中国科学院吐鲁番沙漠植物园与清华大学联合开展荒漠化治理中的新材料应用研究

2009年3月14日上午，新疆维吾尔自治区人民政府在北京与清华大学共同举办了人才战略和科学发展论坛。作为此次论坛重要内容之一的”新疆维吾尔自治区与清华大学科技合作项目对接会”在清华大学中央主楼接待厅隆重举行。

干旱区植物种质资源保育及伊犁-吐鲁番国家植物园建设构想

【意义】伊犁-吐鲁番国家植物园是中国唯一一个处于温带大陆气候的植物园,具有独特的地域和生物多样性特点,是干旱区荒漠植物收集、引种、保育的宝库。干旱区内独特且丰富的抗逆生物种质资源,是国民经济可持续发展的重要资源,也是联合国《生物多样性公约》生物多样性保育的重点区域。广泛收集保育干旱区野生植物种质资源并进行有效迁地保育,对保障全球生物资源安全有重要意义。【分析】国家植物园体系在考虑国家重大战略、主要气候类型与典型植被区划特点、生物多样性热点地区、服务经济社会发展需要等因素后,依据国家代表性、保护系统性、社会公益性、管理可行性等准入条件,将伊犁-吐鲁番国家植物园纳入国家植物园体系布局。因此,按照国家植物园体系的主要建设任务,整合中国科学院新疆生态与地理研究所在新疆已建的伊犁植物园及吐鲁番沙漠植物园,建设伊犁-吐鲁番国家植物园,是构建干旱区植物迁地保育体系的必然要求。【展望】伊犁-吐鲁番国家植物园旨在构建干旱区植物迁地保育体系,建设集生态保护、物种保育、科学研究、开发利用、实验示范、科普教育和旅游观光为一体的世界最大的综合性干旱区植物园。为实现中国生物多样性保护目标和建设美丽中国奠定基础,并为中国“一带一路”倡议实施提供科技支撑及中国方案。

古尔班通古特沙漠及周缘52种植物种子的萌发特性与生态意义

对古尔班通古特沙漠及其周缘52种植物种子的萌发特性进行比较,以探讨该地区植物的不同萌发对策及其生态适应意义。结果发现:萌发率80%以上的有11种,小于20%的有22种,7种未萌发;萌发开始时间为1 3d的有37种,大于10d的有2种;萌发持续时间为1 7d的有10种,大于22d的有14种;达50%萌发率的时间为1 7d的有17种。主成分分析(PCA)和聚类分析结果表明,52种植物可划分为4种萌发类型:爆发型、过渡型、缓萌型和低萌型,这可能与生境土壤中水分存在差异有关;木本植物的萌发率显著高于非木本植物,暗示木本植物的高萌发率保证植物能够快速占领空间和资源,增加竞争优势,而非木本植物,尤其是1年生植物表现低的萌发率,是植物生存的一种风险分摊策略。

中国温带荒漠区的植物多样性及其易地保护

荒漠植物多样性研究及其保护是生物多样性保护的重要组成部分。中国荒漠区植物种类贫乏(约1000余种),分布稀疏,生物量小,起源古老,地理成份复杂(有14个地理分布型),特有成份多(80余种),珍稀濒危植物种类相对较多(50～60种),在荒漠气候和特殊的土壤基质条件下,形成了多种生态型和特殊的生活型,为荒漠植物多样性易地保护提供了可能性和必要性。处于亚洲荒漠区的吐鲁番沙漠植物园的研究工作,正从传统的植物引种驯化和经济植物栽培,向荒漠区系植物多样性保护领域转移,现园内保存的荒漠区系植物成份已达42.2%,特有种和珍稀濒危植物也占相当比例。长期适应荒漠环境的各类植物具有多种多样的抗逆性基因,因而有着潜在的开发利用前景。

