冻融过程对生物结皮中齿肋赤藓叶绿素荧光特性的影响

以新疆古尔班通古特沙漠苔藓结皮中的优势种齿肋赤藓（Syntrichia caninervis Mitt．）为研究对象,利用便携式调制叶绿素荧光仪Mini-PAM（Walz公司,德国）测定其在冻融作用影响下叶绿素荧光特性的变化特征。结果表明,冻结过程中随着处理温度的降低,齿肋赤藓的初始荧光（F0）、最大荧光产量（Fm）、PSⅡ的最大光化学效率（Fv /Fm）、PSⅡ的潜在活性（Fv /F0）、PSⅡ实际光化学效率（ΦPSⅡ）、光合电子传递速率（ETR）和光化学猝灭系数（qP）均呈显著下降的趋势（P<0.05）,而非光化学猝灭系数（NPQ）则逐步上升。低温胁迫下NPQ的增加表明齿肋赤藓PSⅡ系统通过提高非辐射性热耗散消耗过剩光能,从而保护PSⅡ反应中心免受因吸收过多光能而引起的光氧化伤害。消融过程中,齿肋赤藓的叶绿素荧光参数（F0、Fm、Fv /Fm、Fv /F0、ΦPSⅡ、ETR和qP）可恢复至未冻结前的正常水平。齿肋赤藓叶绿素荧光强度和诱导曲线的形状在冻融过程中均随处理温度的降低或升高而发生了明显的变化。一定范围内的低温胁迫不会对齿肋赤藓的光合器官造成永久伤害,光合系统仍维持在可恢复的状态。     

生物结皮中齿肋赤藓叶片毛尖对植株含水量及水分散失的影响

采用相对含水量、含水率、蒸散率、累积蒸散率等指标研究了古尔班通古特沙漠生物结皮中优势藓类齿肋赤藓(Syntrichia caninervis Mitt.)叶片毛尖对其离体植株含水量及水分散失的影响.结果表明:(1)虽然毛尖仅占植株重量的4.77％,但水合过程中毛尖内部及附属齿状芒刺均充分吸水,毛尖的存在使植株饱和水量增...     

生物结皮中齿肋赤藓叶片细胞显微与亚显微结构特征

利用光学显微镜和透射电镜,对新疆古尔班通古特沙漠生物结皮中齿肋赤藓叶片细胞的结构特征进行了观察研究。结果表明,齿肋赤藓叶片边缘背卷、中肋粗壮,多数叶片中上部具两层细胞,基部为单层细胞; 透射电镜下细胞壁较厚,具疣状突起,且细胞壁通道较多,细胞中叶绿体、细胞核、线粒体、微体、液泡等细胞器明显。其中,叶绿体中基粒片层结构和类囊体清晰,纵向排列,细胞膜和叶绿体双层膜系统保持完好。表明生物结皮中齿肋赤藓对干旱环境具有较强的结构适应性。     

荒漠藓类结皮层中齿肋赤藓形态结构适应性及其原丝体发育特征

 在实验室内通过光镜与扫描电镜相结合的手段观察了新疆古尔班通古特沙漠藓类结皮层的优势物种——齿肋赤藓(Syntrichia caninervis Mitt.)的形态结构特征及其原丝体发育的全过程,并分别从藓类植物生长发育所必经的配子体和原丝体两个阶段对齿肋赤藓形态结构与荒漠干旱的生态环境之间的适应性关系进行了探讨。研究结果表明,①植物体密集丛生;叶片边缘强烈背卷,两面均具马蹄形细疣;中肋粗壮并突出叶尖成白色长毛尖。②原丝体系统的细胞短粗,细胞质高度浓缩,液泡较小,细胞壁较厚;原丝体系统具有短枝群。     

模拟降雨对齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)生理特性的影响

新疆古尔班通古特沙漠地表具有发育完好的生物土壤结皮,本文以参与组成生物土壤结皮的优势藓类———齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)为研究对象,在实验室内对其进行模拟降雨处理,降雨量分别为0mm(对照)、2mm、6mm、10mm和15mm,研究模拟降雨影响下齿肋赤藓植株含水量、光合色素含量及可溶性糖、游离脯氨酸、可溶性蛋白、抗氧化酶(SOD、CAT和POD)、丙二醛含量的变化,以探讨其对降雨的生理生化响应。结果表明:随降雨量的增加,齿肋赤藓植株含水量显著增加;随齿肋赤藓植株含水量的增加,其光合色素含量和可溶性蛋白含量显著增加;随降雨量增加,抗氧化酶(SOD、CAT和POD)活性和可溶性糖含量呈大致递减的趋势,游离脯氨酸和丙二醛含量呈先下降后上升的变化趋势。在干燥状态下齿肋赤藓通过提高体内保护酶(SOD、CAT和POD)活性,增加可溶性糖和游离脯氨酸含量来抵御外界干旱胁迫的环境;而降雨能够增加齿肋赤藓植株含水量,激活其光合生理活性,显著提高光合色素含量,但是降雨量过大又将加剧齿肋赤藓膜脂过氧化的程度。     

