绿洲—荒漠过渡带四种植物光合及生理特征的研究

 绿洲－荒漠过渡带植被的恢复和更新在过渡带生态环境建设中具有重要意义。通过对多枝柽柳,梭梭,头状沙拐枣和沙枣的光合特性、水势（ψ）以及生理指标的研究,结果表明,１）４种植物光响应曲线变化趋势基本一致,均表现为净光合速率（Ａ）随着光合有效辐射（ＰＡＲ）的增大迅速增大,当ＰＡＲ 达到了植物的光饱和点之后,Ａ 出现下降的趋势;作为Ｃ₄ 植物的头状沙拐枣和梭梭都具有较高的光饱和点（ＬＳＰ）和光补偿点（ＬＣＰ）,体现出了Ｃ₄ 植物特有的高光合的优势,而其他一些光合参数Ｋ,Ａ_max,Ｒ_day的变化规律并不完全一致;２）４种植物中,梭梭具有较低的清晨和正午水势,说明梭梭主要依靠夜间水分恢复能力来应对干旱环境;清晨水势除头状沙拐枣和沙枣之间差异不显著外,其他植物种之间的差异均达到了极显著水平（P＜０．０１）,正午水势除多枝柽柳和沙枣之间差异不显著,其他植物种之间的差异也都达到了极显著水平（P＜０．０１）;３）４种植物中脯氨酸和可溶性糖的变化较为一致,头状沙拐枣均显著高于其他３种植物（P＜０．０５）;而丙二醛含量最高的是沙枣,最低的为头状沙拐枣和梭梭,除头状沙拐枣和梭梭之间差异不显著之外,其他植物种之间的差异均达到显著水平（P＜０．０５）;４）在相关分析的基础上运用平均隶属函数法对这４种植物进行抗旱性排序,结果表明,４种植物的抗旱性强弱顺序依次是梭梭＞多枝柽柳＞沙枣＞头状沙拐枣。     

阿拉善荒漠草原梭梭与白刺光合特征比较研究

为比较阿拉善荒漠草原区2种优势植物梭梭(Haloxylon ammodendron)和白刺(Nitraria tangutorum)的光合生理特征差异性,在2008年7月下旬利用Li-6400便携式光合仪测定了研究区内梭梭与白刺2种植物样株的光合作用日变化特征和光响应曲线,并采用非直线双曲线模型对光响应曲线进行了拟合分析。结果表明:在8:00-18:00的测定范围内,梭梭和白刺的光合速率日变化特征表现为单峰型曲线,光合速率的日峰值分别出现在12:00和11:00;梭梭的日平均净光合速率、水分利用效率均大于白刺;梭梭的最大净光合速率(Pnmax)、光补偿点(Lcp)和光饱和点(Lsp)均明显大于白刺。     

民勤荒漠草场植物群落自然更新和退化演替初探

目前,甘肃民勤沙区荒漠植被正在严重退化.梭梭Haloxylon ammodendron、柠条Caragana korshinskii、花棒Hedysarum scoparium不能自然更新,白刺Nitraria tangutorum、沙蒿Artemisia arenaria、沙拐枣Calligonum mongolicum、麻黄Ephedra przewalskii等可进行自然更新.自然更新能力强弱排序为沙拐枣、白刺、沙蒿、麻黄、泡泡刺N.sphaerocarpa,沙拐枣和沙蒿自然更新的速度最快,麻黄最为缓慢.当地植物主要围绕种源(母株)进行更新,更新幼苗的数量与土壤之间存在一定关系.除白刺外,幼苗普遍出现在当地主风向西北向的下风向.除梭梭人工林群落外,生态位宽度大的植物种其繁殖更新能力亦较强.幼苗成活低的限制因子主要是降水量及其分布.尤其是沙蒿、沙米Agriophyllum squarrosum的自然更新对降水最为敏感.当地梭梭人工林大面积衰退,梭梭人工林内沙拐枣植株明显增多,存在梭梭人工林向沙拐枣群落演替的趋势.     

