沙拐枣属(Calligonum L.)植物物候对长期气温变化的响应

由新疆维吾尔自治区气象信息中心提供的1977—2006年吐鲁番气象资料统计得知:近29年气候有变暖趋势,线性变暖速率为每10年0.72℃,29年来吐鲁番地区年平均气温共上升2.06℃。结合吐鲁番沙漠植物园沙拐枣属植物的物候观测积累资料,分析了4个组的芽膨胀、开始展叶、同化枝开始变色、同化枝初落的时间变化趋势及其与温度变化的响应关系。结果表明:(1)1977年以来,沙拐枣属(Calligonum L.)植物刺果组(Sect.Medusa Sosk.et Alexandr)物候期最晚;同化枝开始变色为泡果组(Sect.Calliphysa(Fisch.et Mey.)Borszcz)晚于翅果组;其他3种物候期中,泡果组物候期最早,基翅组(Sect.Calligonum)和翅果组(Sect.Pterococcus(Pall.)Borszcz)均居中。4个组的芽膨胀和开始展叶时间大部分呈提前趋势,同化枝开始变色和同化枝初落时间呈推后趋势。(2)4个组的芽膨胀与年平均气温、春季气温呈显著负相关(p0.05)。年平均气温每升高1℃,泡果组、刺果组、基翅组、翅果组的芽膨胀时间分别提前4.5d、4.3d、4.1d、8.3d;同化枝开始变色和同化枝初落时间变化不明显。芽膨胀对温度变化的响应程度显著大于同化枝开始变色和同化枝初落。     

新疆沙冬青(Ammopiptanthus nanus）的开花物候与环境的关系

 对自然生境与迁地保护条件下开花物候的比较观察结果表明：新疆沙冬青每年开一次花,具有相同的开花频率;自然种群的始花期及进入开花高峰期的时间比迁地保护种群晚,开花持续时间长,二者在始花日期(F=764.23, P<0.001 )及持续时间(F=46.50, P<0.01)上存在极显著和显著差异;自然种群每花序的开花数比迁地保护种群多,开放持续时间长,二者均存在极显著差异（F=80.10, P<0.001和F=84.06, P<0.001);花序开放持续时间的频率分布明显不同,迁地保护种群较自然种群更为集中;花序上花的开放顺序基本相似,均从花序近基部向两端开放;单花寿命较稳定;花序开花振幅明显不同,自然种群呈双峰不规则间断开花式样,迁地保护种群呈单峰集中开花式样;花序的开花时间、开花数、座果数间均存在一定程度的相关性,但在不同生境下其相关性的表现有所不同。在上述开花参数中,种群的开花频率以及花序的开花顺序和单花开放持续时间在不同的环境条件下表现一致,而个体与种群的开花时间和开花持续时间、花序的开花数与持续时间及开花振幅则表现不同,说明其与生长的环境条件存在密切的联系。     

沙拐枣属（Calligonum L.）7种植物总DNA提取方法的改进及鉴定

 摸索沙拐枣属（Calligonum L.）七种植物沙拐枣（Calligonum mongolicum Turcz. ）、泡果沙拐枣（C. junceum (Fisch. et Mey.) Endl.）、无叶沙拐枣（C. aphyllum (Pall.) Gürke）、红果沙拐枣（C. rubicundum Bge.）、心形沙拐枣（C. cordatum E. Kor. ex N. Pavl.）、密刺沙拐枣(C. densum Borszcz.)、乔木状沙拐枣（C. arborescens Litv.）的总DNA提取方法并对DNA样品的纯度和浓度进行鉴定,对传统的CTAB法进行方法和材料的改进,开展与总DNA相关的PCR扩增和其他遗传学分析,并取得满意的结果。其结果对于沙拐枣属植物的有关研究提供了有效的实验手段。     

