荒漠草原植物群落光合速率对水氮添加的响应

氮沉降和降水格局改变对草原生态系统的结构、功能及关键过程具有重要影响。依托内蒙古乌拉特荒漠草原研究站的全球变化实验平台，研究了氮添加和增减雨（+50%、-50%）及其交互作用对荒漠草原植物群落光合速率和植被特征的影响，分析了荒漠草原植物群落光合速率与植被特征的关系。结果表明：（1）短期氮添加对荒漠草原植物群落光合速率和植被特征没有显著影响（P > 0.05）；（2）降水格局改变显著影响荒漠植物群落光合速率（P < 0.05），减雨50%显著降低了荒漠草原植物群落光合速率和优势种植物高度（P < 0.05），而降水增加50%没有改变群落光合速率和植被特征，降水改变下的土壤水分能很好地解释群落光合速率；（3）氮添加和增加降水的交互效应显著提高了群落的光合速率和优势种植物高度（P < 0.05），而减少降水与氮添加没有显著影响；（4）荒漠草原植物群落盖度、优势种盖度、优势种平均高度与群落的光合速率呈现出指数增加关系，解释率为40%~58%。干旱极大地抑制荒漠草原植物群落光合速率，而氮沉降则依赖于降水增加来提高群落的光合速率，荒漠草原植物群落光合速率与水肥处理下的植物生长特征具有密切的关系。     

生物土壤结皮对温带荒漠植物凋落物分解的影响

环境和微生物群落的变化会影响凋落物的分解过程。生物土壤结皮是干旱荒漠区地表普遍存在的生物覆盖，对土壤物理化学性质有显著影响，但对于是否影响荒漠植物凋落物分解缺乏深入了解。选择8种在古尔班通古特沙漠广泛分布的荒漠植物（白梭梭Haloxylon persicum、梭梭Haloxylon ammondendron、黑沙蒿Artemisia ordosica、粉苞菊Chondrilla piptocoma、羽毛针禾Aristida pennata、刺沙蓬Salsola ruthenica、紫翅猪毛菜Salsola affinis、钩刺雾冰藜Bassia hyssopifolia），分析生物土壤结皮覆盖对这8种凋落物质量损失率和分解速率的影响。结果表明：生物土壤结皮和植物种对凋落物质量损失率有极显著影响（P<0.01），生物土壤结皮的存在增大了荒漠植物凋落物质量损失率，不同物种的分解率差异显著。8种植物凋落物的质量损失率在结皮覆盖条件下为13.67%~64.56%，去除结皮处理下为13.58%~54.13%。其中，结皮覆盖条件下白梭梭、梭梭、紫翅猪毛菜的质量损失率（46.12%、41.26%、64.56%）显著高于去除结皮处理（35.85%、36.97%、54.13%，P<0.05）。生物土壤结皮的存在缩短了凋落物的半分解和95%分解时间，缩短长度随物种差异而不同，受凋落物的初始全碳和全氮含量调节。荒漠地表生物土壤结皮对植物凋落物分解具有促进作用，且这种作用具有显著的种间差异，地表生物土壤结皮的存在对初始全碳含量较低而全氮含量较高的凋落物促进作用更明显。     

科尔沁沙地几种常见植物茎叶吸水特征

植物通过茎叶吸水能够极大地改善自身水分条件。为研究科尔沁沙地植被茎叶吸收水分变化特征,于2017年7-8月选取科尔沁沙地常见植物差不嘎蒿（Artemisia halodendron）、小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）、猪毛菜（Salsola collina）,通过自然降雨、茎叶隔雨、根部隔雨的控制试验,运用压力室法测定了降雨前后的植物水势（Ψ）变化。结果表明：（1）根部隔雨试验中,差不嘎蒿、小叶锦鸡儿和猪毛菜降雨后的水势值与降雨前相比分别升高了约66.7%、59.5%和87.9%,在降雨后第2天的水势值与降雨前相比分别升高了约73.2%、86.7%和90.6%。（2）差不嘎蒿和猪毛菜在不同部位隔雨试验中的茎叶水势值差异不明显（P>0.05）,小叶锦鸡儿茎叶水势值存在显著差异（P<0.05）。（3）差不嘎蒿、小叶锦鸡儿和猪毛菜都存在茎叶吸水现象。小叶锦鸡儿比差不嘎蒿和猪毛菜更能够适应科尔沁沙地的生存环境。     

