土壤微生物结皮对两种一年生植物幼苗存活和生长的影响

在温室实验和野外调查中,分析了两种一年生草本植物小画眉草(Eragrostics poaeoides)和雾冰藜(Bassia dasyphylla)的幼苗在苔藓结皮、藻结皮和流沙上的存活和生长状况。两种植物的幼苗存活率均表现出在苔藓结皮上最高而在流沙基质中最低。两种植物幼苗存活率与土壤表层水分含量呈正相关关系。与小画眉草相比较,雾冰藜的幼苗在萌发后根生长较为迅速,在3种土壤类型中和干湿两种水分处理下,雾冰藜较小画眉草均具有较高的幼苗存活率。在干燥处理下,生长在有结皮土壤中的两种植物的植株干重大约是生长在无结皮土壤中植株的5倍。增加水分能降低植株幼苗的死亡率,促进植株生长;增加水分也能在一定程度上减弱因土壤基质差异对幼苗存活和幼苗生长的影响。因此,在自然状况下年降雨量的多少和分配状况的差异可能会影响这两种植物每年幼苗存活率和生长状况的差异,进而会影响到这两个种群在人工固沙区盖度和分布格局的差异性。     

微生物结皮对两种一年生植物种子萌发和出苗的影响

在温室中对两种一年生植物的种子在微生物结皮和流沙对照上的萌发和出苗状况进行了实验.结果表明:在湿润和干燥状况下,苔藓结皮和藻结皮对种子萌发和出苗状况的影响,完整的和破坏的苔藓结皮和藻结皮对种子萌发和出苗状况的影响,总的来说雾冰藜(Bassia dasyphlla)在完整的苔藓结皮和破坏的两种结皮中出苗率均较高.完整致密的藻结皮能阻止雾冰藜的根接触土壤从而对其出苗设置了物理屏障.小种子植物小画眉草(Eragrostics poaeoides)因其种子较大,种子植物有相对大的土壤接触面积和具有特殊的结构须根,从而较容易克服结皮造成的物理屏障,穿透完整致密的结皮层而到达土壤.在破坏的微生物结皮中小画眉的出苗率略有降低.水分处理仅对雾冰藜的出苗有显著影响.在湿润处理下雾冰藜的出苗率要高于在干燥处理下的.因此,自然状况下年降雨量和分配状况的差异可能会影响这两种植物每年幼苗出苗率的差异,进而会影响到这两个种群在人工固沙区分布格局的差异.     

沙埋对河西走廊荒漠绿洲过渡带一年生草本植物的影响

一年生草本植物是荒漠绿洲过渡带人工固沙植物群落草本层的优势植物类群,由于风沙活动剧烈,风蚀和沙埋成为一年生草本植物生存的关键选择动力因素。以河西走廊荒漠绿洲过渡带典型一年生草本植物狗尾草（Setaria viridis）、虎尾草（Chloris virgata）、白茎盐生草（Halogeton arachnoideus）和雾冰藜（Bassia dasyphylla）为研究对象,通过0（对照）、1、2、3、5、10、15 cm深度沙埋试验,探寻沙埋对一年生草本植物的影响。结果表明：（1）4种一年生草本植物在0—1 cm埋深出苗率最高,狗尾草最大出苗深度为10 cm,虎尾草和雾冰藜为5 cm,白茎盐生草为3 cm;（2）不同沙埋深度下,4种一年生草本植物的生长（株高和总生物量）和繁殖（种子数量和百粒重）高值区位于2—3 cm埋深,3 cm往下虎尾草和雾冰藜存活率显著下降,而狗尾草仍保持较高存活率;（3）不同沙埋深度下,4种一年生草本植物的渗透调节物质（可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸）含量在2—3 cm埋深达到最高,丙二醛（MDA）含量高值主要位于3—5 cm埋深,叶绿素含量在1—2 cm埋深最高,2 cm往下开始降低;（4）一年生草本植物的生长存活与游离脯氨酸和叶绿素含量呈极显著相关关系,表明二者对保持植物叶片水分平衡和保证光合作用、维持植物正常生长起着更关键的作用。研究可为荒漠绿洲过渡带一年生草本植物恢复提供科学依据。     

