干旱区四种典型植物根构型及其功能特征研究

[目的]探讨干旱区植物根系构型及其功能特征。[方法]以艾比湖流域四种典型一年生草本植物盐爪爪、盐角草、猪毛菜、碱蓬为对象,分析四种植物地下根系的数量特征、生理生化特征。[结果]碱蓬和盐爪爪主根较长,细根分布范围较广,根系相对发达,猪毛菜和盐角草主根较短,细根分布范围相对较窄,株高较小,但根径和茎径较粗,四种植物的比根长和比表面积顺序均为碱蓬>盐角草>盐爪爪>猪毛菜。氮磷比值(N/P)碱蓬为最大,盐爪爪最小,N/P与植株的茎径和根径存在显著负相关关系,而与植株株高、根长、根径、冠幅等呈显著正相关。[结论]对植株根系活力贡献最大的因子是全磷、全氮和过氧化氢酶(CATU)含量,四种植物根系活力综合得分的排序为盐角草>猪毛菜>盐爪爪>碱蓬。     

运用δ13C值对艾比湖湿地自然保护区主要植被的科属性质研究

[目的]为了正确认识稳定性同位素对艾比湖自然保护区主要植被的科属性质,为艾比湖自然保护区植被的经营管理、植被恢复和生物多样性保护提供依据.[方法]通过野外采样,室内试验,测定了植物叶片含水量及稳定碳同位素比值.[结果]艾比湖湿地自然保护区的植物多以藜科、豆科、柽柳科和夹竹桃科为主,物种较为贫乏;测得有31种C3植物和4种C4植物,C4植物的比例较高,分布集中于藜科;湿地内植物具有较大长期水分利用效率.[结论]C3植物比C4植物有更高的水分利用效率,以木本植物为主的柽柳科、杨柳科、豆科和榆科等相对于以草本为主的车前科、菊科、萝艹摩科等,有更高的水分利用效率,也有较强抗逆干旱的能力.     

种植枸杞对干旱区荒漠缓冲带土壤质量的影响

[目的]对艾比湖湿地国家级自然保护区荒漠边缘缓冲带枸杞种植前后土壤的pH、总盐、有机质、全氮及C/N进行比较分析,评价其土壤综合质量变化情况,为保护区水土保持和经济作物种植提供依据.[方法]通过人工栽培和室内试验,对枸杞种植前后及周边自然对照土样理化性质及综合质量状况进行评价分析.[结果]短期天气变化对土壤pH、总盐和全氮的影响不显著,但对表层土壤有机质影响较为强烈;人工开垦、种植与灌溉对土壤理化性质影响强烈,如可降低土壤pH与土壤总盐量,有利于盐渍化土壤的改良,但同时也降低了土壤有机质与土壤全氮量;4、8月试验组与对照组的综合土壤质量指数排序为8月试验组＜4月＜8月对照组.[结论]新种植的枸杞林对干旱区荒漠缓冲带土壤盐渍化具有一定的改良作用,但加剧了土壤贫瘠程度,自然条件下从春季到夏季土壤质量呈增大趋势,种植枸杞在一定程度上降低了土壤质量.     

新疆绿洲生态安全及其维护

新疆分布着我国重要的绿洲农业区 ,又是我国资源、能源的重要接替区 ,在经济发展取得长足进步的同时 ,新疆绿洲的生态环境问题日益突出 ,清醒、客观、准确的认识新疆绿洲的生态环境现状 ,制定相应的整治对策 ,对于新疆经济和社会可持续发展是十分重要的。本文在充分剖析该区域生态环境特点的基础上 ,对生态安全面临的挑战作了分析 ,探讨了可持续发展的方向及可行的途径。     

不同管理模式对干旱区草原土壤团聚体稳定性及其理化性质的影响

通过湿筛法,对阿勒泰地区人工草地、禁牧草场、季节草场、弃耕草地和天然草地5种管理模式土壤进行粒径分组及理化性质分析。结果表明:天然草地的有机质含量最高(16.337 g·kg~(-1)),人工草地最低(10.623 g·kg~(-1)),天然草地有机质含量显著高于其它草地(P0.05);土壤大团聚体含量顺序为禁牧草地(29.83%)天然草地(25.33%)季节草地(21.47%)弃耕草地(19.28%)人工草地(9.96%);在0~50 cm土壤深度的各土层上,不同管理模式下土壤水稳性团聚体平均质量直径(MWD)变化规律基本一致,禁牧草地团聚体和几何平均直径(MWD和GMD)值均明显高于其它4种管理模式,人工草地MWD和GMD值最低;大团聚体含量与土壤有机碳(SOC)、MWD和GMD呈显著正相关,相关系数分别为0.402、0.931和0.945,而微团聚体含量与SOC、MWD和GMD呈极显著负相关,相关系数分别为-0.383、-784和-0.779。土壤速效磷与MWD、GMD、SOC和各粒级团聚体相关性不显著。比较几种管理模式,相对于天然草地来说,禁牧草地大团聚体含量是天然草地的1.01倍,说明禁牧的方式更利于土壤团聚体的形成与稳定,而人工草地大团聚体含量则是天然草地的0.39,说明人为干扰对土壤团聚体稳定性的破坏较为严重。     

