内蒙古高原西部荒漠区四种锦鸡儿属植物水力结构变化的比较研究

本文采用改良的冲洗法,比较了内蒙古高原西部荒漠区锦鸡儿属(Caragana) 4 种优势植物—柠条锦鸡儿（C. korshinsk）、狭叶锦鸡儿（C. stenophylla）、垫状锦鸡儿（C. tibetica）和荒漠锦鸡儿（C. roborovoskyi）的水力结构日变化和季节变化,目的是了解4种锦鸡儿属植物对荒漠区环境的适应性及其差异。研究发现：4种锦鸡儿属植物的比导率、叶比导率均为早晚高、中午低的单谷日变化曲线;三个季节相比较,夏季的比导率、叶比导率最大;胡伯尔值春季>夏季>秋季。三个季节比导水率日平均值、夏季和秋季的叶比导率、三个季节的胡伯尔值都表现为：柠条锦鸡儿>荒漠锦鸡儿>狭叶锦鸡儿>垫状锦鸡儿;三个季节比导水率日变幅和春季叶比导率表现为：柠条锦鸡儿>荒漠锦鸡儿>垫状锦鸡儿>狭叶锦鸡儿。4个种比导水率日平均值的季节变幅相似。这些结果表明：（1）荒漠区锦鸡儿属植物的水力结构限制了水分运输,使其避免了中午的高蒸腾。（2）荒漠区锦鸡儿属植物通过较高的水分运输效率及较好的叶供水效率适应夏季的高温和强辐射,维持水分平衡;锦鸡儿属植物胡伯尔值的季节变化保证了其在春、夏季快速生长期有较好的水分供应。（3）较高的比导率、叶比导率和胡伯尔值导致了柠条锦鸡儿良好的水分供应和高蒸腾速率,进而导致了柠条锦鸡儿较快的生长速度,这说明柠条锦鸡儿对荒漠环境的适应性好于其它三个种;柠条锦鸡儿的输水效率高,但易发生严重的空穴和栓塞。     

内蒙古高原西部荒漠区锦鸡儿属(Caragana)优势种的形态适应特征

研究内蒙古高原西部荒漠区锦鸡儿属（Caragana）4种优势植物——柠条锦鸡儿、狭叶锦鸡儿、垫状锦鸡儿和荒漠锦鸡儿的地理分布和叶形态适应特征.通过地理分布和生长发育研究发现：4种锦鸡儿均能在阿拉善荒漠区分布和正常生长,它们能够适应阿拉善荒漠区环境.叶形态结构研究表明：狭叶锦鸡儿叶片呈瓦状,在一定程度上阻碍了水分散失和气体交换,缩小受光面积;垫状锦鸡儿叶片卷成筒状,水分散失和气体交换阻力更大,受光面积更小.柠条锦鸡儿密被伏帖绢毛、狭叶锦鸡儿多被灰白色柔毛、垫状锦鸡儿密被绢毛和荒漠锦鸡儿密被直立绢毛,对光线反射能力强,使叶温降低,减少蒸腾.狭叶锦鸡儿和垫状锦鸡儿具有的长条型叶,4种荒漠区锦鸡儿都具有更小的叶面积、更大的厚度/面积比值、更低的叶片生物量和更小的比叶面积（SLA）,减小了蒸腾和受光面积,提高了荒漠区锦鸡儿的保水能力.荒漠区锦鸡儿这些叶片形态特性有利于适应干旱、高温和强辐射的荒漠区环境.叶绿素含量测定和叶色研究结果表明：4种荒漠区锦鸡儿叶绿素含量低,更低的叶绿素含量和密被灰白色柔毛或绢毛导致叶色浅、反光性能好,有利于减少对辐射的吸收,避免强辐射对植物的伤害,同时也使叶温低,减轻高温伤害和水分蒸发,以适应环境.这是荒漠区锦鸡儿适应高光强、高气温、极干旱的荒漠区环境的特性.垫状锦鸡儿和柠条锦鸡儿叶绿素a/b高也是适应强辐射的特性.比较4种荒漠区锦鸡儿的叶形态特性发现,4种荒漠区锦鸡儿植物对荒漠环境的形态适应方式是不同的.     

