新疆不同草地类型植物物种特征与水热因子的关系研究

本文以新疆7种草地为研究对象,调查364个样地的物种名录,分析不同草地植物科属种的变化特征,探讨了植物物种丰富度(SR)对年平均温度(MAT)、降水(MAP)、海拔的响应。研究结果表明,新疆草地以禾本科、菊科为优势科,优势属为针茅属、绢蒿属;物种丰富度变化为:温性草甸草原(7.73)>温性草原(5.04)>高寒草原(4.36)>温性荒漠草原(3.99)>温性草原化荒漠(3.02)>温性荒漠(2.08)>低平地草甸(1.43);全部样地和温性草原的SR与MAP呈正相关,与MAT、海拔呈峰型关系;低平地草甸和高寒草原的SR与MAP呈正相关而与MAT呈负相关,与海拔呈先降低再增加的趋势;温性荒漠草原的SR与MAP呈正相关,与MAT、海拔无相关性;温性荒漠的SR与MAP呈正相关,与MAT呈负相关,与海拔呈峰型关系;温性草甸草原和温性草原化荒漠的SR与MAT、MAP均无相关性。不同草地类型对温度、降水响应的差异,是由于植被类型和温度、降水的空间分异性,对于海拔的分异,来源于海拔梯度范围和所研究地区大尺度的气候特征。     

黄土区长期封育草地优势物种生态位宽度与生态位重叠对不同干扰的响应特征

运用Levins生态位宽度指数和Pianka生态位重叠指数及物种丰富度,初步分析了长期封育草地优势种群生态位对放牧、火烧和施肥的响应特征。结果表明:在封育(对照组)、放牧、火烧和施肥干扰下,生态位宽度最大的物种依次是白颖苔草、中华小苦荬、白莲蒿和本氏针茅;建群种本氏针茅在不同干扰下生态位宽度表现为施肥(1.362)>火烧(1.244)>封育(1.088)>放牧(1.026),物种丰富度指数则依次为放牧>施肥>火烧>封育。所有物种和优势种的生态位重叠指数平均值均表现为施肥>封育>火烧>放牧,且在各干扰下,生态位重叠指数最大的种对依次为本氏针茅和白颖苔草、大针茅和白颖苔草、大针茅和白颖苔草以及中华小苦荬和硬质早熟禾。综上所述,对长期封育的草地进行适度的干扰可提高物种丰富度,改善种群的生态位配置和最大限度地利用环境资源。     

黄土丘陵区植物间正相互作用对幼苗更新的影响

幼苗阶段是植物生活史中最脆弱与关键的阶段,在土壤侵蚀强烈的黄土坡面,现有优势物种能否作为保育物种发挥植物间正相互作用促进幼苗更新与存活还缺乏研究。以黄土丘陵区的3种典型植物群落(白羊草群落、狼牙刺群落、铁杆蒿群落)为研究对象,采用样方调查法研究了植物斑块和裸地斑块下幼苗的密度、物种组成、物种多样性以及与地上植物物种相似性的变化规律,对不同植物间的正相互作用的强度进行分析。结果表明:1)在研究区共记录到幼苗 52种,分属22科,主要由禾本科、豆科和菊科植物构成,且以多年生草本植物为主;2)不同斑块下幼苗的物种数量、密度、多样性和相似性指数大体表现为植物斑块>裸地斑块;同为植物斑块,不同植物群落幼苗物种数量是铁杆蒿群落>白羊草群落>狼牙刺群落,密度为铁杆蒿群落>狼牙刺群落>白羊草群落,多样性指数为铁杆蒿群落>白羊草群落>狼牙刺群落;而裸地斑块的幼苗密度与多样性指数均为铁杆蒿群落>狼牙刺群落>白羊草群落。3种群落两种斑块幼苗与地上植物的相似性系数均低于0.5,属于极不相似或中等不相似水平;3)植物斑块中的成年植株对其周围的幼苗存在积极的正相互作用,但在侵蚀干扰更加强烈,环境更加恶劣的阳坡白羊草群落、狼牙刺群落不同斑块间物种组成差异更大,植物改善微生境,促进更多类型幼苗更新的作用更加明显。总之,3种植物作为保育植物均能促进幼苗存活,但随着植株个体生长,可能存在物种间相互作用的转变,使得幼苗和地上植物的相似性不高。     

