毛乌素沙地羊柴人工林生物量特征及固碳能力研究

为了巩固和提升沙地生态系统的碳汇能力,本研究选择毛乌素沙地羊柴(Corethroden‐dron fruticosum)人工林为研究对象,分析了不同林龄羊柴人工林的植被层、枯落物层、土壤层的生物量及碳密度特征。结果显示:羊柴地上生物量从8 a生到17 a生增加了1.76倍,而草本层生物量、枯落物层生物量差异不显著。羊柴的平均碳含量为48.11%,草本层的平均碳含量为42.83%,枯落物层的碳含量为42.29%。随着林龄增加,羊柴人工林碳密度显著增加(P<0.05),灌木层碳密度增长了175%,草本层增长了6.89%,枯落物层增长了15.12%,土壤有机碳含量增长了16.69%。研究表明,不同林龄的林分生物量存在较大差异,开展不同环境条件、林分结构下植被的生物量及碳密度研究,可为准确估算林分固碳能力提供科学依据。

复配土与施加氮肥对羊柴光合生理及生长状况的影响研究

为改善风沙土的持水、保肥等性能。以风沙土和黄绵土进行复配成土,并施用氮肥,探究了不同复配土比例(0%、25%、50%、75%)与不同氮肥施用量(0、120、240、360 kg/hm^(2))对羊柴光合生理及生长状况的影响。结果表明:复配土与施用氮肥的交互作用下,随着配土中黄绵土比例以及氮肥水平的增加,羊柴Pn、Tr、Gs、Ci含量均呈先升后降的趋势,WUE无明显规律变化;施肥量120 kg/hm^(2)对羊柴生长发育,及光合作用的影响效果最佳。且处理6(复配土配比为25%,氮肥施用量为120 kg/hm^(2))时对羊柴生长发育,及光合作用的影响效果最佳。

毛乌素沙地游击型克隆半灌木羊柴对局部沙埋的反应

不同程度的沙埋是生长在于旱和半干旱区内陆沙丘的植物经常遭遇的事件，沙埋可以改变植物所处的生物和非生物环境条件。已有研究表明不同程度的沙埋对于植物的影响不同。轻微程度的沙埋可以增加植物高度、促进生物量的积累和新生分株的产生。如果沙埋强度不断增加，对植物的影响由正效应逐渐转变为负效应。即超过一定沙埋阈值后，沙埋会削弱植物的生长，甚至影响植物的存活。干旱和半干旱区内陆沙丘中常常生长着许多克隆植物，克隆整合常常可以缓解克隆植物分株所遭受的局部环境胁迫。根茎型克隆植物羊柴（Hedysarum laeve）是毛乌素沙地的优势半灌木之一，也是当地重要的固沙植物。为了探讨克隆整合的作用是否可以提高沙埋阈值，并有助于羊柴忍受高强度的沙埋，以其为研究对象开展了野外实验。结果表明：轻微程度的沙埋（例如沙埋深度是原始羊柴分株高的10％-20％）可以加速羊柴分株的高生长，提高叶片生物量、茎生物量以及整个地上部分的生物量。高强度的沙埋（例如沙埋深度是原始羊柴分株高的80％-100％）会削弱羊柴分株的存活和生长。在与不遭受沙埋分株相连的情况下，羊柴分株遭受沙埋的阈值高于没有分株相连的，而且在高强度的沙埋下，前者（有分株相连的遭受沙埋的分株）比后者（没有分株相连的遭受沙埋的分株）在株高增量、茎生物量、叶片生物量以及地上分株生物量上都要显著高。这暗示着克隆整合提高了羊柴遭受沙埋的阈值并有助于羊柴分株忍受高强度的沙埋。

