羽毛针禾(Stipagrostis pennata)根鞘暗色丝孢菌降解功能的初步探究

羽毛针禾（Stipagrostis pennata）因其特殊的根鞘结构而成为新疆北部古尔班通古特沙漠中流动和半流动沙丘上的先锋禾草和优良固沙植物。通过多种方法对5株供试暗色丝孢菌的降解功能进行初步探究,以期为高效降解真菌的选育工作提供理论依据。结果表明：（1）通过羧甲基纤维素钠（CMC-Na）水解圈测定法挑选产纤维素酶的菌株,据透明圈直径与菌落直径的比值判断其产酶能力的大小,除0103菌株外其余株菌均具分解纤维素的能力,0104菌株Dp值高达1.70,其余菌株依次为0304 > 0105 > 0204。（2）采用滤纸条降解法、失重法,对产纤维素酶的菌株进行降解纤维素功能的验证,其中0104菌株降解能力较为明显,其滤纸失重率高达55.72%。（3）在以聚乙烯为唯一碳源的琼脂培养基培养上述菌株,发现0103菌株具降解聚乙烯能力,光学显微镜下观测到被降解的单个聚乙烯膜片面积达3.75 mm²。由上可知,0104和0103菌株分别在降解纤维素及聚乙烯方面有潜在的应用价值,其研究结果也拓展了对根鞘微生物功能的认识,除细菌微生物菌肥之外,真菌资源的挖掘和利用也值得更进一步的关注。     

三江并流区干热河谷成因新探析

干热河谷是青藏高原周边及三江并流区引人注目的、较为独特的地生态现象。干热河谷是构造-地貌-古生态效应、环流-季风-“狭管”效应、地形波-局地环流-降水-焚风效应、植被-土地利用-人类活动干扰效应等综合作用而形成的原生性的地生态现象。早第三纪时,三江并流区是斜贯我国广阔干旱气候带的组成部分。随着青藏高原的隆起和西南季风的形成演化,逐渐向暖湿性的亚热带气候和植被演化,进入上新世末-更新世以后,纵向岭谷地貌形成,大江大河溯源侵蚀,河谷深切,在深切河谷下部逐步形成与其纬度位置相当的干旱半干旱生态景观,从古生态上实现了某种意义上的“返祖”现象。冬半年本区受西风南支急流控制形成干季,夏半年受西南季风控制,尽管带来大量水汽,但受特殊地貌格局影响,在本区形成金沙江河谷等四个少雨区,部分气流沿狭窄平直河谷急速北流一路无阻,水汽被输送到北部地势增高之处形成地形降雨。纵向排列的岭谷地形波,形成明显的降水波状起伏分布曲线,气流越过山岭后下沉气流带来“焚风”效应,形成干热河谷。人类活动叠加在原已生态脆弱的干热河谷生态系统之上,社会经济发展使其土地利用强度加剧、植被减少、水土流失严重等,促使生态环境进一步朝干热化方向发展。因而,干热河谷形成有着其地史、大气环流、季风、大地貌及地形波效应、植被抗逆性差等自然要素的综合作用,并叠加了人类的干扰,是局地地-气-水-生-人交互作用及耦合效应的综合产物。     

