潜水埋深对疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifoli)幼苗生长和叶片形态的影响

研究了潜水埋深(40、80、120、180、220cm)处理对一年生疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifoli)幼苗生长和叶片形态的影响。结果表明:随着潜水埋深的增加,疏叶骆驼刺幼苗叶片厚度逐渐增加,叶片厚度在220cm埋深下最大,长度和宽度在120cm埋深下最大,且叶片长度呈优先减小的趋势;潜水埋深变化对疏叶骆驼刺株高生长影响不大,但对冠幅和分枝数的生长影响显著(p0.05);除40cm埋深处理中根系以平均1.24cm·d-1的速率扎入地下水层外,其他4个处理根系生长速率随潜水埋深的增加而增加,且180cm和220cm埋深下根系生长速率明显高于其他3个处理;根系到达220cm潜水埋深的时间为123d;幼苗生物量积累随着潜水埋深变化先增加后减小,茎叶生物量在120cm埋深处理中达到最大值,而根系生物量在180cm埋深下最大。潜水埋深变化对疏叶骆驼刺地上部分和根系生长的影响不同,潜水埋深增加有利于根系生长和根系生物量增加;以120cm为拐点,潜水埋深过浅或过深都会抑制地上部分生长;220cm潜水埋深条件下,疏叶骆驼刺生长缓慢且生物量的累积最小,表明若潜水埋深大于220cm则对幼苗生长不利。     

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。     

塔里木河下游河岸带地下水埋深对生态输水的响应过程

为了解塔里木河下游生态输水量与地下水埋深多年响应变化过程,得出地下水埋深对生态输水的响应变化规律,以塔里木河下游英苏断面为研究区,运用定性与定量分析方法,综合考虑不同输水差异（包括零输水年即2008年、输水极少年即2009年、输水较多年2011年等）,对2000-2015年英苏断面1 050 m范围内地下水埋深数据进行了分析。结果表明：研究断面内地下水埋深在各年份总体呈现比较平稳的递减趋势,年内个别月具有较大的增幅,另外由于冻土消融等因素影响,地下水埋深在2~3月有一定的增幅;离河较近区域的地下水埋深变化对生态输水的响应具有时间同步性,而离河道较远地区的地下水埋深在响应时间上存在滞后性,本研究断面1 050 m范围内地下水埋深响应时间维持在1 a内;经过多年生态输水过程,英苏监测断面距离河道约750 m范围内地下水平均埋深维持在2~6 m范围内,基本达到植物生长所需地下水埋深水平;另外,综合分析研究断面多年输水引起的地下水位响应过程,为获得生态输水过程所带来的最大生态效益,生态输水不仅要保持一定的输水量,还要保持输水年周期的连续性。     

不同地下水埋深柽柳、芦苇的生理响应

结合塔里木河中游沙吉力克断面、阿其河断面地下水位的动态监测,对柽柳、芦苇叶片的叶绿素、可溶性糖、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)等生理指标进行分析测试.研究表明,随着干旱胁迫加强,柽柳、芦苇的可溶性糖含量,MDA含量,SOD活性呈显著增加,叶绿素含量和POD活性显著减少,显示出植物受到了不同程度的干旱胁迫,并通过调节自身生理代谢过程,以增强抗旱性;柽柳、芦苇叶片各生理指标和地下水埋深存在着密切的相关关系,与可溶性糖含量、MDA含量、SOD活性呈正相关,与叶绿素含量、POD活性呈负相关;地下水位是影响塔里木河流域植物生理特征的的主要环境因子;在相同水分胁迫下,芦苇的生理过程比柽柳强烈,对地下水埋深变化更为敏感.     