民勤绿洲梭梭同化枝光合生理特性与形态

梭梭(Haloxylon ammodendron)是干旱区植被组成中的植被优势种,对区域生态系统稳定有着重要的作用。为进一步揭示生长季内不同时期梭梭同化枝光合生理特性和形态性状及其对环境因子的适应,本研究比较分析了民勤绿洲梭梭同化枝在5月下旬和7月下旬的光合生理特性及形态。结果表明,5月下旬和7月下旬梭梭同化枝净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)的日变化均呈现双峰曲线。5月下旬中午前后Pn降低主要是气孔限制因素,7月下旬中午前后Pn降低主要是非气孔限制因素。7月下旬的同化枝面积(LA)、鲜重(FW)、干重(DW)、含水量(LWC)、干物质含量(LDMC)和比叶面积(SLA)较5月下旬分别增长了79%、94%、99%、33%、14%和3%。LA是梭梭同化枝最具代表性的形态性状。影响5月下旬梭梭同化枝的环境因子主要是光合有效辐射(PAR)、空气相对湿度(RH)和土壤含水量(SWC),影响7月下旬的主要是大气温度(Ta)和SWC。     

绿洲-沙漠过渡带引种植物光合生理特征研究

为了研究引种植物在绿洲-沙漠过渡带极端干旱条件下的适应性,在自然条件下对3种引种植物文冠果、酸枣、紫叶小檗的光合、水分等生理指标进行了研究。结果表明,1) 3种植物的光响应曲线变化趋势基本一致,均表现为随着光合有效辐射(PAR)的增大净光合速率(P_n)先增大后减小;文冠果和紫叶小檗的光饱和点明显高于酸枣(P<0.01),说明文冠果和紫叶小檗利用强光的能力较大,对光环境的适应性较强;紫叶小檗的最大净光合速率(P_nmax)和暗呼吸速率(R_d)也明显高于文冠果和酸枣,表明紫叶小檗具有高光合耐胁迫的优势。2)3种植物的叶绿素含量和丙二醛含量的变化一致,文冠果均显著高于其他2种植物(P<0.05);3种植物的可溶性糖含量差异不显著(P＞0.05),而紫叶小檗的脯氨酸含量显著高于其他2种植物(P<0.01),说明在该生境下紫叶小檗能够较好的保持体内水分含量,较好的适应该生境。3) 3种植物的清晨水势和正午水势都有相同的大小关系,都是文冠果较大,酸枣最小,而且植物种之间差异极显著(P<0.01),说明紫叶小檗和酸枣的吸水能力较强,它们主要依靠夜间水分恢复能力来应对干旱环境。总的来说,3种植物的光合参数及生理指标的变化趋势不是完全一致,这可能是由于植物种之间的个体差异,以及不同植物对同一生境的差异所致,因此,要想选取适合在策勒绿洲-沙漠过渡带大面积种植的引种植物,还需做进一步的研究。     

