气候变化对四合木适生区及空间迁移的影响

四合木(Tetraena mongolica)是中国特有的孑遗种植物,被誉为植物中的“大熊猫”,由于早期过度放牧、滥垦乱伐等人为因素,使这一物种一度濒临灭绝。预测气候变化对分布范围的影响可为四合木的野生资源保存与可持续利用提供科学基础和参考依据。利用27个地理分布点和从Worldclim网站下载的18个环境因子数据,基于优化后的MaxEnt模型预测四合木在中国的地理分布格局和限制其分布的主导环境因子。结果表明,通过调用R平台ENMeaval程序包进行模型优化,最终确定FC=LQHPT,RM=4,优化参数后的模型精度优于默认参数下的模型精度。优化后的MaxEnt模型预测测试数据集和训练数据集AUC值均在0.98以上;现代四合木潜在地理分布的总的适生区面积约为124.45×10^(4) km^(2),高适生区面积约为3.35×10^(4) km^(2),高适生区主要集中于内蒙古阿拉善左旗、鄂托克旗以北,黄河上游达拉特旗以南,乌海市、巴彦淖尔市以东,鄂尔多斯市以西;宁夏回族自治区北部石嘴山市及贺兰山北麓也有少量分布。最干月降水量(36.95%)、年降水量(14.83%)、表层土壤有机碳含量(11.21%)、海拔(9.38%)、最干季度平均气温(6.28%)、年均温(5.49%)、人类活动因子(3.10%)、表层土砾石含量(3.01%)、等温性(2.44%)、表层土壤碳酸盐或石灰含量(2.32%)、表层土壤酸碱度(2.02%)和最冷月最低气温(1.32%)是影响四合木分布的主要环境因子。分析发现,随着气候暖化,四合木新增适生面积将会逐步缩减,现代潜在高适生区可能依然是其未来的避难所,其分布重心可能将会向东迁移。本研究为进一步明确四合木适宜栖息地在中国的地理分布格局和制定有效的保护策略提供了科学参考。

乌海市四合木群落归一化植被指数时空演变及影响因素

为了解荒漠生态系统植被时空演变情况,明晰自然因素和社会因素对植被指数变化的影响,以乌海市四合木(Tetraena mongolica)群落为例,利用2003—2023年植被盖度实测数据和MODIS归一化植被指数数据集,采用地理加权回归模型、Slope趋势分析等方法,探究四合木群落归一化植被指数时空演变情况及其与影响因素的空间分异规律。结果表明:(1)2003—2023年,乌海市四合木群落归一化植被指数呈上升趋势,增长率为35.2%,空间分布呈现出“北部低,南部高”的格局,四合木群落稳定性整体较高,较低、中等波动变化区域较多。(2)归一化植被指数和各影响因素表现出明显的空间差异性,其中,降水量、土地利用类型以正相关为主,海拔、坡度、GDP以负相关为主。(3)各影响因素对归一化植被指数的影响程度差异明显,其中,归一化植被指数对降水非常敏感,对GDP最不敏感。

西鄂尔多斯地区四合木与红砂灌丛的阻沙能力对比研究

[目的]对比分析西鄂尔多斯地区四合木与红砂灌丛的阻沙能力,为原生草原与荒漠过渡带植物的多样性保护和珍稀濒危物种保育提供理论依据与数据支持。[方法]以西鄂尔多斯国家级自然保护区内四合木(Tetraena mongolica)、红砂(Reaumuria soongorica)灌丛沙堆为研究对象,运用典型样方法对四合木和红砂灌丛沙堆形态与生长状况进行系统测定,探讨沙堆形态发育及阻沙能力与四合木和红砂灌丛形态的关系。[结果]①四合木和红砂灌丛沙堆均呈半椭球型发育,四合木灌丛沙堆形态参数显著大于红砂灌丛沙堆(p<0.05);②四合木、红砂灌丛与沙堆形态参数间(灌丛高度除外)具有显著相关性(p<0.01)。四合木灌丛沙堆长轴、短轴、半径与高度之间均呈二次函数关系,表明四合木灌丛可能进入衰退阶段,而红砂灌丛沙堆长轴、短轴、半径与高度之间均呈线性关系,表明红砂灌丛沙堆仍在发育;③当冠幅面积(S_(p))≤1.44 m^(2)时,红砂灌丛沙堆的体积大于四合木灌丛沙堆,当S_(p)>1.44 m^(2)时,四合木灌丛沙堆的体积一直大于红砂灌丛沙堆。四合木和红砂灌丛单位冠幅面积所拦截的沙物质体积分别为0.13和0.06 m^(3)。[结论]可以初步判断四合木的阻沙能力大于红砂。整体来看,四合木对风沙环境的适应性较红砂强,随着冠幅面积的增长四合木灌丛拦截沙物质的能力更强。