岷江上游干旱河谷灌丛研究

岷江上游干旱河谷灌丛现代植物区系的基本特征是温带分布属占优势而含有较多的热带分布属,以及拥有许多古地中海残遗种和本地特有种,其与古地中海在时间上、与现代中亚(草原和荒漠)在空间上有着渊缘联系,热带属的种与温带荒漠、草原种在此巧妙地聚集和组合是干旱河谷的特有现象,它可能是古地中海植物区系的延续和残遗的反映,在某种意义上可能是历史植物区系的"活化石"。幽深而封闭的峡谷地貌和青藏高原亚热带山地半干旱的暖温气候,以及干燥而贫瘠的山地(碱性)灰褐土是干旱河谷灌丛生境的基本特征。土壤湿度(水分相对含量)和肥力(有机质相对含量)的梯度分析,显示出半干旱-半贫瘠的土壤为其代表性的也是主要的生境类型。一种既无乔木群落(森林)又无草本群落(草原或草甸),而仅有矮灌木和半灌木占优势的灌木群落(矮灌丛),盖满了干旱河谷沿岸干燥山坡的荒凉景观,是岷江上游干旱河谷自然植被的现状概貌和基本特征。干旱河谷灌丛形成于特定的生态环境和地质历史的时空中,是一种处于森林与草原之间的而近似于草原灌丛的隐域性(非地带性或超地带性)植被。其含有的众多中亚荒漠、草原种,在干旱河谷多为中生或中生耐旱特性。因此,干旱河谷灌丛不是草原也更不是荒漠,而是中国-喜马拉雅地区夏雨性的冬旱灌丛(群系纲),它与地中海型气候的冬雨性夏旱灌丛(群系纲:如地中海的Macehia和北美洲的Chaparral等)同属于干旱(季节性)灌丛植被型的两个群系纲(Formation class)。从干旱河谷灌丛数量分析的样地相关性半矩阵中,析出的具有三角形网眼的灌丛之群系关联网(Relative net)和群系之样地关联网,显示了灌丛核心群系和群系的典型样地在关联网中的相关位置。干旱河谷灌丛沿着地质历史的长河在地貌形成与演化过程中,大约在上新世(或许更早)青藏高原尚处于夷平面发育时期,早先的干热性古植被(森林草原)中,就可能已经孕育着干旱河谷灌丛的雏型,至少与邻近的横断山区干旱河谷及中亚的荒漠、草原区(或泛、古地中海区)拥有许多共有种,继而在整个第四纪中不断发展和逐渐形成。在全新世最新的深切河谷中生存着第三纪古老植被的残遗类型和衍生后裔,是现代干旱河谷灌丛起源古老的历史性反映和植被现状的基本特征,它应该是一种原生性的植被(或顶极群落)。建立封山、禁止放牧和樵采以及保护自然植被的有效管理机制,综合开发干旱河谷自然环境中水、热优势资源的直接和间接的多种效益,是岷江上游干旱河谷保护和建设生态环境与发展区域经济的基本途径。岷江上游干旱河谷灌丛拥有十分特殊的古老植物区系和非常稀有的原始植被类型,在有限的地域内保存着古地中海植物区系的残遗成分和衍生后裔,在广阔的湿润森林地带的特定环境中生存着典型的冬旱灌丛,这些都是十分宝贵而稀有的自然遗产,对于研究我国西部的历史植物区系和自然地理,以及保护和建设现代生态环境和区域经济,都有着非常宝贵的科学价值和十分重要的现实意义。因此,特建议在岷江上游干旱河谷划出一定的面积建立自然保护区。保护地段可选设在杂谷脑河的甘堡至龙溪地区(包括主要支流的一部分河段)和岷江干流的飞虹桥至黑水河的沙坝(干旱中心)地区。     

黑河中游花棒的开花特性与繁育系统研究

2009年5—10月在黑河流域中游定位观测了花棒的开花特性,运用人工授粉和套袋试验等方法测定了花棒的繁育系统。结果表明,花棒单朵花的花期为2～5 d。花粉属“非淀粉型”,寿命4～8 h。访花者有10余种,以膜翅目昆虫为主。授粉实验结果显示其不存在无融合生殖,自交亲和,自然条件下,虫媒在传粉过程中起决定性的作用,表明花棒的繁育系统为混合交配系统。     

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.     