黑果枸杞(Lycium ruthenicum)种子萌发及幼苗生长对盐胁迫的响应

黑果枸杞(Lycium ruthenicum)是民勤绿洲-荒漠过渡区主要的盐生植物,近年来由于对其营养价值和药用价值的认识,新疆、青海和甘肃等地拟在荒漠-绿洲过渡带开展黑果枸杞种植以改善盐碱土和增加当地农民经济收入。主要通过插枝和种子繁殖黑果枸杞,而盐胁迫对黑果枸杞种子在实验室和大田的萌发以及对黑果枸杞幼苗生长的影响还未知。于2014年在民勤开展了不同盐度溶液对黑果枸杞萌发和幼苗生长的影响研究。结果表明:淡水条件下,黑果枸杞种子的萌发及幼苗生长优于盐水条件;在室内培养试验中,黑果枸杞种子累积萌发数和萌发率随浇灌水盐度的增加而减少;室外大田试验淡水处理下黑果枸杞种子累积萌发数和萌发率高于其他盐度处理;黑果枸杞种子萌发和幼苗生长对盐胁迫较敏感,其形态和生理均显示出抑制特征,不同处理的幼苗根芽比随着培养液盐度的增加而增加。大田种植时,降低表层土壤盐度是黑果枸杞成功建殖的关键。     

电场处理后柠条(Caragana korshinskii)种子对干旱胁迫的敏感性

测定干旱胁迫、电场处理对柠条(Caragana korshinskii)种子的萌发指标和生理生化指标的影响。结果表明:电场作用对种子的萌发和幼苗的生长既可起促进作用又可起抑制作用。将经过电场处理和干旱胁迫柠条种子的培育成幼苗,与对照组相比,幼苗的可溶性蛋白质、可溶性糖、脯氨酸及叶绿素含量均发生了改变。电场处理种子具有增强柠条种子萌发和幼苗生长对干旱胁迫耐受性的作用,也可缓解植物的衰老。     

干旱胁迫对唐古特白刺(Nitrariatangutorum)种子吸胀萌发和幼苗生长的影响

以生长在荒漠地区的唐古特白刺(Nitraria tangutorum)种子为材料,采用PEG-6000模拟干旱条件,研究了6种渗透势(-0.05、-0.148、-0.295、-0.490、-0.734、-1.032 MPa)下种子吸水特性、萌发特性和幼苗生长特性.结果显示:唐古特白刺吸水速度快,效率高,3 h吸水量随水势的降低而增高;随着干旱胁迫程度的加剧,唐古特白刺种子的萌发率、发芽指数、活力指数降低,萌发起始天数推迟,初生芽高度和幼苗生长量表现出降低的趋势,而幼苗干重、根干重和根冠比均呈先升后降的趋势,表明唐古特白刺种子在适当的干旱胁迫下可以提高幼苗的抗旱性,有利于培育壮苗;唐古特白刺种子萌发对水势变化既敏感又抗旱,种子能够萌发的最低渗透势阈值为-0.490 MPa;因干旱胁迫未能萌发的种子复水后萌发率较高.唐古特白刺种子萌发和幼苗生长对干旱胁迫的响应特征对幼苗的成功定植和避旱具有重要生态学意义,但在人工栽培时保证土壤墒情应是保障建植成功的关键措施.     

外源钙对盐胁迫下苦豆子(Sophora alopecuroides)种子萌发和幼苗生长的影响

研究了盐胁迫和外源钙对苦豆子(Sophora alopecuroides)种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:低浓度的NaCl胁迫可以促进苦豆子种子的萌发和幼苗根茎的生长,浓度增加会不同程度地抑制种子萌发。0. 5 mg·L-1NaCl胁迫促进苦豆子幼苗茎和根的生长,高浓度Na Cl胁迫则具有明显的抑制效应,抑制作用对茎生长的效应大于对根生长的效应。幼苗根、茎中富集的钙、钠含量随着外源钙浓度的增加而增加,富集的钙含量随着NaCl溶液浓度的增加而减小。高浓度的CaCl2处理显著提高了萌发率,促进了幼苗根茎的生长。     

水分和沙埋对4种沙生植物种子萌发和出苗的影响

通过室内试验研究了土壤水分和沙埋深度对4种沙生植物种子萌发和出苗的影响。结果表明:草本雾冰藜（Bassia dasyphylla）种子萌发和幼苗出土喜好水分,水分含量越高,种子发芽率越高;半灌木黑沙蒿（Artemisia ordosica）、灌木沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）和沙棘（Hippophae rhamnoides）种子在含水量为15%~20%的土壤中发芽率高,干旱或水分含量过高会导致种子发芽率降低。沙埋深度显著影响种子的萌发和出苗,雾冰藜种子在无沙埋时发芽率最高,黑沙蒿适宜沙埋深度为0.5 cm,沙冬青和沙棘适宜沙埋深度1.0 cm。     

