荒漠短命植物不同生长期化学计量特征与生境土壤因子关系分析

深入了解荒漠短命植物的化学计量特征,有助于更好地理解生境土壤因子与植物生存策略的关系。以古尔班通古特沙漠广泛分布的尖喙牻牛儿苗（Erodium oxyrrhynchum）、假狼紫草（Nonea caspica）、琉苞菊（Hyalea pulchella）、飘带果（Lactuca undulata）为植物材料,测定不同深度（0~5、5~10、10~15 cm）的土壤理化性质,野外原位多时段采样比较分析4种植物化学计量特征与土壤因子的动态变化及其耦合关系。结果表明：①4种短命植物碳（C）、氮（N）、磷（P）含量普遍较低,化学计量特征存在物种间差异,但在不同生长期内变化规律大致相似。N、P含量从幼苗期到结实期逐渐减少,而C含量则长期趋于稳定。整个生长期内,P、C∶P的变异幅度较大,相反,C、N∶P的变异幅度较小。4种植物在不同生长期的化学计量特征差异与生长期、植物种类存在显著相关性。②0~5 cm土层有机碳（SOC）、总氮（TN）、总磷（TP）含量最高,且随土层的加深逐渐减少。随着植物的生长,0~5 cm土层中SOC和TN含量呈明显增加的趋势,而TP含量却呈现抛物线状变化趋势。在植物不同生长期内,土壤TP含量稳定性最强,SOC、TN的变异性较强,较低的N含量及TN∶TP比显示出该区域土壤属于N素缺乏类型。3个土层土壤在不同生长期的化学计量特征差异受土层、生长期的影响显著。③4种植物与各层次土壤化学计量特征的相关性无一致规律。植物化学计量指标仅与0~10 cm土层SOC、SOC∶TP相关性较强,而大部分化学计量特征间未显示出相关性。上述结果说明植物化学计量特征并非全部由土壤养分特征直接决定,其明显的种间差异显示了植物自身遗传特性在土壤—植物计量特征耦合关系的重要性。     

两种荒漠豆科植物化学计量特征与生境土壤因子的关系

豆科植物是荒漠等干旱生态系统的重要先锋物种,也是生态系统中有效氮的主要来源。为了明确荒漠豆科植物与生境土壤因子之间的关系,该研究以古尔班通古特沙漠广泛分布的荒漠豆科植物弯花黄芪(Astragalus flexus)、镰荚黄芪(Astragalus arpilobus)为对象,测定不同土壤深度(0~5、5~10、10~15 cm)的理化性质,比较分析2种荒漠豆科植物化学计量特征与土壤因子的关系。结果表明:(1)弯花黄芪碳(C)、氮(N)、磷(P)含量分别为373.35、25.66、1.03 mg·g^-1,高于镰荚黄芪的331.53、19.59、0.66 mg·g^-1,且二者的N、P含量均差异显著(P<0.05);弯花黄芪的C∶P、N∶P分别为374.38、25.75,均极显著高于镰荚黄芪的166.09、10.12(P<0.01),而弯花黄芪的C∶N(14.62)低于镰荚黄芪(16.99),两种植物的C和C∶N均无显著差异。(2)豆科植物生境土壤在0~5 cm土层的有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量最高,且随土层的加深逐渐减少;土壤化学计量比SOC∶TN、SOC∶TP均随土层加深逐渐增大,而TN∶TP值随土层加深逐渐减少;较低的N含量及TN∶TP 显示该区域土壤属于N素缺乏类型。(3)2种荒漠豆科植物与各层次土壤化学计量特征的相关性无一致规律。其中,弯花黄芪立地0~10 cm土层的TN与N∶P间呈负相关关系,TP与P间呈极显著负相关关系,而TP与C∶N间呈正相关关系,SOC∶TN与N∶P间呈极显著正相关关系;在10~15 cm土层中,SOC∶TN与N∶P间呈正相关关系。镰荚黄芪中仅P含量与其立地0~5 cm土层的SOC∶TP具有极显著正相关关系,而大部分化学计量特征间未显示出相关性。(4)弯花黄芪的植物化学计量指标P含量与5~10 cm土层的电导率(EC)间呈极显著正相关关系,N含量与10~15 cm土层的速效钾(AK)间呈正相关关系;而镰荚黄芪N、AP与N∶P与0~5 cm土层的速效磷(AP)间均呈极显著负相关关系,与其他土层未出现相关关系。研究认为,古尔班通古特沙漠土壤N含量以及TN∶TP较低,土壤N元素贫瘠,且该区豆科植物立地土壤养分含量总体偏低;该区弯花黄芪生长的主要限制元素为P,而镰荚黄芪生长的主要限制元素为N和P;植物化学计量特征并非全部由土壤养分特征直接决定,其明显的种间差异显示植物自身遗传特性在土壤 植物计量特征耦合关系的重要性。     