阿勒泰地区植被覆盖度及ET对气温变化的响应

研究气温对植被覆盖度和ET (Evapotranspiration，ET)的影响，对干旱区应对气候变化、维系生态系统稳定具有重要意义。基于阿勒泰地区及周边7个气象站，CRU数据集中的气温数据及MODIS ET数据，采用Mann-Kendall非参数检验、植被盖度反演等方法，对阿勒泰地区气温变化对植被覆盖度及ET的影响进行了研究。结果表明：（1）在1901—2016年过去的116 a间，阿勒泰地区年平均气温以0.18 ℃·(10 a)^-1速率增加，在1982年由突变前的2.2 ℃增加到突变后的3.5 ℃。（2）2000—2017年阿勒泰地区植被覆盖度变化的空间差异明显，植被覆盖度增加的面积与降低的面积总体相当；全区66.71%的区域植被覆盖度变化与气温呈负相关，而呈正相关的比例仅占18.55%，且全区气温变暖而盖度降低区域的占比达31.71%。（3）2000—2016年阿勒泰地区ET总体呈降低趋势，整个区域61.65%的面积温度降低、ET降低，而19.92%的区域表现为温度增加而植被ET降低。     

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。     

额河源流采金矿区不同恢复措施对矿区物种多样性和地上生物量的影响

以额河源流采金后废弃矿区为研究对象，于2011—2015年期间，通过采取不同恢复措施从被破坏矿区草地植物多样性和生物量的角度分析植被恢复效果。结果表明：（1）不同恢复措施促使各植物群落的物种数增加了5%～30%,说明采取恢复措施使得矿区生态环境得到了一定程度的恢复。（2）综合植被群落结构、盖度和地上生物量、物种多样性指数分析，措施A5（推平+圈羊）、A4（推平+补水）、A3（推平+覆土+黑加仑）较其他措施恢复效果更为显著。（3）通过对各样地植被丰富度指数（R）、Shannon Wiener指数(H′)、Simpson指数（D）、Pielou (Jsw)指数与地上生物量分别进行回归分析,发现指数曲线拟合关系最好。表明物种多样性与地上生物量均存在较显著的正相关关系(P <0.05)。本研究可为类似矿区的植被恢复与重建提供参考和借鉴。     

古尔班通古特沙漠6种荒漠草本植物的生物量分配与相关生长关系

选取古尔班通古特沙漠6种优势草本（2种短命植物,2种类短命植物,2种一年生长营养期植物）,对比分析了生物量分配及相关生长关系的异同。结果表明：（1）粗柄独尾草（Eremurus inderiensis）和细叶鸦葱（Scorzonera pusilla）的地下生物量较高,根冠比分别为1.412、2.751;小花荆芥（Nepeta micrantha）、琉苞菊（Hyalea pulchella）和雾冰藜（Eremurus inderiensis）、角果藜（Scorzonera pusilla）的地下生物量均较小,根冠比无显著差异,分别为0.150,0.184,0.144,0.101;2种类短命植物具有相似的叶片生物量分配比例,但其余4种植物的叶片生物量分配比例均存在显著差异。（2）6种植物的根冠比随个体增大均呈异速减小,而叶片生物量分配比例与植株大小的关系不一致,表现为异速减少（如细叶鸦葱）或保持恒定（如粗柄独尾草）的趋势。（3）小花荆芥和琉苞菊的地下与地上生物量间为等速生长关系,而粗柄独尾草、细叶鸦葱、角果藜以及雾冰藜则呈现出个体越大地下生物量分配比例越少的格局（异速生长）;6种植物的地下与叶片生物量间均为等速生长关系,且具有共同的相关生长指数（1.035）。6种植物的根冠比和叶片生物量分配比例的差异不仅与物种自身的遗传特性有关,还受个体大小的影响;地下与地上生物量分配存在等速和异速生长的差异;叶片与地下生物量间具有相同的生物量分配速率,表现出对干旱荒漠环境的趋同适应。     

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。     

不同植被盖度沙质草地生长季土壤水分动态

水分是干旱半干旱沙地生态系统最大的限制因子，研究植被盖度和土壤水分之间的关系有助于沙地生态恢复和保护。基于生长季科尔沁沙质草地不同植被盖度下土壤水分动态和降水的观测试验，分析了沙质草地植被盖度和土壤水分的耦合关系。结果表明：在土壤剖面上土壤水分存在明显的分层结构，依次为水分剧变层（0~40 cm）、缓变层（40~100 cm）和稳定层（100~180 cm）；植被盖度对土壤水分有很大影响，不同植被盖度下土壤含水量存在显著差异，土壤水分与盖度之间呈倒“V”型关系，土壤水分状况在28%的盖度下最优；不同的植被盖度下土壤水分对降水的响应也存在差异，在13%盖度下响应最敏感，28%和46%的盖度下响应微弱，后二者的土壤水分也相对稳定。在沙地生态恢复建设过程中合理的植被盖度配置可提高降水利用效率，并能使土壤水分和植被达到一种良好的平衡状态，从而有利于生态系统的稳定。     