内蒙古高原锦鸡儿属植物的形态和生理生态适应性

比较研究内蒙古高原锦鸡儿属(Caragana)中生种,旱生种和强旱生种的叶片形态结构、渗透调节、气孔调节和保护酶,目的是揭示锦鸡儿属不同类型植物的生态适应策略。中生种叶片平展,被稀疏绿色短柔毛;旱生种叶片平展或呈瓦状,被灰色柔毛;强旱生种叶片呈瓦状或卷成筒状,被直立或伏帖绢毛。叶片厚度强旱生种>旱生种>中生种,叶片面积、生物量和比叶面积(SLA)强旱生种<旱生种<中生种。叶片长宽比,强旱生种和旱生种大于中生种。这些形态结构导致保水能力强旱生种>旱生种>中生种,光能利用能力中生种>旱生种>强旱生种。渗透调节物质含量、细胞质离子浓度和细胞渗透势强旱生种>旱生种>中生种。渗透调节物质含量的差异主要表现在强旱生种可溶性糖和无机离子含量远高于旱生种,后者又远高于中生种。叶含水量、自由水含量、叶水势和气孔导度中生种>旱生种>强旱生种,束缚水含量、束缚水/自由水比值、POD和SOD活性正好相反,CAT活性旱生种>中生种>强旱生种。这些生理特性导致抗旱能力强旱生种>旱生种>中生种,但代谢速率正好相反。旱生种和中生种表现出较少的日水分亏缺,强旱生种水分亏缺从清晨到傍晚持续大幅增加。细胞膜相对透性和MDA含量强旱生种>旱生种>中生种。自由基含量表现为旱生种>中生种>强旱生种。这些数据说明虽然旱生种和强旱生种形成了多种特点来适应干旱环境,但仍然是不充分的。结论:(1)分布于半湿润至半干旱区的锦鸡儿属中生种依靠活跃的代谢、大量的水分消耗和快速生长使其在生物环境中取得竞争优势;生活在干旱地区和强干旱地区的旱生种和强旱生种依靠低代谢、节水和高抗旱性来抵抗苛刻的非生物环境。(2) 旱生种和强旱生种主要通过可溶性糖和无机离子的积累,调节细胞质渗透势,保持水分平衡,这是一种相对节省能量的适应对策。     

内蒙古高原西部荒漠区锦鸡儿属(Caragana)优势种的形态适应特征

研究内蒙古高原西部荒漠区锦鸡儿属(Caragana)4种优势植物——柠条锦鸡儿、狭叶锦鸡儿、垫状锦鸡儿和荒漠锦鸡儿的地理分布和叶形态适应特征。通过地理分布和生长发育研究发现：4种锦鸡儿均能在阿拉善荒漠区分布和正常生长,它们能够适应阿拉善荒漠区环境。叶形态结构研究表明：狭叶锦鸡儿叶片呈瓦状,在一定程度上阻碍了水分散失和气体交换,缩小受光面积;垫状锦鸡儿叶片卷成筒状,水分散失和气体交换阻力更大,受光面积更小。柠条锦鸡儿密被伏帖绢毛、狭叶锦鸡儿多被灰白色柔毛、垫状锦鸡儿密被绢毛和荒漠锦鸡儿密被直立绢毛,对光线反射能力强,使叶温降低,减少蒸腾。狭叶锦鸡儿和垫状锦鸡儿具有的长条型叶,4种荒漠区锦鸡儿都具有更小的叶面积、更大的厚度/面积比值、更低的叶片生物量和更小的比叶面积(SLA), 减小了蒸腾和受光面积,提高了荒漠区锦鸡儿的保水能力。荒漠区锦鸡儿这些叶片形态特性有利于适应干旱、高温和强辐射的荒漠区环境。叶绿素含量测定和叶色研究结果表明：4种荒漠区锦鸡儿叶绿素含量低,更低的叶绿素含量和密被灰白色柔毛或绢毛导致叶色浅、反光性能好,有利于减少对辐射的吸收,避免强辐射对植物的伤害,同时也使叶温低,减轻高温伤害和水分蒸发,以适应环境。这是荒漠区锦鸡儿适应高光强、高气温、极干旱的荒漠区环境的特性。垫状锦鸡儿和柠条锦鸡儿叶绿素a/b高也是适应强辐射的特性。比较4种荒漠区锦鸡儿的叶形态特性发现,4种荒漠区锦鸡儿植物对荒漠环境的形态适应方式是不同的。     

