毛乌素沙地油蒿群落演替的生理生态学机制

对毛乌素沙地稀疏阶段、建成阶段和衰老阶段的油蒿群落的野外观测实验结果表明,不同演替阶段的油蒿群落对环境的适应性和生理生态特性表现出明显的差异。随群落盖度的增加,0—20 cm土层中土壤含水量明显增加,而在20—80 cm范围内有所下降。与稀疏阶段和建成阶段的油蒿群落相比,衰老阶段的油蒿群落的平均净光合速率低,光饱合点低,光能及水分利用效率最低,并且日变化过程也表现出受到了明显环境胁迫。在不同的演替阶段,油蒿的气孔导度与植物水势均呈线性相关。随植物水势的降低,处于衰老阶段的油蒿气孔导度降低速率最快。结合气孔导度和水分循环的关系,还初步探讨了毛乌素沙地油蒿群落演替的主要驱动因子。     

干旱胁迫对甘草光合特性与生物量分配的影响

 为了探讨干旱胁迫对甘草光合特性与生物量分配的影响，采用土壤干旱胁迫处理盆栽2 a生甘草实生苗，测定胁迫30 d的甘草叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度等生理指标和胁迫60 d的地上地下各器官生物量。结果显示，在土壤相对含水量为50％的轻度干旱胁迫下，甘草叶片光合生理指标与根生物量变化不显著，在土壤相对含水量为35％的严重干旱胁迫下，甘草叶片净光合速率与蒸腾速率显著下降，胞间CO2浓度显著升高，气孔导度显著降低，各器官生物量显著下降。但随着干旱胁迫程度的加剧，甘草水分利用效率与气孔限制值能够保持相对的稳定，生物量分配更多地流向地下器官，地上器官生物量分配明显变少，根冠比增大。研究表明，甘草的光合特性与生物量分配格局对于干旱环境具有很强的适应能力，引起甘草叶片光合速率下降的主要原因是非气孔因素。另外，在土壤相对含水量35％以上的干旱胁迫下，不但不会影响人工种植药材的产量，而且可能会促进甘草酸在根中的合成积累，提高药材质量。     

荒漠植物雾冰藜和沙米叶片对凝结水响应的模拟实验

通过模拟凝结水实验,研究了荒漠被毛植物雾冰藜和无毛植物沙米的叶片是否吸收凝结水。试验设计无模拟凝结水、偶尔发生凝结水以及频繁发生凝结水3个处理,每个处理又分干旱条件和人工浇水两组控制试验,研究了模拟凝结水对雾冰藜和沙米枝条相对含水量、水势、净光合速率、气孔导度、基径、地上和地下生物量的影响。结果表明,对于被毛植物雾冰藜而言,模拟凝结水显著提高了人工浇水和干旱条件下的气孔导度和地上生物量,仅提高了干旱条件下植株的水势、相对含水量、净光合速率以及地下生物量;而对于植株的基径有较小的效应。对于无毛植物沙米而言,模拟凝结水对两种水分条件下的枝条相对含水量、水势、净光合速率、气孔导度、基径、地上和地下生物量影响不大。因此,有毛植物雾冰藜的叶片可以吸收凝结水,并且其植株的光合作用、水分关系以及其生长都会对凝结水的发生产生响应,而无毛植物沙米叶片不吸收凝结水。     

油蒿(Artemisia ordosica)和柠条(Caragana korshinskii)生理生态特性的昼夜变化特征与调节机制

研究了两种优良固沙植物油蒿(Artemisia ordosica)和柠条(Caragana korshinskii)的光合生理、水分生理和根、茎、叶渗透调节物质的昼夜变化特征。结果显示:空气相对湿度在夜间大幅度回升,植物的昼夜叶温差高于气温差。植物日间呈光合作用,夜间呈呼吸作用,油蒿的光合速率和呼吸速率均高于柠条;日间光合作用出现的光抑制可在日落时迅速恢复。日间气孔导度和蒸腾速率呈现大幅度的波动,在夜间趋于低缓,油蒿日间的调节幅度高于柠条,且在夜间仍维持一定的气孔开度。油蒿根含水量和小枝水势始终高于柠条,但柠条在夜间的根系吸水能力高于油蒿。油蒿根、茎、叶的可溶性糖含量均高于柠条,在夜间叶片的可溶性糖可大量的传输至根部;柠条根、茎、叶的脯氨酸含量均高于油蒿,油蒿的根和叶片在夜间出现较高的脯氨酸累积。植物生理活动的夜间调整对增强午间抗逆性有一定的作用。     