沙漠植物抗氧化酶活性及渗透调节物质含量与光合作用的关系

以科尔沁沙地生长的沙漠植物差不嘎蒿(Artimisia halodendron)、小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)、扁蓄豆(Ruthenian medic)、胡枝子(Lespedeza bicolor)、黄柳(Salix gordejevii)和猪毛菜(Salsola collina)为材料,研究了自然状况下光合作用、保护酶活性及渗透调节物质含量的日变化特征及相关关系。结果表明:(1)5个C₃植物光合作用日变化为中午降低类型,净光合速率(P_n)在10:00到达第1个高峰,在14:00出现第2个高峰,其中4个植物第2高峰平均P_n仅为第1高峰的37%。C₄植物猪毛菜光合作用为单峰型。(2)在第1个P_n高峰期间,伴随着光合有效辐射(PAR)增高6.5倍和气温(T_a)增高,叶片水分亏缺度(VPD)增加3~6倍、气孔导度(G_s)下降60%;叶片丙二醛(MDA)含量增加18%,P_n增加3~13倍;过氧化物酶(POD)活性(除了扁蓄豆)平均增高29%、过氧化氢酶(CAT)活性(除胡枝子)平均增加82%;叶片可溶性糖含量增加48%,脯氨酸含量(除差不嘎蒿)增加74%。(3)午间和午后在大气PAR和T_a较高、叶片VPD较大、MDA含量和P_n下降时,渗调节物含量和抗氧化酶活性仍维持较高水平。日间叶片光合特性与保护酶活性和渗透调节物质含量的日变化间具有一定的相关性。抗氧化酶(尤其是POD和CAT)和渗透调节物(脯氨酸和可溶性糖)不仅在P_n增加过程中维护细胞氧自由基代谢和水分代谢平衡,而且在P_n较低时抑制膜脂过氧化和维持水分平衡,因此它们在日间提高P_n和恢复叶片光合作用上起重要的生理保护作用。6种植物参与抗逆生理调节的抗氧化酶和渗透调节物种类上差异显著。     

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。     

半干旱沙区3种优势固沙灌木生物量分配及其生态学意义

为探究科尔沁沙地3种优势固沙灌木生物量的分配特征，以黄柳（Salix gordejevii）、差不嘎蒿（Artemisia halodendron）和小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）为对象，采用全挖法在个体水平上研究了固沙灌木生物量构件及其占比、R/S（root-shoot ratio）、地上新生生物量占比、地上新生生物量与老枝生物量占比及其与冠幅的相关性和地下-地上生物量关系。结果表明：（1）科尔沁沙地3种优势固沙灌木生物量构件及其占比存在显著性的种间差异（P<0.05）；黄柳的老枝生物量及其占比居于首位，NAB（new aboveground biomass，新枝生物量）/OBA（old branch biomass，老枝生物量）为43.90%；差不嘎蒿的地上生物量占比居于首位，地上新生生物量是老枝生物量的2.43倍；黄柳和差不嘎蒿地下生物量集中分布在浅土层，不存在深根系（根系长度>100 cm）。（2）小叶锦鸡儿地下生物量及其占比和R/S（root/stem）均居于首位；地下生物量在根系长度>30 cm处的生物量占比达到61.61%，深根系（根系长度>100 cm）层地上生物量占比达到22.33%。（3）黄柳和差不嘎蒿的R/S、NAB/AGB（aboveground biomass，地上生物量）和NAB/OBA均与冠幅呈负线性关系，在固沙后期该两种灌木随着冠幅的增大，地上新生部分锐减，生产力下降，植被出现衰退。（4）通过非线性回归拟合得到3种灌木地上（y）-地下（x）生物量异速生长模型为：黄柳y=2.928x ^1.039（R²=0.901，P<0.01），差不嘎蒿y=32.802x ^0.685（R²=0.469，P<0.01），小叶锦鸡儿y=1.337x ^0.066（R²=0.833，P<0.01）。     

