准噶尔盆地南缘荒漠区梭梭维持水源初步研究

为了了解沙漠植物梭梭维持水源的利用情况,探明其对水源的利用策略,利用稳定性同位素技术定位取样,对准噶尔盆地南缘荒漠区梭梭进行了研究.结果表明,冬季,梭梭基本没有直接利用降雪;随着融雪后浅层土壤含水率的上升,梭梭明显利用浅层土壤水;梭梭利用水源中,地下水占有很大比例,这种比例在冬季和夏季最高,最高幅度可达到80％,平均占到30％左右;降雨也是梭梭利用的水源之一,在降雨后的3～5 d内,梭梭木质部δ18O值有明显趋近降雨δ18O值的趋势.因此,本研究区的梭梭维持水源有多个途径,地下水、融雪形成的浅层土壤水是其主要水源,中、大量降雨也是其利用的水源之一.     

梭梭(Haloxylon ammodendron)叶片气孔导度与气体交换对典型降水事件的响应

C4植物以其较高的水分利用效率而表现出较强利用荒漠环境有限降水的能力,但对其气孔行为和气体交换对降水响应的理解并不深入。本研究选择荒漠区沙丘上6~7年生的梭梭(Haloxylon ammodendron),利用自制的降水拦截设施,将每次降水事件后样地中接受的降水量分别减少和增加10%、20%和30%,形成包括对照在内的7个降水梯度,研究梭梭气孔导度(Gs)与净光合速率(Pn)对典型降水事件的响应。结果表明:6~12mm的降水对土壤水分的补给集中在50cm土壤深度范围内。降水量每增加10%,Gs和Pn分别增加9.17%和4.17%;Gs和Pn在降水前后呈现先增加后降低的单峰型趋势,峰值出现在降水后第1天,两者与土壤水分含量(SVWC)、空气相对湿度(RH)以及水汽压差(VPD)显著相关。降水后梭梭黎明前叶水势在-2.08~-2.74 MPa时叶片气体交换主要受气孔因素影响,而当叶水势降至-3.16MPa以下时主要受非气孔因素控制。     

几种荒漠植物干旱休眠机理的初步研究

研究了阿拉善荒漠区天然生长的荒漠植物梭梭(Haloxylon ammodendron)、骆驼蓬(Peganum harmala)、白刺(Nitraria tangutorum)、霸王(Zygophyllum xanthoxylon)、红砂(Reaumuria soongorica)、珍珠(Salsolapasserina )、油蒿(Artemisia ordosica)叶片的相对含水量、脯氨酸、甜菜碱、海藻糖以及脱落酸(Abscisic Acid,ABA)含量在不同生长季节的变化特征。结果表明,ABA可促进脯氨酸、甜菜碱的积累;脯氨酸在9月累积较多,甜菜碱在7月大量累积,海藻糖在5月和9月积累较多,脱落酸在9月累积较多。脱落酸和脯氨酸对植物休眠可能存在着促进作用。     

不同生境梭梭对降水变化的生理响应及形态调节

以中亚荒漠关键种梭梭为研究对象,对比2006年生长季土壤水分状况和生长在沙土及黏土中梭梭对3个降水处理的生理响应与同化枝面积的累积变化,分析不同质地土壤生长的梭梭在生长季对降水变化的生理响应及其形态调节。结果表明,沙土中生长梭梭对降水响应明显,生长季同化枝水势较高,且不同降水处理下蒸腾速率和瞬时水分利用效率差异显著,同化枝形态调节幅度不大。黏土不利于降水入渗,梭梭同化枝水势、蒸腾速率和瞬时水分利用效率对降水变化的响应不敏感,同化枝面积和生长速率在不同降水处理间差异显著,同化枝脱落较早。生理响应与形态调节的综合研究表明,不同质地土壤生长的梭梭通过有效的同化枝形态调节保证了其在降水处理下稳定的光合碳同化作用。在全球气候变化的背景下,沙土更有利于梭梭的生长。     

新疆玛纳斯湖的干涸对周围植被影响初探

60年代初期,玛纳斯湖水体己完全干涸,作为此区植被主体的梭梭(Haloxylon ammodendron) 20年来仍维持正常种群更新,未发生明显衰退现象,但沼生植物受其影响较显。资料表明,此区旱生植被主要受冬季降水因素制约,与地下水条件无直接联系。     

