气候变化下蒙古沙拐枣(Calligonum mongolicum)适宜生境预测

蒙古沙拐枣(Calligonum mongolicum)是中国干旱、荒漠地区主要的防风固沙植物,预测该气候变化对其地理分布范围的影响,对中国荒漠化防治工作具有指导意义。采用获得的蒙古沙拐枣108个种群分布数据和22个气候环境因子数据,利用最大熵(MaxEnt)模型软件预测蒙古沙拐枣在当前、2041-2060年及2061-2080年在中国干旱区的潜在地理分布,探究气候变化对该物种分布的可能影响。结果表明:(1)影响蒙古沙拐枣分布的主要气候环境因子为年降水量、年平均气温、气温年较差、最干季降雨量以及海拔;(2)目前,蒙古沙拐枣的适宜生境面积约为5.4×10^5 km^2,高适宜生境为7×10^4 km^2,主要分布在新疆塔里木盆地、准噶尔盆地边缘地带、甘肃河西走廊及其周边、腾格里沙漠;(3)在未来气候变化的情景下,蒙古沙拐枣的适宜生境范围大幅增加,适宜生境向高纬度地区移动,高适宜生境集中分布于甘肃河西走廊以及腾格里沙漠地区,且呈带状分布。     

NaCl胁迫下钙对沙拐枣(Calligonum arborescens)株高及光合特性的影响

研究了在NaCl胁迫下添加钙盐对沙拐枣(Calligonum arborescens)株高、净光合速率、PSII光化学效率、叶绿素含量等的影响,探讨了外源钙盐对植物在NaCl胁迫下的缓解作用。结果表明:随着NaCl浓度的升高,在未添加钙盐的情况下,植株的株高、净光合速率、Fv/Fm、叶绿素含量均呈下降趋势;8g·L-1 NaCl浓度时,添加CaCl2后植株的净光合速率、Fv/Fm、叶绿素含量均高于同浓度Ca(NO3)2的处理,而16g·L-1 NaCl浓度时,Ca(NO3)2对NaCl胁迫的缓解作用好于CaCl2;当钙浓度为5mM时CaCl2对应的植株高度高于Ca(NO3)2,当钙浓度为10、15、20mM时Ca(NO3)2对株高的作用好。相对于生理指标而言,沙拐枣形态指标对NaCl胁迫不敏感;钙对NaCl胁迫的缓解作用与NaCl浓度有关,即存在一个最佳的钠/钙比值,高过或低于这个比值,钙盐的缓解作用就会下降;CaCl2和Ca(NO3)2对NaCl胁迫缓解作用取决于NaCl的浓度,当植物处于中等程度NaCl胁迫时,CaCl2对生理胁迫的缓解作用比Ca(NO3)2好,若植物所受NaCl胁迫程度比较严重,则Ca(NO3)2的缓解作用好。     

沙拐枣属(Calligonum L.)植物物候对长期气温变化的响应

由新疆维吾尔自治区气象信息中心提供的1977—2006年吐鲁番气象资料统计得知:近29年气候有变暖趋势,线性变暖速率为每10年0.72℃,29年来吐鲁番地区年平均气温共上升2.06℃。结合吐鲁番沙漠植物园沙拐枣属植物的物候观测积累资料,分析了4个组的芽膨胀、开始展叶、同化枝开始变色、同化枝初落的时间变化趋势及其与温度变化的响应关系。结果表明:(1)1977年以来,沙拐枣属(Calligonum L.)植物刺果组(Sect.Medusa Sosk.et Alexandr)物候期最晚;同化枝开始变色为泡果组(Sect.Calliphysa(Fisch.et Mey.)Borszcz)晚于翅果组;其他3种物候期中,泡果组物候期最早,基翅组(Sect.Calligonum)和翅果组(Sect.Pterococcus(Pall.)Borszcz)均居中。4个组的芽膨胀和开始展叶时间大部分呈提前趋势,同化枝开始变色和同化枝初落时间呈推后趋势。(2)4个组的芽膨胀与年平均气温、春季气温呈显著负相关(p0.05)。年平均气温每升高1℃,泡果组、刺果组、基翅组、翅果组的芽膨胀时间分别提前4.5d、4.3d、4.1d、8.3d;同化枝开始变色和同化枝初落时间变化不明显。芽膨胀对温度变化的响应程度显著大于同化枝开始变色和同化枝初落。     