封育措施下荒漠草原针茅植物-土壤C、N、P化学计量特征

以内蒙古希拉穆仁典型荒漠草原封育措施(完全封育、季节封育)下优势植物短花针茅及克氏针茅为研究对象,通过测定其叶片、枯落物和土壤C、N、P 含量及化学计量特征,分析封育措施下两种针茅养分变化特征及养分限制因素。结果表明:1)两种针茅叶片及枯落物C、N、P含量均表现为完全封育>季节封育,土壤N含量为完全封育(2.54 g·kg^-1)<季节封育(2.75 g·kg^-1);2)两种针茅植物叶片C/N、C/ P表现为季节封育>完全封育(P<0.05),说明完全封育降低了两种植物的固碳能力,土壤C/N与C/P均表现为完全封育(6.03、39.80)>季节封育(4.92、36.58)且差异显著(P<0.05);3)不同封育措施两种针茅叶片N/P>16,说明封育下两种针茅植物在研究区内主要受P的限制。研究结果进一步为荒漠草原可持续恢复管理提供科学指导。     

浑善达克沙地3种灌木土壤分形特征与养分关系

以浑善达克沙地广泛分布的3种典型荒漠草原灌木柄扁桃、小叶锦鸡儿和狭叶锦鸡儿灌丛下土壤为研究对象,测定分析3种灌丛下0~60 cm土层深度的土壤颗粒机械组成、土壤体积分形维数和土壤养分含量的垂直分布特征,探讨草原灌丛化后土壤分形特征与土壤肥力的关系,揭示灌丛植被在荒漠草原的生存与扩散机制。结果表明,3种典型灌丛形态结构存在差异,拦截风沙流后沉积在灌丛下的土壤粒度特征不同,其中粘粉沙体积含量和分形维数在不同物种间差异显著(P<0.05)。土壤分形维数表现为小叶锦鸡儿(2.346)>狭叶锦鸡儿(2.259)>柄扁桃(2.149)>裸沙地(2.057);土壤分形维数主要由粒径小于0.25 mm的粘粉沙(<0.05 mm)、极细沙(0.05~0.1 mm)和细沙(0.1~0.25 mm)体积百分含量决定,其中0.1 mm粒径是决定研究区灌丛下土壤分形维数的临界粒径,即小于该粒径的粘粉沙、极细沙含量越多,土壤分形维数越高。灌丛下土壤有机质和全氮含量与土壤分形维数存在极显著正相关关系(P<0.01);土壤有机质含量随土层深度增加而递减,全氮和全磷含量随土层波动性较强,不同物种间土壤有机质和全氮含量差异显著(P<0.05),而全磷含量差异不显著。灌丛覆盖的土壤结构和肥力均较裸沙地有明显改善,不同物种改良土壤的效果依次为小叶锦鸡儿>狭叶锦鸡儿>柄扁桃。     

短花针茅荒漠草原不同放牧强度土壤线虫群落研究

为探明短花针茅荒漠草原土壤线虫群落分布特征及不同放牧强度对土壤线虫群落的影响,该研究对短花针茅荒漠草原4个不同放牧强度草地的线虫群落进行了系统调查。结果表明：试验区共捕获18属7 200条/100 g干土线虫。拟丽突属、丽突属2个属分别占个体总数的22.78%、41.90%,为该地区的优势类群。多样性分析表明：线虫群落个体数、物种丰富度均为轻度放牧草地大于其余放牧强度草地;群落多样性指数为对照样地>轻度放牧草地>重度放牧草地>中度放牧草地;群落均匀度指数为重度放牧草地>对照样地>（轻度放牧草地=中度放牧草地）。生态指数分析表明：成熟度指数为轻度放牧草地>对照样地>中度放牧草地>重度放牧草地,可见轻度放牧草地和对照样地土壤较稳定,而重度放牧草地土壤受外界活动扰动程度最大;通道指数为中度放牧草地>重度放牧草地>轻度放牧草地>对照样地。此外,通过对不同放牧强度草地植物群落多样性、生物量、盖度、平均高度、枯落物干重、土壤含水量、酸碱度、土壤有机质等环境因子与土壤线虫群落特征指数进行多元逐步回归分析,阐明了放牧条件下影响土壤线虫群落的关键生态变量。研究结果可为确定有益于荒漠草原线虫群落生物多样性维护的放牧强度提供参考。     

