策勒绿洲外围不同地下水埋深下主要优势植物的分布和群落特征

对塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲外围地下水埋深与主要优势植物分布和群落特点的研究结果表明,植物的分布和群落特征受地下水埋深变化的影响。但群落的组成成分和生物多样性受到地貌特征和地下水埋深的双重影响。群落的差异性和间断性大于群落的连续性和相似性。群落分布随地下水埋深的变化与其他荒漠地区在大的空间演替规律上相一致,但在群落类型、特别是低水位地段群落演替序列上有明显不同。随着地下水埋深的变化,植物群落依次为:低水位的骆驼刺群落,较低水位的柽柳群落,中低水位的柽柳、胡杨群落,较高水位的芦苇群落,高水位的苦豆子群落,其中地下水埋深6.0 m以上地段是植物群落类型、种类组成和生物多样性都较为丰富的地区。绿洲外围植物中柽柳具有最大的环境资源利用比率,对环境的适应性最强。     

极端干旱沙漠中无沙埋干扰时几种固沙植物栽植试验研究

沙埋干扰是沙漠地区乡土植物生存繁殖的必要条件。在塔克拉玛干沙漠腹地,无沙埋干扰地段大多是高矿化度地下水埋深较浅的地段,这些地段盐渍化较重。7a定点观测和试验表明,塔里木沙漠公路沿线丘间地栽植固沙植物逐渐死亡的主要因素不是沙层水分和沙层盐分,而是高矿化度地下水埋深太浅(0.8~1.0 m),即这类地段植物死亡的原因主要是由于植物长期吸收高矿化度地下水使得体内盐分积聚过多无法调节而造成的。因此,在干旱区高矿化度地下水埋深太浅的地段,无沙埋干扰时建立固沙植被应谨慎。     

干旱胁迫下4种锦鸡儿属植物叶脉密度与最低水势关系

以内蒙古中间锦鸡儿(Caragana intermedia)、小叶锦鸡儿(Caragana microphylla),新疆北部粉刺锦鸡儿(Caragana pruinosa)、多刺锦鸡儿(Caragana spinosa)为材料,探讨4种植物叶脉特征是否存在差异,是否促进干旱胁迫下叶忍耐的最低水势的分化。结果表明:中间锦鸡儿、小叶锦鸡儿叶忍耐的最低水势分别为-6.0 MPa和-6.5 M Pa,粉刺锦鸡儿、多刺锦鸡儿忍耐的最低水势分别为-4.0 M Pa和-4.4 M Pa;最低水势与一级脉密度、二级脉密度无线性关系,但随三级叶脉密度和细脉密度的增加而线性增加;最低水势随一级脉、二级脉、三级脉和细脉导管壁厚与导管腔直径比值的三次方(t/b)3增加而增加,但只与细脉(t/b)3显著线性相关。和新疆分布种相比,内蒙古分布种三级脉和细脉密度的增加,细脉抗塌陷能力的增强促进了叶干旱胁迫下忍耐的最低水势的下降。     

干旱、盐胁迫下的植物水势研究与进展

近几十年来,国内外许多学者潜心研究植物水势,在植物水势概念的提出与发展、不同植物水势的日、年变化特征及其与环境因子的关系、植物叶、茎等不同部位水势对干旱胁迫的变化以及对不同土壤盐分或自身不同含盐量的反映等方面,已经取得了非常显著的成果,积累了许多宝贵的经验。然而,该研究领域仍存在许多的漏洞与不足。笔者从研究对象、目标及内容等方面针对性地提出了今后应加强研究的方向。主要体现在,基于西部干旱区干旱缺水、风沙大、土壤盐碱度高的环境特点,可以借助于研究干旱区植物水势的特点,来揭示植物的抗旱和抗盐特性,创新之余也弥补了以往研究的不足。     