骆驼瘤胃内降解含氮杂环化合物细菌的多样性

【目的】作为典型的荒漠动物,骆驼能够采食其他动物不能够食用的具有强烈气味的或有毒的植物,而不影响其正常生理代谢。研究发现骆驼采食的植物毒素与吡啶、喹啉、吲哚等杂环化合物具有相似的化学结构,所以研究骆驼体内是否存在潜在的杂环化合物降解菌具有重要意义。【方法】本研究采集3头骆驼瘤胃内容物,分别以吡啶、喹啉和吲哚3种含氮杂环化合物为唯一碳源和氮源进行5代富集培养。通过高通量测序技术对瘤胃内容物和5代富集培养细菌进行了测序分析。【结果】骆驼肠道中降解杂环化合物(吡啶、喹啉、吲哚)细菌群体样品中变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、浮霉菌门和厚壁菌门等5个门类丰富度最高。骆驼瘤胃内降解吡啶的优势菌可能属于鞘氨醇杆菌属和不动杆菌属,降解吲哚的优势菌主要属于芽孢杆菌属,而降解喹啉的优势菌可能以赖氨酸芽孢杆菌属和鞘氨醇杆菌属为主。【结论】骆驼瘤胃原始样品经过吡啶、喹啉、吲哚富集5代后,与原始样品比较优势菌群发生了较大的改变,这说明骆驼瘤胃内蕴含降解吡啶、吲哚和喹啉的细菌,但对吡啶、吲哚和喹啉的降解过程中发挥降解作用的细菌群落存在差异。     

盐旱交叉胁迫对银沙槐幼苗生理生化特性的影响

以盆栽银沙槐（Ammodendron argenteum（Pall.）Kuntze）幼苗为材料,研究盐旱交叉胁迫对幼苗抗逆生理特性的影响,为其引种栽培提供理论依据。结果显示,随着交叉胁迫程度的加剧,银沙槐幼苗的根重比、根冠比、可溶性糖含量、叶绿素a/b（Chl a/Chl b）、类胡萝卜素（Car）含量显著上升,在各种重度胁迫处理下含量均维持在较高的水平;叶重比、根系活力、根系和叶片相对含水量（RWC）、叶绿素含量下降;过氧化氢酶（CAT）的活性呈现先上升后下降的趋势。分析认为银沙槐幼苗在盐旱交叉胁迫下表现出交叉适应性,适度的干旱胁迫可增加银沙槐的抗盐能力。     

NaCl与干旱胁迫对银沙槐幼苗渗透调节物质含量的影响

以银沙槐幼苗为材料,采用盆栽试验研究不同程度NaCl与干旱胁迫对其叶片渗透调节物质含量的影响,以探讨银沙槐幼苗对NaCl与干旱胁迫的适应性.结果显示,随着单一干旱、盐分及其交叉胁迫程度的增加,幼苗的MDA含量呈上升趋势;幼苗的脯氨酸和可溶性糖含量基本上随NaCl与干旱胁迫程度的加剧呈逐渐上升趋势,在各胁迫水平下均显著高于对照(P<0.05),且在各种重度胁迫处理下均维持在较高水平;幼苗的可溶性蛋白含量在重度干旱与不同盐分交叉胁迫下呈下降趋势.研究表明,银沙槐幼苗中渗透调节物质在其抗旱耐盐性上起到了积极的调节作用;幼苗在盐旱交叉胁迫下表现出交叉适应性.     

古尔班通古特沙漠一年生植物的氮吸收策略

同一生活型的植物可能通过吸收不同形态的氮来利用陆地生态系统中有限的氮, 避免和减少对资源的竞争, 从而完成共生。研究荒漠生态系统同一生活型植物对氮的利用是否存在生态位分离, 有助于深入了解荒漠植物的生存策略, 更好掌握氮利用对荒漠植物生存的影响。该研究利用¹⁵N同位素示踪法, 研究古尔班通古特沙漠中广泛分布的2种一年生植物——角果藜(Ceratocarpus arenarius)和碱蓬(Suaeda glauca)在不同月份和不同土壤深度对不同形态氮的吸收策略。结果显示, 在浅层土壤中, 2种植物7月的氮吸收速率均高于6月; 对比不同形态氮的吸收速率, 植物对无机氮的吸收均高于有机氮, 角果藜更偏好吸收硝态氮, 每克干根系最高氮吸收速率可达3.81 μg·h^-1, 碱蓬更偏好吸收铵态氮, 每克干根系最高氮吸收速率可达4.74 μg·h^-1; 从不同形态氮对总氮的贡献率看, 硝态氮是角果藜吸收氮的有利形态, 占比在35.7%-43.9%之间, 铵态氮是碱蓬吸收氮的有利形态, 占比最高可达48.3%, 最低也有40.0%。2种一年生植物不仅可以利用土壤中的无机氮, 也可以直接吸收利用土壤有机氮。研究结果表明: 在古尔班通古特沙漠生态系统中, 一年生植物对氮的吸收能力有着差异和多元化的特点, 且均可吸收土壤中的可溶性有机态氮源。     