气候变化下中国西北干旱区梭梭(Haloxylon ammodendron)潜在分布

气候变化会引起物种分布区的改变甚至物种灭绝。梭梭(Haloxylon ammodendron)是中国的三级保护植物,是荒漠区特有植物种,对荒漠区的防风固沙和维持荒漠生态系统平衡起着关键作用。为了探究气候变化对梭梭潜在分布区的影响,对3种生态位模型(遗传算法模型、生态位因子分析模型、最大熵模型)进行了评估,筛选出最优模型并选出10个主要的环境因子。采用最优模型,使用17套大气环流模式,预测了两种温室气体排放情景(RCP4.5与RCP8.5)下未来两个时期(2041—2060年与2061—2080年)中国西北干旱区梭梭的潜在分布,将17套大气环流模式的模拟结果进行集合平均,并将结果划分为3个适宜性等级(低适宜、中适宜与高适宜分布)。结果表明:最大熵模型是模拟效果最好的模型(AUC=0.973);所有环境因子中,与降水有关的环境因子的贡献率占60.5%,与温度有关的环境因子贡献率占14.8%,最湿季降水(39%)、土壤类型(22.7%)、温度季节性(9.1%)是对梭梭分布贡献率较高的环境因子;两种排放情景下,随着时间的推移,研究区内梭梭的低适宜分布区减少了9.36%～20.44%,中适宜分布区大部分情况下增加(3.50%～6.05%),在2061—2080年RCP8.5情景下减少了4.29%,高适宜分布区增加了11.01%～33.80%,总适宜分布区增加了7.47%～9.07%。总适宜分布区的增加主要来源于高适宜分布区的增加,其中塔里木盆地的高适宜分布区增加幅度最大,增加127%～669%,而柴达木盆地的高适宜分布区减少了4%～9%。     

基于V__Hegyi竞争指数的绿洲边缘人工固沙植被梭梭(Haloxylon ammodendron)的种群竞争

种群动态与种内竞争是植物生态学经典研究核心,特别是对于植被组成相对简单的荒漠,对种内竞争机制的研究有助于深入理解荒漠植被的稳定机制与自组织过程。以河西走廊绿洲边缘最主要的人工固沙植物梭梭(Haloxylon ammodendron)为对象,采用空间代替时间的方法,研究梭梭种群的演变过程及种群竞争强度随建植年龄的变化。选择5个(5~10、10~20、20~30、30~40、40a)生长阶段的受人为干扰较小的梭梭种群样地,分别设置5个50m×60m样方。选用V__Hegyi竞争指数分析梭梭种群的种内竞争在时间维度上的变化规律。结果表明:研究区梭梭人工林从定植到生长20a左右,梭梭林密度减小了60%左右,生长30~40a左右的梭梭样地出现大量的更新幼苗,导致密度增加,由于梭梭幼苗和部分成年树的死亡,密度再次下降;梭梭基径越大,竞争指数越小,不同径级梭梭竞争指数大小依次为幼苗、幼年树和成年树;梭梭种群竞争强度由大到小依次为30~40、5~10、40、20~30、10~20a。     

柴达木盆地荒漠植物水分来源定量研究——以格尔木样区为例

选择柴达木盆地的格尔木作为研究区域,选取沙拐枣、合头草、驼绒藜和麻黄4种典型的地带性荒漠灌木,应用稳定氢氧同位素技术定量分析典型荒漠植物的水分来源。结果表明:1柴达木盆地典型荒漠植物能灵活利用各种水源(河水、地下水、降水和土壤水等),最主要的水源是土壤水。2不同种类植物水分利用方式存在差异:驼绒藜、麻黄和沙拐枣主要利用深层土壤水和地下水,合头草以土壤水为优势水源。3植物水分来源的时间变化为:生长季初期,植物主要利用河水和地下水;生长季中后期,合头草主要利用浅层土壤水,其他3种植物主要利用较深层土壤水和地下水。     

