红砂(Reaumuria soongarica)种子萌发特性及其局部适应性

种子萌发特性是荒漠植物适应干旱的重要策略。红砂(Reaumuria soongarica)是典型耐旱植物,但目前缺乏从群体角度探讨其种子萌发特性和其局部适应性关系的报导。在25、4、-20、-40℃下,分别对来自于甘肃、宁夏和新疆的17个地区红砂种子进行发芽试验,检测不同群体在萌发时间、萌发率和发芽势上的差异,并用world-clim的气象数据分别对不同群体的萌发率和发芽势进行了相关性分析。结果表明:低温贮藏会削弱红砂种子的休眠、缩短红砂种子的初始萌发时间和萌发持续时间。经不同温度贮藏,红砂种子萌发率的变化不显著,其变化主要来自于不同群体间的差异,而且萌发率与其生存环境的温度和降水量显著相关。红砂种子的发芽势在-40℃温度贮藏后显著提升,呈现爆发型萌发,说明超低温储藏能极大消除红砂种子的生理休眠。此外,红砂种子的发芽势和环境温度显著相关。红砂种子的萌发特性表现出其对干旱生境的局部适应性,这一结果有助于深入理解荒漠植物对干旱环境的生态适应性机理,并为红砂在荒漠植被恢复中的推广提供理论和数据支撑。     

荒漠环境梯度下联生红砂(Reaumuria soongorica)、珍珠(Salsola passerina)荧光特性

高等植物的叶绿素荧光效应是植物为适应环境变化产生的生理响应,任何胁迫对光合作用产生的影响都可通过叶绿素荧光变化表现出来,对衡量各胁迫因子对植物光合特性的影响有重要意义。以荒漠草原区、半荒漠区、典型荒漠区、极端荒漠区4个生境条件下单生、联生红砂(Reaumuria soongorica)和珍珠(Salsola passerina)为材料,对其叶绿素荧光参数以及环境因子进行测定和分析,探讨两种植物在联生条件下对荒漠环境梯度的生理响应机制。结果表明:红砂和珍珠的叶绿素荧光参数各异,在联生条件下,红砂的最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(Yield)、光化学猝灭系数(q P)值均高于单生,珍珠则相反;随环境胁迫的加剧,各生长方式下红砂和珍珠的Fv/Fm、Yield、q P值均呈现下降趋势,非光化学猝灭系数(q N)呈上升趋势。可见,联生时红砂光合能力增强,对光能有高效的捕捉能力,珍珠则更多的选择以热量的方式散失光能。     

内蒙古荒漠区红砂(Reaumuria soongorica)种群格局

在内蒙古荒漠区依照红砂的自然分布,按湿润度梯度,从东到西分别在荒漠草原-草原化荒漠过渡区、草原化荒漠、草原化荒漠-典型荒漠过渡区及典型荒漠植被带上选取样地,对红砂(Reaumuria soongorica)种群进行实地调查,根据植株体积划分等级,运用点格局分析法,对红砂种群分布格局进行了研究。结果表明:从荒漠草原向草原化荒漠的过渡区到典型荒漠,随着干旱程度的加剧,红砂种群密度逐渐下降,从稳定增长型种群向成熟或衰退型种群变化,种群格局由聚集分布变为随机分布,聚集的尺度逐渐减少,在典型荒漠种群也出现了均匀分布。红砂种群级别间的空间关联性,具有很强的空间异质性和尺度异质性。随着干旱化和荒漠化程度加剧,红砂种群内部相互有利的生态关系在减弱,到典型荒漠区甚至有种群内部负向(相互排斥)的生态关系出现。荒漠区红砂群落组成简单,在典型荒漠成为纯一的红砂群落,具有特殊性和脆弱性,应重视保护与合理利用。     