荒漠植物白麻气孔导度特征及其影响因子研究

依据2010年对干旱荒漠区白麻的观测资料,对白麻气孔运动及其影响因子进行了分析研究并揭示了荒漠植物白麻的水分利用特征。结果表明:(1)白麻气孔导度的整体下降过程中有少许周期性波动,与净光合速率、蒸腾速率和胞间CO2浓度的转折点基本一致。(2)白麻气孔导度与影响因子之间进行偏相关分析,多元回归分析,通径分析,最终得出白麻气孔导度主要受光合有效辐射(PAR)、水汽压亏缺(VPD)、叶气温差(ΔT)和空气温度(Ta)的影响。(3)白麻水分利用效率和气孔限制值的关系可以看出:水分利用效率随着气孔限制值的增大而增大,随着气孔限制值的减小而减小。     

基于盐分梯度的荒漠植物多样性与群落、种间联接响应

土壤盐分是影响干旱区荒漠植物群落动态的决定因素之一。基于样方调查和不同土壤盐分梯度下植物多样性指数及群落与种间关联的计算结果,分析干旱区荒漠群落植物多样性、群落联接性和种间关联对土壤盐分梯度的响应动态。结果表明,在土壤盐含量为0.03%-0.55% (S1)、0.61%-1.24% (S2)和1.41%-1.79% (S3)的盐分梯度上,(1)随土壤盐含量升高,群落生活型结构改变,草本比例减少,乔木比例增加;(2)植物多样性指数随土壤盐分增加而下降,低盐分梯度下,二者极显著正相关(P<0.01),中盐梯度下二者间呈部分显著负相关(P<0.05),高盐梯度下则转为以正相关为主(P>0.05);(3)群落联接性随土壤盐分梯度转变,在0.61%-1.24%的中度盐含量时正联接性最强(VR=1.89),高盐度含量下群落转为不显著的负联接,稳定性降低;(4)沿盐分升高梯度,种间的负相关种对数增加,正相关种对数减少,种间关联(相关)强度提高,正负相关种对比(PNR)与多样性指数呈显著正相关(P<0.05)。综上可知,干旱区荒漠植物多样性在土壤盐含量达到1.41%-1.79%水平时总体显著降低;土壤盐分水平显著影响植物群落和种间联接性,种间互利性随盐分梯度增加下降,物种趋于独立分布,并最终导致荒漠植物多样性降低。     

艾比湖地区典型乔灌群落水盐胁迫下土壤重金属对酶活性的影响

为探讨自然水盐胁迫下土壤重金属对酶活性的影响,对艾比湖国家级自然保护区内3种典型植被群落水盐胁迫下土壤Cd,Cr,Cu等5种重金属和过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶等4种酶活性进行了研究。结果表明:不同群落类型土壤水盐、酶活性和重金属含量方面具有各自特征,典型群落中土壤重金属含量对过氧化氢酶活性的影响更为强烈,而这种现象在耐旱植物梭梭中尤为明显,土壤水分受限情况下,以Cd,Cr和Zn为代表的土壤重金属对土壤酶活性有一定影响。在水盐环境较好、重金属含量较少的自然土壤中,土壤重金属对酶活性具有较高的促进作用;重金属含量较少,盐胁迫对酶活性抑制作用明显;水分胁迫对酶活性限制较小,土壤重金属对酶活性的影响小于土壤可溶性总盐,说明自然条件下土壤盐胁迫对土壤酶活性具有强烈的抑制作用;研究区Cd和Cr对土壤酶表现出激活作用,Cu对土壤酶活性的影响不明显,Mn和Zn对土壤酶则多表现出抑制效应。     

基于生态足迹理论的干旱区绿洲生态承载力分析——以乌鲁木齐市为例

生态足迹是一种可持续发展程度的生物物理评价方法。阐述了生态足迹的概念和计算模型,设计了城市生态足迹计算方法,对乌鲁木齐市2004年的生态足迹及生态承载力进行了测算。结果表明:2004年乌鲁木齐市的人均生态足迹需求为3.424389hm2,而生态承载力只有0.358905hm2,人均生态赤字为3.065484hm2,该市处于生态不可持续状态。     

不同利用方式下草地生态系统的多功能性与物种多样性

运用平均值法计算多功能性指数,对阿勒泰禁牧草地、春秋季节放牧草地、弃耕放牧草地、天然放牧草地进行了多功能性评价,并探讨了多功能性与物种多样性之间的关系。结果表明：所运用的方法和目前主流方法评价得出的多功能性指数在样方(R²=0.950, P<0.05)和样地尺度（R²=0.909, P<0.01）上都有极高的相关性。弃耕放牧草地物种多样性水平最低（0.219）,绝大多数土壤功能指标较差,总体表现出退化特征（-0.241）,天然放牧草地土壤功能指标也表现出同样的特征（-0.406）;春秋季节放牧草地有较高的物种多样性水平（0.910）和较好的土壤功能指标（0.343）;4种草地群落的多功能性指数为春秋季节放牧草地(0.343)>禁牧草地(0.222)>弃耕放牧草地(-0.241)>天然放牧草地(-0.406)。植物主要沿水肥梯度分布;多样性指数中,丰富度指数和均匀度指数对多功能性的影响最大,均为样地尺度（R²=0.980, P<0.05;R²=0.455, P>0.05）大于样方尺度（R²=0.078, P>0.05;R²=0.116, P>0.05）,有尺度依赖性,但均匀度指数表现的并不明显。（4）物种丰富度对多功能性的影响最大（R²=0.980, P=0.01）,表现为极显著正相关关系,而物种均匀度与之呈不显著的单峰曲线关系（P>0.05）。综上,相对于禁牧草地、天然放牧草地和弃耕放牧草地,春秋季节放牧草地更有利于维持该地区生态系统的多功能性;物种丰富度高且物种均匀度分布适中的生态系统可能有更高的多功能性。