草原荒漠区红砂和珍珠猪毛菜群落分布特征分析

为探究影响红砂和珍珠猪毛菜群落空间分布的主要环境因子,采用点格局分析方法和冗余分析(RDA),分析了植物种的空间分布格局及其与环境因子之间的关系。研究结果显示:多年平均降水量的减少地点,红砂种群、珍珠猪毛菜种群的空间聚集程度减弱,向随机分布趋势转化,表现出种内促进关系逐渐减弱的适应策略;种间关联性也表现出随降水的减少物种之间的促进关系逐渐减弱。消除生境异质性后,红砂种群、珍珠猪毛菜种群均在>30 m尺度下随机分布,种群内部表现为相互独立;空间关联性整体均呈现为负相关,种间关系表现为相互竞争,降水减少的地点存在向无相关性转变的趋势。利用冗余分析识别出导致群落植被特征产生差异的主要因素是气候、土壤、海拔,因此在制定更为有效的荒漠灌木多样性保育措施时不仅要考虑植被本身的特性,也要加强对荒漠土壤环境的保护。

基于ISSR西北地区珍珠猪毛菜(Salsola passerina)的遗传多样性(英文)

运用ISSR分子标记的方法,对分布于中国北方7个居群的137个珍珠猪毛菜个体筛选出了15条引物,产生了196条带,其中153条为多态性条带,总的基因多态率为78.06%,多态性在种群水平上较低,平均多态率为45.60%.平均期望杂合度和Shannon信息指数在种间水平上分别为0.1759和0.2811,在居群水平上为0.1251和0.1977,种群内个体间的遗传分化较大,为70.96%,而种群间遗传分化较小,为29.04%,种群间的遗传一致度平均为0.9320.AMOVA分析得到了相似结果.基于Nei's遗传距离的UPGMA聚类分析将7个居群分为3组:德令哈、兰州和其余5个居群(中宁,乌海,民勤,金塔和安西).Mantel检验表明遗传距离与垂直地理分布显著相关(P<0.001).鉴于种群内遗传多样性较低,应当采取有效措施停止人为扰动和砍伐,保护生境,以保存其种质资源.

荒漠植物珍珠猪毛菜根际土壤细菌多样性与土壤理化性质相关性分析

为了解珍珠猪毛菜(Salsola passerina)的生态适应机制,采用细菌16S rDNA高通量测序、纯培养方法及荧光染色激光共聚焦显微镜计数法研究了甘肃景泰地区荒漠草原珍珠猪毛菜根际土壤的细菌类群及其与土壤理化性质相关性,并与荒漠土壤进行对比。结果表明,珍珠猪毛菜根际土壤的养分含量显著高于荒漠土壤。猪毛菜根际土壤微生物检测到5655 OUT,其中特有的为2580个。根际土壤可培养细菌数和细菌总数分别为1.62×10^(6) CFU·g^(-1)和1.33×10^(7)个·g^(-1),高于非根际土壤(5.40×10^(5) CFU·g^(-1)和1.12×10^(7)个·g^(-1));且2种土壤细菌的多样性存在显著差异。珍珠猪毛菜根际土壤中优势细菌门为放线菌门(Actinobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、变形菌门(Proteobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和疣微菌门(Verrucomicrobia),占总细菌类群的97.7%;优势细菌属依次为红色杆菌属(Rubrobacter)、RB41、类诺卡氏菌属(Nocardioides)、链霉菌属(Streptomyces)、Pir4_lineage、芽孢杆菌属(Bacillus)、土壤红杆菌属(Solirubrobacter)、芽单胞菌属(Gemmatimonas)和小梨形菌属(Pirellula)。主要菌群及环境因子的相关分析表明,土壤养分含量、pH和含水率是影响土壤细菌群落组成的重要因子。