珍稀泌盐植物长叶红砂(Reaumuria trigyna)愈伤组织诱导及增殖

以珍稀泌盐植物长叶红砂(Reaumuria trigyna)成熟种子和不同发育阶段幼苗的不同部位为外植体,对其愈伤组织诱导和增殖进行了系统研究。结果表明:在添加3.0mg·L-12,4-D、1.0mg·L-1 NAA、0.5mg·L-1 6-BA、30g·L-1蔗糖和6.0g·L-1琼脂,pH为5.8的MSO培养基中,出愈率达70%以上,生长量高于其他培养基,是该植物愈伤组织诱导的最佳培养体系;7d下胚轴和25d的幼苗较适合愈伤组织诱导,可形成淡黄色疏松愈伤组织,且褐化程度相对较低;适宜的继代周期为30~40d,随着传代次数增加,愈伤组织颜色变淡,生长速度加快;NaCl浓度为50mmol·L-1和100mmol·L-1时促进愈伤组织生长,盐浓度过高则导致其生长受抑,甚至死亡。     

阿拉善高原红砂(Reaumuria songarica)种群空间分布格局

为揭示阿拉善高原红砂(Reaumuria songarica)种群扩散、生长特征和空间分布规律,采用大小结构分析法和Ripley's K函数对湿润梯度下的红砂种群结构、空间分布格局及各龄级间空间关联性进行了研究。结果表明:红砂种群结构以稳定型为主,其次是衰退型,幼龄植株极少,种群更新受限;随气候湿润度的降低,红砂种群及各龄级空间分布格局由多样化向单一形式转变,即聚集分布向随机分布或均匀分布类型变为主要呈随机分布类型,在较湿润地区,各龄级间的空间关联性相对复杂,总体上随尺度的增大表现正关联→无关联→负关联,在较干旱地区,大体上表现为无关联。红砂是阿拉善高原的主要建群种,在生态恢复的过程中应遵循自然生长和分布规律,通过最优化的人工抚育和保护提高植株成活率和繁殖率,充分发挥红砂种群防风固沙的能力。     

不同生境下红砂(Reaumuria soongorica)的生理生化特征及适应性

测定了荒漠地区超旱生小灌木红砂在3种生境(山前荒漠、山前戈壁和中游戈壁)下的叶片水分状态、抗氧化酶活性及渗透调节物质含量,以探讨荒漠植物在不同生境下的生理生化特征及对荒漠极端环境的适应机制。结果表明:在3种生境下,红砂叶片相对含水量和叶片水势随着土壤含水量的下降而下降,叶绿素含量随着土壤含水量的下降而升高。随着生境土壤干旱的加剧,超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性逐渐升高,而过氧化氢酶活性下降。在土壤含水量较少的戈壁生境,渗透调节物质含量上升。SOD和POD活性的升高是红砂抵御干旱环境的主要抗氧化保护机制;渗透调节在红砂叶片适应干旱胁迫的过程中发挥着重要作用,高的渗透调节能力使红砂在水分不足的条件下维持较低的渗透势,有利于植物吸水,从而增强其耐旱性。     

盐胁迫对红砂(Reaumuria soongorica)种子吸胀过程中生理特性的影响

以0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%的NaCl和CaCl2溶液处理红砂(Reaumuria soongorica)种子,探讨了两种盐胁迫对种子吸胀过程中生理特性的影响及对种子的伤害程度。结果表明:红砂种子发芽率随两种盐胁迫的加剧极显著下降。种子丙二醛(MDA)含量在NaCl溶液胁迫后先下降后上升,在盐溶液浓度为1.0%时达到最小值,在2.5%处达到最大值;经不同浓度的CaCl2溶液胁迫后,MDA含量呈上升趋势,且均高于对照,最大值出现在3.0%处;种子内可溶性糖含量随NaCl和CaCl2溶液浓度的增大先下降后上升,分别在盐溶液浓度为1.0%和2.0%时达到最小值;种子过氧化氢酶(CAT)活性的变化较小;过氧化物酶(POD)活性随两种盐浓度的增加显著降低;超氧化物歧化酶(SOD)的活性随两种盐溶液浓度的增加先下降再上升又下降,但总体低于对照。经综合分析得出,CaCl2对红砂种子的伤害程度大于NaCl。     