民勤天然梭梭种群特征初步研究

对民勤荒漠区新发现的天然梭梭种群进行了调查,并分析了沙地梭梭和盐碱地梭梭种群生长及其与土壤水分的关系,种群结构及其分布格局。结果表明,沙地梭梭种群生长优势明显,种群密度大,盖度高,平均为47株丛·hm-2和2.1%,盐碱地梭梭种群生长缓慢,密度、盖度较小,为24株丛·hm2和1.2%,这与土壤水分条件具有较好的一致性。沙地梭梭和盐碱地梭梭种群均属于衰退型种群,需要采取适宜的措施进行保护,否则将可能被其他更新力较强的伴生种所取代。沙地梭梭种群呈集群分布格局,盐碱地梭梭种群则为均匀分布,这不仅与梭梭种群密度不同出现种内或种间竞争的结果,也与生态环境存在着密切的关系。     

轻度沙埋对典型荒漠植物的影响北大核心CSCD

中国西北干旱区以荒漠生态系统为主体,是中国典型脆弱生态系统。沙埋对该区域植物生存和生长、植被分布和组成以及荒漠生态系统功能和结构有重要影响。以典型荒漠植物梭梭(Haloxylon ammodendron)、柽柳(Tamarix chinensis)、白刺(Nitraria tangutorum)、沙拐枣(Calligonum mongolicum)为研究对象,对比研究了轻度沙埋和非沙埋植物在生理和生长方面的差异,并从土壤盐分、土壤水分、土壤温度等方面探究了造成这种差异的原因。结果表明:轻度沙埋环境下,梭梭、柽柳、白刺、沙拐枣的光合速率普遍高于非沙埋植株,蒸腾速率显著低于非沙埋植株,水分利用效率也均高于非沙埋植株。轻度沙埋梭梭、柽柳、沙拐枣、白刺株高明显低于非沙埋植株,但地径、冠幅、叶面积指数普遍高于非沙埋植株。主要原因是轻度沙埋植物下方土壤黏粒含量、土壤湿度高于非沙埋植物下方,轻度沙埋植物下方土壤温度、含盐量低于非沙埋环境。     

古尔班通古特沙漠南缘梭梭(Haloxylon ammodendron)群落土壤蒸发特征

运用自制微型蒸发器,测定了古尔班通古特沙漠2013年4—10月原生荒漠区梭梭(Haloxylon ammodendron)群落土壤蒸发量;结合降水量资料,分析了梭梭灌丛、裸地、梭梭冠层下不同方位、与梭梭基部不同距离处、不同坡位(东坡、西坡、坡顶和丘间地)及雨后的土壤蒸发特征;模拟了土壤蒸发量与土壤含水率的关系。结果表明:土壤蒸发量表现出与降水量相似的季节变化趋势;植被对土壤蒸发量的影响并非简单的"促进"或者"抑制",在萌发期(4—5月),梭梭冠层下土壤蒸发量大于裸地,在生长旺盛期(6—9月),梭梭冠下土壤蒸发量小于裸地,在枯落期(10月)梭梭冠下土壤蒸发量与裸地土壤蒸发量差别不大;梭梭冠层下不同方位的土壤蒸发量为西、北向东向南向;距梭梭基部越近土壤蒸发量越小;不同坡位土壤蒸发量差异显著,西坡的土壤蒸发量最大,东坡和丘间地的土壤蒸发量次之,坡顶的土壤蒸发量最小,4—10月西坡、丘间地、东坡的累计土壤蒸发量分别是坡顶累计土壤蒸发量的1.26、1.09、1.14倍;雨后土壤蒸发量随时间推移近似呈负指数消减;土壤蒸发量与土壤含水率呈指数函数关系,当土壤含水率较低时,可用表层土壤含水率推测土壤蒸发量。     

梭梭和白梭梭主根周围土壤养分的梯度分布

采用野外原位分层取样的方法,研究了古尔班通古特沙漠两个主要建群种——生长于丘间低地的梭梭(Haloxylon ammodendron)和生长于沙丘顶部流沙地上的白梭梭(Haloxylon persicum)——主根周围土壤的pH值、电导率及养分的梯度变化状况。结果显示,梭梭和白梭梭根际微区(0～1 cm)pH值均较土体(1～10 cm)低,电导率和各养分在根际微区均出现了聚集现象,最大聚集率在0～0.2 cm圈层,梭梭、白梭梭的最大根际效应R/S分别为电导率1.17、1.23,有机质2.00、2.41,全N 2.64、2.86,有效N 2.42、3.26,有效P 2.14、1.71,全P 1.14、1.12(在两种植物根围土壤变化不是很大,但也存在正的根际效应),这说明梭梭和白梭梭根际微区均有显著的养分聚集的现象。结果还显示,梭梭根围土壤各因子均较白梭梭高,这可能是梭梭和白梭梭生活在不同生境所致。R/S分析表明,除有效磷外,白梭梭根际的“肥岛”效应均较梭梭明显,这说明了越是在养分胁迫的土壤环境,荒漠灌木的“肥岛”效应越显著。     