狗尾草（Setarria viridis）和大果虫实（Corispermummacrocarpum）植株大小、花期对生殖产出的影响

生殖是生物繁衍后代、延续种族最基本的行为和过程,不仅是种群形成、发展和进化的核心问题,也是生物群落和生态系统演替的基础。为探究半干旱沙质草地一年生优势草本植物狗尾草(Setarria viridis)和大果虫实(Corispermum macrocarpum)植株大小、花期物候对生殖产出的影响,于2019年生长季在科尔沁沙地野外原位标记了一定数量的大果虫实和狗尾草,测量植株大小、花期物候、开花数、结穗数,探究生长、开花及繁殖之间的关系。结果表明:(1)大果虫实的开花同步性指数为0.902,狗尾草的开花同步性指数为0.733,呈现出"集中、大量"的开花模式。(2)始花日期晚、花期持续时间短、开花同步性高的大果虫实有更多的开花数和结穗数,狗尾草与大果虫实恰好相反。(3)大果虫实植株大小对开花数、结穗数存在正向直接效应,路径系数分别为0.33、0.36;狗尾草植株大小对开花数存在正向直接影响,路径系数为0.21;还可通过花期持续时间间接影响开花数、结穗数,路径系数均为0.05。植株大小通过花期物候对开花数、结穗数产生的间接效应极小,而植株大小、花期物候可直接影响生殖产出。个体较大的植株开花数更多,有利于生殖成功。大果虫实和狗尾草采取的花期物候策略不同,大果虫实采取提高开花同步性的策略;狗尾草采取早开花、延长花期的策略,不同的花期物侯策略均是为了提高传粉者访问频次,增加生殖成功机率。     

迁地保护条件下4种沙拐枣(Calligonum)的花部特征和传粉特性

通过观测花器官、开花动态、花粉胚珠比、访花昆虫,对生长在吐鲁番沙漠植物园的4种沙拐枣(Calligonum)的花部特征和传粉特性进行研究。结果表明:4种沙拐枣均具两性花,但花部各器官的颜色、大小等在种间存在一定差异;单花开放动态相似,花粉序次呈现;花香气主要来自于花药和花托;花粉为“淀粉质”;花粉胚珠比值31 000～44 750,需要传粉者,虫媒和风媒并存;意大利蜂为主要有效的传粉昆虫,为典型的高移出低沉降;花粉序次呈现、意大利蜂较高的访花频率及重复拜访有利于提高传粉效率;花粉数量和品质不是造成果实无胚率高的原因,可能是由自身花粉阻塞和资源限制造成的,还有待于进一步研究。     

3个地理种群蒙古沙拐枣同化枝解剖结构及抗旱性比较

按自然降水梯度沿河西走廊从东到西选择3个地理种群蒙古沙拐枣为研究对象,采用常规石蜡切片方法和光学显微镜观察的方法对同化枝解剖结构进行比较分析。测定了同化枝直径、细胞角质化外壁厚等15个抗旱性结构指标,并进行方差分析和相关性分析以及主成分分析,采用隶属函数对不同种群抗旱性进行综合评价。结果表明：研究的同化枝都具有典型的旱生结构,这是植物长期适应干旱环境的结果;其中14个指标在各种群间的差异极显著;筛选出了4项具有代表性的旱性结构指标——细胞角质化外壁厚、气室径向长、皮下纤维簇数/直径以及小维管束个数/直径。对蒙古沙拐枣抗旱性进行综合评价得出,3个地理种群随着水分条件的降低其抗旱性增强,抗旱性大小顺序为酒泉>张掖>武威。     

民勤绿洲-荒漠过渡带典型固沙植物生殖物候对气候变化的响应

通过对民勤绿洲-荒漠过渡带典型固沙植物多枝柽柳(Tamarix ramosissima)、梭梭(Haloxylon ammodendron)、白刺(Nitraria tangutorum)1974-2009年开花及结实物候的观测,结合同步观测的气象资料,分析了3种植物生殖物候特征对气候变化的响应规律。结果表明:(1)研究区年平均气温、年平均空气相对湿度呈增加趋势; 年降雨量波动,变幅不大; 20世纪90年代以来蒸发量呈显著下降趋势。(2)3种植物始花期提前,花期延长; 3种植物结实始期先延迟后缩短,结实期延长; (3)3种植物生殖物候与年降雨量、气温、空气相对湿度及前期累计降雨量、累计平均气温、累计空气相对湿度之间的相关性不一致; (4)3种植物始花期与前期累计降雨量、累计平均气温、累计空气相对湿度的相关性总体上表现为大于年降雨量、年均气温、年均空气相对湿度的相关性; 除空气平均相对湿度对结实始期影响大于前期累计降雨量、累计平均气温和累计空气相对湿度外,其他与开花物候相似,表明植物开花物候和结实物候与前期气象因子有着密切的关系,尤其是物候发生前期累计气象指标。     