蒙古沙拐枣(Calligonum mongolicum)与其相关种的果实形态差异性分析

 在野外考察和实验室工作相结合的基础上,以沙拐枣属(Calligonum L.)主要的分类学依据——果实形态为对象,研究了在分类学上具有争议的蒙古沙拐枣(C. mongolicum) 和其相关种[戈壁沙拐枣(C. gobicum)、甘肃沙拐枣(C. chinense）、小沙拐枣(C. pumilum）、阿拉善沙拐枣（C. alashanicum）、柴达木沙拐枣（C. zaidamense）、塔里木沙拐枣（C. roborowskii）]的分类学关系。其果实形状、果实长度、果实果宽、刺毛长度、两刺间距、两肋间距、瘦果形状、瘦果长度、瘦果宽度、每肋刺行数、果实大小,共11个果实性状指标都在不同居群间表现出不同程度的变异。果实性状在蒙古沙拐枣不同居群之间的差异均达到极显著,在蒙古沙拐枣及其相关种的各居群之间也达到极显著。果实性状聚类分析的结果表明,地理距离比较近的居群可聚为一支。蒙古沙拐枣和其相关种之间的果实性状平行呈现,形成复杂的多形交叉现象。基于以上的研究结果,建议将6个相关种归并于蒙古沙拐枣。     

干旱胁迫下不同地理种源蒙古沙拐枣(Calligomum mongolicum)光合及荧光特性比较

以3个地理种源(武威、张掖、酒泉)蒙古沙拐枣(Calligomum mongolicum)两年生苗木为试材,研究干旱胁迫对其光合及荧光参数的影响,并采用投影寻踪法对其进行了抗旱性评价。结果表明:干旱胁迫导致3个地理种源蒙古沙拐枣光合作用均有所下降,但下降幅度不同,尤其在张掖和酒泉种源间差异显著(p0.05)。在重度干旱时,3个种源的光合速率(Pn)酒泉武威张掖,蒸腾速率(Tr)张掖武威酒泉,气孔导度(Gs)酒泉武威张掖。干旱胁迫下,3个地理种源蒙古沙拐枣的荧光特性表现为初始荧光(Fo)和非光化学淬灭系数(qN)升高,最大光学效率(Fv/Fm)、实际光能转化效率(ФPSⅡ)和光化学淬灭系数(qP)降低。在重度胁迫下,3个种源的Fo和qP大小排序分别为张掖武威酒泉,Fv/Fm、ФPSⅡ和qN为酒泉武威张掖。以投影寻踪法对3个地理种源蒙古沙拐枣的抗旱性排序结果为酒泉武威张掖。     

