新疆沙冬青(Ammopiptanthus nanus)和蒙古沙冬青(A. monglicus)叶片解剖特征及抗旱性

以新疆沙冬青(Ammopiptanthus nanus)幼苗叶片、蒙古沙冬青(A.monglicus)幼苗及成年叶片为研究对象,采用石蜡切片法将叶片解剖并固定,再用光学显微观察法对其抗旱性结构分析比较,旨在探讨沙冬青属植物叶片在干旱环境的生态适应机制。采用方差分析法对各指标的差异性进行比较分析,通过Pearson's相关系数法分析各指标间相关关系。结果表明:(1)新疆沙冬青与蒙古沙冬青幼苗叶片厚度无显著差异;新疆沙冬青幼苗叶片的角质层厚度及上、下表皮厚度及栅栏组织厚度均显著大于蒙古沙冬青幼苗;新疆沙冬青幼苗叶片的海绵组织厚度和主脉直径均显著小于蒙古沙冬青。蒙古沙冬青成年植株叶片厚度、角质层厚度、栅栏组织厚度及主脉直径均显著大于幼苗,上、下表皮厚度及海绵组织厚度均小于幼苗。(2)沙冬青属植物叶片栅栏组织厚度与叶片厚度显著正相关;下表皮厚度、角质层厚度、海绵组织厚度与叶片厚度相关性不显著。为了更好适应分布区环境,新疆沙冬青叶片比蒙古沙冬青具有更强的抗旱性,蒙古沙冬青成年植株叶片的抗旱性优于幼苗。沙冬青属植物叶片的加厚主要通过栅栏组织的加厚实现。     

沙冬青对土壤水分变化的生理响应

沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus(Maxim))是生长在沙漠地区及干旱荒漠区的常绿灌木,在干旱环境条件下形成了独特的生物学特性与生理生态适应性。研究结果表明,灌水前后沙冬青的光合作用和蒸腾作用变化很大。在土壤干旱时,其光合速率变化的日平均值仅为2.14μmol·m^-2·s^-1,其最大值仅为3.5μmol·m^-2·s^-1;此时叶片蒸腾速率变化的日平均值为7.03mmol·m^-2·s^-1,最大值为10.5mmol·m^-2·s^-1。而在土壤水分充足时,其光合强度和蒸腾强度明显提高,叶片光合速率的日平均值为5.97μmol·m^-2·s^-1,最大值为8.5μmol·m^-2·s^-1,均为干旱时的2倍以上;此时叶片蒸腾速率的日平均值为23.5mmol·m^-2·s^-1,最高值达30.1mmol·m^-2·s^-1,均为干旱时的3倍左右。分析沙冬青叶片气孔的调节作用与叶片的光合作用和蒸腾作用的关系可知,其气孔活动与蒸腾作用保持较为密切的相关关系,而其光合作用虽然也受气孔活动的影响,更主要是与其自身的生理生化特性有关。     

毛乌素沙地人工沙柳(Salix psammophila)林平茬复壮技术

以内蒙古毛乌素沙地沙柳(Salix psammophila)人工林为对象,对灌木林平茬预留盖度、留茬高度、平茬时间及平茬生产周期进行试验研究。结果表明:沙地沙柳造林后4~6a内应进行首次平茬复壮,进入丰产期后平茬周期以4a为宜,可收获最高的生物量。人工林下草本植被盖度达18%以上时,沙柳平茬的适宜预留盖度为10%;当林下草本盖度小于上述值或无草本层覆盖,平茬预留盖度应提高至20%左右,以防止引起地面风蚀。沙柳平茬适宜的留茬高度为5cm左右,可使其萌生生长能力最强。     

沙冬青种子萌发期抗逆性研究

 利用不同浓度的聚乙二醇(PEG)和NaCl溶液处理沙冬青种子,测定种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、幼苗叶片电导率、可溶性蛋白含量及丙二醛(MDA)含量。结果表明,随着胁迫强度增加,沙冬青种子萌发能力下降,幼苗叶片电导率上升,MDA含量上升。PEG浓度由5%升至15%时可溶性蛋白质含量上升,超过15%时,可溶性蛋白含量下降; NaCl浓度在0到1.5%范围内,沙冬青幼苗可溶性蛋白含量随NaCl浓度增大而上升。对两种胁迫条件下生长及生理指标的综合分析表明,沙冬青在种子萌发期和幼苗期有较强的抗旱和抗盐能力。     