红砂(Reaumuria soongorica)、珍珠(Salsola passerine)蒸腾耗水规律的尺度整合

利用LI-6400XT便携式光合仪和大型称重式蒸渗仪研究红砂(Reaumuria soongorica)、珍珠(Salsola passerina)灌丛在干旱和湿润条件下的蒸腾耗水特征,并探讨从叶片到灌丛尺度转换中,在非破损状态下植物叶面积的可靠测定方法。结果表明:用图像法获得非破损状态下植物叶面积是可行的,基于植物叶面积通过尺度转换得到灌丛尺度的蒸腾量与蒸渗仪测定的蒸腾量具有较高一致性(r=0.9752,P<0.01)。干旱条件下,红砂蒸腾速率的日变化呈单峰曲线,主要影响因素为气孔导度(P<0.01);湿润条件下,红砂和珍珠蒸腾速率的日变化均呈单峰曲线,主要的影响因素为气孔导度、空气相对湿度、饱和蒸汽压亏缺和光合有效辐射(P<0.01)。珍珠水分利用效率和气孔限制值均高于红砂。此外,干旱条件下红砂的水分利用效率和气孔限制均高于湿润条件。通过尺度转换得到的灌丛尺度的蒸腾量和蒸渗仪测定的蒸腾量的结果均表明,红砂的蒸腾量始终大于珍珠,且随土壤湿润状况的改善而增大。红砂灌丛蒸腾量与蒸散量之比在干旱条件下(T/ET=21%)较湿润条件下高(约2%)。同时,红砂灌丛T/ET高于珍珠灌丛。因此,基于图像法获得的叶面积参数可用于从叶片(便携式光合仪法)到植株及灌丛水平(称重式蒸渗仪法)的植物蒸腾耗水尺度转换研究。     

6个地理种群红砂(Reaumuria soongocica)叶片生态解剖特征及抗旱性评价

本文以分布于甘肃省张掖市甘州区(ZYG)、张掖市临泽县(ZYL)、武威市黑山镇(WWH)、武威市扎子沟(WWZ)、兰州市仁寿山(LZR)、兰州市九州台(LZJ)等6个地理种群的红砂(Reaumuria soongocica)为对象,采用常规石蜡切片方法和光学显微观察方法对其叶片解剖结构进行比较分析。用方差分析和变异系数对各指标的差异性和变异性进行比较,最后利用主成分分析法对6个地理种群红砂进行抗旱评价和比较。结果表明:6个地理种群红砂的各项指标均表现出显著或极显著的种间差异,其中ZYG叶片的直径、角质层厚度、表皮细胞厚度均大于其他5种。叶片直径和角质层厚度最小的均是LZR,而表皮细胞厚度最小的是LZJ。ZYL的CTR最大,而ZYG最小。主成分分析表明,前2个主成分累计贡献率达到87.104%,可基本概括所选指标的主要信息;6个地理种群红砂抗旱综合能力表现为WWZZYGZYLWWHLZJLZR,总体趋势表现为水分条件越差抗旱性越强,这是植物通过自身调节对外部环境条件产生适应的结果;叶片直径,角质层厚度以及表皮细胞厚度这项指标在红砂的抗旱机制中占有重要地位。     

红砂(Reaumuria soongorica)对大气CO_2浓度升高及降水变化的光合生理响应

未来大气CO_2浓度的显著升高将引起降雨格局的变化,这必将对荒漠生态系统产生严重影响。研究CO_2浓度及降水变化对荒漠优势植物的影响有助于预测荒漠生态系统对全球气候变化的响应。以荒漠优势植物红砂(Reaumuria soongorica)2年生苗木为试材,采用开顶式CO_2控制气室模拟CO2浓度变化(350、550、700μmol·mol~(-1)),研究了降水变化(-30%、-15%、0、+15%、+30%)及其与CO_2的协同作用对红砂光合特性及水分利用的影响。结果表明:CO_2浓度增加可显著提高红砂的光合速率,短时高浓度CO_2下红砂光合能力对水分的适应性较广,在降雨增加或减少时均表现出光合速率的增加,但长时高CO_2浓度会导致红砂光合能力下降,出现光合适应现象。高浓度CO_2下,红砂的蒸腾速率和气孔导度均有所下降,但降水的增加可抑制这种作用,有一定的补偿作用。CO_2增加会显著提高红砂的水分利用效率,降雨越少这种作用越明显,但长期CO_2作用会使这种效应有所减小。由此说明,未来CO_2浓度升高可在一定程度上提高红砂的光合能力,尤其是在降雨减少时因CO_2增加会提高水分利用效率而增强其抗旱性,从而增强红砂对未来暖干化气候的适应能力。     

