基于氢氧稳定同位素的柽柳水分来源分析

【目的】柽柳(Tamarix)是荒漠和盐碱地的优势灌木之一,研究柽柳水分利用深度可为荒漠化治理物种选择提供科学依据。【方法】利用氢氧稳定同位素示踪法、土壤烘干法、多源线性混合模型IsoSource等方法,测定塔里木河下游英苏断面柽柳生长季茎杆水与不同深度土壤D同位素比率δ值,测定不同深度土壤含水率,计算柽柳对不同深度土壤水分的利用率。【结果】英苏断面柽柳在土壤深度50 cm处平均水分利用率为39.23%,70 cm处水分利用率为19.56%,90 cm处为17.26%,110 cm处为15.21%,130 cm处为14%,150 cm处为4.50%,柽柳更多地利用中层土壤水。【结论】研究区土壤含水量低且差异较大,在0.20%～23.81%间波动;英苏断面柽柳多利用50～100 cm间的中层土壤水;英苏断面柽柳呈现出距河道距离增加,转为逐渐利用更深层次土壤水的现象。     

氢氧稳定同位素示踪旱区植物水分来源与利用策略

植物吸收和利用水分的模式决定了生态系统对环境水分的响应,示踪不同条件下植物水分来源,可以为植物水分利用策略研究提供科学依据。在土壤-植被-大气连续体系统水分传输研究中,传统方法越来越不能满足学者对水分传输机理的了解,而稳定氢氧同位素示踪技术因其高灵敏度和示踪性等特点已成为研究水分运动机制的重要手段。国内外相关学者已从多时间尺度、不同层次方向来研究,但对不同区域植物水分来源的定量区分、不同植物的水分利用策略及叶片水同位素分馏机制尚未达成共识。在简述氢氧同位素示踪原理的基础上,系统阐述了定量区分植物水分来源的方法,讨论了不同生境、不同季节、不同生长期、降雨前后的植物水分利用策略和植物叶片水同位素动力分馏过程及其影响因素,旨在为区域生态用水研究提供新的研究手段和理论依据。     

宁夏毛乌素沙地油蒿群落结构特征

在流动、半固定、固定沙地上选取典型样地,对毛乌素沙地油蒿群落的种类组成及其生态类型结构进行调查。结果表明,油蒿群落分为灌木层和草本层。灌木层以油蒿为主,伴有花棒、羊柴等,油蒿高度在0．51～0．62m,并且呈明显的集群分布;草本层种类稀少,共有11种,隶属9科10属,以菊科、禾本科为主;样地有3个植被分布区型,其中蒙古一华北区型种类最多（45．5％）,其次为蒙古-东北-兴安-华北区型（36．4％）,蒙古-东北-华北分布区型种类最少（18．2％）;3个水分生态类型中,旱生植物最多（54．5％）,中旱生的和中生的分别占36．4％和9．1％;在4个生活型中,地面芽植物最多,占36．4％。     

毛乌素沙地油蒿灌丛Priestley-Taylor模型系数研究

目的基于半经验半理论的Priestly-Taylor模型(PT)估算蒸散发(ET)时,主要依赖于精确确定该模型系数α在特定研究区内的适宜值,本研究就该模型系数α的适用性进行了本地化研究,以便更准确地估算干旱半干旱区的蒸散发。方法在中国西北干旱地区毛乌素沙地的一个生长季内,采用涡度协方差技术并结合气象数据信息,监测研究区典型油蒿灌丛地的水、热交换传输过程,以分析PT模型系数α的季节变化特征并确定其本地化估算参考值。结果在季节变化过程中,实际PT模型系数α整体变化较明显,展叶期内α系数呈单峰型变化趋势,完全展叶期和叶变色期内的α系数变化不明显;日均α系数最大值为0.66,最小值为0.03,全生长季α系数均值为0.23。油蒿生长季内α系数与冠层导度和饱和水汽压差呈对数正相关;土壤含水量(30 cm处)以及叶面积指数与α系数均为正相关关系。在季节变化过程中,PT模型常规系数α=1.26确定的蒸散量(ET_1.26)估算值以及根据逐日温度和2 m高度处风速资料计算的PT模型系数α=0.50确定的蒸散量(ET_0.50)估算值均显著大于实测蒸散发。改进的PT模型系数的本地化推荐适宜值为0.23,并且通过修正后的PT模型估算ET与实测值之间存在较好的一致性,线性斜率为0.72,R2为0.57。结论因此,修正的PT模型显著提高干旱半干旱区植被蒸散发估算精度,为区域植被水文过程模型提供支持。      

