干旱胁迫下几种荒漠植物抗氧化能力的比较研究

对3种荒漠植物沙拐枣、梭梭和沙枣在干旱胁迫下的抗氧化能力进行了比较研究。结果表明,3种荒漠植物长期处于干旱生境下,都受到不同程度的膜脂过氧化,其中,沙枣的膜脂过氧化程度大于梭梭和沙拐枣。在1d的变化中,随着水势的下降,上午10：00前3种植物体内MDA含量都表现为上升趋势,此后梭梭和沙拐枣体内MDA含量表现为持续下降,到下午18：00达到最低,说明尽管水分胁迫在加强,它们却表现出极强的抗氧化胁迫能力;而沙枣体内MDA含量在下午18：00又开始上升,表明沙枣表现出一定的调节能力,但其能力有限,低于梭梭和沙拐枣。3种植物对干旱胁迫的应激方式不同;沙拐枣体内的SOD活性和ASA含量明显高于梭梭和沙枣,这与其体内相对较低的O2含量具有很好的一致性;对于植物体内H2O2的清除,抗氧化酶系统对沙拐枣体内的H2O2的清除起了一定的作用,但不是主要的,抗氧化剂GSH起主要作用,而梭梭体内南抗氧化酶系统中的CAT起主要作用,抗氧化剂起辅助作用;沙枣体内的AsA-POD起主要作用,其它的抗氧化酶和氧化剂起辅助作用。同时,植物体内还保持管各种酶的平衡。     

科尔沁草原主要牧草冷蒿和差不嘎蒿的生理生态学特性与竞争机制

一日内冷蒿和差不嘎蒿的光合速率（Pn）、蒸腾速率（E）和水分利用效率（WUE）在早或晚出现了最高值,而其余时间则变化低缓,原因归结于沙地环境因子和植物内部因子的共同作用。冷蒿的Pn和WUE日均值高于差不嘎蒿,E的日均值却低于差不嘎蒿,说明冷蒿在干旱环境下具有较高的物质生产量和节约用水的能力。自然状态下冷蒿各生长季的水势（ψω）和充分膨胀时的渗透势（ψπ^100）远低于差不嘎蒿,水分相对亏缺（RWD）、束缚水含量（BWC)、缚水与自由水的比值（BWC／FWC）元高于差不嘎蒿,表明其具有更强的抗旱性;干旱和旱后复水条件下差不嘎蒿的RWD、BWC和BEW／FWC产生大幅度波动;长期极端干旱条件下两才RWD、EWC和ψω终极植相近;长期淹水对冷蒿生理过程的影响更大些。干旱使两种牧草蛋白质发生分解,脯氨酸和可溶性糖大量累,其中冷蒿的累积量远远超过差不嘎蒿,这种累积特征可能正是两种牧草竞争机制的本质所在。     

内蒙古大针茅草原常见植物在不同土地利用方式下的固碳相关属性

为了探究植物与固碳相关属性在不同功能群、器官和物种间的差异, 以及这些属性对不同土地利用方式的响应, 2012年8月对内蒙古大针茅草原的4个样地(长期无干扰样地、长期自由放牧样地、4年围封样地和4年围封割草样地)进行了群落调查, 并采集样地中的常见植物, 测定了与植物固碳相关的属性, 包括全碳含量、全氮含量、碳氮比、纤维素含量、木质素含量和酸性洗涤纤维含量等。以常见植物为对象, 在功能群水平研究了各土地利用方式下全碳含量、全氮含量和碳氮比的差异; 针对各样地的共有种——糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)、大针茅(Stipa grandis)、冷蒿(Artemisia frigida)、羊草(Leymus chinensis)和猪毛菜(Salsola collina), 从物种和器官水平分析了不同土地利用方式下植物的固碳相关属性。结果表明: 大针茅草原植物不同功能群、物种和器官间的固碳相关属性存在极显著差异, 不同土地利用方式下大针茅草原不同功能型、物种和器官的固碳相关属性有显著差异。与其他利用方式相比, 4年围封割草对植物与固碳相关属性的影响最为明显, 功能群、器官和物种水平的植物氮含量均有下降。糙隐子草和猪毛菜的这些属性对长期自由放牧的响应敏感, 且方向相反。     

