荒漠绿洲湿地水分来源及植物水分利用策略

水分是干旱区不同景观界面间的水分循环过程与水力联系的主体,维持着干旱区湿地生态系统的结构与功能。为量化水分来源及其对植物水分的贡献率,以河岸灌木湿地和草地盐沼湿地为研究对象,通过测定降水、径流、地下水、土壤水和植物水中δD、δ¹⁸O组成,利用多源线性混合模型分析水分来源对荒漠植物水分利用的贡献率。结果表明：（1） 黑河流域荒漠绿洲湿地年均降水量104.6 mm,约占蒸散量（604.47 mm）的17.03%,具有明显的季节性分布特征。地下水位与土壤含水量的波动取决于河流距离,离河道较近的河岸灌木湿地地下水深度及土壤含水量随季节波动较小,而离河道较远的草地盐沼湿地则变化很大。（2） 当地大气降水线δD=6.33δ¹⁸O+4.04 （R²=0.931）,斜率和截距均略小于全球大气降水线则符合黑河流域湿地整体降水少而蒸散量大的特点。黑河径流δD和δ¹⁸O均值分别为-43.80‰±12.09‰和-8.65‰±23.33‰,地下水为-50.98‰±13.18‰和-9.74‰±25.49‰,土壤水为 -42.07‰±6.89‰和-7.22‰±2.49‰,植物水为-51.84‰±14.46‰和-8.50‰±24.13‰。（3） 地表蒸发是荒漠绿洲湿地土壤氢、氧同位素富集的主要原因。地下水和河水分别是草地盐沼湿地与河岸灌木湿地的主要水分来源,贡献率分别约为61%和50%,表明湿地植物相比于干旱区脉冲式降水更依赖较为稳定的水源。（4） 植物根系深度和毛细根分布是决定荒漠绿洲湿地植物水分利用策略的重要因素。     

塔里木河下游典型荒漠河岸植物水分来源

通过对塔里木河下游典型荒漠植物河岸胡杨（Populus euphratica,成年和幼龄）、柽柳（Tamarix ramosissima）、甘草（Glycyrrhiza inflata）、骆驼刺（Alhagi sparfolia）木质部水及不同潜在水源的稳定性氧同位素值的测定,并利用多源线性混合模型（IsoSource）和相似性比例指数（PS指数）分别分析了各潜在水源对不同植物的贡献率以及各月份不同植物间的水分利用关系。结果表明：（1）在塔里木河下游,成年胡杨、幼龄胡杨、柽柳几乎都不利用0~50 cm的表层土壤水,而主要利用200 cm以下的深层土壤水和地下水,而甘草、骆驼刺主要吸收50~200 cm的土壤水。（2）在生长季的不同月份里,除个别月份外,胡杨（成年和幼龄）、柽柳之间存在激烈水分竞争;甘草、骆驼刺在生长旺季和末期对各水源都存在较强的竞争关系,而成年或幼龄胡杨、柽柳和甘草、骆驼刺之间水分竞争关系较弱。（3）在塔里木河下游,为了适应极端干旱,无论是乔木胡杨、还是灌木柽柳,水分来源主要是较稳定的深层水源,且对各水源的利用比例在不同月份波动不大。     

荒漠植物叶片碳同位素组成及其水分利用效率

水分通常是影响荒漠植物生长的主要限制因子,然而当前很少有关于荒漠群落中植物水分利用效率的报道。作为指示水分利用效率的可靠指标,叶片稳定碳同位素组成(δ¹³ C值)可以用来探讨植物适应干旱环境的强弱程度。对阜康和金塔同种或同属的植物叶片δ¹³ C的测量结果表明,干旱可使植物叶片δ¹³ C升高:年降水量每增加1mm,叶片δ¹³ C则降低001‰~ 0015‰。阜康荒漠灌木叶片δ¹³ C值明显高于草本,这样的趋势也存在于甘肃金塔主要荒漠植物中,与前人的报道也基本一致。说明灌木可能更适应干旱胁迫,并且这种现象可能是全球荒漠生态系统的一种共性。对阜康四种荒漠代表植物红砂、梭梭、补血草和骆驼刺的SOD活性的测定结果间接地支持了这一结果。进一步的分析表明,藜科、豆科和某些禾本科植物适应干旱环境的能力相对较强。     

