在科尔沁沙地中扦插差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)治理流动沙丘初探

本试验主要通过扦插差巴嘎蒿营养枝,建立半人工草场,治理流动沙丘。试验结果表明,在流动沙丘扦插差巴嘎蒿平均成活率在80—90%,比带根栽植的差巴嘎蒿提高成活率57%。扦插成功面积达1700亩,平均亩产鲜草662公斤,每亩纯经济收入88.25元,每3.1亩差巴嘎蒿草地可养一个绵羊单位。

科尔沁沙地差巴嘎蒿种群生态位适宜度分析

以生长在科尔沁沙地的差巴嘎蒿(Artemisiahalodendron)为研究对象,对其在不同类型沙地上的综合活力指数和生态位适宜度进行计算,主要结论如下:1)在生长旺季,差巴嘎蒿种群综合活力指数随着沙地的固定显著下降。2)在同一生长季内,综合生态位适宜度表现为半固定沙地>固定沙地和流动沙地;水分生态位适宜度表现为流动沙地>半固定沙地>固定沙地。随着土壤含水量的变化,土壤水分的限制土层深度也有所不同:7月各类型沙地均为15～30cm土层;8月随着雨水的下渗,限制土层也有所加深,为45～60cm土层;9月除流动沙地为15～30cm外,半固定沙地和固定沙地均为30～45cm。3)在同一生长季内的不同生境上种群的限制因子(NFmin)不同:在流动沙地上为土壤有机质,而在半固定沙地和固定沙地上为土壤含水量,且土壤有机质和土壤水分的配置关系直接影响综合生态位适宜度值的高低。在一定范围内,二者的比值可直接反映有机质对植物细根的有效性,同时种群通过调节细根生长状况来适应限制因子间的配置关系。

差巴嘎蒿灌丛土壤和根系含水量对降雨的响应

以科尔沁沙地半固定沙丘灌木差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)为对象,用土钻取样法和壕沟法研究了2006年生长季降雨后差巴嘎蒿周围土壤和根系含水量的时空分布特征及其相互关系,并计算了该灌丛的水量平衡。结果表明:该灌丛在降雨后对水分有暂时存储作用;降雨结束后,灌丛主干的茎流作用使得灌丛中心位置的土壤含水量高于灌丛丛幅垂直投影1/4和3/4处的土壤含水量;雨后6h灌丛根系含水量与灌丛中心位置的土壤含水量呈极显著的负相关(r=-0.89,P<0.01);灌丛根系含水量在雨后126h内出现胁迫脉冲间歇反应。水量平衡计算表明,灌丛边缘外1m处土壤蒸散量高于灌丛覆盖区的蒸散量,灌丛覆盖可降低土壤水分蒸散速率。

科尔沁沙地差巴嘎蒿群落及种群生态特征

对科尔沁不同类型沙地上差巴嘎蒿群落内物种重要值、多样性等生态特征进行分析后，将其划分为3个类型：差巴嘎蒿-1年生植物群聚、差巴嘎蒿-禾草类群丛、冷蒿-黄蒿＋禾草类群丛，分别分布于流动、半固定和固定沙地上，随着沙地基质固定程度的增加，差巴嘎蒿群落由差巴嘎蒿-1年生植物群聚（先锋群落、盖度〈10％、多样性指数0．33）演替到差巴嘎蒿-禾草类群丛（盖度30％～35％、多样性指数0．56）再演替到冷蒿-黄蒿＋禾草类群丛（草原群落、盖度40％～45％、多样性指数0．59）．在差巴嘎蒿群落演替过程中，差巴嗄蒿种群年龄结构的变化趋势是：在流动沙地上为增长型；在半固定和固定沙地上为衰退型，人工种植5年后差巴嘎蒿种群年龄结构为增长型，人工种植18年后为稳定型。