四合木灌丛衰退对沙堆养分及沉积特征的影响

[目的]探究西鄂尔多斯国家级自然保护区四合木(Tetraena mongolica)灌丛衰退对其沙堆养分及沉积特征的影响,为干旱荒漠区灌丛衰退及沙堆养分聚集效应等相关研究提供理论基础。[方法]以四合木灌丛为研究对象,对不同衰退程度四合木灌丛沙堆土壤样品进行采集,通过分析其表层沉积物粒度及沙堆养分特征,探讨灌丛衰退对沙堆的影响。[结果](1)西鄂尔多斯国家级自然保护区四合木灌丛沙堆表层沉积物主要以细砂为主,各衰退程度四合木灌丛表层沉积物细砂含量均超60%。随着灌丛衰退程度的下降,灌丛表层沉积物细砂及粗砂含量增加。四合木灌丛沙堆表层沉积物粒度近似为单峰,峰值粒径介于15.07~447.95μm;裸沙地出现明显双峰,峰值为12.35~494.94μm和546.86~1482.94μm。(2)四合木灌丛沙堆土壤养分含量均与丘间空地显著差异(p<0.05),且衰退程度>60%的四合木灌丛养分含量更高。(3)四合木灌丛沙堆养分显著高于丘间空地,对养分的积累有正效应,存在“肥岛”效应。对AN的富集能力最强,对SOM的富集能力最弱。除60%>衰退程度>30%的四合木灌丛外,其余衰退程度四合木灌丛对沙堆养分富集作用差异不明显。[结论]整体上看,研究区四合木灌丛沙堆衰退程度越大,表层沉积物细砂与粗砂含量越小,其下养分含量更高。

一株四合木内生菌发酵产物抑制植物病原菌的活性

对四合木1株内生真菌四合木链格孢进行液体发酵,提取发酵液和菌丝体代谢产物,依次用石油醚、乙酸乙酯、正丁醇进行萃取,通过抑菌试验检测各萃取相抑制植物病原菌活性。结果表明,发酵液和菌丝体代谢产物均具有抑制植物病原菌活性,其中发酵液中乙酸乙酯相和正丁醇相抑菌效果最明显。菌丝体各萃取相抑菌活性弱于发酵液,其中乙酸乙酯相抑菌效果最明显,说明发酵液中活性代谢产物主要存在于乙酸乙酯相和正丁醇相中,菌丝体中活性代谢产物主要存在于乙酸乙酯相中,研究结果为进一步分离抗植物病原菌活性成分和保护四合木这一濒危珍稀植物提供科学依据。

中国特有植物四合木种群的生殖生态特征——种群生殖值及生殖分配研究

对四合木种群生殖值和生殖分配进行了研究 ,结果表明 :四合木种群的生殖值从低龄组到高龄组 ,呈现出一种低→高→低的趋势。 3～9a生殖值缓慢增加 ,1 0～ 2 1a生殖值迅速增高 ,1 9～ 2 1a达到最大值 ,2 1a以后生殖值缓慢下降并渐渐平缓。在生境条件较差的群落中 ,四合木种群生殖值较高 ,这可能是其适应恶劣环境所采取的生殖对策。四合木的生殖值受环境因子的选择压力 (kx)以及种群存活率 (Lx)所控制。生殖分配 (RA)与生殖阶段有关 ,从花期到果期 ,RA呈下降的趋势。四合木种群在 4～ 2 1a之间 ,其RA随年龄增大逐渐递增 ,2 1a以后 ,随年龄增大逐渐递减。根据其生殖年龄和生殖分配值大小 ,可将四合木种群的生殖期分为生殖起动期 ( <9a)、生殖增长期 ( 9～ 1 2a)、生殖高峰期 ( 1 3～ 2 7a)和生殖衰退期 ( >2 7a)

