荒漠人工植被区柠条和油蒿茎干液流动态研究

 于2008年5—10月利用Dynamax茎流仪观测了沙坡头人工植被区18龄柠条和8龄油蒿的茎干液流速率,并利用涡动相关系统同步监测了环境因子,分析了柠条和油蒿液流动态变化及其与环境因子和作物参考蒸散量(ET0)的关系。结果表明,观测期间柠条和油蒿液流速率均表现为明显的单峰曲线;柠条液流一般在06:00左右启动,12:00左右达到高峰,然后下降,夜间存在液流现象;油蒿液流一般在08:00左右启动,14:00—16:00达到高峰,在夜间没有观测到液流的发生;柠条和油蒿的液流速率和ET0存在显著的线性关系;环境因子对柠条液流量影响的大小顺序为太阳辐射>相对湿度>空气温度>饱和水汽压差>风速;而对油蒿液流量影响的环境因子大小顺序为太阳辐射>饱和水汽压差>相对湿度>空气温度>风速。     

沙漠人工植被区柠条树干液流变化及影响因子分析

于2008年5—9月利用Dynamax茎流仪测量了沙坡头地区18 a龄人工柠条的树干液流速率,并利用涡动相关系统同步监测了环境因子,分析柠条液流的变化规律及其与环境因子的关系。结果表明,观测期间柠条液流速率均表现为明显的单峰曲线,液流一般在00:00左右启动,08:30—11:30达到高峰,然后下降,在午夜时分达到最低。对液流速率与环境因子的相关分析表明,太阳辐射、相对湿度、空气温度、风速等因子显著影响到柠条的液流速率,其中太阳辐射和相对湿度的影响最为显著, 经过逐步回归建立了该区柠条液流速率与环境因子的多元线性方程。     

昆虫寄生对柠条种子命运的影响

在腾格里沙漠东南缘荒漠草原区研究了昆虫寄生对柠条种子命运的影响, 结果表明:①种子库的虫寄生率高达69.7％,寄生性昆虫为柠条豆象(Kytorrhinus immxitus Motschulsky),柠条坚荚螟(Etiella zinckenella Treitschke),柠条种子小蜂(Bruchophagus neocaragae Liao),刺槐种子小蜂(Bruchophagus philorobinae Sphov);②整个种子库的发芽率为38.35%, 无虫寄生的种子的发芽率为88.6%,柠条豆象寄生完全阻断种子的发芽率; 种子小蜂类和柠条坚荚螟取食寄生的种子发芽率分别为19.2%和5.3%。③完好的种子和不同昆虫寄生的种子之间长度、宽度和重量之间有显著的差异。和正常种子相比较,柠条豆象寄生引起种子体积增大; 柠条坚荚螟和种子小蜂寄生均使种子体积减小; 柠条豆象、柠条坚荚螟和种子小蜂寄生引起种子的重量损耗分别为57.64%,49.13%和39.30%。结果证明昆虫寄生对种子的命运有重要影响,是影响种群更新的关键因素之一。     

不同演替阶段人工柠条林丛枝菌根真菌分子多样性研究

采用PCR-DGGE和DNA克隆测序技术对黄土沟壑区一时间演替序列（5、13、20 a和42 a）上的人工柠条林的丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi;AMF)进行群落结构及多样性研究。结果显示,所有DNA序列聚为四个均属于AMF Glomus属的序列群,分别与Genbank上已登录的G.intraradices（同源性≥98%）、G. fasciculatum（=99%）、Glo18（=98%）和G. sp.（=98%）相关,这表明,在特定的时间点上柠条根系的AMF多样性十分低下。这四个序列群在5~20 a的柠条林中均出现,而在42 a的柠条林中只有G. sp.未出现,这表明,AMF群落组成并未随着柠条林的演替而发生显著改变,即AMF群落并未随着人工柠条林的恢复演替而得到恢复;土壤理化性质的稳定以及人工柠条林中的AMF群落与植被之间的正向反馈关系可能是导致这种现象的主要原因。     

非结构糖在柠条(Caragana korshinskii K.)再生生长和持续生存中的作用

 柠条在地上组织破坏后从根颈处萌蘖出大量的一年生枝，根系储存的碳水化合物将供应地上生长。但连续刈割后根系储存物质如何变化，储存物质在柠条生长和维持存活中的作用仍须研究。本文在不同时间段内对柠条新萌蘖枝进行连续去除（处理1：对照，3月28日刈割1次后不再处理；处理2：从萌芽到6月9日，每3 d去除一次新萌发枝；处理3：从萌芽到6月24日，每3 d去除一次新萌发枝；处理4：从萌芽到7月15，每3 d去除一次新萌发枝）。结果表明：处理3和4在7月非结构糖含量显著高于处理1和2，说明处理1和2将根系储存的非结构糖用于地上生物量的恢复。连续刈割处理（处理3和4）导致柠条根系非结构糖含量持续下降，这主要是由根系呼吸作用引起。秋末对当年生枝统计结果表明，各处理之间当年生枝数/刈割枝在各处理间差异不显著，说明柠条对外界的破坏具有极强的忍耐能力。     

