养分添加和降水变化对荒漠草原植物群落物种多样性和生物量的影响

本研究旨在探讨荒漠草原植物群落物种多样性及生物量对养分添加和降水变化的适应策略,以期为退化荒漠草原的恢复和管理提供理论基础。本试验在宁夏荒漠草原开展了养分添加和降水变化野外控制试验,通过测定植物群落物种数及生物量,研究养分添加和降水变化对荒漠草原植物群落物种多样性和生物量的影响。结果表明：养分添加显著降低禾草丰富度（P<0.05）;减少50%降水显著降低Shannon-Wiener指数和物种总丰富度,增加50%降水显著增加物种总丰富度（20.5%～28.2%）（P<0.05）;养分添加和增加50%降水显著提高植物群落盖度和生物量（P<0.05）;减少50%降水条件下,养分添加处理与不添加处理相比植物群落地上生物量显著提高（54.3%～75.6%）（P<0.05）;植物群落地上生物量与Shannon-Wiener指数和物种总丰富度呈显著正相关（P<0.05）。研究表明：减少50%降水条件下,养分添加能够缓解水分对荒漠草原植物生长的限制,其中氮磷钾添加缓解效果优于氮添加。     

宁夏引黄灌区水稻冠层高光谱特征研究

以不同施氮量试验小区为依托,对各生育期水稻(Oryza sativa L.)冠层光谱反射率及一阶微分光谱进行分析。结果表明,水稻冠层光谱随生育期的变化规律与其生长发育变化特征相对应;不同施氮条件下水稻冠层光谱反射率随施氮量增加在可见光波段降低、近红外波段升高,其中550~600 nm和800~900nm处差异明显,是诊断氮素的特征波段;红边位置(λr)和红边斜率(Dr)在孕穗期前均随着氮素水平的提高而增加,齐穗期后λr出现蓝移现象,Dr减小;将特征波长的比值指数、λr和Dr与叶片氮积累量进行相关性分析,结果显示,800 nm和550 nm的反射率之比(R800 nm/R550 nm)与叶片氮积累量的相关性较好,其相关系数为0.864,λr和Dr与叶片氮积累量的相关系数分别为0.814、0.908。说明合适的光谱变量可以诊断水稻氮素状况,进而为合理施肥提供参考。     

基于FvCB模型的盐胁迫下紫花苜蓿幼苗光合特性的研究

]探讨盐胁迫下紫花苜蓿幼苗叶片光合生理特性,可为改善紫花苜蓿生长,修复生态环境,推动牧草产业快速发展奠定基础。本研究以‘阿迪娜’为试验材料,设0mmol·L~(-1)(CK)、40mmol·L~(-1)、80mmol·L~(-1)、120 mmol·L~(-1)和160 mmol·L~(-1)共5个NaCl水平,使用Li-6400XT光合仪测定不同盐胁迫下紫花苜蓿幼苗光响应-CO_2曲线,利用FvCB模型分析盐胁迫对紫花苜蓿幼苗光合特性的影响。结果表明:1)不同NaCl胁迫下叶片净光合速率(P_n)随NaCl浓度的增加而降低,与CK相比,4个NaCl胁迫下分别降低1.44%、3.85%、7.21%和7.90%,均达显著性水平(P0.05);随光合有效辐射的增加均呈迅速上升趋势, CK的P_n增长速度显著高于其他处理。2)与CK相比, 40 mmol·L~(-1)和80 mmol·L~(-1) NaCl胁迫增加了紫花苜蓿幼苗叶片的最大羧化速率(V_(cmax))和最大电子传递速率(J_(max)),但120 mmol·L~(-1)和160 mmol·L~(-1)NaCl胁迫显著降低了V_(cmax)和J_(max)。3)叶肉导度(g_m)和暗呼吸速率(R_d)随NaCl胁迫水平的增加呈降低趋势;与CK相比,40mmol·L~(-1)和80mmol·L~(-1) NaCl胁迫的g_m变化不显著,但R_d显著降低。120mmol·L~(-1)和160mmol·L~(-1) NaCl胁迫显著降低了g_m和R_d,且与CK、40 mmol·L~(-1)和80mmol·L~(-1) NaCl胁迫间呈显著性差异。4)验证FvCB模型中子模型估算植物叶片光合的精确度,发现FvCB模型对不同胁迫处理下P_n拟合时,引入g_m模型模拟精度高,平均绝对误差低。5)紫花苜蓿幼苗耐盐临界值为80～120 mmol·L~(-1),随NaCl浓度的增加,光合限制因素由叶肉因素转变为光合机构受损。该研究可为我国西北地区盐碱地制定有效的调控措施以提高植物耐盐能力提供科学参考。     