三种荒漠植物叶绿素荧光参数日变化特征

利用Photosynq MultiseQ多功能植物测量仪测定塔克拉玛干沙漠腹地3种主要防护林植物头状沙拐枣、多枝柽柳和梭梭的叶绿素荧光参数日变化,探讨其与环境因子的关系,以揭示3种植物对极端环境的适应策略,为沙漠公路防护林的管护提供理论依据。结果表明：1）3种土壤都呈碱性;0~30 cm土层中的电导率（EC）远高于30 cm以下的土层。1 m内梭梭土层中的含水量高于多枝柽柳高于头状沙拐枣。2）3种植物的光合有效辐射（PAR）、叶片温度和线性电子传递（LEF）及植物周围的大气温度日变化均先升后降,且都在14：00达到最高;而大气湿度、实际光化学效率Y_（II）日变化均呈‘V’型。3）PAR基本上与3种植物的LEF、非光化学淬灭系数（NPQ）、调节性能量耗散量子产量Y_（NPQ）、非调节性能量耗散量子产量Y_（NO）呈显著正相关,与实际光化学效率Y_（II）呈显著负相关;3种植物的Y_（II）与Y_（NPQ）、Y_（NO） 均呈极显著负相关。3种植物的LEF、Y_（II）、Y_（NPQ）的日均值差异不显著,但梭梭与多枝柽柳的NPQ和Y_（NO）日均值差异显著。4）在3种植物的叶绿素荧光参数中,梭梭和头状沙拐枣的LEF、NPQ和Y_（II）要高于多枝柽柳;而多枝柽柳的Y_（NO）要显著高于头状沙拐枣和梭梭。因此,高温和高光均对3种植物造成了不同程度的影响,通过主成分分析表明,3种植物的抗逆性强弱顺序分别为梭梭>头状沙拐枣>多枝柽柳。     

干旱及复水对荒漠绿洲过渡带一年生草本植物生长及生理特性的影响

一年生草本植物种群组成荒漠与绿洲生态系统的恒有性植物层片,在防风固沙和保护绿洲生态系统稳定方面具有重要的作用。本研究选取河西走廊荒漠绿洲过渡带人工林下典型5种一年生草本植物虎尾草、狗尾草、白茎盐生草、沙米和雾冰藜为研究对象,采用盆栽试验模拟干旱胁迫及复水,测定5种植物幼苗根系和叶片的生长（株高、根体积、根系平均直径、根系总表面积、根系总长和根系干重）与生理指标（根系活力、光合色素、丙二醛、渗透调节物质和抗氧化酶活性）的变化特征和规律,分析其对干旱环境的适应能力。研究结果表明,轻度干旱胁迫（土壤水分相对于CK减少2%）对5种一年生草本植物生长影响较小,甚至有一定的促进作用;中度（土壤水分相对于CK减少4%）和重度（土壤水分相对于CK减少6%）干旱胁迫下植物生长受到明显抑制。随着干旱胁迫程度的加剧,5种植物根系和叶片的丙二醛、过氧化物酶活性和渗透调节物质含量呈上升趋势;而根系活力呈下降趋势。禾本科一年生草本植物虎尾草和狗尾草根系酶活性（超氧化物歧化酶）随干旱胁迫程度的加剧呈持续增加的趋势;藜科一年生草本植物沙米和雾冰藜随干旱胁迫程度的加剧表现出先增加后下降的趋势。复水处理后,5种植物的生长...     

苏打盐碱胁迫对羊草光合、蒸腾速率及水分利用效率的影响

采用温室土培试验法,研究了羊草叶片光合速率、蒸腾速率和水分利用效率等对不同苏打盐碱胁迫的响应特征。结果表明,随着模拟光辐射的增强,羊草叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度和蒸汽压亏缺等表现为升高,胞间CO₂浓度表现为降低,叶片水分利用效率则呈先升高后降低的趋势。同一光强下,随着土壤苏打盐碱胁迫程度的增大,羊草光合速率和蒸腾速率均有所下降,水分利用效率则有所升高。以光强1 500 μmol/(m²·s)为例,pH 9.78的盐碱胁迫处理的羊草光合速率和蒸腾速率分别比对照(pH 7.15)的处理降低了43.8%和51.3%。苏打盐碱胁迫下,羊草蒸腾速率的降低幅度大于光合速率降低幅度,保持了叶片较高的水分利用效率,可能是羊草适应苏打盐碱逆境的重要生理机制。     