基于TWINSPAN分类的毛乌素沙地油蒿群落荒漠化评价

采用群落数量分类学TWINSPAN方法将油蒿群落划分为油蒿＋沙米群落,油蒿＋虫实、沙米群落,油蒿＋以沙生植物为主的杂类草群落,油蒿＋杂类草、禾草群落,油蒿＋以中生植物为主的杂类草群落共5种类型。通过对野外调查数据的分析,将群落主要影响因子压缩为土壤性状因子、物种多样性信息因子和群落生物量盖度信息因子,尝试从评价群落特征变化的角度探讨荒漠化状态评价的方法,以期为以群落水平为基础的较小尺度荒漠化状态评价提供参考,同时为退化草场的利用和管理提供理论指导。通过统计分析和适当调整,最终得出,油蒿群落的TWINSPAN分类结果能够反应目前毛乌素沙地的退化状态,可作为荒漠化程度划分的方法。     

稳定碳同位素在植物水分利用效率研究中的应用

植物组织中的13C/12C小于空气中的13C/12C,说明在光合过程中植物对13C和12C的分辨率不同.植物对13C和12C分辨率的差别主要是由于光合作用过程中CO2经气孔扩散分差和酶羧化过程引起的.理论上的分析和实际的研究都表明碳同位素分辨率与植物水分利用效率高度相关因而利用碳同位素分辨率来衡量植物水分利用效率必将有广阔的应用前景.本文概述了稳定碳同位素的基本理论,从植物结构性碳、分布、功能群和抗旱节水育种等几个不同方面对稳定碳同位素在植物水分利用效率研究中的应用进行了简要总结,并就存在的主要问题进行了讨论.     

沙蒿胶特性运用研究

 介绍沙蒿胶简单提取工艺及其作为一种植物添加剂在食品工业中的运用试验。由于沙蒿胶提取工艺十分简单,仅作简单介绍。研究侧重于沙蒿胶的特性研究,主要研究沙蒿胶复水性能、粘性、高保水性及乳化稳定性。试验结果表明:沙蒿胶具有良好的复水性能;温度越低,沙蒿胶粘度越高。浓度越高,沙蒿胶粘度越高。pH值越高,沙蒿胶粘度越低。转速越高,沙蒿胶粘度越低,即沙蒿胶具有高粘性;对面包具有保鲜作用,使面条质量提高,具有保水性;具有良好的乳化稳定性。     

滇中岩溶高原滇青冈原生林植物水分利用来源的稳定同位素分析

为阐明滇中岩溶高原滇青冈Cyclobalanopsis glaucoides原生林植物水分利用机理及其对岩溶干旱生境的适应策略,运用氧稳定同位素技术,分析了滇青冈,云南木樨揽Olea yue nnanensis,清香木Pistacia weinmannifolia等3种不同年龄阶段常见优势木琴植物小枝木质部水分及土壤水、表层岩溶带水氧同位素值的相关性,确定植物水分来源,并通过IsoSource模型计算不同潜在水源对滇青冈原生林的贡献。结果表明：滇青冈及其伴生的乔木水分利用层位及利用比例呈现时空差异,并形成明显的水分竞争关系。旱季,滇青冈、成熟云南木樨揽、幼龄清香木主要利用55～115 cm深层土壤水,成熟的滇青冈和清香木对表层岩溶带水利用比例增加。雨季,成熟的滇青冈、云南木樨揽、清香木和幼龄清香木因大气降水对浅表层土壤的补给主要利用20-55cm土壤水,利用比例分别为100％,33．3％,66．0％,37．4％,幼龄植株对表层岩溶带水的利用比例大于成熟植株。图2参23     

沙蒿籽胶的应用研究

本文应用提取的沙蒿籽胶作为食品添加剂,试验其对荞麦挂面品质的影响,对苹果、鸡蛋涂膜保鲜的效果及对沙棘果汁的稳定作用,均获得良好的效果。     

基于18O稳定同位素对银川平原北部4种灌木夏季水分利用特征研究

为了分析银川平原北部4种灌木对不同水源的利用特征,测定了20年生多枝柽柳(Tama-rix ramosissima)、3年生多枝柽柳、3年生宁夏枸杞(Lycium barbarum)和3年生四翅滨藜(Atri-plex canescens)木质部水及不同潜在水源稳定氧同位素组成(δ18 O),应用同位素线性混合模型估算了不同灌木对不同水源的利用率。结果表明:不同深度土壤水δ18 O值存在较大差异,并呈规律性变化。表层(0～5cm)土壤水δ18 O值较井水δ18 O值偏正,说明其受蒸发影响较大。120～140cm土层δ18 O值最正,说明该土层同位素分馏作用最大。140～200cm土壤水受蒸发影响最小,土壤水δ18 O与井水最为接近。3年生多枝柽柳、3年生宁夏枸杞、3年生四翅滨藜的木质部水δ18 O值分别为-8.62‰、-8.64‰和-9.23‰,均比20年生多枝柽柳木质部水δ18 O(-9.40‰)偏正。用Iso-Source软件计算的结果显示20年生多枝柽柳和3年生四翅滨藜对地下水和表层土壤水(0～5cm)的利用程度较高,分别利用11.6%和9.3%的地下水,18.2%和14.6%的表层水。3年生多枝柽柳和3年生宁夏枸杞对40～120cm土层水分利用程度较高,分别为93.8%和92.3%。     

