６％）。又利用Ｎｅｉ指数统计了ＲＡＰＤ数据,也证实了大部分的遗传变异存在于群体之内。柠条锦鸡儿群体与中间锦鸡儿群体的遗传分化系数和遗传距离都很小。以上结果都肯定了柠条群体间和种间的基因流动。无论是从多态位点比率还是群体的遗传多样性来看,硬梁和硬梁覆沙群体是最小的,滩地覆沙群体则具有较高的水平。某些ＲＡＰＤ扩增片段的频率在柠条群体间有规律的变化也许具有着特殊的生态学意义,更可能是中性突变的随机固定。根据以上研究可以得出下列结论：①通过比较Ｓｈａｎｎｏｎ指数和Ｎｅｉ指数的统计结果,可以认为,对于异交植物来讲,Ｓｈａｎｎｏｎ指数在统计ＲＡＰＤ数据方面有用。②毛乌素沙地柠条群体之间存在着强大的基因流,物种的杂交性与生态过渡性一致