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。     

荒漠植物持水力研究

持水力是表征植物耐旱性的一个重要指标。对62种荒漠植物,包括10种乔木、39种灌木和13种草本植物失水过程进行了测定,并对累计失水曲线进行逻辑方程的拟合,拟合方程的决定系数都在0.8以上。按照枝、叶构件所拟合的逻辑方程拐点不同,将荒漠植物分为弱持水型、中等持水型和强持水型。灌木和草本植物的持水能力较乔木植物强。从枝构件的分类结果分析,属于弱持水型、中等持水型和强持水型荒漠植物的植物种类依此为23种、26种及13种,说明多数植物枝条的持水能力不太强。而从叶构件的分类结果分析,依次有2种,19种和41种植物属于上述3种类型,说明大多数荒漠植物的叶片的持水能力较枝条强。     

4种典型荒漠植物相互关系

我们调查了安西荒漠保护区内相邻的4种典型植物珍珠猪毛菜（Salsola passerina ）、合头草（Sympegma regelii ）、红砂（Reaumuria soongorica ）、泡泡刺（Nitraria sphaerocarpa ）个体大小与相对距离,通过对10种组合的个体大小与距离的回归分析,研究其彼此间的相互关系。结果显示：4种植物大小与距离之间是正相互关系,即竞争关系;种内竞争的重要性高于种间竞争的重要性,且竞争物种之间存在不对称性。此结果表明,物种间的这种竞争关系在一定程度上影响了荒漠地区植物群落的构建。     

艾比湖流域典型荒漠植被水分利用来源研究

在以风沙和干旱为基本特征的干旱、半干旱生态环境中,荒漠植被在防风固沙及维持荒漠和绿洲生态系统的稳定性方面有重要作用.选取艾比湖流域不同生境(河岸、沙丘、荒漠、盐沼)典型荒漠植被胡杨(Popults euphratica)、梭梭(Haloxylon ammodendron)、白刺(Nitraria sibirica)和盐...     

荒漠地区15种植物的元素含量

采集了15种荒漠地区常见植物的样品,基于X射线荧光光谱法对其元素含量进行了测定。结果表明：组成荒漠地区植物的常量元素主要有Cl、S、P、Ca、Si、Al、K、Na和Mg,微量元素主要有Sr、Rb、Br、Zn、Cu、Ni、V、Ti、Ba、Mn 和Fe。不同种类植物中各元素的含量不同,体现了植物因遗传生理特性的不同而对环境元素选择吸收的特点。15种荒漠植物的常量元素组成的典型特征是富Ca、K贫Na,表明生境对各类植物化学成分含量的统一影响。属于同科的植物化学元素组成比较接近,说明植物元素化学成分可作为植物分类的标志之一。     

荒漠植物生活史对策研究进展与展望

植物种群生活史是指植物种群从种子萌发到种子形成所经历的全部过程,它包括植物种群生活周期各个阶段(繁殖、种子、补充与生长)的生活史特征以及与同一生境内其他生物之间和环境的相互作用。而生活史对策是生物在长期的自然选择下形成的、以各种生活史特征表现出来的适应对策,即由自然选择塑造的生物体外形和习性。本文综述了国内外植物生活史对策的研究历史、进展和生活史对策的研究内容以及生活史对策理论在荒漠植物研究中的应用。指出生活史研究仍存在不足首先是研究内容上,资源分配在多年生植物中的权衡仍未被有力证明,邻体效应与繁殖分配的关系在个体水平上仍不明了,多年生植物在不同邻体效应和生境下将采取何种繁殖对策目前尚无明确的结论;繁殖分配与性分配之间的关系,引起花序结构上资源分配差异的原因,各种繁殖对策中繁殖分配异同与维持机制等问题仍有待于进一步的研究;种子大小的变异机制以及生物学意义仍未得到令人满意的答复,更需分子水平上的研究来解释其机理。在群落水平上种子大小与萌发能力的关系不明确,萌发过程的时间扩散方式报道甚少。因此,这些方面的研究工作急待加强。     