生物土壤结皮对一年生植物影响研究进展

生物土壤结皮在荒漠地区广泛分布,它的形成和演替深刻地改变了土壤表层的结构特征和理化性质,进而影响了荒漠地区一年生植物的种子传播、萌发、幼苗存活及生长过程。本文回顾了国内外有关生物土壤结皮对一年生植物影响的研究,综述了生物土壤结皮对一年生植物的土壤种子库、种子萌发、幼苗存活及生长过程的影响,分析了各研究结论中存在争议的原因,总结了生物土壤结皮对一年生植物种子传播、萌发、幼苗存活及生长影响的内在机理,指出了生物土壤结皮对荒漠地区植被组成的筛选作用,并对进一步的研究进行了展望。     

沙坡头人工固沙区草本层片组成及其动态研究

通过跟踪观测一年生植物层片在一个生长周期内种类组成及其重要值的变化,并分析变化的生态学机理,得出如下结论:①在固沙区草本层片内,小画眉草的多度、盖度和重要值在群落中所占比例较大,是群落优势种;②在充足的降雨后,一年生植物都突发性萌发,但随着降雨的减少,层片内的一年生植物种群都呈衰退之势,其中小画眉草和虎尾草种群急剧减少,狗尾草、雾冰藜和虫实种群减少幅度不大.在生长后期由于降雨增多且较为均匀,层片内各物种种群数量变化不大,各自完成生活史;③狗尾草、雾冰藜和虫实在整个生长季节种群的数量和频度变化幅度较小,其相对盖度随着时间的推移呈渐次增长之势;④草本层片的变化动态与降雨有较大的相关性.     

哈尔滨沙尘暴的化学特征及其物质源探讨

对哈尔滨2002年3月20日的沙尘沉降物进行了收集。地球化学元素分析表明,哈尔滨沙尘暴沉降物化学成分以SiO2、Al2O3和Fe2O3为主,三者之和达77.8%,比兰州沙尘暴沉积物高8.72%,比兰州黄土高7.06%。V、Rb、Nb、Ba等微量元素含量要明显高于兰州沙尘,而Ni、Cu、Pb、Zn、As、Sr则低于兰州沙尘。Ca、Na、Sr元素的富集因子明显小于1,为亏损元素;Mg、K、Si、Fe、Mn、P、Ti、Co、Ni、V等元素的富集因子都在1左右,主要是地壳来源,来源于地表土的风力起尘。Cu、Pb、Zn、Cr、Se等元素有一部分来自于地壳源之外的其他污染源;As、Cd和Sb元素的富集因子大于10,为大气污染来源。沙尘的化学组成及富集因子、判别函数、物源指数、地表土的粘粒率、化学风化指标等分析表明,西北黄土的元素组成非常接近兰州沙尘,而明显不同于哈尔滨沙尘,哈尔滨沙尘源区不同于西北黄土及兰州沙尘,其气候生物状况和化学风化程度要明显好于或高于西北沙尘源区。     

兰州南北两山生态环境建设决策支持模式初探

兰州南北两山生态环境脆弱,自然状态下无法达到城市发展的绿化要求,必须进行生态环境建设。针对生态环境建设的决策困境,提出构建“决策支持系统+专家知识”的决策支持模式。在详细阐述此决策支持模式的基础上,以兰州南北两山作为研究案例,建立了兰州南北两山生态环境建设决策支持系统,通过该系统的试验结果讨论,最终给出兰州南北两山生态环境建设的两项用水措施建议,即： ①在多年平均降雨量大于400 mm的区域进行人工集雨;②在多年平均降雨量小于400 mm的区域进行人工灌溉(灌溉量相当于200 mm降雨)。最后结合专家知识形成兰州南北两山生态环境建设规划图,供决策者参考。     

地方饮食到全国小吃：兰州拉面和沙县小吃空间扩散的案例研究

地方小吃的空间集聚与扩散是饮食文化空间传播的主要内容之一,也是人口迁移与地域文化交流的重要表现。论文以兰州拉面和沙县小吃2大中国知名地方小吃为研究案例,以小吃门店兴趣点(POI)大数据为主要数据源,基于密度、距离与加权平均中心方法分析地方小吃空间集聚与扩散格局,然后采用空间自相关、聚类和异常值分析以及热点分析方法研究地方小吃的空间集聚关联特征以及空间扩散模式和路径。结果表明：① 兰州拉面和沙县小吃门店呈现非均衡的凝聚型空间分布特征,兰州拉面空间扩散范围和距离均大于沙县小吃;② 兰州拉面和沙县小吃的空间扩散主要依赖于人口的跨区流动,从民族饮食和在地小吃逐渐演化为外出人口的生存手段,形成品牌效应以后进一步在全国扩张;③ 沙县小吃空间扩散的集聚性特征强于兰州拉面,兰州拉面和沙县小吃的空间扩张具有邻域扩散和等级扩散相融合的特征,跳跃式扩散是小吃从业者在信息时代市场竞争下的新选择。地方小吃空间扩散格局反映出中国饮食习惯的空间分异,小吃的空间扩散与中国流动人口的分异格局具有空间匹配性。     

