基于叶片微形态结构评价10种锦鸡儿属(Caragana)植物的抗旱特征

以中国西北荒漠地区的10种锦鸡儿属(Caragana)植物的叶片为对象,通过光学显微镜和扫描电子显微镜的观察,选择叶片厚度、气孔密度、绒毛盖度、角质层厚度等10项叶片结构指标对叶肉细胞解剖结构和表皮微形态结构进行了研究,探究10种锦鸡儿对干旱环境的适应特征,并用层次聚类分析法进行分类和模糊数学隶属函数值法进行抗旱性综合评价。结果表明:10种锦鸡儿在长期适应各自生境的过程中,叶片表面微形态结构和叶肉细胞结构均表现出明显的适应特征。10种锦鸡儿属植物的叶片形态结构适应特征聚为3类,第1类主要特征是气孔、叶片厚度和表皮细胞厚度大,绒毛盖度和叶片组织结构紧密度小;第2类是绒毛盖度较大,栅栏组织厚度和叶片组织结构紧密度小;第3类是栅栏组织厚度和叶片组织结构紧密度大,气孔、角质层厚度、叶片厚度和表皮细胞厚度小。根据隶属函数值,10种锦鸡儿属植物的抗旱性由大到小排列的顺序为卷叶锦鸡儿>荒漠锦鸡儿>短脚锦鸡儿>狭叶锦鸡儿>柠条锦鸡儿>小叶锦鸡儿>中间锦鸡儿>红花锦鸡儿>鬼箭锦鸡儿>刺叶锦鸡儿。     

沙坡头沙区锦鸡儿属植物抗旱性的研究

本文对沙坡头沙区的12种锦鸡儿属植物的叶片解剖结构和水分生理等特征进行了比较研究,利用主分量,综合分析了与抗旱性有关的各个特征,客观地列出该属一些植物种的抗旱性顺序:白皮锦鸡儿>刺叶锦鸡儿>垫状锦鸡儿>狭叶锦鸡儿>柠条锦鸡儿>甘蒙锦鸡儿>绢毛锦鸡儿>中间锦鸡儿>小叶锦鸡儿>荒漠锦鸡儿>川西锦鸡儿>树锦鸡儿。供选择适宜的固沙植物种提供参考。     

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。     

内蒙古6种沙生柳树叶片解剖结构的抗旱性分析

利用常规石蜡切片、光学显微镜观察的方法,对内蒙古地区6种沙生柳树叶片的解剖结构进行比较分析。结果表明,6种柳树的叶片结构具有相似性,均为全栅型的等面叶,表皮均具有角质层,主脉为双韧维管束,栅栏组织发达,5～6层。差异表现在角质层和表皮厚度、主脉和叶片厚度、栅栏组织的厚度等方面。应用SAS和SPSS软件进行分析,根据几种柳树叶片的结构特征,得出抗旱性大小顺序依次为：黄柳、砂杞柳、沙柳、乌柳、筐柳、小红柳。     

湿润条件下几种锦鸡儿属灌木的气体交换特征及调节机制

土壤水分充足时柠条、中间锦鸡儿和小叶锦鸡儿的Pn、E和Gs均大幅度提高,Pn和Gs值的大小顺序为:中间锦鸡儿>小叶锦鸡儿>柠条,E值的大小顺序为:柠条>中间锦鸡儿>小叶锦鸡儿。柠条一日内的Fv/Fo、Fm/Fo和Fv/Fm值最高,日间没有明显的降低;中间锦鸡儿的上述各项荧光参数值最低,且在13:00~ 17:00出现"低谷",说明发生了明显的光合作用光抑制;小叶锦鸡儿各项测值的大小和波动幅度居于两者之间;3种灌木的光抑制均可在黄昏得到恢复。3种灌木的Chl以中间锦鸡儿为高,柠条和小叶锦鸡儿相近;Car的日均值仍以中间锦鸡最高,柠条和小叶锦鸡儿则相近。一日内以柠条的水势最低且波动平缓;中间锦鸡儿和小叶锦鸡儿的水势较高,日间降幅较大,在15:00~ 17:00降至最低。柠条脯氨酸含量在日间明显增加,中间锦鸡儿稍有增加,小叶锦鸡儿则不明显;3种灌木的脯氨酸含量依次为柠条>中间锦鸡儿>小叶锦鸡儿。     