中国柽柳属植物的分支分类研究

选取生长习性、植物形态、解剖结构、花粉特征以及种子微形态特征等共 6 6个性状 ,采用简约法对国产柽柳属 1 6种植物及外类群红砂Hololachnesongarica进行分支分析 ,并用靴带检验法 (Bootstrap)计算内部分支的支持率。分支图表明 ,国产柽柳属植物分为 4个分支 ,分别属于Baum (1 978)所划分的组I及组II中不同的系 ,从一个侧面说明基于经典分类所划分的组是比较自然的 ,同意Baum的属下分类系统。同时 ,基于分支分类结果并结合分子证据 ,对国产柽柳属属间亲缘关系及有争议种的分类学地位进行了探讨 ,认为甘蒙柽柳是独立于中国柽柳的种 ,多花柽柳是独立于多枝柽柳的种 ,盐地柽柳是刚毛柽柳的变种 ,而叶抱茎呈鞘状的沙生柽柳和莎车柽柳系统学关系很近 。

几种沙漠地区野生药用植物资源及其引种栽培

几种沙漠地区野生药用植物资源及其引种栽培尹林克（中国科学院吐鲁番沙漠植物园，新疆吐鲁番８３８００８）Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓｏｆｓｅｖｅｒａｌｓｐｅｃｉｅｓｏｆｗｉｌｄｍｅｄｉｃｉｎａｌｐｌａｎｔｓｉｎｄｅｓｅｒｔｒｅｇｉｏｎａｎｄｔｈｅｉｒｉｎｔｒｏｄｕ...

荒漠植物准噶尔无叶豆结实、结籽格局及其生态适应意义

连续2 a采用野外记录的方式对荒漠植物准噶尔无叶豆的结实、结籽格局进行了比较研究。结果表明:植株内花序生成格局表现为不同大小的花序在总花序中的比重与其结实率存在显著正相关,其中含有中等花数目的花序所占的比重及其结实率均最高,此种分布格局能够最大程度的保证繁殖成功;果序内果实生成格局表现为单花着生位置(从近柄端算起)与其结实量占总结实量的比例成线性负相关,花序基部的结实比例最高,顶部结实比例近为0;荚果内种子生成格局表现为:中间位置的胚珠败育率最低。另外,年际间荚果内仅有(1.08±0.03)粒和(1.07±0.03)粒种子能够完全成熟,此种结籽格局是准噶尔无叶豆保证后代质量的最佳策略。

天山野果林种子植物区系分析

天山野果林现存于中亚和我国西部山地,植物多样性丰富。根据野外调查以及已有收集资料,统计天山野果林及其附近的种子植物,以此为基础展开种子植物区系分析。研究表明:天山野果林的野生种子植物有849种,归属于330属75科;优势科为菊科(Compositae)(43属,91种),蔷薇科(Rosaceae)(23属,125种),禾本科(Gramineae)(25属,50种)、十字花科(Brassicaceae)(20属,32种)、忍冬科(Caprifoliaceae)(3属,21种)、豆科(Leguminosae)(17属,47种)、毛茛科(Ranunculaceae)(10属,33种)、百合科(Liliaceae)(7属,32种)、唇形花科(Lamiaceae)(21属,45种)、蓼科(Polygonaceae)(5属,22种)、伞形科(Umbellales)(15属,24种)等11科,表征科为蔷薇科(Rosaceae)、忍冬科(Caprifoliaceae)和毛茛科(Ranunculaceae)等3科;优势属为蔷薇属(Rosa)(27种)和忍冬属(Lonicera)(17种),表征属为蔷薇属(Rosa)。天山野果林植物区系地理成分复杂,划分为15个分布区类型和15个变型,以温带分布的科属为主,分别占野果林总属数的62.16%和69.62%(除去广布种),仅有1个中国特有属。

