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。     

毛乌素沙地油蒿(Artemisia ordosica)群落土壤水分动态特征

以流动沙地作对照,在毛乌素沙地选择半固定沙地油蒿(Artemisia ordosica)群落、具生物结皮的油蒿群落和油蒿+本氏针茅(Stipa capillata)群落设置样地,以10min间隔获取5、15、30、50、70cm深度土壤水分实时监测数据,分析生长季不同植被覆盖下沙地土壤水分动态变化特征。结果表明:(1)4个样地均为秋季储水量最大,油蒿+本氏针茅群落0~80cm层土壤储水能力最强,平均增加了30mm。(2)受土壤蒸发影响的同时,得不到春季小降水事件的补给,流动沙地20~60cm层春季土壤含水量只有4%,生长季波动明显,呈双峰型,0~20cm层和60~80cm层土壤含水量较稳定;半固定沙地油蒿群落0~60cm层土壤含水量长期处于6%左右,60~80cm层春季最低、夏季和秋季得到较好的补给,呈双峰型;具生物结皮的油蒿群落0~10cm平均土壤含水量大于10~20cm层,0~10cm层土壤水分受生物结皮影响呈双峰型,而10~60cm土壤水分较稳定,呈单峰型,60~80cm层土壤含水量在春季最低,呈双峰型;油蒿+本氏针茅群落土壤持水性有明显增加,夏季和秋季土壤含水量可长期处于12%~14%,呈明显的双峰型,而60~80cm土层得不到充分的降水补给,长期处于4%左右,呈单峰型。(3)不同植被覆盖的沙地土壤水分对30mm左右降水的响应深度不同,流动沙地可到70cm,半固定沙地油蒿群落到50cm,具生物结皮的油蒿群落到30cm,油蒿+本氏针茅群落到40cm;极端降水能够影响所有样地0~70cm土壤含水量。     

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。     

毛乌素沙地油蒿(Artemisia ordosica)灌丛穿透雨量特征及影响因素

于2012年5—9月观测了毛乌素沙地油蒿(Artemisia ordosica)灌丛的穿透雨量,分析了其变化特征及影响因素。结果显示:油蒿灌丛的平均穿透雨量占降雨量百分比(Th%)为72.3%,其中有枯枝灌丛的Th%平均为69.3%,较无枯枝灌丛的75.3%低,这可能是油蒿灌丛老化后土壤水分条件变差的原因之一。油蒿灌丛下穿透雨量及其空间分布受到有无枯枝和距主干辐射距离远近的影响,且受到降雨量和风速风向等气象条件作用明显。     

毛乌素沙地臭柏与油蒿群落细根生物量的季节动态及其空间变化

 为了探讨沙地生态系统植物根系生物量的季节动态及其空间变化,采用根钻法,从2005年4月至2005年10月对毛乌素沙地天然臭柏、油蒿群落0—90 cm土层中细根（D≤2 mm, D为直径）生物量动态进行了测定,臭柏细根总生物量为13.87~18.22 t·hm-2,细根平均生物量占总根量的60.10%;油蒿的细根总生物量为1.173~1.389 t·hm-2,细根平均生物量占总根量的73.04%。臭柏细根平均生物量为油蒿的12.50倍（P＜0.05）。臭柏、油蒿群落细根生物量动态呈双峰曲线,峰值分别出现在4月、8月和6月、10月。两者的活细根生物量大致呈上升趋势,死根生物量则相反。臭柏、油蒿群落细根生物量的垂直分布随土层加深,生物量明显减少,细根在不同层次上的动态变化与总细根量的季节变化有所不同。臭柏细根生物量从坡顶到坡底分别为16.8067 t·hm-2、16.1656 t·hm-2、10.9834 t·hm-2,呈下降趋势,其细根生物量比率从坡顶、坡中到坡底依次增大;油蒿细根生物量最高值出现在坡顶,坡中与坡底变化不明显,其细根生物量比率随坡位变化并不明显。     

毛乌素沙地油蒿与杨柴异速生长模式及个体大小的种内竞争调节

通过对油蒿与杨柴种群在不同密度下个体大小与异速生长变化模式的比较研究,初步得出以下结论:①油蒿种群的个体平均大小、高径比平均值及静态异速生长指数均未随着密度的增加而发生明显的变化,其静态异速生长曲线都符合"简单的"异速生长类型。②杨柴种群的个体平均大小随着密度的增加则不断减小,且其自疏指数小于-3/2,这主要是由于种群在高密度时冠层未达到密接的缘故,而且可以将种群内个体的总植冠投影面积和是否达到最大值作为判断冠层密接的标准。③杨柴种群的高径比平均值及静态异速生长指数随着密度的增加也未发生明显变化,其静态异速生长曲线也符合"简单的"异速生长类型,表明杨柴的异速生长特性并未随着光竞争强度的增加而发生变化,这可能是因为杨柴能通过根状茎繁殖产生新枝来寻找更合适的生境从而避免了光竞争。     