干旱地区植被影响沙地水分传输机理及其参数化

从植物生长与水分平衡的关系入手,在土壤水分动力学和近地面空气动力学等学科的研究基础上,依据植物生理生态学原理,探讨了干旱地区植被影响沙地水分传输的机理,初步建立了植被参数化模型和土壤-植物-大气连续体(SPAC)水分传输综合模型。主要研究结果如下:①分析了荒漠植物的生长及其动态变化特征,对沙生植物地上部与根系生长,尤其是根系在土壤中的分布进行了量化。②分析了荒漠植物的蒸腾特性及其气孔调节作用机制,指出了土壤水分亏缺是叶片气孔关闭、蒸腾作用降低的主要原因,探讨了植物蒸腾作用与气孔调节之间的复杂关系及其今后的研究重点。③揭示了沙地植被蒸发蒸腾的变化规律;分析了影响沙地植被蒸发蒸腾的生物因素和环境因素的作用。④初步建立了植被参数化和SPAC水分传输综合模型,模拟了植被结构影响冠层能量平衡过程,探讨了植物状态参数、生理参数与蒸发蒸腾的相互关系。     

浑善达克沙地黄柳更新特点与规律研究

黄柳作为浑善达克沙地重要的固沙先锋灌木,对沙地生态环境的改善起着十分重要的作用,从天然更新和人工更新两个方面对其特点与规律进行了调查研究。结果表明,黄柳的种子萌发和幼苗生长受多种自然因子的影响,属于r型对策者,但由于种子发芽和幼苗的形成受温度、水分及沙埋情况等多项因子的综合影响,幼苗萌发到第二年的相对保存率只有18.3％,天然更新困难;黄柳长势老化衰退后,可采取人工平茬措施,达到复壮更新的目的。研究表明:平茬灌丛新生枝条长度比未平茬灌丛约长150 cm,最长当年生新枝达277 cm;平茬灌丛新生枝基径也比未平茬的约粗0.5 cm,最粗的为1.32 cm;平茬黄柳灌丛叶片长平均约为8 cm,叶宽平均约为0.6 cm,而未平茬灌丛叶片平均长为5.3 cm,叶片宽平均为 0.4 cm。可见,平茬不但增加了黄柳灌丛的生物量,亦提高了家畜可食部分（叶+嫩茎）的比例,同时增大了郁闭度,增强了防风固沙效果。     

民勤荒漠区几种主要固沙植物群落的水分平衡特性

 为了研究在自然状态下植物群落的自然稀疏密度、水分营养面积和耗水量等水分平衡特性,选择民勤荒漠几种典型植物群落,运用连续4 a的样方观测资料,分析了天然沙蒿、天然麻黄和人工梭梭林群落在自然降水条件下植物群落的自然稀疏密度、水分营养面积和耗水量等水分平衡特性。结果表明:天然沙蒿、天然麻黄和人工梭梭林群落在当地的自然稀疏密度相对稳定。群落中成年梭梭林的年耗水量与他人在同一地区用蒸渗仪且地下水位控制在1.4 m时测定的3 a幼苗的耗水量相当,梭梭密度较他人用降水量和蒸腾量、蒸发量推算的密度偏小。实验条件下单株植物的耗水量并不等于群落中个体的平均耗水量,在自然状态下研究得到的单株耗水量较在实验条件的下结论更为真实。植物蒸腾耗水量方面研究的真正有意义的是其在接近凋萎时的蒸腾耗水量,而不是特定供水条件下的几个特定值。     