氮添加对荒漠草原一年生短命植物根系形态特征的影响及其生物量特征关系

氮沉降增加对陆地生态系统产生了巨大的影响,荒漠生态系统相比于其他生态系统更为脆弱,对氮沉降响应更加敏感。本研究以小车前(Plantago minuta)、小花荆芥(Nepeta micrantha)和毛穗旱麦草(Eremopyrum distans)3种荒漠一年生短命植物为研究对象,设计5个氮添加处理,研究根系性状和地上、地下生物量对氮素增加的响应。结果表明:1)1.5、3、6、12 g·(m^2·a)^−1浓度的氮添加对3种植物根系形态特征均具有显著影响(P<0.05)。2)1.5、3、6 g·(m^2·a)^−1浓度的氮添加显著增加了3种荒漠短命植物地上、地下生物量(P<0.05),12 g·(m^2·a)^−1浓度的氮添加会抑制小车前、小花荆芥的生物量积累,而对毛穗旱麦草无显著抑制作用(P>0.05)。3)3种短命植物地上、地下生物量特征与植物根系形态特征间存在相关关系,不同直径根系特征与地上、地下生物量间的相关性存在差异,且不同物种间也存在较大差异。因此,荒漠地区氮沉降持续增加可能改变短命植物生存策略,进而对短命植物层片结构产生影响。

塔里木河下游丛枝菌根植物的侵染

通过对塔里木河下游自然和人工植物群落中的15种主要建群种植物根系菌根的定殖状况的调查及对菌根侵染部位、菌根中的泡囊、丛枝和菌丝的观察,其结果显示:其中11种植物可被AM真菌侵染,占所调查植物种总数的73.33%,野生乡土植物表现出较高的菌根侵染率和侵染强度,其中有84.62%的植物为菌根植物,且乔木、多年生草本和灌木类植物全部为菌根植物,一年生草本植物未见AM真菌侵染;人工引入种蓼科的泡果沙拐枣(Calligonum junceum)和藜科的梭梭柴(Haloxylon ammodendron)均未见有AM真菌侵染。丛枝菌根真菌侵染率、侵染强度与植物所属的科属关系较密切,也与真菌群落所处时空环境及土壤深度有关。

柽柳属6种植物侧枝木质部导水率与纹孔数量特征关系

柽柳属(TamarixL.)植物是耐旱耐盐胁迫的良好固沙造林树种,借助木质部导水率及栓塞测量系统和扫描电子显微镜,分别对6种柽柳属植物侧枝的导水能力与纹孔特征进行测量观察。结果表明,6种柽柳属植物侧枝木质部导水效率和纹孔数量特征具有显著的种间差异性(P<0.01),其导水率的高低排序为刚毛柽柳(T.hispida)>沙生柽柳(T.taklamakanensis>多枝柽柳(T.ramosissima)>细穗柽柳(T.leptostachys)>中国柽柳(T.chinensis)>短穗柽柳(T.laxa);刚毛柽柳具有最大的纹孔膜面积和外纹孔口面积,而短穗柽柳的相应指标较小。6种柽柳属植物侧枝木质部纹孔膜结构没有明显的差异性,纹孔膜上未见微孔;各柽柳植物侧枝导水率与外纹孔口面积具有较好的正相关关系。