根茎半灌木羊柴对光合同化物的克隆整合

羊柴为根茎半灌木 ,主要分布于我国北方半干旱区的沙地。该种的营养繁殖是由根茎的水平延伸使顶端分生组织与腋生分生组织序列化不断产生而进行的。本项研究采用 14 C标记和去叶实验 ,探讨了母株 -子株所组成的分株对内的光合同化物的整合。在 2 4 h的传输中 ,相当可观量的 14 C-光合同化物自母株传输给子株、子株的根系和根茎 ,且它们的汇活度均超过了 1 0 %。在14 C-光合同化物向基向传输 (由子株向母株 )中 ,传输率较小 ,且汇活度不足 1 % ,但根茎在这一传输中的汇活度却超过 2 %。去叶影响着母株与子株之间的光合同化物整合。保持完整的母株增大向遭受去叶的子株传输光合产物 ;反之亦然。母株和子株都向根茎传输一定量的同化物 ,表明根茎自分株获得光合同化物的支持。羊柴的相连分株间通过根茎而发生克隆整合 。

煤粉尘沉降对鄂尔多斯高原优势植物羊柴幼苗生长的影响

随着鄂尔多斯煤矿开采的日益加剧,开采和运输过程中产生的煤粉尘沉降已成为影响当地植物生长的一个重要影响因子。通过近自然生境条件下的控制实验,以鄂尔多斯高原优势植物羊柴(Hedysarum laeve)为研究对象,探究不同梯度煤粉尘沉降量(0—3.5 mg/cm2)对其幼苗的光合生理特性和生长的影响。研究结果表明,随着煤粉尘沉降量的增加,羊柴叶片的气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、叶片水分饱和水汽压亏缺(Vpdl)等因子发生了不同程度的改变,导致净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)降低,使得幼苗的植株高度、叶片数、地上和地下生物量降低。因而,积累到一定程度的煤粉尘颗粒通过影响叶片气孔的水汽交换过程和降低叶片表面的光照强度,影响了叶片的光合生理过程,从而抑制了羊柴幼苗的生长。

增加水分与养分对克隆植物羊柴自然种群繁殖权衡的影响

羊柴(Hedysarum laeve)是豆科多年生半灌木,在自然条件下可以同时进行有性繁殖和克隆繁殖。该文在野外条件下研究了不同水平的水分和养分处理对羊柴种群的繁殖权衡的影响。结果表明,与对照相比,增加一定量的水分处理显著减少了花和荚果的生物量;显著增加了克隆分株枝的生物量,显著减少了分株根茎的生物量,但没有影响其它部分的生物量。增加一定量的水分会抑制有性繁殖,改变生物量对克隆繁殖分株各部分的分配比例。与对照相比,增加一定量的养分能够促进有性繁殖,抑制克隆繁殖。

毛乌素沙地羊柴种群点格局分析

在宁夏盐池毛乌素沙地,分别在固定沙地和半固定沙地设立一块50 m×50 m典型样地,应用Ripley's K函数的双变量点格局分析方法,对飞播条件下羊柴种群的点格局进行研究。结果表明:羊柴种群的空间分布格局与植株大小及生境2种因素关系密切,随着羊柴植株形体的增大,其集聚强度加强;对于羊柴种群的空间关联性,随着2个大小级的形体大小差异减小,它们的空间正关联关系将加强;半固定沙地上的羊柴种群及其各大小级与固定沙地相比更趋向于集群分布,同时各大小级之间的空间正关联也更明显;移植羊柴时,应尽量将其栽种成集聚分布形式,以提高植被成活率。

羊柴种子抗旱抗盐萌发生理研究

利用等渗透胁迫的PEG和NaCl及混合溶液处理羊柴种子,测定种子发芽率、发芽势、活力指数、平均根长,幼苗叶片保护酶SOD、POD、CAT活性和脯氨酸、可溶性蛋白质、MDA含量。结果表明:随着胁迫强度增加,种子萌发能力下降,幼苗生长指标下降;SOD、CAT活性持续增加,脯氨酸、MDA含量上升,POD活性、可溶性蛋白质含量下降。对3种胁迫条件下生长及生理指标的分析表明:羊柴在种子萌发期和幼苗期有较强的抗旱能力和一定的抗盐能力,萌发幼苗对盐、旱胁迫存在交互适应现象。