收割对穗花狐尾藻生长的影响

在水深为24 cm的桶中,以6、12和18 cm等3个收割强度对穗花狐尾藻（Myriophyllum spicatum）进行了连续4次收割实验,研究了收割强度、收割频次及收割季节对穗花狐尾藻生长恢复的影响。结果表明：8月下旬第1次收割18 cm后,植物在41 d恢复,但产生分枝较少,影响了植物的无性繁殖;9月下旬之前,前2次收割6 cm或12 cm后,穗花狐尾藻在55 d恢复,并能产生较多的分枝,而且条枝总长有明显的增加,表明穗花狐尾藻的无性繁殖没有受到抑制;10月初第2次收割18 cm,或11月下旬前第3次收割6或12 cm后,植物均能安全越冬,恢复时间至少4个月以上;各次收割后,穗花狐尾藻的新生枝条主要从切割处萌发（至少40%以上）,其次是从基部萌发（0～41.3%）;随着收割次数增加,干质量的相对增长率下降,而根冠比增加。     

不同龄级速生杨人工林土壤微生物数量与养分动态变化

通过稀释平板法和常规化学分析法, 对伊犁河谷地区3种龄级(5年、10年、15年)的速生杨欧美黑杨(Populus × euramericana)人工林的土壤微生物数量、组成和土壤养分变化进行了研究。结果表明, 3种不同林龄林地土壤微生物集中分布在10-40 cm土层, 数量和种类组成随季节变化有明显差异。随着林龄的增长, 土壤微生物总数、细菌数量减少, 真菌和放线菌数量在10年生人工林最高, 这一规律随季节变化。三大类土壤微生物的组成比例相对稳定, 不随季节变化而变化。土壤有机碳、氮含量主要集中在0-20 cm土层, 随土壤深度的增加逐渐减少, 其含量及分布受季节和土壤深度不同程度的影响。土壤有机碳含量随林龄的增长而逐渐增高, 有机氮则先减后增。相关分析表明, 土壤微生物总数与土壤有机碳呈负相关, 真菌数量与土壤有机氮呈正相关。3种林地土壤有机C/N比与土壤细菌数量/真菌数量比例一致, 说明速生杨人工林在一定生长年龄内能提高土壤的固碳能力, 改善土壤肥力。     

内蒙古科尔沁沙地两种沙生植物冷蒿和差不嘎蒿竞争策略的生理生态学依据

研究了中国内蒙古科尔沁沙地两种优势灌木冷蒿(Artemisiafrigida Willd)和差不嘎蒿(Artemisia halodendronTurcz.ex Bess)在不同土壤水分状况条件下的气体交换、水分关系和叶片的化学特性.测定设置了5个土壤水分梯度:土壤最大含水量(体积含水量,30%)、田间持水量(对照,20%)、轻度水分胁迫(10%)、极端干旱(＜4%)和旱后复水(20%).冷蒿的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(TR)和水势(ψw低于差不嘎蒿,相对水分亏缺(RWD)、束缚水含量(BWC)、束缚水与自由水的比值(BWC/FWC)和综合抗旱性指数(DI)高于差不嘎蒿.两种灌木对不同土壤含水量的响应不同,随着土壤含水量的逐渐下降,差不嘎蒿的ψw、BWC和BWC/FWC出现大幅度的波动,波动幅度远远的大于冷蒿,冷蒿则显示了一个较差不嘎蒿高的持水能力和抗旱能力.冷蒿和差不嘎蒿的脯氨酸和总可溶性糖含量随土壤含水量的降低均呈增加的趋势,冷蒿增加的幅度大于差不嘎蒿,说明冷蒿的渗透调节能力在干旱过程中有较大提高.在长期极端干旱条件下,两种灌木的ψw,RWD,BWC和BWC/FWC的终极值相近;有机物、脯氨酸和总可溶性糖含量大量累积;冷蒿的脯氨酸和总可溶性糖含量增加的幅度和可溶性蛋白质降解的幅度远远超过差不嘎蒿;我们认为此时累积的物质主要作为营养物质,以供植物的旱后恢复,此时冷蒿的恢复能力超过差不嘎蒿,这是极端干旱条件下差不嘎蒿死亡而冷蒿存活的主要原因之一.我们的研究结果显示,相对于差不嘎蒿而言,冷蒿在水分胁迫条件下的生理生态学特性更有利于其在固定沙地的生长,差不嘎蒿则由于对水资源微弱的竞争丧失了生存优势,是引起科尔沁沙地植被演替过程中冷蒿替代差不嘎蒿的主要原因.     

