土壤水分动态对胡杨幼苗生长分配策略的影响

分析土壤水分对幼苗地上及地下部分生长及其分配策略是阐明自然生境中胡杨种子更新困难以及人工培育成活率低的重要途径。本文以2年生胡杨幼苗为研究材料,采用不同土壤水分处理试验,监测幼苗地上部分生长指标(地径、冠幅、株高、叶片数)以及地下部分生长指标(总根长、总根表面积、单位平方米土壤总根长、总根体积),分析不同水分处理及水分梯度对幼苗生长的影响。结果表明:对于胡杨幼苗地上部分的生长,在连续给水处理时,25%含水量更有利于地上部分的生长;而断续给水处理时,最适土壤含水量为30%;胡杨幼苗地下部分生长在不同给水处理下存在显著差别,而25%的含水量要显著区别于其他水分梯度,更有利于根系的生长。一定程度的干旱胁迫后,断续给水比连续给水更有利于根系的生长,且水分梯度在20%~25%之间最有利于根系生物量的积累,地下生物量的积累大于地上生物量,这种地上与地下生长权衡作用有利于幼苗纵向生长的养分、水分获取。在根系构型方面,在土壤水分条件好的情况下则有利于幼苗根系的横向扩展。      

不同生境胡杨叶片解剖特征及其适应可塑性

本文对敦煌西湖荒漠湿地与内蒙古额济纳绿洲河岸林的胡杨叶片进行解剖结构数量化研究,比较了两种不同生境中胡杨叶片的适应对策。结果表明:上、下角质层厚度与叶片结构紧密度在两种生境中无显著差异,除叶片结构疏松度外,荒漠湿地中的胡杨叶片各解剖结构厚度及面积等特征显著大于绿洲河岸林;0~30 cm土壤全氮含量对荒漠湿地与绿洲河岸林的胡杨叶片解剖结构特征具有显著影响,而0~30 cm土壤全钾含量对两种生境中的胡杨叶片解剖结构发育均无显著影响;荒漠湿地中的胡杨叶片各结构变异系数及多数结构的可塑性指数均大于绿洲河岸林,其中主脉木质部面积的变异系数和可塑性指数在两种生境中均较大。与生境中物种丰富度更高的额济纳绿洲河岸林相比,敦煌西湖荒漠湿地的胡杨以更大的叶片解剖结构厚度或面积等特征来适应更加恶劣的生境。叶片解剖结构的可塑性是胡杨适应荒漠区脆弱生态系统的重要方式和策略。      

阿拉善高原植物区域物种丰富度格局及其环境解释

目的阿拉善高原境内分布着超过20万km2典型的温带荒漠生态系统,这些荒漠生态系统对全球气候与土地利用类型的变化极其敏感,然而水分、能量与生境异质性对该区植物区域物种丰富度的相对影响,以及这种影响在不同生活型植物间的差异还没有得到系统研究。方法本文利用阿拉善高原大尺度植物区域物种丰富度数据,并结合相关的气候与生境异质性数据,尝试系统地探讨阿拉善高原植物区域物种丰富度地理格局及其潜在的影响因素。结果（1）阿拉善高原植物区域物种丰富度存在显著的经纬度格局,全部物种、草本植物与木本植物区域物种丰富度均呈现出沿经度的升高而增加,沿纬度的升高而递减的变化趋势。（2）方差分解结果显示,水分与能量因子共同解释了全部物种、草本植物与木本植物区域物种丰富度60.7%、62.5%及42.6%的空间变异; 两者单独的解释率分别为15.2% ~ 19.6%与2.8% ~ 5.3%。生境异质性分别解释了3组植物区域物种丰富度17.2%、12.3%、29.3%的变异,其单独解释率分别为3.1%、1.0%和11.8%。气候因素与生境异质性对草本植物与木本植物区域物种丰富度的相对影响并不一致;草本植物物种丰富度主要由气候因素决定,而木本植物丰富度则受气候因素与生境异质性的共同控制。（3）气候与生境异质性三者共同解释了区域物种丰富度54.4% ~ 63.8%的变异,但仍然有36.2% ~ 45.6%的变异没有得到解释。结论阿拉善高原植物区域物种丰富度格局由水分与能量类气候因子共同决定,水资源可用性是阿拉善地区植物物种多样性维持最为关键的限制因子。生境异质性对阿拉善高原植物丰富度,尤其是木本植物丰富度有着不可忽略的作用,是干旱区植物多样性维持的重要影响因素。阿拉善高原不同生活型植物区域物种丰富度的影响因素可能并不一致,其他未知潜在因素对阿拉善植物区域物种丰富度亦存在着重要影响。      