毛乌素沙地根茎灌木羊柴的基株特征和不同生境中的分株种群特征

通过对毛乌素沙地常见的豆科根茎灌木羊柴的基株和分株种群的调查研究 ,揭示植物的克隆生长的生态适应意义。研究表明 :1)根茎灌木羊柴具有合轴型分枝类型和游击型基株构型。多年生根茎在沙基质中形成多层密集网络结构 ;2 )固定沙丘的羊柴分株种群与半固定沙丘比具有较大的密度和较长的根状茎节间 ,较小的平均株距 ,但两种生境中的分株高度是相似的。固定沙丘的种群生物量和对根茎与花果生物量的投资也都高于半固定沙丘上的种群。本项研究结果为克隆植物觅食行为理论提供了又一例证。

羊柴根系对毛乌素盐碱状况的适应性评价

【目的】探究羊柴(Hedysarum laeve)对盐碱胁迫的适应性,为羊柴在盐碱区域日益增多的毛乌素沙地中的栽植提供理论依据。【方法】采用盆栽试验,通过模拟毛乌素沙地实际盐碱状况,以清水为对照,设置轻度、中度和重度盐碱胁迫处理,分别于羊柴生长旺盛期和生长结束期对其根系总长度、平均直径、表面积、体积、根尖数、分叉数等指标进行测定,以了解羊柴根系在盐碱胁迫条件下的生长特性。【结果】在羊柴生长旺盛期和生长结束期,盐碱胁迫对羊柴根系直径均表现出明显的正效应。在羊柴生长旺盛期,盐碱胁迫对羊柴根系总长度、表面积、体积、分叉数有一定抑制作用,随盐碱胁迫程度增大,羊柴根尖数呈先升高后降低的趋势;在羊柴生长结束期,随盐碱胁迫程度升高,羊柴根系总长度、表面积、体积、分叉数均呈先缓慢增加后迅速下降的趋势,而根尖数则呈降低趋势。【结论】生长旺盛期羊柴对盐碱的抵御能力较弱,盐碱会抑制其根系的生长;生长结束期时,轻度盐碱对羊柴根系的生长有一定促进作用,中度以上盐碱胁迫对根系生长有明显抑制作用。

羊柴(Hedysarumleave)林沙地水分状况及其动态变化的研究

对毛乌素沙地中生长的人工羊柴林的沙地水分状况及其动态变化进行了研究．结果表明：受沙地机械组成粗的影响，羊柴林沙地的田间持水量为３．９７５％，凋萎湿度为０．７８１％；水分状况是４～７月初日趋变差，０．１％和２．０％含水量等值线持续下移；有效含水量在７月初达到最低值．７月份以后随降雨补给，其水分状况明显好转，有效水贮量在８月份达到最大值．受羊柴根系吸水的影响，沙地水分存在着空间异质性，在羊柴植丛基部、距羊柴植丛５０ｃｍ处和距羊柴植丛２００ｃｍ处的三个位点上，沙地平均有效水贮量依次增大．控制羊柴林的植丛密度，维持沙地水分的空间异质性，对实现羊柴林的持续生存有着极其重要的意义．适宜的植丛密度下，羊柴林不会恶化其沙地水分状况而限制其持续生存．

干旱环境下羊柴DSE与AM真菌和土壤因子关系研究

为了探明干旱环境下风蚀和水蚀对DSE（Dark septate endophytes）活动的影响,试验于2013年6月选取内蒙古正蓝旗青格勒图梁地,设置梁底、梁坡和梁顶不同样地,从羊柴（Hedysarum laeve）根围0~10、10~20、20~30、30~40、40~50cm土层采集土壤样品,研究了DSE分布规律以及与AM（arbuscular mycorrhiza）真菌和土壤因子的相关性。结果表明：羊柴根系能被DSE高度侵染,形成典型的有隔菌丝、微菌核和泡囊等共生结构。样地对DSE定殖率有显著影响,DSE菌丝、泡囊和总定殖率梁底〉梁顶〉梁坡,AM真菌定殖率梁底〉梁坡〉梁顶。相关性分析表明,DSE定殖率与AM真菌定殖率显著正相关,与土壤酸性和碱性磷酸酶极显著正相关。受风蚀和水蚀影响,3个样地土壤养分差异明显,梁底受侵蚀作用最弱,梁坡最强;DSE定殖和分布具有明显空间异质性,梁底显著高于其它样地,梁坡最低,DSE定殖状况能够良好的指示内蒙古梁地土壤环境的变化。这为进一步明确DSE生态功能,利用DSE资源促进干旱地区植被恢复和水土保持提供依据。