Effects of grassland-use on soil respiration and litter decomposition

 草地利用方式影响植被群落结构和土壤微环境, 制约草地生态系统碳循环。该文通过测定温带草原在放牧、割草、围封3种利用方式下湿润年(2012年)和干旱年(2011年)的凋落物产量、质量及其分解速率和土壤碳通量, 分析了草地利用方式对土壤呼吸和凋落物的影响, 探讨了凋落物对土壤呼吸的贡献机制。结果表明: 在干旱年份, 放牧样地土壤呼吸最大, 分别达到割草和围封样地的1.5倍和1.29倍; 在湿润年份, 割草样地土壤呼吸最大, 为309 g C·m^–2·a^–1, 明显高于放牧样地和围封样地。不论干旱年还是湿润年, 围封样地凋落物产量都大于放牧样地和割草样地。3种利用方式下湿润年土壤呼吸和凋落物分解均比干旱年增强。因此, 水分是温带草原植物生长和生态系统碳循环的主要限制因子, 草地利用方式则显著影响凋落物生产和分解。进一步分析表明, 经过两年的分解, 同一样地内凋落物质量C:N下降, N含量和木质素:N升高, 土壤呼吸与凋落物产量、凋落物分解速率以及木质素:N正相关, 而与凋落物C:N负相关。     

内蒙古荒漠草原防风固沙服务变化及其驱动力

荒漠化是内蒙古荒漠草原面临的最严重的生态环境问题之一,而风蚀则是造成土地退化的主要因素。采用修正风蚀方程（Revised wind erosion equation,RWEQ）定量评估了内蒙古荒漠草原2000和2017年的固沙量,并结合土地利用、降水、风速、植被覆盖度数据分析了该区域防风固沙服务的影响因素。结果表明：内蒙古荒漠草原的防风固沙服务表现出明显的空间异质性,不同土地利用类型提供的防风固沙服务有所差异,其中高覆盖度草地的固沙量相对较高。总体来说,2000年固沙量与降水、风速、植被覆盖度均为正相关,2017年固沙量与降水为负相关,与风速和植被覆盖度为正相关。2000-2017年内蒙古荒漠草原固沙物质总量增幅为53.95%,其中9.65%来源于土地利用变化区域,土地利用方式发生变化的面积占研究区总面积的5.6%。2000-2017年土地利用变化以林地的恢复、建设用地的扩张以及不同覆盖度间草地的转换为主。2000-2017年,风力因子的分布模式对防风固沙服务的空间分布变化的影响较大。总的来说,土地利用变化对内蒙古荒漠草原的防风固沙服务有一定的增强作用,防风固沙服务的空间分布在时间上的变化主要受气候因子的影响。     

不同放牧强度下内蒙古温带典型草原优势种植物防御策略

放牧是草原的主要利用方式, 但对牧草造成了一定的生物胁迫。面对生存压力, 牧草会通过调节初级与次级代谢过程启动防御机制。该研究以内蒙古温带典型草原优势种植物为研究对象, 通过测定其在5个放牧水平下不同营养器官中的次级代谢产物及木质素等含量, 探讨大针茅(Stipa grandis)和羊草(Leymus chinensis)的各营养器官在防御机制中的角色及其碳氮权衡策略。结果表明: 面对放牧胁迫, 大针茅和羊草会产生大量的单宁、总黄酮、酚类以及生物碱等次级代谢产物, 并以叶片为主要的合成及储存器官。中度放牧使羊草的化学防御机制得到较充分的诱导及表达。但二者地上部分木质素含量并无显著增加, 因此, 二者在避牧性机制上更倾向于化学防御而非机械防御。由于羊草有更高的氮利用效率, 这使得羊草可以通过碳氮两种代谢途径进行防御, 但大针茅在生长初期并不能将氮高效地分配到化学防御中。大针茅和羊草在生长初期面对轻度放牧胁迫, 较多的资源仍然用于初级代谢, 增加了植物耐牧性。因此, 轻度放牧有利于提高牧草的碳氮资源利用效率、提高生态系统生产力及稳定性。     

羊草和紫花苜蓿生长特征及光合特性对不同土壤水分的响应

采用人工控制实验,对12%(T1)、16%(T2)和20%(T3)3种土壤水分条件下羊草和紫花苜蓿的净光合速率Pn、实际光化学量子效率ФPSⅡ、光化学淬灭q P、非光化学淬灭q N、水分利用效率WUE、株高、分枝分蘖数、生物量等参数进行测定。结果表明,在实验范围内,(1)ФPSⅡ和q P共同影响净光合速率,羊草和紫花苜蓿净光合速率对土壤水分的响应不同,紫花苜蓿的土壤水分生态幅要比羊草窄,羊草生长的最适土壤含水量为20%,随着土壤含水量的降低,净光合速率呈单调递减趋势;紫花苜蓿的最适土壤含水量为16%,其净光合速率与土壤含水量之间呈非线性关系,存在明显阈值。(2)适宜土壤含水量有助于羊草和紫花苜蓿株高和分枝分蘖的生长。(3)在土壤水分低于适宜土壤含水量范围时,羊草和紫花苜蓿有相似的响应机制,都通过增加根系生物量来适应环境胁迫。