孑遗植物四合木(Tetraena mongolica)异地保护条件下的气候生物学特征与光合效率

为了廓清异地保护条件下孑遗濒危植物四合木(Tetraena mongolica)的气候生物学特征、光合生理生态适应性及生境适宜性,应用1971—2011年的地面气象资料进行了不同试验区的气候生物图解与分析,测定了四合木及其伴生种白刺(Nitraria tangutorum)的叶片气体交换参数及光合效率。结果表明:①四合木自然分布区(内蒙古乌海地区)与异地保护区的气候生物学特征存在明显分异;②当年种植的四合木实生苗的生长量大小依次为:乌海四合木核心区实生苗鄂尔多斯实生苗阿拉善实生苗;③自然条件下,5个处理的净光合速率(Pn)依次为阿拉善移植的四合木成株(24.05±1.68μmol·m-2·s-1)乌海客土栽培的四合木(19.97±1.05μmol·m-2·s-1)乌海栽培的四合木实生苗(18.96±1.04μmol·m-2·s-1)鄂尔多斯栽培的四合木实生苗(16.64±0.92μmol·m-2·s-1)阿拉善栽培的四合木实生苗(16.48±0.13μmol·m-2·s-1);异地保护试验区栽培的四合木实生苗的Pn没有明显差异(p≥0.05),即原生境条件下栽培的四合木实生苗的Pn较高。同时,异地保护栽培四合木实生苗中,鄂尔多斯栽培的四合木实生苗的Pn阿拉善栽培的四合木实生苗。从四合木光合作用特征中的Pn、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度、气候生物学特征和生长量等综合研究结果可以推断,从原生境区东移的实生苗迁地保护,使四合木具有更高的生理生态适宜性和环境适应性。     

原生地和入侵地旱雀麦(Bromus tectorum)幼苗生理特性比较

以来自中国准噶尔盆地(原生地)和美国大盆地(入侵地)的一年生禾本科植物旱雀麦(Bromus tectorum)为研究对象,对比分析了不同来源地之间旱雀麦幼苗生理特性的差异.结果表明:(1)来自大盆地旱雀麦的主要光合作用指标均极显著地高于准噶尔盆地旱雀麦,具体表现为:净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、瞬时水分利用效率及最大净光合速率均存在显著性差异(p＜0.01),而胞间CO2浓度及其他光合作用参数的差异不显著(p＞0.05);(2)叶绿素荧光参数方面,调节性能量耗散量子产量、非调节性能量耗散量子产量以及非光化学淬灭系数表现出显著差异(p＜0.05),其他荧光参数的差异不显著(p＞0.05);(3)来自大盆地旱雀麦幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b的含量以及叶片含氮量均高于准噶尔盆地旱雀麦,但差异并不显著(p＞0.05).总体来说,来自大盆地旱雀麦幼苗在生理特性方面要比准噶尔盆地旱雀麦具有一定的优势.     

滴灌条件下盐地碱蓬(Suaeda salsa)种植年限对盐碱地土壤盐分离子分布的影响

采用时空转化的方法研究了滴灌条件下不同盐地碱蓬种植年限(0 a、1 a、2 a和3 a)对重度盐碱地土壤盐分及盐离子在0～120 cm土壤剖面的分布特征的影响,为盐地碱蓬在盐碱地中的改良利用提供理论依据。试验结果表明:滴灌种植盐地碱蓬后土壤盐分在剖面的分布发生明显变化,根区(0～40 cm)土壤含盐量随种植年限增加而下降,根底(40～120 cm)土壤则先增加后下降;Na⁺和Cl^-因容易被水淋洗和植物选择性吸收多,根区土壤中Na⁺和Cl^-含量随种植年限增加有显著降低,Ca²⁺和SO₄^2-不易随水移动,淋洗程度低,HCO^-₃和Mg²⁺第2 a和第3 a的淋洗效果明显好于第1 a;经过3 a种植后土壤中毒害离子Na⁺与Cl^-和在表层盐分组成中的比例下降,Ca²⁺比例上升,钠吸附比(SAR)值显著降低。     