多枝柽柳与梭梭光合器官形态解剖结构的生态适应性

多枝柽柳与梭梭是准噶尔盆地南缘荒漠的建群植物。对克拉玛依市农业综合开发区外围荒漠4种不同生境下多枝柽柳与梭梭光合器官的形态解剖特征进行比较,结果表明,多枝柽柳主要依靠其系统演化性状,角质层厚度、栅栏组织厚度及叶表皮细胞厚度等生态适应性状以及特殊适应性结构适应荒漠环境;梭梭主要依靠其系统演化性状和特殊适应性结构实现对荒漠的适应。对比多枝柽柳与梭梭光合器官的可塑性发现,多枝柽柳与梭梭对适宜生境水、盐的要求不同,梭梭较多枝柽柳具有更宽的生态幅和更好的耐受性。多枝柽柳适宜生境土壤含水量范围为3.55%~9.4%,土壤电导率为948.47~1 759.64 μs·cm-1;梭梭适宜生境土壤含水量范围为0~3.93%、8.02%~9.4%,土壤电导率为657.48~4 380.0 μs·cm-1。     

红花岩黄芪(Hedysarum multijugum)、灌木铁线莲(Clematis fruticosa)和互叶醉鱼草(Buddleja alternifolia)幼苗适应干旱的生理特征比较

以红花岩黄芪(Hedysarum multijugum)、灌木铁线莲(Clematis fruticosa)和互叶醉鱼草(Buddleja alternifolia)幼苗(3～4月龄)为试验材料,分别用水和150 mmol·L~(-1) NaCl溶液浇灌至土壤水分含量达到饱和后进行自然干旱处理,比较分析低盐和无盐条件下3种灌木幼苗叶片抗旱适应的生理响应特征,并采用隶属函数法对3种灌木幼苗的抗旱性进行综合评价。结果表明:随着干旱胁迫时间延长,3种植物叶片的株高和叶面积有所增加,但增幅减少;相对含水量均有不同程度降低,丙二醛(MDA)、脯氨酸和可溶性糖含量显著增加;红花岩黄芪和灌木铁线莲的可溶性蛋白含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性先升后降,而互叶醉鱼草则显著升高,抗氧化酶系统相对较为稳定;红花岩黄芪和灌木铁线莲的光合色素含量逐渐减少,而互叶醉鱼草则先增加后减少。无盐和低盐条件相比,低盐下3种植物的株高和叶面积增幅相对较大,叶片相对含水量、MDA含量和光合色素含量的变化幅度较小,渗透调节物质的累积量和抗氧化酶的活性较高。隶属函数法综合分析得出,3种灌木幼苗的抗旱性:互叶醉鱼草灌木铁线莲红花岩黄芪,低盐环境明显促进了3种灌木的抗旱适应能力。     

沙埋对小叶锦鸡儿幼苗生长和生物量分配的影响

沙埋是沙地植物生长和分布的重要选择压力之一,是影响植物种子萌发、幼苗出土和幼苗存活的关键因素.本研究对科尔沁沙地常见的沙生灌木小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)幼苗进行了不同深度的沙埋试验.结果表明:各处理间叶片数量在沙埋初期有差异,后期差异不显著;各处理植株生物量均主要分配在叶片中,随着沙埋深度的增加叶片生物量比逐渐降低,而茎生物量比逐渐增加.当沙埋深度达到其株高的133%时,可使幼苗全部死亡;而在沙埋深度与株高相同时,其存活率仅为37%.沙埋30天后,中度沙埋(67%)能促进小叶锦鸡儿幼苗的株高、根长、总生物量以及根茎相对生长速率的增加;而重度沙埋抑制植株地上部分的高生长和叶相对生长速率.这说明中度沙埋在一定程度上可以促进小叶锦鸡儿的生长,而重度沙埋抑制幼苗的生长,甚至导致幼苗的死亡.     

干旱胁迫下4种锦鸡儿属植物叶脉密度与最低水势关系

以内蒙古中间锦鸡儿(Caragana intermedia)、小叶锦鸡儿(Caragana microphylla),新疆北部粉刺锦鸡儿(Caragana pruinosa)、多刺锦鸡儿(Caragana spinosa)为材料,探讨4种植物叶脉特征是否存在差异,是否促进干旱胁迫下叶忍耐的最低水势的分化。结果表明:中间锦鸡儿、小叶锦鸡儿叶忍耐的最低水势分别为-6.0 MPa和-6.5 M Pa,粉刺锦鸡儿、多刺锦鸡儿忍耐的最低水势分别为-4.0 M Pa和-4.4 M Pa;最低水势与一级脉密度、二级脉密度无线性关系,但随三级叶脉密度和细脉密度的增加而线性增加;最低水势随一级脉、二级脉、三级脉和细脉导管壁厚与导管腔直径比值的三次方(t/b)3增加而增加,但只与细脉(t/b)3显著线性相关。和新疆分布种相比,内蒙古分布种三级脉和细脉密度的增加,细脉抗塌陷能力的增强促进了叶干旱胁迫下忍耐的最低水势的下降。     

