毛乌素沙地油蒿（Artemisia ordosica）根围AM真菌的时空分布研究

【目的】阐明荒漠地区AM真菌生态作用及其与沙生植物的互作关系,为AM真菌资源的合理利用及荒漠环境的恢复提供理论依据。【方法】在毛乌素沙地东北缘的中国科学院植物研究所鄂尔多斯沙地草地生态站设立样地,于2007年4,8和10月,采集油蒿(Artemisia ordosica)根围0~10,10~20,20~30,30~40和40~50 cm土层土样,分离其丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌并测定相关土壤因子,系统研究油蒿根围AM真菌的时空分布。【结果】AM真菌在油蒿根系的总定殖率(86.9%)和丛枝定殖率(24.8%)均较高,说明二者间有良好的共生性;油蒿根围AM真菌孢子密度和定殖率随季节和土壤深度的变化而具有明显的时空性差异,并与土壤微环境显著相关。油蒿根围0~40 cm土层的菌丝定殖率和泡囊定殖率均较高且无显著变化,丛枝定殖率以30~40 cm土层较大。AM真菌孢子密度、土壤养分及土壤酶活性最大值均出现在0~20 cm土层,并随土壤深度增加而递减。AM真菌孢子密度、土壤速效磷含量、速效氮含量及土壤酶活性均随时间积累而增加,于10月份达到最大值。AM真菌孢子密度与土壤速效磷含量及磷酸酶活性呈显著正相关,丛枝定殖率与有机质含量、速效氮含量及土壤脲酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶的活性均呈显著负相关,仅与pH显著正相关。【结论】AM真菌对提高寄主植物抵御外界干扰的能力维护荒漠土壤生态系统结构的完整性和功能稳定性具有重要意义。     

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。     

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.     

广西野生黄花蒿根际土壤AM真菌类型调查分析

[目的]调查广西野生黄花蒿根际土壤丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizae,AM)真菌与野生黄花蒿的共生情况及其根际土壤理化性状差异,为筛选对广西野生黄花蒿生长有明显促进作用的高效菌株及推动AM真菌在黄花蒿生产上的应用提供理论依据.[方法]采集野生黄花蒿根际2~30 cm土样,分别测定土壤pH、有机质碳、速效磷、碱解氮和速效钾含量,采用湿筛倾析—蔗糖离心法分离AM真菌孢子,观察记录孢子数量、形态并进行AM真菌类型划分和鉴定.[结果]不同采样点的野生黄花蒿均被AM真菌侵染,对野生黄花蒿的侵染率在29.15%~40.43%,其中崇左市土样的侵染率最高,南宁马山县土样的侵染率最低;10 g风干土样中的孢子数量以崇左市的最高(163个),百色田林县的最低(32个);不同样点的侵染强度为2~3级,属中等偏下水平.不同样点的土壤pH在7.61~8.38,属弱碱性土壤;土壤有机质碳含量为5.15~58.08 g/kg,速效磷、碱解氮和速效钾含量分别为54.71~551.20、98.70~595.00和66.89~547.30 mg/kg,不同样点间差异明显.AM真菌孢子密度、种类丰度(SR)和物种多样性指数也因采样点不同而存在明显差异.从9个地区55份土样中共分离出42种不同种类的AM真菌.[结论]广西野生黄花蒿根际AM真菌的分布因地理位置不同而存在差异,与土壤营养状况基本呈反比.野生黄花蒿根际土壤环境差异可能是造成AM真菌多样性的重要原因.     

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％。     

毛乌素沙地沙柳根系与土壤水分特征的研究

[目的]分析毛乌素沙地沙柳根系分布特点及土壤水分的关系,进一步确定干旱地区沙柳根系吸水模型。[方法]采用挖掘法对沙柳样地的毛、细和侧根根系分布进行调查研究,使用土壤水分中子仪测量土壤含水率。[结果]沙柳样地毛根根量分布呈现逐渐递减规律,最大值出现在表层20 cm,毛根主要利用表层20 cm以上的土壤水分。细、侧根根量分布呈现先增大后减少规律,最大值出现在100~120 cm土壤深度,细、侧根主要利用100 cm深度上的土壤水分。[结论]沙柳根系生物量总体上逐渐减小,根系分布与土壤水分变化基本符合沙柳吸水规律。     