新疆葱属植物区系地理特征

葱属(Allium Linnaeus)植物是具有重要价值的植物资源。中国新疆地区位于亚欧大陆腹地,地处亚洲中部,且具有丰富的葱属植物多样性。查证葱属植物相关书著、文献资料及标本信息记录,探讨新疆葱属植物资源及其区系地理特征,为该属植物的系统分类、生物多样性保育以及资源合理开发利用等方面提供参考。依据已有的葱属相关记录和资料,新疆葱属植物有58种、1亚种、2变种、6栽培种。新疆分布的葱属植物的区系地理特征:(1)新疆葱属植物的分布地域主要集中在天山、伊犁塔城、阿勒泰、喀什地区,新疆葱属植物多生长于荒漠、草原、干旱坡地、砾石地、山地、高山、林下(森林)生境;(2)在地理成分的分布区类型中,新疆葱属植物主要分布在Ⅱ C5b准噶尔亚地区,Ⅱ C5b的区系属于温带荒漠性质;ⅠA2阿尔泰地区、ⅡC5a塔城伊犁亚地区、ⅠA3天山地区、ⅡC6c喀什亚地区也相对较多;(3)在新疆植被区划的系统单位类型中,新疆葱属植物分布在ⅠB1(阿尔泰山-北塔山草原省)、ⅡA2(东天山北坡草原云杉林及高山草甸植被省)、ⅡA1(准噶尔盆地半灌木荒漠植被省)、ⅡB3(天山南坡荒漠及山地草原植被省)植被省的种类较多,其次是ⅡB1(东疆砾质戈壁灌木荒漠植被省)、ⅠA1(准噶尔盆地西部山地草原省)、ⅡB2(塔里木盆地灌木荒漠植被省)植被省,分布在ⅡB4(帕米尔-昆仑-阿尔金山地荒漠与高山草原植被省)、ⅠC1(新疆南部高寒草原省)植被省的种类相对较少;(4)新疆葱属植物的水平分布和垂直分布均存在分异;(5)新疆葱属植物与哈萨克斯坦、俄罗斯的共有种较多,中国新疆地区与哈萨克斯坦、俄罗斯之间的葱属植物共有种数无太大差异且共有种的相似度较高。今后还应综合分子系统发育(植物系统发育区系地理学)、演化历史(历史植物地理学)、分子生物地理学等方面进行纵深研究。

不同水分处理下几种柽柳属植物幼株木质部栓塞及其解剖结构特征

本研究借助木质部导水率及栓塞测量系统,分别对多枝柽柳、刚毛柽柳和紫杆柽柳扦插幼株的木质部水力特性对不同土壤水分处理的响应进行分析。以光学、扫描电子显微镜技术,对各柽柳幼株茎和根(2.5 mm<d<4mm)木质部导管、纹孔解剖特征进行测量观察;对木质部导水效率与其解剖特征之间的关系进行讨论。结果表明:1)各柽柳植物幼株茎木质部自然栓塞度(PLC值,%)与土壤质量含水率之间有显著负相关关系(r=-0.796,P=0.01),即随着土壤含水率的下降,其木质部PLC值增大,导水率均有降低;水分条件充足的情况下,各柽柳植物茎木质部PLC值仍然较高(33%~52%),其中刚毛柽柳的PLC值(33%)显著低于其他2种柽柳(P<0.05),但随着干旱胁迫程度的加剧其PLC值显著提高(P<0.05);严重干旱胁迫处理下,紫杆柽柳茎的PLC值达到84%,明显高于多枝柽柳和刚毛柽柳(P<0.05);3种柽柳植物幼株茎木质部栓塞对土壤干旱处理的敏感程度依次为紫杆柽柳、刚毛柽柳、多枝柽柳。2)各柽柳植物幼株茎、根木质部导管及纹孔数量特征之间有不同程度的体内和种间差异性(P<0.05),而其纹孔膜结构上没有明显的差异,纹孔膜上未见微孔。3)各柽柳植物幼株木质部Ks(max)值与导管水力直径(Dh),导管表面积(Va)之间具有显著正相关关系(r=0.848,P=0.033;r=0.814,P=0.049),而与单导管指数(Vs)之间有极显著负相关关系(r=-0.925,P=0.008)。4)紫杆柽柳茎具有导管直径大、导管连接度高、导水率和自然栓塞度高等抗栓塞能力较低植物的木质部特征,但它同时具窄纹孔口等抗栓塞能力强植物的某些解剖特征。研究结果为柽柳属植物抗旱性能或生态适应机理的研究提供新的基础数据。

塔里木河下游植被重建后植物物种多样性变化特点

以塔里木河下游人工植物群落为研究对象,调查了重建后植物群落的群落特征,分析了重建后植物物种多样性的变化规律。结果表明:重建后物种数增加了8种,物种丰富度S、Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数、Simpson指数、盖度都有了不同程度的提高,而生态优势度指数SN有所下降,意味着重建区内物种多样性、群落的均匀度均有不同程度的提高,重建已达到了初步的成效。