植物延缓剂对盐碱胁迫下羊柴幼苗根系形态的影响

应用盆栽控盐方法,通过模拟毛乌素沙地实际盐碱状况,研究不同质量浓度(0,150,300,450,600mg/L)植物延缓剂(以多效唑为例)对盐碱处理(全盐量0.94g/kg,处理时间3个月)下羊柴(Hedysarum laeve)根系形态特征的影响。结果表明:(1)盐碱胁迫会抑制羊柴根长的生长,降低根系与土壤结合面积及分支强度。其中,分叉数和交叉数所受的抑制作用最明显,分别较对照降低了77.54%,87.70%。(2)多效唑处理会促进羊柴根的生长,600mg/L多效唑处理后羊柴根长、根尖数、分叉数、交叉数、根表面积、根体积分别较单独施盐处理增加了87.66%,116.62%,136.11%,302.25%,57.50%,31.33%,说明多效唑可以缓解羊柴的盐害作用。(3)综合考虑6项根系形态指标,质量浓度为600mg/L的多效唑对提高羊柴耐盐性的效果最佳。

电场处理对羊柴种子萌发及幼苗生长的影响

用不同强度的匀强电场作用羊柴种子一定时间,实验测定电场对幼苗发芽率、含水量和根系的影响。多重比较结果表明:不同电场强度对羊柴种子萌发生长的影响程度不同,用恰当电场处理羊柴种子可以提高种子发芽率、幼苗生长和根系发达程度。

羊柴根瘤中ATP酶活性的超微结构定位

作者用透射电镜，观察了羊柴（ＨｅｄｙｓａｒｕｍＳｕｂｓｐ．ｌａｅｖｅ（Ｍａｘｉｍ．）Ｂ．Ｆｅｄｔｓｃｈ）根瘤中宿主的细胞和细菌，在发育中ＡＴＰ水解酶的分布及变化．结果表明，ＡＴＰ水解酶活性反应的磷酸铅沉淀粒，分布于宿主细胞壁外表面、质膜、胞间隙、细胞质、细菌周膜和拟菌体等部位．尤其在胞间隙中有大量的ＡＴＰ水解酶并有泡状分泌物．在幼龄到成熟直至衰老的细菌中，其细菌周膜上ＡＴＰ水解酶磷酸铅沉淀颗粒呈现由少到多直至消失的动态变化．细菌有“Ｖ”“几”字型分裂。

毛乌素沙地根茎灌木羊柴的遗传多样性和克隆结构

采用淀粉凝胶电泳技术对毛乌素沙地根茎灌木羊柴（ＨｅｄｙｓａｒｕｍｌａｅｖｅＭａｘｉｍ．）８个群体的遗传多样性和克隆结构进行了初步研究。利用１０个酶系统１５个等位酶位点的检测表明，羊柴群体具有较高的遗传变异水平，多态位点百分率Ｐ＝３７．０，等位基因平均数Ａ＝１．４８，平均期望杂合度Ｈｅ＝０．１０１；但８个群体间的分化很小（Ｆｓｔ＝０．０６７）；固定沙丘群体和半固定沙丘群体在等位酶水平上的变异性无显著差异。通过７个多态位点的研究表明，羊柴群体中的克隆多样性很高（Ｄ＝０．９１５６），但不同克隆在规模上相差很大。同时，群体间的克隆分化较大，广布基因型仅占３．２％。克隆空间结构的分析表明，羊柴的基株分布为游击型构型，克隆之间的镶嵌明显。

羊柴(Hedysarum Laeve Marim)种子发芽率低的原因分析

羊柴种子发芽率低、发芽速度慢是栽培上存在的关键问题。该文通过一系列试验分析证明:室温下贮存一年的羊柴种子活力很高,本身不存在生理休眠。种子发芽率低、发芽速度慢,其原因在于果皮坚硬、致密影响种子吸水;果皮内有萌发抑制物;种皮阻碍O_2进入种胚,限制种子的呼吸代谢。

