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。     

植物水分利用效率及其测定方法研究进展

评述了植物水分利用效率(WUE)概念的发展以及不同尺度的研究进展,分析了WUE的研究意义。从植物因子和环境因子两方面综合评述了WUE的影响因素。植物因子包括:生理因子、生育期、光合途径、生活型、植物固氮特征、入侵特性和品种特性。环境因子包括:水分、光照、CO2浓度、空气温度和叶温、植物种植方式、灌溉方式、施肥、土壤贫瘠程度和干扰强度等,但各环境因子影响程度不同。并且概括了WUE的测定方法:田间直接测定法、气体交换测定法和稳定性碳同位素技术,探讨了各自的优缺点。最后强调了目前水分利用效率研究在尺度扩展方面存在困难,在干旱区植被恢复方面的研究相对较弱,进而初步展望了WUE在干旱区植被恢复方面的研究。     

植物水分利用效率研究方法综述

就植物水分利用效率（WUE）的不同研究方法的原理,优缺点和适用范围进行了总结和概括。认为稳定碳同位素法简化了WUE的测定过程并使其结果更为准确,克服了其他方法难以同时测定不同地域的植物种群间生理活动变化所带来的困难,应用前景广泛,但测定费用较高。替代指标法花费小,测定容易,需求Δ的替代指标将继续是方法研究中的一个方向,前景乐观。总体来看,国内对作物WUE的研究较多地使用传统的直接测定和气体交换相结合的方法,对树木WUE研究都是通过测定树木叶片气体交换效率来推算树木的WUE,方法较为单一,今后的研究必须结合多种测定方法进行多时空尺度,不同水平WUE的测定;对极端干旱区荒漠河岸林树木的δ13C和WUE的季节变化和它们对环境因素变化的响应需要进行深入的调查研究。     

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。     

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。     

青海云杉叶片稳定性碳同位素组成对水分温度变化的响应

于2005-07在祁连山北坡沿海拔梯度进行了青海云杉(Picea crassifolia) 叶片稳定性碳同位素组成(δ13C)的分析测定,以探讨青海云杉叶片δ13C随海拔变化特征及对水分、温度变化的响应.结果表明:不同海拔青海云杉叶片δ13C存在显著差异(F=3.94, p<0.01),δ13C平均值-24.69‰;随着水分、温度的变化,在海拔2 550～3 100 m,青海云杉叶片δ13C随海拔增加呈现降低趋势,在海拔3 100～3 350 m,δ13C值随海拔增加呈现升高趋势.青海云杉叶片δ13C与土壤水分在低海拔(2 550～3 100 m)呈显著负相关,在高海拔没有关系;与土壤温度之间则存在一种非线性关系.青海云杉叶片δ13C随海拔变化在低海拔主要受土壤水分、温度的控制,在高海拔则主要受温度的控制.     

新疆荒漠地区C4植物的生态分布与区系分析

以前人工作为基础,对照已发表的C3/C4植物一览表,及近年国内外陆续发表的资料,综合整理出新疆荒漠地区已知的C4植物名录,共有14科63属的279种植物,同时归纳分析了279种C4。植物的分类地位、生活型、地理成分以及区系特点等方面。研究结果表明：藜科最多,其次是禾本科、莎草科、百合科和蓼科等等。所以该区的C4类型中被...     