蒙古沙拐枣(Calligonum mongolicum)与其相关种的果实形态差异性分析

 在野外考察和实验室工作相结合的基础上,以沙拐枣属(Calligonum L.)主要的分类学依据——果实形态为对象,研究了在分类学上具有争议的蒙古沙拐枣(C. mongolicum) 和其相关种[戈壁沙拐枣(C. gobicum)、甘肃沙拐枣(C. chinense）、小沙拐枣(C. pumilum）、阿拉善沙拐枣（C. alashanicum）、柴达木沙拐枣（C. zaidamense）、塔里木沙拐枣（C. roborowskii）]的分类学关系。其果实形状、果实长度、果实果宽、刺毛长度、两刺间距、两肋间距、瘦果形状、瘦果长度、瘦果宽度、每肋刺行数、果实大小,共11个果实性状指标都在不同居群间表现出不同程度的变异。果实性状在蒙古沙拐枣不同居群之间的差异均达到极显著,在蒙古沙拐枣及其相关种的各居群之间也达到极显著。果实性状聚类分析的结果表明,地理距离比较近的居群可聚为一支。蒙古沙拐枣和其相关种之间的果实性状平行呈现,形成复杂的多形交叉现象。基于以上的研究结果,建议将6个相关种归并于蒙古沙拐枣。     

中国荒漠C4木本植物和土壤无机固碳研究回顾与展望

碳是贯穿自然和社会的首要元素之一,碳循环是自然和社会系统的重要纽带。陆地生态系统的自然固碳途径有2种,一种是植物碳同化,另一种是土壤碳同化,人们一直关注植物的有机固碳,对于土壤的无机固碳重视不够。本文回顾了中国荒漠区固碳能力强的C₄木本植物和土壤无机固碳研究进展。通过解剖结构观察、δ¹³C值和气体交换特征全面分析得出,荒漠植物梭梭（Haloxylon ammodendron）和沙拐枣（Calligonum mongolicum）为典型的C₄木本植物,梭梭同化枝有大量的含晶细胞,沙拐枣同化枝有大量的黏液细胞。干旱区荒漠的非生物固碳能力至今缺乏合理解释。通过对戈壁、沙漠和壤质荒漠土壤无机碳密度和碳储量分析,提出了土壤碳同化（soil carbon assimilation）概念,并给出了土壤碳同化途径的3个阶段,解释了土壤无机固碳这一现象;与植物碳同化比较,土壤碳同化是荒漠固碳的主要途径。最后,展望了荒漠C₄木本植物和土壤碳同化的研究方向及对中国2060年前实现碳中和目标的可能贡献。     

塔克拉玛干沙漠南缘头状沙拐枣幼苗生长和生物量分配对不同灌溉量的响应

水是荒漠生态系统中首要限制因子。由于水分限制程度不同,植物幼苗在生长过程中表现出不同的适应策略。在塔克拉玛干沙漠南缘的沙漠-绿洲过渡带,设计了0 mm（处理A）、100 mm（处理B）、200 mm（处理C）3种不同的灌溉量,对头状沙拐枣幼苗生长和生物量分配展开实验性研究。结果表明:①处理A比处理B和处理C地下生物量均有所增加;不同灌溉条件下,头状沙拐枣幼苗的根冠比均小于1,随灌溉量的减少头状沙拐枣幼苗的根冠比从0.19增加到0.32;即头状沙拐枣通过改变根系生物量分配适应水分条件变化。②随灌溉量的减少, 头状沙拐枣幼苗主根垂直深度和水平根幅均呈增加趋势。处理A时,头状沙拐枣幼苗根系深度达180 cm以上,处理B和C的根系深度均低于160 cm,表明头状沙拐枣幼苗通过根系的伸长生长来适应水分减少。③在生长过程中,头状沙拐枣通过老同化枝枯落适应土壤水分减少。④株高和冠幅随着灌溉量增加呈先增加后减小趋势,基径随着灌溉量的增加而增加,地上生长指标在不同处理间均无显著差异。     