毛乌素沙地南缘油蒿(Artemisia ordosica)灌丛沙堆形态特征

对毛乌素沙地南缘不同演化阶段油蒿(Artemisia ordosica)灌丛沙堆进行了调查和统计分析,探讨了演化过程中沙堆形态特征变化及其与灌丛形态间相互关系。结果显示:(1)研究区油蒿灌丛沙堆以发育阶段和稳定阶段主,衰退阶段灌丛沙堆较少。随灌丛沙堆演化,油蒿灌丛高度保持相对稳定,灌丛长轴和沙堆长轴、短轴都显著增大;(2)沙堆的形态参数间存在显著的相关性,其中发育阶段沙堆长轴、短轴和高度之间显著线性相关,且长轴和短轴相对高度增长较快,稳定阶段沙堆3个参数间协同发展到稳定,而衰退阶段沙堆形态参数间相关性下降;(3)除衰退阶段外,沙堆形态参数与灌丛形态参数间有显著的相关关系,其中沙堆长轴与灌丛长轴、沙堆短轴与灌丛短轴、沙堆底面积与灌丛投影面积,均呈显著线性关系。在环境因素作用下,油蒿灌丛沙堆间整体相互协调发展,使其呈现不同形态特征。     

基于叶片微形态结构评价10种锦鸡儿属(Caragana)植物的抗旱特征

以中国西北荒漠地区的10种锦鸡儿属(Caragana)植物的叶片为对象,通过光学显微镜和扫描电子显微镜的观察,选择叶片厚度、气孔密度、绒毛盖度、角质层厚度等10项叶片结构指标对叶肉细胞解剖结构和表皮微形态结构进行了研究,探究10种锦鸡儿对干旱环境的适应特征,并用层次聚类分析法进行分类和模糊数学隶属函数值法进行抗旱性综合评价。结果表明:10种锦鸡儿在长期适应各自生境的过程中,叶片表面微形态结构和叶肉细胞结构均表现出明显的适应特征。10种锦鸡儿属植物的叶片形态结构适应特征聚为3类,第1类主要特征是气孔、叶片厚度和表皮细胞厚度大,绒毛盖度和叶片组织结构紧密度小;第2类是绒毛盖度较大,栅栏组织厚度和叶片组织结构紧密度小;第3类是栅栏组织厚度和叶片组织结构紧密度大,气孔、角质层厚度、叶片厚度和表皮细胞厚度小。根据隶属函数值,10种锦鸡儿属植物的抗旱性由大到小排列的顺序为卷叶锦鸡儿>荒漠锦鸡儿>短脚锦鸡儿>狭叶锦鸡儿>柠条锦鸡儿>小叶锦鸡儿>中间锦鸡儿>红花锦鸡儿>鬼箭锦鸡儿>刺叶锦鸡儿。     

沙冬青的开花特性和访花者的观察

在内蒙古乌海市郊外定位观测了沙冬青的开花动态、花粉胚珠比（P/O）、花粉活力与寿命、柱头可授期、访花者的物种多样性、访花频率及自然条件下的结实率,结果表明:沙冬青单朵花的花期为5 d,P/O为(1 190±125),花粉寿命约4~5 d,柱头可授期3 d,访花者有30余种,以膜翅目、双翅目和鞘翅目昆虫为主,自然条件下的结实率因植株不同而差异较大,一般在30%~35%左右。     

新疆沙冬青(Ammopiptanthus nanus）的开花物候与环境的关系

 对自然生境与迁地保护条件下开花物候的比较观察结果表明：新疆沙冬青每年开一次花,具有相同的开花频率;自然种群的始花期及进入开花高峰期的时间比迁地保护种群晚,开花持续时间长,二者在始花日期(F=764.23, P<0.001 )及持续时间(F=46.50, P<0.01)上存在极显著和显著差异;自然种群每花序的开花数比迁地保护种群多,开放持续时间长,二者均存在极显著差异（F=80.10, P<0.001和F=84.06, P<0.001);花序开放持续时间的频率分布明显不同,迁地保护种群较自然种群更为集中;花序上花的开放顺序基本相似,均从花序近基部向两端开放;单花寿命较稳定;花序开花振幅明显不同,自然种群呈双峰不规则间断开花式样,迁地保护种群呈单峰集中开花式样;花序的开花时间、开花数、座果数间均存在一定程度的相关性,但在不同生境下其相关性的表现有所不同。在上述开花参数中,种群的开花频率以及花序的开花顺序和单花开放持续时间在不同的环境条件下表现一致,而个体与种群的开花时间和开花持续时间、花序的开花数与持续时间及开花振幅则表现不同,说明其与生长的环境条件存在密切的联系。     