猪毛菜属3种不同光合型物种的生长适应特征比较

干旱是促进C₄光合途径进化的外部动力之一,探究干旱胁迫导致植物光合型向C₄发生适应性演化对荒漠化植被的保护和恢复意义重大。猪毛菜属是藜科包含不同光合型物种的属,是研究干旱驱动C₄进化的理想材料。当前支持植物C₄光合进化的解剖结构证据充分且深入,而关注C₄光合进化进程中生长适应特征的研究不多。为此,基于猪毛菜属内各个种的系统进化关系,以蒿叶猪毛菜(C₃型)、松叶猪毛菜(C₃-C₄型)和东方猪毛菜(C₄型)为试验材料,研究其在各自生境下的叶片形态解剖结构和种子形态特征、抗旱生理和生态化学计量特征,分析猪毛菜属不同光合型植物在干旱胁迫下的生长适应差异。结果表明:C₃型猪毛菜是原始祖先,C₃-C₄型猪毛菜与C₄型猪毛菜由C₃型猪毛菜进化而来;与C₃型蒿叶猪毛菜相比,C₃-C₄中间型松叶猪毛菜以及C₄型东方猪毛菜叶从外部形态和解剖结构上逐渐形成适应干旱的结构特征,且种子的传播策略也因种子大小不同而发生变化;C₄型猪毛菜因高光合能力使其具备通过可溶性糖来调节渗透能力的物质基础,从而提高抗旱能力;C₃-C₄型猪毛菜是通过提高氮和磷的利用效率来增加固碳量,C₄型猪毛菜是通过氮和磷含量的增多来增加固碳量。相较于C₃蒿叶猪毛菜,C₃-C₄松叶猪毛菜和C₄东方猪毛菜更能适应贫瘠的环境。以上试验结果可为完善C₄光合进化理论提供生理生态适应性证据。     

吉兰泰地区退化梭梭光合生态生理学特性

研究吉兰泰地区退化梭梭光合生态生理.结果表明,退化梭梭的光合能力、光合水分利用率、光饱和点均小于对照梭梭(生长正常);与后者比较,退化梭梭对相对湿度的变化表现敏感,而对CO2浓度变化的反应不十分敏感,且抵御高温胁迫的能力较差.通径分析结果表明,对退化梭梭净光合速率影响最大的生境因子是土壤含盐量.     

柴达木盆地6种灌木主要渗透调节物质分布特征和抗旱性研究

对青海省柴达木盆地温性荒漠区主要野生灌木驼绒藜、唐古特白刺、柽柳、盐爪爪、梭梭、木本猪毛菜不同器官(根、枝、叶)的脯氨酸和可溶性糖含量,以及叶片和嫩枝叶绿素a和叶绿素b含量进行测定。结果表明,唐古特白刺和柽柳各器官的脯氨酸和叶绿素含量显著高于其他4种灌木,木本猪毛菜根系具较高脯氨酸含量;植物可溶性糖含量不同器官存在差异,木本猪毛菜各器官、唐古特白刺和柽柳叶片的根系可溶性糖含量较高;所有植物叶绿素a>叶绿素b,嫩枝叶绿素含量比叶片少。由模糊数学隶属函数得出,唐古特白刺抗旱性最强,柽柳和木本猪毛菜次之,梭梭,盐爪爪和驼绒藜的抗旱性较弱。     

不同退化程度人工梭梭林对土壤理化性质与生物学特性的影响

根据植被数据将民勤荒漠绿洲过渡带12个退化人工梭梭林样点采用聚类分析的方法划分为4个退化程度,研究了不同退化程度人工梭梭林对土壤理化性质与生物学特性的影响,结果表明,1)人工梭梭林退化对土壤容重、全盐含量与阳离子代换量影响不显著,对有机质与pH影响显著;随着土层深度增加以及退化程度加剧,有机质含量降低,pH值变化复杂。2)三类微生物数量与微生物总数总体随着土层深度增加而降低,0~5 cm土层中细菌数量占极大优势,其他土层上细菌数量与放线菌数量相当,各土层中真菌数量极少。随着退化程度的加剧,真菌数量无明显变化;0~5 cm与5~10 cm土层的细菌数量、放线菌数量与微生物总数均显著减少,10~20 cm土层无显著变化;0~5 cm土层细菌和放线菌比例变化复杂,而其他土层无显著变化。3)4种酶的活性总体上随土层加深而降低,0~5 cm土层酶活性随退化程度加剧而降低,而5~10 cm与10~20 cm土层无显著变化。人工梭梭林退化对土壤过氧化氢酶、脲酶与蛋白酶活性的影响大于对蔗糖酶活性的影响,过氧化氢酶、脲酶与蛋白酶的敏感性强于蔗糖酶。4)土壤理化性质、微生物数量以及酶活性间相关性总体较强,但理化性质间相关性较弱,容重、放线菌数量同其他指标相关性较弱。退化人工梭梭林的土壤肥力、生物学性质等已经发生衰减,其恢复需要土壤的综合改良。     