准噶尔盆地荒漠植物碳同位素组成研究

通过对准噶尔盆地古尔班通古特沙漠南缘17个科、41个属的53种荒漠植物的稳定碳同位素分析,结果显示准噶尔盆地荒漠植物的叶片稳定碳同位素值在-7.77‰~-30.10‰之间变化,其稳定碳同位素比值分布范围较广,C3和C4植物资源丰富。其中,C3植物有34种,δ13C值分布区间为-23.27‰~-30.10‰,平均值为-26.77‰;C4植物有19种,δ13C值的变化范围为-7.77‰～-14.90‰,平均值为-13.04‰。研究区内木本植物和草本植物的δ13C平均值分别为-16.74‰和-19.81‰,说明木本植物的水分利用效率明显高于草本植物,这种现象可能是全球荒漠生态系统的一种共性。但是一年生草本植物的δ13C平均值（-19.54‰）却高于多年生草本植物的δ13C平均值（-20.07‰）,由于植物叶片δ13C可以用来间接指示植物的长期水分利用效率,即δ13C值越大,植物的水分利用效率越高;也就是说在该地区,相对于多年生草本植物而言,一年生草本植物对环境的适应能力较强。     

不同倍性马铃薯品种的抗旱性

通过沙基培养试验,对“陇薯3号”（四倍体）、“大西洋”（四倍体）、“2-27”（二倍体）、“富利亚”（二倍体）、“03129-488”（六倍体）和“03120-565”（六倍体）6个不同倍性马铃薯品种的抗旱性进行了比较分析。利用10%PEG6000处理马铃薯试管幼苗,测定分析与品种抗旱性有关的多项生理生化指标,并将各性状的抗旱系数作为衡量各单项抗旱能力的指标。同时,利用主成分分析、隶属函数评价法、综合评价法、聚类分析法对马铃薯抗旱性进行评价。结果表明：6个马铃薯品种的可溶性糖含量和SOD活性与干旱胁迫处理时间具有较高的正相关性（R²分别为0.87、0.92）,且可溶性糖含量和SOD活性之间有较高的负相关性（R²=-0.83）。“大西洋”和“富利亚”的叶绿素变化不同于其他4个品种,而与干旱胁迫时间呈负相关关系,分别低于对照6.06%和11.85%。在胁迫72h条件下,“陇薯3号”的根系活力最高,而干旱处理后“03129-488”和“2-27”的根系活力较对照明显降低了78.26%和52.17%;与“陇薯3号”和“03120-565”相比,其他4个品种的脯氨酸含量与胁迫时间呈负相关关系,随处理时间的延长而不同程度的下降,降幅26.48%~54.98%。隶属函数与综合评价反映出各品种马铃薯抗旱性为“陇薯3号”> “2-27”> “03129-488”> “大西洋”> “富利亚”> “03120-565”,结果能够反映抗性较强的四倍体“陇薯3号”的抗旱特性,二倍体“2-27”和六倍体“03129-488”抗旱性也强于对照“大西洋”。     

沙拐枣属抗旱性的数量研究

用主分量分析法对11种沙拐枣的水势, 相对含水率, 蒸腾强度、束缚水/自由水、体积/表面积。茎中维管束数目和表皮气孔密度7个指标综合分析, 得出11种沙拐枣抗旱性由强到弱的顺序为; 红皮沙拐枣→头状沙拐枣→白皮沙拐枣→心形沙拐枣→东缰沙拐枣→小果沙拐枣→膜果沙拐枣→蒙古沙拐枣→乔木状沙拐枣→精河沙拐枣→昆仑沙拐枣。     