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。     

塔克拉玛干沙漠南缘头状沙拐枣幼苗生长和生物量分配对不同灌溉量的响应

水是荒漠生态系统中首要限制因子。由于水分限制程度不同,植物幼苗在生长过程中表现出不同的适应策略。在塔克拉玛干沙漠南缘的沙漠-绿洲过渡带,设计了0 mm（处理A）、100 mm（处理B）、200 mm（处理C）3种不同的灌溉量,对头状沙拐枣幼苗生长和生物量分配展开实验性研究。结果表明:①处理A比处理B和处理C地下生物量均有所增加;不同灌溉条件下,头状沙拐枣幼苗的根冠比均小于1,随灌溉量的减少头状沙拐枣幼苗的根冠比从0.19增加到0.32;即头状沙拐枣通过改变根系生物量分配适应水分条件变化。②随灌溉量的减少, 头状沙拐枣幼苗主根垂直深度和水平根幅均呈增加趋势。处理A时,头状沙拐枣幼苗根系深度达180 cm以上,处理B和C的根系深度均低于160 cm,表明头状沙拐枣幼苗通过根系的伸长生长来适应水分减少。③在生长过程中,头状沙拐枣通过老同化枝枯落适应土壤水分减少。④株高和冠幅随着灌溉量增加呈先增加后减小趋势,基径随着灌溉量的增加而增加,地上生长指标在不同处理间均无显著差异。     

地下水埋深及水质对塔克拉玛干沙拐枣气体交换特性的影响

塔克拉玛干沙漠地下水储量丰富,但因埋深和水质的限制,植物可有效利用的水资源十分有限。通过分析沙漠特有灌木塔克拉玛干沙拐枣(Calligonum taklimakanensis B.R.Pan & G.M.Shen）气体交换特性对地下水埋深和水质变化的响应,探讨了地下水对天然植物分布及生长的影响。结果显示,有天然植被分布的区域地下水埋深一般较浅,土壤水分供应充足;但受地下水矿化度、总硬度、总碱度、全盐含量及各离子含量比例的区域间差异影响,不同区域的塔克拉玛干沙拐枣气体交换特性各不相同。地下水总碱度大小是影响塔克拉玛干沙拐枣光合特性最主要的因素,总碱度增加时,净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）及潜在最大净光合速率（Pmax）、光补偿点（LCP）和光饱和点（LSP）分别从14.9±0.39 μmolCO2·m-2·s-1、6.79±0.21 mmol·m-2·s-1、0.192±0.013 mmol·m-2·s-1、21.4±1.1 μmolCO2·m-2·s-1、175.5±3.5 μmol·m-2·s-1、1 805±31.2 μmol·m-2·s-1降为11.7±0.5 μmolCO2·m-2·s-1、5.79±0.18 mmol·m-2·s-1、0.130±0.009 mmol·m-2·s-1、16.3±2.5 μmolCO2·m-2·s-1、78.1±15.8 μmol·m-2·s-1、1 564±55.6 μmol·m-2·s-1。研究结果还表明,较浅的地下水埋深是沙漠腹地天然生植物生存繁衍的必要条件,塔克拉玛干沙拐枣天然分布区的适宜地下水埋深应在1.5~2.5 m的范围内;塔克拉玛干沙拐枣也具有很强的盐碱耐受能力,在矿化度高达16 g·L-1的环境中依然能正常存活生长。     