胡麻生理生化代谢指标对干旱胁迫的响应及其模拟模型的研究

为进一步研究胡麻生理生化代谢指标响应干旱胁迫时对胡麻产量的影响,采用盆栽控水法模拟胡麻干旱胁迫,依据2013—2014年甘肃省定西市西巩驿镇胡麻试验数据,建立并检验胡麻干旱胁迫模型,模拟干旱胁迫时对胡麻生理生化指标及产量影响,利用均方根误差（RMSE）和决定系数（R²）描述模型拟合度。结果表明：（1） 模型产量模拟值的RMSE为41.3159~155.6685 kg·hm^-2,平均值为80.1837 kg·hm^-2;R²为0.8929~0.9894,平均值为0.9387,该模型具有较好的拟合度、可行性也较强。（2） 在重度干旱胁迫下,抗氧化代谢指标——超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）中,CAT活性表现趋势为下降,终花期POD活性增幅（26.09%~28.00%）最大;渗透调节的3种物质含量均显著上升,其中脯氨酸增幅最大,达236.22%。（3） 呈现出极显著相关性的各指标有3组,分别是脯氨酸与叶绿素、丙二醛和CAT活性;可溶性蛋白与丙二醛和CAT活性;POD活性与SOD活性。胡麻生理生化指标响应不同程度干旱胁迫与胡麻的产量有极强的关联,此模型的建立是对胡麻生理生化指标响应干旱胁迫的科学补充,进一步为胡麻的高效生产管理及农业生产系统提供理论依据和支持。     

沙生植物水分特征曲线及水分关系的初步研究

应用植物水分特征曲线(PV曲线)研究了油蒿(Artemisia ordosica)和柠条(caragana korshimskii)的各种水分状况参数及其相互关系。结果表明:油蒿和柠条在干旱环境中具有相似的水分生理特点,水势降低、束缚水与自由水比值增大、组织体积弹性模量减小。在充分吸胀植物组织逐渐失水初期,水势的迅速降低主要是由于压力的降低引起的;当组织失去膨压(压力势△ψ_r,=0)后,渗透势成为水势的主要部分。植物失水临界状态的水分状况不是固定不变的,临界水势和水分饱和亏缺随干旱条件发生变化是植物响应沙地水分亏缺的特征之一。在对干旱环境的适应途径方面,油蒿具有高水势、高蒸腾的耐旱特征,细胞壁坚硬、弹度小,通过维持较高膨压保持水分;柠条具有低水势、低蒸腾的耐旱特征,细胞壁较柔软、弹性大,具较强耐脱水能力。     

水分梯度下不同地理种群红砂叶片生理特征比较研究

 选取甘肃省不同地域的天然红砂种群进行叶片生理生化指标比较分析研究。结果表明：自东向西水分梯度递减条件下,不同地理种群叶片膜脂过氧化产物MDA含量增多,同时伴随着超氧物自由基(O-·2)的产生速率提高,相应诱导了SOD、POD和CAT酶活性升高,渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖含量增加,但酒泉点SOD、POD和CAT酶活性均有降低的趋势;除武威点外,其余各样点红砂叶片叶绿素a、叶绿素b含量相差均不大。     

火龙果与量天尺对岩溶土壤干旱的生理响应研究

近年来火龙果大面积在岩溶区种植,岩溶干旱是否对其生理过程产生影响,对于规划和管理这种热带水果具有重要科学意义。本研究通过试验对比研究火龙果及其近缘野化种量天尺的生理生化过程对不同水分水平的响应,阐明这两种植物的适应干旱机制。结果表明,两种植物随土壤水分下降生理生化变化过程基本一致。随着土壤干旱的加剧,有害物质丙二醛增加,但同时两种保护酶（SOD和POD）和渗透调节物质Pro也随之增加;在相对含水量>50%,保护酶能有效清除代谢毒素, Pro也能通过渗透调节维持水分需要;但是当相对含水量<40%时,保护酶的保护功能下降。叶绿素通过光合作用形成生物量,在相对含水量为70%-80%时生物量最大,此时根冠比小,地上生物量最大;土壤相对含水量为30%-40%时生物量显著下降,两种植物的降幅分别达到73.28%和73.56%。因此在岩溶地区发展火龙果,土壤水分控制在相对含水量为70%-80%为最佳,有利于水果产量的形成;中度水分不足,虽然植物通过代谢调节和平衡不利因素,但却分配较多的生物量到根系,降低地上生物量,从而不利于水果产量的形成。     

