平茬年限对沙冬青光合特性与比叶面积的影响

【目的】为在理论与技术上解决孑遗植物种质资源的保存与修复,探究沙冬青被平茬后更新恢复生长的机理和策略。【方法】利用Li-6400便携式光合仪测定了不同平茬年限沙冬青的光合生理特性,同时分析了不同平茬年限沙冬青比叶面积(SLA)与光合速率(Pn)、水分利用效率(WUE)的关系,从而更好地解释平茬复壮后植物补偿性生长机理与持续年限。【结果】平茬后沙冬青净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)显著提高,且日变化趋势一致,除平茬后恢复1 a的沙冬青为单峰型,其它平茬年限和未平茬(CK)均为双峰型,且均在11:00左右出现最大值,有第二峰值的出现在15:00左右,不同平茬年限沙冬青水分利用效率日变化趋势也呈单峰或者双峰型,但峰值出现的时间存在差异。随着平茬年限的增加,恢复生长的速度减慢,其净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率也逐渐降低,日均值的大小顺序均为:平茬后恢复1 a>平茬后恢复3 a>平茬后恢复8 a>未平茬CK。不同平茬年限沙冬青的比叶面积差异性显著(P <0.05),且随着平茬年限的增加,比叶面积不断减小。不同平茬年限沙冬青比叶面积与净光合速率存在显著的正相关关系,与水分利用效率存在显著的负相关关系,随着平茬年限的增加,沙冬青比叶面积与净光合速率、水分利用效率的回归方程斜率均逐渐减小,即植株单位叶面积净光合速率和水分利用效率均逐渐降低。【结论】有必要通过对衰老、干枯的沙冬青进行合理平茬,以促进林分复壮和生长,同时提高生产力,有利于促进荒漠生态系统有效恢复。     

18个杨树无性系抗光肩星天牛的对比研究

以河套平原的磴口县作为光肩星天牛疫区试点,选用18个速生杨无性系为试验材料,长期观测光肩星天牛的生活史:产卵、孵化、发育、羽化,并连年调查无性系的生长情况。试验选出6个抗光肩星天牛无性系:北抗16-8、北抗16-17、北抗16-18、北抗16-22、北抗16-27、银中杨;荷兰速生杨、306-45、DN-34等无性系初期抗性较好,但试验年限较短,需要进一步验证;新疆杨对光肩星天牛抗性较弱,但受天牛幼虫破坏后仍能维持比较正常的生长状况。在参试的18个无性系中以北抗16-8综合表现最优。     

乌兰布和沙漠东北部覆膜对杨树苗期土壤水热变化及成活率的影响

[目的]研究乌兰布和沙漠东北部防护林树种成活率的影响因素。[方法]在乌兰布和沙漠东北部采用覆膜造林措施,研究单侧覆膜、两侧覆膜和不覆膜(CK)对杨树苗期土壤含水率、土壤温度、成活率、保存率、生长指标的影响。[结果]不同覆膜方式土壤含水率均随着土层深度的增加呈上升趋势,土壤含水率从大到小依次为两侧覆膜、单侧覆膜、CK,浇水后15 d,在0~10、10~20、20~30、30~40、40~50、50~60 cm层两侧覆膜土壤含水率分别比CK提高43.6%、34.6%、32.9%、25.8%、18.0%、7.1%。土壤温度从大到小依次为两侧覆膜、单侧覆膜、CK,两侧覆膜在5、10、15、20 cm层分别比CK提高0.9、0.8、1.1、0.8℃。杨树成活率与保存率从大到小依次为两侧覆膜、单侧覆膜、CK,杨树胸径生长量从大到小依次为两侧覆膜、单侧覆膜、CK;新稍生长量从大到小依次为两侧覆膜、单侧覆膜、CK。[结论]在乌兰布和沙漠东北部地区,建议造林采用覆膜的措施。     

节水型农田防护林侧根生物量增长偏极现象的研究

为了解林带根系适应干旱气候长期进化而形成的生态特性,探明干旱区农田防护林侧根生物量分配结构,采用空间代替时间的方法,按胸径径级和固定样方挖根,调查了乌兰布和沙漠磴口绿洲新疆杨田渠林路式农田防护林带侧根生物量。结果表明：随着胸径的增长,各径级侧根生物量均有增大的趋势,粗、大侧根生物量占侧根81.55%以上,是侧根生物量主体部分,剩余为中、小、细侧根生物量;粗侧根生物量分配比例随着胸径增长而增大,大、中、小、细侧根生物量分配比例则减小。通过调查建立了17个侧根生物量增长模型,经回归模型显著性检验均显著相关。绿洲农田防护林林带5个等级侧根生物量增长呈不均衡偏极现象,随着胸径的增长,趋于粗侧根生物量分配比例单侧偏极增长趋势,这是沙漠绿洲人工林适应干旱环境进化的结果。     