齿肋赤藓（Syntrichia caninervis）氮磷计量特征对降水量的响应

荒漠藓类植物是典型的变水植物,对水分能够快速做出反应,恢复光合、呼吸等生理活性,且荒漠藓类植物对水分的敏感性显著高于维管束植物。藓类植物的生态化学计量特征易受到微环境影响,对于藓类植物生态化学计量特征是否受荒漠降水梯度的影响并不清楚。为深入了解荒漠藓类结皮氮（N）、磷（P）化学计量特征对荒漠年降水的响应特征,以齿肋赤藓（Syntrichia caninervis）作为研究对象,测定3个年降水量下齿肋赤藓植物地上、地下部分N、P元素含量,分析不同降水梯度下齿肋赤藓植物N、P元素化学计量特征。结果表明：（1）齿肋赤藓植物地上部分N、P含量显著高于地下部分,地下部分N、P元素的变异系数比地上部分高,齿肋赤藓植物地上部分氮磷比（N∶P）值为10.17～12.03,生长可能受到氮限制;（2）随年降水量的增加,齿肋赤藓植物地上部分N、P含量呈下降趋势,N∶P比均呈升高趋势;（3）齿肋赤藓植物N、P含量显著正相关,且随年降水量的增加,齿肋赤藓植物地上、地下部分的N-P幂关系指数无显著变化。古尔班通古特沙漠齿肋赤藓植物在N、P养分分配上具有较高的稳定性,且能够通过调节地上与地下部分N、P元素化学计量特...     

采自不同微生境的齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)沙培植株生长与叶形态差异

齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)是古尔班通古特沙漠苔藓结皮层中的优势物种。本研究通过碎片撒播法,对采自不同微生境(灌丛下遮荫和灌丛间裸露地)的齿肋赤藓样品进行沙培试验,旨在探明采自不同微生境苔藓样品的沙培植株在生长和叶形态方面是否存在差异,以期为耐旱藓类样品的采集和人工培养提供一定参考。结果表明:(1)沙培植株盖度及密度呈显著差异,而生物量和株高则无显著差异。采自灌丛间裸露地的苔藓样品沙培植株的密度、盖度及生物量均高于灌丛下遮荫生境的样品,而株高的差别则相反。(2)采自灌丛间裸露地的样品沙培后的植株中部和底部叶片的宽度、顶部叶片的叶片毛尖长度均显著高于采自灌丛下遮荫样品沙培后的植株;而两生境的沙培藓株从顶部至底部的叶片长度及中肋宽度无显著差异。采自灌丛间裸露地样品的沙培植株具有更大的植株密度和盖度,且叶片顶部具有更长的毛尖,这些特征都与植株的抗旱性有关。因此,采自灌丛间裸露地齿肋赤藓沙培植株表现出较强的抗旱性。     

古尔班通古特沙漠生物结皮的分布特征

新疆古尔班通古特沙漠是我国最大的固定和半固定沙漠，其间广泛发育着以地衣植物为主的生物结皮，是除种子植物以外的固定沙面的重要生物因子。研究表明，选择适当的时段，应用遥感技术并结合地面调查来研究沙漠生物结皮的空间分布格局是可行的，遥感制图与地面调查的结果基本一致。该沙漠南部是生物结皮最为丰富的区域，各种类型的生物结皮均有充分发育，呈连续分布，但其分布模式向北、向西和向东变得破碎。通过统计生物结皮像元的面积，得到生物结皮覆盖率超过33％的像元面积占研究区总面积的28．7％。生物结皮的分布对地貌部位有较强的选择性，生物结皮的不同发育阶段种类组成亦有较大的差别。     

