生物土壤结皮固沙理论与实践

生物土壤结皮是由土壤微生物、藻类、地衣和苔藓等孢子植物类群与土壤颗粒形成的有机复合体,在全球干旱区地表广泛分布,是干旱地表生物覆被层的主要构建者。生物土壤结皮是荒漠植物群落演替的先锋类群,能够提高荒漠地表的稳定性,固定碳和氮等营养元素,增加土壤肥力,并在保持土壤水分方面发挥重要作用,因此在干旱区受损地表的生态修复方面具有广阔的应用前景。通过分析组成生物土壤结皮的物种更替与维持其结构的胶结方式转变之间的生态关系,阐释了生物土壤结皮固沙的生物学基础,提出在人工结皮恢复实践中,应选择以本地优势物种（如具鞘微鞘藻、齿肋赤藓和银叶真藓等）为目标种的生态学原则,并通过对目标物种的纯化、培养,完成由实验室至温室的扩繁过程,实现逐级扩大生产,为野外固沙应用提供充足种源。阐述了结皮野外接种恢复的最适物种组成、物理化学方式结合的组合模式,提出应从地表稳定性、土壤养分和结皮物种多样性等方面进行生长状况评估,梳理了中国在结皮人工恢复领域的研究进展和面临的问题与挑战,阐释了利用人工培养生物土壤结皮开展生态修复的应用前景。     

新疆贝母(Fritillaria walujewii)的遗传多样性与遗传结构

新疆贝母具较高的药学利用价值,但现存量稀少,被列为新疆Ⅲ级保护植物。为了探明其天然居群的遗传多样性,本研究选取3个叶绿体基因片段对18个居群的235个个体进行测序。结果表明:新疆贝母总的遗传多样性较高;居群间发生了明显的遗传分化;遗传距离与地理距离呈显著的相关性;昭苏县及新源县的居群具有较高的遗传多样性。居群间的地理障碍及自身的有限传播距离可能导致了居群间的遗传分化。较高的遗传灭绝风险提示应该及时对新疆贝母的天然居群进行保护,尤其在遗传多样性较高的昭苏、新源地区。     

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。     

反硝化-分解模型在荒漠土壤CH4和N2O通量估计中的应用

甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)等温室气体通量具有高度时空变化特点,通过野外站点直接测量耗时且费力。为弥补监测方面不足,解析变化环境下反硝化-分解模型(DNDC)模拟值和样地原位观测值之间的对应关系,探讨模型在温室气体预测方面的潜力具有意义。本文选择古尔班通古特沙漠,对氮沉降影响下荒漠土壤CH₄和N₂O通量进行了模拟估计,并与实测数据进行了对比分析。结果表明：DNDC模型可较好地模拟荒漠土壤N₂O通量的变化,模拟值与实测值显著相关(P<0.001);而模型对荒漠土壤CH₄吸收量的变化模拟效果不显著,但模拟的年累计吸收量与真实值较为符合。DNDC模型敏感性试验分析表明,随着年平均气温、土壤有机碳(SOC)含量和施氮量的增加,土壤N₂O排放量和CH₄的吸收量显著增加;年降水量对土壤N₂O和CH₄通量变化影响不显著;土壤容重与土壤N₂O排放量和C...     

古尔班通古特沙漠草本植物生物量分配特征

草本植物层片是古尔班通古特沙漠早春生产力的主要贡献者,为深入了解荒漠草本植物在群落水平上对荒漠环境的整体适应性,分析了沙漠中部1 hm2样地中草本植物层片地上与地下生物量分配关系,并验证了草本植物层片生物量与根冠比、物种丰富度以及植株密度之间的关系.结果 表明:(1)类短命植物囊果苔草(Carex physodes)是...     

3种荒漠植物幼苗生长和光合生理对氮增加的响应

选取荒漠地区广泛分布的3种多年生草本植物骆驼刺（Alhagi sparsifolia）、骆驼蹄瓣（Zygophyllum fabago）和盐生车前（Plantago maritima）,研究其生长和光合生理对氮增加的响应。结果表明: ①中等浓度和高浓度氮处理均能够促进3种植物生物量的增加。施氮浓度增加后,骆驼刺的根重和根长均增加,但是骆驼蹄瓣和盐生车前却降低。随着氮浓度增加,冠根比（S/R）亦增加,说明氮沉降增加能够促进生产力尤其是地上生产力增加。②随着氮浓度的增加, 植物的净光合速率（包括最大净光合速率）、叶绿素和可溶性蛋白增加。骆驼刺和盐生车前的瞬时水分利用效率表现为降低,而骆驼蹄瓣则表现为增加。3种植物可溶性糖含量随氮浓度的增加而减少。3种植物的光合生理特征响应能够很好地与生长相对应,在光合生理受到氮素营养限制时,其植物的生长较慢。当解除营养限制时,光合增加、可溶性糖减少,植物生物量增加。