不同光合途径植物红砂和珍珠猪毛菜幼苗对氮沉降及降水变化的光合响应

氮素和水分是影响植物光合特性的重要因素,而不同光合途径植物对水、氮的响应能反映出植物与环境的关系。为探究氮沉降和降水变化对C 3植物和C 4植物生长方式的影响,以C 3植物红砂(Reaumuria soongorica)和C 4植物珍珠猪毛菜(Salaola passerina)为研究对象,利用盆栽试验,设置不同氮沉降水平(0 g·(m^2·a)^-1,4 g·(m^2·a)^-1,8 g·(m^2·a)-1)和不同降水处理(W-30%,W,W+30%),比较两种植物单生和混生下的光合色素、光合气体交换参数和叶绿素荧光参数等的差异。结果表明:水氮耦合使红砂和珍珠猪毛菜光合能力均增强,且在降水增加30%和施氮量8 g·(m^2·a)^-1时达最大;红砂的叶绿素、净光合速率分别最大可增加3.63倍、1.19倍,珍珠猪毛菜最大分别增加0.95倍和1.13倍。二者混生显著提高红砂的光合能力,而珍珠猪毛菜的竞争加强,氮水耦合可显著减弱竞争强度,说明在未来氮沉降和降水增加环境下,有利于红砂-珍珠猪毛菜混生群落的发展。

模拟氮沉降及降水作用下红砂和珍珠猪毛菜幼苗生物量的分配模式

水分和氮素是植物生物量积累的重要资源,也是调节植物在荒漠逆境条件下生物量分配的主要因素。本研究以两种荒漠优势植物红砂(Reaumuria soongarica)和珍珠猪毛菜(Salsola passerina)苗木为试验材料,研究了降水[–30%(低水)、0(中水)、+30%(高水)]与氮素[0(N_(0),无氮)、4 g·(m^(2)·a)^(−1)(N_(1),中氮)、8 g·(m^(2)·a)^(−1)(N_(2),高氮)]交互作用对其不同生长方式(红砂单生、珍珠猪毛菜单生、红砂和珍珠猪毛菜混生)下的生物量分配及相关生长关系的影响。结果表明:(1)红砂和珍珠猪毛菜幼苗受水分和氮素影响显著(P<0.01)。单生红砂根生物量在低氮、高水时增加,而茎和叶生物量在高氮、中水时增加,其生物量在各器官的分配关系为根>茎>叶。混生红砂的根、茎、叶生物量分别在无氮和低水、无氮和中水、低氮和高水条件时有所增加,其分配关系为叶≥茎>根。单生和混生珍珠猪毛菜均在低氮和高水时器官生物量增加,两者生物量分配关系一致,均表现为叶>茎>根。(2)混生方式下的红砂和珍珠猪毛菜叶根重比、叶重比、源汇重比均高于单生方式,而根冠比则较单生分别平均减少了52.63%和37.45%,说明两种植物在混生过程中均能将更多的生物量分配到地上部分。未来在降水格局和氮沉降变化条件下,红砂和珍珠猪毛菜的混生状态将可能比其单生状态更有利于适应全球气候的变化。

阿拉善高原珍珠猪毛菜群落物种多样性及与环境因子的相关性

采用4种多样性指数对阿拉善高原7个珍珠猪毛菜群落进行分析,并结合气候与土壤因子进行相关性分析,探究阿拉善高原不同生境中珍珠猪毛菜群落结构、物种多样性特征及与环境因子之间相互关系。结果表明:阿拉善高原珍珠猪毛菜群落结构单一,共计11科23属27种,主要为藜科、蒺藜科和禾本科植物,植被生活型以灌木和半灌木为主,多年生草本和一年生草本植物相对较少。珍珠猪毛菜群落的物种多样性水平较低,较干旱地区的珍珠猪毛菜群落间相似性指数较高。珍珠猪毛菜群落的密度、盖度、生物量与年降水量、土壤含水量、土壤有机质和全氮含量存在显著或极显著的正相关关系(P<0.05或P<0.01),Shannon-Wiener指数、Margalef丰富度指数与土壤pH值、温度生态因子存在显著或极显著的正相关关系(P<0.05或P<0.01),Pielou均匀度指数与土壤含水量显著负相关(P<0.05)。