红砂(Reaumuria soongorica)黄酮类物质代谢及其抗氧化活性对UV-B辐射的响应

对荒漠植物红砂(Reaumuria soongorica)在UV-B辐射胁迫下不同时间内(0、2、4、6、8、10d)脂质过氧化、叶绿素和类胡萝卜素含量的变化以及黄酮类代谢途径关键酶活性、代谢产物及代谢产物的抗氧化活性进行了分析,探讨黄酮类代谢响应UV-B辐射胁迫的变化以及与脂质过氧化和光合色素系统的相关性。结果表明:随着UV-B辐射处理时间的延长,叶绿素含量有所降低;类胡萝卜素含量升高;膜脂过氧化程度(以丙二醛(MDA)含量表示)增加;黄酮类代谢途径关键酶黄烷酮3-羟化酶(F3H)活性呈现先增加后降低的趋势,但仍高于处理前水平,二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)活性增强,代谢终产物总黄酮含量先降低后恢复至处理前水平,花色素苷(ANS)含量上升;DFR活性、黄酮类代谢产物ANS及总黄酮对DPPH清除率和对MDA形成的抑制率均与MDA以及光合色素系统之间存在显著或极显著的相关性。这表明次生物质黄酮类代谢途径在UV-B胁迫下发挥了抗氧化功能,提高红砂对在UV-B辐射下的自我保护能力。     

红砂(Reaumuria soongorica)响应干旱和UV-B辐射双重胁迫的基因转录表达

荒漠植物在自然生境中同时遭受多种环境因子的胁迫,但植物对多重胁迫因子的应答响应机理目前仍然未知。利用数字基因表达谱技术分析了荒漠植物红砂(Reaumuria soongorica)在干旱、UV-B辐射以及干旱和UV-B辐射共胁迫下基因在转录水平的表达响应。结果显示:胁迫处理的材料与对照材料相比,差异表达的基因有上调表达基因和下调表达基因,且不同胁迫中下调表达基因总数多于上调的。双重胁迫与单因子胁迫相比,差异表达基因数量明显增加,且上调表达基因的数量增多,单因子胁迫之间的表达谱比双重胁迫与单因子之间的更为相似。双重胁迫诱导了356个上调和248个下调的特异表达基因。从诱导基因的差异表达量来看,多数基因的差异表达量集中在2~5倍,同时也诱导了少数基因的高度表达(高于100倍)。差异表达基因的GO(Gene Ontology)功能富集显著性分析和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)代谢通路分析表明,双重胁迫相比单因子胁迫,固碳作用等生物过程的表达显著性富集,且不同的代谢途径对不同的胁迫处理表现出不同程度的响应。这说明植物在基因转录水平对单因子胁迫和双重胁迫的响应机理在很大程度上存在差异。     

兰州半荒漠植被区红砂(Reaumurta soongorica)种群数量动态

对兰州市永登县半荒漠植被区天然分布的红砂(Reaumurta soongorica)种群实地调查取样,利用红砂植株地径大小与相应年轮年龄的关系,得出回归方程,求出各地径对应年龄,编制静态生命表、分析动态指数、存活曲线、生存分析曲线。结果表明:各生境红砂种群均表现出新苗和幼株丰富,占种群株数的比例大;所有样地存活曲线均接近于Deevev-Ⅲ型(凹型);静态生命表显示,生境异质性,特别是水分差异,致使红砂种群表现出2种不同的环境适应策略;各生境种群动态指数均基本为正值,充分说明样地内的红砂种群基本处于发育状态,整体上是稳定增长的。     