6个地理种群红砂(Reaumuria soongocica)叶片生态解剖特征及抗旱性评价

本文以分布于甘肃省张掖市甘州区(ZYG)、张掖市临泽县(ZYL)、武威市黑山镇(WWH)、武威市扎子沟(WWZ)、兰州市仁寿山(LZR)、兰州市九州台(LZJ)等6个地理种群的红砂(Reaumuria soongocica)为对象,采用常规石蜡切片方法和光学显微观察方法对其叶片解剖结构进行比较分析。用方差分析和变异系数对各指标的差异性和变异性进行比较,最后利用主成分分析法对6个地理种群红砂进行抗旱评价和比较。结果表明:6个地理种群红砂的各项指标均表现出显著或极显著的种间差异,其中ZYG叶片的直径、角质层厚度、表皮细胞厚度均大于其他5种。叶片直径和角质层厚度最小的均是LZR,而表皮细胞厚度最小的是LZJ。ZYL的CTR最大,而ZYG最小。主成分分析表明,前2个主成分累计贡献率达到87.104%,可基本概括所选指标的主要信息;6个地理种群红砂抗旱综合能力表现为WWZZYGZYLWWHLZJLZR,总体趋势表现为水分条件越差抗旱性越强,这是植物通过自身调节对外部环境条件产生适应的结果;叶片直径,角质层厚度以及表皮细胞厚度这项指标在红砂的抗旱机制中占有重要地位。     

三种荒漠灌木根系的构形特征与叶性因子对干旱生境的适应性比较

以古尔班通古特沙漠南缘原始荒漠的三种建群灌木多枝柽柳、梭梭和琵琶柴为研究对象,采用挖掘法调查其根系构性特征及其与土壤水分的关系,同时测定其比叶面积(SLA),比叶重（LMA）,单位重量叶氮含量(Nmass)及单位面积叶氮含量(Narea)。结果表明,三种荒漠灌木的根系分属不同的功能型,多枝柽柳是深根潜水性植物,琵琶柴是浅根性植物,而梭梭介于两者之间。而且,三种荒漠灌木随着根系分布的由深到浅,即随着土壤水分亏缺的加剧,在叶性因子方面做了一定的适应性调整。这些事实表明,在水分为主要限制因子的干旱生境中,根系构型特征在很大程度上决定了灌木的叶性策略。同时研究表明,荒漠灌木在抗旱和生长之间存在相对平衡的关系。     

Distribution patterns of planted-shrubs of different restoration ages in artificial sand-fixing regions in the southeastern Tengger Desert

Plant density and spatial distribution in artificial vegetation is obviously initialized at the planting stage. Plant dynamics and spatial pattern may change over time as the result of interactions between individual plants and habitats, but whether it’s applied for desert shrubs in artificial sand-fixing regions remains unknown. Here we examined changes in plant density and distribution patterns of three shrubs(Artemisia ordosica Krasch, Caragana korshinskii Kom, and Hedysarum scoparium Fisch.) in different regions, which have been restored for 27, 32 and 50 years(R27, R32, R50), respectively. The vegetation analysis shows that A. ordosica was the dominated species across the 3 restoration regions. The density of A. ordosica and H. scoparium show a significant increase from R27 to R32, then decreased in R50. The density of C. korshinskii was low in R32 and R50, lower in R27. The variance-to-mean ratio(VMR) was used to characterize spatial distribution patterns to fit the observed densities of the three shrubs by frequency. A. ordosica and C. korshinskii both show significantly clumped distributions in three restoration regions. H. scoparium show a uniform distribution in R27 and R50, but a clumped distribution in R32. These results show that A. ordosica seems to be more adaptable in revegetated desert areas compared to C. korshinskii and H. scoparium. Pattern analysis suggests a successive replacement of C. korshinskii, which had low proportions of survived shrubs, by the dominant A. ordosica. This study contributes to the understanding of the distribution patterns of shrubs plants in revegetation projects in arid desert areas.     

乌兰布和沙漠沙生灌木饲用营养成分的研究

对5种沙生灌木在不同年份和不同季节的饲用营养成分进行了测试分析,并与乌兰布和沙区12种传统饲料的营养成分作了比较,结果表明:5种沙生灌木营养成分和氨基酸含量丰富,部分指标高于紫花苜蓿、沙打旺、玉米秸和小麦秸,适宜于家畜饲养要求;不同灌木或同一灌木在不同年份和不同的季节其主要营养成分含量差异显著,变化规律明显。从营养、产量和采收加工等综合因素考虑,该区灌木饲料采收应在8月下旬进行,该期粗蛋白含量:花棒15.08%、羊柴13.49%、柠条15.99%、梭梭9.10%、沙拐枣10.06%;粗纤维含量:花棒28.69%、羊柴37.94%、柠条34.25%、梭梭24.71%、沙拐枣20.71%;粗脂肪含量:除梭梭外,其他4种灌木均处于生长季含量高值期。5种灌木的钙含量在生长期均递增,磷含量递减,只有羊柴的钙磷比未超过反刍家畜7:1的耐受极限。     