兰州市大气降尘磁学特征及其环境意义

对兰州市大气降尘进行系统的环境磁学测量及分析.结果表明,兰州市大气降尘中磁性矿物总体含量较高,以假单畴磁铁矿为主,并伴有少量的磁赤铁矿、纤铁矿及赤铁矿,而且它们主要是来自人类活动产生的污染.过去研究表明,磁性矿物含量年内变化特征显著,冬季污染值高是由于供暖所致,但3月份虽然处于供暖期,它的污染值却明显低于其它供暖期,我们认为主要是兰州市特有的逆温现象:3月份贴地逆温强度低,利于污染物扩散所导致.4、5月份污染值全年最低,除了逆温层的作用以外,还与该月份频发的沙尘暴带来的低XIf值的稀释作用有关.近年来,随着污染防治工作的开展,兰州市大气污染状况有了较大改善,2010年xIf值比2007年降低了38％,证明环境磁学方法可以有效地监测城市污染.     

兰州沙尘暴样品磁学性质与粒度分析及其与悉尼样品的对比

对2009年9月23日悉尼特强沙尘暴和2010年4月兰州沙尘暴样品进行了磁学参数和粒度测量.结果表明:悉尼尘暴样品中磁性矿物含量远远低于兰州样品.磁性矿物种类略有不同,兰州样品主要含有磁铁矿、磁赤铁矿,可能含有赤铁矿;悉尼样品除了上述矿物外,还含有针铁矿.悉尼样品比兰州样品的磁性矿物颗粒要细.悉尼样品的粒度分布曲线呈现四峰态,粒度曲线呈现宽扁形态;兰州样品呈现三峰态,粒度曲线则呈窄高的形态.沙尘暴样品与源区样品磁学性质的大相径庭及粒度曲线的多峰态分布都说明了沙尘暴物源的非惟一性.此外,将兰州沙尘暴样品与九州台黄土-古土壤样品的粒度进行了比较,结果显示,1～10 μm组分含量的增加及10～20 μm组分含量的减少主要与不稳定矿物的物理化学风化过程有关,0.02～1μm组分含量增加的主要原因是新矿物的生成及不稳定矿物的风化.沙尘暴样品与黄土-古土壤样品的粒度分布曲线具有一定的相似性,说明现代沙尘暴事件是地质时期风尘活动的持续,现代风积作用仍在继续.     

霸王(Sarcozygium xanthoxylon)灌木年轮记录的1902—2015年阿拉善荒漠中部气候干湿变化

基于阿拉善荒漠中部的4个霸王(Sarcozygium xanthoxylon)样点建立的区域轮宽年表,探讨了霸王径向生长对气候变化的响应及阿拉善荒漠中部区域1902—2015年的干湿变化。结果表明:霸王的径向生长主要受到生长季及前期降水(当年4—7月和前一年10—12月降水)影响。年代际尺度上,区域年表共记录了1920s初—1930s初、1940s初以及1970s末—1980s末3个干旱时段和1900s末—1920s初、1930s、1960s中—1970s中以及1980s末—至今4个湿润时段。区域气候干湿变化以2~8、11、16~32a周期最为明显,在1970s末发生了周期性震荡。本研究所揭示的区域百余年来气候干湿变化波动状况,可为区域环境演变和荒漠化防治提供气候背景代用资料和决策依据。     