南沙红树林湿地公园水环境质量时空差异分析——基于改进后倍斜率聚类分析的视角

于2007年和2014年的丰水期和枯水期分别测量了南沙红树林湿地公园一期、二期及其附近河涌8个采样点的水体温度、pH、DO、COD、BOD₅、TP和TN等物化指标。通过对比监测结果和倍斜率聚类评价结果发现：研究区水质总体上处于Ⅱ级-Ⅲ级或Ⅱ级-Ⅳ级的“尚清洁”状态;红树林湿地公园一期2008年对外开放后至2014年,水环境指标中pH变化范围不大,DO、COD含量有所下降,BOD₅、TP和TN含量均呈增加趋势;2007年南沙红树林湿地公园一期采样点W1、W2、W3水质优于河涌采样点W7和W8,河涌采样点W7和W8水质优于红树林湿地公园二期采样点W4、W5、W6;2014年南沙红树林湿地公园二期采样点W4、W5、W6水质优于红树林湿地公园一期采样点W1、W2、W3和河涌采样点W7、W8;8个采样点中水质改善最明显的是二期采样点W6,水质下降最明显的是一期采样点W3;丰水期河涌水质2014年较2007年有所好转,但红树林湿地公园水质无论枯水期亦或丰水期,多数情况下优于河涌水质;研究区域水环境质量的时空差异总规律为2007~2014年南沙红树林湿地公园二期水质好转,一期水质有所下降。     

乌鲁木齐降水中δ18O的温度和降水强度效应的季节转换

受到温度和降水季节变化的双重影响,温带大陆和季风气候地区降水中的δ¹⁸O有很强的季节动态。在中国北方由于受到强烈的温度季节变化的控制,降水中δ¹⁸O有很强的温度效应,甚至在月尺度上与温度呈显著的正相关。然而,在降水事件尺度上,特别是多雨的夏季,显著的降水量效应仍然存在。本研究结合气象数据分析了来源于GNIP的乌鲁木齐月尺度上的降水中δ¹⁸O与平均气温和降水量之间的关系。结果表明:在年尺度上,保持气温和降水频率不变,扣除两者的影响,δ¹⁸O与降水强度有显著的负相关关系(P=0.012)。温度和降水强度效应分别为(0.45±0.03)‰·℃^-1(T=17.38,P<0.001)和(-0.28±0.12)‰·mm^-1(T=-2.29,P=0.023)。温度和降水效应在一年四季均存在,且两者存在季节转化,分别主导了一年中不同季节降水中δ¹⁸O的动态变化。在气温剧烈变动的春季(3-5月)和秋季(9-11月),显著的温度效应占主导。而在夏季(6-8月),显著的降水强度效应(T=-2.93,P=0.006)主导了降水中δ¹⁸O的动态。尽管在冬季(12月至翌年2月)降水强度效应和温度效应很微弱也不显著,但是前者仍然大于后者。     

乔木和灌木枝水分传导脆弱性沿降水量递增的分化

植物枝条失去50%水分传导时对应的水势(ψ50),称为枝的水分传导脆弱性。该指标是反映植物干旱适应能力的关键指标,也决定着植物沿降水梯度的分布。乔木和灌木枝水分传导脆弱性沿降水量递增的变化是否一致,有待揭示。基于已发表的文献,筛选出236种乔木、137种灌木,建立ψ50与分布地年均降水量及分布地干旱指数关系,来确认两大类植物的ψ50沿降水递增的变化的异同。结果表明:乔木和灌木的ψ50均随降水梯度、干旱指数的增加而增加,一元线性回归方程显著;ψ50与降水梯度、干旱指数回归方程的回归系数在乔木和灌木间差异不显著,但同一降水量下,乔木比灌木具有较低的ψ50值。我们认为灌木和乔木枝水分传导脆弱性对降水量和干旱指数递增具有相似的适应性。     

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。     

乌兰布和沙漠植物群落相异性及其影响因素北大核心CSCD

多样性反映群落间物种组成的相异性,是生态学研究的热点问题。通过对乌兰布和沙漠46个样地植物群落的调查数据进行分析,运用S?rensen相异性指数衡量该地区植物群落β多样性格局,并通过主成分分析、Mantel及Partial Mantel检验等方法来衡量各环境因子差异(包括气候和土壤)和群落地理距离对该区域植物群落β多样性格局的影响。结果表明:乌兰布和沙漠植物群落之间物种组成差异较大,物种周转(βsim)主导植物群落β多样性。气候因素、土壤因素和地理距离对植物群落β多样性及其周转组分有显著影响,物种周转对其响应与植物群落β多样性保持一致。乌兰布和沙漠植物群落物种在空间上的周转是环境限制和扩散限制综合作用的结果,环境过滤对植物群落β多样性及组分的影响超过扩散限制。