沙漠腹地醉鱼草（Buddleja alternifolia） 栽培苗对水盐胁迫的响应

为了研究盐、旱及其交互胁迫下植物生长和生理特性的变化，了解沙漠腹地极端生境下互 叶醉鱼草（Buddleja alternifolia）幼苗的适应性，确定合理的灌溉方式，为沙漠腹地醉鱼草的引种提 供理论依据。通过大田控制实验，设计了 3 个水分梯度和 4 个盐分梯度随机结合实验，定位测量生 长量和生化指标，最后基于隶属函数法综合评价醉鱼草的抗旱耐盐性。结果表明：（1）在干旱胁迫 或低浓度盐胁迫下，醉鱼草的地径、新枝和冠幅生长量均呈上升趋势，而在高盐浓度胁迫下均降 低；水盐交互胁迫下,不同的盐浓度与干旱交互胁迫效果不同,低盐浓度与干旱交互胁迫时（W1S1、 W2S1），植物生长量均上升，高盐浓度与干旱交互胁迫时（W1S3、W2S3），植物生长量均降低。（2）无论 是盐胁迫、干旱胁迫还是盐、旱交互胁迫，醉鱼草游离脯氨酸（Pro）含量随着胁迫程度的增加均呈显 著上升的趋势。（3）醉鱼草的超氧化物歧化酶（SOD）活性和过氧化物酶（POD）活性变化相对复杂， 除了在干旱胁迫时，SOD 活性和 POD 活性都显著下降外,在盐胁迫和交互胁迫时它们各自的变化并 不一致。醉鱼草在盐胁迫、交叉胁迫和干旱胁迫时，渗透调节物质和酶活性各自对应的发生了变 化，没有明显的同步性，存在相互协调的可能，同时植物细胞的敏感性远远强于表型生长的变化， 高盐浓度的伤害并没有表现在植物外部形态上，但酶活性及渗透调节物质却有显著变化。通过隶 属函数分析显示，醉鱼草最佳的生长水盐条件是盐浓度为 8 g·L^-1、灌水量为 25 L·次^-1，对水盐胁迫 的抗旱耐盐性为：干旱胁迫＞交互胁迫＞盐胁迫。     

几种沙生灌木耐旱生理特性的研究

本文对盐池沙地六种灌木进行了耐旱生理特性的研究。研究内容包括相对含水量, 组织含水量、水势、蒸腾速率和气孔传导速率。结果表明, 毛条和柠条的各项生理指标均表现出较强的耐旱能力; 霸王和白茨以其低水势, 低蒸腾速率和气孔传导速率的方式耐旱; 而花棒和山竹子则以其庞大的根系吸取较多的水分, 维持植株高水势, 以保证其在水分亏缺下体内新陈代谢之需。由此可以认为, 耐旱植物不是循同一途径或方式耐旱的。     

陕北风沙区4种乡土树种适应干旱环境的特性及利用前景

针对陕西北部风沙区固沙造林树种贫乏,造林成效低的现状,对该区的乡土树种进行了调查研究,并选育出沙地柏、长梗扁桃、蒙古莸、东北木蓼4种表现好的优良乡土灌木树种。从它们的旱生结构特征、生物生态学特性及繁殖技术等方面进行了较详细的研究。这4种树种普遍具有叶片小,具表皮毛,栅栏组织发达等典型旱生结构特征和低水势、束缚水含量高等抗旱生理指标,而且具有繁殖技术简单易行、固沙性能好、经济利用价值高等优良性状。在调查研究的基础上,提出了4个乡土树种在沙区植被恢复利用中的前景。     

荒漠河岸柽柳(Tamarix chinensis)灌丛的能量平衡特征

用涡度相关法对新疆塔里木河下游荒漠河岸柽柳(Tamarix chinensis)灌丛进行了1个生长季的实验观测,利用同步气象资料探讨了干旱胁迫环境下柽柳灌丛的近地面微气象和能量平衡特征,并运用普通最小二乘法线性回归及能量平衡比率法对比分析了不同天气条件下柽柳的日能量平衡变化和分配的差异。结果表明:观测期内柽柳灌丛的能量平衡闭合率为72.3%,地表能量通量和能量分配特征呈明显的单峰型二次曲线,地表净辐射通量和潜热通量是柽柳灌丛生长季的主要能量收入项和支出项;生长季内柽柳灌丛的能量平衡残差出现系统性、正负交替的日循环规律;在不同天气条件下,能量的分配转化和平衡程度均有明显差异,晴天的能量闭合状况好于阴天、降雨及扬沙天气,白天好于夜间;能量平衡比率在日出前与日落后的变化显著,且出现瞬时能量过闭合现象。受光合作用的影响,能量平衡闭合程度及碳通量的变化与不同天气下的温度及水分密切相关。