沙坡头人工植被固沙区天然降水的入渗和分配研究

土壤、植被冠层与大气界面间(SVAT)物质传输过程日益成为水文学研究最感兴趣的领域,降水量的迁移与转换是非灌溉区SVAT主要的物质传输过程.干旱半干旱区稀疏灌丛蒸散量占降水量的90%以上,因此对降水入渗与水分在土壤内植物根际区再分配的研究显得十分重要.试验于2001年8月17日至9月30日在中国科学院沙坡头试验站进行,主要观测人工植被荒漠灌木柠条(Caragana korshinskii) 灌丛固定沙丘降水入渗与再分配过程.结果表明:在7次不连续降水过程中,土壤入渗深度与降水强度呈简单线性相关关系,土壤入渗速率约为降水强度的10倍.当次降水过程中降水强度小于0.46 mmh-1时,土壤入渗速率约为0 cm*h-1,此时的降水对沙区土壤基本上没有水分补给作用.受荒漠灌木柠条根系吸水作用的影响,其根系密集剖面深度40～140 cm内降水水分入渗积累不明显.降水入渗速率及入渗深度受土壤剖面初始含水率多寡而变化,干燥土壤剖面有助于提高瞬时入渗速率.降水以后随着时间的推移,人工固沙区微环境内空气温度、湿度等气象条件适宜,柠条生长进入相对旺盛阶段,其根系密集层140 cm深度处土壤含水率在总体上下降的过程中,表现出昼消夜长的趋势,试验期间翌日 8:00时土壤含水率值略高于前一日20:00时水分值 0.1%～0.3%.     

柠条适应极端干旱的生理生态机制 ——叶片脱落和枝条中叶绿体保持完整性

 为了探讨柠条适应极端干旱的生理生态机制,对盆栽柠条停止浇水造成土壤持续干旱直到叶片完全脱落,然后复水。干旱和复水期间,对土壤、叶片和枝条的相对含水量、叶片和枝条中的叶绿素含量以及超微结构进行了测定和观察。结果表明,干旱脱水过程中叶片中的色素含量下降,枝条中类胡萝卜素含量下降。复水4 d后,叶片中色素含量和枝条中类胡萝卜素含量上升并逐步达到正常水平。超微结构研究表明,柠条嫩枝的亚细胞组织中普遍含有叶绿体。正常条件下,无论是枝条还是叶片的亚细胞组织,叶绿体紧贴细胞壁。叶绿体中的类囊体排列整体有序。随着干旱的加剧,叶绿体脱离细胞壁,向细胞中央靠近。严重干旱造成了叶片叶肉细胞和叶绿体结构不可恢复性的破坏,包括外膜和膜片层结构,类囊体膜解体,淀粉粒消失,部分细胞器裂解成碎片。而嫩枝的亚细胞组织和叶绿体都保持完整。因此,柠条通过叶片脱落减少光照面积来适应极端干旱对自身造成的伤害,通过保持枝条中叶绿体的完整性和一部分叶绿素为复水条件下光合作用的快速恢复提供了保证。     

黄土丘陵区坡面柠条(Caragana korshinskii)林地草本植物分布特征

人工植被恢复会显著影响林下草本的分布及多样性,而人工植被恢复耦合坡面微地形变化对草本群落分布及其多样性响应尚缺乏系统的认识.以位于半干旱黄土丘陵区的甘肃定西龙滩小流域为研究区,系统调查和监测了不同坡向上、中和下坡位人工柠条(Caragana korshinskii)林地草本群落组成、生物量与柠条生长状况、凋落物量及土壤...     

毛乌素沙地锦鸡儿（Caragana）根系微域细菌群落多样性特征

基于16S rRNA高通量基因测序技术,对毛乌素沙地小叶锦鸡儿（Caragana microphylla)、柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii）根系微域（即根系、根际土、根区土、灌丛间空白土）间的细菌群落多样性和结构差异性进行表征。本研究对各根系微域间细菌群落的Alpha多样性指数进行了单因素方差分析以及基于OTU水平的PCA分析,探究其在根系微域间Alpha和Beta多样性的层级变化,证实了有关植物根系微域生态位分化的报道,并发现锦鸡儿属植物根系微域间细菌群落的多样性和结构组成随着4个微域类型由外及内呈现出显著的层级差异性（P<0.05）。通过对优势细菌群组的结构组成分析,发现锦鸡儿属植物对特定细菌群组具有显著的向根系内筛选富集的作用（P<0.05）。这种植物通过根系微域对特定细菌群组的逐级筛选富集作用,是导致锦鸡儿属植物灌丛下不同生态位间细菌群落结构和组成发生层级变异的主要原因。     

荒漠灌丛降雨再分配对土壤pH值的影响

对腾格里沙漠东南缘沙坡头地区1989年建植人工植被区优势固沙灌木柠条（Caragana korshinskii）和半灌木油蒿（Artemisia ordosica）树干茎流及穿透雨的pH值,以及灌丛基部、灌丛下和灌丛外裸地0～10 cm和10～20 cm剖面深度土壤pH值分别进行测定,并与大气降雨pH值进行比较,以探讨荒漠灌丛降雨再分配对土壤pH值空间变异的影响。结果表明:大气降雨pH值最高,穿透雨pH值次之,树干茎流pH值最低,三者之间具有显著差异（p<0.05）。灌丛外裸地土壤pH值最高,灌丛下次之,树干基部最低。总体而言,0～10 cm剖面深度土壤pH值小于其下方10～20 cm剖面深度土壤pH值。柠条灌丛产生的树干茎流对土壤的酸化作用强于油蒿灌丛。树干茎流和穿透雨的酸化作用是导致土壤pH值从灌丛间裸地到灌丛基部方向上降低的一个重要原因。