濒危植物四合木结实特性与植株年龄和生境关系的研究

研究了濒危植物四合木种群初次结实年龄 ,果实空间分布、果实数量、果实重量、结籽率、花果转移率随年龄和生境的变化规律。结果表明 :四合木种群初次结实年龄为 4a。果实的空间分布为树冠上部 >中部 >下部 ,上、中部显著高于下部。平均单株果实的数量分布随年龄变化曲线呈山峰型。在 4～ 1 8a范围内 ,随着年龄增大 ,结实量增加 ,到 1 8a以后 ,随着年龄增加 ,结实量逐渐减少 ,1 3～ 2 7a为结实高峰期。果实重量随年龄变化趋势与果实数量随年龄变化趋势基本一致。在自然状态下 ,四合木结籽率为 1 2 6%～ 2 80 % ,花果转移率为 5 4 3 9%～ 71 43 % ,结籽率、花果转移率与年龄的关系呈双峰型。结籽率低的主要原因为 :( 1 )传粉过程受到障碍 ,即传粉媒介 (昆虫 )的访花频率极低 ,使得柱头上的花粉量受到限制。这是结籽率低的内因。( 2 )土壤水分供应不足 ,从而使胚珠不能正常发育。这是导致结籽率低的外因。

孑遗植物四合木(Tetraena mongolica)的濒危肇因与机制

对我国特有单属种孑遗植物四合木(Tetraena mongolica Maxim)的地理分布、生境条件、种群数量动态、空间分布格局、种间关系、种群的生命表、生殖力表、有性生殖、无性繁殖和遗传变异等种群生态学特征及其濒危肇因进行了系统分析。研究结果表明:四合木种群为高群集分布,种群曲线属Leak凸型。年龄结构不合理,其存活曲线接近于Deevey毢型,且将演化为小种群,群落内的生境异质性显著,种群处于不稳定阶段。四合木从开花期到结果期,生殖分配(RA)呈下降的趋势,生殖过程中胚胎发生败育、种子向幼苗难以转化使其有性生殖受阻,生活史趋于断裂,是最终导致其濒危的重要内因。分布区城市化、工业化以及过度放牧等原因造成其种群孤立和生境破碎化是物种导致濒危的外因,四合木生态适应性和生境适宜性下降造成遗传多样性逐步丧失。同时提出对我国特有植物四合木进行异地保护的可能性与必然性。

濒危种四合木与其近缘种霸王水分关系参数和光合特性的比较

运用压力室-容积技术(P-V技术)对西鄂尔多斯地区特有的濒危植物四合木(Tetraena mongolica Maxim.)和生长于同一生境的近缘种霸王(Zygophyllum xanthoxylon(Bunge)Maxim.)的7个水分关系参数饱和含水量时最大渗透势(Ψssat)、初始质壁分离时的渗透势(Ψtslp)、初始质壁分离时渗透水相对含量(ROWCtlp)、初始质壁分离时的相对含水量(RWCtlp)、质外体水的相对含量(AWC)、束缚水与自由水的比值(Va/V0),以及细胞最大弹性模量(εmax)进行了测定,同时利用Li-6400光合作用测定系统测定了二者叶片气体交换参数的日变化,从生理生态学角度探讨了二者生存力、适应力的差异。结果表明:1)四合木的εmax、ROWCtlp值和RWCtlp值均显著低于霸王,而Ψssat值Ψtslp值、AWC和Va/V0高于霸王。二者保持膨压的能力和方式不同,四合木表现为较小的细胞体积和较强的持水能力,主要以高的组织弹性来保持膨压,而霸王主要以增加细胞质浓度的渗透调节来维持膨压,弹性调节较弱。且四合木保持最大膨压的能力和维持最低膨压的极限渗透势低于霸王,耐旱性弱于霸王。2)自然条件下,四合木和霸王叶片的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)日进程均呈"双峰"曲线,主峰出现在11:00时,次峰出现在15:00时左右,光合作用的午间降低是由气孔导度(Gs)降低造成的。二者相比,四合木光合速率和水分利用效率(WUE)低于霸王,光合能力和对干旱环境适应能力弱于霸王。研究表明四合木在生理生态学方面的生存力、适应力弱于霸王。

