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。      

不同林龄胡杨克隆繁殖根系分布特征及其构型

以中龄林和成熟林胡杨为研究对象,采用挖剖面和根窗的方法,研究胡杨繁殖根系分布、根系构型,以及胡杨根蘖与繁殖根系构型之间的关系。结果表明:(1)细根(d<2 mm)的根长密度、根表面积密度,随深度增加呈现指数函数分布;(2)中龄林细根的根长密度、根表面积密度在0-90 cm各层都是显著大于成熟林的对应指标(P<0.05),成熟林的中等粗根(5 mm<d<20 mm)、粗根(20 mm<d)根长密度及根表面积在深层(70-90 cm)和中浅层(40-50 cm)都显著大于中龄林的对应指标(P<0.05);(3)在中龄林中,根表面积、根分枝数、根分形维数及平均分枝角度是分析根系构型的主成分因子,而在成熟林中,根体积、根分枝数及平均分枝角度是分析根系构型的主成分因子;根系各径级的主成分分析显示1-2 mm各个径级对根系表面积和根体积影响显著;(4)两种林龄繁殖根系上的不定芽及分蘖株数均无显著差异(P>0.05),且两种林龄的一级侧根数、分枝角度亦无显著差异(P>0.05);(5)对比两种林龄不同根序上的根蘖芽发现,二级根上不定芽个数均是同组一级根上不定芽个数的3-4倍;基于以上对胡杨根系的功能权衡的分析,得出:细根对胡杨根系构型有重要的影响,在胡杨根系功能权衡中扮演重要角色。     

不同时间尺度胡杨液流速率与土壤因子的关系

为揭示土壤因子对胡杨液流的影响是否存在时间尺度差异,对库姆塔格沙漠东南部胡杨液流速率及20、50、100、150和200 cm土层的土壤含水量（soil water content,SWC）、土壤温度（soil temperature,Ts）进行持续 5个月的同步观测。结果表明,月尺度下,SWC_200cm是胡杨液流速率变化的主要影响因子,单独能解释94.9%的液流速率变化;日尺度下,Ts_200cm、SWC_50cm、SWC_20cm、SWC_200cm4个因子可以共同解释胡杨93.2%的液流速率变化,其中,Ts_200cm可以解释液流速率变化的90.3%,对胡杨液流速率影响最大;小时尺度下,Ts_200cm对胡杨液流的影响最大,可以解释液流速率变化的51.6%。随着时间尺度的扩大,对液流速率变化的影响因子由多变少,可靠性由小变大。由此表明,根据土壤含水量及土壤温度预测小时尺度胡杨液流速率需要较多的参数,且可靠性较小;而预测月尺度液流速率需要较少的参数,且可靠性较大。因此,预测月尺度胡杨液流速率更为合适。     

胡杨与灰叶胡杨的叶片光谱特征对比分析

本研究以塔里木河流域的胡杨与灰叶胡杨为研究对象,通过对叶片进行光谱测试,并结合室内化验分析数据,揭示胡杨及灰叶胡杨叶片的光谱特征,并研究二者之间的相关性。结果表明,胡杨与灰叶胡杨的叶片光谱反射率走向相似,但差异较明显;通过二者之间的两条反射光谱曲线的光谱相似性相关数值的计算,证明胡杨与灰叶胡杨的光谱相似性不高;胡杨与灰叶胡杨的包络线去除光谱的两个吸收谷位置走向一致,但差异显著性检验证明,二者的吸收斜率差异极显著。通过胡杨与灰叶胡杨的光谱位置特征进行对比筛选,判断不同胡杨品种的吸收特征参数,并通过筛选敏感波段反映光谱与色素的相关性,体现色素吸收光谱变化的强弱程度,更能体现色素含量变化的差异。为利用遥感技术监测胡杨与灰叶胡杨的健康状况提供技术支撑,进而为干旱区荒漠生态系统的恢复及植被重建提供理论基础。     