毛乌素沙地臭柏、油蒿细根分解过程中养分与能量的变化

应用埋袋法对毛乌素沙地天然分布的优势种臭柏、油蒿细根分解进行研究。对两年的实验数据进行分析,结果显示,臭柏、油蒿细根分解过程中C、P、K、Mg均表现为释放,释放率油蒿＞臭柏,元素重量损失率K＞P＞C＞Mg;N在臭柏分解中表现为积累,在油蒿分解中表现为释放;Ca在臭柏、油蒿细根分解中都表现为积累的趋势,积累率为油蒿＞臭柏;能量在臭柏、油蒿细根分解过程中表现为释放。该研究为沙区土壤库中的能量转化和流动过程提供了理论依据。     

沙坡头地区人工植被油蒿种群结构与更新的研究

采用野外调查和比较分析的方法,对沙坡头地区人工植被油蒿种群的结构和更新进行了研究.通过对不同固沙起始年代油蒿种群大小结构的分析发现,幼树个体的数量较多,中等大小的成年个体数量少,老龄个体的数量极少.年限较短的人工植被区油蒿幼树个体的数量多于年限较长的人工植被区,而油蒿幼苗的数量则呈相反的趋势.油蒿幼苗在不同的地形中分布数量也不同,丘间地有较多的幼苗,背风坡幼苗特别少.油蒿成年个体在人工植被区中呈均匀分布,油蒿幼苗则呈聚集分布.     

沙坡头人工固沙区油蒿繁殖分配的研究

对沙坡头人工固沙区油蒿 (Artemisia ordosica) 开花结实期的繁殖分配和生殖枝的生长特点进行了研究,结果表明:2006年8—10月,油蒿生殖枝重、头状花序重都显著增加(P<0.05),但繁殖分配均保持在26%左右;油蒿的繁殖分配与个体大小有一定的关系,地径在0.5 cm以上的油蒿个体才能够开始繁殖,繁殖分配大致呈现出在一定范围内随个体增大而上升,然后又随个体继续增大而下降的趋势。对不同建植年代(1956年、1964年、1981年、1987年)样地中油蒿繁殖结构特征和繁殖分配比较发现,1981年样地上油蒿的生殖枝重、单位生殖枝上的头状花序数、繁殖分配都低于其他3个年代,且其他3个年代的样地间无显著差异(P>0.05)。这表明,人工固沙区油蒿种群的繁殖不仅受固沙时间的影响,而且受其他因素的制约。     

油蒿不同部位水分关系研究

应用植物PV技术研究油蒿（Artemisia ordosica Krasch）不同部位（营养枝、生殖枝、1年生枝、2年生枝、3年生枝、根系）的持水性能及其在SPAC系统的水分运移中的作用。结果表明：油蒿不同部位具有相似的水分生理特点,但各参数差异比较明显。随着木质化程度的增加,枝条（除生殖枝）饱和时最大渗透势（Ψ100π）、初始质壁分离时的渗透势（Ψ0）、相对水分亏缺（D0RW）、相对渗透水分亏缺（D0ROW）、束缚水含量（Vb）、细胞组织最大弹性模量（εmax）及ΔΨ（Ψ100π－Ψ0）逐渐增大,而自由水含量（Vf）则逐渐减小。生殖枝的Ψ100π、Ψ0、D0RW、D0ROW则大于其他枝条,根系的Ψ100π、Ψ0、D0RW、D0ROW、Vb、εmax均大于枝条,而Vf和ΔΨ小于枝条。随木质化程度增加,枝条的总水容（C）逐渐减小。C表现出两段性,在膨压消失前,枝条的水容（C1）变化不大,而在膨压消失后枝条水容（C2）随木质化程度增加而减小;总体来看,生殖枝的水容大于其他枝条,而根系水容最大。在水分胁迫条件下,木质化程度低的枝条,其较小的束缚水含量（Vb）及弹性模量（εmax）和较大的水容（C）不利于其保持体内水分以及较高的水势和膨压;而木质化程度高的枝条,其较高的束缚水含量及坚硬厚实的细胞壁则有利于其保持体内水分;根系较大的Vf和C,表明其容易失水的特性,有利于SPAC系统水分传输。     

