乌鲁木齐生物多样性重点保护地及其功能分析

为有效保护乌鲁木齐市的生物多样性,基于物种分析方法,结合乌鲁木齐野生重点保护动植物名录,确定生物多样性重点保护地。研究结果显示:乌鲁木齐市域范围内共确定生物多样性保护重点保护地10个。其中,山区3个、平原荒漠区3个、建成区2个、湿地和农区各1个。山区重点保护地的功能是建立以森林、草地、湿地多样性景观及野生动植物就地保育和生态涵养区,构成乌鲁木齐城市南郊生态安全屏障;平原荒漠区重点保护地的功能是通过相关保护,增加乌鲁木齐市绿地面积、绿量,提高保护地的自然植被和物种多样性,以发挥最大的生态效益,保障城市生态安全;建成区重点保护地的功能是通过古树名木和动植物迁地保护,在保护特殊城市风景旅游资源的同时,保护动植物资源的物种多样性;湿地保护地的功能是通过水源地及湿地保护,使得在湿地生活的野生珍稀濒危保护动植物及其生境和栖息地得到就地保护;农区重点保护地的功能是重视农区附近近自然植被的保护,强调人工防护林及其下自然植被群落的有机结合,提高物种多样性。

中国西北干旱区和中亚植物区系地理研究

本文简要回顾了我国西北干旱区植物区系地理的研究历史,其中植物区系和科属地理两方面的研究大多集中在1980年代以后。西北干旱区作为中亚干旱区的东部,今后应该拓展到西部的前苏联中亚五国,在一个自然地理区域的基础上开展区系地理研究才有更广泛的意义。分子系统发育和生物地理研究对区系地理研究有重要意义和潜力。对区系和植被中的关键类群,只有进行深入的分子生物地理学研究,才能使区系地理研究向纵深发展。类群的研究,也应该联系青藏高原隆升和古地中海西退等历史和地质事件,因为它们是中亚干旱的非生物的历史成因。

生物结皮影响下沙漠土壤表面凝结水的形成与变化特征

在水资源匮乏的沙漠生境,凝结水是植物、生物结皮、无脊椎和脊椎小动物的重要水分来源之一。采用微渗计法对比研究3种生物结皮类型(藻结皮、地衣结皮和苔藓结皮)和自然裸沙对地表凝结水量及凝结水蒸散过程的影响。微渗计的规格为内径6cm,高3.5cm的PVC管。研究结果表明:不同类型地表的总凝结水量之间存在极显著的差异(P<0.01),总凝结水量随生物结皮发育水平呈显著增加的趋势,依次为:裸沙<藻结皮<地衣结皮<苔藓结皮,即生物结皮的存在有利于沙漠地表凝结水的形成。不同类型地表凝结水量的日均值有所差异。对于同一地表类型,凝结水量的最大值为最小值的数倍。黎明时,苔藓结皮的凝结水量最大,而裸沙的凝结水量最小,地衣结皮和藻结皮居中。凝结现象自20:00～22:00,次日8:00～9:00结束。大多数日出后凝结现象仍继续发生。不同类型地表的凝结及蒸散过程经历2个阶段:日出前凝结水量呈缓慢增加的趋势,日出后随温度的升高凝结水量快速减少,其中以苔藓结皮凝结水量下降最为迅速。凝结水量主要受温度、大气湿度、凝结面类型、气象条件和生境等方面因素的影响。

新疆伊犁荒漠草原恢复措施下植物群落生态位特征分析

以禁牧2年、休牧(每年5月底至10月初)、补播杂花苜蓿2年3种恢复措施及处于自由放牧状态下的荒漠草原退化草地为研究对象,分析了伊犁荒漠草原植物群落的生态位特征。结果表明:在对照、禁牧、休牧样地中,建群种伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)生态位宽度值最大,分别为1.037、1.101和1.070,在补播样地中针茅(Stipa sp.)的生态位宽度值最大,为0.798。较高的生态位重叠发生在生态位宽度较大的物种之间,但最大的生态位重叠发生在生态位宽度较小的物种之间。在4种样地中,伊犁绢蒿-角果藜(Ceratoides arenarius)之间存在较高的生态位重叠和较大的生态位相似比例,证明2个种群之间在资源利用上存在激烈的种间竞争。