汾河中下游地下水埋深变化及其控制因素分析

选取汾河中下游临汾盆地作为研究区,基于多年地下水埋深监测数据,对该地区地下水埋深时空变化规律及其控制因素进行系统分析,研究表明：① 研究区2007—2018年地下水埋深整体呈现增加趋势;各区域地下水埋深差别显著,空间上呈现东高西低的趋势,其中尧都、襄汾出现明显的超采现象。② 地下水埋深在2010年后波动较显著,各区县变幅明显高于2010年前的时段。③ 地下水埋深在年尺度上表现出从北向南逐渐增加的趋势,春季地下水埋深变化幅度最大且主要以地下水埋深降低为主;空间上,地下水埋深变浅区域主要集中在霍州、洪洞、曲沃南部和翼城北部,加深区域主要集中在襄汾、尧都西南部和侯马西北部少部分区域。④ 研究区地下水埋深变化对蒸发量较敏感,对降雨量和农村用水敏感较弱,人口对地下水埋深变化贡献率较大。     

塔里木河中下游荒漠河岸林植被对地下水埋深变化的响应

结合塔里木河中下游74 个植被样地和74 眼地下水位监测井(2005-2007 年) 数据, 将 地下水位按不同埋深划分为0~2 m, 2~4 m, 4~6 m, 6~8 m, 8~10 m 和>10 m 6 个梯度, 对不同地下水埋深下的群落盖度、物种多样性进行了分析, 并探讨了主要植物种分布频率与地 下水埋深的关系。结果表明： 在地下水位2~4 m 时, 物种多样性最高, 其次为4~6 m, 再次为0~2 m; 当地下水位在6 m 以下时, 物种多样性锐减。塔里木河中下游主要植物最适宜水位在2~4 m 之间; 这些植物能够正常生长的地下水埋深区间为3~6 m。这表明, 塔里木河下 游植被恢复的地下水位应确保达到6 m 以上。     

策勒绿洲外围不同地下水埋深下主要优势植物的分布和群落特征

对塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲外围地下水埋深与主要优势植物分布和群落特点的研究结果表明,植物的分布和群落特征受地下水埋深变化的影响。但群落的组成成分和生物多样性受到地貌特征和地下水埋深的双重影响。群落的差异性和间断性大于群落的连续性和相似性。群落分布随地下水埋深的变化与其他荒漠地区在大的空间演替规律上相一致,但在群落类型、特别是低水位地段群落演替序列上有明显不同。随着地下水埋深的变化,植物群落依次为:低水位的骆驼刺群落,较低水位的柽柳群落,中低水位的柽柳、胡杨群落,较高水位的芦苇群落,高水位的苦豆子群落,其中地下水埋深6.0 m以上地段是植物群落类型、种类组成和生物多样性都较为丰富的地区。绿洲外围植物中柽柳具有最大的环境资源利用比率,对环境的适应性最强。     

不同种植方式下柽柳光合生理参数光响应特性研究

为选择合适的间套模式,在塔干沙漠南缘绿洲外围利用Li-6400光合作用仪对四种种植模式(行间混交、带状混交、块状混交、块状套作)下多年生多枝柽柳(Tamarix ramasissima ledeb.)的光合水分生理指标对有效光辐射(PAR)的响应进行测定。结果表明:(1)柽柳具有高光饱和点(679~822μmol·m^-2·s^-1)和高光补偿点(50.0~61.1μmol·m^-2·s^-1)。(2)不同的光照强度和种植方式对柽柳净光合速率有明显的影响(p<0.01),当0< PAR< 1500μmol·m^-2·s^-1,除胞间CO₂浓度(Ci)外柽柳的各项生理指标均随光照的增强而增加。(3) PAR>1500μmol·m^-2·s^-1后,块状套作和块状混交气孔导度(Gs)下降,行间混交和带状混交Gs则随光强增加而递增;带状混交下胞间CO₂浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)均随光强增加而递增,其他3种种植方式下Ci和Tr均呈递减或平稳趋势。(4) 4种种植方式下柽柳光响应曲线的特征参数存在着差异(P<0.05),带状混交下的光饱和速率、光饱和点、表观量子效率均最高,块状混交的暗呼吸速率最大,水分利用效率(WUE)随着光强的增强而逐步增大,依次表现为带状混交>块状混交>行间混交>块状套作。通过4种种植方式柽柳光响应特征的综合分析可知,带状混交下的柽柳具有高光合和高水分利用效率的特点,对于极端干旱的塔南地区而言,该种植方式下的柽柳生理特征表现出最好的适应性。     