林木水力结构与抗旱性研究综述

干旱是主要的环境胁迫因子之一,对林木影响非常广泛和深刻。我国自20世纪80年代开始,对林木抗旱性及其机理进行了大量的研究,并且取得了一定的研究成果,然而到目前为止,仍然很难定量地证实树木的一些生理参数的一种或任何一种组合可以实质性地改善树木的耐旱行为。水力结构理论形成于20世纪70年代,引入我国仅仅10 a时间。它是指植物在特定的环境条件下,为适应生存竞争的需要所形成的不同的形态结构和水分运输供给策略。从树木水力结构理论的理论基础、主要参数、树木水力结构和木质部空穴与栓塞化的关系,以及关于水力结构的国内外研究现状进行了详细介绍,并且对树木的水力结构与抗旱性的关系进行了探讨,认为树木木质部的空穴与栓塞化在水分亏缺解除以后的恢复能力与树木的抗旱性密切相关,并针对我国的树木水力结构研究现状提出了一些建议。     

通过根套结构分析研究羽毛三芒草抗旱机制

沙生植物能够通过不同的作用机制抵抗外界干旱。作为典型沙生植物的羽毛三芒草,可以通过根分泌一些黏性物质形成一种根套结构从而具有较高抗旱性。研究过程中首先培养羽毛三芒草的无菌苗,然后以此为基础利用光学显微镜和电子显微镜研究羽毛三芒草的根套结构。结果表明,羽毛三芒草的根套是自身生长出的,并且具有腔室结构,腔室为一个密闭的独立空间并被连接带隔开成许多小室。羽毛三芒草可能通过其独特的腔室结构储存水分来应对沙漠的干旱环境。     

干旱、盐胁迫下的植物水势研究与进展

近几十年来,国内外许多学者潜心研究植物水势,在植物水势概念的提出与发展、不同植物水势的日、年变化特征及其与环境因子的关系、植物叶、茎等不同部位水势对干旱胁迫的变化以及对不同土壤盐分或自身不同含盐量的反映等方面,已经取得了非常显著的成果,积累了许多宝贵的经验。然而,该研究领域仍存在许多的漏洞与不足。笔者从研究对象、目标及内容等方面针对性地提出了今后应加强研究的方向。主要体现在,基于西部干旱区干旱缺水、风沙大、土壤盐碱度高的环境特点,可以借助于研究干旱区植物水势的特点,来揭示植物的抗旱和抗盐特性,创新之余也弥补了以往研究的不足。     

论我国西北干旱地区水资源持续利用

该文在对我国西北干早地区水资源评价的基础上，分析了其利用中存在的问题，指出该区水资源开发利用应走可持续发展的道路，并就水资源的可持续开发利用提出建议。     

钠、硅及钠硅互作提高梭梭抗旱性的研究

采用盆栽试验,施用不同浓度NaCl、H2SiO3及NaCl＋H2SiO3对培育梭梭（Haloxylon a mmodendron）的生长、生理变化及抗逆性方面进行了研究。结果表明,0.3 g·kg-1 NaCl、0.2 g·kg-1 H2SiO3或0.3 g·kg-1 NaCl+0.1 g·kg-1 H2SiO3互作施用均能显著促进梭梭的生长并提高其抗旱性。单施NaCl时,0.3 g·kg-1 NaCl处理培育的梭梭株高、冠幅和鲜重与对照相比分别增加了42%、91%和62%,其主茎直径、主根直径和主根长分别增加了40%、39%和23%。单施H2SiO3时,0.2 g·kg-1 H2SiO3处理培育的梭梭株高、冠幅、鲜重与对照相比分别增加了36%、45%和27%,其主茎直径、主根直径和主根长分别增加了23%、23%和20%。与施用0.3 g·kg-1 NaCl处理相比,0.3 g·kg-1 NaCl+0.1 g·kg-1 H2SiO3互作处理梭梭株高、冠幅、鲜重和主根长分别增加了9%、10%、17%和12%;与施用0.1 g·kg-1 H2SiO3处理相比,0.3 g·kg-1 NaCl+0.1 g·kg-1 H2SiO3互作处理梭梭株高、冠幅和鲜重分别增加了28%、76%和68%,其主茎直径、主根直径和主根长分别增加了30%、32%和27%。这表明适量水平的NaCl+H2SiO3互作施用要比单独施用NaCl或H2SiO3能更有效地促进梭梭的生长并提高其抗旱性。     