沙拐枣属植物果实性状的数值分类研究

筛选出我国沙拐枣属(calligonum L.)植物15种,测定了果实刺/翅毛排数、刺/翅毛质地、扭曲方向、扭曲程度等11项指标。应用主成分分析法对15种沙拐枣属植物果实性状的各项指标进行了分析,结果表明,第一主成分贡献率为29.704%,其中沟槽深度、肋棱突起程度、刺毛稀疏度是影响沙拐枣果实性状的主要因素;第二主成分贡献率为25.598%,主要包括了基部加宽度、果组。对沙拐枣果实性状指标进行PCA排序可将其划分为4类:第一类包括翅/刺毛排数、刺毛稀疏度、肋棱宽度;第二类包括果组、果实扭曲方向、扭曲程度;第三类包括刺毛/翅质地、刺毛/翅粗硬、沟槽深度、肋棱突起程度;第四类包括果实基部是否加宽。通过第一、第二和第三主成分分析体现了沙拐枣果实趋向于沟槽浅、肋棱浅,而果实刺毛密度趋向于增加。     

黑河中游荒漠绿洲过渡带典型灌丛植物防风固沙效应北大核心CSCD

为探究黑河中游荒漠绿洲过渡带典型灌丛植物防风固沙效应,通过野外调查观测,定量分析了固沙植物梭梭(Haloxylonam modendron)、泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)、沙拐枣(Calligonum mongolicum)对风沙流流量及风沙流结构的影响规律,并应用空气动力学原理分析了影响机制。结果表明:固沙植物防风效果表现为梭梭>沙拐枣>泡泡刺,且在迎风面和背风面差异显著,梭梭与其他灌丛植物相比防风效果更加显著,风速降幅可达到62.9%,有效防护距离最大;梭梭、泡泡刺、沙拐枣的阻沙效率分别为60.7%、51.0%、46.3%,且各灌丛植物在相同风速下输沙率随高度呈阶梯式递减;灌丛植物输沙率与风速符合指数函数或多项式函数关系,风速超过7.0 m·s-1时输沙率增加速度最为剧烈。梭梭的阻风效果优于泡泡刺和沙拐枣,但其近地表防风蚀效果一般,泡泡刺因为低矮密集的植株结构表现出较好的防风蚀性,但有效防护距离最小,且在高度较大时防风效果较差。     

云南石林景区主要乡土植物物候特征的初步研究

为掌握石林景区主要乡土植物物候节律,选择25科35种乡土植物,对其物候特征与同期主要气象因子进行了2 a平行观测。结果表明,在2月气温达到10℃,有46%的植物开始萌动;3月气温持续增高并超过15℃,展叶的植物最多,占57.1%;开花期集中在3~6月,尤其在5月温度超过20℃,有82.9%的树种开花;果实成熟期则分散在4~12月。各个物候期的平均温度和≥5℃积温与植物物候表现较为密切,光照和温度对植物开花和结实期影响较大。根据乡土植物物候特征,结合喀斯特山地自然景观特点和景区适配植物群落建设,提出“石中有树,树中有石”的配置原则,筛选在时空格局上适应喀斯特山地环境的观赏植物,构建出与石林喀斯特景观相协调的植被景观,增加景区景观和生态价值,提升景区的内涵。     

三种固沙植物对高温胁迫的生理响应及其抗热性研究

通过实验测定热胁迫过程中多枝柽柳、梭梭和头状沙拐枣三种植物叶或同化枝外部形态、相对含水量（RWC）、质膜透性、膜脂过氧化物（MDA）、可溶性蛋白、可溶性糖、过氧化物酶（POD）、超氧化物酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）含量的变化,研究三种植物对沙地高温逆境环境的生理适应机理。结果表明：随高温胁迫强度增加,三种植物叶片相对含水量下降,膜透性及膜脂过氧化作用增强,渗透调节物质积累,同时植物保护酶系统活性上升,但在变化趋势和幅度上有硅著差异。三种同沙植物中,多枝柽柳具有最强的耐热性,梭梭次之,头状沙拐枣最差。     