差巴嘎蒿幼苗对沙埋的生态适应和生理响应

沙埋对于沙漠植物存活和生长影响的研究文献已有很多,但迄今有关沙漠植物对于沙埋生理生态适应的研究还很少见有报道。差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)广泛分布于我国半干旱沙地中,是流动半流动沙地的优势种。为了解沙生植物对沙埋的生态适应及其生理响应,2010—2011年在内蒙古科尔沁沙地研究了不同沙埋深度下差巴嘎蒿幼苗的存活率、株高等生长特性和渗透调节物质含量,保护酶活性和膜透性的变化,得到以下结果:沙埋对差巴嘎蒿幼苗的存活与生长有着显著影响,特别是沙埋深度超过其株高后,其存活率和高生长受到严重抑制,但和非沙生植物相比,差巴嘎蒿幼苗具有很强的耐沙埋能力,即使沙埋深度达到其株高的200%时仍有部分幼苗存活。随着沙埋深度的增加,差巴嘎蒿幼苗叶片含水量没有显著变化,但过氧化物歧化酶活力降低,过氧化物酶活性增强,过氧化氢酶活性变化不明显,脯氨酸含量增加,可溶性糖含量下降,丙二醛含量下降,膜透性增强。和水分、盐分胁迫不同,沙埋并未造成差巴嘎蒿幼苗的水分亏缺,沙埋胁迫下差巴嘎蒿幼苗死亡率增加、生长受到抑制的主要原因是沙埋导致植物光合面积下降,沙埋叶片无法进行正常呼吸和部分幼苗无法破土生长,但沙埋胁迫下脯氨酸含量的和过氧化物酶活性增强分别在渗透调节和保护细胞膜免受损伤中起到了关键作用。

流动沙丘先锋灌木差巴嘎蒿的种子散布格局

通过对科尔沁沙地流动沙丘上先锋植物差巴嘎蒿的种子散布格局及机理的实验研究,主要得出以下结论:差巴嘎蒿母株向不同方向散布的种子,其数量与距离存在明显的差异.母株向西南方向散布的种子数量最多,种子累积数量高达4 590±1 260,比其它各方向多29%至12倍.向北方向散布的种子数量最少,距离最短,种子累积数量为344±44,距离仅在100 cm的范围内.不同方向差巴嘎蒿种子散布的密度均随着散布距离的增加而呈对数关系减小,表现出显著的相关性.不同方向差巴嘎蒿远离母株的种子散布密度与累积面积之间存在显著的相关性,其间关系可用对数曲线来描述.结果显示,差巴嘎蒿向不同方向散布的种子密度均随着累积面积的增加而增加.

沙生植物差巴嘎蒿光合特性及其模拟研究

对自然条件下沙生植物差巴嘎蒿的光合作用日变化及光响应等进行了观测。结果显示,差巴嘎蒿净光合速率日变化曲线为双峰型,有明显的光合"午休"现象,根据Farquhar和Sharkey的判别方法,差巴嘎蒿净光合速率在8:00-14:00期间下降主要由气孔因素造成,14:00后净光合速率的降低则主要由非气孔因素造成的。水分利用效率日变化曲线为双峰型,显示了差巴嘎蒿对干旱环境的强适应性。采用不同光响应和气孔导度模型对差巴嘎蒿光响应曲线进行了拟合,结果表明,直角双曲线修正模型和气孔导度修正模型模拟结果与实际观测值具有较好的一致性。

干旱胁迫对差巴嘎蒿苗期内源激素含量的影响

模拟自然干旱环境条件,采用酶联免疫吸附法对差巴嘎蒿苗期的根系与叶片中内源激素脱落酸(ABA)、吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA_3)和玉米素核苷(ZR)含量进行测定,探讨差巴嘎蒿苗期的抗旱性与内源激素之间的关系。结果表明:随着基质含水量的减少,差巴嘎蒿苗期的叶片和根系中内源激素ABA和GA3呈增加趋势,IAA和ZR呈减少趋势;IAA/ABA和ZR/ABA的比值降低较为明显,但对GA3/ABA、GA3/IAA、ZR/GA3和ZR/IAA影响较小,表明差巴嘎蒿幼苗通过调节自身内源激素含量及比例来适应干旱胁迫。