乌兰布和沙漠东北部几种白刺群落植物多样性研究

根据对乌兰布和沙漠东北部4种白刺植物群落的样地调查数据,采用物种丰富度指数S、Shannon-Wiener指数H'、Simpson指数D、Pielou均匀度指数J、Alatalo均匀度指数Ea、Whittaker指数βw、相异性系数CD、群落共有度Jaccard指数CP、Bray-Curtis指数CN等指标研究了该地区4种白刺群落分层的α多样性和β多样性。结果表明:这些α多样性和β多样性测度指标有效表征了干旱沙漠区同属不同植物群落内部在物种组成方面的差异、生境差异、群落间物种组成差异。四种白刺群落的草本层的物种丰富度指数都明显大于灌木层;唐古特白刺群落的物种丰富度指数最小,泡泡刺群落的物种多样性Shannon-Wiener指数H'和Simpson指数D最大,而且其群落均匀度也最大。唐古特白刺植物群落的Whittaker指数βw要比其它三种白刺群落要大,若仅考虑群落间共有物种数目多少,大白刺与泡泡刺在群落、灌木层与草本层间的相异性系数CD都最小,共有度Jaccard指数CP都最大;而西伯利亚白刺群落、灌木层和草本层与其余三种白刺的相异性系数CD都较大,Jaccard指数CP都较小。而数量数据指标Bray-Curtis指数CN变化与上述有所不同。采用植物盖度和相对盖度进行α多样性和β多样性对比分析,能够合理地说明不同白刺植物多样性特征。     

乌兰布和沙漠东北部不同起源的5种沙生灌木的光合及生长特性

在乌兰布和沙漠地区,研究了中沙冬青、梭梭、白刺、霸王、柠条等5种沙生灌木的生理生长指标的差异性,结果表明:这些灌木树种的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率等气体交换特征和株高、地径、冠幅等生长指标在不同起源之间均具有显著差异,且人工起源植株的气体交换特征均比天然起源植株的大,而生长指标则均比天然起源植株的小;天然林和人工林中不同树种的水分利用效率的差异均不显著,但不同树种的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率等气体交换特征和株高、地径、冠幅等生长指标差异却很显著.在测定光响应曲线和CO2响应曲线基础上求算出的最大光合速率、表观量子效率、光补偿点、光饱和点、暗呼吸速率、CO2补偿点和羧化效率等光合响应曲线参数在不同树种以及不同起源之间的变化也很大,并据此提出不同树种的人工林栽培及天然林保护措施.     

干旱区人工绿洲不同农田防护林模式防护效应及相关性

对乌兰布和人工绿洲11条不同配置结构农田防护林带的防护效应进行了研究,结果表明:(1)在同等条件下,窄冠型杨树林带的疏透度均比宽冠型杨树的小,新疆杨较加拿大杨低0.23,箭杆杨较二白杨低0.30;但新疆杨的防风效能较加拿大杨高34.43%,箭杆杨较二白杨高26.46%.宽林带(32 m)的防护作用强于窄林带(4 m),其农田防护率可提高16.55%～54.41%,胁地指数降低0.03～0.22,农作物减产率下降27.5%.(2)小网格灌木防护林的农田防护率、胁地指数和农作物减产率均好于乔木,农田防护率较乔木提高8.00%～13.93%,胁地指数降低0.04～0.05,减产率下降0.8%～49.4%;防风效能提高1.08%～6.3%.(3)乔木混交林的防护效应好于乔木纯林,其中,农田防护率较纯林提高43.8%,胁地指数降低0.27,农作物减产率降低57.5%.(4)新疆杨栽植9 a后即可进入最佳有效防护成熟期,有效防护成熟期在10～27 a.(5)林带配置方式即株行距、行数、林带宽度与林带疏透度显著正相关(R＝0.661*、0.707*、0.688*).(6)林带防护距离随林龄增加而增加,林龄与林带间距呈显著正相关,即林带的工艺成熟龄和防护期是确定林带间距的重要依据.     

