生物土壤结皮与种子附属物对4种荒漠植物种子萌发的交互影响

生物土壤结皮能直接或间接地影响维管植物种子萌发与群落建成,种子本身的生物学特征（如种子附属物等）对萌发也存在一定影响。本研究选取古尔班通古特沙漠4种常见的具有不同形态附属物的藜科植物（梭梭（Haloxylon ammodendron ）、粗枝猪毛菜（Salsola subcrassa ）、心叶驼绒藜（Ceratoides ewersmanniana ）和角果藜（Ceratocarpus arenarius ））种子,设置苔藓结皮、地衣结皮和裸沙3种土壤基质,通过去除或保留种子附属物,对比研究了生物土壤结皮与种子附属物对种子萌发的影响。结果表明：粗枝猪毛菜和梭梭的苞片显著抑制了种子萌发（p <0.05）,心叶驼绒藜的柔毛和角果藜的刺状附属物对种子萌发没有显著影响（p >0.05）。与裸沙相比,苔藓结皮显著抑制了4种植物种子的萌发（p <0.05）,地衣结皮显著抑制了粗枝猪毛菜种子的萌发（p <0.01）,而对其他3种植物种子的萌发无显著影响（p >0.05）。同时,附属物与结皮对粗枝猪毛菜种子的萌发还具有交互作用,表现为显著抑制种子萌发（p <0.01）。可见,生物土壤结皮对具有不同附属物的荒漠植物种子萌发具有不同的影响,进而造成维管植物种子萌发的空间异质性,影响维管植物分布和多样性。     

两种泥炭藓种群年龄结构与生长特征的对比分析

2004年8月中旬,在长白山西侧龙岗山脉中部的哈尼泥炭沼泽,应用“固有年际标记”方法,研究了中位泥炭藓(Sphagnum.magellanicum)与疣壁泥炭藓(Sphagnum papillosum)两种群分株数量和生物量的年龄结构、生物量和高度生长规律。结果表明:中位泥炭藓种群共分为4个龄级,分株的数量和生物量的年龄结构均呈稳定型;疣壁泥炭藓种群亦分4个龄级,但分株的年龄结构呈衰退型。两种泥炭藓种群分株每年生长的高度大体上相同,分株高度与龄级间均呈较明显的单调线性关系(p<0.01),两种群虽未出现异速生长现象,但老龄植株的高度、生物量变异程度均小于幼龄株。这与老龄级分株对水、养分及光资源的吸收利用的权衡能力较强有一定关系。     

泥炭记录的晚全新世大气铅沉降及其环境意义

选择长白山地区2种不同类型的泥炭沼泽,进行了典型剖面的大气铅沉降研究。植物残体和泥炭性质表明老白山泥炭地已经发育到贫营养阶段,而大桥泥炭地还处于富营养状态。两地泥炭记录的总铅含量和沉降速率与中国其他地区在同一个数量级上。老白山泥炭记录的大气铅在总铅中占主导地位,大气铅与富集因子呈明显的正相关（r=0.874,n=16,p<0.01）,且在16世纪中叶、18世纪初和20世纪出现峰值。大桥泥炭记录的铅可能存在再迁移和再沉降现象,但是相对较弱,因此,它也可以被用来重建当时的大气沉降。     

长白山不同海拔泥炭地泥炭藓残体的分解

在当前气候变化的背景下,沿海拔梯度,选择长白山4处泥炭地为研究地,以喙叶泥炭藓和大泥炭藓为分解材料,于丘上和丘间两种生境进行分解实验,研究物种、生境以及海拔下降导致的增温对泥炭藓残体分解速率的影响。结果表明,增温以及生境和物种差异均影响泥炭藓残体的分解,即增温促进泥炭藓分解,丘间生境更利于泥炭藓残体分解,喙叶泥炭藓分解率高于大泥炭藓。比较而言,物种即分解材料的内在质地是影响植物残体分解的主要因素,即高氮含量和低C/N比的喙叶泥炭藓更易分解。增温与物种及增温与生境间均存在交互作用,可以改变生境和物种差异对泥炭藓残体分解的影响,可能会对泥炭地碳汇功能产生深远影响。     