两种人工湿地条件下芦苇与芦竹生理生态特性研究

通过对芦苇（Phragmites australis）和芦竹（Arundo donax）在模拟表面流湿地和潜流湿地条件下的生长特性比较,发现在两种人工湿地生长的两种植物叶片水势基本一致。对于植株相对生长率,叶片叶绿素含量、光合速率、蒸腾速率、气孔导度等指标,芦苇各项指标在两种人工湿地间的差异不显著;芦竹在潜流湿地中的生长特性明显优于表面流湿地,二者间差异极显著（n=3,P〈0．01）。根系的生长状况与叶片水势情况表明水分供需并不是影响植物生理差异的因素;叶片叶绿素含量与光合作用的正相关表现说明叶绿素是影响两种湿地类型上植物生理特性差异的主要因素;芦苇、芦竹在两种人工湿地间的生理生态差异说明芦苇能适应两种湿地生境,而芦竹更适合种植在潜流人工湿地。     

丘间滩地糜子和玉米光合蒸腾特性与内外影响因子的关系

对种植在丘间滩地的糜子和玉米进行了光合、蒸腾及一系列内外影响因子的测定。结果表明:两种作物光合、蒸腾日进程曲线均呈单峰型;蒸腾速率达峰值的时间落后于光合速率达峰值的时间;光合速率主要受光合有效辐射和温度的影响;蒸腾速率主要受空气湿度和气孔导度的调控;光合、蒸腾受植物叶水势和胞间CO₂浓度的影响不大。两种作物光合与蒸腾特性、水分利用效率及内部调解机制的变化极为相似,只是在光合速率、水分利用效率和对高温的适应上,糜子略优于玉米。     

绿洲与沙漠地带疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia.)光合生理特征的适应差异

光系统Ⅱ的电子传递、生物量积累和形态变化三个方面对比研究了新疆石河子地区绿洲和沙漠生境下疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia Shap.)光合生理特征的适应特点,发现两地Pn(净光合速率)特征值表现出清晨高,午后低的节律变化。沙漠生境下疏叶骆驼刺具有光饱合点高、蒸腾速率低和高水分利用率的特点,而绿洲生境下疏叶骆驼刺则通过较高的蒸腾速率来维持其高的光合速率,表现出高蒸腾、高光合的特点。二个样点Pn都与gs,WUE相关显著,而受Fv/Fm和水势变化的影响较小。认为疏叶骆驼刺对新疆沙漠和绿洲二种生境具有良好的环境适应性,并形成了不同的光合生理的适应特点;沙漠环境虽然不利于种群繁殖,但不影响疏叶骆驼刺的个体生长。     

不同坡向梭梭幼苗的生长状况和适应特征

以古尔班通古特沙漠南缘一年生梭梭移栽苗为研究对象,对梭梭幼苗的地上部分生长状况、蒸腾速率日变化趋势以及根系形态进行了调查,探讨不同坡向梭梭幼苗的生长和适应特征。结果表明,平地、阴坡和阳坡表层0~30 cm土壤含水量无显著差异,40~100 cm土壤含水量阳坡<阴坡<平地。梭梭幼苗同化枝生长速率和含水量均表现为阳坡<阴坡<平地,其生长速率和含水量可能与根层土壤含水量高低有关。不同坡向梭梭幼苗蒸腾速率日变化均呈“单峰型”,12:00-16:00阳坡梭梭幼苗蒸腾速率显著高于阴坡与平地。 阳坡梭梭幼苗主根不发达,侧根较多但较短;平地和阴坡梭梭幼苗根系主根发达,以单根为主。这反映出根系对相应生境下土壤水分的适应特征。     

塔里木河下游胡杨气体交换特性及其环境解释

结合塔里木河下游不同地下水埋深下胡杨的气体交换参数及其环境因子的实测结果,探讨地下水位及环境因子对胡杨光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(gs)、水分利用效率(WUE)等气体交换参数的影响规律。研究表明:随着地下水位下降,胡杨净光合速率和蒸腾速率日变化最大值提前,地下水埋深越深,净光合速率“双峰”曲线趋势越明显,地下水位4.37 m以上时,蒸腾速率呈“双峰”曲线,当地下水位下降到5.91 m时,蒸腾速率呈“单峰”曲线;低地下水埋深下,光合作用受抑制的主要原因是气孔限制;随着地下水位下降,光合抑制的主要原因则是非气孔限制;适度水分胁迫有利于提高胡杨水分利用效率\.同时,结果显示: 4 m为胡杨的合理生态水位,地下水位为4~5 m时,胡杨受到轻度水分胁迫,低于6 m,胡杨受水分胁迫加剧。     

