不同生境准噶尔无叶豆群落特征及物种多样性研究

采用样带调查方法对古尔班通古特沙漠南缘的3种典型生境(沙垄顶部、人工沙障和积沙平缓处)的准噶尔无叶豆(Eremosparton songoricum)群落特征和物种多样性进行调查。结果表明,准噶尔无叶豆群落中包含19个物种,隶属于11科18属,单种科、单种属多,区系优势现象明显;依据Dufrene和Legendre的计算方法将准噶尔无叶豆群落划分为3个群丛:准噶尔无叶豆+白茎绢蒿+角果藜群丛、囊果薹草+准噶尔无叶豆+黑沙蒿群丛和准噶尔无叶豆+艾比湖沙拐枣+蛇麻黄群丛;植物区系种类以北温带广布成分占优势,主要特点为:具有典型的旱生植物分布特征;植物组成主要为适沙和耐旱的种类,结构、层次单调;准噶尔无叶豆群落多样性指数和丰富度指数均表现为积沙平缓处最高,沙垄顶部次之,人工沙障处最低,优势度指数则表现为相反的趋势。物种的丰富度指数、多样性指数与群落的结构以及立地环境条件等有密切的关系,结构复杂的群落较其他群落的多样性指数高,但由于人工沙障的特殊生境所形成的准噶尔无叶豆单优群落物种多样性指数则较低。     

不同风沙土壤颗粒的分形特征

应用土壤颗粒的重量与粒径分布原理来描述了古尔班通古特沙漠地风沙土壤颗粒的分形特征。通过对10种样品颗粒的机械组成进行分析,分别计算出了它们的分形维数(D=2.3237～2.9347),并分析了其与流动风沙土、半固定风沙土和固定风沙土之间的关系。分析结果表明,风沙土壤结构具有明显的分形特征,其粒径分布分形维数为2～3。土粒表面分形维数与2～0.2mm间的土粒含量存在显著的负相关;而与0.02～0.002mm和<0.002mm的颗粒含量存在显著的正相关,表现为随着土壤质地从流动风沙土、半固定风沙土到固定风沙土的变化,其土粒表面的平均分形维数呈依次增高。土粒表面分形维数与三种典型风沙土壤有机质含量为极显著正相关,而与其硬度为显著负相关。     

古尔班通古特沙漠人工梭梭林群落生态特征研究

为探究古尔班通古特沙漠南缘莫索湾地区33年来人工梭梭林群落(依靠天然降水)的生态特征,本文对两种造林技术(积雪-客沙造林和秋灌造林)人工梭梭林地梭梭的长势、草本植物、土壤水分进行了调查和监测。结果表明:(1)积雪-客沙造林和秋灌造林梭梭至今生长良好,目前植株高度和冠幅均大于2 m和2 m~2,当年新生枝条长度均大于20 cm;初始造林梭梭存活率较高,分别为40%和63%;经过自然更新,现有密度均有所提高,人工林形成异龄复层混交林,林下生长有不同优势种的草本植物;土壤含水量均2.00%,能够满足梭梭生长。(2)由于两种造林技术的土地处理方式和初期水分供给量不同,导致两种林地梭梭生长、林下草本植物盖度和多样性以及天然更新梭梭植株数量均有很大差异,整体秋灌造林地的状况优于积雪-客沙造林地。(3)两种造林技术对于当地生态条件均有很好的适应性,虽然积雪-客沙造林密度相对较低,但优于自然植被状况,且造林成本低;秋灌造林密度较大,天然更新植株数量较多,但造林成本高,后期生长较缓慢,需要采取一定的人工措施调整密度。综上可知,积雪-客沙造林和秋灌造林梭梭目前生长均较稳定,后者对该区生态条件适应性更强。     