基于结构方程模型的羊柴灌丛与沙地土壤间耦合关系

为弄清羊柴灌丛与沙地土壤之间的耦合关系,以浑善达克沙地为对象,选择保育状况良好的羊柴种植沙地,构建了样地位置—羊柴灌丛—沙地土壤物理性质—沙地土壤化学性质的结构方程模型。结果表明:沙地恢复15年后,羊柴灌丛的盖度与密度、土壤物理性质和土壤化学性质均表现出不同程度的空间异质性;羊柴植被的盖度与密度对0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm土层土壤的物理性质和化学性质多有正影响,总路径系数分别为0.01、0.42、0.50和-0.07、0.49、0.79;0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm土层土壤的物理性质对土壤的化学性质均具有正影响,总路径系数分别为0.80、0.89和1.00;样地位置通过影响羊柴灌丛的盖度与密度而对0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm土层的土壤物理性质产生间接影响,间接影响系数分别为-0.01、-0.26和-0.38;样地位置通过影响羊柴灌丛的盖度与密度及土壤物理性质而对0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm土层的土壤化学性质产生间接影响,间接影响系数分别为-0.15、-0.02和-0.30;羊柴灌丛的盖度与密度通过影响土壤物理性质而间接影响0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm土层的土壤化学性质,间接影响系数分别为0.01、0.37和0.50。沙地植被的生态恢复除自然恢复外,可种植羊柴等沙生灌丛以改善沙地土壤的肥力指标,加快沙地植被的恢复。

羊柴根围AM真菌群落结构和遗传多样性研究

为了探明受风蚀和水蚀双重影响下内蒙古荒漠地区羊柴（Hedysarum leave Maxim）根围AM真菌群落结构和遗传多样性特征,以内蒙古正蓝旗青格勒图具有代表性的梁地作为采样地点,按海拔高度在梁地选择梁底、梁中和梁顶3个样地,分0~10,10~20,20~30,30~40,40~50cm 5个土层采集羊柴根围土壤样品,通过Nested-PCR-DGGE技术,结合DGGE图谱分析、DNA克隆测序及系统发育分析进行研究。结果表明,不同样地和土层,AM真菌具有不同DGGE指纹图谱特征,AM真菌丰度、优势度及其多样性指数均有差异,其中梁中和梁顶样地0~10cm土层AM真菌丰富度最高,均为20;多样性指数梁中样地0~10cm土层最高,为2.88。DGGE条带测序和系统发育分析显示,全部序列归为5属15种,分别为Glomus属10种、Rhizophagus属1种、Funneliformis属2种、Paraglomus属1种、Septoglomus属1种;根据UPGMA算法绘制15个样品间AM真菌群落相似性图谱,全部序列归为3个类群,聚类分析显示羊柴根围AM真菌群落具有丰富的遗传多样性,相似性指数最高仅为0.54,说明梁地生境空间异质性对AM真菌遗传多样性有显著影响。受风蚀和水蚀影响,3个样地土壤速效氮差异明显,梁底受侵蚀作用最弱;梁中受侵蚀最强,土壤最贫瘠;球囊霉属Glomus和管柄囊霉属Funneliformis是内蒙古荒漠地区AM真菌优势属,这为进一步筛选高效优势AM菌种,促进荒漠植被恢复提供了依据。

荒漠植物羊柴根际AM真菌时空分布研究

2006年5月、8月和10月分别从陕西省榆林市沙生植物园样地采集土壤样品，羊柴根围分0-10 cm，10-20 cm，20-30 cm，30-40 cm和40-50 cm 5个土层，系统研究了AM真菌定殖率和孢子密度的时空分布。结果表明：AM真菌菌丝定殖率和丛枝定殖率随时间呈递减趋势，5月份出现最高值；泡囊定殖率随时间变化先升后降，8月份出现最高值；AM真菌孢子密度和定殖率的最大值分别出现在5月的0-10 cm土层和10-20 cm土层。土壤因子对AM真菌时空分布有明显影响，土壤速效N和速效P与孢子密度、总定殖率、菌丝定殖率和丛枝定殖率呈极显著正相关，土壤速效K和有机质与孢子密度呈极显著正相关，pH值与孢子密度、总定殖率、菌丝定殖率和丛枝定殖率呈显著负相关。