西伯利亚白刺的耐盐性及分子机制研究进展

西伯利亚白刺(Nitraria sibirica Pall.)生于盐渍化沙地,根系发达且易繁育,具有极强的耐盐碱性,是优良的防风固沙植物和盐碱地绿化造林植物。由于盐碱地面积的日益扩张和生态环境的破坏,该研究基于文献计量法,就近年来盐胁迫下白刺的生长发育、生理生化、物质代谢、抗逆信号转导途径及相关耐盐基因调控等多方面的研究进行综合评述,并探讨白刺的耐盐机理,旨在为国内白刺的引种栽培和耐盐抗性分子育种的选育提供参考,为国内盐碱地生态修复和绿化造林丰富理论研究。     

新疆策勒绿洲-沙漠过渡带不同植被下的沙丘形态特征及沉积物粒度分析

新疆策勒绿洲—沙漠过渡带为典型的极端干旱区,风是最主要的搬运动力,风蚀和沙尘暴对土壤沙粒的搬运和堆积造成了土地沙化和荒漠化。运用回归分析和相关分析方法,探讨不同灌丛沙堆风沙沉积物的沉积规律和沙丘发育的影响因素,对不同植被下的沙丘形态特征及沉积物粒度进行分析。结果表明:(1)在不同植被覆盖度下,柽柳比骆驼刺灌丛沙堆的沙物质粒径分布均匀,柽柳和骆驼刺分选的沙物质粒径最粗分别为高覆盖度下和中覆盖度下,最细均为低覆盖度下。(2)沙丘和障碍物演化过程中,高度、长度、宽度三者之间协同变化,相互影响、相互反馈。障碍物的高度和宽度与沙丘长度、宽度和高度之间均存在显著关系,植株的大小影响沙丘形态的发育。(3)风影和灌丛沙丘的沙物质主要由极粗粉砂、极细砂和细砂组成,回涡沙丘的沙物质主要由极细砂和细砂组成,其余粒级沙粒含量很少,均不足5%。从植被类型解析,沙物质粗细为柽柳>骆驼刺>花花柴;从沙丘类型分析,沙物质粗细为回涡沙丘>灌丛沙丘>风影沙丘。(4)沙丘沙物质平均分选系数介于1.42~1.60,属于中等偏上—中等分选性,沙物质偏度平均值介于0.01~0.20,属于对称,沙物质峰态平均值介于0.96~1.07,属于常峰态。(5)沙丘沙物质分选系数与偏度值均呈极显著相关(R²＞0.70,p＜0.01),沙物质平均粒径与分选系数和偏度值均呈极显著相关(p＜0.01)。研究结果对深入理解不同植被下的灌丛沙堆表面沉积物粒度特征和沙丘形态的发育具有重要的意义。     

黄土高原草地灌丛化对潜在植被截留和土壤蓄水能力的影响

[目的]分析灌丛化后草地生态系统植被截留和土壤蓄水特征，为系统评价灌丛化后草地生态系统的水土保持能力提供参考。[方法]以黄土高原未灌丛化草地和灌丛化草地(包括禾草斑块、半灌木斑块、灌木斑块)为研究对象，系统研究了植被(包括冠层与枯落物)截留量与土壤饱和蓄水量的变化特征。[结果](1)灌丛化通过增加草地地上生物量使植被冠层截留量增加了0.3 mm,通过减少枯落物量使枯落物截留量减少了0.5 mm;(2)草地灌丛化过程中，只有灌木斑块显著增加了0—40 cm土壤饱和蓄水量。而且，灌木斑块与半灌木斑块土壤饱和蓄水能力显著不同，灌木斑块较半灌木斑块土壤饱和蓄水量增加12.8 mm,主要发生在0—20 cm土层。[结论]灌丛化没有降低草地生态系统土壤饱和蓄水能力，但若灌木继续扩张，可能会削弱草地生态系统植被截留能力。     

灌丛化对干旱区草地土壤有机碳化学结构和热稳定性的影响

土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)的稳定性是指其抵抗微生物降解的能力,它决定着C循环和周转。灌丛化是指灌木的盖度、密度和生物量在草地中显著增加的现象,这种现象在干旱区尤为普遍。研究灌丛化对草地SOC稳定性的影响对于理解全球C循环、气候变化及其两者之间相互作用有着重要的意义。本研究在典型的干旱区新疆,选取沿海拔分布的4类草地,使用固态_¹³C核磁共振技术与热分析技术间接而又完整地揭示灌丛化对草地SOC稳定性的影响。结果表明：灌丛间的芳香碳的比例沿海拔从温性荒漠到山地草甸逐渐降低。在温性荒漠、温性草原化荒漠、温性荒漠草原和山地草甸,烷基C/烷氧C的比值分别增加了0.07、0.12、0.03、0.20。低海拔的温性荒漠和温性草原化荒漠的指标热易分解的SOC质量(较低温度下分解的SOC)与SOC总质量的比值(%Exo₁)、SOC分解一半时的温度(TG-T₅₀)和SOC在能量释放一半时对应的温度(DSC-T₅₀)显著低于高海拔的温性荒漠草原和山地草甸。在草原化荒漠、荒漠草原和山地草甸中,灌丛下的%Exo₁和DSC-T₅₀均高于灌丛间,而TG-T₅₀低于灌丛间。在温性荒漠,从灌丛间到灌丛下,低温时SOC燃烧释放出的能量占总燃烧能量(Q)的比例的减小而高温时SOC燃烧释放出的能量增加。本研究结果表明灌丛化增加了干旱区SOC化学结构的稳定性和热稳定性。     