甘肃酒泉荒漠戈壁灌木群落优势物种生态位特征

了解物种利用资源和占据生态空间的能力，对维持完善和科学保育荒漠戈壁植物群落的多样性具有重要意义。在综合反映各生态因子作用的群落类型和海拔梯度组合而成的两条资源轴上，测度分析了甘肃酒泉荒漠戈壁灌木群落主要优势种的生态位特征。结果表明：(1)在群落类型和海拔梯度两条资源轴上，红砂（Reaumuria songarica）、泡泡刺（Nitraria sphaerocarpa）和合头草（Sympegma regelii）的重要值和生态位宽度均较大，说明这些物种适应能力强,能够较好地利用环境资源，分布范围大，作为荒漠戈壁灌木群落中的广域种具有重要的生态地位和作用。(2)荒漠戈壁优势物种间的生态位重叠值多数较小，在群落类型和海拔梯度资源轴上生态位重叠值小于0.5的分别占总种对的62.63%和77.89%。生态位宽度大的物种之间一般生态位重叠值较高，物种利用资源能力强且存在竞争关系；然而，生态位宽度较小的物种与其他物种之间的生态位重叠程度较低，不同物种在环境资源的需求上产生互补，可以和谐共存；生态位宽度小的物种之间生态位重叠值仍较高，物种分布呈斑块现象；因此，生态位重叠与生态位宽度之间无显著相关性。(3)荒漠戈壁优势物种间总体表现为不显著的正关联，表明该植被群落结构及其物种之间处于稳定共存的状态。     

塔里木河下游生态输水条件下胡杨林生态系统恢复研究

基于文献阅读,对塔里木河下游生态输水条件下胡杨林生态系统的恢复响应进行了讨论分析。生态输水显著抬升了地下水位,降低了地下水矿化度与土壤干旱指数,有效改善了塔里木河下游胡杨林生态系统的生境;胡杨复壮明显,距河道50 m胡杨冠幅最大增长达511.20%,距河道500 m内胡杨枯枝比平均小于0.15。输水后,下游胡杨树干径向生长平均增加62.80%,以胡杨为建群种的下游荒漠河岸林植被面积从2000年的492 km~2增加到2020年的1423 km~2,其中,低、中、高覆盖度植被面积分别增加20.80%、448.00%和190.00%;下游生态环境与植被群落对输水响应敏感,随输水量变化响应波动;现有输水模式因缺乏面上水文过程而难以保障下游胡杨林的有效更新,胡杨种群历经输水20 a依然保持"倒金字塔"型的退化龄级结构,并出现显著的性比偏雄与性别空间分异;胡杨群落依然处于恢复演替的初级阶段且不稳定,下游生态系统退化态势尚未彻底扭转。基于研究综述,探讨了塔里木河下游生态恢复中存在的问题,提出"优化输水方案,扩大受水面积和采取更加积极的恢复措施"的建议。     

西鄂尔多斯荒漠灌丛生态系统碳密度

为了估算西鄂尔多斯天然荒漠灌丛生态系统碳密度并揭示碳储量在不同层片（灌丛植株、草本层、枯落物层及土壤层）、器官间的分配规律,以该区5种优势荒漠灌丛（沙冬青Ammopiptanthus mogolicus、霸王Zygophyllum xanthoxylum、四合木Tetraena mongolica、半日花Helianthemum songaricum和红砂Reaumuria songarica）群落为对象,测定了5种灌丛生态系统碳密度。结果表明：西鄂尔多斯5种荒漠灌丛生态系统碳密度40.28~55.51 t·hm^-2,其中土壤层碳密度占绝对优势（97.15%~98.51%）,为39.40~54.48 t·hm^-2,且在0~50 cm随着土层深度的增加而增加;植被层生物量密度垂直分布格局表现为灌丛层 > 草本层 > 枯落物层,灌丛层碳密度空间上表现为距离黄河越近碳密度越大（沙冬青和半日花灌丛生物量碳分别占各自植被层生物量密度的92.16%和62.42%）,而草本层碳密度表现出与之相反的规律;草本层根系生物量碳也是灌丛生态系统碳重要组成部分,碳密度8.41~38.29 g·m^-2,占植被层碳密度的5.36%~45.18%;除红砂灌丛外,灌丛草本层地下部分碳密度显著高于地上部分（P<0.05）;灌丛个体碳储量分布表现为枝条 > 根系 > 叶片,粗枝和粗根是单株灌丛碳储量的主要贡献者,且在灌丛种间差异显著（P<0.05）,根系生物量碳占植被层碳储量的20.00%~33.53%,叶片生物量碳占总植被层碳储量的2.02%~24.54%。     