长白山哈泥泥炭地7种苔藓分布与环境关系研究

在长白山哈泥泥炭地调查7种苔藓的典型生境,共计93个样方,计测样方中苔藓植物的盖度和包括泥炭全氮（TN）、全磷（TP）、K^＋和Ca^2＋等在内的9个环境因子,应用典范对应分析对数据进行处理,做出样方、物种与环境因子关系二维排序图,排序图直观地反映苔藓植物与环境因子间的关系。结果表明,排序图中同种苔藓为主的样方多数集中分布,个别分散分布;水位埋深、沼泽水pH以及乔木郁闭度和灌木盖度是影响泥炭地苔藓植物生态位分异的主要环境因子,泥炭全磷（TP）对苔藓植物分布影响较大。7种苔藓中,尖叶泥炭藓（Sphagnum capilifolium）、大泥炭藓（S．palustre）在乔木郁闭度和pH梯度上,喙叶泥炭藓（S．fallax）、沼泽皱缩藓（Aulacomnium palustre）在水位埋深和灌木盖度梯度上,生态位分异明显。锈色泥炭藓（S．fuscum）、桧叶金发藓（Polytrichum juniperinum）和中位泥炭藓（S．magellanicum）在各个环境梯度上生态位都比较相似。     

沙漠区生物结皮层中藓类植物繁殖体发育实验研究

对12种藓类植物（高山大帽藓,斜叶芦荟藓、芦荟藓、卵叶藓、厚肋流苏藓、盐土藓、无疣墙藓、土生对齿藓、红叶藓、真藓、丛生真藓、垂蒴真藓）的成熟孢子和6种藓类（斜叶芦荟藓、芦荟藓、卵叶藓、厚肋流苏藓、盐土藓、闭蒴盐土藓）的茎叶碎片在室温下培养,培养液为土壤浸出液,对照组为蒸馏水和自来水。在光学显微镜下描绘和照相记录孢子萌发与原丝体发育过程,发现除斜叶芦荟藓、盐土藓、卵叶藓、厚肋流苏藓外其余藓类的孢子均正常萌发。茎叶培养实验中除卵叶藓外的5个种都产生了大量的原丝体,表明旱生藓类的茎叶具有极强的无性繁殖能力。确定了孢子形态、萌发时间、萌发极向、萌发类型,探讨了藓类孢子萌发和原丝体的发育以及茎叶碎片的繁殖和传播特性,并分析了4种藓类孢子未萌发的原因以及无性繁殖对苔藓植物个体建成的重要性。实验结果为深入探索在生物结皮层形成过程中藓类植物的繁殖生物学作用提供了理论和实验依据。     

浸种和冷冻处理对7种多年生泥炭沼泽植物种子萌发的影响

为了探讨泥炭沼泽多年生植物种子萌发的阻碍因素,研究了浸水和冷冻处理对7种沼泽植物种子萌发的影响。结果表明,在4种处理下,败酱(Patrinia scabiosaefolia)种子都保持相对高的萌发率,小白花地榆(Sanguisorba parviflora)次之,而鳞苞针蔺(Trichophorum alpinum)种子却都未萌发;在浸水处理下,小星穗薹草(Carex angustior)、臌囊薹草(Carex schmidtii)和山梗菜(Lobelia sessilifolia)种子的萌发率和萌发速率都显著提高,说明浸水处理能促进沼泽植物种子的萌发。在浸水处理下,细花薹草(Carex tenuiflora)种子的萌发率最高,其次为小星穗薹草,臌囊薹草种子的萌发率最低。浸水冷冻处理和浸提液冷冻处理都显著降低了沼泽植物种子的萌发率、萌发速率,并显著延长了种子的初次萌发时间。种子在浸水后遭遇冷冻环境可能是北方泥炭沼泽植物种子天然更新的阻碍因素之一。     

大青沟国家自然保护区地面苔藓植物分布格局

用双向指示种分析（TWINSPAN）、除趋势对应分析（DCA）和典范对应分析（CCA）研究了大青沟国家自然保护区32个样地36种地面生苔藓植物分布格局。TWINSPAN和DCA分析结果显示,地面生苔藓植物群落可以分成双色真藓（Bryum bicolor）-小石藓（Weissia controversa）群落、西伯利亚瘤冠苔（Mannia sibirica）+小石藓（Weissia controversa）群落、密叶绢藓短柄变种（Entodon compressus var.zikaiwiensis）-密叶绢藓（Entodon compressus）+反扭藓（Timmiella anomala）群落、绒叶青藓（Brachythecium velutinum）-鳞叶藓（Taxiphyllum taxirameum）+尖叶匐灯藓（Plagiomnium cuspidatum）群落和地钱（Marchantia polymorpha）+曲肋薄网藓（Leptodictyum humile）-鳞叶藓（Taxiphyllum taxirameum）-柳叶藓（Amblystegium serpens）+平肋提灯藓（Mnium laevinerve）群落5组,对应分布在羊草（Leymus chinensis）草地、西伯利亚杏（Prunus sibirica）灌丛、大果榆（Ulmus macrocarpa）林、蒙古栎（Quercus mongolica）林和水曲柳（Fraxinus mandschuria）林。CCA分析结果显示,影响苔藓植物分布的主要因子有土壤水分、乔木盖度、空气湿度、凋落物盖度、草本层盖度等。     