内蒙古地区锦鸡儿属3种植物叶脉序比较研究

以内蒙古地区锦鸡儿属3种植物小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿、柠条锦鸡儿为对象,利用光学显微镜观察了它们的叶脉序特征,并测定相应的数量指标.结果表明,3种锦鸡儿植物叶片在脉序类型、三级脉类型、高级脉类型、盲脉类型及分枝、网眼形态上没有明显的差别;在各级脉粗细、二级脉夹角、三级脉疏密度以及网眼发育等特征上均表现出随地理分布自东向西逐步递增、递减、密集和趋于完善的变化特点,且有交叉重叠现象;在一级脉的粗细、二级脉的分枝、二级间脉的类型、三级脉疏密等特征上,中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿差异较小.研究发现,内蒙古地区锦鸡儿属3种植物在多数叶脉序形态特征和一些数量化指标上没有明显的差异,其亲缘关系较为紧密,但中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿在种间关系上可能更为接近;3个种自东向西呈现很强的相似性和渐变性分布,表现出地理渐变的趋势.     

内蒙古地区锦鸡儿属三种植物叶表皮微形态比较研究

利用光学显微镜（LM）和扫描电子显微镜（SEM）对内蒙古地区自然生境中生长的小叶锦鸡儿（Caragana microphylla Lam.）、中间锦鸡儿（C. davazamcii Sancz.）和柠条锦鸡儿（C. korshinskii Kom）叶表皮微形态进行了观察,并测定了相应的数量指标。结果表明：所有材料的上下表皮细胞均为不规则形或多边形,垂周壁主要为平直或拱形,稀有浅波状;多数材料具鳞片状和层状蜡被;角质层多为条纹状;均有气孔器分布,类型多样,以不等细胞型和无规则型为主;气孔外拱盖多覆盖蜡被,内缘多光滑或浅波状;乳突只出现在小叶锦鸡儿和中间锦鸡儿,而柠条锦鸡儿没有出现。该研究表明,3种植物叶表皮微形态受遗传因子和环境条件共同作用,多数特征在属的水平上保持稳定,少数性状可以用作种分类的辅助指标;表皮微形态特征显示三者在生态适应对策上具有相似性,而在种间关系上可能中间锦鸡儿与小叶锦鸡儿的亲缘关系更近。     