超旱生植物红砂与珍珠光合生理生态日变化特征初探

超旱生植物红砂与珍珠长期生活在严酷的生境中,形成了独特的生物学特性和生理生态适应性。在自然条件下研究了两种超旱生植物的光合生理生态日变化特征。结果表明,红砂和珍珠光合作用受环境变化影响明显,具有一定的可塑性:①在土壤含水量（SWC）、光、温、湿等条件较好的8月22日,两植物净光合速率（Pn）、蒸腾速率(Tr)日变化呈不明显双峰型。Pn红砂高于珍珠,日平均分别为(7.74±0.79)μmol\5m-2\5s-1 和(5.64±0.75)μmol\5m-2\5s-1;Tr也是红砂高于珍珠,日平均分别为(24.38±3.07)mmol\5m-2\5s-1和(15.41±2.01)mmol\5m-2\5s-1;水分利用效率（WUE）则相反,日平均珍珠大于红砂,分别为0.35 μmol·mmol-1和0.31 μmol·mmol-1。②在SWC、光、温、湿等条件较差的9月28日两植物Pn、Tr日变化呈单峰型,且值明显小于8月22日,而WUE则高于8月22日。通过对两种超旱生植物小枝水势、叶片气孔导度及叶绿素荧光参数生理特性变化的分析,得出两植物光合作用受到气孔和非气孔等多种环境及自身因子的影响。     

Advanced studies on adaptation of desert shrubs to environmental stress

The combined stress of drought, high temperature and excessive light characterizes the desert area. In order to survive the desert habitat, desert shrubs have evolved a number of special eco-physiological mechanisms to resist environmental stress during long-term evolution. In this paper, adaptation mechanisms of desert shrubs to environmental stress are reviewed in terms of morphological structure, water potential, photosynthesis and water use efficiency, transpiration and stomatal conductance, osmotic adjustment and anti-oxidation protection. In addition, some suggestions for future research are proposed.     

荒漠灌木逆境适应性研究进展

荒漠区具有干旱、高温、强光复合逆境的特点,荒漠灌木为了适应其特定的生境条件,在长期的进化过程中形成了一系列抵御逆境的生理生态适应机制。从形态结构特性和水势、光合特性、气孔导度、蒸腾特性、渗透调节、抗氧化保护等生理生化特性方面,回顾了荒漠灌木对干旱、高温、强光的适应对策和机制,进而分析了在上述领域应重点研究的问题。     

库布齐沙漠几种沙生灌木叶解剖结构耐旱特征研究

采用石蜡切片法,对库布齐沙漠的主要造林灌木四翅滨藜、小叶锦鸡儿、杨柴、柽柳、互叶醉鱼草和蒙古莸等叶的解剖结构进行了显微观察。选择叶片厚度、角质层厚度、栅栏组织厚度、栅栏组织细胞长、栅栏组织细胞宽、栅栏细胞密度、CTR等多指标。结果表明,柽柳叶片厚度高于其他5种,互叶醉鱼草叶片厚度最小。互叶醉鱼草角质层厚度最厚,角质层与叶片厚度的比值大小顺序为:互叶醉鱼草>四翅滨藜>柽柳>小叶锦鸡儿>蒙古莸>杨柴。CTR大小顺序为:蒙古莸>杨柴>小叶锦鸡儿>互叶醉鱼草>四翅滨藜>柽柳。利用隶属函数综合评价,结果表明:6种树种耐旱能力大小依次为杨柴>四翅宾藜>柽柳>蒙古莸>小叶锦鸡儿>互叶醉鱼草。     

不同季节黄柳气孔导度和水分状况的变化特征

干旱季节上下表皮日间气孔开启程度不同,下表皮气孔受环境因子的影响较大;湿润季节则相同。不同季节气孔导度值不同,下表皮气孔对季节变化反应灵敏。不同季节黄柳体内水分状况参数值不同,在5、6月份抗旱性最强;沙丘不部位各参数值亦不相同,在沙丘中部和丘脚抗旱性最强,而在丘顶水分状况最好。湿润的7月黄柳一日内各时刻的膨压值均大于0,说明虽然此期间水势随环境条件和气孔调节有所升降,但未影响植株的正常生长。     