湖北省恩施市太山庙泥炭藓泥炭沼泽分布及其环境特征研究

泥炭藓泥炭沼泽多分布于冷湿的寒温带地区;亚热带亚高山地区降水充足,气温相对较低,部分山间洼地也发育有泥炭藓泥炭沼泽,分布在亚热带的泥炭藓泥炭沼泽更为珍稀。2018年4月至2019年5月,对湖北省恩施市太山庙林场泥炭藓泥炭沼泽进行了野外调查,调查结果显示,该区域有22处泥炭藓泥炭沼泽,其泥炭层厚50～110 cm,呈斑块状分布在地势低洼处,总面积为39.59 hm2;在泥炭藓泥炭沼泽中,全年水位在-17.65～-0.34 cm之间波动;在泥炭藓泥炭沼泽中,0～50 cm深度土壤的pH为3.92～4.30,土壤的酸性较强。随着土壤深度的增加,土壤pH和容重增大,土壤含水量、有机碳含量、可溶性有机碳含量、全氮含量和碱解氮含量在减小;0～50 cm深度土壤的有机碳质量比为246.51～283.30 g/kg,可溶性有机碳质量浓度为33.97～77.64 mg/L,全氮质量比为8.19～12.71 g/kg,碱解氮质量比为436.22～741.35 mg/kg;在泥炭藓泥炭沼泽中,共有植物33科42属52种;优势植物主要为杜鹃花科、蔷薇科、禾本科、莎草科的植物;灌木层、草本植物层和苔藓层的植物盖度分别为(75±16)%、(46±18)%和(92±8)%;植物地上总生物量为1.83 kg/m2,灌木层、草本植物层和苔藓层的植物地上生物量分别为(0.42±0.13) kg/m2、(0.032±0.015) kg/m2和(1.38±0.42) kg/m2。     

长白山区泥炭沼泽磁化率特征及其环境意义

以长白山区泥炭沼泽为研究对象,沿不同海拔选择赤池、锦北、大牛沟、金川和哈尔巴岭5个代表性采样点。通过对沼泽垂直剖面的精细采样,利用210Pb和137Cs方法对5个剖面进行高精度定年,综合研究和分析泥炭沉积物质量磁化率沿深度垂直分布特征,进而揭示其环境意义。结果表明,长白山区泥炭沼泽磁化率在表层具有明显的富集规律,富集时间始于20世纪初,并在20世纪后期达到峰值,且其富集含量可达以下层位富集平均值的5～10倍;长白山区泥炭磁化率的表聚性特征反映了在盛行西风等自然因素作用下,大气降尘和城市扩张等多种人类活动对区域环境的影响,很好地指示了区域磁性颗粒物污染扩大和加剧趋势。     

长白山圆池泥炭沼泽演变及环境信息记录

通过分析长白山圆池泥炭剖面总有机碳含量、总正构烷烃含量、奇偶优势指数、(C23+C25)含量和2C31/(C27+C29)比值,讨论了泥炭发育不同时期植物输入情况,同时结合210Pb测年建立的年代序列来探讨该区的气候变化规律.研究结果显示,约1400年前,气候干冷,圆池尚没有出现沼泽化;1400年开始,气候稍暖,少量植物输入,圆池开始沼泽化;约从1860年至今,气候逐步转暖,大量植物输入,圆池沼泽化速度加快.     