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。     

阿拉善荒漠植物叶片矿质元素含量的季节变化

为了研究不同生活型植物营养元素含量随季节变化的响应机制,在生长季内,对阿拉善地区荒漠植物霸王(Zygophyllum xanthoxylon)、猫头刺(Oxytropis aciphylla)、沙冬青(Ammopipta nthus mongolicus)、红砂 (Reaumuria soongorica)、驼绒藜(Ceratoides latens)、白刺(Nitraria tangutorum)6种灌木及多裂骆驼蓬(Peganum multisectum)、葡根骆驼蓬(Pegamum nigrllastrum)、无芒隐子草(Cleistogenes songorica)3种草本植物连续观察,采集叶片,分析矿质养分含量和比叶面积(SLA)的季节变化特征,并对牧草的营养均衡价进行了评价,同时探讨了其叶片发育特征与矿质元素含量的关系。结果显示:(1)不同生活型植物在生长季内的SLA变化规律不同,9种植物叶片SLA均在中等偏下的水平。(2)4种常量元素(K、Ca、Na、Mg)含量在生长季内的波动较大,4种微量元素(Fe、Mn、Zn、Cu)含量在生长季内的随月份变化不大,且大部分植物叶片Zn和Cu含量在生长季内维持在"低"水平。(3)9种牧草SLA与矿质元素Cu之间表现出较强的负相关,而与其他元素无显著的相关性。(4)植物种类与采样月份对植物叶片元素的交叉分析显示,植物叶片K、Na、Ca、Mg、Mn、Cu、Zn含量的变异主要受植物种类影响,植物叶片Fe含量的变异主要受植物种类和采样时间的交互作用影响。     

我国荒漠植被中的C4植物种类分布及其与气候的关系

C4植物水分利用效率高于C3植物,CAM植物具有最高的水分利用效率。在我国荒漠地区,CAM植物稀少,C4植物,特别是C4木本植物在荒漠生态系统中具有重要地位和作用。我国荒漠地区有C4木本植物45种,包括半木本植物,占我国荒漠植物总种数的6%,集中在藜科和蓼科,分别为19种和26种。C4草本植物共计107种,其中单子叶植物48种,双子叶植物59种。C4木本植物主要分布在贺兰山以西的西北干旱荒漠区。C4草本植物的耐旱性和抗旱能力不如C4木本植物,主要分布在荒漠地区潜水埋深较浅,水分条件较好的区域,在绿洲边缘广泛分布。C4木本植物丰度与干旱紧密相关,C4草本植物丰度随湿润条件而增加。     

西部中国沙棘叶片稳定碳同位素组成的空间特征及其气候意义

分析了西部中国沙棘（Hippophate rhamnoides sinensis）叶片稳定碳同位素组成特征及其与环境因子之间的关系。结果表明,中国沙棘叶片δ13C值在-30.40‰~-24.91‰之间变化,平均值约为-27.62‰,属于C3植物。随纬度和经度的升高,中国沙棘叶片δ13C值明显升高,而随海拔的升高而降低,具有明显的空间分布特征。中国沙棘叶片δ13C值与温度没有明显的关系,随蒸发量和日照时间的升高而升高,随降水量的升高有降低趋势,具有明显的气候意义。表明中国沙棘具有较高的水分利用效率,水分是控制中国沙棘δ13C值变化或生长的主导因子。     

新疆阜康绿洲荒漠过渡带植物群落物种多样性特征

分别采用重要值、盖度、多度计算多样性指数、均匀度指数、丰富度指数、优势度指数，对新疆阜康荒漠地区植物群落的物种多样性进行了研究。结果表明：1)各类型群落的物种多样性水平表现为红柳、红砂、梭梭这三个群落较高，肉叶雾冰藜群落、叉毛蓬群落、盐爪爪群落、囊果碱蓬群落和雾冰藜群落居中，无叶假木贼群落和碱蓬群落较低；2)研究区总体群落物种多样性水平较低，随着群落演替其物种多样性水平呈现低—高—较高的变化趋势；3)对荒漠植被，以重要值或盖度为指标计测多样性指数较为可行。     

干旱沙漠地区春小麦的水分与氮肥利用效率研究

在沙坡头试验站养分循环池进行的水肥正交试验中, 研究了不同水肥条件对小麦生长和产量形成的影响及其水肥利用效率。试验结果表明, 在设计水肥条件下, 肥料因素对小麦生长和产量形成的影响大于水分因素; 中高水肥条件下, 水肥协调有利于小麦生长和获得高产。灌浆期植株上部有效叶面积的大小和维持时间与经济产量的形成有很显著的正线性相关。该地区小麦水分利用效率较高的适宜土壤水分范围在田间持水量的40%左右, 适宜的肥料(N肥)经济施用量为300kg·hm^-2左右, 目标产量为7.0t·hm^-2。     