毛乌素沙地油蒿植株形态与结构特征分析

毛乌素沙地除夏季外,其他3季主导风向均为西北风。受此影响,壮龄油蒿植株形态与结构出现方向上的差异,西北方向油蒿植冠半径显著短于其他3个方向,而东南、东北和西南3个方向上植冠半径无显著差异。距植株根部相同距离处,东南方向叶面积指数显著大于西北方向,而天空可见度显著小于西北方向,西南、东北方向叶面积指数与天空可见度均无显著差异,且值介于东南、西北方向之间。主导风向不但影响油蒿植冠半径,而且影响不同方向上植株枝叶密度,造成与主导风向相对的西北方向油蒿枝条稀疏、叶片稀少。对油蒿植株形态与结构影响最大的3个因素分别是：冬季风向频率×风速、冬季风向频率、春季风向频率×风速。     

利用稳定同位素进行牛肉产地溯源的研究

本文利用多种稳定同位素对我国牛肉进行产地溯源研究,探究稳定同位素在牛肉溯源研究中的可行性。分别从山东省、内蒙古自治区和山西省采集牛肉样品,测得其粗蛋白中δ13C、δ15N、δ2H、δ18O值,并对其结果进行分析。结果显示,各地的δ13C、δ15N、δ2H、δ18O值都有显著的差异,利用δ13C、δ15N、δ2H、δ18O值可对牛肉产地来源进行追溯,并且可利用δ13C值推断各地牛饲料中的主要成分。     

毛乌素沙地土壤结皮对水分运动的影响

采用人工模拟降水和自然降雨在毛乌素沙地对结皮与水分运动关系的试验和观测,人为控制降雨强度、降雨时长等方法测定沙地土壤结皮对降水的拦截、入渗规律的影响。在自然环境下,研究结皮对土壤水分的蒸发、损耗试验,揭示沙地土壤结皮对水分蒸发及保水能力的影响规律。结果表明:结皮对降雨入渗有拦截作用,降雨强度越大,拦截作用越大,反之,拦截作用越小。结皮可保持土壤水分,在地下5～60 cm土层中,结皮在降雨结束24 h后保持湿度是裸沙区湿度的4.6倍。结皮对深度入渗有延长时效的作用,有效地延缓了水分快速渗漏速度。结皮有效阻止水分快速蒸发,结皮区水分蒸发至3%要比裸沙区延后5～6 d。     

沙蒿金叶甲空间分布型及抽样技术研究

沙蒿金叶甲是危害宁夏荒漠草原重要牧草——沙蒿的一种重大害虫,为进一步了解该虫暴发成灾的机理,掌握该虫生态学特性以及确定有效的田间抽样设计方案,对沙蒿金叶甲的空间分布及抽样技术进行了调查和统计分析。结果表明,沙蒿上部的沙蒿金叶甲数量显著高于中部和下部,而中部和下部间差异不显著;空间分布型适合度x2检验结果表明,沙蒿金叶甲在田间最接近负二项分布;聚集度指标检验结果表明,沙蒿金叶甲在田间沙蒿上的空间分布属聚集分布,聚集原因是由环境异质性引起的;应用Iwao的m*-m回归分析法和Toylar幂法则进一步得到证实,表明沙蒿金叶甲个体间相互吸引,分布的个体成分是个体群,且与密度有关,有密度依赖性,聚集强度随种群密度的升高而增加;拟合该虫在一定精确度水平下的最适理论抽样方程为N=[3．937 79／m+2．880 30]／D2,序贯抽样方程为Tn=3．937 79／[D2-2．880 30／n]。     

稳定同位素在植物水分来源及利用效率研究中的应用

介绍了稳定氢、氧、碳同位素技术在定量区分植物水分来源及利用效率研究中的应用。以往大量研究结果表明,由于植物根系在吸收水分过程中没有发生同位素分馏,所以通过比较和分析植物木质部水分及其可利用水源的氢氧同位素δ值,就可以定量判断植物的水源;植物在光合作用过程中会产生碳同位素的分馏,从而使得植物叶片中的碳同位素组成能够成为指示植物水分利用效率的一个间接指标,是目前研究植物叶片长期水分利用效率的最佳方法;稳定同位素技术作为安全的示踪剂,有助于人类了解植物的生理生态功能,随着该技术的不断完善和研究的不断深入,同位素技术将会在生态学研究的许多领域得到广泛的应用。     