新疆沙冬青（Ammopiptanthus nanus）渗透调节物质的季节变化与环境因子的关系

新疆沙冬青(Ammopiptanthus nanus(M.Pop.)Cheng f.)是中国温带荒漠仅有的2种常绿阔叶灌木之一.主要对新疆沙冬青叶片中可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸的季节变化与主要环境因子的关系进行了研究.通过相关分析和回归分析,结果显示:(1)可溶性糖与气温呈极显著负相关(P＜0.01),曲线拟合为三次曲线(R2=0.958 2,p＜0.01),在-3.8～23.8℃之间,可溶性糖对新疆沙冬青的低温适应性起渗透调节作用;(2)可溶性糖与光照呈极显著的负相关(P＜0.01),曲线拟合为三次曲线(R2=0.877 6,p＜0.01),在90.2～322.5μmol·m-2·s-1之间,随光照强度的降低而不断积累;(3)可溶性糖与空气相对湿度呈极显著正相关(P＜0.01),曲线拟合为二次曲线(R2=0.650 5,p＜0.05),随空气相对湿度的升高而不断积累;(4)可溶性蛋白与空气相对湿度呈显著正相关(P＜0.05),曲线拟合为三次曲线(R2=0.677 7,p＜0.05),在18.7～51.7%之间,随空气相对湿度的升高而不断积累;(5)游离脯氨酸与空气相对湿度呈显著正相关(P＜0.05),曲线拟合为双曲线(R2=0.565,p＜0.01),随空气相对湿度的升高而不断积累.以上结果表明,新疆沙冬青叶片内的渗透性调节物质可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸含量的变化受环境因子的影响呈波动性.     

荒漠河岸植被的受损过程与受损机理分析

以塔里木河多年平均地下水位数据为依据,将地下水位划分为6个环境梯度,各梯度上6次重复采集植被样地数据。从物种多样性、植被盖度与群落类型等几方面分析了植被的受损过程,以及导致此过程的受损机理。结果表明：(1) 草本植物丰富度受损发生在地下水埋深大于4 m,而木本植物丰富度受损发生在地下水埋深大于8 m。(2) 植被盖度减少始于草本植物盖度受损,与群落多样性受损的临界地下水位相同,发生在地下水埋深大于4 m;在地下水埋深大于6 m之后,植被盖度不断减少则是由木本植物盖度的减少所引起。(3) 群落类型受损体现在芦苇群落和胡杨林群落的结构与类型变化上,芦苇群落的衰退演变出现了优势种的更替,而胡杨林群落中优势种的优势地位没有变化。(4) 此受损过程是由荒漠河岸生态系统脆弱的生态基质和外界干扰共同作用的结果,起因于人口的增加、需求的增长。植被退化是人类干扰作用于植被赖以生存的环境主导因子所致。在生态受损过程中,植物功能型差异与所承受的干扰强度差异对植被退化的程度有一定影响。     

荒漠植物叶片碳同位素组成及其水分利用效率

水分通常是影响荒漠植物生长的主要限制因子,然而当前很少有关于荒漠群落中植物水分利用效率的报道。作为指示水分利用效率的可靠指标,叶片稳定碳同位素组成(δ¹³ C值)可以用来探讨植物适应干旱环境的强弱程度。对阜康和金塔同种或同属的植物叶片δ¹³ C的测量结果表明,干旱可使植物叶片δ¹³ C升高:年降水量每增加1mm,叶片δ¹³ C则降低001‰~ 0015‰。阜康荒漠灌木叶片δ¹³ C值明显高于草本,这样的趋势也存在于甘肃金塔主要荒漠植物中,与前人的报道也基本一致。说明灌木可能更适应干旱胁迫,并且这种现象可能是全球荒漠生态系统的一种共性。对阜康四种荒漠代表植物红砂、梭梭、补血草和骆驼刺的SOD活性的测定结果间接地支持了这一结果。进一步的分析表明,藜科、豆科和某些禾本科植物适应干旱环境的能力相对较强。     