丁香假单胞菌在3种苔藓中的致病性研究

【目的】探究细菌性病原菌丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)对2种荒漠耐干苔藓以及1种模式苔藓的致病性,为苔藓—病原菌互作模式的构建提供参考,并为抗病基因的筛选提供思路。【方法】选用2种荒漠耐干苔藓——齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)和银叶真藓(Bryum argenteum)以及1种苔藓模式种——小立碗藓(Physcomitrella patens),通过形态学观察和植物抗病指标检测分析丁香假单胞菌在3种苔藓中的致病性以及3种苔藓的响应。【结果】丁香假单胞菌侵染苔藓后,随着接种时间的增加,苔藓细胞死亡量增加,死亡细胞多集中在病害发生区域。过氧化氢(H2O_(2))和超氧阴离子原位染色结果表明:丁香假单胞菌入侵会造成3种苔藓发生免疫反应,且随着接种时间的增加,H2O_(2)和超氧阴离子产生量增多,并以发生病斑及萎蔫植株中的含量最高。荧光定量PCR结果表明:3种苔藓体内的丁香假单胞菌病原菌数量与接种时间呈正相关。【结论】供试的3种苔藓可被丁香假单胞菌成功侵染,表现为出现细菌性病斑、茎秆褐化以及发生褪绿现象。研究结果为后续进一步探讨极端干燥环境下植物—病原菌的互作机制提供了参考。

基于物种分布模型的新疆野生果树物种丰富度分布格局

【目的】选取新疆56种野生果树为研究对象,利用物种分布区模型模拟其潜在分布区,并分析其与环境因子的关系,为有效保护和管理新疆野生果树资源提供基础资料。【方法】基于物种分布点数据,最终选取13个环境因子确定物种的生态位信息,使用Maxent软件构建分布区模型,获得新疆野生果树物种丰富度分布格局图,并分析其与环境因子的关系。【结果】野生果树在新疆具有广泛的潜在分布区,其面积占全区面积的54.5%;物种丰富度可划分为1~4,5~14,15~24和25~38这4个等级,但物种丰富度大的区域面积比较狭窄,主要分布于伊犁河谷周边的天山山脉、巴尔鲁克山-塔尔巴哈台山和阿尔泰山西部;通过计算物种丰富度格局与13个环境因子之间的相关系数,发现2个降水因子(最湿季降水和最干季降水)、1个气温因子(平均日较差)和1个土壤因子(土壤碳含量)与新疆野生果树分布格局相关性高(R^2>0.35),说明最湿季降水、最干季降水、平均日较差气温和土壤碳含量显著影响新疆野生果树的物种丰富度和分布格局。【结论】从物种丰富度水平和物种保护的角度上说,具有高水平野生果树物种丰富度的天山西部的伊犁河谷、巴尔鲁克山-塔尔巴哈台山和阿尔泰山西部山地应该受到优先保护。