胡杨根系水力再分配的模式、大小及其影响因子

作为一种重要的生态过程,阐明水力再分配的模式、大小和影响因子是理解其生态水文效应的前提。选取黑河下游荒漠河岸林主要建群种胡杨为研究对象,采用热比率法辨识胡杨根系水力再分配模式,量化水力再分配大小和影响因子。结果表明:胡杨不仅具有向上的水力提升,在降水条件下,也具有逆向水力提升,即水力下传或叶片吸收。同时,在河道灌水条件下也具有侧向再分配功能。胡杨单个根系水力再分配的大小在0.16 ~ 0.26 kg/ d之间,平均为0.21 kg/ d,占第2 天蒸腾的比例为38.75%。相关分析和逐步回归分析表明:水力再分配大小与水汽压差、气温、土壤含水量呈显著正相关,而与相对湿度呈显著负相关,其中水汽压差与土壤含水量是影响胡杨根系水力再分配大小的主导因子。      

基于根系与繁殖特征的风轮菜自我身份识别研究

[目的]克隆植物作为拥有遗传单一,亲缘性高等种群特点的一类植物,广泛分布于陆地生态系统并常占据优势地位,自然生境中的克隆分株常由于各种原因遭到破坏从而形成多个个体植株,但相邻克隆分株之间具有怎样的相互作用,它们之间是否存在自我识别以及这种识别是否会对有性繁殖产生影响尚不明确.因此探究克隆植物分株间自我识别响应特征,对理...     

别里库姆沙漠胡杨与胡杨回涡沙丘形态特征间的关系

为了探究影响胡杨(Populus euphratica)回涡沙丘发育的主导树木因子和影响胡杨生长的沙丘因子,以别里库姆沙漠为研究区,采用无人机航拍与影像解译法获取胡杨与胡杨回涡沙丘的形态参数,并结合相关统计分析法从定量角度对胡杨与胡杨回涡沙丘的形态特征间的关系进行分析。结果表明:(1)胡杨回涡沙丘以胡杨为中心,整体形状类似"n"形。胡杨形态参数的大小与胡杨回涡沙丘形态参数的大小基本保持一致。(2)胡杨的形态特征与胡杨回涡沙丘的形态特征具有显著的相关关系,胡杨的生长和胡杨回涡沙丘的发育之间存在协同变化趋势。(3)胡杨株高和冠幅是影响胡杨回涡沙丘的主导树木因子,影响胡杨的主导沙丘因子分别是沙丘表面积、体积、周长、丘体长度。     

额济纳绿洲胡杨种群繁殖物候节律特征的研究

额济纳绿洲分布胡杨种群的繁殖物候节律特征及其与环境条件的相互关系的研究,有助于进一步揭示胡杨生态生物学特性、并为胡杨种群的保护和恢复提供理论依据.结果表明:额济纳绿洲分布的胡插种群的繁殖物候完全适应当地环境条件,并在雌雄不同龄级的个体和群体及种群整体等水平上,形成适应风媒的形态特征和相对稳定独特的"大量、个体相对集中、群体相对分散、雌雄异步开始、近同期结束"的较为独特的开花模式和拥有杨属植物中最长的花果物候期的繁殖物候节律。花期和种子散布期这两个最重要的繁殖物候期在时间位上分别所依托河流的春汛和秋汛相吻合,是胡杨中生起源以及在长期演化过程中,对逐渐形成的环境条件水热变化规律响应的过程中形成的独特适应机制,是其有别于典型荒漠植物和杨属其它植物的重要特征。也揭示了胡杨种群的生存和发展对荒漠内流河的深刻依赖。     

干旱环境下胡杨叶片形态和微观特征的研究

为了探究胡杨应对干旱的适应机制,本研究从宏观方面对叶片形态和面积进行观察,到微观角度对栅栏组织细胞、气孔分布等进行观察,对比分析胡杨过渡类型叶片(胡杨披针形叶片、胡杨阔卵形叶片)和加拿大杨阔卵形叶片的差异性。结果表明,胡杨冠层叶片叶形种类多、表面蜡质皮质层厚、气孔稀疏且下陷、叶脉密度大、碳含量高等特点为胡杨在干旱条件下生存提供了生理基础;同时,确定了维持胡杨节流储水功能的内部和外部形态结构特点,揭示了胡杨应对干旱的适应机制。     

磨盘山4种典型护坡植物根系特征及其对土壤含水率的影响

采用野外定位实测和室内分析相结合的方法,基于结构方程模型研究了西南典型红壤土石山区4种公路边坡护坡植物根系特征及其对同空间内土壤水分的影响.结果表明:灌木植物根系属V type垂直构型,草本植物为散生须根属M type团网构型,4种植物根系呈浅层化分布,代表根径均为细根,草本植物根系长度、干质量、表面积均大于灌木植物,且分布趋势均随土层加深而减少;根系分布与同空间内土壤水分显著正相关(P<0.01),根系表面积和根系干重等特性对土壤含水率呈极显著的正相关影响,结构方程路径总系数达0.99,根系结构由粗根含量决定,且对土壤含水率存在系数-0.39的显著负相关,对根系特性和根系延伸范围存在总系数-1.50和-1.54的极显著负影响.草本植物对较浅或贫瘠的土壤边坡的适应性更好,其保持土壤水分的作用更好,而土层较深边坡建议选择灌草搭配的方式来达到保水固土的目的.     