近5 a来科尔沁沙地典型区域地下水埋深变化分析

 从2002至2006年奈曼旗地下水埋深监测数据中,选取典型区域的18个监测点,分为三个样带,对其地下水埋深的时空变化及其与降雨量的关系进行分析。结果表明,近5 a典型区域地下水埋深均呈下降趋势,教来河沿岸变化最为明显,年际最大水位差达2.11 m,变化幅度13.6% ~51.4%;空间分布上以教来河沿岸地下水埋深最大,近5 a平均为6.15 m;典型区域年内最高地下水位出现在3—4月,最低水位在8—9月;近5 a来降雨量和多年降雨量分别与同期地下水埋深变化的分析表明,降雨量对研究区地下水埋深影响较小。     

水分、盐分和埋深对铃铛刺和疏叶骆驼刺种子萌发的影响

在塔里木河下游通过不同水分、盐分和埋深对铃铛刺(Halimodendron halodendron)和疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia)种子萌发的影响进行了研究,结果显示:(1)水分显著影响铃铛刺种子的萌发(P＜0.001),随着土壤水分含量的增加,种子的萌发率呈现先增加后下降的趋势;水分对疏叶骆驼刺种子萌发的影响不显著(P＞0.05).(2)盐分极显著影响2种植物种子的萌发(P＜0.05),铃铛刺种子萌发率随盐(NaCL)浓度增加呈直线下降趋势(R2=0.935 1);疏叶骆驼刺种子的萌发率随着盐浓度的增加呈现先增加后降低的趋势(R2=0.845 8),即低盐浓度(0～0.2 mol/,L)促进骆驼刺种子的萌发,盐浓度＞0.3 mol/L,种子萌发开始受到抑制.(3)埋深明显影响豆科植物种子的萌发.两种植物种子发芽率随埋深的增加呈先增加后下降的趋势,当埋深为0和2 cm时均不萌发.     

塔干沙漠南缘骆驼刺幼苗根系生长和分布对不同灌溉量的响应

为修复绿洲-荒漠过渡带上受损的骆驼刺群落,创造适宜幼苗正常生长的土壤水分条件,2009年3—10月,在塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲外围研究了不同灌溉梯度对骆驼刺幼苗根系生物量积累、根系空间分布以及根冠比等的影响。结果表明,灌溉对骆驼刺幼苗根系生长和分布有显著影响,干旱胁迫（处理A）下幼苗扎根深度最大,但各月根系生物量积累却有限,根系干重较适度灌溉（处理B）下降了38.8%,尤其是细根（<2 mm）萎缩严重,只占总根重的18.1%;过度灌水（处理C）也导致了根系生物量和细根比重有不同程度的下降。各处理下,骆驼刺幼苗根系干重均随土壤深度的增加而逐层降低,大量根系集中在0~40 cm的表层,而且灌溉量越多,消根系数β越小,这种集中趋势越明显。随着幼苗的生长发育,骆驼刺幼苗根冠比逐渐增大,反映了骆驼刺将越来越多的资源投入到了地下部分,这符合荒漠区植被的生长特性。处理B下骆驼刺幼苗根系生物量积累最多,而且空间分布最大,表明适度灌溉有利于幼苗根系的正常生长和合理分布,对提高其潜在生产力具有积极意义。     

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。     

多枝柽柳和疏叶骆驼刺幼苗生物量分配及根系分布特征

以塔克拉玛干沙漠南缘荒漠-绿洲过渡带上两种主要建群种植物多枝柽柳(Tamarix ramosissima)和疏叶骆驼刺(Alhagi.sparsifolia SHAP.)的一年生幼苗为研究对象,采用人工壕沟全根挖掘法,研究同一生境条件下两种植物幼苗在生物量分配、根冠比、根系分布特征对极端干旱环境的适应特征.结果表明:(1)两种植物幼苗生物量分配策略明显不同.多枝柽柳幼苗把更多的生物量分配到地上,其根冠比为0.75;而疏叶骆驼刺幼苗把更多的生物量分配到地下,其根冠比为1.73.(2)两种植物幼苗地上/地下生物量属于典型的幂函数异速生长关系,异速生长模型的相关系数都在0.83以上.(3)两种植物幼苗根系分布各异.多枝柽柳幼苗根系多由垂直的主根和水平扩展的侧根组成,根长在垂直剖面上近似"丰"字形分布;骆驼刺幼苗根系在土壤中呈网状分布,根长在垂直剖面上近"古"字形分布.