不同演替阶段油蒿群落土壤水分特征分析

油蒿群落是毛乌素沙地最主要的群落类型之一,在维持当地生态系统稳定中起着重要作用。土壤水分是影响油蒿群落演替的重要环境因子,为深入分析不同油蒿演替阶段土壤水分特征,使用EC-5土壤水分传感器连续监测整个生长季内先锋物种阶段(流动沙地)、稀疏阶段(半固定沙地)和建成阶段(固定沙地)油蒿群落土壤水分动态。结果表明,3种样地土壤水分均存在时间和空间上差异,流动沙地各层土壤含水量均显著高于半固定沙地和固定沙地;土壤含水量受降水影响较大, 降水量是影响土壤水分补给深度的重要因素,小于10 mm的降水主要被表层土壤吸收,10～20 mm的降水对土壤水分的补给深度超过30 cm、不及60 cm, 30～40 mm的降水补给深度大于60 cm、不及100 cm;30 cm及其上层土壤水分波动剧烈,60 cm处土壤水分主要受大于30 mm降水事件影响,波动较小,100 cm和160 cm处土壤水分几乎不受降水的影响,土壤含水量较稳定;降水补给深度及植被根系需水的层次差异是导致3种样地土壤水分时间和空间上异质性的重要因素;土壤温度主要受大气温度影响,与土壤水分相关性不显著,且随土壤深度的增加而降低。     

腾格里沙漠东南缘不同生境油蒿种群的数量动态

对腾格里沙漠东南缘不同的生境条件（包括始建于1964年的人工植被区和天然植被区）下油蒿（Artemisia ordosica）种群调查取样,按照植株的体积大小分为7个龄级（Ⅰ,0~2 cm³;Ⅱ,2~5 cm³;Ⅲ,5~10 cm³;Ⅳ,10~15 cm³;Ⅴ,15~20 cm³;Ⅵ,20~30 cm³;Ⅶ,>30 cm³）,分析了种群的组成、静态生命表和存活曲线。结果表明：人工植被区油蒿种群的总体规模大于天然植被区,幼龄个体占有很高的比例;天然植被区油蒿的死亡率低于人工植被区,天然植被区Ⅰ和Ⅱ龄级油蒿种群的死亡率最高,人工植被区Ⅴ~Ⅶ龄级的油蒿种群死亡率最高;天然植被区油蒿种群的稳定性维持主要通过幼苗的更新,而人工植被区可通过幼苗的自我更新和大龄植株的自疏作用;Ⅴ龄级的油蒿个体是种群中的生存质量最佳的个体;两种生境下油蒿种群均符合Deevey Ⅱ型存活曲线。     

东方百合低温打破休眠期间碳水化合物及呼吸代谢变化

以东方百合“西伯利亚”为试材,对不同温度（25 ℃和4 ℃）处理下百合外部及内部鳞片的碳水化合物含量和呼吸代谢途径的关键酶进行了测定。结果表明,随着储藏时间的延长,百合淀粉含量不断下降,可溶性糖含量在低温处理中期较高,且外部鳞片变化较内部鳞片变化剧烈,4 ℃低温处理糖化比25 ℃明显;在百合休眠期间,3条主要呼吸代谢途径的关键酶--糖酵解（EMP）途径的丙酮酸激酶（ATP）、三羧酸循环途径（TCA）的琥珀酸脱氢酶（SDH）和磷酸戊糖途径（PPP）的葡萄糖六磷酸脱氢酶（G6PDH）呈现不同的变化趋势。根据不同途径关键酶的变化趋势判断,处理前30 d,3条主要呼吸途径变化较剧烈,EMP占绝对优势且不断升高,TCA和PPP呈不断下降过程,且内部鳞片变化比外部鳞片明显;其后随着休眠处理时间的延长,EMP不断下降,而TCA和PPP不断得到活化;呼吸强度变化趋势与碳水化合物自然休眠解除的进程基本一致。     

模拟沙地干旱环境研究电场对两种沙生植物抗旱性的影响

用不同电场条件处理沙生植物柠条（Caragana intermedia）和沙蒿（Artemisia songarica Schrenk）种子,采用人工模拟干旱试验方法,研究电场处理后这两种植物种子萌发和生物量对土壤干旱胁迫的响应。结果表明,电场处理缓解了两种植物随干旱程度加重出现的负效应,不同处理条件,种子萌发和生物量对干旱胁迫的适应性的影响不同,电场处理能够提高种子在干旱胁迫条件下的发芽率和发芽势,提高两种沙生植物生物量干重和鲜重。这些变化缓解了干旱胁迫对柠条和沙蒿种子的伤害,提高了对干旱胁迫的适应性。