极端干旱区绿洲植物叶功能性状及其对土壤水盐因子的响应

目的极端干旱区绿洲是全球变化的敏感区域,特别是由于水资源短缺及水文过程的改变,绿洲土壤环境因此产生了强烈异质性。植物如何适应高度土壤异质性是绿洲植物多样性维持的关键性科学问题。而探究植物叶片这一对土壤异质性敏感器官的功能性状及其对土壤水盐因子的响应,有利于揭示全球变化背景下绿洲植物适应的根本策略。方法本研究以额济纳这一典型荒漠绿洲的常见植物叶片为研究对象,选择25种植物的8种叶功能性状,包括叶片厚度（LT）、叶干物质含量（LDMC）、比叶面积（SLA）、叶碳含量（LCC）、叶氮含量（LNC）、叶磷含量（LPC）、叶片碳氮比（C/N）、叶片氮磷比（N/P）,分析了功能性状之间的相关性及其在群落水平上的特征,并探讨了叶功能性状对不同土壤水盐环境的响应。结果（1） 在不同土壤水盐环境中,各个叶功能性状具有不同程度的变异幅度,其中SLA最大,LCC最小。（2） 部分功能性状之间表现出显著的协同或权衡变化趋势。LT与SLA、LDMC与SLA、LPC与LDMC、LNC与C/N、LPC与N/P呈极显著负相关（P < 0.01）;LCC与LT、LNC与LCC、C/N与N/P呈显著负相关（P < 0.05）。LDMC与C/N、SLA与LPC、LCC与C/N、N/P与LCC、LNC与N/P呈极显著正相关（P < 0.01）;LDMC与LCC、SLA与LNC呈显著正相关（P < 0.05）。（3） 叶功能性状对土壤水盐因子的响应具有显著的差异。在低水低盐环境中,叶片通过提高LDMC、LNC、N/P,降低LPC、C/N来适应干旱胁迫为主的土壤环境。在低水高盐环境中,叶片通过降低LDMC、C/N、N/P,提高LNC、LPC来适应盐胁迫为主的土壤环境。在（相对）高水高盐环境中,叶片主要通过降低LNC、N/P,提高C/N来适应盐胁迫相对较低、水分含量相对充足的土壤环境。结论在额济纳绿洲区域内,植物群落叶功能性状通过一定程度的变异和某种协同?权衡的功能组合形式适应极端干旱的环境,并对土壤水盐因子的响应具有一定程度的差异,其中盐分含量对该环境下的群落叶功能性状的影响更为关键。本研究为进一步探究极端干旱区绿洲植物对土壤水盐因子的适应机制研究提供了科学依据。      

胡杨异形叶性状与其个体发育的关系

目的叶片是植物适应环境的重要器官,叶片结构性状的改变影响植物光合作用等生理过程,探讨胡杨叶形变化规律及其影响因素对理解其适应特性具有重要意义。方法为明确胡杨异形叶结构性状特征与其个体发育之间的关系,在额济纳人工胡杨林内调查不同树龄、繁殖期与非繁殖期胡杨树冠下层叶片的长与宽以分析其叶形的变化规律。结果胡杨异形叶形成是一个渐变的过程,随着树龄增加,胡杨叶长减小,叶宽增加,叶长宽比减小;树龄对叶片长、宽和长宽比变异的解释率分别为53.1%、38.6%和66.1%。繁殖期对胡杨叶形变化具有显著影响,6年生胡杨繁殖期叶长和叶长宽比显著小于非繁殖期叶片,而叶宽显著大于非繁殖期叶片。非繁殖期的胡杨叶形则随树龄增加由条形叶向卵形叶逐渐转变。胸径与胡杨叶片形态特征显著相关,随着胸径增大,胡杨叶长与叶长宽比减小,叶宽增大;在一元回归分析中,胸径对胡杨叶片形态特征的解释率均大于0.5(R2>0.5,P < 0.000 1),而在多元回归中,胸径单独的解释率为8.6%(叶长)、13.1%(叶宽)、3.4%(叶长宽比);此外,胸径与树龄对胡杨叶片结构性状特征具有显著的交互影响。结论胡杨异形叶的发生与其个体生长发育之间具有密切关系,随着树木的生长,胡杨叶形由条形叶向卵形、阔卵形叶转变以适应干旱高温的环境;此外,繁殖期加速胡杨叶形的转变,可能是胡杨应对繁殖期能量需求的适应性策略。