青土湖间断性水淹干扰对白刺沙丘土壤特性的影响

以青土湖过渡带3个不同立地类型(常淹水中的白刺沙丘、固定白刺沙丘、半固定白刺沙丘)的白刺灌丛沙丘为研究对象，采用空间代替时间的方法，测定间断性水淹前后白刺群落土壤水分、土壤理化性质等参数。结果表明，常淹水中的沙丘的土壤全氮含量总体在沙丘中部最大，沙丘上部次之，沙丘下部最小；固定沙丘的土壤全氮含量在沙丘上部较大，沙丘中部各土层的全氮含量均大于沙丘下部；半固定沙丘的土壤全氮含量在表土层达到最大值。常淹水中的沙丘的土壤全钾含量在沙丘上部表土层较低，沙丘中部表土层较高，沙丘下部在土层较深处全钾含量较高；固定沙丘的土壤全钾含量沙丘上部随着土层深度的增加，全钾含量变化不明显，沙丘中部在表土层最大；半固定沙丘的土壤全钾含量5～10cm达到最大值，20～40cm达到最小值。常淹水中的沙丘不同部位的土壤含水量均处于缓慢上升趋势；固定沙丘的土壤含水量在沙丘上部处于上升，沙丘中部先上升后下降，沙丘下部先下降后上升；半固定沙丘土壤含水量呈先上升后下降趋势。常淹水中的沙丘的土壤有机碳含量随着土壤深度的增加均呈不同程度降低趋势；在固定沙丘上，沙丘下部有机碳含量先上升后下降，沙丘中部有机碳含量先下降后上升，沙丘上部...     

盐胁迫对唐古特白刺枝叶性状的影响

【目的】探索不同质量分数NaCl胁迫下唐古特白刺枝叶性状的动态变化规律，为唐古特白刺在植物治沙领域发挥优势作用提供理论基础。【方法】以唐古特白刺1年生扦插苗为研究对象，分别使用质量分数为0.4%，0.8%，1.2%，1.6%和2.0%的NaCl水溶液进行胁迫试验，以清水处理作为对照（CK），每处理10个重复。于胁迫处理10，30，50，70，90 d后，测定各处理唐古特白刺各级枝条的长度、节数、节间长度、基径、分枝角、分枝比，叶片长度、宽度、厚度、长宽比,观察解剖结构。【结果】（1）质量分数≤1.6%的NaCl胁迫处理对唐古特白刺枝条生长具有促进作用，但NaCl胁迫质量分数进一步升高时，唐古特白刺枝条生长开始受抑，甚至死亡。质量分数0.8% NaCl胁迫处理唐古特白刺枝条的分枝比和分枝角与CK相比明显增大。（2）盐胁迫使唐古特白刺叶片变小、变厚、长宽比减小，表皮细胞及角质层增厚、栅栏组织细胞层数增加、叶肉细胞排列紧密，栅海比和中脉维管束中导管数均随着NaCl胁迫质量分数增加而增大。（3）NaCl质量分数≥0.8%，唐古特白刺叶片出现“复表皮”现象，叶肉中出现黏液细胞。【结论】NaCl胁迫处理对唐古特白刺枝叶性状具有明显影响，且低质量分数NaCl对其枝条、叶片生长具有明显的促进作用，进而改变株丛形态；但质量分数≥1.6%，唐古特白刺生长受抑，甚至死亡。     

不同地理唐古特白刺家系花粉形态多样性研究

为了解唐古特白刺种内花粉形态的多样性，对不同地理的6个家系花粉形态进行研究。本研究材料来源于2011年收集野外种子并种植在同一环境条件下。采集新鲜花粉并进行冷冻干燥处理，通过扫描电镜进行拍照、测量，对6个家系间的测量数据进行方差分析、主成分分析和聚类分析。结果表明：唐古特白刺花粉为单粒形式存在，中等大小花粉粒，长球形，具三孔沟，萌发沟宽，存在连接，萌发沟脊面为两极小，中间大，呈“凸”形增大，纹饰类型为条状、脑状，并没有构成图案；家系花粉在萌发沟特征、萌发沟脊面形状及纹饰类型等方面存在显著不同，其中武威民勤小坝口的萌发沟变异最复杂；张掖甘州龙渠的萌发沟脊面形状变异最大；张掖甘州老寺庙的纹饰类型最丰富；仅有张掖甘州龙渠与武威民勤小坝口的表面纹饰构成似“指纹”的图案。花粉性状变异系数为4.33%～40.09%,其中花粉质量性状(27.97%)的遗传稳定性高于数量性状(4.91%),主要受遗传因子影响。聚类分析发现，6个家系聚为4类，地理相近的张掖甘州龙渠与张掖甘州老寺庙聚为一类，酒泉瓜州槽沿子与酒泉金塔聚为一类。研究结果为唐古特白刺种质资源遗传多样性及育种研究提供了一定的依据。     