沙埋对差巴嘎蒿幼苗存活、生长及光合特性的影响

为了解沙埋对差巴嘎蒿幼苗的生理生态影响,2010~2011年在科尔沁沙地研究了不同沙埋深度下差巴嘎蒿幼苗高度、存活率、光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率的变化,结果表明:3/4株高的沙埋对差巴嘎蒿幼苗存活没有显著影响,1/4株高的沙埋对其株高没有抑制作用。随着沙埋深度的进一步增加,其存活率明显下降,株高受到显著抑制,但即使沙埋深度达到株高的200%仍然有2.04%幼苗存活,说明其幼苗具有较强的耐沙埋能力。随着沙埋深度的增加和沙埋时间的延长,其光合速率、气孔导度和蒸腾速率均呈下降趋势,200%沙埋处理和非沙埋对照相比,沙埋第5d其光合速率、气孔导度和蒸腾速率分别下降了17.0%、15.3%和37.4%,第15d分别下降了69.3%、24.1%和2.6%。随着沙埋深度增加,差巴嘎蒿幼苗的水分利用效率在第5d和第15d呈上升趋势,第10d呈下降趋势。沙埋胁迫所导致的差巴嘎蒿幼苗光合速率和蒸腾速率的降低是其存活率下降和株高生长受到抑制的重要原因。

科尔沁沙地差巴嘎蒿—杂类草群落结构、功能的沙漠化演变特征

研究结果表明:在沙漠化发展过程中,差巴嘎蒿杂类草群落(1)首先是植物种组成数量和密度大幅度减少,继而植被盖度和地上生物量急剧下降,四项指标受沙漠化影响的强弱顺序是密度>植物种数量>盖度>地上生物量;(2)结构趋于简单,功能逐渐消退,优势种或亚优势种发生更替,群落最终变性;(3)沙漠化演变既有连续性又有间断性,随着沙漠化的加剧,其连续性变弱,间断性增强,变幅增大;(4)轻度沙漠化时群落稳定性最高,严重沙漠化可导致其稳定性迅速破坏;(5)对沙漠化的危害,表现出一定的时滞效应和自我适应调节能力,这两个问题有待于进一步研究。

差巴嘎蒿生物网方格在辽西北流动沙丘生态修复中的应用研究

利用辽宁西北部沙漠化地区雨季湿度大、蒸发量小的特点,采用一年生差巴嘎蒿枝条生物网方格进行了3年的固沙试验研究。试验研究表明:人工移栽的差巴嘎蒿的成活率明显高于机械移栽的成活率。两种处理所在的沙丘上的流沙第二年得到了有效的控制,植被恢复的速度明显高于对照。深入研究了差巴嘎蒿生物网方格固沙的方法,分析了生物网方格固沙的原理,为辽西北沙漠化地区流动沙丘的治理与生态修复提供了新的理论依据与技术支持。

差巴嘎蒿繁殖若干问题的探讨

差巴嘎蒿（Ａｒｔｅｍａｓｉａｈａｌｏｄｅｎｄｒｏｎ）营养繁殖的最佳材料是当年生带根基部营养枝；降水量是影响营养繁殖成活率的主导因子，栽植后５日内降水之和（ｘ）与成活率（ｙ）的相关系数为０．９７０１，回归方程为：ｙ＝３４．０２３６＋４１．０４６７１ｇｘ。营养繁殖应在有一定降水的条件下及时进行，最佳时间在６月中旬。不宜利用种子繁殖建立人工植被。

扦插差巴嘎蒿治理流动沙丘建立人工草场初探

采用差巴嘎蒿（ Ａｒｔｅ ｍｉｓｉａ ｈａｌｏｄｅｎｄｒｏｎ Ｔｕｒｃｚ） 营养枝扦插， 结合补播牧草、围栏保护、更新利用等技术措施， ４ 年间， 在流动沙丘建立人工草地１１３ｈ ｍ ２ ， 平均ｈ ｍ ２ 产干草４２１１４ Ｋｇ ， 可加工利用产量达２８３７４ Ｋｇ／ｈｍ ２ ， 利用率６７３７ ％ 。每治理６６７ｈ ｍ ２ 流动沙丘， 可饲养２５ 只绵羊。试验表明， 扦插差巴嘎蒿治理流动沙丘， 是一条投资少， 见效快，简便易行的改造， 利用沙丘的有效途径。

