天然沙冬青器官生态化学计量特征对异质生境的响应

以我国重点保护的珍稀濒危植物且是西北荒漠地区唯一常绿阔叶灌木沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)为研究对象,分析异质性荒漠生境(固定沙地、半固定沙地、石质沙地、洪积砾石坡地和盐碱滩地)对沙冬青叶、茎、根、花和种子生态化学计量学特征的影响,了解其生长的适应机制和生存策略。结果表明:沙冬青各器官碳(C)含量表现为叶>茎>根>种子>花,而氮(N)、磷(P)、钾(K)营养元素含量均表现为种子>花>叶>根>茎,N、P、K三大营养元素在繁殖器官中的富集,可以促进沙冬青由营养生长向生殖生长的转变,反映了资源分配模式和植物生长策略。沙冬青各器官的碳氮磷钾含量和各元素化学计量比在不同生境条件下变化较复杂,其中在沙质土壤(固定和半固定沙地)具有更高的C、N、P储存能力,而K在砾质土壤(石质沙地和洪积砾石坡地)含量较高,且砾质荒漠沙冬青的C∶N、C∶P及N∶P均显著高于沙质土壤,表明沙冬青在石质沙地和洪积砾石坡地有更高的养分利用效率。各器官元素含量相关分析表明器官间的养分协同性远高于器官内部。化学计量比C∶N、C∶P、C∶K均表现为:茎>根>叶>花>种子,N∶P为根>叶>茎>花>种子,N∶K为茎>根>叶>种子>花,K∶P为叶>根>种子>茎>花,各器官中的C∶N和N∶P比在各生境间相对较稳定,而K∶P比变化巨大,N∶P与P含量呈显著的负相关(P<0.05),与N含量的相关性不显著(P>0.05),说明P作为敏感性元素决定了沙冬青体内N∶P比值的变化,且不同生境叶片N∶P比值均大于16,说明沙冬青生长主要受P限制。器官与生境对沙冬青化学计量特征都有影响,生境对C含量和N∶K、K∶P的影响较大,器官对N、P、K含量及C∶N、C∶P、C∶K、N∶P的影响较大。除P元素外,各元素含量及其化学计量比均受器官和生境交互作用影响。了解植物根-茎-叶-花-种子的整体资源权衡和协变策略,为沙冬青物种资源的保护和开发提供理论依据。

不同平茬措施下梭梭液流变化及其影响因素

以乌兰布和沙漠东北部不同平茬处理及未平茬梭梭(Haloxylon ammodendron)为研究对象,实时动态监测其液流速率及当地气象因子,研究不同平茬处理梭梭在生长旺盛季(6~8月)不同时间尺度的液流特征及其对气象因子的响应,建立耗水量与气象因子的拟合模型,揭示梭梭平茬后的水分传输规律。利用热扩散茎流计和自动气象站对乌兰布和沙漠不同平茬处理与未平茬梭梭的液流及太阳辐射、空气温度、相对饱和湿度、水汽压差进行监测。结果表明,不同平茬处理(留茬120 cm、留茬90 cm、留茬60 cm)梭梭晴天液流变化呈“几字宽峰型”曲线,未平茬梭梭呈“单峰型”曲线。雨天,液流速率波动非常剧烈,呈“不规则多峰型”曲线,雨天的液流速率低于晴天。未平茬、留茬120 cm、留茬90 cm、留茬60 cm梭梭的日平均液流速率分别为2.3146、3.3334、1.3333、0.7672 cm/h,日均耗水量分别为8.62、13.43、2.40、2.89 kg/d。小时尺度下,太阳辐射是影响平茬及未平茬梭梭液流速率的主要因子;日尺度下,太阳辐射是影响留茬90 cm及未平茬梭梭液流速率的主要因子,空气温度是影响留茬120 cm梭梭液流速率的主要因子,留茬60 cm梭梭的液流速率主要受风速影响;月尺度下,留茬120 cm梭梭耗水量主要受太阳辐射、空气温度影响,留茬90 cm梭梭耗水量主要受相对湿度、太阳辐射影响,留茬60 cm梭梭耗水量主要受风速影响。随着时间尺度的增加,气象因子入选回归方程的数量呈减小趋势,对液流的解释程度呈降低趋势。该研究的拟合方程均达到显著水平,可在不同时间尺度下预测梭梭蒸腾耗水特征。研究结果对明确梭梭平茬后的水分传输规律具有指导意义。