逐渐干旱胁迫下生物土壤结皮中真藓和土生对齿藓的活性氧清除机制

真藓(Bryum argenteum)和土生对齿藓(Didymodon vinealis)是腾格里沙漠南缘沙坡头地区生物土壤结皮中重要的藓类植物组成成分。我们以真藓和土生对齿藓为材料,研究了逐渐干旱胁迫下两者的活性氧(ROS)清除机制及其差别。结果表明,逐渐干旱胁迫下,真藓的H2O2含量略微升高,丙二醛(MDA)含量显著下降,可溶性蛋白含量变化不大。在逐渐干旱胁迫下,真藓以过氧化氢酶(CAT)为主,超氧化物歧化酶(SOD)为辅,清除其体内活性氧自由基(ROS),抗坏血酸过氧化物酶(APX)和过氧化物酶(POD)作用不明显,而谷胱甘肽还原酶(GR)和还原性谷胱甘肽(GSH)则主要在中度干旱胁迫下起作用。逐渐干旱胁迫下,土生对齿藓的H2O2和MDA含量均显著上升,而可溶性蛋白含量显著下降。在逐渐干旱胁迫下,土生对齿藓以GSH为主,SOD、CAT为辅,清除其体内ROS,APX和GR的作用不明显,而POD则主要在中度干旱胁迫下起主要作用。     

古尔班通古特沙漠生物结皮小尺度分异的环境特征

古尔班通古特沙漠广泛存在的生物结皮,对地貌部位有极强的选择性分布,其实质是生物对环境条件综合适应的一种生态表现。2002年3~11月在个体沙丘表面初步开展了生物结皮类型小尺度环境分异规律研究。结果表明:苔藓结皮、地衣结皮和藻类结皮依次分布于垄间、沙垄两坡中部和坡上部,从垄间往垄顶,生物结皮盖度逐渐减小,厚度变薄,抗压性减弱。苔藓结皮分布区的物质组成以细沙和极细沙为主,春季表层土壤水分在5%以上,短命植物广泛发育,基质稳定;坡中部的地衣结皮分布区以细沙为主,春季表层土壤水分在4%左右,短命植物亦有广泛分布,地表受风沙活动影响较小;沙垄上部和顶部的藻类结皮分布区,是沙垄表面活动性最强和土壤水分最差的区域,物质组成以中沙为主,高等植物中白梭梭为优势种,可见藻结皮是三类结皮中最能适应恶劣环境的生物结皮类型。     

降雪对荒漠生物土壤结皮光合生理特性的影响

生物土壤结皮（BSC）广泛分布在干旱、半干旱区,对荒漠生态系统的稳定、平衡等具有重要意义。初步探讨了降雪量对腾格里沙漠东南缘藻类、地衣和藓类结皮叶绿素荧光参数、光合色素、丙二醛（MDA）及可溶性蛋白含量的影响。结果表明：结皮光合生理特性对降雪量的响应有显著差异。适量降雪激发3种结皮PSⅡ反应中心,引起光合色素、可溶性蛋白合成升高,MDA含量降低;过量降雪导致藻类和地衣结皮光合电子传递受阻,光合色素、可溶性蛋白合成减少,MDA含量升高,产生光抑制现象。适量冬季降雪对结皮具有一定的促进作用,而藓类结皮更能适应极端降雪环境,但相关分子机制还需深入研究。     

降雪对生物土壤结皮光合及呼吸作用的影响

通过对降雪处理下2种生物土壤结皮（藓类结皮和藻类结皮）光合及呼吸作用的测定,研究了降雪后生物土壤结皮净光合速率和呼吸速率的变化特征。结果表明：冬季生物土壤结皮净光合速率、呼吸速率受空气温度,辐射及土壤水分的影响,水分是关键影响因子;生物土壤结皮的光合及呼吸作用主要有3个阶段性的变化;降雪后生物土壤结皮的净光合速率和呼吸速率都会先增加后降低;生物土壤结皮的净光合速率和呼吸速率变化会受到积雪覆盖、降雪改变温度及水分的影响;生物土壤结皮净光合速率、呼吸速率与降雪量正相关。本研究证实了冬季生物土壤结皮的光合与呼吸作用不可忽略,对全球碳循环过程有重要意义。     