民勤荒漠草地主要植物群落生境条件的比较研究

选择民勤境内4种主要荒漠植物群落,从生境条件和生态位2个方面进行了对比研究。结果表明：1)沙蒿Artemisia arenaria、白刺Nitraria tangutorum、麻黄Ephedra przewalskii和梭梭Haloxylon ammodendron 4种群落的土壤机械组成差异主要表现在＞0.05 mm的土壤颗粒上,沙蒿和麻黄0.25～1.00 mm的粗砂均较多,麻黄土壤中≥1.0 mm的石砾含量最多,白刺土壤中0.05～0.25 mm的细砂粒最多,梭梭林地的全氮含量普遍高于其他3种群落;2)群落中优势种的生态位宽度最大,在4个优势种中,梭梭的生态位宽度最大,其次是麻黄,白刺的生态位宽度最小;3)沙蒿、沙米Agriophyllum squarrosum、沙拐枣的生境条件大致相同,五星蒿Bassia dasyphylla、沙米、盐生草Halogeton arachnoideus与白刺的生境条件大致相同,盐生草、刺蓬Salsola ikonnikovii、白刺、沙米与梭梭生境相近,泡泡刺与麻黄的生境相近。     

民勤荒漠区4种植物的防风固沙功能对比分析

梭梭(Haloxylon ammodendron)、沙蒿(Artemisia desertorum)、白刺(Nitraria tangutorum)和膜果麻黄(Ephedra przewalskii)是民勤荒漠区主要的牧草,分布面积较大。为了研究荒漠区牧草植物的防风固沙功能,在牧草利用的同时兼顾防风固沙功能。本研究用民勤荒漠区4种主要防风固沙植物样方调查资料,通过计算单株植物的纵断面积和单位面积上的纵断面积,以及单株植物的固沙沙堆体积和单位面积上的固沙沙堆体积,对4种主要植物群落的防风功能和固沙功能进行了对比分析。结果表明,单株（丛）的防风功能的排序为白刺＞梭梭＞沙蒿和膜果麻黄,单株（丛）的固沙功能白刺＞膜果麻黄,单位面积上防风功能的排序为沙蒿＞梭梭＞白刺＞膜果麻黄,单位面积上的固沙功能白刺＞膜果麻黄;单位面积上防风固沙功能的排序为白刺＞沙蒿＞梭梭＞膜果麻黄。如果只选择防风,则应选用沙蒿;如果侧重点是固沙,则应选用白刺;如果二者兼顾,则应选用白刺和沙蒿。     

Divergent Responses of Plant Communities under Increased Land-Use Intensity in Oasis-Desert Ecotones of Tarim Basin

