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％。     

库姆塔格沙漠梭梭群落特征研究

 在对库姆塔格沙漠植被调查的基础上，以天然梭梭为研究对象，从群落结构、分布和生长特性等方面研究了梭梭群落的结构特征及其自然生存规律。结果表明：沙漠南缘地带为梭梭群落的分布定居区。由于生境及地貌类型的不同，群落结构差异性较大。随着植被类型由东部山前荒漠草原向西部典型荒漠植被类型过渡，梭梭群落相对数量及相对盖度增大，由伴生种转化为建群种。水分是影响梭梭种群自然生长及更新的主导因素，成龄梭梭的生长差异性表现为河床梭梭优于滩地梭梭，沙地梭梭好于戈壁梭梭;小龄级梭梭幼苗主要分布在河床冲沟边缘附近，形成垂直河床的条带状定居格局;深居沙漠腹地的老龄梭梭已基本上衰败死亡，测定年代距公元1950年为(314±54)a。风沙作用使沙漠南移，梭梭出现衰败死亡与自然更新的演替过程。     

阜康典型荒漠C3植物稳定碳同位素值的环境分析

通过对阜康典型荒漠C3植物稳定碳同位素值的分析。叶片炭同位素值在-23‰和-29‰之间变化,其中主要在-27‰附近波动。这与前人报道的世界上其他地区荒漠植物碳同位素值的变化非常一致。降水可以改变叶片碳同位素值的大小,降水越多,叶片碳同位素值越负,它们的变化幅度有物种的依赖性。叶片碳同位素值也受植物生长形式或期望寿命的影响,木本植物或寿命长的植物叶片碳同位素值要高。分析表明,利用该区土壤或陆相沉积中有机质碳同位素值可以判断气候的干湿变化：土壤或陆相沉积中有机质碳同位素值越高,气候则越干燥。     

不同林龄梭梭（Haloxylon ammodendron）的光合特性和水分利用效率

了解不同林龄梭梭（Haloxylon ammodendron）的光合特征、水分利用效率（WUE）及其存在的差异,有助于理解梭梭在不同生长阶段的差异及对环境的适应策略,对极端干旱区的生态恢复具有重要意义。本研究测定了不同林龄梭梭（5、11、22、34 a和46 a）的光响应曲线,分析了各龄级梭梭的光合特性和WUE。结果表明：（1）随着光合有效辐射（I）的增加,不同林龄梭梭的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）变化趋势相似,低龄级梭梭（5、11 a）光合能力较强;随着林龄增加,梭梭光合能力有下降趋势,且高龄级梭梭（34、46 a）光合特性趋于稳定。（2）不同林龄梭梭WUE随I的增加呈非线性增加,中龄级梭梭（22 a）的WUE高于低龄级（5、11 a）和高龄级梭梭（34、46 a）,中龄级梭梭（22 a）受到的水分胁迫最大,通过降低蒸腾而提高水分利用效率,高龄级梭梭（34、46 a）出现明显退化,反映出梭梭在极端干旱环境下形成了自身的极端抗旱机制及水分调节策略。     

梭梭(Haloxylon ammodendron)主根周围土壤特征

通过建立米级的空间尺度进行分层取样,研究了准噶尔盆地南缘建群种——梭梭(Haloxylon ammodendron)主根周围土壤的含水率、容重、pH值、电导率和养分含量的变化状况。结果表明:(1)土壤含水量在表层5cm处最小,土壤容重在0~40cm土层变动幅度不大,但随着与茎基垂线距离的增加,二者出现显著变化(p0.05)。(2)土壤pH值和电导率在主根区周围呈现聚集现象,最大聚集率均在0~1m圈层,但随着距离的增加,土层深度逐渐成为主导因素。(3)土壤养分在表层5cm处聚集,但水平聚集范围中除有机质和全氮可扩增到3~4m外,全磷和速效养分均在0~2m。本研究结论对于荒漠区耐盐性植被的合理密植有一定的理论意义。     