极端条件下几种锦鸡儿属灌木的生理特性

研究了土壤极端干旱和旱后复灌条件下4种锦鸡儿属灌木(黄刺条、甘蒙锦鸡儿、白皮锦鸡儿和狭叶锦鸡儿)的光合作用、蒸腾作用、气孔调节、水势变化、叶绿素荧光和脯氨酸累积等特征。结果显示:土壤极端干旱叠加高温、高光辐射和低空气湿度,使4种灌木的生理活动降到极限,各项生理指标对小气候因子的变化已无明显响应;旱后复灌,使4种灌木的生理活动明显恢复,对小气候因子的变化响应明显;不同种对土壤干湿变化的响应程度不同,以甘蒙锦鸡儿变化幅度最大,以白皮锦鸡儿变化幅度最小;由土壤干湿条件下的生理响应可以说明,甘蒙锦鸡儿为一喜湿种,白皮锦鸡儿对土壤干湿变化的适应幅度较小,而以黄刺条和狭叶锦鸡儿的适应幅度最大。     

水分胁迫下马铃薯SnRK2基因的表达模式与生理响应

以 “大西洋”和“陇薯3号”两个品种盆栽苗为试验材料,研究了水分胁迫下马铃薯（Solanum tuberosum）StSnRK2基因家族的表达特征及其与植株生理指标变化的相关性。结果表明：在发生严重水分胁迫时,“陇薯3号”和“大西洋”的抗氧化酶活性、MDA含量、相对电导率和脯氨酸含量均较对照显著提高,但增长幅度在品种间存在差异;StSnRK2基因家族的8个成员的相对表达量在“大西洋”和“陇薯3号”之间也存在明显差异,StSnRK2.1、StSnRK2.2和StSnRK2.3在两个品种中均表现为水分胁迫后相对表达量显著高于对照的趋势;StSnRK2.7的相对表达量与对照无显著差异,而StSnRK2.4在“陇薯3号”的相对表达量是对照的9.5倍,是8个基因成员在受水分胁迫后相对表达量最高的一个基因;StSnRK2.1、StSnRK2.2、StSnRK2.3、StSnRK2.4和StSnRK2.6的相对表达量均与部分生理指标呈极显著正相关,StSnRK2.5和StSnRK2.8两个基因的相对表达量与部分生理指标呈极显著负相关,StSnRK2.7基因的相对表达量与生理指标无显著相关性。     

塔里木盆地南缘水资源开发与绿洲的生态环境效应

主要讨论塔里木盆地南缘的自然环境特点、水资源及其开发利用, 揭示在百年来气候变化和人类活动影响下, 特别是近50a来, 对沙漠南缘的生态脆弱带的绿洲产生明显的生态环境负效应, 引起的生态环境退化极不利于区域可持续发展。为此需要从区域生态环境战略考虑, 调整水资源配置和优化利用, 实施天然绿洲与人工绿洲相应的保护和并重发展, 逐步恢复天然绿洲的水分生态平衡。这样, 才能遏制住强劲的区域土地退化态势, 抵御沙漠化灾害, 并走向良性循环。     