鄂尔多斯高原特有种四合木生长和繁殖的种群间变异与濒危机制

四合木为中国特有种 ,其分布区局限于鄂尔多斯高原的西部。为了认识四合木濒危的机制并为其保护提供理论依据 ,对四合木生活史的关键阶段——繁殖进行了野外研究。由于分布区内存在较大的生境异质性 ,并受到了不同强度的人类干扰 ,所以对不同生境条件下的 6个种群进行了取样。通过对四合木的营养生长和繁殖的比较分析 ,得出如下结论 :( 1 )四合木植株的基径和冠幅和高度与年龄显著相关 ,但是与基茎和冠幅相关性更大 ,冠幅可作为个体大小的测度估计种群的大小结构 ;( 2 )冠幅大小呈负偏斜分布 ,通过不同种群冠幅与年龄的相关分析 ,得出冠幅的增长速率随种群的衰老而减缓 ;( 3)四合木的冠幅与其果实量和种子量相关关系显著 ,随着冠幅的增大 ,四合木植株的果实产量和种子产量也相应增加 ,但是这种关系存在种群间差异 ;( 4 )四合木的大部分种群都处于衰老期 ,种群内个体的大小变异性很小 ,对于种群的生存有不利影响 ;( 5 )由于空间上四合木的大小结构以及反映四合木繁殖状况的植株果实产量、种子产量等参数在不同种群之间存在显著差异 ( P<0 .0 0 1 ) ,因此应对不同的种群采取相应的管理措施以促进种群的更新和续存。

四合木种群生殖对策的研究

通过研究四合木 (Tetraena mongolica Maxim )种群的生殖对策 ,发现四合木既可进行有性生殖 ,又可进行营养繁殖 ,以有性生殖为其主要的生殖方式。有性生殖过程中具以下特征 :1)具有自交和异交相结合的交配系统 ,异交比例 (5 0 % )高于自交比例 (15 % ) ;2 )具有花多果少的生殖格局 ,其开花率与生境、降水、植株年龄关系密切 ,不同种群的开花率有一定差异 ,种群的年龄结构对开花率有较大影响。在 3～ 5月降水丰富的情况下 ,不仅开花比例高 (40 %～ 80 % ) ,且每一植株的花量很大。不同年份种群结实率普遍偏低 ,3～ 5月降雨较少的 1996年平均结实率为 19.8% ;3～ 5月降雨较多的 1998年为 12 .2 %。只是由于开花基数大 ,对四合木种群种子的总产量不会造成较大威胁 ;3)胚胎发育过程中败育比率极高 ,只有约 10 %～ 2 0

濒危植物四合木种群传粉生态学研究

为探索四合木的濒危机制,对四合木种群的传粉生态学进行了初步研究。研究地点设在内蒙古杭锦旗地区,时间为1998年3—10月。研究结果表明:四合木花部形态有以下变异:萼片4～5,花瓣4～5,雄蕊8～10,心皮4～5。四合木的花期为5月上旬至6月初,单朵花的花期约为4～5d,整株开花可持续8～15d。花在上午盛开,下午花的多数萼片、花瓣呈半合拢状。在花开之前,花丝和花柱就已伸长,而且柱头高出花药2～3mm。花盛开时,花丝进一步伸长,与柱头近相等,内轮4～5个雄蕊花药先开裂,开裂方式为背向纵裂;花药紧围靠着雌蕊柱头,柱头有分泌物,可与花药粘在一起;外轮4～5个雄蕊花药至少晚一天开裂。花将谢时,花药全部开裂;花粉散毕之后,萼片、花瓣又闭上,并在几天后脱落。四合木种群传粉媒介是昆虫(主要是蜂类和蚁类)。四合木的传粉效率较低:50%的柱头上无花粉,20%的柱头上有1～2个花粉,30%的柱头上有多个花粉;只有25%的花柱中有多个花粉管。四合木的座果率为57.36%～68.76%,结籽率为1.26%～2.8%。在生境条件较差的群落中,座果率较高,这是其适应恶劣环境所采取的生殖对策。结实率低的主要原因是传粉过程受到障碍,即传粉媒介(昆虫)的访花频率极低,使得柱头上的花粉量受到限制。