古尔班通古特沙漠土壤酶活性和微生物量氮对模拟氮沉降的响应

以新疆古尔班通古特沙漠为研究区,原位设定0(N0)、0.5(N0.5)、1.0(N1)、3.0(N3)、6.0(N6)和24.0(N24)g Nm-2a-16个模拟施氮浓度,研究氮沉降对土壤酶活性和微生物量N的影响。结果表明:不同浓度的氮增加未改变土壤酶活性和微生物量N原有的垂直分布格局,0—5 cm土层土壤多酚氧化酶和过氧化物酶活性分别比5—10 cm土层低14.3%—27.3%和1.4%—14.2%,而该土层的蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性和微生物量N则分别比5—10 cm土层高18.0%—98.1%、45.3%—119.0%、76.1%—138.1%和77.5%—162.3%。氮增加后,0—5 cm土层的土壤酶活性和微生物量N比5—10 cm土层受影响更大。低氮和中氮(N0.5—N3)增加对0—5 cm土层氧化酶活性影响较小,各处理间差异不显著;高氮(N6,N24)对该层氧化酶活性有明显抑制作用。与对照相比,N24处理下土壤多酚氧化物活性和过氧化物酶活性分别降低了22.4%和12.1%;5—10 cm土层氧化酶活性对氮增加响应不敏感,各施氮量之间差异不显著;两层土壤的蔗糖酶和碱性磷酸酶活性随氮的增加具有先增加再减少的趋势,而两层土壤的脲酶活性和土壤微生物量N随着施氮量增加分别降低和增加;随着土壤酶活性变化,土壤有效氮和微生物量N增加,有效磷先增加后减少。这些响应表明,氮增加可以改变该荒漠土壤系统的土壤酶活性和微生物量并影响土壤相关营养元素循环。

伊贝母根际有益微生物对栽培产量的影响

本文利用PBY培养基从药用植物伊贝母根际土壤中分离纯化出一株微生物菌种,通过个体形态、培养特征和主要理化特性等试验,依据伯杰细菌鉴定手册将菌种鉴定为枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis Cohn。制备其液体菌剂,在贝母的不同生长发育期灌根和喷叶后,进行伊贝母产量的测定,结果表明,使用该菌剂后,可以提高16.8%的贝母产量。

荒漠地表生物土壤结皮形成与演替特征概述

土壤表面结皮是世界范围内干旱沙漠地区土壤表面广泛存在的自然现象,包括物理结皮和生物土壤结皮两大类型。其中,生物土壤结皮作为干旱沙漠地区特殊环境的产物,是由细菌、真菌、蓝绿藻、地衣和苔藓植物与土壤形成的有机复合体。它的形成使土壤表面在物理、化学和生物学特性上均明显不同于松散沙土,具有较强的抗风蚀功能和重要的生态效应,成为干旱沙漠地区植被演替的重要基础。随着形成生物土壤结皮的物种更替,维持结皮结构的主要胶结方式亦随之发生变化,即由胞外多糖的粘结作用逐渐转变为蓝藻和荒漠藻的藻丝体、地衣菌丝体以及苔藓植物假根的缠绕和捆绑作用,物种更替是结皮微结构和胶结方式转化的生物基础。生物土壤结皮的形成通常可以分为以下几个阶段:生物土壤结皮的早期阶段(土壤酶和土壤微生物),藻结皮阶段、地衣结皮阶段和苔藓结皮阶段。即随着土壤微生物在沙土表面的生长,随后出现丝状蓝藻和荒漠藻类植物,形成以藻类植物为主体的荒漠藻结皮;当土壤表面得到一定固定后,便开始出现地衣和苔藓植物,形成以地衣和苔藓植物为优势的生物结皮类型。其中,前一阶段的完成又为后一阶段的开始提供良好的环境条件。当环境条件适宜时,生物土壤结皮也可以不经历其中某个阶段而直接发育到更高级的阶段。