不同生境下荒漠植物红砂-珍珠猪毛菜混生根系的垂直分布规律

植物种间相互作用及其对环境胁迫的响应一直是物种共存和生物多样性维持研究的一个热点,从地下根系入手来探讨混生群落植物种间关系及其对环境胁迫响应的研究少见报道。该文以荒漠草原区(灵武)、典型荒漠区(张掖)和极端荒漠区(酒泉)3个不同生境条件下单生与混生红砂(Reaumuria soongarica)和珍珠猪毛菜(Salsola passerina)为实验材料,采用分层取样法对其垂直根系参数进行测定和分析,探讨了两种植物根系分布对混生及荒漠环境梯度的响应。结果表明:同一生境条件下,混生红砂和珍珠猪毛菜比根长和比表面积均高于单生,说明红砂、珍珠猪毛菜混生后其根系相互作用关系表现为互惠,促进了植株对土壤养分和水分的吸收。不同生境条件下,同一生长方式的红砂根系分布深度均大于珍珠猪毛菜,且根系消弱系数也普遍高于珍珠猪毛菜,说明二者在不同生境条件下占据不同生态位,红砂表现为深根性,根系位于土壤深层,珍珠猪毛菜表现为浅根性,根系分布于土壤浅层。随着荒漠环境胁迫增强,单生和混生红砂与珍珠猪毛菜的比根长和比表面积均呈现出极端荒漠区>典型荒漠区>草原荒漠区的规律,且生境越干旱,混生群落根系分离越明显;单生与混生红砂根系消弱系数也逐渐增大,在极端干旱区达到最大值,珍珠猪毛菜变化不大,表明红砂-珍珠猪毛菜混生群落根系生态位分离随荒漠环境胁迫增强而加大,验证了环境胁迫梯度假说。可见"地上聚生,地下分离"的混生方式可能是红砂-珍珠猪毛菜混生群落适应干旱胁迫环境的生长策略。

盐胁迫下珍珠猪毛菜根茎叶矿质离子的吸收与分配响应

以珍珠猪毛菜(Salsola passerina)幼苗为材料,在不同盐浓度溶液中(0、100、200、300 mmol·L-1和400 mmol·L-1NaCl)培养5 d和10 d,研究盐胁迫下珍珠猪毛菜幼苗根茎叶矿质离子的吸收与分配响应。结果表明:盐胁迫5 d和10 d后,随盐浓度增加,珍珠猪毛菜幼苗Na+含量降低,K+含量增加,叶片Na+含量低于根茎,叶片K+/Na+比值增大;盐胁迫10 d的茎叶中Cl-含量比胁迫5 d的趋于降低,Ca2+和Si4+含量趋于增加。通过分析K+和Na+在不同部位(根、茎、叶)的运输选择性系数变化,发现珍珠猪毛菜的根与茎具有选择性运输K+,抑制Na+进入叶片的作用。

阿拉善高原珍珠猪毛菜(Salsola passerina)种群空间分布格局

为探究阿拉善高原珍珠猪毛菜(Salsola passerina)种群生长习性和空间格局分布机制,采用体积划分龄级方法和Ripley’s K函数对具有代表性的珍珠猪毛菜种群年龄结构、空间分布格局及不同龄级间的空间关联性进行研究。结果表明:珍珠猪毛菜种群结构以稳定型为主,其次是增长型,成年个体占比高,种群整体趋于稳定。随干旱程度增加,珍珠猪毛菜种群及各龄级空间分布格局由复杂向单一转变,即由聚集分布或均匀分布向随机分布转变。在降水较多的种群内,各龄级间的空间关联性相对复杂,随尺度增大由正关联转变为无关联,再转变为负关联。在较干旱地区,整体上表现为无关联。在阿拉善高原,珍珠猪毛菜种群空间分布特性由其本身生物学特性与环境因素共同作用,在生态建设中应遵循种群与生境间相互关系,发挥其饲用及防风固沙价值。