柠条不同还田方式对旱地玉米光合特性及水分利用效率的影响

为寻求来源丰富的柠条资源多元化利用途径,在宁夏中部半干旱地区,以普通玉米品种(‘甘农118’)为试验材料,监测柠条不同还田方式[柠条粉(CP)、羊粪(SM)、菌料(FM)]及在配施钾肥[柠条粉+钾肥(CP+K)、羊粪+钾肥(SM+K)、菌料+钾肥(FM+K)]条件下旱地玉米的土壤水分、生长特性、光合特性,计算叶片水分利用效率和产量水分利用效率。结果表明:柠条不同还田方式下不同处理间各土层土壤体积含水率无显著差异,在玉米生长中后期(8月20日-9月27日)配施钾肥处理20~100cm土层的土壤体积含水率要高于未配施处理。不同处理玉米叶片净光合速率和气孔导度值随生育期的变化总体呈降低趋势,与胞间CO_2体积分数相反。在玉米生长一定时期后,配施钾肥处理的叶片水分利用效率分别显著高于与其对应的未配施钾肥处理(P0.05),但产量和产量水分利用效率未达到显著差异。CP和CP+K处理产量和产量水分利用效率均较低,因此建议不采取该种还田方式。     

根灌外源褪黑素对干旱胁迫下紫花苜蓿生理特性的影响研究

为探究褪黑素对干旱胁迫下紫花苜蓿(Medicago sativa L.)生长的影响,本研究以‘中苜3号’紫花苜蓿为试验材料,设置正常供水和干旱2个水分梯度,采用盆栽试验根灌不同浓度褪黑素,分析不同条件下幼苗表型、生理生化指标的变化。结果表明：90μmol·L^-1褪黑素处理能够显著提高紫花苜蓿幼苗株高、茎粗、相对含水量、相对叶绿素含量,此外,90μmol·L^-1褪黑素处理显著增加干旱胁迫下紫花苜蓿幼苗叶片抗氧化酶活性及酶合成相关基因表达水平,并降低脯氨酸、可溶性糖含量及丙二醛、相对电导率、过氧化氢含量。综上所述,褪黑素提高干旱胁迫下紫花苜蓿幼苗抗氧化酶生物合成基因表达水平,增强抗氧化酶活性,清除过量活性氧,缓解膜损伤,提高幼苗抗旱性。     

宁夏贺兰山主要森林树种的含碳率分析

[目的]分析宁夏自治区贺兰山自然保护区4种主要森林树种青海云杉、油松、灰榆、山杨不同器官的含碳率,为更大区域森林碳储量研究提供参考。[方法]通过实地调查取样、室内实验测定及生物量资料对这4种主要林分地上部分平均含碳率进行了测定分析。[结果]宁夏贺兰山4种主要森林树种青海云杉、油松、山杨和灰榆,林分的地上部平均含碳率分别为:0.457 6,0.518 4,0.466 4和0.439 0。同一树种不同组分间的变异系数在1.30%~2.57%间,相同组分的变异系数在0.62%~1.92%间;不同树种不同组分变异系数在0.89%~5.68%间,不同树种相同组分变异系数在4.87%~13.37%间。[结论]不同森林类型林分含碳率不同。针叶树种各器官的平均含碳率高于阔叶树种,相应的针叶林分的平均含碳率也高于阔叶林。     