梭梭荒漠生态系统：Ⅰ初级生产力及其群落结构的动态变化

通过对梭梭荒漠群落的种类组成、垂直结构、水平结构、季相及梭梭当年生绿色同化枝和草本层的地上植物量的研究，表明在以小半乔木梭梭占主导地位的群落中，丰富的短生植物及长营养期一年生植物均得到较好的发育，说明该群落具有由中亚荒漠向亚洲中部荒漠过渡的性质。而大量单种属或寡种属出现，反映出了梭梭群落具有干旱植物区系的明显特征，与整个新疆植被荒漠植物区系的特征相一致。梭梭群落中建群层片的种类单一，与北疆其它荒漠植被类型相似，而伴生植物的种类组成比其它类型丰富，特别是短生植物及长营养期一年生植物种类较多。初级生产力分别与梭梭当年生绿色同化枝的萌发、生长和脱落，短生植物的迅速生长和死亡，以及长营养期一年生植物的生长有密切关系，分别在５月下旬、６月下旬和８月上旬达到高峰。梭梭当年生绿色同化枝的植物量在其整个群落初级生产力的构成中作用明显。是整个群落初级生产力的７２．３％～８５．８％。     

干旱荒漠区绿洲边缘典型固沙灌木的降水截留特征

在民勤绿洲边缘,降水对维持固沙灌木持续稳定发挥固沙功能具有重要作用。本文选择民勤绿洲边缘3种主要固沙灌木为研究对象,观测了降雨条件下降水穿透量和冠层截留量,分析了降水穿透量和冠层截留量与降雨量之间的关系以及截留率与降水强度之间的关系,比较了不同灌木群落的降水截留特征。结果表明,不同灌木的降水截留存在明显差异,梭梭、柽柳、生长良好白刺、衰退白刺冠层最大截留量和截留容量分别为0.6 mm、0.6 mm、0.4 mm、0.3 mm和0.8 mm、0.8 mm、0.5 mm、0.2 mm;在两年总降水量255.3 mm条件下,梭梭、柽柳和生长良好白刺3种灌木群落冠层截留损失分别为44 mm、88 mm和32 mm,占降水总量的16.6%、33.1%和12.0%;当降雨强度<0.8 mm·h-1,梭梭和柽柳降水截留率随降水强度增加均呈递减趋势;当降水强度>0.8 mm·h-1时,梭梭冠层截留量与降水量的比率基本稳定在0.2～0.3之间,柽柳在0.3～0.4之间;当降水强度<0.5 mm·h-1,生长良好白刺灌丛的降水截留率随降水强度增加呈下降趋势;当降雨强度>0.5 mm·h-1,生长良好白刺灌丛截留率基本维持在0.1～0.2之间;降雨强度>0.4 mm·h-1时,衰退白刺截留率稳定在0.05～0.1之间。     

梭梭幼苗干物质积累和叶绿素荧光对NaCl胁迫的响应

以生长在荒漠地区的典型植物梭梭(Haloxylon ammodendron)幼苗为实验材料,研究了它在不同浓度NaCl处理后30 d和50 d时的叶绿素荧光参数、地上/地下干物质重量及叶片数量变化特征.结果表明,在NaCl处理后30 d时,随着NaCl浓度的增加.梭梭幼苗地上部分十重、地下部分干重、总十重及叶片数量显著...     