模拟氮沉降和降水变化对红砂(Reaumuriasoongorica)、珍珠猪毛菜(Salsolapasserina)生理的影响

氮素和水分是植物生长的重要环境限制因子,尤其是在受养分和水分限制的荒漠生态系统。氮沉降和降水格局变化对荒漠植物的影响是近年来的研究热点。以单生红砂(Reaumuria soongorica)、单生珍珠猪毛菜(Salsola passerina)和混生红砂-珍珠猪毛菜3种生长方式的一年生红砂和珍珠猪毛菜幼苗为研究材料,采用盆栽试验,研究施氮水平(0、4、8 g·m^(-2)·a^(-1))和降水处理(W-30%、W、W+30%)对红砂和珍珠猪毛菜抗氧化酶及渗透调节物质等生理特性的影响。结果表明:(1)氮水耦合均显著降低不同生长方式下红砂和珍珠猪毛菜的丙二醛(MDA)含量。(2)在降水减少和正常降水下增施氮肥更能显著提高红砂和珍珠猪毛菜的抗氧化能力。(3)两种植物的可溶性蛋白和脯氨酸含量均在高氮与降水减少交互处理下含量较高,说明增施氮肥能提高干旱条件下植物的渗透调节物质,提高其抗旱能力。(4)混生红砂的MDA含量显著高于单生红砂,而珍珠猪毛菜相反,且增施氮肥和降水增加交互能降低红砂混生下MDA增加的幅度和使混生珍珠猪毛菜的MDA减少幅度增大。(5)混生均使二者过氧化氢酶(CAT)活性显著提高,而过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性反而降低,混生红砂是以提高可溶性蛋白含量来增强其渗透调节能力,而混生珍珠猪毛菜则是增加脯氨酸含量,且水氮处理下能更好地维持混生红砂和珍珠猪毛菜的抗氧化和渗透调节能力。

盐胁迫下荒漠共生植物红砂与珍珠的根茎叶中离子吸收与分配特征

西北荒漠地区C3小灌木红砂(Reaumuria soongorica)和C4半灌木珍珠猪毛菜(Salsola passerina)在特定环境下混生在一起,分布面积广阔。以采自腾格里沙漠边缘荒漠地带的天然野生珍珠猪毛菜和红砂群落的幼苗为材料,经0、100、200、300、400mmol/L NaCl盐溶液共同胁迫10 d,检测它们的含水量、主要矿质离子在根茎叶的含量与分布,揭示二者耐盐的共生协同的离子平衡适应机制。试验结果发现,珍珠猪毛菜叶片具有"吸钾排钠的"的耐盐特征,红砂叶片具备"吸钠排钾"的特征,吸收利用无机矿质离子具备互补效应。二者耐盐Cl、Ca和Si离子吸收与累积能力存在很大差异:随着盐胁迫程度加剧,红砂的根茎叶中Cl离子含量持续增加,并且为珍珠猪毛菜的2—5倍;珍珠猪毛菜根中Ca离子含量为红砂的2—3倍,但含量变化不显著;红砂根中Si离子含量迅速降低后稳定,并且是珍珠猪毛菜根的3—5倍,其他器官变化差异较小。因此,红砂与珍珠猪毛菜的共培养盐胁迫下根中吸收的离子侧重不同,红砂以Na、Cl、Si为主,珍珠猪毛菜以K、Ca为主。随着盐胁迫的程度加强,离子选择吸收系数S k,Na的变化趋势降低,表明二者叶部对Na的选择性减小,K的选择性吸收积累增大,增强了它们的抗盐性,最终使叶片所受盐害减小。总之红砂与珍珠猪毛菜共生的耐盐离子稳态机制显著不同,离子吸收与分布具有互补互利的效应。