科尔沁沙地不同演替阶段差巴嘎蒿群落高光谱特征

为了研究干旱半干旱地区植被资源的可持续利用,以科尔沁沙地建群种差巴嘎蒿为主要研究对象,将群落演替划分为4个阶段,从“同物异谱”特性着手,利用连续统去除和一阶微分对原始光谱进行变换处理,使用马氏距离法确定了冠层原始光谱和变换光谱的差异显著波段。结果表明:同一时期的差巴嘎蒿群落随着演替进行,红边反射率持续上升,9月群落将进入凋萎期,总体曲线较5月降低;对比不同演替阶段的差巴嘎蒿群落在导数变换以及连续统去除后的光谱特征,群落的一阶导数光谱在峰值、峰形、吸收峰位置存在显著差异,可以利用红边特征以及吸收深度进行识别,且9月特征识别效果好于5月;马氏距离值能够科学快速地提取群落间差异较显著的特征波段,同时结合光谱变换达到了很好的降维效果,且提高了识别精度。其中9月份一阶导数变换降维效果最佳,且识别效果最优。研究利用一阶导数法与连续统去除法弱化了土壤背景的影响,为增强反射率特征及特征波段的差异性提供了较好的方法,同时马氏距离值能够反映不同光谱变换下差异显著的波段位置,有助于干旱半干旱地区植被识别研究。

差巴嘎蒿凋落物水浸提液对4种牧草种子萌发的影响研究

差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)是呼伦贝尔沙地和科尔沁沙地半固定沙丘的优势灌木之一,可通过强烈的化感作用限制其他物种的种子萌发和幼苗生长。种子添加是植被群落结构优化的有效措施,而物种选择是种子添加的关键。因此,选取两种不同种源4个牧草物种[冰草(Agropyron cristatum)、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)、无芒雀麦(Bromus inermis)和紫花苜蓿(Medicago sativa)],用差巴嘎蒿根、茎和叶凋落物的水浸提液进行处理,研究了不同类型和浓度(0、10、20、40、60、80和100 g/L)浸提液对4种牧草种子萌发的影响。结果表明,差巴嘎蒿凋落物水浸提液对乡土物种冰草和达乌里胡枝子具有强烈的化感抑制效应,不同类型凋落物的抑制效应存在差异。而对于引进物种无芒雀麦和紫花苜蓿,差巴嘎蒿各类凋落物水浸提液均对其没有显著影响(p<0.05),表明这两个物种对差巴嘎蒿的化感效应有较高的耐受性。因此,从种子萌发角度来看,无芒雀麦和紫花苜蓿在半固定沙丘植被群落结构优化方面具有一定的应用潜力。

差巴嘎蒿种子萌发与出苗机制研究

差巴嘎蒿广泛生长于科尔沁沙地的流动沙地和半固定沙地,耐风蚀能力强,是流动沙地向半固定沙地转变的指示植物。在满足湿度的条件下,对差巴嘎蒿进行了温度与沙埋试验,结果表明:10~35℃最适宜差巴嘎蒿种子发芽,沙埋0.5~1 cm出苗率最高。

差巴嘎蒿(Artemisia Halodendron)种子萌发对土壤温度、水分和埋深的响应

差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)是科尔沁沙地植被的关键种之一,它在沙地植被的恢复演替过程中扮演着重要角色,也被广泛应用于人工固沙活动中。为了了解差巴嘎蒿对风沙环境的适应特点,试验研究了其种子萌发对土壤温度、水分和埋藏深度的响应模式。结果表明:差巴嘎蒿种子在4月和5月的土壤温度条件下萌发良好,总萌发率可达到96%,在7月的土壤温度条件下萌发较差,总萌发率低于50%;若以试验前3天的总萌发率为准,则5月的萌发率远大于其它两个月。在0MPa、-0.1MPa、-0.2MPa、-0.4MPa、-0.8MPa和-1.6MPa水势下,差蒿种子的总萌发率分别为89%、83%、80%、46%、17%和0%。在0.5cm、1.0cm和2.0cm埋深下,最终出苗率分别为90%、32%和9%,当埋深大于4cm后,种子无法出苗。种子萌发对温度、水势和埋深的这种响应模式总体上不利于差巴嘎蒿实生苗在科尔沁沙丘生境中的存活。