内蒙古高原荒漠区几种锦鸡儿属(Caragana)优势植物的生理生态适应特性

比较了内蒙古高原荒漠区4种锦鸡儿属(Caragana)优势植物——柠条锦鸡儿、狭叶锦鸡儿、垫状锦鸡儿和荒漠锦鸡儿的生理适应特性。研究发现:4种锦鸡儿属植物中,荒漠锦鸡儿的叶片含水量、束缚水/自由水比值、水势以及水分利用效率最低,气孔导度日变化表现为与气温变化相似的早晚低、中午高的单峰曲线。4种锦鸡儿蒸腾速率日变化状况相似,均在10:00达到最大,以后逐渐降低,但日蒸腾积累值垫状锦鸡儿<荒漠锦鸡儿<柠条锦鸡儿<狭叶锦鸡儿。相比较,柠条锦鸡儿、狭叶锦鸡儿和垫状锦鸡儿对当地的水分条件有良好的适应性,能够保持较好的水分状况,水分亏缺在15%以下,而荒漠锦鸡儿叶水分亏缺日变幅较大,保水能力不及其它3种。渗透调节比较研究发现:荒漠锦鸡儿的渗透势最低,细胞质离子浓度最高,无机渗透调节物产生的渗透势所占的比例也更大,说明其低渗透势的维持主要来自无机渗透调节物质的较多积累。保护酶和自由基比较研究发现:POD和SOD活性荒漠锦鸡儿明显高于其它3个种,但CAT活性在4种植物中无显著差别;叶片自由基含量狭叶锦鸡儿>荒漠锦鸡儿>柠条锦鸡儿>垫状锦鸡儿。这些结果表明:(1)荒漠锦鸡儿对干旱环境的适应方式与其它3种不同,柠条锦鸡儿、狭叶锦鸡儿和垫状锦鸡儿以强保水能力、维持稳定的水分而适应,而荒漠锦鸡儿以更负的渗透势、更高细胞质离子浓度弥补其更多的水分消耗和对水分变化的强耐性而适应,较高的保护酶活性可能是其强耐性的生理基础之一。(2)保水能力弱的锦鸡儿种主要通过无机离子的积累,调节细胞质渗透势,保持水分平衡,这是一种相对节省能量的适应对策。     

内蒙古高原荒漠区几种锦鸡儿属(Caragana)优势植物的生理生态适应特性

比较了内蒙古高原荒漠区4种锦鸡儿属(Caragana)优势植物——柠条锦鸡儿、狭叶锦鸡儿、垫状锦鸡儿和荒漠锦鸡儿的生理适应特性。研究发现：4种锦鸡儿属植物中,荒漠锦鸡儿的叶片含水量、束缚水/自由水比值、水势以及水分利用效率最低,气孔导度日变化表现为与气温变化相似的早晚低、中午高的单峰曲线。4种锦鸡儿蒸腾速率日变化状况相似,均在10:00达到最大,以后逐渐降低,但日蒸腾积累值垫状锦鸡儿 < 荒漠锦鸡儿 < 柠条锦鸡儿< 狭叶锦鸡儿。相比较,柠条锦鸡儿、狭叶锦鸡儿和垫状锦鸡儿对当地的水分条件有良好的适应性,能够保持较好的水分状况,水分亏缺在15％以下,而荒漠锦鸡儿叶水分亏缺日变幅较大,保水能力不及其它3种。渗透调节比较研究发现：荒漠锦鸡儿的渗透势最低,细胞质离子浓度最高,无机渗透调节物产生的渗透势所占的比例也更大,说明其低渗透势的维持主要来自无机渗透调节物质的较多积累。保护酶和自由基比较研究发现：POD和SOD活性荒漠锦鸡儿明显高于其它3个种,但CAT活性在4种植物中无显著差别;叶片自由基含量狭叶锦鸡儿 > 荒漠锦鸡儿 > 柠条锦鸡儿 > 垫状锦鸡儿。这些结果表明： (1)荒漠锦鸡儿对干旱环境的适应方式与其它3种不同,柠条锦鸡儿、狭叶锦鸡儿和垫状锦鸡儿以强保水能力、维持稳定的水分而适应,而荒漠锦鸡儿以更负的渗透势、更高细胞质离子浓度弥补其更多的水分消耗和对水分变化的强耐性而适应,较高的保护酶活性可能是其强耐性的生理基础之一。(2) 保水能力弱的锦鸡儿种主要通过无机离子的积累,调节细胞质渗透势,保持水分平衡,这是一种相对节省能量的适应对策。     