坡向对青藏高原东北缘高寒草甸植被构成和养分特征的影响

坡向是重要地形因子之一,通过影响光照、温度及土壤养分等进而影响群落植物种的组成和分布。本研究通过对青藏高原东北缘不同坡向高寒草甸草地的植被构成和养分特征进行了分析,揭示坡向对植物群落组成和空间分布形成的影响。结果表明,1) 草地群落优势种和亚优势种构成,阳坡以禾本科的赖草、西北针茅和洽草等为主,阴坡以莎草科的矮嵩草和线叶嵩草及豆科的阴山扁宿豆等为主;2)草层高度、植物物种数和α多样性指数为阴坡>阳坡,β多样性指数在坡向之间无显著差异;3) 阳坡和阴坡草地植物生活型以地面芽和地下芽为主,分别占草地群落总物种数的71.0%和89.0%,1/2年生及地上芽植物为阳坡>阴坡,地面芽植物为阴坡>阳坡,地下芽植物在坡向之间无显著差异;4) 草地群落生物量构成,阳坡为禾本科(78.3%)>莎草科(8.3%)>菊科(6.4%)>其他科(7%),阴坡为莎草科(54.3%)>豆科(16.4%)和禾本科(14.8%)>蓼科(5.3%)和菊科(4.6%)>其他科(4.0%);除菊科外,所有各科植物生物量在坡向之间均差异显著,地上总生物量在坡向之间无显著差异;5) 0~20 cm土壤N含量为阴坡>阳坡,10~20 cm土壤P、K、Cu、Zn含量为阳坡>阴坡;6) 0~30 cm土温为阳坡>阴坡,0~40 cm土壤含水量阴坡>阳坡。总之,坡向对高寒草甸草地群落植物种构成和土壤理化特性的变化起着重要作用。     

沿民勤绿洲荒漠过渡带分布的4种优势植物光合生理响应

绿洲荒漠过渡带植被在防止荒漠化过程中起到重要作用,因而对其优势植物的光合生理特征和健康状况评价尤为重要。本试验研究了过渡带不同分布区(从绿洲到荒漠方向依次为:绿洲边缘区、过渡带2区、过渡带3区和荒漠边缘区)4种优势植物的光合生理生态特性。结果表明,在民勤绿洲荒漠过渡带沿荒漠方向梯度下,4种植物叶片(同化枝)含水量和总叶绿素含量逐渐降低,而类胡萝卜素含量逐渐增加,从而减轻过渡带植物的氧化胁迫,说明4种植物受到不同程度的干旱胁迫;4种植物的光合能力随着绿洲向沙漠的延伸逐渐降低,但下降幅度不一致,白刺下降最小,梭梭和芦苇下降较大,沙拐枣在绿洲边缘和过渡带3区较高,而在过渡带2区和荒漠边缘较低;它们的气孔导度与光合能力变化趋势一致,与植物叶片(同化枝)水分利用效率和蒸腾速率变化趋势不同。芦苇和白刺在过渡带2区水分利用效率最高,沙拐枣在过渡带3区最高,梭梭则为逐渐降低。4种植物叶绿素荧光参数F_v/F_m和F₀变化趋势表明梭梭在过渡带梯度下,发生了伴随着光系统破坏的长期光抑制,从而降低其光合活性,而白刺叶片光系统却没有明显受到环境因子的胁迫;芦苇和沙拐枣只有在荒漠边缘才受到严重的胁迫,这些结果表明白刺比芦苇和沙拐枣更适应于过渡带旱化生境,梭梭的适应能力最差。总之,上述研究结果为认识荒漠绿洲过渡带优势植被退化的生理生态学机制和植被恢复过程中物种的选择提供了有力的科学依据。     