西鄂尔多斯地区5种荒漠优势灌丛生物量分配格局及预测模型

以西鄂尔多斯地区5种荒漠优势灌丛（沙冬青（Ammopiptanthus mogolicus）、四合木（Tetraena mongolica）、霸王（Zygophyllum xanthoxylum）、红砂（Reaumuria songarica）、半日花（Helianthemum songaricum））为研究对象,采用平均标准灌丛全部收获法测定灌丛各营养器官（枝条、叶片、根系）生物量,并分别以丛高（H）和冠幅（C）的复合因子（CH）及基径（D）和丛高（H）的复合因子（D²H）为自变量建立单株灌丛生物量预测模型。通过决定系数（R²）、估计值的标准误差（SEE）和F检验显著水平筛选出各灌丛种最佳生物量预测模型。结果表明：（1）5种荒漠灌丛单株总生物量干鲜比差异性显著（P<0.05）,各营养器官间差异性也达到显著水平（P<0.05）;灌丛根冠比种间差异显著（P<0.05）,红砂（1.05）> 霸王（1.01）> 半日花（0.92）> 沙冬青（0.90）> 四合木（0.49）;（2）根系和枝条是荒漠灌丛生物量的主要贡献者,其生物量占灌丛总生物量比例之和均在80%以上,根系生物量分配随根系径级的增加而增加;（3）5种荒漠优势灌丛单株灌丛生物量预测模型R²值均在0.85以上,且在0.05水平上显著,生物量模型预测精度较高。     

乌拉特荒漠草原小针茅(Stipa klemenzii)群落土壤细菌多样性及垂直分布特征

测定了乌拉特荒漠草原典型植被类型——小针茅(Stipa klemenzii)群落土壤细菌多样性及垂直分布特征。结果表明:乌拉特荒漠草原小针茅群落土壤细菌多样性的垂直分布表现出0~5cm10~20cm5~10cm,其中表层(0~5cm)土壤细菌多样性显著高于下层(5~10cm和10~20cm),5~10cm和10~20cm层之间差异不显著。土壤细菌在不同深度之间的群落相似度60%~70%。小针茅群落中土壤细菌分别归属于放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、蓝细菌门(Cyanobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Proteobacteria)。其中,Halospirulinasp.、Bacillus circulans和Lactobacillus pentosus是优势细菌(占总细菌的44.05%)。在荒漠草原小针茅群落中,土壤养分、机械组成和酸碱度共同影响着土壤细菌群落组成和分布格局,其中土壤pH值、全氮和黏粉粒含量(贡献率分别是24.28%、15.81%和10.60%)是影响细菌群落垂直分布的主要环境因子。     

小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落蒸散发模拟

基于2016、2017年生长季原位气象监测数据,利用Shuttleworth-Wallace(S-W)模型模拟了科尔沁沙地主要固沙植物小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落的蒸散发,对蒸散组分进行了拆分,并利用涡度相关系统对模拟蒸散发值进行了验证。结果表明:2016、2017年生长季小叶锦鸡儿群落蒸散发量分别为345.4、325.2 mm,土壤蒸发量分别为93.8、83.8 mm,植被蒸腾量分别为251.6、241.4 mm,土壤蒸发占总蒸散发分别为27.2%、25.8%。30 min尺度上模拟值与实测值一致性较高,模拟精度大体表现为晴天阴天雨天。持续干旱和降水后,小叶锦鸡儿蒸腾耗水规律明显不同,持续干旱时期小叶锦鸡儿保持较低的蒸腾耗水,且具有明显的"午休"现象,连续降水后小叶锦鸡儿"午休"消失,蒸腾耗水增强。饱和水汽压差是影响小叶锦鸡儿蒸散发的主要因子。     

