不同生活型植物吸收凝结水后水分及荧光生理差异

为明确干旱区荒漠典型不同生活型植物对凝结水的吸收,以梭梭(Haloxylon ammodendron)、沙拐枣(Calligonum mongolicum)和对节刺(Horaninowia ulicina)为研究对象,通过野外原位凝结水模拟试验,综合分析不同生活型植物光合器官的水分变化及荧光生理响应。结果表明,梭梭、沙拐枣和对节刺这3种植物都具有吸收凝结水的能力,逆向水势梯度正是其吸收凝结水的物质基础。对于利用深层土壤水或地下水的中深根系植物梭梭、沙拐枣与利用浅层土壤水的浅根系植物对节刺而言,吸收冠层凝结水的现象证明部分荒漠植物已经进化出了"多面下注"的水分利用策略。CK处理下,3种植物在暗适应下沙拐枣与对节刺初始的荧光(F_o)差异显著(P0.05);ZG1处理下,光适应与暗适应下3种植物的F_o′、F_m′、F_s差异性一致,且具体表现为梭梭分别与对节刺、沙拐枣差异显著(P0.05);ZG2处理下,梭梭的F_o′与沙拐枣、对节刺均有显著差异,而对于F_m′与F_s值,3种植物并无显著差异。梭梭ZG1处理下植株的F_o和F_m较CK植株降低,而ZG2植株则显著提高(P0.05),沙拐枣ZG2植株的Φ_(PSⅡ)显著低于CK植株(P0.05),对节刺在光适应下各荧光参数如F_o′、F_m′、F_s差异性变化规律一致,具体表现为CK植株与ZG1和ZG2均有显著差异(P0.05)。     

几种典型荒漠植物冠层光谱特征比较研究

选取古尔班通古特沙漠南缘柽柳、梭梭和乌兰布和沙漠东北缘霸王、四合木、白刺、油蒿、红砂等7种荒漠植物为对象,通过获取各植物的冠层光谱反射率,采用光谱学分析法,提取光谱吸收特征参数,确定荒漠植物识别的最佳波段。结果表明,各荒漠植物的波谷波长位置接近,吸收波段特征有一定的相似性。具体看,梭梭和柽柳的波谱吸收特征更相近,其他5种植物更相近。应用二阶导数方法,在350~1 350 nm建立了5个具有植物生化意义的谱带,并得到典型荒漠植被识别的12个最佳波段。研究成果不仅可以为荒漠植被遥感识别和分类提供参考,也为荒漠植被生态监测提供一定科学依据。     

强吸湿性盐类与超旱生植物生存水分耦合机理研究

水是荒漠地区植物生长的限制因子，荒漠地区严重的生态环境问题使水的来源成为最引人关注的问题。本研究通过室内实验获得了一套比较完整的数据，通过图表的形式，能够直观的反应重量变化与吸湿性盐类的关系，并且与野外自然条件土壤水分来源相联系，证明了吸湿性盐类是荒漠植物的生命线的最新概念。与前人关于荒漠植物依赖大气凝结水的观念有所不同，证明吸湿性盐类能够将土壤与大气中的气态水变为液态水贮存在土壤的聚盐层中，荒漠植物可以从聚盐层中吸收水分，因此荒漠植物不依赖降水也可以生存。     

内蒙古半干旱区臭柏冠层凝结水的形成和作用

为探讨凝结水对臭柏的作用,采用人造凝结面法、离体枝条法和盆栽封袋法,分析了在干旱季节臭柏冠层凝结水的形成和作用.结果表明,臭柏冠层凝结能力从大到小依次为100、50、150和5cm,其中100cm处凝结时间最长,能够代表冠层拦截凝结水的能力,该处凝结水的发生分为3个阶段,即发生前期(14:00～22:00)、发生时段(22:00至次日8:00)和蒸发时段(8:00～14:00).人造凝结面和离体枝条凝结水拦截量都与凝结持续时间呈线性正相关.高密度栽植的臭柏冠层可以不间断地向土壤方向输入水汽.通过盆栽封袋法证明凝结水对臭柏作用显著.     

基于高光谱的荒漠植物含水率预测模型

[目的]根据实地测定的荒漠植物高光谱和含水率,建立其含水率预测模型,为遥感生态监测和荒漠生境评价提供依据.[方法]实地测定了17种荒漠植物光谱反射率,使用烘干法测定其含水率,对荒漠植物的含水率和反射光谱进行相关分析.[结果]1405-1534 nn波段是荒漠植物含水率的敏感波段.引人吸收深度为参量,分别以978-1030,1405-1534 mn波段水分吸收深度建立荒漠植物含水率线性预测模型,其决定系数分别为R2＝0.696和R2＝0.928.根据模型计算荒漠植物含水率与真值的误差分别在-16.84;-12.01;和-1.86;-2.84;,[结论]以1405-1534 nm波段水分吸收深度建立荒漠植物含水率线性预测模型可以较准确的反映荒漠植物的含水率.     