The conversion of oasis-desert ecotones for agricultural use is a recent and ongoing trend. To evaluate the impacts of different land-use types and disturbance intensities (distance from farmland) on ecotonal vegetation, we investigated the plant community structure and growth of dominant species in an oasis-desert ecotone in the southern Taklimakan Desert. We established six 100 × 100 m plots, each associated with a particular land-use type in two respective locations: farmland margins and peripheral desert. Twelve and five species, respectively, were recorded at these two sites, with the latter containing fewer annual species. Species richness in the ecotone corresponded to the size of the investigated area. Plant coverage was generally two to eight times higher in the farmland margins than in peripheral desert areas. The species richness, plant coverage, and diversity indices at the two sites varied according to the land-use type. An increased distance from farmland corresponded to changes in the community structure for some land-use types, whereas in most instances, species richness differed by only one species within 100 m of farmland. Plant density and coverage were relatively higher in subplots located 0–20 m away from farmland than in other subplots, although these differences were nonsignificant. Whereas land-use types affected some of the growth indices of the dominant species Alhagi sparsifolia, we observed few significant distance effects. These results indicate that plant community structures and the growth of dominant species vary with landscape heterogeneity or land-use type. The distance effects are dependent on the land-use type. Over a short time period, irrigation is beneficial for the establishment of annual plants around farmland, but it is not beneficial for perennial plants that use ground water. However, further assessments of the long-term effects of agricultural activities on plant community structures, especially on dominant shrubs, are needed.     

科尔沁沙地不同氮素生境和功能型植物的光合作用与水分利用特性

为了阐明不同生境和不同功能型植物的光合作用与水分利用特征,沿着土壤全氮逐渐降低的梯度,选取了丘间草地(IDG)、固定沙丘(FD)、半固定沙丘(SFD)、半流动沙丘(SMD)和流动沙丘(MD)五个典型的生境,测定了5个生境上共35种植物(有些植物种分布在多个生境)的气体交换特征,并从生活型、光合作用途径和固氮生理特性方面划分植物功能型进行分析。结果表明,随着土壤氮素逐渐降低,各生境植物的净光合速率(P_n)、水分利用效率(WUE)和潜在水分利用效率(WUE_i)均呈降低趋势,但是P_n在IDG、FD和SFD之间,与SMD和MD之间差异均不显著,WUE和WUE_i在IDG和FD之间,以及SFD、SMD和MD之间差异均不显著。禾本科草本的P_n、WUE和WUE_i 均显著高于非禾本科草本和灌木。C₄植物的P_n、WUE和WUE_i均高于C₃植物。P_n、WUE和WUE_i在豆科植物和非豆科植物间差异均不显著。在科尔沁沙地的植被恢复过程中应该重视净光合速率和水分利用效率较高的草本植物,尤其是禾本科草本的作用。     

干旱风沙区煤炭基地12种草本植物对干旱胁迫的生理生态响应及抗旱性评价

为筛选适宜于西北干旱风沙区煤炭基地植被恢复建设需要的草本植物,以二色补血草、蒙古冰草、沙生冰草、沙打旺、草木樨、白三叶、苜蓿、甘草、沙蒿、碱蓬、蜀葵、沙米为试验材料,采用盆栽控制土壤水分的方法,研究了土壤自然渐进干旱胁迫下12种草本植物功能性状、光合特性及抗氧化保护酶的变化,并基于主成分分析与隶属函数值相结合的方法,对其抗旱性进行综合评价。结果表明:在土壤渐进干旱胁迫过程中,12种草本植物的株高(H)、比叶面积(SLA)、叶片干物质含量(LDMC)、叶片相对含水量(LRWC)与根冠比(R/S)均受到不同程度的影响,并在胁迫14 d后影响更显著(P<0.05)。渐进干旱胁迫至21 d(土壤含水量为1.35%),12种草本植物的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)与蒸腾速率(T_r)均降低;超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量均升高;复水后,各草本植物SOD、CAT活性均降低,而MDA含量存在较大差异,其中蒙古冰草、沙生冰草、沙打旺与苜蓿的MDA含量均升高。主成分分析表明,功能性状与抗氧化保护酶等指标贡献率较大,可作为评价各草种适应干旱胁迫的重要指标。基于主成分分析与隶属函数值相结合的方法,综合评价12种草本植物的抗旱能力排序为:沙蒿>沙打旺>草木樨>蜀葵>蒙古冰草>碱蓬>白三叶>苜蓿=甘草>沙生冰草>二色补血草>沙米。