宁夏东部荒漠草原猪毛蒿光合特征和水分利用效率对降水变化的响应

荒漠草原植物的生长和生存受降水影响很大,本研究以宁夏东部荒漠草原猪毛蒿种群为研究对象,2017-2020年连续4年监测了降水改变条件下土壤水分特征,测定了猪毛蒿净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO₂浓度等光合特征,并对其内禀水分利用效率和瞬时水分利用效率进行了分析。研究表明：4年中无效降水事件（<5 mm）发生次数较多,占当年降水频次的60.00%~82.54%;大雨（≥25 mm且≤49.9 mm）和暴雨等级（≥50 mm）降水事件较少,平均单次降水事件的降水量仅为3.3~6.5 mm·次^-1。不同处理各土层的土壤含水量存在较大差异,表层（10 cm）土壤含水量较次表层（20 cm）和深层（60 cm）的变幅大;次表层（20 cm）土壤平均含水量低于表层,与小降水事件发生频次较高无法入渗补给以及植物吸收消耗有关;深层（60 cm）土壤含水量变化小,较稳定。净光合速率随着光合有效辐射的增加而增大,当光合有效辐射在400~1600 μmol·m^-2·s^-1时,增雨处理提高了猪毛蒿的净光合速率;在光合有效辐射>1600 μmol·m^-2·s^-1时,猪毛蒿净光合速率有下降趋势,且增雨处理下降幅度最大。光合有效辐射在>400 μmol·m^-2·s^-1时,胞间CO₂浓度呈直线下降,达到1600 μmol·m^-2·s^-1时,胞间CO₂浓度最小。蒸腾速率和气孔导度随着光照强度的增加未有显著变化,但增雨处理下猪毛蒿的蒸腾速率和气孔导度均大于其他处理。气孔限制值随着光合有效辐射的增加呈上升趋势,同时降水的增加减小了气孔限制值。猪毛蒿的内禀水分利用效率和瞬时水分利用效率均在较低的光照强度时（<400 μmol·m^-2·s^-1）随着光强的增加而迅速增大,之后增速减缓。各处理中猪毛蒿最大内禀水分利用效率和最大瞬时水分利用效率在1600~2000 μmol·m^-2·s^-1时达到最大。随着干旱程度的增加,猪毛蒿最大水分利用效率对应的光照强度由2000减小至1600 μmol·m^-2·s^-1。在荒漠草原,当光照强度>400 μmol·m^-2·s^-1时,适度干旱提高了猪毛蒿的水分利用效率。     

贺兰山10种典型植物固碳释氧能力研究

为探讨贺兰山典型植物固碳释氧能力,运用Li-6400XT便携式光合仪对贺兰山10种乔灌草进行了光合生理指标的测定,计算10种乔灌草不同尺度的日固碳释氧量,并分析其固碳释氧能力。结果表明:(1)青海云杉的单株叶面积、单株叶干重、叶面积指数显著高于其他植物;苔草的比叶面积最高,且呈现出草本灌木乔木的规律;披针叶黄华的日均净光合速率最高,乔灌草之间无明显差异。(2)单位叶面积日固碳释氧能力由强到弱依次为披针叶黄华、灰榆、山杨、栒子、冰草、油松、小叶忍冬、小檗、青海云杉、苔草;单位冠幅投影面积日固碳释氧能力由强到弱依次为山杨、青海云杉、灰榆、栒子、小檗、小叶忍冬;单株植物日固碳释氧能力由强到弱依次为青海云杉、山杨、油松、灰榆、小檗、栒子、小叶忍冬、披针叶黄华、冰草;4种典型林分乔木日固碳释氧能力由强到弱依次为青海云杉林、混交林、油松林、灰榆林。(3)固碳释氧能力聚类分析表明,单位叶面积尺度上将乔木(4种)、灌木(3种)分为2级,草本(3种)分为3级;单位冠幅投影面积尺度上将乔木(4种)、灌木(3种)均分为3级;植物单株尺度上将乔木(4种)、灌木(3种)、草本(2种)均分为2级;不同林种乔木单位土地面积尺度上将4种典型林分分为2级。(4)测试植物的单位叶面积日固碳释氧量与植物形态指标均没有显著相关性;单位冠幅投影面积日固碳释氧量与叶面积指数呈显著正相关;单株植物日固碳释氧量与株高、胸径和叶面积指数呈显著正相关;单位林地面积日固碳释氧量与林分密度呈显著正相关。综上,青海云杉和山杨在不同尺度上均有较高固碳释氧能力,在今后贺兰山生态修复过程中可以重点考虑这2种乔木,再将小叶忍冬和披针叶黄华等固碳释氧能力较强的灌木和草本与乔木进行合理配置,以达到最大的生态效益。