放牧家畜对东祁连山高寒灌丛草地枯落物层及水文功能的影响

为探究放牧不同家畜对高寒灌丛草地枯落物层和土壤层的水文影响,于2020年7月 –8月在东祁连山天祝高寒地区对放牧甘肃马鹿(Cervus elaphus kansuensis)和混牧牦牛(Bos grunniens)与藏羊(Ovis aries)的灌丛草地枯落物层和土壤层的持水性、持水速率、拦蓄量等特性进行了研究.结果表明,枯落物总厚度表现为混牧牦牛与藏羊样地(3.53 cm)>放牧甘肃马鹿样地(2.83 cm),枯落物总储量表现为混牧牦牛与藏羊样地(219.45 g·m?2)>放牧甘肃马鹿样地(92.86 g·m?2)(P<0.05);混牧牦牛与藏羊样地的枯落物平均持水量和初始持水速率均大于放牧甘肃马鹿样地;枯落物平均最大持水量表现为混牧牦牛与藏羊样地(20.78 t·hm?2)>放牧甘肃马鹿样地(10.71 t·hm?2),平均最大持水率表现为混牧牦牛与藏羊样地(221.00％)>放牧甘肃马鹿样地(148.11％),平均最大拦蓄量表现为混牧牦牛与藏羊样地(939.21 t·hm?2)>放牧甘肃马鹿样地(348.58 t·hm?2),以及有效拦蓄量表现为混牧牦牛与藏羊样地(627.52 t·hm?2)>放牧甘肃马鹿样地(187.90 t·hm?2)(P<0.05).放牧甘肃马鹿样地灌丛间和灌丛内的浅层(0?40 cm)土壤含水率均显著高于混牧牦牛与藏羊样地,深层(40?100 cm)土壤相反;灌丛间0–30 cm土层容重表现为混牧牦牛与藏羊样地>放牧甘肃马鹿样地,灌丛内则相反;土壤初渗速率表现为放牧甘肃马鹿样地(10.98 mm·min?1)>混牧牦牛与藏羊样地(6.92 mm·min?1),稳渗速率同样表现为放牧甘肃马鹿样地(7.12 mm·min?1)>混牧牦牛与藏羊样地(5.90 mm·min?1).综上所述,与单牧马鹿相比,混牧牦牛与藏羊更有利于高寒灌丛草地水源涵养和水土保持功能的发挥.     

干旱胁迫下白刺花幼苗根系生长和生理特性的响应

近年来干旱频发，严重限制了作物生产和植被恢复。因此，鉴定天然耐旱植物物种具有重要意义。通过对白刺花(Sophora davidii)盆栽苗干旱处理，设置4个干旱梯度，分析干旱胁迫下白刺花根系生长生理指标，发现其根系最先感知到干旱来临，其根长、表面积、体积增加，生长素、赤霉素、脯氨酸、可溶性糖以及丙二醛和过氧化氢含量上升，超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性下降，抗坏血酸过氧化物酶活性上升；在重度干旱下白刺花也未发生严重脱水和幼苗死亡的现象，表明其有较强的抗旱性，适合在半干旱区以及喀斯特地区的生态恢复重建与饲料开发中应用。试验阐明白刺花抗旱的适应机制，揭示白刺花抗旱能力，为白刺花在西部喀斯特地区全方位、立体式产业开发利用提供一定的参考依据。     

兰州市南北两山主要灌丛凋落物持水特性

为探讨兰州市南北两山不同人工灌丛凋落物累积量及其持水特性,本研究采用野外实地观测和室内浸水相结合的方法,对兰州市南北两山4种主要灌丛类型[千头柏(Platycladus orientalis)、柽柳(Tamarix chinensis)、红砂(Reaumuria soongorica)和红花锦鸡儿(Caragana rosea)]凋落物的累积量和持水特性进行了研究.结果表明,不同灌丛凋落物总蓄积量在0.44～48.51 t·hm?2,表现为红花锦鸡儿>千头柏>柽柳>红砂.除红花锦鸡儿灌丛外,其他灌丛未分解层累积量所占比例高于半分解层.凋落物最大持水率为175.20％～323.73％,柽柳最大,红花锦鸡儿最小,未分解层凋落物的持水率小于半分解层.凋落物最大持水量在0.85～84.81 t·hm?2,表现为红花锦鸡儿>千头柏>柽柳>红砂,红花锦鸡儿和千头柏灌丛凋落物持水量表现为未分解层小于半分解层,而柽柳灌丛相反.凋落物的吸水速率在浸水0～1 h直线下降,1 h后吸水速率下降幅度逐渐减小,未分解层凋落物的吸水速率小于半分解层.凋落物的有效拦蓄量在0.70～54.49 t·hm?2,表现为红花锦鸡儿>千头柏>柽柳>红砂.因此,红花锦鸡儿灌丛在兰州市北山有较好的保持水土和涵养水源的能力.