黄土高原带状植被土壤理化性质空间分异特征

为探究带状格局植被对土壤理化性质的影响及在空间上的差异,选取我国黄土高原柠条和山杏两种典型的带状植物篱为研究对象,并对其0~60 cm土层理化性质空间特征进行对比分析,结果表明,(1)柠条植物篱系统内各部位土壤容重、最大持水量、非毛管孔隙度、总孔隙度差异显著(P<0.05);山杏植物篱系统与梯田土壤毛管孔隙度和非毛管孔隙度差异显著(P<0.05);各部位间土壤水分物理性质因植物篱类型不同而分异明显。(2)两种带状植物篱系统土壤小团聚体(粒径0.25~2.00 mm)和微团聚体(粒径<0.25 mm)各部位分异显著(P<0.05),植物篱对粒径<2.00 mm的水稳性团聚体空间分异产生明显影响。(3)两种带状植物篱土壤砂粒(粒径0.05~2 mm)、粉粒(粒径0.002~0.05 mm)、粘粒(粒径<0.002 mm)含量差异均不显著(P>0.05),但植物篱能改变砂粒、粉粒、粘粒的相对组成。(4)柠条植物篱系统内各部位土壤有机质表现为带内(3.57%、Ⅱ级)>带后(3.09%、Ⅱ级)>带间(2.72%、Ⅲ级)>带前(2.64%、Ⅲ级),且各部位间分异明显;山杏植物篱系统土壤有机质表现为带间(1.47%、Ⅳ级)>带内(1.41%、Ⅳ级),分异不明显;不同植物篱类型间有机质分异不同。(5)植物篱土壤砂粒和水稳性小团聚体与有机质均呈极显著正相关关系(P<0.01);粉粒和粘粒与有机质均呈显著负相关关系(P<0.05);土壤容重、水稳性大团聚体、微团聚体均与土壤有机质无明显相关关系。     

喀斯特山区不同草地土壤结构及分形特征

以喀斯特区域不同草地生态恢复阶段为研究对象,采用时空互代法对喀斯特山区耕地、退耕还草地、草地、林草间作地的土壤颗粒、团聚体、微团聚体粒径分布及分形维数进行研究,并分析分形维数与土壤理化性质的相互关系。结果表明,在石漠化恢复过程中,粗粒径微团聚体、团聚体含量随生态的不断恢复而增加,细粒径含量降低,但土壤机械组成与之相反。0~10 cm土层土壤微团聚体平均重量直径(MWD)表现为林草间作地、草地>耕地>退耕还草地,退耕还草地显著低于其他草地类型,分别比林草间作地、草地、耕地低0.15、0.15和0.11 mm;团聚状况在10~20 cm下均表现为草地>林草间作地>耕地>退耕还草地,其中退耕还草地显著低于林草间作地和草地,分别低8.26%和13.18%;土壤结构特征表明退耕还草地结构最弱。生态恢复过程中,土壤微团聚体和团聚体的分形维数从大到小依次为退耕还草地>耕地>林草间作地>草地,土壤颗粒分形维数从大到小依次为草地>林草间作地>耕地>退耕还草地,表明喀斯特山区土壤结构随生态恢复而逐渐变好,土壤分形维数一定程度上能反映喀斯特石漠化区域生态恢复的过程与特征。同时喀斯特地区土壤分形维数与其理化性质存在较好的相关性,微团聚体及团聚体分形维数能够较好的表征土壤结构及抗蚀能力的强弱。在石漠化区域生态恢复与石漠化治理过程中,通过人工调控措施,缩短退耕还草阶段,加快草地等植被覆盖度的增加,能有效减少水土流失,改善该区生态环境。     

驼绒藜属植物种质资源遗传多样性RAPD分析

对驼绒藜属7份材料在分子水平上,采用RAPD技术进行遗传距离的分析和研究。结果表明,驼绒藜种的宁夏生态型、新疆生态型和荒漠生态型以及科尔沁生态型的华北驼绒藜种与华北驼绒藜聚成一个大类群。驼绒藜种和华北驼绒藜种的遗传关系较近。将北美驼绒藜种和心叶驼绒藜种划成两个独立类群。驼绒藜属内的种间存在着较大的遗传差异,具有丰富的遗传多样性。随机引物S64扩增的7种谱带类型可以区别7份材料。     