基于风速流场分析的乌兰布和沙漠绿洲防护林防风效果研究

  目的  基于风速流场分析方法对比乌兰布和沙漠绿洲5种典型配置结构防护林的防风效果,通过量化不同林网内的风速流场分布特征,分析各林网内的风速统计参数,进一步优化防护林配置结构,以期为干旱区绿洲防护林建设提供理论依据和参考模板。  方法  在乌兰布和沙漠磴口绿洲防护林中,选取5种不同配置结构林带的防护林林网为研究对象（紧密型乔木林网1,疏透度为0.13;疏密型乔木林网2,疏透度为0.24;疏透型乔灌混交林网3,疏透度为0.27;通风型乔木林网4,疏透度为0.39;疏透型乔木林网5,疏透度为0.27）,在林网内采集多点同步风速数据信息,结合地学和统计学分析方法,分析不同林网内的风速流场特征、风速分布统计参数和防风效能等。  结果  研究表明5种防护林林网其防风效能范围各不相同,林网1为65% ~ 95%,林网2为67% ~ 85%,林网3为46% ~ 82%,林网4为44% ~ 67%,林网5为56% ~ 72%。其中2行乔木构成的疏密型林网2防风效能在67%以上,具有较高的防风效益和节约水土资源优势;由2行乔木2行灌木混交林带构成的林网3,当防风效能为60%时,其防护面积是2行纯乔木林带（林网4）的2.47倍,具有较好的防护效益和应用推广前景。  结论  乌兰布和沙漠绿洲中由2行乔木构成的疏密型林网和“窄林带,小网格”配置的乔灌混合林网均发挥了较好的防风效果。      

不同栽植年限小叶杨与胡杨杂交种（小×胡杨）光合响应特性比较

了解不同光强对小×胡杨气体交换参数的影响,可为进一步评价小×胡杨新品种适应性提供基础数据,为乌兰布和沙漠东北部防护林体系的更新及造林树种选择提供一定的理论依据。利用Li-6400xt便携式光合仪测定了不同光强下小×胡杨的光合生理参数,利用非直角双曲线模型,拟合植物叶片净光合速率（P_n）与光合有效辐射（PAR）的关系,计算光饱和速率（A_max）,光饱和点（LSP）,光补偿点（LCP）,表观量子效率（AQY）,暗呼吸效率（RD）等光合生理参数。结果表明,在光合有效辐射（PAR）0～1 500 μmol·m^-2·s^-1范围内,不同栽植年限小×胡杨净光合速率均随着光合有效辐射（PAR）的增强而增加,当光合有效辐射（PAR）为1 500 μmol·m^-2·s^-1时,曲线处于缓慢上升趋势,小×胡杨还没有达到光饱和点。不同光合有效辐射,净光合速率值均表现为3年>2年>1年生,1年、2年、3年生小×胡杨之间的净光合速率差异显著（P<0.05）。3年生小×胡杨的光饱和速率（A_max）、光饱和点（LSP）、光补偿点（LCP）、表观量子效率（AQY）最高。1年生小×胡杨的暗呼吸速率最大,3年小×胡杨的暗呼吸速率最小。在光合有效辐射（PAR）0～1 500 μmol·m^-2·s^-1,不同栽植年限小×胡杨气孔导度（G_s）均随光合有效辐射（PAR）的增加而增加,而胞间CO₂ 浓度（C_i）均呈逐步下降的趋势;随着有效光辐射的逐步增强,不同栽植年限小×胡杨蒸腾速率逐渐增加,变化趋势都较缓慢平稳,蒸腾速率对光合有效辐射（PAR）的变化并不敏感。当光合有效辐射<600 μmol·m^-2·s^-1,1年、2年、3年生小×胡杨水分利用效率增加迅速,当光合有效辐射>600 μmol·m^-2·s^-1,随着光强的增强,3年生小×胡杨水分利用效率继续缓慢上升,但1年、2年生的小×胡杨水分利用效率趋于平缓甚至下降。综合分析,1年、2年、3年生小×胡杨具有高光合,高水分利用效率和相对较低的蒸腾速率的特点,表现出了对当地生态气候的良好适应性。     

夏季干旱时期根系固土主导力学因素分析与差异性评价

以3~4年生(4年生为主)5种内蒙古干旱、半干旱地区常见的水土保持植物[柠条(Caragana microphylla Lam.)、白沙蒿(Artemisia sphaerocephala Krasch.)、沙棘(Hippophae rhamnoides Linn.)、沙柳(Salix psammophila C.Wang et Ch.Y.Yang.)和沙地柏(Sabina valgaris Ant.)]为研究对象,利用SAS 9.0软件对夏季土壤干旱时期影响5种植物根系固土的10项指标进行主成分分析。结果表明:根系的抗拉力学特性是影响5种植物根系固土的主导因素,其次为根-土界面摩阻特性,最后为根-土复合体抗剪特性;在此基础上,运用层次分析法对5种植物根系固土差异性进行评价,为了减少主观因素所带来的误差,将主成分分析所得3个力学特性的方差贡献率作为权重,5种植物根系固土指数分别为:柠条(0.954)沙地柏(0.084)沙柳(0.041)白沙蒿(-0.315)沙棘(-0.764)。