灌溉量对2种灌木光合特性和水分利用效率的影响

采用野外试验,研究了灌溉量对新疆策勒绿洲木沙拐枣（Calligonum mongolicum）和花棒（Hedysarum scoparium）光合特性和水分利用效率的影响。结果表明：（1） 随着灌溉量的增加,沙拐枣和花棒的净光合速率均增加,但是蒸腾速率、气孔导度、胞间CO₂浓度没有明显增加;（2） 灌溉增加了沙拐枣的清晨水势和正午水势,并且只有灌溉和无灌溉处理的正午水势差异显著（p<0.05）;而灌溉只增加了花棒的清晨水势,并且只有充分灌溉和无灌溉的条件下差异显著（p<0.05）;（3） 在不同的灌溉条件下,沙拐枣和花棒的稳定碳同位素比率δ¹³C变化不大,沙拐枣在无灌溉、适度灌溉、充分灌溉下δ¹³C的平均值分别为-12.267、-12.147、-11.958,花棒的δ¹³C分别为-27.928、-28.068、-27.166;（4） 沙拐枣和花棒的水分利用效率均在无灌溉条件下明显高于灌溉条件下,而且一次性的灌溉不会改变其水分利用效率。     

干旱区沙漠化土地逆转植被的防风固沙效益研究

使用便携式防沙风速廓线测量仪和阶梯式集沙仪测定了单个植物的阻风作用以及不同恢复阶段植被内的近地面风速、输沙量;同时调查了不同恢复阶段植被的组成、覆盖度,土壤理化性质。结果表明,油蒿、沙蒿、柠条和花棒的个体空间构型分别是:沙蒿、花棒株型为疏散丛生型;柠条株型为中间丛生型;油蒿株型为紧密丛生型;近地面0~50 cm层的阻风阻沙作用效果由强到弱依次为油蒿>沙蒿>柠条>花棒。演替更新过程中,柠条、花棒、沙蒿逐渐衰退,到顶级群落阶段已完全从群落中退出,油蒿形成单一优势种顶级群落。由于优势种群的变化,从初始阶段→发展阶段→相对稳定阶段（顶级群落阶段）的演替更新过程中,近地面粗糙度从0.003 cm、6.039 cm增加到17.726 cm;在流动沙丘2 m高度风速为6.5 m·s-1时,相对稳定阶段没有出现风蚀,发展阶段输沙量只达到1.83 g·cm-1·h-1,占到初始阶段的3.2%。在3 m高度风速相同时,发展阶段近地面风速较初始阶段降低了54.29%,沙结皮厚度达到1~3 mm,所占面积比例达到91%,已经基本实现防风固沙;相对稳定阶段近地面风速较初始阶段降低了83.68%,沙结皮厚度达到5~6 mm,所占面积比例达到98%,完全实现防风固沙。     

极端干旱条件下策勒绿洲引种植物水分生理特征研究

在塔克拉玛干沙漠南缘的中国科学院策勒沙漠研究站植物引种筛选实验区内,以3 a生文冠果、花棒和紫叶小檗为实验材料,研究三种植物经历持续干旱到短期复水过程中的生理生态响应。结果表明：（1）干旱复水后花棒和紫叶小檗的chla、chlb、叶绿素总量以及chla/b值均随土壤含水量的增加而显著增加,文冠果的叶绿素及其组分含量减少。水分变化对chla含量影响较大。（2）三种植物的MDA含量、SS含量在复水后并没有减少,而是显著的增加,文冠果的增加量最大;各物种的脯氨酸的含量降低,紫叶小糪减少的最多。（3）三种植物的清晨水势和正午水势随土壤水分含量的增加而降低,花棒和紫叶小檗的水势变化较小,水分亏缺迹象不显著。文冠果和花棒的抗逆性较强,而紫叶小檗对水分变化比较敏感。本研究结果可为研究区引种植物的适应性及防护林建设中的植物种选择提供理论参考。     