沙拐枣属植物的研究进展

沙拐枣属植物（Calligonum L.）作为我国荒漠地区的一种固沙造林先锋树种,具有抗旱、耐高温、耐瘠薄、抗风蚀沙埋、繁殖容易、适应性强、生长迅速、对干旱和流沙具有特殊适应性等特点。从种类分布、繁殖技术、化学成分、抗逆分子生物学及生态特性等方面对沙拐枣属植物的研究进展进行了综述,旨在为沙拐枣的荒漠治理、抗逆机理、基因资源挖掘等研究奠定基础。     

野生华北驼绒藜种群衰退的生殖特性探讨与恢复对策

华北驼绒藜(Ceratoides arborescens)为中国特有旱生灌木,其营养丰富,抗逆性强,是生态建设和改良草地的优良植物;目前其野生种群退化严重,并存在严重的生殖障碍。基于笔者近年来对内蒙古野生华北驼绒藜种群生殖生态学方面研究的基础,分析了华北驼绒藜种群生殖生态学特征,进而探讨了华北驼绒藜种群退化的生殖和环境因素,最后提出华北驼绒藜种群恢复原理与技术。     

沙拐枣属植物种质资源描述规范和数据标准的研究

沙拐枣属植物为灌木或半灌木,多分枝,是荒漠地区优良固沙和饲料植物。文章论述了沙拐枣属植物种质资源描述规范和数据标准制定的原则、方法及主要研究内容,对于规范全国沙拐枣属植物种质资源的收集、整理、保存、鉴定、评价、信息与实物共享具有重要意义。     

新疆双峰驼的品种特征及饲养管理要点

新疆双峰驼产于新疆准噶尔盆地和塔里木盆地边缘及天山南北坡的荒漠草场、荒漠草原草场地带。新疆双峰驼在长期的进化过程中,形成了适应独特的荒漠化生态条件的器官和生活习性,具有耐粗饲、耐渴、耐饥饿、耐热、耐寒、抗风沙及善长途奔走等诸多特性。作者介绍了新疆双峰驼的品种特征、生产性能及饲养管理的特点,并对新疆双峰驼的饲养前景作了展望。     

黄土高原半干旱区不同本氏针茅种群抗旱性研究

植物的抗旱性是植物在干旱环境下生存的基础,是植物适应不利环境的机制与策略。在黄土高原半干旱区3种主要草地类型(森林草原、典型草原和荒漠草原)的典型区域,选取4个具有明显地带性的本氏针茅(Stipa bungeana)种群,测定其若干抗旱性生理指标,分析其生理生化特性的差异及这些性状之间的相关性,并利用模糊数学中的隶属函数值法对这些指标及不同地理分布本氏针茅种群的抗旱性进行综合定量评价。结果表明:叶绿素和丙二醛能反映生境的干旱程度;保护酶活性在种群间的变化并不规律;渗透调节物质含量在同一种群内存在"互补"现象;Pearson相关分析发现多数指标间并不存在显著相关关系,且与生境的变化趋势不一致;利用UPGMA法对其构建的各种群间聚类关系图也不能反映种群间实际地理距离和生境的相似性;综合抗旱性强弱顺序为:内蒙古种群>甘肃种群>陕西种群>宁夏种群,总体趋势表现为水分条件越差抗旱性越强。     