盐水处理对沙拐枣气体交换特征、光合色素和可溶性糖含量的影响

通过对室外不同浓度盐水(0、4、12、20、28 g/L粗盐)灌溉的桶栽沙拐枣(Calligonum spp.)气体交换参数、光合色素和可溶性糖含量随时间变化情况的分析结果表明:随着盐处理时间的延续,(1)低盐(4～12 g/L)处理条件下沙拐枣光合作用先逐渐增强,后又因非气孔因素限制而下降;高盐(20～28 g/L)处理条件下植株前期受气孔因素限制,后期受非气孔因素限制,光合作用严重下降.(2)不同盐处理条件下沙拐枣叶绿素a(chla)、叶绿素b(chlb)、总叶绿素(chl)含量均下降,类胡萝卜素(car)、chla/b、car/chl先增加后下降,但低盐处理较高盐处理变化小.(3)低盐处理对沙拐枣可溶性糖含量变化不大,而高盐处理下其极显著增加.因此,短期低盐处理促进沙拐枣光合作用,但长期盐处理亦使植物光合作用下降;高盐处理抑制沙拐枣生长,长期处理将导致植物死亡.     

Père David’s Deer (Elaphurus davidianus) in China: Population Dynamics and Challenges

The reintroduction of rare and endangered species is one of the most important approaches to conservation and ecosystem restoration, but it has still proven to be an adventurous undertaking and most reintroduction programmes fail, so successful demonstrations are needed. Père David’s deer (Elaphurus davidianus, Milu in Chinese) could be considered one of conservation’s great success stories, as this species’ path on the road to extinction has been reversed by a combination of ex-situ conservation and successful re-introduction in China. The species had been consigned to an imperial hunting ground when the last Chinese herds were exterminated during the fall of the Qing Dynasty (1644-1912). Fortunately, a few of the last remaining individuals were sent to European zoos. From these animals, a herd was bred on the 14^th Duke of Bedford’s estate, Woburn Abbey, and between 1985 and 1987, and 38 Milu were donated back to China for re-introduction in Beijing Milu Park (BMP), the former imperial hunting ground. An additional 39 deer were released at Dafeng National Nature Reserve (DFNNR), Jiangsu Province in 1986. In both of these safe and protected locations, the Milu thrived allowing for over 700 Milu to be sent to a further 82 sites throughout the species’ original Chinese range over the last 36 years. As a result, the Milu population totaled 9136 by 2021, with 2855 individuals now living back in the wild; while another 5681 individuals inhabit the DFNNR, and 186 reside in BMP. Wild Milu, however, still face significant conservation challenges. The population lacks genetic diversity, leading to severe inbreeding depression and carrying multiple risks, such as high miscarriage rates, a reduced lifespan, and susceptibility to disease. Environmental constraints such as pollution and habitat fragmentation further result in small, fragmented wild populations. Moreover, the species currently lacks a national level conservation master plan, the associated coordinated monitoring platforms, and breeding plans for China’s captive populations. Finally, there is now a lack of international cooperation in the conservation of this species. We therefore call for both a national-level conservation master plan in China and international cooperation to develop a shared database and germplasm databank covering Milu across all countries with ex-situ populations, as crucial steps for securing the long-term conservation of Milu and preventing it from ever becoming “extinct in the wild” again.     

极端条件下几种锦鸡儿属灌木的生理特性

研究了土壤极端干旱和旱后复灌条件下4种锦鸡儿属灌木(黄刺条、甘蒙锦鸡儿、白皮锦鸡儿和狭叶锦鸡儿)的光合作用、蒸腾作用、气孔调节、水势变化、叶绿素荧光和脯氨酸累积等特征。结果显示:土壤极端干旱叠加高温、高光辐射和低空气湿度,使4种灌木的生理活动降到极限,各项生理指标对小气候因子的变化已无明显响应;旱后复灌,使4种灌木的生理活动明显恢复,对小气候因子的变化响应明显;不同种对土壤干湿变化的响应程度不同,以甘蒙锦鸡儿变化幅度最大,以白皮锦鸡儿变化幅度最小;由土壤干湿条件下的生理响应可以说明,甘蒙锦鸡儿为一喜湿种,白皮锦鸡儿对土壤干湿变化的适应幅度较小,而以黄刺条和狭叶锦鸡儿的适应幅度最大。