成水滴灌下塔里木沙漠公路防护林土壤盐分分布特征分析

对塔里木沙漠公路防护林地进行实地取样分析,研究咸水滴灌条件下土壤盐分变化规律及其离子分布特征.试验采用5个矿化度水平的咸水灌溉处理:29.70(1号井),25.90(2号井),20.99(8号井),16.95(14号井)和5.75 g·L-1(18号井).试验结果表明:咸水滴灌对土壤盐分含量和离子组成有显著影响,土壤积盐程度随灌溉水矿化度的增大而加剧,土壤盐分组成以C1-、Na+和SO42-为主;不同盐分离子在土壤剖面上的分布特征不同,C1-、Na+、Mg2+和SO42-四种离子的分布较一致,在垂直滴头向下方向浓度最低,远离滴头径向浓度逐渐增大,Ca外和HCO3-在剖面上的分布存在明显的不一致性,在水平方向上远离滴头HCO3-离子浓度向上层聚集,Ca2+则表现为向下层淋溶.研究结果对极端干旱区高矿化度咸水的合理开发利用及防护林的可持续发展具有理论意义和应用价值.     

塔里木沙漠油田南部区域地表水与地下水水化学特征

 沙漠油田位于塔克拉玛干沙漠腹地的流动沙丘群中,距沙漠南北边缘绿洲均有200 km多,塔里木盆地南缘分布众多发源于昆仑山区的地表河流,而沙漠中地下水的形成与分布、以及地下水水化学特征的演变,与其南部区域的地表水的循环转化有密切的水力联系;通过对沙漠油田南部分布的地表河流水质、泉水水质、湖泊水质、沙漠地下水水质进行采样分析,初步弄清了沙漠油田南部区域地表水与地下水的水质状况和水化学特征,为该区域水资源的合理开发利用、探索沙漠中可利用水资源的分布特征,提供相应的基础资料。     

Water-saving potential in aeolian sand soil under straight tube and surface drip irrigation in Taklimakan Desert in Northwest China

Evaporation loss from the saturated soil beneath drip irrigation emitters highly influences the irrigation efficiency of drip irrigation (DI). Subsurface drip irrigation (SDI) is one good approach to curb this inefficiency, but in a new irrigation method, straight tube irrigation (STI), the irrigation tubes do not need to be buried and thus STI is recommended to increase the irrigation efficiency under normal surface-applied DI. STI consists of only connectors and water-transference tubes that can directly transfer irrigation water from the lateral emitters in the drip line to the root zone of plants. Five-month field experiments were carried out in Aeolian sand soil in the forest-belts of the Taklimakan Desert, which have poor water storage capacity, to compare the potential water saving between STI and DI. The preliminary results showed that, compared with DI, STI (1) improved the soil water content in soil depths from 40 to 100 cm under the soil surface; (2) achieved the same irrigation effects in relatively shorter irrigation durations; (3) had very little water loss due to deep seepage; and (4) formed a layer of dry sand about 10 to 30 cm thick immediately below the soil surface, which lessened evaporation loss of soil water beneath the emitters on the soil surface. This demonstrates that STI can maximize the water-saving potential of DI through the reduction of wetted soil perimeters on the soil surface. This is valuable information for water-saving engineering applications and projects with STI in arid and semiarid regions.     

塔克拉玛干沙漠腹地春、夏季CO_2通量特征

利用世界上唯一深入流动沙漠腹地200 km以上的塔克拉玛干沙漠塔中站所采集的2011年4月、7月的气象资料,分析了塔克拉玛干沙漠腹地春、夏季CO2通量的变化特征及影响因素。结果表明:塔克拉玛干沙漠腹地CO2通量表现为白昼地表吸收CO2,夜间地表排放CO2,且地表吸收强度明显大于地表排放;塔克拉玛干沙漠腹地春、夏季CO2平均净吸收速率分别为0.93μmol·m2·s-1和0.82μmol·m2·s-1;CO2通量受大气稳定性影响较大,稳定大气条件利于沙漠地表CO2的释放,不稳定大气条件有利于沙漠地表CO2的吸收;此外,地表温度、土壤湿度、风速均与CO2通量呈不同程度的负相关关系。     