沙棘对非生物胁迫的响应研究进展

沙棘被称为地球的生态树、绿化的先锋树、人类的健康树。但沙棘的自然分布区域决定了其生长发育过程中会遭遇多种逆境胁迫,深入研究沙棘的抗逆机理,揭示其抗性特征,科学选育适宜广大干旱半干旱地区种植的优良沙棘无性系品种具有十分重要的意义。本文主要从干旱、盐碱、高低温以及土壤重金属污染4个方面综述了非生物胁迫对沙棘的影响,从种子萌发、生长发育和生理生化等方面概述沙棘对逆境胁迫的响应,并对未来沙棘抗非生物胁迫研究的方向进行展望,以期为沙棘属植物的种质资源保护和开发利用提供理论基础。

磴口县维管植物区系特征分析

【目的】基于野外调查、植物标本采集与鉴定及前人研究记载,汇总并整理出磴口县维管植物名录,为该地区生物多样性保护提供理论依据。【方法】对磴口县维管植物种类组成、生活型、水分生态类型和植物区系地理成分进行统计分析。【结果】磴口县野生维管植物隶属于54科、164属251种,以菊科、藜科、豆科、禾本科和蓼科为优势科;植物的生活型以多年生草本为主,占总种数43.824%,其中乔木占2.00%、灌木占15.94%、半灌木占8.76%、一年生草本占27.89%、寄生植物占1.20%,藤本植物占0.40%;水分生态类型以旱生(包括超旱生、强旱生、旱生和中旱生)和中生(包括旱中生、中生、湿中生)为主,占总种数95.63%,湿生植物占4.00%,水生植物占0.40%;【结论】磴口县植物区系地理成分丰富多样,在亚洲中部荒漠区系为主体的背景下,受温带成分、东亚成分和古地中海区成分的影响。

干旱区降雨梯度对沙冬青根-茎-叶生态化学计量特征的影响

[目的]水分是限制干旱区植物生长与生存的重要因素,为探明降水变化对荒漠植物化学计量特征的影响,以及C、N、P和K元素在植物各器官中的分配规律。[方法]以国家二级重点保护的珍稀濒危植物且是荒漠区唯一常绿阔叶灌木沙冬青为研究对象,分析沿自然降雨梯度下,沙冬青根-茎-叶的元素含量及其化学计量比的变化特征,了解其生长的适应机制和生存策略。[结果]沙冬青各器官C含量表现为叶>茎>根,而N、P、K营养元素含量均表现为叶>根>茎,N、P、K三大营养元素在叶片中的富集,可以提高沙冬青光合速率,为植物的生长与繁殖提供充分的物质保障,反映了资源分配模式和植物生长策略。沿自然降雨梯度,沙冬青的根、茎、叶之间主要表现为协同关系且存在着同时投资的生态策略,N和P含量在各器官中均随着降雨量的增加呈上升趋势,而K均呈下降趋势,沙冬青通过提高各器官K含量和降低N、P含量来应对干旱胁迫的环境。器官间的养分协同性远高于器官内部,各器官中的N:P在不同降雨梯度间相对比较稳定,说明沙冬青以保守的养分利用方式抵消元素含量随环境的变化,且N:P比值均大于16则生长主要受P限制。[结论]各器官N、P、K化学计量特征沿降雨梯度具有相同趋势,但在不同器官间呈现显著差异,而化学计量的灵活性是实现植物自我调节的重要方式,有助于植物在不同环境条件影响下维持自身正常的生命活动。

蒙中杂交沙棘子代优良单株生态适应性评价

【目的】进一步筛选具备优良性状的杂交沙棘新品种。【方法】以引进的蒙古沙棘为母本,以中国沙棘为父本,开展了杂交选育研究,共选育出9个优良单株,通过测定定植1 a和2 a后优良杂交种植株的生长指标,对其生态适应性进行探讨和综合评价。【结果】定植2 a后,9个优良杂交单株的保存率都在60%之上,棘刺数为1~3个,介于中国沙棘和大果沙棘之间,株高平均值在137.80~223.90 cm之间,冠幅平均值在86.40~155.60 cm之间,地径在20~40 mm范围内波动,一级分枝数均超过20个。相关分析显示,株高、地径、冠幅关系较密切,三者之间互相影响、相互促进。【结论】综合评价显示,9个杂交沙棘无性系在干旱半干旱环境中的生态适应性适中甚至良好,均达到选优效果,且随沙棘定植年份的增加,9个单株生态适应性越来越强。