红砂(Reaumuria soongorica)、珍珠(Salsola passerine)蒸腾耗水规律的尺度整合

利用LI-6400XT便携式光合仪和大型称重式蒸渗仪研究红砂(Reaumuria soongorica)、珍珠(Salsola passerina)灌丛在干旱和湿润条件下的蒸腾耗水特征,并探讨从叶片到灌丛尺度转换中,在非破损状态下植物叶面积的可靠测定方法。结果表明:用图像法获得非破损状态下植物叶面积是可行的,基于植物叶面积通过尺度转换得到灌丛尺度的蒸腾量与蒸渗仪测定的蒸腾量具有较高一致性(r=0.9752,P<0.01)。干旱条件下,红砂蒸腾速率的日变化呈单峰曲线,主要影响因素为气孔导度(P<0.01);湿润条件下,红砂和珍珠蒸腾速率的日变化均呈单峰曲线,主要的影响因素为气孔导度、空气相对湿度、饱和蒸汽压亏缺和光合有效辐射(P<0.01)。珍珠水分利用效率和气孔限制值均高于红砂。此外,干旱条件下红砂的水分利用效率和气孔限制均高于湿润条件。通过尺度转换得到的灌丛尺度的蒸腾量和蒸渗仪测定的蒸腾量的结果均表明,红砂的蒸腾量始终大于珍珠,且随土壤湿润状况的改善而增大。红砂灌丛蒸腾量与蒸散量之比在干旱条件下(T/ET=21%)较湿润条件下高(约2%)。同时,红砂灌丛T/ET高于珍珠灌丛。因此,基于图像法获得的叶面积参数可用于从叶片(便携式光合仪法)到植株及灌丛水平(称重式蒸渗仪法)的植物蒸腾耗水尺度转换研究。     

盐胁迫对枸杞(Lycium barbarum)叶片生理的影响

枸杞(Lycium barbarum)耐盐碱能力强,在盐渍化土壤中种植枸杞具有一定程度改良土壤的功效。然而对枸杞在不同盐渍生境和不同盐渍化程度下的生理适应基础研究较少。选取扦插的"宁杞5号"一年实生苗为材料,分别在渗透势为-0.48、-0.82、-1.18 MPa下采用单盐(NaCl或Na_2SO_4)和混合盐NaCl+Na_2SO_4进行处理,对比分析不同处理时段内枸杞生理活性的响应。结果表明:随着渗透势降低,叶绿素(Chl)含量呈下降趋势;代表膜脂过氧化程度的丙二醛(MDA)、渗透调节物质脯氨酸(Pro)和可溶性糖(SS)含量明显增加;抗氧化酶系统超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性增加;渗透势为-1.18 MPa盐处理则抑制了过氧化物酶(POD)的活性。相同渗透势的不同盐处理之间,Chl、Pro、MDA和SS含量以及SOD和CAT活性在混合盐处理下或多或少都有增加;随着处理时间的延长,MDA、Pro、SS含量和CAT活性增加。这说明盐渍化程度增加,渗透调节物质和抗氧化酶系统的保护加强;不同盐渍环境下枸杞的生理响应不同,-1.18 MPa下混合盐胁迫相对于单盐影响更大;胁迫时间延长,渗透调节物质的累积增加,枸杞的适应性增强。     

生物炭对兰州百合(Lilium davidii var.unicolor)连作土壤的改良作用

连作障碍严重影响兰州百合(Lilium davidii var.unicolor)的产量和品质。生物炭在土壤改良中具有一定的作用。将竹炭和稻壳炭加入兰州百合连作土壤,测定了土壤生物化学性质,探讨生物炭对连作退化土壤的改良效应。结果表明:(1)生物炭的添加提高了百合连作土壤的有机质、碱解氮、有效磷和有效钾的含量。(2)生物炭的施用在一定程度上提高了土壤酶活性。(3)利用Illumina Miseq平台检测了土壤样品微生物群落,与对照相比,添加生物炭使微生物群落结构发生了明显的变化,有益细菌鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)的丰度升高,而兰州百合主要致病真菌镰刀菌属(Fusarium)的丰度下降,降低了枯萎病发生的可能。(4)在盆栽试验中,各处理的根系活力和生物量皆高于对照,生物量提高11.85%～13.21%,根系活力提高了57.88%～58.88%。施用生物炭对克服兰州百合的连作障碍、提高土壤肥力有明显的促进作用。     

库布齐沙漠110MW光伏基地次生风沙危害的动力学机制

为了解释光伏设施干扰下沙质地表侵蚀堆积的动力机制,在库布齐沙漠110MW光伏电站选取2个断面,利用MetOne 014A/024A型自动风速仪,同步观测了光伏板前后不同位置20、50、100、200cm高度的1min平均风速,分析了光伏板干扰下流场格局变异及其与地表蚀积态势的关系。结果表明:(1)光伏设施强烈干扰流场格局,产生流场分异区:板下集流加速区、板前板后遇阻减速区、板面抬升区和板间恢复区,但光伏基地上风向边缘区域与腹地的流场分布格局存在显著差异;(2)空间流场特征区发育程度所指示的动力分布与地面侵蚀堆积态势基本对应;(3)植被可有效增大地面粗糙度,降低0~50cm近地表过境风速,减缓地表蚀积过程的发生与加剧;(4)光伏板下的集流加速和板前板后的反向涡旋,是塑造地表风蚀沟(坑)及积沙带发育的主要动力。