长白山苔原带优势植物种的分布格局及其关联性研究

通过开展植被样方调查,确定苔原带的主要优势种,分析优势种的分布格局及其关联性,从地理角度分析长白山苔原带植被变化特征。研究表明：① 长白山苔原带8个优势种中,草本植物已占6个。灌木中牛皮杜鹃（Rhododendron chrysanthum）依然为最主要的优势种,但笃斯越橘（Vaccinium uliginosum）的优势地位已被草本的小白花地榆（Sanguisorba parviflora）取代。草本植物聚集程度强,苔原植被存在草甸化趋势。② 除牛皮杜鹃与大白花地榆（Sanguisorba stipulata）之间存在较显著的负联结,排它现象明显外,多种优势种之间存在正联结,有弱的伴生现象,牛皮杜鹃和小白花地榆为强正联结,伴生现象更明显,草本植物与灌木伴生将长期存在。③ 各草本植物入侵、定植、扩展机制多样。小白花地榆分布广,聚集程度较弱,以种子繁殖为主,扩展速度较快;大白花地榆、小叶章（Calamagrostis angustifolia）等聚集程度较强,以无性繁殖为主,扩展速度较慢,但竞争能力强,在适宜生境中,能驱除其它物种。     

基于泥炭记录的过去150 a东北山地大气粉尘沉降

为了探究过去150 a来大气粉尘沉降历史及其对季风边缘区和季风影响区的影响差异,利用长白山典型雨养泥炭灰分粒度、成岩化学元素、²¹⁰Pb和¹³⁷Cs年代等指标重建过去大气粉尘变化,并与大兴安岭摩天岭雨养泥炭粉尘记录进行比较。东北山地泥炭灰分主要以粘土颗粒和粉砂颗粒物为主。中值粒径和成岩元素特征也初步揭示东北山地泥炭中矿物灰分主要源于蒙古国和中国北方沙漠和沙地的土壤尘。大气土壤尘降通量自19世纪初至20世纪60年代表现出逐渐增加的趋势,与区域近代化、工业化和战争等人类活动强度增加一致。在过去60 a间具有减小的趋势,与区域自然尘暴的监测数据吻合较好。东北地区长距离传输的大气土壤尘降通量背景基线为(5.2±2.6) g m^-2 a^-1。长白山大气土壤尘降通量（5~38 g m^-2 a^-1）小于大兴安岭（14~68 g m^-2 a^-1）,揭示了大气尘降随着与尘源区的距离增加而递减,对东北地区西部的影响要强于对东部的影响。     

沙埋对河西走廊4种旱生植物种子萌发和幼苗生长的影响

测定了驼蹄瓣(Zygophyllum fabago)、骆驼蒿(Peganum nigellastrum)、唐古特白刺(Nitraria tangutorum)和黒果枸杞(Lycium ruthenicum)等4种旱生植物种子重量、形状、萌发及活性,试验了沙埋深度(0、1、2、3、4、5 cm)对种子萌发、幼苗出土和生长的影响。结果表明:4种植物的种子扩散时为中度休眠;种子活性与重量、形状之间为显著负相关关系(p<0.05);种子初次萌发率与重量之间为不显著负相关关系;大而不规则种子有较低的活性,小种子扩散时有较高萌发率。随沙埋深度的增加,4种植物种子出苗率下降,首次出苗时间推迟,茎高、绝对株高和根长呈现先上升后下降的趋势,地下和地上生物量比值呈先上升后下降或随埋深增加而下降。幼苗出土和生长的最佳沙埋深度是:驼蹄瓣1~3 cm,骆驼蒿0~1 cm,唐古特白刺0~2 cm,黑果枸杞1~2 cm。在植被恢复过程中应考虑破除种子休眠的方法以及浅层沙埋等条件,以提高出苗率、增大幼苗定植率。     

Seed and Fruiting Phenology Plasticity and Offspring Seed Germination Rate in Two Asteraceae Herbs Growing in Karst Soils with Varying Thickness and Water Availability

Shallow soil with low water availability is the key limiting factor for plant growth and reproduction in vulnerable karst regions. Annual herbs are pioneers adapted to these areas; however, little is known about the responses of their seeds and infructescence, and the germination of their offspring to these limited water and soil resources. In this study, we investigated how the seed and fruiting phenology plasticity and offspring seed germination rates of two annual Asteraceae herbs (Xanthium sibiricum and Bidens pilosa) respond to the harsh karst soil environment, by assessing the seed number, seed biomass and offspring seed germination rate. X. sibiricum and B. pilosa were grown under three soil thicknesses and three water availability levels in a full two-way randomized block design. The key results were as follows: (1) The number and biomass of progenies (infructescence and seeds) of X. sibiricum decreased with the decline of soil thickness and/or water availability (P <0.05). The infructescence and seed biomass of B. pilosa increased with the decline of water availability. (2) Seed quantity and seed biomass of X. sibiricum showed no correlation after their parents experienced resource reductions. A significant positive relationship between seed number and seed biomass was observed in B. pilosa (P <0.05). (3) The offspring seed germination rate of X. sibiricum did not change with the decrease of soil thickness under three levels of water treatment. However, the offspring seed germination rate of B. pilosa decreased significantly with the decrease of soil thickness under the control water level (P<0.05). The results show that X. sibiricum tends to improve its competitiveness by ensuring the quantity and quality of offspring in order to adapt to the shallow karst soils and dry karst habitats. In contrast, B. pilosa adapts to the unfavorable karst habitats by a risk-sharing strategy. B. pilosa produces more and bigger seeds to in an attempt to expand its survival range and escape from the unfavorable living environment, but this results in a lower seed number and germination rate of its progeny under the karst soil resource reduction.     