人工防风固沙林演替中群落组成和优势种群生态位变化特征

以塔里木河下游绿洲外围大型防风固沙林为研究对象，采用基于Simpson多样性指数的生态位宽度公式和Pianka生态位重叠测度公式、在群落梯度上按重要值大小筛选出优势种群进行生态位分析，探讨这些群落在4～7年的发育过程中生态位变化特点。结果表明：1）经过4年的发育，植物种组成简单的人工防风固沙林由于乡土植物种的侵入，演变成为人工-天然植物群落，不同地段群落中的优势种群发生了较大的变化，优势种群共7个。芦苇（Phragmites communis）、花花柴（Karelinia caspica）和盐生草（Halogeton glomeratus）这3个乡土植物种侵入后逐渐成为优势种群，而原人工群落主要建群种宁夏枸杞（Lycium barbarum）种群逐渐消退；7年后，优势种群共6个。由于水分条件的变化，多枝柽柳（Tamarix ramosissima）成为优势种群，而芦苇降为亚优势种群，盐生草种群发生消退；2）人工-天然植物群落中优势种群以耐旱耐盐碱植物占主要优势向占绝对优势的方向发展，其生态位宽度变化幅度为0．56～0．86，生态位宽度排序为芦苇〉花花柴〉头状沙拐枣（Calligonum caput—medusae）〉沙枣（Elaeagnus angustifolia）〉胡杨（Populus euphratica）〉多枝柽柳〉梭梭（Haloxylon ammodendron）〉盐生草；3）生态位重叠最大值发生在头状沙拐枣和胡杨种群之间；4）在乡土植物种向人工群落侵入的过程中，生态位宽度较大（或较小）的种群，它们所构成的种对问生态位重叠既有较大的，也有较小的，可见生态位宽度与生态位重叠程度无相关性；表明在现阶段群落演变中，植物对环境资源存在着激烈的竞争和高的空间异质性。

克拉玛依不同配置模式防护绿地凋落物现存量及养分贮量

以克拉玛依市区北郊防护绿地为研究对象,对14种不同配置类型地表凋落物进行收集、取样和化学分析。结果表明:凋落物现存量117.34～719.36 g.m-2,乔灌行间混交方式最高,显著大于其他配置方式(P<0.05);凋落物各亚层贮量表现为未分解层>半分解层>完全分解层;地表凋落物组成以叶为主,占97.0%～53.8%,枝(皮)与其他组分因植物配置模式不同差异较大,花(果)所占比例最低;不同配置类型地表凋落物的养分含量、贮量均变异较大,以配置紫穗槐的乔灌行间混交类型地表凋落物各养分含量和贮量较高;地表凋落物中有机C含量最高,全Ca含量次之,全P含量最低,其他养分含量均较低;养分主要贮存在未分解层和半分解层,完全分解层极少。

刚毛柽柳(Tamarix hispida)种子萌发特性的研究

目的:研究温变周期、盐分和储藏时间对刚毛柽柳种子萌发的影响。方法:利用不同温变周期,不同浓度NaCl溶液,储藏时间等处理对刚毛柽柳种子进行萌发试验,测定其萌发率和萌发速度。结果:在5/15℃、5/25℃1、5/25℃和25/35℃(暗/光=12h/12h)四个温变周期下,刚毛柽柳种子的萌发率均大于90%;在5/25℃、15/25℃和25/35℃三个温变周期下,刚毛柽柳种子萌发迅速,初始萌发时间均仅为10h;低浓度的NaCl溶液(≤0.60mol/L)促进种子萌发,高于1.00mol/L浓度的NaCl溶液抑制种子萌发,当浓度增高至1.40mol/L时,种子萌发率降低为0;将在NaCl溶液中处理8d未萌发的种子转移至蒸馏水中后,原来较高浓度(≥0.80mol/L)处理的种子具有较高的萌发恢复率(>70%);种子寿命约11个月。结论:温变周期25/35℃(暗/光=12/12h),低浓度的NaCl溶液(≤0.60mol/L)最适宜刚毛柽柳种子的萌发。

野生麻黄根际有益微生物的研究

目的 研究野生麻黄根际的有益微生物。方法 利用土壤微生物研究法分离纯化微生物菌种 ,观察其个体形态和培养特征及主要生理特性。用菌液浸泡处理麻黄种子 ,进行室内发芽试验及田间育苗。结果 野生麻黄根际土壤微生物以细菌为主 ,其次是放线菌 ,真菌最少。从新疆野生中麻黄和膜果麻黄根际土壤中分离纯化出 17株细菌 ,发芽试验及田间育苗结果表明 ,其中 6株可以提高麻黄种子的发芽率并能在高盐碱的条件下生长。结论 麻黄根际微生物可提高麻黄种子的发芽率。该类微生物具有很强的耐盐碱能力。