荒漠植物花棒耐盐性的傅立叶红外光谱法研究

试验以荒漠植物花棒幼苗为材料,应用傅立叶红外光谱（FTIR）法研究了NaCl胁迫下花棒叶片主要有机化合物含量和蛋白质结构的变化以及叶片K+和Na+含量。结果表明,叶片Na+、K+含量随着0~255 mM NaCl盐胁迫逐渐增强而变化,导致Na+/K+比值逐渐降低,显示出盐胁迫下花棒幼苗具有”吸钾排纳”特性。花棒幼苗再170 mM NaCl的高浓度胁迫下24 h,叶片中蛋白质、酯类和碳水化合物含量大幅度增加。花棒的蛋白质二级结构中1 665/1 638 cm-1比值的逐渐降低。揭示出花棒植株通过增强蛋白质、酯类和碳水化合物合成代谢调控能力抵御盐胁迫的损伤,而且花棒蛋白质二级结构更趋稳定,与叶片中Na+/K+比值的变化趋势显著相关。因此花棒为了适应高浓度盐胁迫,具有叶片蛋白质、酯类快速合成以及蛋白质构象更趋于稳定的积极响应。     

电晕电场将大豆Gy3基因导入花棒愈伤组织及植株再生

以花棒幼胚诱导的愈伤组织为受体材料,利用针-板电晕电场将pBI121质粒(含GUS基因和卡那霉素抗性基因)导入花棒愈伤组织,利用组织化学定位实验检测到GUS基因在受体组织中的瞬时表达。用80 mg\5L-1卡那霉素筛选转基因花棒愈伤组织中含有的大豆Gy3基因,获得了38株再生植株,含大豆Gy3基因3株,再生植株经PCR、RT-PCR检测初步证实大豆Gy3基因已转入花棒植物基因组DNA中并发生转录。     

林木水力结构与抗旱性研究综述

干旱是主要的环境胁迫因子之一,对林木影响非常广泛和深刻。我国自20世纪80年代开始,对林木抗旱性及其机理进行了大量的研究,并且取得了一定的研究成果,然而到目前为止,仍然很难定量地证实树木的一些生理参数的一种或任何一种组合可以实质性地改善树木的耐旱行为。水力结构理论形成于20世纪70年代,引入我国仅仅10 a时间。它是指植物在特定的环境条件下,为适应生存竞争的需要所形成的不同的形态结构和水分运输供给策略。从树木水力结构理论的理论基础、主要参数、树木水力结构和木质部空穴与栓塞化的关系,以及关于水力结构的国内外研究现状进行了详细介绍,并且对树木的水力结构与抗旱性的关系进行了探讨,认为树木木质部的空穴与栓塞化在水分亏缺解除以后的恢复能力与树木的抗旱性密切相关,并针对我国的树木水力结构研究现状提出了一些建议。     

An analysis of winter temperature and dew point under the canopy of a common Sonoran Desert nurse and the implications for positive plant interactions

Many studies have focused on positive-plant interactions such as nurse plants, which provide a sheltered subcanopy environment that benefits the nursed species. Most of these studies have focused on plant distribution and association patterns, while the microclimatic benefits are often assumed. This study quantifies 5 a.m. subcanopy temperatures as well as dew points beneath a common nurse tree of the Sonoran Desert, Cercidium microphyllum (palo verde, Fabaceae). Data are collected over 35 days in the winter (January and February) at six locations (at the base of the trunk, midway to the canopy edge, canopy edge, all to the north and to the south of the base of the tree) under each of two trees, as well as a control in the open.It is warmer beneath the tree than in the open, but also, it is warmer in the interior than at the canopy edge, and warmer to the south. Furthermore, differences in temperature between the subcanopy and the open site are greater on colder nights, and less pronounced on warmer winter nights, possibly due to the effect of cloud cover which often results in warmer overnight lows. In addition, variation in 5 a.m. temperature is greatest at the canopy edge and open, and temperature varies less in the interior where temperatures are also warmer. Subcanopy cover was quantified using fish-eye imagery. Results show that there is a significant relationship between 5 a.m. temperature and overlying cover.Dew point temperatures, surprisingly, were lower under the tree than at the canopy edge and in the open. That is, it is relatively dry under the nurse. This pattern can similarly be seen by distance and direction from the base of the tree (drier in the south). This may have to do with the nurse's roots and other vegetation growing beneath the nurse's canopy that compete for water in the ground, which leaves less available water to evaporate into the subcanopy air.     

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。