增温和施氮对荒漠草原生长季土壤甲烷通量的影响

本实验通过对荒漠草原生态系统模拟增温和施氮肥,利用静态箱法研究温度和氮素增加对内蒙古荒漠草原生长季土壤甲烷通量的影响.研究结果表明:a)增温明显提高了土壤的各层温度和湿度,施氮对土壤温度没有明显的影响;b)荒漠草原为大气甲烷的弱汇;c)增温使荒漠草原土壤甲烷的吸收明显提高,施氮和增温施氮的交互作用对土壤甲烷的吸收在短时间内没有显著影响.     

植物冠层氮素淋失研究进展

 植物冠层在养分循环及改变养分流量方面的作用，是当前国内、外研究的重点和热点课题。本文在综合评述前人研究的基础上，对植物冠层氮素淋失及其影响因素进行了分析，指出现有研究中存在的不足，提出了下一步应重点研究的问题：（1）进一步完善测定方法，开展对农田植物冠层氮素淋失的研究；（2）如果确定农田植物存在冠层氮素淋洗，需明确冠层氮素淋洗形态，并与不同氮效率基因型联系起来进行研究；（3）开展揭示植物冠层氮素淋失途径与过程的机理研究，特别是应该将不同生育期叶面积、气孔密度、气孔导度、叶片自由空间和自由空间中可溶性氮素等可能影响冠层氮素淋洗的指标与冠层氮素淋洗相联系进行研究，有利于揭示冠层氮素淋失机理，对冠层氮素淋失赋予理论支持。     

植物遮荫效应的研究与进展

遮荫可明显地改变植物的生长环境,尤其对土壤和冠层的温度,湿度及土壤物理性状的影响较大,进而可影响植物光合作用,营养物质的吸收及其在植物体内的重新分配等一系列的生理过程,最终影响了植物的产量。     

北京市21种植物的叶片吸水性能与冠层雨水截留能力研究

  目的  植物冠层截留雨水对削减雨水径流起到重要作用，而植物叶片吸水性能与植物冠层截留雨水的能力息息相关。  方法  为了评估植物冠层对雨水的截留能力，通过浸水实验、实地测量、航片分析等方法，对北京市21种不同类型植物叶片吸水量、冠层截留量和冠层截留体积进行计算。  结果  研究表明:（1）吸水量与浸水时间呈对数函数关系；（2）植物叶片吸水过程可划分为3个阶段，乔木和灌木的叶片吸水过程类似，20 min时叶片吸水量均值分别为0.17 g和0.05 g，80 min时叶片吸水量均值分别为0.18 g和0.06 g，120 min时叶片吸水量均值分别为0.18 g和0.06 g；草本植物叶片20 min时叶片吸水量均值为0.13 g，40 min时叶片吸水量均值为0.27 g，120 min时叶片吸水量均值为0.21 g；（3）11种乔木的冠层雨水截留量在71.30 ~ 738.72 g/m2之间，6种灌木的冠层雨水截留量在41.79 ~ 275.28 g/m2之间，4种草本的冠层雨水截留量在57.82 ~ 217.49 g/m2之间，常绿针叶植物冠层截留量明显高于落叶阔叶植物；（4）部分灌木和草本植物冠层截留量比部分乔木冠层截留量高，如黄杨、鸢尾；（5）植物冠层截留体积与冠层覆盖面积、植物冠层截留量呈正相关关系，常绿针叶乔木+常绿灌木+草本搭配组合的冠层截留体积最大；（6）雪松+黄杨+鸢尾群落冠层的多年平均降雨截留量占总降雨量的比例为11.57%，对小降雨事件有显著截留效果。  结论  不同植物种类及配置对城市绿地雨水截留能力有影响，本研究可为构建高截留能力植物群落及海绵城市绿地建设提供参考。      