黄土高原西部兰州市郊人工林地水分亏缺与调控研究

通过定位监测与对比分析,对兰州市南北两山不同水分管理人工林地植物水分亏缺度及植物水分亏缺补偿度的时空分布进行了研究。结果表明：灌溉林地的植物水分亏缺度最小,亏缺度大部分时间都在20％以下,有自然坡面集雨的林地植物水分亏缺状况好于不灌溉的林地,侧柏林地喷灌、自然坡面集雨和不灌三种处理方式下的植物水分亏缺度虽然稍有差异,但都处于水分极度亏缺的状况。补充灌溉除满足林地正常生长所需要的水分外,对土壤水分也有一定的补偿,补偿度在70％左右。其他不灌溉地块补偿度都为负值,说明这些地块整个雨季没有对水分进行补偿,还将土壤以前贮藏的部分土壤水分利用。植物水分亏缺度在空间上的变化与植物根系的分布相一致。既在水平方向上,随着离树干距离的加大,植物水分亏缺度依次降低。在垂直方向上,表层植物水分的亏缺度最低,随着深度的增加,亏缺度逐渐增大,100~120 cm深达到最大,以后又缓慢降低。植物水分补偿度是降雨与植物水分亏缺程度的反映,植物水分亏缺度越高,补偿度越大。     

低覆盖度行带式固沙林带间植被修复过程及其促进沙地逆转效果分析

针对内蒙古自治区相同配置模式的低覆盖度杨树行带式造林带,对不同恢复时间梯度上带间植被特征和土壤化学性质进行了初步研究。结果表明,随着恢复年限的延长植物多样性呈明显增加的趋势,在16～20 a间增加趋势变缓;从生活型和水分生态型来看,恢复初期带间植被组成及生长状况较差,主要以一年生草本且旱生的植物为主,在恢复16 a后,主要以多年生草本和中生植物为主,说明半干旱风沙区杨树行带式造林带间植被在经过16 a左右的修复,其群落结构趋于稳定,生态功能增强。经过长期的防护效应,有效地改善带间植被的生长环境,土壤有机质的含量造林20 a比造林2 a时增加2.5倍,土壤逐渐肥沃,生态系统相对稳定。     

木豆种子萌发生理对干旱胁迫的响应--岩溶水和外源水处理的对比

本文通过对比岩溶水环境与非岩溶水环境（外源水）中木豆种子的萌发生理对干旱胁迫的响应,来探究木豆对岩溶环境的适应性。结果表明：（1）在20% PEG-6000的干旱胁迫时,岩溶水培养下的木豆种子7天的种子萌发率、活力指数、发芽指数、生物量均大于外源水处理组,种子萌发胁迫指数显著小于外源水处理组,表明岩溶水环境对木豆种子萌发更有利;（2）在无干旱胁迫时,岩溶水培养下的木豆种子MDA、SOD活性均小于外源水组,但在干旱胁迫时,SOD活性显著高于外源水组,表明岩溶水中木豆SOD能更快速的响应外界干旱胁迫,提高自身的活性来减少其对植物的毒害;（3）在有和无干旱胁迫时,岩溶水组可溶性蛋白均高于外源水组,游离氨基酸均低于外源水组,在干旱胁迫时这种差别更明显,表明岩溶水环境更有利于可溶性蛋白的积累而形成较大的生物量。因此木豆是一种适合于岩溶区高钙偏碱环境下生长的树种,对岩溶山区的植被恢复及石漠化治理有重要意义。