过牧及封育对红砂荒漠植被演替的影响

红砂灌丛植被是我国西北荒漠地区的主要放牧地,并在生态保护中具重要作用。本试验以内蒙古阿拉善盟不同过牧强度下的退化(轻度、中度和重度)红砂(Reaumuria soongorica)+无芒隐子草(Cleistogenes songorica)荒漠草地为对象。首次研究报道了不同过牧梯度和围栏封育对红砂植被演替的影响。经过6a过牧(平均1.8只羊·hm^-2),植被总盖度已由12%降至8%,平均每年盖度绝对值下降0.7%。随草地过牧加重红砂灌丛在逐渐消亡,在中度和重度退化样地的盖度已分别较轻度样地(7.5%)下降了74%和84% (P<0.05);质量差或产量低的草本在增加;无芒隐子草和匍根骆驼蓬(Peganum nigellastrum)的增加可分别作为该类草地中度和重度过牧演替的指示种。短期封育效果十分显著,封育一年的各样地平均较放牧样地比,植被盖度绝对值提高了1.7%,产草量增加2188%,红砂种子产量是放牧样地的371倍。然而,优势种红砂的产草量和盖度在封育期的相对恢复速率皆随样地退化加重而显著降低(P<0.05),重度退化区盖度封育当年的恢复速率为0。所以,封育是保护和恢复我国红砂荒漠植被的有效措施,但封育宜尽早开始,否则,红砂将恢复缓慢或难以复存。     

荒漠植物红砂在持续干旱胁迫下的光保护机制研究

红砂（Reaumuria soogorica）是一种广泛分布于中国半荒漠地区的多年生半灌木,自然生境下具有很强的耐旱、耐高温和高辐射的能力。本实验在人为控制水分进行持续干旱胁迫的过程中,通过测定红砂的气体交换和叶绿素荧光参数的日变化来研究红砂干旱胁迫下的光保护机制。结果表明,土壤相对含水量下降的过程中,红砂叶片水势也相应地下降;净光合速率（Pn）的日变化由‘双峰型’逐渐趋向‘单峰型’;水分利用效率（WUE）随着干旱程度的增加而升高,植物接近休眠时下降;净光合速率 (Pn)、PSⅡ最大光化学效率 (Fv/Fm)和PSⅡ非循环式电子传递效率(ΦPSⅡ)在中午都明显降低;干旱胁迫下初始荧光(F0)出现明显的升高,日变化趋势为先上升后下降。说明红砂在干旱期间,采取了依赖于叶黄素循环的热能耗散和PSⅡ反应中心可逆失活两种光抑制的保护机制来度过干旱维持生存。     

荒漠植物红砂叶绿素荧光参数日变化及其与环境因子的关系

在自然条件下以分布于兰州九州台（LZJ）、张掖临泽（ZYL）和武威民勤（WWM）3个地区的红砂为试材,利用PAM-2100便携式叶绿素荧光分析仪和Lcpro+便携式光合作用测定系统,在红砂生长季节对其叶绿素荧光参数及其环境因子进行测定和分析。结果表明:3个地区红砂叶片的初始荧光(Fo)、PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、实际光化学反应量子效率(ΦPSⅡ)和非光化学淬灭系数(qN)均存在明显的日变化。其中Fv/Fm和ΦPSⅡ均呈反正态分布曲线日进程,在中午13:00强光下降低至最低值;Fo和qN则呈正态分布曲线日进程,在中午13:00达到最大值。3个地区红砂的Fv/Fm虽在中午呈降低趋势,但因其值均高于0.8,所以并未发生光抑制现象。在环境因子中,光合有效辐射(PAR)、温度（Ta）以及水分条件协同作用于红砂的光化学效率。当水分条件较高时,PAR成为影响光化学效率降低的首要因子;而当水分降低时,RH成为加速光化学效率下降的主要因子。在土壤极端干旱叠加强光、高温和低湿的逆境中红砂主要采取依赖于叶黄素循环的热耗散和PSⅡ反应中心可逆失活两种保护机制来适应外界环境的变化。     