极端干旱条件下胡杨叶片气孔导度模拟

植物叶片气孔是控制水分和CO_2出入通道,是植物水分蒸腾和气体交换门户。在对气孔的环境响应机理认识不足时,模拟成为最有效和适宜的工具而受到广泛关注。基于Li-COR 6400便携式光合作用测定系统,采集了2014年6~9月额济纳绿洲荒漠河岸胡杨林生长季内实测叶片气孔导度数据,运用学术界广泛用于估算气孔导度对环境因子响应的两个模型:Jarvis模型和BWB模型,分别对胡杨叶片的气孔导度进行了模拟,并将模拟结果与实测数据进行比较。研究结果发现:由Jarvis模型模拟的气孔导度值其均方根误差、相对误差和平均绝对误差(0.047、0.011、0.002)均小于BWB模型各值(0.075、0.447、0.061),而决定系数Jarvis模型(0.665)大于BWB模型(0.365)。说明对于极端干旱条件下的中幼龄胡杨林,Jarvis模型的模拟精度较高,由其模拟的叶片气孔导度值更接近基于Li-COR 6400便携式光合作用系统测定的真实值。分析其原因在于:在干旱半干旱气候条件下,土壤含水量和气温决定了植物气孔的开闭,进而限制了CO_2的同化速率,这与BWB模型的构建前提不一致。     

雅鲁藏布江中上游沙生植物群落结构及多样性分布格局

雅鲁藏布江流域作为西藏重要的人口聚居区,其植物群落结构及多样性格局吸引着众多学者的关注。本文沿雅鲁藏布江中上游流域河岸两侧原生生境设置44个样地,共计220个样方,计算植物的重要值并进行群落分类。结合1985–2015年多年平均降水量和多年平均气温数据以及样地的坡位、坡度等生境数据,采用偏冗余分析(偏RDA)的方法探讨雅鲁藏布江中上游地区植物多样性分布格局及其环境影响因素,根据样地的生物多样性指数预测雅鲁藏布江中上游地区植物多样性分布格局。结果表明:研究区植被群落按重要值划分为垫型蒿—紫花针茅群落、藏沙蒿—羊茅群落、金露梅—固沙草群落、三角草—冷蒿群落、高山嵩草群落、砂生槐—臭蒿群落、砂生槐—白草群落等7个群落;生物多样性随着经度降低、纬度升高和海拔增加而减少;雅鲁藏布江中上游植物多样性分布格局具有明显的地带性特征,水分和热量对植物多样性分布格局的解释率分别为19.3%和5.7%,而二者共同解释了60.8%的空间变异,耦合效应明显;雅鲁藏布江中上游地区植物多样性呈现由西北向东南逐渐升高的分布格局。     

新疆准噶尔盆地典型荒漠区不同景观植被对土壤养分的影响

在群落演替的不同阶段,土壤与植被之间存在不同的互动关系。在新疆准噶尔盆地南缘,选择荒漠-绿洲交错区、沙漠边缘、沙漠腹地典型景观类型取样,监测不同景观条件下土壤水分、土壤有机质、全氮、全磷和植被盖度。结果表明,不同景观植被盖度、土壤水分、土壤养分含量存在显著的差异性(P0.5)。土壤水分含量、植被盖度、土壤养分含量表现为荒漠-绿洲交错区沙漠边缘沙漠腹地的变化趋势;土壤含水量由荒漠-绿洲交错带10.4%递减到沙漠边缘5.8%、沙漠腹地3.5%;植被盖度、土壤养分含量随土壤类型由荒漠灰钙土向风沙土过渡,呈现显著的下降趋势。在相同土壤属性情况下,植被盖度与土壤有机质、土壤全氮之间存在显著的线性正相关关系,表明不同区域内植被在一定程度上影响土壤养分的积累。     

广东大亚湾石珊瑚群落的分布及动态变化

2006年6月对位于南海北部亚热带的大亚湾和大鹏湾石珊瑚群落的分布、种类和覆盖率进行了调查,结果显示大亚湾共有石珊瑚24种,以秘密角蜂巢珊瑚(Favites abdita)为优势种,总覆盖率为20%,大鹏湾有石珊瑚21种,以精巧扁脑珊瑚(Platygyra daedalea)为优势种,总覆盖率为7.9%。大亚湾石珊瑚群落健康状况良好,但生长稀疏,群落密度低,空间结构简单,生长带窄;与1964年、1983年、1984年和1991年的调查结果相比,覆盖率从76.6%下降到20%,优势种从枝状的霜鹿角珊瑚(Acropora Pruinosa)转变成块状或皮壳状的秘密角蜂巢珊瑚,群落生态退化严重,主要原因可能是人为破坏活动对珊瑚本身以及生长环境造成的压力所致,包括过度捕捞、盗采珊瑚、沿岸施工和水体污染等,建议采取相应的保护措施。