风沙区不同种植年限苜蓿地土壤团粒组成分形特征研究

为探索人工种植苜蓿草地对土壤结构特征的影响及分形维数与土壤性质之间的关系,运用质量分布分形维数模型计算了宁夏中部干旱带不同种植年限苜蓿地表层土壤(0—20 cm)的分形维数,分析了分形维数的时间变化特点及其与粒径组成、土壤养分等之间的相关性。结果表明:不同种植年限苜蓿地土壤的粒径分布具有不同的分维特征,分形维数在2.828 2².897 8之间,且随着种植年限的增加而增大;土壤颗粒分形维数与<0.106 mm粒径含量的偏相关关系达到极显著水平(P<0.01),与全氮呈显著正相关关系(P<0.05),而与其他粒径含量的偏相关关系及与土壤有机质、pH值、电导率、碱解氮、速效磷、全磷和碳酸钙含量的相关性未达到显著水平。说明分形维数可以反映风沙区苜蓿地土壤氮素恢复的程度,具有一定的指示作用。     

不同林龄中间锦鸡儿枝叶生物量与粗蛋白含量研究

以16 年、25 年、37 年生3 种不同林龄的中间锦鸡儿为研究对象,测定其枝叶生物量和粗蛋白含量,并对16 年生中间锦鸡儿进行粗蛋白含量年内动态监测及不同径级枝条粗蛋白含量测定。结果表明：随着林龄的增大,中间锦鸡儿枝叶生物量呈下降趋势。3 种不同林龄中间锦鸡儿枝叶粗蛋白含量以16 年林龄最高。16 年生中间锦鸡儿叶粗蛋白含量随生长周期的推进逐渐减小;枝粗蛋白含量的年内动态基本处于稳定趋势。中间锦鸡儿枝、叶粗蛋白含量在一年的生长周期中均较高,可作为家畜优质的灌木饲料。随着中间锦鸡儿枝径级的增加,枝条生物量显著减小,而各径级枝粗蛋白含量则随径级的增加显著增大。锦鸡儿林的发展已显示出退化的倾向,较老林龄的中间锦鸡儿自我更新能力衰退。     

干旱半干旱地区植物叶片水分吸收性状

为了研究在干旱半干旱地区植物叶片是否能利用发生频率较高而又无法被植物根系吸收利用的小量级降雨,以宁夏中部干旱半干旱地区50种植物为研究对象,测定叶片的单位面积吸水量(leaf water uptake content,LWUC)、含水量增加率(percentage increase in leaf water content,RW)、水分饱和亏(leaf water saturation deficit,WSD)、叶绿素含量(chlorophyll content,ChlC)、比叶面积(specific leaf area,SLA)和叶片干物质含量(leaf dry material content,LDMC),分析植物各叶片性状的分布规律及其相互间的关系,并比较不同功能群植物叶片吸水性状的变异特征.模拟结果表明:叶片可以吸收水分,具有利用小量级降水的能力;与其他区域的研究结果相比,研究区50种植物叶片性状值偏小,说明该区域植物能较好地适应贫瘠的环境;叶片性状存在较大的种间差异;不同叶片质地植物的LWUC、RW存在差异,肉质多汁和叶片退化显著高于草质、革质、膜质和纸质者(P<0.05),与WSD相比差异无统计学意义(P>0.05);不同植物生活型相比,地下芽植物的LWUC、RW和WSD均显著高于地上芽植物(P<0.05);不同植物生长型物种的LWUC和RW存在显著差异,半灌木植物的LWUC和RW显著高于乔木/小乔木和1年生/2年生草本(P<0.05),而与WSD相比差异无统计学意义(P>0.05);且不同叶面性状植物的LWUC和RW也有所不同,周身覆毛大于双面覆毛(P>0.05)、单面覆毛(P<0.05)和背被白粉(P<0.05),而与WSD相比差异无统计学意义(P>0.05).总之,叶片吸水对于干旱半干旱地区植物最大限度地利用有限的水资源具有重要的意义.