古尔班通古特沙漠南缘固定沙丘上土壤水分与地形-植被因子的关系

土壤水分是干旱和半干旱生态系统格局和过程的主要驱动力,地形-植被因子是小尺度上影响土壤水分的主要因子。以古尔班通古特沙漠南缘北沙窝附近固定沙丘上不同深度的土壤水分(表层0-40 cm、中层40-200 cm、深层200-300 cm和整体0-300 cm)作为研究对象,利用广义线性模型(GLM)、广义加性模型(GAM)和随机森林(RF)模型研究了土壤水分与地形-植被因子之间的关系和变化规律。结果表明:(1)不同深度的土壤水分均呈现一致的单峰分布,不同深度土壤水分的大小顺序为深层>中层>表层,且两两之间具有显著差异。(2)GLM和GAM模型得到的影响不同深度土壤水分的植被和地形因子完全相同,RF模型的精度优于GLM和GAM模型。(3)地形因子海拔、坡度、高差和植被因子灌木多度与其影响的不同深度的土壤水分呈负相关关系,地形因子坡向(规定正东方向为0,顺时针旋转)和植被因子生物量与其影响的土壤水分呈正相关关系。植被因子草本盖度与表层土壤水分呈正相关关系,与中层土壤水分呈负相关关系。研究结果可为研究区制定相应的防风固沙措施以及建立科学合理的植物固沙模式提供理论参考。     

荒漠刺叶墙藓DNA的提取及PCR扩增反应条件

采用改进CTAB法、NaOH法和直接PCR法(direct PCR amplification)提取藓类生物结皮中刺叶墙藓(Tortula desertorumBroth.)基因组DNA,比较其分离效果以及ISSR扩增效果。结果表明:改进CTAB法提取的基因组DNA质量好、纯度高,ISSR扩增反应效果好。直接PCR法一旦体系建立,则是最简易快速、经济高效的模板制备方法,适于植株矮小、生物量很小的荒漠藓类植物个体模板DNA的制备。利用改进CTAB法获得的基因组DNA作为模板,对ISSR反应组分浓度及反应程序中的一些重要参数进行摸索和优化实验,建立了刺叶墙藓最优ISSR反应体系。反应总体积为20μL,各反应组分终浓度为:2μL10×Buffer,2 mM Mg2 ,0.1 mM dNTPs,0.2μM引物,10~40 ng模板DNA,1U Taq酶。扩增程序为:94℃4 min,1个循环;94℃45 s,退火温度(Tm)45 s,72℃1 min,35个循环;72℃7 min,1个循环;4℃保存。刺叶墙藓是组成古尔班通古特沙漠藓类生物结皮的优势种,研究结果为进一步开展刺叶墙藓遗传多样性的研究奠定了基础。     

不同沙丘部位和不同结皮类型对土壤种子库的影响

采用萌发法对古尔班通古特沙漠沙垄不同部位生物结皮类型的种子库进行研究,发现不同沙丘部位和结皮类型种子分布特征有一定的规律性:藻类结皮的种子数量、丰富度和多样性均显著高于地衣和苔藓结皮。生物结皮从藻类到地衣和苔藓的演替,有降低种子数量和种子多样性的现象。在不同沙丘部位,沙丘顶部流沙的种子数量和多样性较低,与丘顶流沙相比沙丘底部的藻类结皮显示出较高的丰富度和多样性,但沙丘底部的地衣和苔藓结皮与丘顶流沙相比未表现出明显的差异。背风坡中部的藻类结皮种子多样性较高,显著高于迎风坡中部的藻类结皮。     