沙埋对两种灌木生长影响及其生理响应差异

差巴嘎蒿属于沙生半灌木,小叶锦鸡儿属于非沙生灌木,二者均为内蒙古东部几个沙地中分布最广的灌木种.为比较两种灌木耐沙埋能力及其生理响应差异,2010-2011年在内蒙古科尔沁沙地研究了不同深度沙埋处理下两种灌木幼苗的存活率、株高、渗透调节物质含量、保护酶活性和膜透性变化.结果表明,1）差巴嘎蒿较小叶锦鸡儿具有更强的耐沙埋能力,前者在沙埋深度达到株高200％时仍有部分幼苗存活,后者在沙埋深度为其株高100％时即已全部死亡;2）沙埋深度为株高25％时,两种灌木高生长均未受到明显影响,当沙埋深度达到株高50％时,两种灌木的高生长均受到抑制;3）当沙埋深度由株高25％增至75％以后,差巴嘎蒿没有显示出水分胁迫,其MDA含量下降,膜透性没有明显变化,而小叶锦鸡儿在沙埋深度为株高50％时即已显示出水分胁迫,MDA含量明显增加,但膜透性没有发生明显变化;4）沙埋深度为株高75％～100％时,差巴嘎蒿有两种酶活性显著增强,起到了共同防止膜质过氧化作用,而小叶锦鸡儿只有一种酶活性显著增强;5）沙埋胁迫下,差巴嘎蒿脯氨酸发挥了一定渗透调节作用,小叶锦鸡儿的脯氨酸和可溶性糖均未有效发挥渗透调节作用;6）差巴嘎蒿之所以具有较强的耐沙埋能力,一个重要原因是沙埋后其保护酶活性和渗透调节物质含量增加幅度大,有效地减轻了细胞膜损伤.

沙丘差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)群落与裸地土壤呼吸特征

沙丘差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)群落与裸地的土壤呼吸是荒漠生态系统碳循环的重要过程。运用LI-6400土壤呼吸配套系统对科尔沁半流动沙丘差巴嘎蒿群落与裸地土壤呼吸进行测定,分析了沙丘差巴嘎蒿群落与裸地土壤呼吸的日、季变化及其影响因子。结果表明:(1)沙丘差巴嘎蒿群落与裸地土壤呼吸的日变化,夜间显著高于昼间(P<0.01和P<0.05),且呈多峰型,与空气湿度呈显著的幂函数正相关(P<0.05)。(2)土壤呼吸的季变化,除重度干旱胁迫的7月7日、19日以外,其余观测日均为差巴嘎蒿群落显著高于裸地(P<0.01)。(3)土壤呼吸的季变化与土壤温度相关不显著(P>0.05),但在控制测试日土壤含水量的条件下,沙丘差巴嘎蒿群落与裸地土壤呼吸和土壤温度的偏相关显著(P<0.05),偏相关系数分别为0.602与0.562;在控制测试日土壤温度的条件下,沙丘差巴嘎蒿群落与裸地土壤呼吸和土壤含水量的偏相关显著(P<0.05),偏相关系数分别为0.804与0.624。土壤表层(10 cm深处)细菌数量与土壤呼吸呈极显著的幂函数正相关(P<0.01),可解释沙丘差巴嘎蒿群落与裸地土壤呼吸变化的80.8%与65.4%。

科尔沁沙地差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)水分利用特征

深入剖析科尔沁沙地固沙植被水分利用特征,可为科尔沁沙地生态修复和区域荒漠化防治提供参考。测定了科尔沁沙地典型固沙植被差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)2020年生长季的植物水及其所在区域的地下水、土壤水与降水的δD值,采用多源线性混合模型定量分割了差巴嘎蒿的水分利用来源。结果表明:(1)研究区大气降水方程斜率小于全国大气降水方程,说明该区域大气降水蒸发强烈,方程截距较大,表明研究区水汽再循环强烈。土壤水同位素方程的斜率和截距都小于研究区大气降水方程线,表明土壤水受二次蒸发影响显著。(2)土壤含水率与降雨量、植物生长期的变化有显著的相关关系,受降雨影响,浅层(0—40 cm)土壤含水率波动幅度最大,且土壤含水率随土层深度的增加趋于稳定。(3)雨季,差巴嘎蒿主要利用0—40 cm和120—160 cm层的土壤水,利用率分别为30.1%和25.2%,对其他深度的土壤水利用较少;旱季,主要利用0—80 cm和160—200 cm层的土壤水,利用率分别为30.7%和21.1%,明显高于其他土壤层。