毛乌素沙地4种典型植物叶片凝结水吸收能力及其水分生理响应

  目的  明确毛乌素沙地4种典型植物沙蓬、软毛虫实、刺藜和苦豆子的叶片凝结水吸收能力,阐明植物叶片对凝结水浸润的水分生理响应。  方法  将受试植物置于用高丰度氘水配置的人工标记凝结水环境中,进行凝结水浸润处理,通过比较处理组和对照组植物叶水、根水及根际土壤水的稳定氢同位素丰度变化,确定受试植物叶片是否具有吸水能力,示踪叶片吸收凝结水后,是否将水分转移到植物根系及根际土壤之中;使用露点水势仪、电子天平及气孔计,测定受试植物处理前后的叶水势、叶片含水量和气孔导度变化,了解受试植物对凝结水浸润的水分生理响应。  结果  （1）高丰度氘标记凝结水浸润后,处理组4种受试植物的叶水δ2H（20‰ ~ 100‰）均显著高于对照组（?25‰ ~ ?15‰）,而根水（?45‰ ~ ?30‰）及根际土壤水（?50‰ ~ ?40‰）则与对照组无显著差异;（2）经过凝结水浸润试验处理,沙蓬的叶水势升高23.81%,叶含水量升高2.94%,气孔导度降低57.40%;软毛虫实的叶含水量升高了2.45%,叶水势和气孔导度无显著变化;刺藜的叶水势升高了21.95%,气孔导度和叶含水量无显著变化;苦豆子的叶水势、叶含水量和气孔导度均无显著变化。  结论  毛乌素沙地4种典型植物叶片均具有凝结水吸收能力,叶片吸收的水分未被发现转移至根部或根际土壤。沙蓬、软毛虫实、刺藜通过叶片吸水显著改善了自身水分生理状态,这可能是其适应沙地严酷水分条件的重要水分利用机制,有助于植物存活,而苦豆子叶片对凝结水浸润无明显响应,不能有效利用叶片吸水改变其水分生理状态。      

荒漠植物沙拐枣群体光合作用及土壤呼吸研究

为了探讨荒漠植物群体光合作用和干旱荒漠区碳源汇特征,联合利用改进同化箱和LI鄄8100 土壤CO2 通量自 动测量系统,选择高温强光和适宜环境期,连续2 年进行了观测研究。结果表明:沙拐枣群体光合速率(CAP)在不 同年份、不同月份差异较大,土壤水分改善可显著提高群体光合能力,高温强光期和适宜环境期日平均(08:00— 18:00)CAP 分别为1郾82 和2郾89 滋mol / (m2·s);用同化枝水平光合速率(Pn )计算群体水平光合速率时,高温强光 期和适宜环境期分别用公式CAP = 0.12Pn + 0.39 (r = 0.86, P 0.000 1)和CAP = 0.18Pn + 0.28 (r = 0.92, P 0.000 1)。沙拐枣生长期植冠下土壤CO2 释放速率平均为0.29 滋mol/ (m2·s),荒漠裸地为0.15 μmol / (m2·s)。沙 拐枣群体生长期固定碳为3.82 g/ (m2·a);相应时期植冠下土壤释放碳为1.03 g/ (m2·a),荒漠裸地为0.53 g/ (m2· a)。研究表明:在水分短缺的荒漠地区,荒漠植物沙拐枣群体光合速率提高幅度超过根系主要分布层土壤水分提 高幅度,适宜环境期可提高近1 倍。荒漠生态系统土壤呼吸速率较低,荒漠裸地土壤呼吸速率约为植冠下的50%。 荒漠植物沙拐枣种群区为弱碳源      

荒漠植物功能性状和生物量对土壤水盐环境的响应

【目的】研究荒漠植物功能性状与生物量之间的关系随土壤水盐梯度的变化规律,为荒漠地区植物恢复和土壤盐渍化治理提供科学依据。【方法】测定植物的叶片形态、生理特征、植物生物量以及土壤的水分和盐分含量,并将水盐分为3个梯度,分析不同水盐梯度下植物生物量对功能性状的响应。【结果】(1) 植物冠幅面积 (S) 在3种土壤水盐梯度下均有显著性差异 (P < 0.05) ;植物叶片磷含量 (LPC) 在低水盐群落中适应性高于中高水盐梯度。(2) 植物地下生物量 (AGB) 低水盐梯度显著低于高水盐梯度 (P < 0.05) ;地上生物量在土壤水盐梯度上没有表现出显著性差异 (P > 0.05) 。 (3)对植物功能性状和生物量的冗余分析 (RDA) 在3种梯度下,植物冠幅面积 (S) 、株高 (H) 与生物量相关性均较高,植物在生长发育过程中表型性状S、H、SLA会对生物量增长有促进作用。 (4) 荒漠植物功能性状对生物量的指示能力是随着土壤水盐梯度的升高而逐渐减弱。【结论】艾比湖干旱荒漠地区植物的生物量随土壤水盐的增高而减少。在低水低盐土壤区域,植物的适应性较强;在高水盐土壤区域,植物叶片表型性状比生理性状更明显;在中水盐土壤区域,植物功能性状与生物量差异及联系不明显。干旱荒漠区土壤盐含量的增高已经对植物生长产生了迫害,造成了严重的生态环境问题,在干旱荒漠生态系统中,植物的功能性状及生物量减少会使荒漠土地退化,导致生态系统功能的变化。     