稳定同位素:探明植物水分关系的先进技术(英文)

介绍了稳定同位素的一些关键术语和相关标准,探讨了研究植物水分关系中C、H、O三种稳定同位素的确定及其同位素效应,同时主要从植物水分来源、水分利用效率、根系吸收水分最活跃区域、植物群落内不同物种水资源利用差异等几个方面阐述了稳定同位素先进技术的应用进展,最后指出稳定同位素技术在植物水分关系研究中存在的问题。旨在此文能起到抛砖引玉的作用,以此推动稳定同位素技术在我国植物水分利用研究甚至整个生态学领域研究中的可持续发展。     

毛乌素沙地黑沙蒿花粉传播动态及其与气象要素的关系研究

于2020年8月2—4日（黑沙蒿盛花期）,采用重力玻片法,对其三维空间花粉传播日变化规律进行监测,每3 h监测1次,连续监测3 d。结果表明：在黑沙蒿盛花期的24 h内,花粉量日变化动态可用一元三次函数描述,02：00—03：00时花粉量最少,14：30—15：00时最多,具有单峰性和爆发性;在空间变化上,当地盛行风上风端花粉数显著少于下风端,南方位最少,显著少于下风端北方位,且3 m高处显著少于1 m处。花粉量与气温极显著正相关（P < 0.01）、与相对湿度极显著负相关（P < 0.01）、与风速呈正相关。通径分析表明,气温是影响花粉传播的主导因子,风速次之,相对湿度最小。因此,通过生态或生物措施营造一个相对低风速、低气温及高湿度的局部小环境,将有利于降低黑沙蒿花粉的扩散和传播。     

沙蒿籽絮凝性能的初步研究

对沙蒿籽絮凝性能的研究结果表明, Al3+可以显著地提高沙蒿籽水提液对高岭土悬浊液的絮凝活性.当沙蒿籽水提液的用量为0.5 mL、Al3+浓度为0.01 mmol/ L、pH为3～6及25 ℃时,沙蒿籽水提液对高岭土悬浊液的絮凝效果最佳,絮凝率高达96. 3 %以上.其絮凝效果优于AlCl3和PAM.     

毛乌素沙地油蒿群落的物种组成与数量分类

通过对油蒿群落组成与特征的分析,发现油蒿群落占优势的科依次为菊科、禾本科、豆科和藜科;油蒿群落物种组成的生态-生活型特征明显,如地面芽植物较多,多年生草本植物所占的比重较大,旱生植物占重要地位,沙生植物占优势等.采用TWINSPAN分类方法将油蒿群落划分为5种类型:油蒿+沙米群落,油蒿+虫实、沙米群落,油蒿+以沙生植物为主的杂类草群落,油蒿+杂类草、禾草群落,油蒿+以中生植物为主的杂类草群落.沿油蒿+沙米群落到油蒿+以中生植物为主的杂类草群落盖度逐渐增大,物种组成逐渐增加,群落分布的地貌类型从流动沙地、半固定沙地向固定沙地演变,可以认为是油蒿沙地植被的正向演替过程,即油蒿沙地植被的恢复过程.在这一过程中,群落结构渐趋复杂,群落盖度和物种多样性逐渐增加.     

生物土壤结皮对毛乌素沙地油蒿群落土壤水分的影响

为进一步探究毛乌素沙地油蒿群落内结皮对土壤水分的影响,研究了结皮(地衣结皮和苔藓结皮)未受干扰和移除处理下的土壤水分入渗、蒸发及含水量状况。结果显示:1)两种结皮均对土壤水分入渗具有抑制作用,移除两种结皮后,土壤水分初渗速率、稳渗速率以及累积入渗量均显著增大(P < 0.05);2)结皮对土壤蒸发的影响与结皮类型及蒸发阶段有关,地衣结皮对整个蒸发过程中日蒸发量及蒸发总量无显著影响(P>0.05),而苔藓结皮对土壤日蒸发量的影响在模拟蒸发前期表现为抑制(第1~5天),后期表现为促进(第6~15天),但对总蒸发量的影响不显著(P>0.05);3)总体来看,地衣结皮覆盖区0~40cm土层含水量高于地衣结皮移除区,而苔藓样地规律则相反。从不同土层来看,相比于移除结皮,地衣结皮覆盖区40cm深度以上各层土壤含水量均较高,苔藓结皮覆盖区土壤含水量在5和10cm深度较高,20和40cm较低。研究结果表明,地衣结皮提高了油蒿群落土壤水分有效性,应对其进行保护;苔藓结皮降低了油蒿种群土壤水分有效性,却提高了浅根系草本土壤水分有效性,这是驱动油蒿群落演替的重要因素之一。研究在为毛乌素沙地油蒿群落提供水分管理依据的同时,也从土壤水分方面为该群落的演替提供一定解释。