内蒙古高原不同生境三种锦鸡儿属植物的水力结构特征及其对环境因子的响应

以生长在内蒙古高原不同生境条件下的小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿为研究对象,通过定点观测1年生枝条水力结构特征在不同季节的日变化,结合气候因子的相关性分析,比较不同环境条件下3种锦鸡儿植物输水效率与调节能力的高低,进一步分析旱生植物如何通过调整水分传输来适应变化着的环境条件。结果表明,在一定范围内,3种供试植物的水力结构参数都与气温呈显著的线性负相关,与大气相对湿度呈线性正相关关系。同种锦鸡儿植物在不同季节的输水效率比较,总的趋势是夏季〉春季〉秋季;比较同一季节不同种锦鸡儿的输水效率,基本上是柠条锦鸡儿〉中间锦鸡儿〉小叶锦鸡儿;在比导率对环境因子的敏感度方面,季节之间的差异是夏季〉春季〉秋季,物种之间是柠条锦鸡儿〉中间锦鸡儿〉小叶锦鸡儿。一方面日变幅的差异可以体现敏感度的不同,另一方面比导率与大气温度、湿度线性回归方程的斜率也可以体现敏感度的相对高低。这些结果证实了栓塞引起的导水率的下降并不都产生负面影响,相反它具有限流节水的积极作用。     

锦鸡儿属灌丛化对草原化荒漠区土壤线虫群落组成和代谢足迹的影响

调查了内蒙古草原化荒漠区3种锦鸡儿[垫状锦鸡儿(Caragana tibetica)、荒漠锦鸡儿(C.roborovskyi)和狭叶锦鸡儿(C.stenophylla)]灌丛内、外土壤线虫群落多样性、组成和代谢足迹,以及相关的土壤理化性质和植物群落特征,旨在探讨锦鸡儿属灌丛对土壤线虫群落的影响,并分析这种影响是否具有灌木种间差异,同时从线虫功能团水平上探究灌丛如何通过非生物因素和生物因素影响线虫群落组成。结果表明：锦鸡儿属灌丛对土壤线虫多度、丰富度和多样性无显著影响,但却显著影响土壤线虫群落组成。原因是灌丛对土壤线虫群落具有物种选择性;灌丛可能主要是通过根系分泌物、凋落物质量等因素,而不是通过土壤理化性质和林下植物影响线虫群落组成。土壤线虫组成的变化引起线虫代谢足迹发生明显变化。灌丛内土壤线虫功能代谢足迹大于灌丛外(除狭叶锦鸡儿外),说明灌丛内土壤线虫群落对碳的利用率更高。3种锦鸡儿属灌木中,狭叶锦鸡儿的结构代谢足迹最大,表明狭叶锦鸡儿对捕食杂食类线虫代谢活性的促进作用更强。土壤线虫组成的变化通过线虫代谢足迹导致土壤食物网结构发生显著性变化。狭叶锦鸡儿灌丛土壤干扰程度低,营养富集状况好...     

内蒙古高原小叶锦鸡儿与中间锦鸡儿遗传多样性的研究

利用ISSR分子标记,选取内蒙古高原自东向西共15个锦鸡儿种群(7个小叶锦鸡儿种群,8个中间锦鸡儿种群)进行遗传多样性分析。结果表明:(1)7个小叶锦鸡儿种群总的多态位点百分数为98.19%,Nei’s基因多样性指数与Shannon信息指数分别为0.289 7、0.444 0;居群间遗传分化系数Gst为0.119 0,表明小叶锦鸡儿种群存在中等程度的遗传分化;居群间基因交流频繁,基因流(Nm)为3.701 0。(2)8个中间锦鸡儿种群多态位点百分数为99.7%,Nei’s基因多样性指数为0.312 8,Shannon信息指数为0.478 4;居群间遗传分化系数(Gst)为0.188 1,表明中间锦鸡儿种群存在较大的遗传分化,基因流(Nm)为2.157 8。(3)中间锦鸡儿遗传多样性及遗传分化均高于小叶锦鸡儿,这是中间锦鸡儿替代小叶锦鸡儿适应不良环境扩展分布的遗传基础。(4)邻接聚类分析结果显示,15个锦鸡儿种群表现为从东到西逐渐聚类,体现了这2个种在分布上的地理渐变性及地理替代性;遗传多样性各指数与气象因子及土壤因子之间的相关性分析表明,平均气温对锦鸡儿种群的遗传分化起着重要的作用。     