不同固定程度沙地油蒿根系与土壤水分特征研究

水分是干旱、半干旱地区生态系统中最重要的限制因子,而根系是植物吸收水分的重要器官。为研究不同固定程度沙地油蒿根系与土壤水分特征,分别选取毛乌素沙地固定、半固定和流动沙地上的油蒿植株,采用分层取土的方法调查不同类型沙地上的油蒿根系分布特征,同时用TDR测定相应层次土壤水分。结果表明:固定、半固定和流动沙地油蒿根系均以粗根最多,中粗根次之,细根最少,且随着土层深度的增加,3种级别的根量均呈指数状递减;固定、半固定和流动沙地0～40 cm范围内细根所占比重分别为:79.11%、74.71%和53.23%,固定和半固定沙地油蒿植株主要利用0～40 cm范围内的土壤水分,而流动沙地油蒿植株能更多地利用40 cm以下土壤水分。从流动沙地到固定沙地,植被盖度不断增加,植被对土壤水分的消耗也逐渐加大,同时由于地表发育的生物结皮具有阻碍降水入渗的作用,造成固定沙地土壤水分不断恶化,久之将造成固定沙地油蒿群落的衰退。     

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。     

AM真菌生态学研究进展

简述了丛枝菌根（AM）真菌在生态系统中的作用及各种生态因素对AM分布的影响。     

毛乌素沙地樟子松造林技术

毛乌素沙地水土流失严重,降水量稀少,存在严重的沙漠化现象。结合樟子松的特征特性,从造林地选择、苗木选择、造林、造林后抚育管理等方面对毛乌素沙地樟子松造林技术进行总结,以期改善当地生态环境。     

毛乌素沙地油蒿植冠下土壤粒径特征及其影响因素分析

为探索毛乌素沙地油蒿群落土壤结构与土壤稳定性的关系,分析了油蒿植冠微环境下土壤粒径特征及其相关因素。研究表明：油蒿植冠下土壤机械组成以砂粒（90.23%）为主,其次是粉粒（8.31%）,粘粒含量（1.46%）最少,有机质平均含量2.67 g/kg,总氮平均含量0.12 g/kg,受油蒿植株形态结构特征等因素影响,油蒿植冠下不同方向、同一方向不同距离处土壤颗粒组成及养分状况存在差异;油蒿植冠下土壤颗粒分形维数在1.689~1.860之间,土壤分形维数与土壤砂粒含量呈显著负相关（P<0.05）,与土壤粉粒、粘粒、总氮含量呈显著正相关（P<0.05）,与土壤有机质含量呈极显著正相关（P<0.01）。土壤微团聚体作为土壤结构的颗粒单元、土壤养分的主要载体,其含量及组成与土壤肥力、抗侵蚀性密切相关,在对油蒿群落进行恢复重建过程中,要充分考虑油蒿植冠下微环境土壤粒径特征及其影响。     

近45年毛乌素沙地的气候变化及其与沙漠化的关系

气候变化是影响区域生态环境演化的重要因素,为了研究毛乌素沙地的气候变化及其对沙漠化的影响,利用近45年(1961~2005年)的气象资料,分析了毛乌素沙地4个典型旗县(鄂托克旗、乌审旗、榆阳区及盐池县)的气温、降水量、气温与降水量的关系、年大风累计日数及蒸发量的变化。结果表明,该地区20世纪70~80年代气候发生了重要变化,气温回升较快,降水量和气温变化具有同步性,大风日数逐渐减少,蒸发量下降,这些气象要素的变化有利于沙漠化逆转;该地区气候空间差异很大,东南部地区的气候条件较西北部地区优越。依据文献记载,毛乌素沙地沙漠化的总体趋势及不同地区的空间差异与本文研究所得的气候变化趋势及空间差异结论相似,说明该地区的气候变化与沙漠化关系非常密切。     