中国特有植物四合木种群结构及动态研究

研究了四合木种群的径级结构、冠幅结构、高度结构和年龄结构 ,运用静态生命表描述了四合木种群年龄结构动态变化规律。研究表明 :四合木种群株数随径级、高度级的变化呈“山峰型”,植株数随冠幅级变化成倒“J”型。现实的四合木种群年龄结构呈“凸”型。四合木种群的死亡率 qx、致死力 k X 随龄级增大而增高 ,存活率 lx 随龄级增大而降低。其存活曲线接近于 Deevey 型。利用L eslie矩阵定量模拟种群动态 ,发现在受外界干扰很小条件下 ,该种群具有波动特点 ,各龄级的个体数变化趋势不同 ,种群由衰退型向增长型过渡。

残遗植物半日花与四合木生理生态学特征的比较研究

利用 CI- 30 1 PS便携式光合作用测定仪 ,CI- 2 0 3手持式激光叶面积测定仪对濒危植物半日花和四合木进行了光合、蒸腾等生理生态学指标的测定。揭示了 2种荒漠植物的生理生态学特征 ,并探讨了其对干旱生态环境的适应机制。分析表明 ,2种植物都是通过减少叶面积、降低蒸腾、减缓新陈代谢活动来抵御干旱、高温的自然环境。

西鄂尔多斯地区土壤与四合木微量元素含量特征分析

从西鄂尔多斯地区生境适宜性特征的角度 ,研究四合木 (Tetraenamongolia)的生态适应性 ,探讨迁地保护不易成活的原因 .对不同生境条件下四合木分布区土壤和植株微量元素含量的测定结果表明 ,四合木分布区土壤中Cu、Fe、Mn、Zn、B、Mo、Se、Co、CI 9种微量元素中 ,除B的含量明显高于国内土壤平均含量水平和荒漠区土壤平均含量水平 ;其它元素都低于国内土壤的平均含量 ;迁地实验区土壤中除Cu的有效量略低于荒漠区土壤和四合木分布区土壤的含量外 ,Fe、Mn、Zn、B、Mo的有效量均略高于荒漠区土壤和四合木分布区土壤 .四合木植株中Fe、Cu、Zn、B、Se、Co的含量远高于各种类型草原植物 ,而Mo含量高于植物体含量均值 ,但低于荒漠草原植物 ,仅为荒漠草原植物的 5 0 % .四合木分布区土壤与四合木成株、幼苗 9种微量元素相关性不显著 ,而且植物体中 9种元素含量远远大于土壤中的有效量 .从四合木植株中各元素含量与各类型草原植物 (包括荒漠草原植物 )和土壤中含量比较表明 ,四合木在生长过程中对各种元素呈富集特征 。

四合木（Tetraena mongolica）营养生长和降水、气温的关系

根据对３００多个四合木基茎的测量和对四合木年轮宽度与降水、气温的相关分析，可以得出如下结论：四合本营养生长和气候因子有明显的相关关系，其中全年总降水量与四合本营养生长的关系最为显著．这表明水分是制约四合木营养生长的主要因子．但四合本营养生长受到降水、气温的综合影响．四合本年轮宽度和全年降水量、年均温的二元回归方程不但相关系数最大，而且各项系数检验均为显著，具有较为可信的二元回归方程；ＮＡＬ＝８．６０＋０．０１０８ＰＡ－０．