高温胁迫对高羊茅航天诱变新品系生理特性研究及综合评价

本研究以高羊茅航天诱变新品系和贵州主推的育成品种水城高羊茅和黔草1号高羊茅共11份材料为研究对象,采用盆栽试验,在42 ℃/32 ℃(12 h/12 h)人工气候室进行高温胁迫试验,每4 d测定可溶性蛋白、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)生理生化指标,并应用隶属函数法和灰色关联度法对其生理指标及11份高羊茅材料耐热性进行综合评价。结果表明,可溶性蛋白质随着高温胁迫时间的延长总体呈下降趋势,SOD、POD、CAT含量随着高温时间的延长总体呈上升趋势。4个生理指标在11份材料间均存在显著性差异。利用隶属函数法对11份高羊茅材料进行综合耐热适应性评价,得出耐热性顺序为:SP5-85>SP5-60>SP5-71>SP5-42>SP5-94>SP5-7>SP5-88>水城高羊茅>SP5-5>SP5-89=黔草1号高羊茅。利用灰色关联性分析法得出各耐热指标与耐热性的关联序为:SOD>CAT>POD>可溶性蛋白质。     

不同种类早熟禾苗期抗旱性综合评价

在干旱半干旱地区,水分是牧草生长的主要限制因素之一,探究牧草苗期阶段的抗旱性特征对干旱地区牧草引种筛选具有重要意义。本研究选取了青海省海北地区的8份早熟禾属(Poa L.)种质材料,于苗期分别对其进行干旱胁迫处理,并测定干旱胁迫后第5d和第10d各草种叶片的细胞膜透性及丙二醛(MDA)、脯氨酸和叶绿素的含量,运用Fuzzy数学中隶属函数法对8种早熟禾进行抗旱性综合评判。结果表明:随着胁迫时间的延长,8份早熟禾属种质材料的叶绿素含量均显著下降(P0.05),细胞膜透性、脯氨酸和MDA含量则显著增加(P0.05)。综合评价结果表明:不同种质材料间苗期抗旱性差异较大,由强到弱依次为:草地早熟禾高原早熟禾山地早熟禾光稃早熟禾波伐早熟禾早熟禾莫若波利草地早熟禾冷地早熟禾,草地早熟禾和高原早熟禾抗旱性较强,更适合在干旱地区种植。     

阿拉善飞播区沙拐枣利用率的研究

用定量的方法研究阿拉善沙地植物群落数量特征及耗水规律,结果表明,阿拉善沙拐枣Calligonummongolicum是植物群落中的优势种。该植物群落的耗水量则取决于大气降水,降水丰富月份,植物的耗水量大,生长量相应增多;在月降水4 mm的条件下,植物只能维持或过量消耗土壤水用于生长,其生长量下降;降水正常年份中,该群落生产1 g干物质消耗土壤水603~648 g,土壤水的利用效率是0.15%~0.16%。用模拟的方法研究沙拐枣的利用率,结果利用30%~50%为最佳。     

干旱胁迫对高羊茅航天诱变新品系生理特性的影响及综合评价

为揭示高羊茅航天诱变新品系对干旱胁迫的响应和适应,培育出耐旱性强的新品种。以高羊茅航天诱变新品系12份及其亲本黔草1号高羊茅和贵州主推品种水城高羊茅为材料,采用盆栽试验,在人工气候室进行干旱胁迫处理,测定可溶性蛋白、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性、叶绿素(Chl)生理指标,并应用隶属函数法和灰色关联法对其生理指标及14份高羊茅材料耐旱性进行综合评价。结果表明,可溶性蛋白质随着干旱胁迫程度的增加总体呈上升趋势,SOD、POD、CAT含量随着干旱胁迫程度增加总体呈下降趋势,叶绿素含量随干旱胁迫程度加剧呈下降趋势。5个生理指标在14份材料间均存在显著性差异。利用隶属函数法对14份高羊茅材料进行综合耐旱性评价,SP5-32的平均隶属函数值最大,为0.533,耐旱性顺序为:SP5-32>SP5-75>水城高羊茅>SP5-60>SP5-94>SP5-97>SP5-89>SP5-71>SP5-7>SP5-85>SP5-42>SP5-5>黔草1号高羊茅>SP5-88。利用灰色关联性分析法得出各耐旱指标与耐旱性的关联序为:POD>可溶性蛋白质>SOD> CAT>Chl,关联度在0.55~0.65之间。因此,SP5-32更加适应干旱地区,干旱胁迫下保护酶活性大小、可溶性蛋白质含量与叶绿素含量对高羊茅材料的耐旱性是大致相同的。