额济纳绿洲胡杨地上部分建构模式的研究

植物体地上部分建构模式反映了植物种对空间、光等资源的利用和适应策略.针对额济纳绿洲分布胡杨(Populus euphratica)个体地上部分构建模式的研究,有助于进一步揭示胡杨生态生物学特性、并为胡杨种群的保护和恢复提供理论依据.结果表明,额济纳绿洲分布的胡杨个体地上分枝的级别、数量、长度、直径和角度,随其年龄的增长发生规律变化;枝条以3～6的模数着生于上级枝条上依次重复,直至5级,构成个体的树冠;不同级别分枝间产生次级枝条所经历年限为:Ⅱ级～Ⅲ级(5± 1.7 a)＜Ⅲ级～Ⅳ级(8± 2.4 a)＜Ⅳ级～Ⅴ级(11± 3.1 a).     

胡杨冠下土壤化学计量特征

【目的】研究干旱区稀疏胡杨冠下裸地土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征,对揭示胡杨冠下土壤养分变化规律及保护荒漠生态系统具有现实意义.【方法】利用地统计学方法,在艾比湖湿地自然保护区选取10棵胡杨为研究对象,在胡杨冠幅内外采集0～5 (表层),5～10(中层),10～15 cm(深层)土壤样品,对其有机碳(SOC),全氮(TN),全磷(TP)和C∶N∶P化学计量比进行分析.【结果】在胡杨冠下,土壤养分从胡杨根部向冠幅边缘递减,表层向深层递减.C∶P和N∶P受C、N含量影响,呈现出极显著正相关;C∶N∶P化学计量比之间,仅C∶P与N∶P显著性相关,其他计量比之间无显著相关性.C、N及C∶N∶P计量比在胡杨根部与冠幅外存在显著性差异,而P在冠幅内外差异性不显著;在不同土层深度上,C、N、P及N∶P具有显著性差异.【结论】胡杨冠下裸地内土壤养分从冠内向冠外递减,从表层向深层递减,化学计量特征在不同空间分布上具有显著差异.     

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。      

胡杨林土壤微生物

从乌拉特前旗、磴口、额济纳旗不同林龄的胡杨(Populus euphratica)根际、非根际0＜土壤深度h≤10cm、10cm＜h≤20cm、20cm＜h≤30cm、30cm＜h≤40cm、40cm＜h≤50cm 5个土层分别采集土壤样品,共分离到细菌34属462株,优势菌为微球菌属(Micrococcus)、棒形杆菌属(Clavibacter);真菌29属307株,优势菌为青霉属(Penicillium);放线菌23属255株,优势菌为假诺卡氏菌属(Pseudonocardia)和马杜拉放线菌属(Actinomadura);胡杨根际、非根际不同土层内土壤细菌、真菌、放线菌的数量不同.     

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。      

胡杨bZIP转录因子PebZIP26和PebZIP33基因的克隆及功能分析

bZIP(basic region/leucine zipper motif)是一类在真核生物中分布广泛的超大转录因子家族,参与调节植物的生长发育、衰老、激素调控、能量代谢、病原防御等过程。胡杨是研究抗逆分子机制的模式木本植物,但是关于胡杨的bZIP功能迄今未见研究报道。本研究从胡杨中克隆得到PebZIP26和PebZIP33两个转录因子的cDNA,经分析,分别编码439与371个氨基酸且PebZIP26与PebZIP33基因的表达受干旱、脱水及盐胁迫诱导。构建植物表达载体,利用农杆菌花序侵染法转化拟南芥,获得CaMV35S:PebZIP26和CaMV35S:PebZIP33超表达株系和空载体对照株系。在含有150 mmol/L NaCl及300 mmol/L甘露醇培养基上,PebZIP26和PebZIP33超表达株系根长均长于野生型,叶片嫩绿,无发黄萎蔫现象;另外,对盆土中的幼苗进行21 d的干旱处理和盐处理,超表达PebZIP26及PebZIP33株系耐旱耐盐性较强,表现为胁迫环境中植株营养生长较好,株高显著高于野生型(WT)及空载体对照株系,干旱复水后,植株存活率为61%及48%,显著高于WT的9%及空载体对照的12%。超表达PebZIP26及PebZIP33株系相比于WT和abf1及tga1(拟南芥同源基因ABF1及TGA1突变体)气孔关闭对外源ABA处理更加敏感,且对氧化胁迫的抗性较强。综上所述,胡杨PebZIP26和PebZIP33转录调节因子可能通过调控气孔开度和活性氧水平及根的生长正向调节植物抗旱耐盐性,进一步丰富了木本植物bZIP的基因功能认识,为遗传育种提供基因资源及理论依据。      