古尔班通古特沙漠南缘丘间地梭梭群落蒸散特征

根据2016年古尔班通古特沙漠南缘丘间地梭梭生育期定点观测的土壤水分、气象要素等资料,基于水量平衡原理估算了梭梭生育期蒸散量,分析了蒸散变化规律。结果表明：（1）在梭梭生长季,降雨量为206.7 mm,降雨分布不均,梭梭萌发期,降雨量最多;梭梭生长旺盛期,月降雨量逐月减少;梭梭枯落期,降雨量最少。（2）在梭梭生长季,梭梭群落0~400 cm土壤贮水量变化整体呈下降趋势,梭梭萌发期是土壤贮水量盈余期,生长旺盛期和枯落期为土壤贮水量亏损期;梭梭群落发挥土壤水库效应,依靠生长季前土壤蓄水来弥补梭梭群落生长季需水缺额。（3）在梭梭生长季,蒸散量变化特征为多峰曲线,峰值主要出现在降雨集中期,最低值出现在土壤贮水量亏损期。（4）在梭梭生长季,梭梭群落累积蒸散量增幅始终高于累积降雨量增幅,累积蒸散量大于累积降雨量。     

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。     

两种盐生植物幼苗在NaCl处理下对昼夜温差变化的叶绿素荧光响应

以囊果碱蓬(Suaeda physophora Pall.)、梭梭(Haloxylon ammodendron (C.A.Mey.) Bunge)两种植物幼苗为实验材料,研究了不同NaCl浓度处理下,一次昼夜温差（温差为27 ℃）变化对两种植物幼苗叶绿素荧光参数变化的影响。结果表明:①在NaCl胁迫下,同期囊果碱蓬的PSⅡ潜在活性Fv/Fo和最大光化学量子产量Fv/Fm降低幅度较小,而梭梭则有较明显降低,而且囊果碱蓬显著高于后者;同期光合量子产量Yield和表观光合电子传递速率ETR均以囊果碱蓬最大并显著高于梭梭,说明囊果碱蓬较梭梭具有强的对盐分和较大的昼夜温差变化的忍耐能力,其机体在盐分和较大昼夜温差变化下,并未受到较大的损伤,而梭梭的光合器官在相同的条件下却受到了较大的损伤,证明了囊果碱蓬更适合生长于同时具有盐渍和较大昼夜温差的地区。②通过实验发现梭梭的Yield值和ETR值到下午基本上能恢复到早上的水平,说明了其在前期的胁迫条件下,虽然光合器官上受到了破坏,但仍然能够通过光合调节适应环境的变化,以保持机体的活性。③囊果碱蓬在本实验条件下,光合器官虽然没有受到损伤,但200 mmol\5L-1 NaCl抑制了其光合能力。     

梭梭幼苗死亡与土壤和大气干旱的关系研究

以古尔班通古特沙漠南缘沙漠中的一年生梭梭幼苗为研究对象,对环境气象因子、土壤含水率、幼苗根系垂直伸展状况、幼苗死亡动态进行了全生长期的连续监测研究。结果表明,尽管梭梭幼苗根系伸展迅速,当年可达1.5 m,幼苗死亡率动态变化仍然与土壤表层含水率显著相关,而与根区或深层含水率不显著相关。但统计分析结果显示,土壤表层含水率并不总是梭梭幼苗死亡率波动的主导因素。当土壤含水率低至0.82%时,无论大气干旱程度如何,幼苗死亡率都急剧升高;而当土壤含水率高于1.25%时,幼苗可以耐受大气干旱,幼苗死亡只与土壤表层含水率显著相关;当土壤含水率在0.82~1.25%之间时,幼苗死亡率与大气干旱程度（空气饱和差）显著相关。据此我们推测,当土壤表层含水率低于1.25%时,大气干旱主导死亡率的变化;反之,则土壤水分主导。     

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.