塔克拉玛干沙漠输沙势时空分布特征

利用塔克拉玛干沙漠22个气象站(周边21个站和沙漠腹地1个塔中站)2005—2007年的逐时风记录数据,首先基于输沙势定义计算了2007年各测站的16个方位的输沙势;其次以内积相似度指数聚类分析为基础,再结合其空间分布特点,把该沙漠的动力输沙环境划分为5种类型:沙漠东部库尔勒型(西西南型)、北部新和型(偏南型)、西部策勒型(偏东型)、南部民丰型(东东北型)和一种特殊类型;其中策勒型输沙势最大、新和型最小;民丰型输沙势方向稳定性最好、库尔勒型最差;此外,输沙势的季节差异上(2007年为例),各测站春夏季(3～8月)的输沙势都很强,占年均输沙势的81.29%～98.79%,尤其是5月份占年输沙势的22.7%～56.8%,冬季(11月～次年2月)几乎无起沙风;沙漠合成输沙势年际变化表现为:输沙势变幅为±33%,输沙方向变幅为±9.6°,其中输沙势值变幅最大是阿拉尔站(±80%),方向变幅最大的是库车站(±24.4°)。     

塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地风沙土的土壤酶活性研究

在极端干旱的塔克拉玛干沙漠腹地,利用咸水(矿化度4~5 g·L^-1)灌溉建立人工绿地后,受植被和各种人为措施的影响,风沙土内部性质发生了一系列的变化,土壤酶活性也发生了变化。1998年对不同种植时间、不同植被类型的样地布点采样,采样深度0~10 cm和10~50 cm。分析测定了转化酶、蛋白酶、H₂O₂酶、脲酶、中性磷酸酶、碱性磷酸酶活性,结果表明:①分析测定的6种酶活性随着植被建立时间的增长而明显增强;②相同种植时间不同植被类型的样地土壤酶活性有差异,如:相同种植时间,蔬菜地土壤酶活性要高于其他样地;③表层土壤酶活性高于下层,表明土壤酶活性随剖面深度下降而减弱;④通过相关性分析表明,土壤酶活性与有机质、氮、磷、微生物数量相关性显著;⑤通过与其他沙区土壤酶活性的比较,塔克拉玛干沙漠腹地土壤酶活性要相应低于其他沙区的流动和固定沙丘。     

Impact of soil conditions on the physiological characteristics of maize plants in an arid region,Northwest China

Overuse of irrigation water to ensure the crop yield of maize plants has caused serious water shortage problems in the middle reach of Heihe River, China. Thus, further research on the physiological characteristics, i.e., photosynthetic rate and leaf transpiration rate, are urgently needed to develop an efficient irrigation management system. In this paper, we selected two common soil textures (sandy loam, sand) and three one-time irrigation volumes (60 mm, 20 mm, 0 mm) in order to analyze the impact of soil conditions on the physiological characteristics of maize plants. Physiological and meteorological factors, soil water content and plant growing parameters were synchronously monitored on Jun. 30, Jul. 25 and Aug. 27 of 2012. The results indicate that sandy loam is better than sand for the growth of maize plants and single irrigation may provide limited influence on the physiological characteristics. Thus, increasing irrigation times and decreasing one-time volume is suggested for an efficient irrigation system.     

额济纳绿洲主要植物的水势与环境因子的关系

通过对额济纳绿洲几种植物的水势分析,结果表明,水势从小到大排序为:红砂 < 柽柳、苏枸杞、苦豆子 < 胡杨、梭梭、骆驼蓬 < 花花柴 < 沙拐枣。胡杨和柽柳水势日变化在5月和7月大体呈"V"型;9月份日变化大体呈直线型。不同植物对环境条件反应不同,乔木、灌木的水势与深层土壤中含水量密切相关,而草本对较浅层的土壤含水量相关。阔叶植物对大气中的水分相关性更强。植物水势与大气温度相关性最差。