荒漠藓类植物齿肋赤藓对4年积雪深度变化的生理生化响应

冬季降雪作为古尔班通古特沙漠最主要的降水形式,在荒漠生物土壤结皮的稳定和发育发挥重要作用。全球的持续变暖和极端气候事件的频繁发生导致荒漠冬季的积雪格局发生重大变化。荒漠藓类植物作为荒漠重要地被类型生物土壤结皮的重要组成成分,在生理生化层面将如何响应长期的积雪深度变化还不清楚。因此,通过野外设置去除积雪(-S)、自然积雪(S)、2倍积雪(2S)和3倍积雪(3S)4个积雪梯度,探讨经历4年积雪深度变化下齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)的生理生化特征。结果表明,积雪深度变化显著影响了齿肋赤藓的植株含水量、最大光化学量子产量(F_(v)/F_(m))、实际光化学效率(Y(II))、渗透调节物质含量和抗氧化酶活性。与去除积雪处理相比,随着积雪深度的增加,齿肋赤藓的植株含水量、F_(v)/F_(m)和Y(II)呈现增加趋势,而植株内的游离脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖、丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)活性呈现降低趋势。相关性分析显示,齿肋赤藓的F_(v)/F_(m)和Y(II)与土壤温度和植株含水量呈显著正相关,而可溶性蛋白、可溶性糖、MDA含量及SOD、POD和CAT活性与土壤温度和植株含水量呈显著的负相关。值得注意的是,与自然积雪相比,4年3倍积雪增加处理显著降低了齿肋赤藓的Y(II),增加了MDA含量。这说明积雪在一定程度上为齿肋赤藓创造了良好的生存环境,降低了齿肋赤藓的干旱和冷胁迫程度,但长期大量的积雪增加和长期减雪均会对齿肋赤藓的生长造成负面影响。

模拟氮沉降对内蒙古典型草地土壤pH和电导率的影响

陆地生态系统氮沉降增加可导致土壤酸化,从而可能造成土壤生态系统结构和功能的退化。依托内蒙古典型草地设置的模拟氮沉降试验,研究了连续6年9个氮添梯度(0、1、2、3、5、10、15、20、50 g m^(-2)a^(-1)),2个氮添加频次(一年两次或一月一次)及2种管理方式(封育或刈割)等4种模式对土壤p H和电导率的影响。结果表明,4种模式下氮添加量3 g m^(-2)a^(-1)以下4个处理间的土壤p H无显著差异,在氮添加量为20 g m^(-2)a^(-1)(与我国粮食作物年施氮量接近)时,土壤p H分别比对照平均降低了1.1~1.9个单位;封育一年两次添加氮素在添加量5 g m^(-2)a^(-1)以上时土壤p H显著下降,而封育每月一次添加氮素在添加量20 g m^(-2)a^(-1)以上时,土壤p H才出现显著下降的现象。4种模式下土壤p H与土壤阳离子交换量及土壤交换性钙呈极显著正相关,说明高量氮添加促进了土壤中盐基离子的耗竭。高量氮添加(50 g m^(-2)a^(-1))显著增加了土壤EC值;除封育每月一次添加氮素处理外,氮添加10 g m^(-2)a^(-1)以下各处理间的土壤电导率(EC)无显著差异;土壤EC值与土壤硝态氮含量呈极显著正相关。研究结果将为我国北方半干旱草地土壤酸化的量化表征及氮素管理提供数据支撑。

积雪和丛枝菌根真菌网络对尖喙牻牛儿苗幼苗生长的影响

通过野外原位监测及室内分析相结合,剖析了生物因素（土壤真菌菌丝网络）和物理因素（积雪改变）对古尔班通古特沙漠优势短命植物尖喙牻牛儿苗（Erodium oxyrrhynchum）生长的影响。结果表明：减雪与菌丝网络对该植物的生长具有显著复合生态效应。具体表现为：（1）在叶片性状指标方面,PVC旋转造成丛枝菌根真菌菌丝网络被阻断后,尖喙牻牛儿苗各项叶片性状均有所下降。其中以减雪处理组最为明显,生长末期叶面积减少70.92%、叶周长减少37.26%。（2）在植株高度及根系长度方面,菌丝网络被阻断后,尖喙牻牛儿苗株高均有所下降,加雪、减雪处理时下降显著（P〈0.05,分别为40.45%、39.47%）;根长在减雪组下降显著（47.75%）。（3）在植株地上地下生物量分配方面,菌丝网络被阻断后,尖喙牻牛儿苗地上、地下生物量均有所下降,其中减雪处理组下降显著（P〈0.05,分别为80.32%和65.74%）。可见,生物因素和物理因素对植物生长具有双重影响,其中减雪处理与菌丝网络阻隔处理对尖喙牻牛儿苗幼苗生长发育具有显著复合生态效应。为推测荒漠短命植物对冬季降水变化的适应机制及荒漠生态系统的保育提供了科学依据。