孑遗植物四合木(Tetraena mongolica)迁地保护中的光合作用日变化特征与生理生态适应性

为了进一步廓清迁地保护条件下孑遗植物四合木(Tetraena mongolica)的光合生理生态适应性,在分析了瞬时光合效率的基础上,应用LI-6400光合作用测定系统测定了迁地保护试验区的四合木以及原生境伴生种白刺(Nitraria tangutorum)的光合作用日变化,并测定了其生长量。结果表明:四合木实生苗的生长南北冠幅大小依次为乌海四合木核心区实生苗(26.48cm×27.26 cm)>鄂尔多斯实生苗(21.27 cm×21.75 cm)>阿拉善实生苗(19.25 cm×18.27 cm)。在原生境地乌海四合木核心区种植的实生苗与阿拉善实生苗之间的生长量存在显著差异(P≤0.01),与鄂尔多斯实生苗之间的生长量存在显著差异(P≤0.05)。迁地保护条件下四合木生实生苗植株叶片光合速率Pn日变化均呈"双峰"曲线。不同试验区四合木光合作用日变化(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)均表现出明显的分异。迁地保护四合木条件下原生境地栽培的四合木实生苗的光合速率>鄂尔多斯栽培的四合木实生苗的光合速率>阿拉善栽培的四合木实生苗。鉴此可以作进一步推论,孑遗濒危植物四合木从原生境地西鄂尔多斯核心区(乌海)东移进行迁地保护具有更高的生理生态适应性和生境适宜性。但完成"从种子到种子"进而实现"保存性和代表性",最终实现四合木迁地保护的"保持性和防止性",保持其遗传多样性和遗传稳定性,最终成功实现四合木的迁地保护仍有待作进一步探索和深入研究。

四合木和霸王幼苗抗氧化系统对干旱胁迫的响应差异

以室内培养的珍稀濒危植物四合木及其近缘种霸王的幼苗为材料,用不同浓度PEG模拟不同程度的干旱胁迫,探讨2种植物幼苗主要抗氧化酶活性和抗氧化物质含量对干旱胁迫的响应特征。结果表明:(1)随着干旱胁迫强度的增加,四合木和霸王幼苗的干、鲜重及含水量逐渐减少,而MDA含量逐渐升高;四合木抗氧化酶SOD、POD、CAT、AsA-POD和GR活性以及抗氧化剂AsA和GSH含量均呈先升后降的趋势,而霸王AsA-POD和GR活性及抗氧化剂AsA和GSH含量呈上升趋势,SOD、POD和CAT活性呈先升后降的趋势,且霸王出现峰值时PEG浓度均高于四合木。(2)同等强度的PEG胁迫,四合木体内MDA积累量所指示的膜质过氧化程度高于霸王,抗氧化酶活性和抗氧化剂含量均分别高于霸王,而地上部鲜重、地上部干重和含水量却低于霸王。研究表明,霸王幼苗体内各种抗氧化酶活性和抗氧化剂含量增加的阈值要高于四合木,能忍耐的干旱胁迫的阈值大于四合木,耐旱性强于四合木;相同程度的干旱胁迫下霸王的耐受性强于四合木。

四合木(Tetraena mongolica)分布区景观结构时空变化分析

利用 3S技术、1 972年航空黑白像片、1 988年 TM CCT磁带数据以及 1 995年 1 :1 0万TM影像等信息源 ,以斑块为最小景观结构单元 ,对西鄂尔多斯特有种四合木 (Tetraena mon-golica)的分布及其分布区的景观结构进行了研究。结果表明 :(1 )四合木的分布区面积约为 2754km2 ;(2 )分布区面积及斑块平均面积都在减少。 1 988年实际占有 1 456km2 ,1 995年为1 2 68km2 ,平均每年减少 2 7km2 ,单个斑块平均面积 1 988年为 1 8.79km2 ,1 995年为 1 5.38km2 ,减少了 1 8.1 % ;(3)四合木分布面积的减少在不同时空尺度上并不相同 ,1 988～ 1 995年间的年变化率比 1 972～ 1 988年间的年变化率高 5倍 。

珍稀濒危植物四合木体细胞胚胎发生的组织学观察

通过对四合木愈伤组织诱导和体细胞胚胎形成过程中组织学观察的研究，得出以下结果：１）茎尖、茎段、肉质叶和花蕾四种外植体中花蕾的愈伤组织诱导率最高，其中花蕾的肉质花托是四合木体细胞胚胎发生的良好外植体来源；２）基本培养基为改良Ｍｓ固体培养基：ａ．附加０．１ｍｇ／Ｌ６－ＢＡ和０．５ｍｇ／Ｌ，２．４－Ｄ可诱导产生大量的淡黄色疏松状愈伤组织；ｂ．愈伤组织在去除外源植物生长调节物质的条件下，经一年左右继代培养以后可诱导产生体细胞胚胎；３）胚性愈伤组织经早期２～４细胞的体细胞胚至具胚柄或不具胚柄的球形胚、心形胚以及成熟胚各个时期形成完整小植株；４）胚性愈伤组织经液体悬液培养３０ｄ后可直接在显微镜下观察到球形。