中国泥炭地有机碳储量分区

在全国泥炭资源调查的基础上(1983～1985年),结合中国科学院东北地理与农业生态研究所与有关单位多年来在全国各地泥炭调查的成果,根据泥炭的蕴藏形式、泥炭地有机碳的丰富度、泥炭地有机碳集中分布区的地貌单元和区域位置,将泥炭地有机碳按照埋藏类型和储量划分成3类(埋藏类、裸露类和裸露与埋藏兼有类)、5型(极丰富型、丰富型、较丰富型、贫乏型和极贫乏型)和31个分布区。中国泥炭地的蕴藏类型主要为裸露类,主要分布在青藏高原东部的若尔盖高原以及东北地区的山地丘陵,包括5型12个分布区;其次是埋藏类,主要分布在长江中下游平原以及沿海平原,包括4型14个分布区;裸露与埋藏兼有类泥炭地主要分布在云贵高原、晋北张北地区,仅包括4型5个分布区。     

防护林疏透度对近地层大气降尘的影响——以新疆策勒为例

防护林在削弱风速、减少风蚀的同时又可以影响近地层的大气降尘。为探讨防护林疏透度（β）对大气降尘的影响,对新疆杨防护林庇护区0.5 m和3 m高度降尘进行野外观测,并分析了两个高度降尘量空间分布。结果表明：β大于0.47时,防护林对降尘空间分布没有明显影响,0.5 m高度降尘量大于3 m高度,且林后3 m高度降尘量比较平稳,而林后0.5 m高度降尘量出现较大波动;β从0.47下降到0.2时,防护林可以明显影响林后降尘,两个高度降尘量变化趋势相似且平均降尘量差距减小;此段时间,林后两个高度均出现高降尘区,且0.5 m高度的高降尘区滞后于3 m高度。防护林在中等疏透度时（0.2～0.47）可以明显影响林后水平和垂直方向大气降尘,导致林后出现高降尘区,并促进3 m高度降尘,减小两个高度降尘量的差距。因此,应避免将易受降尘危害的作物种植在林后高降尘区。     

祁连山西段冰川积雪中大气粉尘沉积特征

基于2012 年夏季野外考察、微粒粒度测试和扫描电镜(SEM-EDX) 微观形貌观测研究, 对位于我国青藏高原东北缘的祁连山西段典型极大陆型冰川区老虎沟12 号冰川、野牛沟十一冰川积雪中大气粉尘沉积进行了分析研究。两冰川区积雪中微粒的平均质量浓度分别是3461 μg/kg、2876 μg/kg, 年均沉积通量分别是207.6 μg/cm²、143.8 μg/cm²。将本研究区与其他区域冰川积雪中粉尘浓度对比研究表明, 冰川受周边粉尘源区影响较大。雪坑微粒浓度剖面和离子相关性分析表明, 祁连山西段冰川积雪中污化层富含亚洲粉尘的富Ca²⁺、Na⁺矿物;微粒体积-粒径分布众数介于3~22 μm, 两冰川区的粒径众数分别为12.6 μm和12 μm, 粒径分布均显示了单结构模式, 同时反映了祁连山冰川区与毗邻的天山地区雪冰中粉尘粒径分布模式的相似性和粒径众数的差异性。通过SEM-EDX对粉尘颗粒的微观结构研究发现, 颗粒绝大多数为形貌不规则的矿物粉尘颗粒, 和很少数量的飞灰颗粒等。同时, 对粉尘来源结合Sr-Nd同位素测定和气团后向轨迹分析进行验证, 认为位于研究区北边的巴丹吉林沙漠是祁连山12号冰川区粉尘最可能的源区。