生物土壤结皮对荒漠区土壤微生物数量和活性的影响

生物土壤结皮对荒漠生态系统的维持与改良发挥着重要作用。土壤微生物可敏感地指示土壤质量,是衡量荒漠区生态健康程度的重要生物学特征,而对荒漠区生物土壤结皮与土壤微生物关系知之甚少。本研究设计了两组对比试验。一组以腾格里沙漠东南缘的1956、1964、1981、1991年的植被固沙区结皮下的沙丘土壤为对象,以流沙区和天然植被区为对照。另一组以植被固沙区人为干扰生物土壤结皮下的沙丘土壤为研究对象,以未干扰结皮下的沙丘土壤为对照。结果表明：腾格里沙漠东南缘植被固沙区的藻-地衣和藓类结皮均可显著提高土壤可培养微生物的数量和基础呼吸（P<0.05）;适度人为干扰生物土壤结皮不会显著影响土壤可培养微生物的数量和基础呼吸,而严重人为干扰结皮可显著降低土壤可培养微生物的数量和基础呼吸,指示严重人为干扰结皮可导致荒漠区土壤质量下降;土壤可培养微生物的数量和基础呼吸也因结皮演替阶段的不同而有所不同,演替晚期的藓类结皮下土壤微生物数量和基础呼吸显著高于演替早期的藻-地衣结皮（P<0.05）;土壤可培养微生物的数量和土壤基础呼吸与固沙年限均存在显著的正相关关系,随着沙丘固沙年限的增加,结皮层增厚,结皮下土壤微生物数量及基础呼吸显著增加（P<0.05）;生物土壤结皮下土壤可培养微生物数量和基础呼吸呈现显著的季节变化,表现为夏季>秋季和春季>冬季。因此,腾格里沙漠东南缘植被固沙区的生物土壤结皮提高了土壤微生物数量和活性,表明生物土壤结皮有利于荒漠区土壤及荒漠生态系统的恢复。     

生物土壤结皮对一年生植物影响研究进展

生物土壤结皮在荒漠地区广泛分布,它的形成和演替深刻地改变了土壤表层的结构特征和理化性质,进而影响了荒漠地区一年生植物的种子传播、萌发、幼苗存活及生长过程。本文回顾了国内外有关生物土壤结皮对一年生植物影响的研究,综述了生物土壤结皮对一年生植物的土壤种子库、种子萌发、幼苗存活及生长过程的影响,分析了各研究结论中存在争议的原因,总结了生物土壤结皮对一年生植物种子传播、萌发、幼苗存活及生长影响的内在机理,指出了生物土壤结皮对荒漠地区植被组成的筛选作用,并对进一步的研究进行了展望。     

沙埋干扰去除后生物土壤结皮光合生理恢复机制

通过对沙埋干扰解除后腾格里沙漠人工植被区4种典型生物土壤结皮光合作用、暗呼吸作用与叶绿素荧光参数的跟踪测定,研究了沙埋干扰解除后生物土壤结皮光合生理恢复机制。结果表明,沙埋干扰解除后4种生物土壤结皮净光合速率增加,暗呼吸速率先降低后增加。沙埋干扰去除后净光合速率、暗呼吸速率受沙埋深度和沙埋时施水量的影响,分别与沙埋深度和施水量呈反比和正比关系。沙埋干扰解除后4种生物土壤结皮PSⅡ光化学效率随时间逐渐增加,证实了生物土壤结皮沙埋干扰解除后积极自行修复的内在生理机制。     

以数码照相法估算生物土壤结皮盖度

生物土壤结皮(BSC)是由藻类、地衣、苔藓和土壤中微生物形成的一类有机复合体,是干旱荒漠地区主要的地表覆被类型。由于藻、地衣和苔藓呈非连续性斑块状分布,准确估算它们的盖度比较困难。传统的估算方法主要是样方法和遥感影像法,样方法在野外操作中虽然比较精确但是费时,遥感影像法虽然快速但是误差大。本文试图通过数码照相法获取BSC地表分布信息,然后利用最大似然监督分类法对苔藓结皮、地衣结皮和藻结皮盖度进行分类计算,并用野外原位调查进行验证。结果表明,本文采用的照相法与传统样方法的相关性达到了94.45%,照相法可以有效地用于BSC盖度的估算,提高了盖度估算的效率。     

影响生物土壤结皮在沙丘不同地貌部位分布的风因子讨论

 生物土壤结皮广泛分布于干旱和半干旱区,它的形成和发育对荒漠生态系统修复过程产生重要的影响。采用野外观测的方法,测定了固定沙丘纵断面表面气流和生物土壤结皮的发育特征。结果发现,近地表气流在迎风坡坡脚部位最低,丘顶最高,从坡脚到丘顶呈增加的趋势。近地表气流在背风坡中上部急剧下降,中下部位有所增加,到坡脚部位又呈减少的趋势,但后者均远低于丘顶的风速。各观测点不同高度风速放大率不尽相同。生物土壤结皮发育特征的测定结果显示,其厚度、抗剪强度和细颗粒物含量均从沙丘底部向中上部呈减少的趋势,表现出风速较高区域生物土壤结皮的发育程度较低,风速较低区域生物土壤结皮的发育程度较高的特点,说明生物土壤结皮在沙丘不同地貌部位的分布与由地形差异导致的气流变化之间具有密切的关系。