干旱胁迫下的胡杨脯氨酸累积特点分析

以塔里木河下游的主要乔木-胡杨为研究样本，结合野外地下水位临测资料，详细分析了塔里木河下游干旱胁迫环境下胡杨体内脯氨酸的累积与变化。分析研究表明，胡杨体内的脯氨酸含量与塔里木河下游地下水位变化存在密切，脯氨酸含量随地下水位降低而增加，二者相关系数达0．913；在不同地下水位埋深条件下。脯氨酸含量的增加幅度有差异；胡杨体内的脯氨酸含量随干旱胁迫的加深而积累，是胡杨对干旱逆境的一种反应。表明塔里木河下游胡杨的生长发育已受到严重的干旱胁迫。     

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。     

甘肃荒漠区濒危植物绵刺生理生态学特性的研究

通过调查发现,甘肃境内的绵刺生长于河西走廊北部海拔1 000~1 800m,降水60~180 mm,土壤为灰棕荒漠土的沙砾质戈壁上,分布面积约为48 402.74 hm²,群落组成成分分属11科37属,以戈壁荒漠区系成分占优势(45.83%),亚洲中部草原成分次之(35.42%),古地中海成分也占有一定比例(20.83%),可分为5类15个群丛组。绵刺解剖结构表现出叶片薄,栅栏组织与海绵组织的比值较小,主脉和导管不发达,抵御干旱的能力不强,以"假死"休眠方式逃避干旱是其抗旱的主要特色。因而认为绵刺并不是"进化"了的真正的旱生植物,而是起源于中生植物。其"旱生"特征是长期适应荒漠干旱环境而产生的一种被动忍受胁迫的非常缓慢的应变演化。绵刺耐盐碱、耐瘠薄、耐风蚀沙埋,生态适应性强。在全部的生态因子中,对土壤水分的依赖性和敏感性最强,同时对土壤质地、土壤盐分也有较高的要求,对土壤有机质和养分的要求不严。绵刺濒危过程的第一阶段发生在第四纪,冰期与间冰期自然环境剧烈变迁、气候严重旱化和土壤严重剥蚀是最主要、最直接的致濒原因;第二阶段发生在近代和现代(人类历史时期),过牧、超采地下水、樵采等人为因素是主要的致濒原因。     

科尔沁沙地植被演替的抗逆性特征

在科尔沁不同类型沙地上选择了几种优势植物,通过自然脱水、高温处理过程中抗逆生理指标的测定和叶形态观测,研究了它们的抗逆方式和生理抗逆性差异与科尔沁沙地植被演潜规律的关系。结果表明,在自然脱水、高温处理中流动沙地上的沙米和欧亚旋覆花叶片迅速脱水死亡,而细胞内膜脂过氧化作用强烈引起细胞膜严重受损是其死亡的主要原因;半流动沙地上的差不嘎蒿在胁迫过程中叶变黄,但在复水后能恢复生长,这与其胁迫过程中游离脯氨酸含量增加维持叶渗透压减少水分过度丧失有关,半固定沙地芦苇在胁迫过程中叶干枯死亡,这与其细胞保护酶反应迟钝,积累的氧自由基引起膜脂过氧化作用伤害了膜系统有关;固定沙地上的狗尾草、白草在胁迫过程中萎蔫,复水后恢复生长,生理变化表现为保护酶对胁迫反应快,可溶性糖、游离脯氨酸含量增加,是一真正生理抗逆植物。在生境从流动沙地向固定沙地演变过程中,植物抗逆性在植被演替序列中起重要作用,其演替规律为:①从躲避干旱向生理抗旱发展,其中流动沙地上的沙米、欧亚旋覆花以种子形式躲避逆境,固定沙地的白草以生理抗旱为主;②从抗风沙型向抗旱性发展,如流动半流动沙地的差不嘎蒿具有抗沙埋、抗旱特性,固定沙地上的白草的抗沙埋性差,抗旱性较强;③生存方式从单一型向多元化发展,沙米主要以种子保存物种,白草则可通过种子和根茎上芽行营养繁殖保存生命;④从多重抗性向寡抗性发展,流动沙地的沙米抗风沙、抗高温、抗干旱,而固定沙地的白草只抗干旱。     

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。