沙漠公路防护林凋落物量、组成及动态

凋落物由植物产生并最终归还给土壤,为分解者提供物质和能量的来源。以塔克拉玛干沙漠公路沿线防护林为对象,2014年对各林龄防护林内的凋落物量、凋落物组成及动态变化进行研究。结果表明：沙漠公路8、10、13、16、19 a防护林年总凋落量分别为8 301.96、9 089.71、10 540.64、6 184.70、7 929.95 kg·hm^-2。各林龄防护林凋落物组成均以乔木状沙拐枣（Calligonum arborescens）同化枝、梭梭（Haloxylon ammodendron）同化枝和多枝柽柳（Tamarix ramosissima）枝凋落物占的比例最大,3种凋落物总量占年总凋落量的比例分别为89.05%、79.16%、75.28%、78.75%、81.14%。各凋落物组分在不同林龄间差异显著（P<0.05）。不同林龄防护林皆表现出春、秋季凋落量高,夏、冬季凋落量低的季节动态。各林龄防护林凋落物总量及主要凋落物的凋落量月动态变化曲线均呈现三峰型,在3—5月、7月和9—11月出现峰值,叶、果和其他的凋落量呈不规则变化,花只在4—8月凋落。     

宁波市植物园67种木本植物功能性状对开花物候的影响

开花物候的种间差异除受到气候影响外,还可能与植物功能性状有关。但两者的相关程度在不同地区、气候带间差异较大。文章为了探索功能性状是否对亚热带地区常绿阔叶植物的开花物候有影响,在宁波植物园内对67种木本植物开花物候进行观测,并分析其与4种功能性状（生活型、潜在最大树高、花色和果实类型）之间的关系。结果表明：1) 67种木本植物初始开花、盛花、败花和开花持续的时间分别为3月28日±21.64d、3月30日±27.02 d、4月15日±30.78 d和（23.82±13.31） d;2）乔木初始开花时间和盛花时间显著早于灌木（P<0.05）,但败花时间和开花持续时间在两者间未有显著性差异（P>0.05）,且乔木开花物候的标准差均显著低于灌木,说明乔木开花物候相对于灌木更加稳定;3）广义线性混合效应回归模型结果表明,彩色花朵的败花时间比白色花朵早,潜在最大树高越小的木本植物开花持续时间越长。综上可知,宁波植物园67种木本植物开花物候受功能性状影响,但影响程度与功能性状的类型有关。     

土壤氮、盐浓度对盐角草(Salicornia europaea)生长发育及氮素吸收的影响

以盐生植物盐角草(Salicornia europaea)为材料,以NaCl模拟不同盐度环境,盆栽试验了氮(0.3g·kg-1,N1;0.6g·kg-1,N2;1.2g·kg-1,N3;2.4g·kg-1,N4)、盐(2.5g·kg-1,S1;5.0g·kg-1,S2;7.5g·kg-1,S3)处理对其生长发育及氮素吸收利用的影响。结果表明:(1)不同盐度下施氮均可以显著促进盐角草的生长,地上部干质量均在N2处理下达到最大,而株高均在N1时达到最高,且施氮对盐角草生长的影响与盐度有关;(2)不同盐度环境下施氮所能达到的最高干物质产量及最高施氮限量不同,表现为S3S1S2,随着施氮量的增加,氮素生产力与氮素农学利用效率均表现出下降的趋势;(3)施氮显著增加了盐角草各器官含氮量及氮吸收量,同一施氮水平下盐角草各器官含氮量及氮吸收量均表现为同化枝茎根;(4)同一施氮水平下,随着盐度的增加,盐角草同化枝渗透势显著下降,同一盐度环境下,随着施氮量的增加,同化枝渗透势呈现出下降趋势,渗透调节能力增大;(5)3个盐度环境下,施氮均增加盐角草同化枝光合色素含量,从而提高光合效率,增强其对盐渍环境的适应能力。     