重金属Pb(Ⅱ)对3种藜科植物种子萌发的影响

以珍珠猪毛菜(Salsola passerina Bunge)、地肤(Kochia scoparia(L.)Schrad.)和白藜(Chenopodium album L.)3种藜科植物为研究对象,研究不同浓度(0、50、150、300、600、800、1000mg.L-1)的Pb(Ⅱ)处理对植物种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:当Pb(Ⅱ)浓度为50和150mg.L-1时,珍珠猪毛菜和地肤种子的发芽率、发芽势和发芽指数与对照相比差异不显著,Pb(Ⅱ)浓度为150mg.L-1时,对白藜种子发芽率、发芽势和发芽指数有明显影响,Pb(Ⅱ)浓度大于300mg.L-1对3种植物种子萌发均有抑制作用,对白藜和地肤的抑制大于珍珠猪毛菜。3种植物的种子活力指数除珍珠猪毛菜在50mg.L-1时与对照无显著差异,其余各处理均与对照有极显著差异。Pb(Ⅱ)浓度为50mg.L-1时,对3种植物的胚根长和胚芽长都影响不大,随着Pb(Ⅱ)浓度的升高,对3种植物的胚根长和胚芽长都有明显的抑制作用,对地肤和白藜的抑制强度更大。地肤和白藜幼苗分别在Pb(Ⅱ)浓度为300和600mg.L-1时死亡,当Pb(Ⅱ)浓度达到1000mg.L-1时,珍珠猪毛菜仍可生长,但生长比较缓慢。3种植物幼苗对Pb(Ⅱ)的耐受性为:珍珠猪毛菜>白藜>地肤。

混生荒漠植物叶片功能性状与其根际微生物多样性的关系

严酷荒漠生境下C3植物红砂(Reaumuria songarica)和C4植物珍珠猪毛菜(Salsola passerina)形成单生和联生并存的混生群落。选择干旱内陆黑河流域山前典型混生区为研究对象,比较单生、联生荒漠植物叶片功能性状特征,分析其根际土壤微生物多样性结构,揭示混生植物叶片功能性状与其根际微生物组成之间的相互关系。结果显示:C4珍珠猪毛菜与C3红砂种间联生显著(P<0.05)降低了两种植物的叶水势(LWP),并且联生珍珠猪毛菜与单生相比,相对含水量(RWC)也显著(P<0.05)下降;对C4珍珠猪毛菜和C3红砂根际微生物多样性的分析发现,种间联生并未显著改变优势(相对丰度≥1%)根际微生物(细菌、真菌)门水平上的相对丰度,但是同时提高了两种植物根际土壤细菌的数量(OTUs、Chao1指数)和多样性(Shannon指数、Simpson指数);冗余分析(RDA)表明,C4珍珠猪毛菜和C3红砂根际细菌和真菌的丰富度指数(Chao1)、均匀度指数(Shannon)均与叶水势(LWP)呈显著(P<0.05)负相关关系;比叶面积(SLA)、比叶体积(SLV)主要受真菌丰富度指数(Chao1)的影响,与其呈显著(P<0.05)负相关关系。C4珍珠猪毛菜与C3红砂的种间联生,导致了根际微生物丰富度与均匀度的提高并影响植物叶片功能性状发生改变,增强了C4珍珠猪毛菜和C3红砂对干旱荒漠有限水分和资源的获取能力、互补特征。

干旱程度对C_3植物红砂和C_4植物珍珠光合生理参数的影响

C3和C4植物混生在草地生态系统中较多,而在荒漠生态系统少见。在中国荒漠地区,C3小灌木红砂和C4半灌木珍珠在特定生境下混生在一起,以独特方式适应高温强光和干旱的极端环境。通过在不同干旱程度下测定它们生长期叶片的光合气体交换参数,探讨它们在混生条件下对极端环境的生理响应特征。结果表明,红砂的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)、气孔导度(Gs)均要高于珍珠;而珍珠的水分利用效率(WUE)则要高于红砂。这表明珍珠和红砂在水分匮乏的荒漠生境下采取了不同的生存策略。红砂通过维持较高净光合速率和较高蒸腾速率来生存;而珍珠则通过高水分利用效率生存。

生物与土壤

S715．3 2007021185滇中高原山地4种人工群落径流量和土壤流失量的研究= Study on runoff and soil erosion of man-made plant community in mountain of central Yunnan plateau/孟广涛,袁春明…//水土保持学报．—2006,20(1)．—33～36基于连续5年的定位观测,研究了滇中高原4种典型人工群落的径流与侵蚀特征．