古尔班通古特沙漠生物结皮中藓类植物形态解剖特征

对组成古尔班通古特沙漠生物土壤结皮的4种1变种藓类植物刺叶墙藓(Tortula desertorum Broth.)、真藓(Bryum argenteum Hedw.)、绿色流苏藓〔Crossidium squamiferum(Viv.)Jur.〕、泛生墙藓(Tortula muralis Hedw.)、泛生墙藓无芒变种(Tortula muralis var. aestiva Brid. ex Hedw.)的茎、叶形态解剖结构进行了观察。结果表明:除刺叶墙藓叶片上部为2层细胞组成外,其他4种叶片均由1层细胞组成。所有藓类植物叶片都具有明显或粗壮的中肋,起到了支持叶片和导水的作用。茎皮部外层细胞壁不同程度加厚。生物结皮中的藓类植物表现出叶片背卷或内卷、具疣状突起、透明毛尖(泛生墙藓无芒变种除外)以及边缘细胞壁加厚等特征,这些特征是对干旱荒漠环境长期适应的结果。研究结果为进一步揭示荒漠藓类植物形态特征与环境之间的关系提供理论依据。     

荒漠植物多样性及优势种群空间格局对环境响应分析——以古尔班通古特沙漠为例

[目的]对植物多样性及优势种群空间格局在不同环境下的响应进行分析.[方法]根据带状样地调查数据,计算研究区离沙漠边缘不同距离、沙丘不同坡向植物群落α及β多样性指数,确定调查区植物群落优势种群及空间格局分布特征.[结果](1)从沙漠边缘向腹地,植物α多样性指数(丰富度、Simpson、Shannon-Wineer、Pielou指数)均呈减少趋势,β多样性(Whittaker)指数则呈增加趋势;(2)植物多样性随坡度不同(西坡、东坡、丘间平地),由东坡、西坡到丘间平地,α多样性依次增加;由丘间平地、西坡到东坡Whittaker指数依次增加.(3)研究区优势植物种群为尖喙 牛儿苗(Erodium hoefftianum)、角果藜(Ceratocarpus arenarius)、早熟猪毛菜(Salsola praecox)、荒漠庭芥(Alyssum desertorum)、早熟禾(Poa annua)、虫实(Corispermum lehmannianum)和白茎绢蒿(Seriphidium terrae-albae)且均呈聚集分布.[结论]水分条件是影响植物多样性分布及种群空间分布格局的主要因素.     

古尔班通古特沙漠不同生态类型梭梭地上生物量估算模型

以古尔班通古特沙漠梭梭(Haloxylon ammodendron)为研究对象,采用基径(D)和株高(H)的组合D2H为变量,建立了沙质、盐土和石砾质3个生态类型梭梭地上生物量、基径≥3 cm的粗枝生物量及基径<3 cm细枝生物量的预测模型。结果表明:梭梭地上生物量、粗枝生物量及细枝生物量与基径平方乘高(D2H)之间存在极为显著的相关关系;地上生物量在3种生态类型上均表现出与乔木树种类似的相对生长规律,其估测模型以幂函数方程最优;粗枝和细枝生物量在沙质生态类型上以幂函数方程最好,而在盐土和石砾质生态类型上则以二次多项式方程最佳;各模型回检的拟合精度都在85%以上,预测精度较可靠。     

阜康北部梭梭荒漠早春物种多样性研究

通过对梭梭荒漠2种植物群落早春的物种组成、垂直结构及物种多样性的对比研究发现:梭梭(Haloxylon ammodendron)群落和白梭梭(Haloxylon persicum)群落具有结构简单、群落优势度高、均匀度和物种多样性较低、旱生性植物占绝对优势及短生植物成为群落重要组成部分等特征。同时,二者存在以下差异:①物种多样性差异, Shannon-Wiener多样性指数、均匀度指数及优势度指数梭梭群落(0.74,0.08和0.81)均高于白梭梭群落(0.61, 0.06和0.77);②主要伴生种不同,前者以草本植物为主要伴生种,后者以灌木为主要伴生种;③短生物种丰富度差异分别占前者的64.7%(11种)及后者的60%(15种)。2种梭梭群落的特点与差异可能与古尔班通古特沙漠南缘早春适宜的水热配置、群落生境的沙土含水量、沙面稳定程度及物种本身的生物学特性等因素有关。