基于分层投影盖度的荒漠植被相对生态功能测定

以往有关荒漠植被的生态功能的研究基本上是以盖度为主要指标的,而荒漠植物枝条极不规则,盖度不能反映植物覆盖地表的真实状况,且盖度与投影盖度一般不存在对应关系,加之荒漠植被稀疏,用盖度不仅不能表征植物的生态功能和地位,而且往往忽视了植物高度的生态功能。以2002-2013年民勤荒漠区定位样方观测资料为例,运用分层投影盖度分析了5种主要植物群落的生态功能,结论表明:2002-2013年这5种植物群落的盖度大小的排序是:白刺梭梭+白刺沙蒿麻黄梭梭,投影盖度大小的排序是:梭梭+白刺白刺麻黄沙蒿梭梭,生态功能排序是:白刺麻黄梭梭+白刺梭梭沙蒿,即植被盖度、投影盖度和生态功能并不对应。研究结论认为:今后在做荒漠植物功能分析亦即用到植物的盖度时,应以投影盖度为主,而冠幅盖度只应作为一个对照参考指标;在研究荒漠植物的生态功能时,植株高度是一个不可忽视的重要指标。     

黑河流域荒漠区土壤水分对降水脉动响应

 利用气象站资料,对黑河流域荒漠区降水特征及其土壤水分对降水脉动响应进行了系统研究。结果表明,荒漠区降水属于降水脉动事件,降水前后土壤水分特征存在显著差异,且随土层增加差异逐渐变小。土壤水分在降水量、土壤深度和降水前后的差异极显著,交互效应也极显著(P<0.0001),表明荒漠区土壤水分对降水脉动具有显著的响应现象。土壤水分的降水脉动响应表现为降水后土壤含水量激增,在蒸散作用下缓慢减小。降水前后土壤含水量的时间序列变异规律均能较好地拟合成变异函数的理论模型。降水前后土壤含水量随机变异均小于结构性变异,反映出荒漠区土壤水分在时间尺度上具有较强的自相关性格局。降水使土壤水分空间结构差异呈现下降趋势,在时间序列上异质性降低。     

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。     

梭梭对降水的响应与适应机制——生理、个体与群落水平碳水平衡的整合研究

水是荒漠生态系统的首要限制因素.近20年来全球气候变化以及人类活动的加剧,导致古尔班通古特沙漠南缘原始盐生旱生荒漠地区的降水与地下水位正在发生显著的改变;这些改变正导致荒漠植物用水策略的适应性变化,其种间差异性影响着荒漠植物群落组成与生态系统碳水平衡.本研究以中亚荒漠关键种梭梭Haloxylon ammodendron为对象,在生理生态、个体形态与群落尺度整合研究两个优势种对自然生境水分条件改变的响应与适应.实验于2005-2006年生长期开展,在地下水位于5.2-7.9 m之间波动的典型原始生境,追踪自然降水过程并设置人工降水梯度.观测生境水分条件变化时光合作用、蒸腾作用、叶水势和瞬时水分利用效率等生理活动的响应;研究根系分布和地上生物量累积等个体形态特征的适应性改变;利用涡度相关系统测定群落碳水通量,从而揭示不同尺度上梭梭的用水策略和碳同化维持机制.实验数据表明,梭梭主要利用降水形成的浅层土壤水维持生存;极为有效的形态调节和较强的气孔控制是其维持光合能力以及适应降水变化的主要机制;适量增多且在生长期内均匀分布的降水可对其产生明显正效应,这预示梭梭可能在未来种间竞争和群落演替中占有优势.本研究表明,应对环境水分胁迫与改变,荒漠植物具有高效的自我协调与适应能力,不同水平调节适应机制之间存在内在协调性;生理、个体、群落尺度整合研究是了解全球变化背景下生态系统过程与植物适应性的有效途径.     

我国“三北”防护林体系中荒漠半荒漠区无灌溉条件下宜林极限的初步探讨

本文根据“三北”防护林体系建设中的理论研究和实践经验得出:①我国“三北”防护林体系荒漠半荒漠区无灌溉条件下造林的降水极限,在大陆性季风气候区为150—200mm。在地中海气候区,为100—150mm。②最大根幅区的降水收入与水分支出平衡时的降水量,就是理论上无灌溉条件下造林的降水极限。③水平根系越发达,无灌溉、无地下补给条件下植物的抗旱性越强。较小的造林密度有利于脆弱的水分平衡。④耐旱乔木造林的地下水埋深极限为4—6米;耐旱灌木(小乔木)为5—10m。耐盐乔木的矿化度极限为3g/l;耐盐灌木为3—8g/t。