荒漠生态系统水热平衡规律研究进展

荒漠生态系统水热平衡问题是研究气候和小气候形成及其变化机制的重要问题 ,也是维持现有生态系统平衡稳定以及退化生态系统恢复的关键 ,而且对防治荒漠化起着重要作用 .该文系统地综述了国内外荒漠生态系统水热平衡规律及系统小气候的最新研究进展 ;并从水量平衡与水文动态、水热交换与传输以及热量平衡等 3个方面 ,评述了荒漠生态系统水热平衡研究的若干方法 .最后 ,该文对水热平衡理论和研究方法、水热平衡耦合模型以及荒漠生态系统的水热结构优化模式等未来的研究方向和重点问题作了分析 .     

荒漠植物的适应策略

从荒漠植物对荒漠干旱、盐渍化和养分贫瘠的适应策略方面进行了阐述,并概述了荒漠植物种群延续的适应策略;同时,对荒漠植物适应策略问题的研究进行了展望。     

集群种植方式对棉花田间小气候效应和产量的影响

为探讨传统种植(1穴1株)和集群种植(1穴3株)方式下棉花产量及田间微环境差异,在甘肃河西走廊干旱荒漠绿洲区对传统种植和集群种植方式下棉花的产量和微环境进行对比研究。结果表明,集群种植下棉花的经济产量显著高于传统种植,集群种植下穴距配置对产量产生一定的影响,穴距为28cm时棉花的单铃质量和皮棉产量最高,并且显著提高了棉花衣分;集群栽培可有效增加单位面积铃数,提高棉花中后期群体光截获率和冠层湿度,降低棉花冠层温度,对棉花群体内部CO2摩尔分数仅有微弱的影响。因此,相对于传统种植方式,集群种植可显著改善棉花群体微环境,进而提高棉花的经济产量,且穴距为28cm是集群种植获得较高产量的最佳穴距。     

干旱荒漠区濒危药用植物资源保育模式研究

干旱荒漠地区地处我国西北大陆,因自然条件与地理位置的特殊性,该地区是我国多种特色药用植物的重要蕴藏基地。近年来,因自然因素与人为活动的共同影响,当地多数特色药用植物逐渐成为濒危种。结合前人相关研究阐明了干旱荒漠区植被恢复与保育机理,分析了干旱荒漠地区药用植物的种类与分布,并提出一套适用于干旱荒漠区濒危药用植物的恢复措施,旨在为当地药用植物保护与可持续利用提供基本的理论支持。     

我国防沙治沙的现状、问题与出路——以民勤沙区为例

为了顺利推进我国防沙治沙和沙区生态环境建设步伐,在过去60a探索、发展的基础上,分析原因,找出问题,调整和完善防沙治沙思路,探索新的发展出路。防沙治沙实践中暴露出的主要问题有:一是地下水位下降,植被大面积退化;二是造林治沙,事倍功半;三是过去防沙治沙的先进地区,成了现在沙漠化严重地区。今后防沙治沙的出路:一是建立封育区,封育保护荒漠植被;二是关键抓住农业节水;三是要限制大面积造林治沙;四是可利用农田灌溉渗漏水适当营造农田防护林;五是集雨防渗有研究和推广前途,应通过试验研究进一步完善。     

干旱区降水格局改变的生态效应及其复杂性

全球气候变化下,降水格局变化及其生态效应研究是加强认识干旱区水分循环与荒漠植物演替和适应等的关键。综述了干旱区降水格局变化对土壤水分分布和植物生长的影响,分析了不同降水格局下前期土壤水分和养分条件、植物类型、根系分布、水分吸收模式、物候和年龄等对植物生长的影响,指出由于干旱区降水格局变异性较大以及其生态效应受多因素影响,干旱区降水格局变化的生态效应十分复杂。目前研究通常未考虑降水格局变化的季节变异以及非生长季降水的作用,这可能会导致明显的偏差或错误。因此,为更好预测干旱区降水格局变化的生态效应,必须加强降水格局增加的季节差异对植物生长的影响研究,并重视非生长季降水的作用。