敦煌绿洲不同生境胡杨种群结构与空间格局研究

在敦煌绿洲天然胡杨林内设置5个样地(共计6.25 hm<'2>),应用相邻格子法,进行每木调查,结合7种聚集度指标,研究了不同生境胡杨种群的年龄结构与空间分布格局.结果表明:研究区幼苗缺失,幼树极少,年龄结构大体呈倒金字塔型,为衰退种群;林分偏老,十分稀疏矮小.不同生境胡杨种群年龄结构差异显著,其中后坑胡杨种群的年龄结...     

胡杨林地土壤水盐动态及对植被生长的影响

以甘肃河西走廊金塔县沙漠森林公园作为典型胡杨林地的研究区域,通过野外实地采样和植被生长状况的调查,研究不同土层土壤水盐动态变化以及对胡杨生长状况的影响.结果表明:在距离地表60cm以内,随着土层的加深,土层中水分的含量随之增高;而在60cm以下,随着土层的加深,土层水分的含量在不断减少,但变化平缓.土壤盐分的变化总体趋势为随着土层的不断加深,土层中盐分的含量在不断的减少,其中以0~10cm层土壤的盐分最高.在不同的水分和盐分条件下,胡杨林的生长状况为,随着水分的增加,不管是树高、胸径还是地径都呈现出增加的趋势,植被的生长状况也趋向良好;随着土壤含盐量的增加,植被的生长状况趋势于不良,区域植被趋于衰落.在一定条件下,土壤水盐运动是相伴而行的,土壤水分运移的过程带动了土壤盐分的运动,所以在水分和盐分共同作用下,每块样地土壤全盐量和含水量表现出相矛盾的现象.     

胡杨幼苗引种栽培试验

为了丰富北京园林绿化植物种类,满足首都园林绿化市场的需求,为北京市引进胡杨提供理论与实践基础,通过二年生胡杨幼苗引种栽培试验,研究了胡杨幼苗的物候期规律、生长情况、病虫害发生情况、移栽技术,总结了胡杨的来源及特性、繁育栽培技术要点等内容。研究表明:胡杨幼苗在北京地区4月中旬开始萌芽,4月下旬开始展叶,11月中旬落叶结束,进入休眠,能够完全适应北京地区自然环境,可正常生长发育。与原产地物候期相比,北京地区胡杨幼苗的物侯期变化较迟缓一段时间,生长期和赏秋色叶期均延长近1个月。胡杨二年生幼苗移栽繁育成活率可达88.25%,生长状况良好。移栽当年地径平均生长量为2.6mm,最高生长量为5.3mm;苗高平均生长量为46cm,最高生长量为82cm。在北京昌平地区胡杨幼苗的生长量比原产地额济纳生长量大。胡杨的适应性良好,病虫危害轻。     

新疆天然胡杨林土壤微生物多样性的研究

为了探明新疆天然胡杨林土壤微生物类群的生态分布情况，该文研究了幼龄林、中壮林、过熟林、衰亡林4个不同发育阶段胡杨林内的土壤细菌、真菌及放线菌的数量和类群组成.结果表明:4种林地内土壤微生物的数量和种类组成有明显差异，不同土壤层的微生物数量随着土层深度的增加逐渐减少，其中以31～40 cm范围内为最少.细菌在不同胡杨林的各个土层中均有分布，数量明显高于放线菌和真菌，而在部分林地内的土层中，没有分离到放线菌和真菌.在林地内共分离出土壤真菌11属，其中，曲霉属为4个不同发育阶段胡杨林土壤中的优势菌属.