盐生植物长叶红砂泌盐特性的研究

长叶红砂（Reaumuria trigyna Maxim.）为东阿拉善-西鄂尔多斯种,属我国特有,是古地中海残遗珍稀植物。通过对长叶红砂野外生存环境、泌盐结构以及泌盐特点的研究,结果显示:长叶红砂是一种具有多细胞盐腺的向外泌盐的泌盐盐生植物;长叶红砂植物体内、盐腺分泌物中盐分离子组分与生存土壤的离子组分一致,均含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、SO2-4和Cl-等离子,但含量差异较大,其中土壤中阳离子以Na+或以Na+和Ca2+为主,阴离子以Cl-或SO2-4为主;植物的根、茎、叶中阳离子却以K+为主,且6种离子含量的基本趋势均是:根＜茎＜叶;分泌物中Na+ 、Cl-的含量最高,其次是SO2-4;盐腺的分泌速率表现为:上午的分泌量高于下午,白昼高于夜间,这些结果说明盐腺的分泌选择性与其保持植物体内适当的盐分和养分浓度以适应野生生境有关。     

塔克拉玛干沙漠南缘3种荒漠植物光合特性的比较

在2008年6、7和8月中旬,以塔克拉玛干沙漠南缘固氮植物骆驼刺（Alhagi sparsiftia Shap．）和非固氮植物柽柳（Tamarx ramossimaLedeb．）、花花柴（Karelinia caspica Less．）为研究对象,研究了两种类型植物的净光合速率、光响应、CO：响应模型参数、叶绿素和叶氮...     

荒漠植物霸王(Zygophyllum xanthoxylum)不同大小叶片C、N、P化学计量特征

对荒漠植物霸王(Zygophyllum xanthoxylum)不同大小叶片的碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量比特征进行了研究.结果表明:随着单叶重量(ILM)、单叶面积(ILA)和比叶面积重量(LMA)的增加,叶片C、N、P含量迅速降低后趋于稳定,叶片C∶N和C∶P值均逐渐增大,而叶片N∶P值则先升高后逐渐趋于稳定.本研究采集叶片单叶重量变异系数为55.44％,而叶片C、N、P含量及C∶N、C∶P和N∶P值变异系数均小于25％,其大小排序为:P(22.6％)＞N(15.21％)＞N∶ P(14.67％)＞C∶ P(13.30％)＞C(12.18％)＞C∶ N(8.81％).     

南坑河污染初步调查及河岸植物的富集能力

南坑河是新丰江的一条支流,直接汇入广东省最大的饮用水源地新丰江水库。野外调查中发现私自采矿和在河流沿岸洗矿等行为不断发生,大量洗矿废水未经处理直接注入南坑河,可能会造成污染。因此,采样初步分析了南坑河河水、河流底泥沉积物及附近优势植物的9种重金属元素含量。结果发现：与地表水II类标准相比,南坑河枯水期水体污染严重,其中连续2 a的铅、砷和汞超标,超标倍数分别为1.7~1.8、1.3~1.9和1.6~2.9倍,而底泥中铜、镉、铅、锌和砷均超标,超标倍数分别为4.8、9.0、3.9、4.3和10.9倍,镉和砷超标较为严重。另外,收集并鉴定了河岸或河漫滩中天然生长的15种植物,发现以蕨类植物和多年生禾草为主要类型。通过分析植物体内9种重金属元素含量,发现对砷吸附能力最强的当属蜈蚣草,其叶片中砷的含量（609.20 mg/kg）和茎干中砷的含量（814.77 mg/kg）均大于根部的砷含量（577.30 mg/kg）;蜈蚣草对铁、锰、铜和铅的吸附能力也远远大于其他河岸植物,可以作为良好地修复以砷为主的复合重金属污染土壤的富集植物。