荒漠植物白刺属4个物种的生殖分配比较

选定乌兰布和沙漠地区白刺属4种植物为研究对象,通过对其样株在花期的各生殖构件的数量特征及生物量调查,系统研究了唐古特白刺(Nitraria tangutorum Bobr.)、西伯利亚白刺(Nitraria sibirica Pall.)、大白刺(Nitraria roborowskii Kom.)和泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa Maxim.)4种白刺属植物在生殖枝水平上的生殖分配。结果表明:不同白刺属植物在分株高度、生殖枝长、生殖枝基径、单枝花数、花序干重、枝叶干重等生殖构件的数量性状方面均有显著差异,其中泡泡刺的各生殖构件的数量均最小;除了西伯利亚白刺的生殖分配值达到44.51%外,其余3种白刺的生殖分配值均没有超过20%。经统计分析,4种白刺种群的生殖枝长分别与分株高度呈显著(P<0.05)的直线性正相关关系;生殖枝花序干重与分株高显著正相关;4种白刺的生殖分配随着分株生殖枝生物量的增加而减少,即白刺的个体大小与生殖分配之间呈现负相关关系。这种生殖分配特点反映了不同白刺植物对生长环境的资源利用、与克隆繁殖的权衡及对生态适应的策略。     

干旱荒漠区狭叶锦鸡儿灌丛扩展对策

通过对内蒙古干旱荒漠区狭叶锦鸡儿集群的灌丛结构、分株特征、繁殖倾向和分枝特征的调查,探讨荒漠区狭叶锦鸡儿的繁殖特点和灌丛扩展对策。研究表明：在荒漠区,狭叶锦鸡儿的营养繁殖占主导地位,主要是由根萌蘖产生无性系分株,其克隆生长构型为密集型。根系萌蘖、枝条的不定根繁殖、地上枝条不断分枝和新老个体形成复合灌丛是荒漠区狭叶锦鸡儿冠幅增大的主要原因。狭叶锦鸡儿通过克隆繁殖、灌丛扩大化和发达的根系适应荒漠区的干旱贫瘠环境,使其成为荒漠区的优势种。     

内蒙古典型草原4种优势植物凋落物的混合分解研究

混合凋落物的研究对预测生态系统群落水平的分解以及相应的养分释放和进一步的循环等生态学过程具有重要意义。该研究使用网袋法, 对克氏针茅(Stipa krylovii)、糙叶黄芪(Astragalus scaberrimus)、星毛委陵菜(Potentilla acaulis)和羊草(Leymus chinensis) 4种凋落物单种及其混合物的分解速率及分解过程中的养分动态进行了野外实验研究, 以探讨凋落物多样性对内蒙古典型草原生态系统分解速率和过程的影响。通过对凋落物分解速率和养分含量变化历时1年的实际测定, 得到下列研究结果(1)分解341天后, 单种凋落物的剩余重量与初始氮(N)含量呈显著负相关关系(p < 0.001, r = - 0.979)。混合凋落物中, 糙叶黄芪-星毛委陵菜组合剩余重量的实测值比期望值高7.5%, 表明凋落物混合具有显著的正效应, 但在其他几种组合中没有发现显著的凋落物混合效应; (2)在分解初期的N释放阶段, 克氏针茅-糙叶黄芪和克氏针茅-羊草组合的实测N剩余率分别比期望值低4.7%和10.0%, 表明混合凋落物对初期N元素释放具有显著的负效应。不同凋落物混合组合的磷(P)释放或累积在不同分解时期都得到了一定程度的促进, 尤其是星毛委陵菜-克氏针茅、克氏针茅-羊草和克氏针茅-糙叶黄芪组合, 它们在分解前期、中期和后期, 实测P剩余率与期望值的差异分别为31.1%、23.1%和21.8%。研究结果表明, 在内蒙古典型草原生态系统, 多数混合凋落物对分解速率不产生显著的混合效应; 相反, 大多数混合凋落物对分解过程中的养分动态, 尤其是P元素, 具有显著的混合效应, 而混合效应的方向(正或负)可能是十分复杂的。