毛乌素沙地杨柴和黑沙蒿灌丛土壤水分状况及水量监测

【目的】研究毛乌素沙地杨柴和黑沙蒿灌丛的土壤剖面水分状况和土壤水分消耗与平衡方式。【方法】以该区的杨柴灌丛、黑沙蒿灌丛、杨柴-黑沙蒿混生灌丛为研究对象,采用TDR法对土壤剖面监测水分,灌丛水量平衡方程计算土壤水分收支比。【结果】(1)0~300 cm土壤剖面水分含量随着土壤深度的增加先降低后升高,根据土壤剖面水分时空变化将土层大致分为速变层(0~40 cm)、活跃层(40~100 cm)、次活跃层(100~200 cm)和稳定层(200~300 cm)。速变层受降雨影响较大,在强降雨后,速变层不同样地土壤剖面出现多个“高水分中心”,稳定层土壤水分受植被生长影响较大,杨柴灌丛与混生灌丛土壤剖面出现多个“低水分中心”。(2)不同灌丛化样地对降雨的响应方式不同,裸地与杨柴灌丛对降雨的响应方式为脉冲式响应,混生灌丛与黑沙蒿灌丛对降雨的响应方式为延迟聚积式响应。(3)土壤活跃层(40~100 cm)土壤水分含量在趋势为黑沙蒿灌丛>杨柴-黑沙蒿混生灌丛>裸地>杨柴灌丛,在次活跃层(100~200 cm)土壤水分含量趋势为黑沙蒿灌丛>杨柴-黑沙蒿混生灌丛>杨柴灌丛>裸地,在稳定层(200~300 cm)水分土壤水分含量趋势为裸地>黑沙蒿灌丛>杨柴灌丛>杨柴-黑沙蒿混生灌丛。(4)2019年样地贮水变化量由大到小为黑沙蒿灌丛>杨柴-黑沙蒿混生灌丛>裸地>杨柴灌丛,黑沙蒿灌丛为积累水分型的灌丛,2019年共累积124 mm的降雨;混生灌丛为平衡水分收支型的灌丛,一部分水分进行贮藏另一部分进行蒸散;裸地与杨柴样地都为消耗水分型,蒸散量与全年降雨量大致相等。【结论】杨柴灌丛水分出现负平衡,大气-植被-土壤间的水分不能闭合循环,随着时间尺度增长,土壤水分的植被承载力达到极限,黑沙蒿群落合理的水分平衡策略驱动了杨柴群落向黑沙蒿群落的演替。     

毛乌素沙地切叶蜂科8种类COI基因序列比较分析

采用PCR扩增和序列测定技术,对内蒙古毛乌素沙地切叶蜂科的8种野生蜂线粒体DNA细胞色素氧化酶Ⅰ(COI)基因片段进行了研究。结果表明:扩增得到658bp的基因片段长度,碱基组成的A+T为75.8%,含量显著高于G+C(24.2%)含量。共检测到203个变异位点,占总位点的30.9%。变异位点转化数明显少于巅换数,巅换主要以A-T之间为主。采用邻接法(NJ)、最大似然法(MP)和UPGMA法构建系统进化树,结果显示:海切叶蜂Megachile maritima和大和切叶蜂M.japonica亲缘关系最近;北方切叶蜂M.manchuriana、双斑切叶蜂M.leachella和凹足切叶蜂Megachile sp.聚为一类;戎拟孔蜂Hoplitis princeps和花黄斑蜂Anthidiumflorentinum与其他6个种间的遗传差异最大,亲缘关系最远。研究结果与传统分类一致,对利用COI序列建立快速、准确野生蜂的分子鉴定具有一定参考价值。     

油蒿与臭柏沙地生物结皮对土壤理化性质的影响

根据沙地固定情况和生物结皮发育程度选取油蒿(Artemisia ordosica)群落中半固定沙地初期阶段发育的生物结皮(SF-E)、半固定沙地较厚的生物结皮(SF-L)、新固定沙地生物结皮(NF)、中期固定沙地生物结皮(MF)、老固定沙地生物结皮(OF)和苔藓结皮(MOSS)6种类型生物结皮和臭柏(Sabina vulgaris)群落中丘间地(Ⅳ)和丘顶(TV)2种生物结皮,比较了不同类型生物结皮对土壤理化性质的影响.结果表明:不同类型生物结皮表层土壤有机质、总N及土壤粒度组成存在差异.随着生物结皮从MS-SF-E-SF-L-NF-MF( MOSS)-OF-IV-TV的发育,表层土壤有机质、总N及粉粒质量分数呈现递增的趋势,而土壤粗砂粒质量分数随生物结皮的发育而递减;表层土壤富集的养分及细颗粒组分有向下位移的现象,导致表层下10 cm处土壤养分质量分数及颗粒组成也随生物结皮的发育程度而发生与表层土壤趋势相同的变化.总之,生物结皮的发育能显著增加表层土壤有机质、总N及土壤细颗粒成分.     

不同基质及丛枝菌根真菌对黄花蒿育苗的影响

为筛选出适宜黄花蒿幼苗生长的理想基质,比较了6种不同基质以及接种丛枝菌根真菌对黄花蒿幼苗生长的影响.结果表明:在供试的6种基质中,泥炭∶河沙=1∶2基质中的黄花蒿种子最早出现萌芽及第1片真叶,发芽率、幼苗苗高、根长、鲜重、干重和菌根侵染率均最高,且接种丛枝菌根真菌摩西球囊霉后促进效果更显著.泥炭与河沙按1:2比例混合的基质可作为培育黄花蒿菌根化苗的理想基质.     

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。