荒漠植物红砂叶绿素荧光参数日变化及其与环境因子的关系

在自然条件下以分布于兰州九州台（LZJ）、张掖临泽（ZYL）和武威民勤（WWM）3个地区的红砂为试材,利用PAM-2100便携式叶绿素荧光分析仪和Lcpro+便携式光合作用测定系统,在红砂生长季节对其叶绿素荧光参数及其环境因子进行测定和分析。结果表明:3个地区红砂叶片的初始荧光(Fo)、PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、实际光化学反应量子效率(ΦPSⅡ)和非光化学淬灭系数(qN)均存在明显的日变化。其中Fv/Fm和ΦPSⅡ均呈反正态分布曲线日进程,在中午13:00强光下降低至最低值;Fo和qN则呈正态分布曲线日进程,在中午13:00达到最大值。3个地区红砂的Fv/Fm虽在中午呈降低趋势,但因其值均高于0.8,所以并未发生光抑制现象。在环境因子中,光合有效辐射(PAR)、温度（Ta）以及水分条件协同作用于红砂的光化学效率。当水分条件较高时,PAR成为影响光化学效率降低的首要因子;而当水分降低时,RH成为加速光化学效率下降的主要因子。在土壤极端干旱叠加强光、高温和低湿的逆境中红砂主要采取依赖于叶黄素循环的热耗散和PSⅡ反应中心可逆失活两种保护机制来适应外界环境的变化。     

荒漠植物群落物种多样性及其测度指标比较

多样性指数及其测度指标的选择是群落多样性测度研究的基础,选择反映群落物种多样性、丰富度、优势度和均匀度的10种测定指数,分别以多度、盖度和重要值为测度指标,对克拉玛依农业综合开发区外围荒漠植物群落的物种多样性进行了定量测定,并对所选择的多样性指数进行了相关性分析和主成分分析。分析结果表明：对于荒漠植物群落,以重要值为测度指标的群落物种多样性、丰富度、优势度、均匀度测定结果比以多度和盖度为测度指标的测定结果更为合理;在多样性测定指数中,Shannon-Wiener多样性指数反映的群落多样性更为合理;荒漠植物群落的均匀度指数与多样性指数的相关性比丰富度指数与多样性指数的相关性高,说明物种组成相对稀少的荒漠植物群落其物种多样指数的高低主要取决于物种在群落中的均匀度。     

氢氧稳定同位素在SPAC水分循环中的应用研究进展

氢氧稳定同位素是广泛存在于自然界水体中的环境同位素,其在不同水体中组成特征的差异可以指示水分循环过程及植物用水机制等,从而成为广泛应用于水分循环研究中的重要手段。本文介绍了稳定同位素技术在土壤-植物-大气连续体（SPAC）水分循环中的应用原理及研究进展,并阐述了其在SPAC水分循环应用中存在的问题及发展前景,以期为氢氧稳定同位素技术在SPAC水分循环研究中的深入应用提供参考,为研究水资源、水环境问题,特别是干旱\,半干旱地区的水分利用效率、水分分配机制等关键性问题提供理论依据和技术支持。     

荒漠绿洲过渡带柽柳和泡泡刺光合作用及水分代谢的生态适应性

对分布于荒漠绿洲过渡带的柽柳(Tamarix ramosissima)和泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)光合和水分代谢特性进行了比较研究。结果表明,柽柳和泡泡刺：①净光合速率与环境因子响应具“光合下调”现象,其曲线符合Gauss model。②净光合速率最大值分别为20.2 μmol CO2·m-2·s-1和23.8 μmol CO2·m-2·s-1;光补偿点和饱和点为244.62 μmol·m-2·s-1和1 180.31 μmol·m-2·s-1,73.67 μmol·m-2·s-1和1 467.85 μmol·m-2·s-1。③净光合速率近似双峰型抛物线;光能利用效率单峰曲线;柽柳蒸腾速率和水分利用效率为单峰旗形,泡泡刺波浪型。 ④泡泡刺利用较高的净光合速率、蒸腾、水分利用效率,柽柳通过高光能利用效率来适应荒漠生态环境。因此,光抑制所导致的“光合下调”现象是柽柳和泡泡刺对水分胁迫所产生的保护性机制,反映了荒漠植物在与环境协同进化过程中的生态适应性;较低的水分利用效率是荒漠植物对其环境响应的普遍适应机理。