生物结皮对3种荒漠草本植物光合生理特性的影响

通过人工去除生物结皮实验,研究古尔班通古特沙漠生物结皮对3种荒漠草本植物生理特性的影响,根据生物结皮对土壤养分和水分的影响,综合分析生物结皮对3种草本植物光合生理特性的影响。结果表明,生物结皮对3种荒漠草本植物光合生理的影响基本一致,在植物生长早期,生物结皮区的尖喙牻牛儿苗（Erodium oxyrrhynchum M.Bieb.）、条叶庭荠（Alyssum linifolium Steph.ex Willd.）和琉苞菊（Hyalea pulchella（Ldb.） C.Koch）的叶片相对含水量（RWC）、净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（E）、水分利用效率（WUE）、PSⅡ最大光化学量子效率（F_v/F_m）、PSⅡ实际光化学效率（φ_PSⅡ）和叶绿素（Chl）含量均高于去除生物结皮区;但是,在植物生长后期,却是去除生物结皮区的各项生理指标高。生物结皮对3种荒漠草本植物光合生理过程的影响与其对植物生长的影响基本一致,这与土壤养分和水分状况的变化密切相关。     

两种豆科植物及各器官对不同形态氮的吸收、分配研究

豆科植物在氮素缺乏的荒漠生态系统中大量存在，是该生态系统提供有效氮的中心，也是这一区域重要的先锋物种。该文选择古尔班通古特沙漠广泛分布的弯花黄芪(Astragalus flexus)和镰荚黄芪(Astragalus arpilobus)作为研究对象，分别在0～5、5～15 cm土层添加3种不同形态氮(¹⁵N-NH₄⁺、¹⁵N-NO₃^-、¹⁵N-glycine),研究两种植物及各器官对不同形态氮素的吸收、分配策略。结果表明：(1)在不同土层中，两种植物均偏好吸收硝态氮，并且弯花黄芪、镰荚黄芪对硝态氮的最高吸收速率均为3.26、2.59μg·g^-1·h^-1。(2)在不同土层中，植物各器官间均对不同氮源吸收及分配有显著性差异(P<0.05),弯花黄芪根的¹⁵N吸收量均大于镰荚黄芪的，3种不同形态氮主要分配于叶。(3)在不同土层中，不同氮源对两种植物的贡献率均为^...     

温度和水分及盐分胁迫对银沙槐种子萌发的影响

利用控制实验研究了温度、湿度、干旱和盐分胁迫等生态因子对银沙槐种子萌发的影响,以探索银沙槐种子对各种生态因子的适应性。结果显示:(1)银沙槐种子在20℃、25℃恒温和15℃/25℃、20℃/30℃、10℃/20℃变温环境中的发芽率较高且无显著差异,其在20℃恒温、15℃/25℃、20℃/30℃变温条件下的发芽指数较高,但差异不显著。(2)土壤含水量在1%～5%之间,各水分处理间种子发芽率差异显著(P<0.05),而在5%～25%间种子发芽率变化不显著。(3)盐胁迫和水分胁迫对银沙槐种子的萌发均有明显的抑制作用,可显著降低种子萌发率(P<0.05);种子发芽指数和活力指数均随渗透势和NaCl浓度增大而显著减小(P<0.05);恢复萌发率随渗透势和NaCl浓度的增加而显著增加(P<0.05)。研究发现,银沙槐种子萌发最适温度为20℃恒温和15℃/25℃变温,最适土壤含水量为10%～25%;种子萌发对盐分和干旱胁迫表现出不同程度的耐受性,萌发过程中主导抑制因素为渗透胁迫,离子毒害作用甚微;银沙槐种子休眠机制和萌发特征表现出它对生境的良好适应性。     

古尔班通古特沙漠四种草本植物不同生长期C、N、P化学计量比的动态变化分析

以古尔班通古特沙漠地区广泛分布的4种荒漠草本植物沙蓬(Agriophyllum squarrosum (L.) Moq.)、雾冰藜(Bassia dasyphylla (Fisch. et Mey.) O. Kuntze)、角果藜(Ceratocarpus arenarius L.)和碱蓬(Suaeda glauca (Bge.) Bge.)为对象,对他们在不同生长期的C、N、P含量及计量比的动态变化进行研究。结果显示:4种植物的C、N、P含量以及C:N、C:P、N:P在整个生长期的变化趋势不同,不同生长期各个指标的变异系数在物种间存在明显差异; 4种植物的C、N、P含量及计量比的季节性变异分析结果表明,N、P含量及C:N、N:P的季节性变异幅度较大,相反,C含量和C:P的变异幅度较小; 4种植物C含量和C:P由季节变化所引起的变异系数范围分别为2.43%～15.80%和6.77%～18.67%,而N、P含量和C:N、N:P的变异系数范围分别为21.26%～34.38%、11.18%～30.26%、18.52%～27.11%、14.90%～25.91%;整个生长季内,4种植物C、N、P含量及计量比的变异系数依次为:N(30.00%) C:N(22.87%) N:P(20.12%)P(17.76%) C:P(11.72%) C(9.02%)。研究结果表明4种植物在不同生长周期的C、N、P含量及计量比的变化规律与他们的生长周期和植物种类存在显著相关性。