氮磷添加对黑果枸杞(Lycium ruthenicum)营养器官非结构性碳水化合物特征的影响

非结构性碳水化合物(NSC)在植物生长、繁殖、防御和生存等方面发挥着基础性作用。为探究黑果枸杞(Lycium ruthenicum)NSC积累的器官间规律及其对土壤氮磷供应水平的响应,以3年生黑果枸杞为对象,测定了3个氮磷比例和供应量条件下根茎叶NSC含量。结果表明:(1)黑果枸杞根、茎、叶NSC组成均以可溶性糖为主,淀粉约占37.3%;器官NSC含量粗根和细根>叶片>新梢>一二年生枝条,各器官可溶性糖含量粗根和细根>叶片>新梢>一年生枝>二年生枝;淀粉含量细根>粗根>二年生枝>一年生枝>叶片和新梢;糖淀比叶片>新梢>粗根>一年生枝>二年生枝>细根。(2)氮磷比和供应量对黑果枸杞根系可溶性糖含量无显著影响,对茎叶NSC含量的影响存在显著交互效应。氮磷比5∶1时,茎叶NSC含量随氮磷供应量升高而增加;氮磷比15∶1时,茎叶NSC含量随氮磷供应量增加显著降低;氮磷比45∶1时,茎叶NSC含量随供应量的增加而显著升高。(3)一年生枝NSC含量于萌芽前达到最大值(5.05%DW),于春梢旺盛生长期降至最低值(3.79%DW);二年生枝NSC含量在萌芽前最低(4.23%DW),于秋季落叶期达到最大值(4.33%DW)。(4)粗根和叶片NSC含量与一二年生枝NSC含量负相关;新梢NSC含量与叶片NSC、二年生枝淀粉含量正相关;一年生枝可溶性糖含量与二年生枝可溶性糖含量负相关;二年生枝淀粉含量与根系淀粉和NSC含量负相关。黑果枸杞通过调整各器官NSC积累及分配应对生长季各器官能量需求和环境氮磷供应变化,在氮磷限制环境中将更多NSC储存在根系,可平衡当前碳同化与未来能量需求的矛盾,增强个体生存能力,也为黑果枸杞应对非生物逆境胁迫提供更大的灵活性。     

中南半岛植被物候与极端降水的变化特征及关联

利用MCD12Q2数据提取中南半岛的植被物候指标,采用Sen+Mann-Kendall法、灰色关联分析及R/S分析等方法,分析中南半岛地区生长季开始、生长季结束、生长季长度及极端降水指标的时空分布特征及其关联,并预测物候指标的未来变化趋势。结果表明：1) 2001—2018年中南半岛生长季开始及结束时间均表现出东部地区早于西部的空间特征,半岛生长季长度多保持在8～9个月左右;除暴雨日数指标,极端降水指标的空间分布特征与年总降水量的空间分布相似,大致呈西高东低;2）生长季始期与生长季末期以提前趋势为主,生长季长度以缩短趋势为主;年尺度降水量与强度无明显变化,但单日最大降水量、极强降水量和暴雨日数指标呈下降趋势,中雨日数、大雨日数和连续有雨日数指标均呈上升趋势,表明中南半岛极强降水事件减少,中等强度极端事件增多,降水事件的持续时间变长;3）各物候指标的主控极端降水指标类型空间分布模式相似且集中,植被物候与区域气候密切相关;4）中南半岛各物候指标未来变化趋势与过去变化趋势相反,且以延后趋势为主。     

塔里木河下游丛枝菌根植物的侵染

通过对塔里木河下游自然和人工植物群落中的15种主要建群种植物根系菌根的定殖状况的调查及对菌根侵染部位、菌根中的泡囊、丛枝和菌丝的观察,其结果显示:其中11种植物可被AM真菌侵染,占所调查植物种总数的73.33%,野生乡土植物表现出较高的菌根侵染率和侵染强度,其中有84.62%的植物为菌根植物,且乔木、多年生草本和灌木类植物全部为菌根植物,一年生草本植物未见AM真菌侵染;人工引入种蓼科的泡果沙拐枣(Calligonum junceum)和藜科的梭梭柴(Haloxylon ammodendron)均未见有AM真菌侵染。丛枝菌根真菌侵染率、侵染强度与植物所属的科属关系较密切,也与真菌群落所处时空环境及土壤深度有关。