准噶尔荒漠6种类短命植物生物量分配与异速生长关系

类短命植物是我国荒漠植物区系中重要而独特的组成部分。准噶尔荒漠是类短命植物在中亚干旱区分布的最东端。目前关于类短命植物生物量分配及异速生长关系的研究较少。选择了百合科的小山蒜、棱叶韭、粗柄独尾草、黑鳞顶冰花、伊犁郁金香以及菊科的细叶鸦葱共６种植物作为研究对象，对比研究了其生物量分配及异速生长关系的异同。结果表明，６种类短命植物单株总生物量在０．６２８～２１．１４４ｇ之间，根冠比在０．３５５～３．０６６之间，叶片生物量比例在０．０９２～０．２８９之间，繁殖分配比例在０．１１１～０．６４９之间。６种植物用于繁殖器官和光合器官的生物量分配各不相同，表明不同科、不同属及同属不同种之间的生物量大小及器官分配比例无一致规律。大部分物种根冠比随个体增大而显著下降，而繁殖分配则呈显著的异速增加的趋势。６种植物器官生物量间（共４５对）大部分（４０对）表现为等速生长关系（即异速生长指数为１），而且地上与地下生物量间及叶片与地下生物量间还各自具有共同的异速生长指数（分别为０．８７６４和０．８５８５），表现出强烈的功能趋同性。但６个物种间没有出现完全一致的相关生长关系，这可能归因于由系统分类地位决定的遗传特性的差异。

干旱人工植被区藻结皮光合固碳的时间效应研究

研究了腾格里沙漠东南缘沙坡头地区不同建植年限（16、21、27、44和52a）人工植被区中发育藻结皮的净光合速率、年固碳量和累计固碳量变化特征,并分析了其与结皮生物学参数（盖度和生物量）和土壤表层0-3 cm有机碳含量的相关关系。结果表明：1）随着人工植被区建植年限的增加,藻结皮的最大净光合速率显著增加,从植被建植16a藻结皮的1.63μmol m^-2s^-1增加至植被建植52a的2.81μmol m^-2s^-1;藻结皮的最大光合速率与结皮生物量和结皮盖度呈显著正相关关系;2）藻结皮的年固碳量随植被区建植年限的延长呈指数增加,随着人工植被区建植年限的增加,藻结皮的年固碳量显著增加,从建植16a藻结皮的C 0.2 g m^-2a^-1增加到52a的C 2.78 g m^-2a^-1;3）植被区建植后,藻结皮的固碳总量经历两个阶段的变化,建植16a到27a,藻结皮固碳总量在C 2.2-6.2 g m^-2,建植44a后,固碳总量增加到C 23.9 g m^-2;并且,藻结皮的固碳总量与土壤表层有机碳含量呈显著线性正相关关系。以上研究结果说明,随着人工植被固沙区的演替,藻结皮发育成熟度逐渐提高,其光合固碳能力显著提高,有利于干旱区土壤有机碳的累计。

荒漠灌木生物量多尺度估测——以梭梭为例

灌木是荒漠生态系统重要的组成部分,其生物量估算与分配特征是研究荒漠生态系统结构、功能、物质和能量流动的重要指标。但目前关于荒漠灌木生物量的研究仍较缺乏。破坏性的生物量估测方法不适宜在生态系统脆弱的荒漠地区大面积使用,因此通过模型法对灌木生物量进行多尺度估测具有重要意义。本研究以准噶尔荒漠生态系统建群种——梭梭为例,选择多种植物外部形态特征参数,利用相关生长模型(幂函数),分别在单株、样方及区域尺度对梭梭的地上(AGB)和地下生物量(BGB)进行建模和估算。结果表明,以植冠体积(CH)为指标的估测模型(AGB=0.3628×CH0.9605)能较好地反映梭梭单株地上生物量累计特征,而单株地下生物量可通过模型BGB=0.8737×AGB0.9394得到。样方内梭梭总冠幅面积(TC)是估测样方(0.1hm2)总生物量(TAGB=0.6757×TC1.1343,TBGB=0.6384×TC1.0959)的有效参数。在大尺度上(区域),利用梭梭相对盖度(RC)估测其生物量密度(DAGB=0.0921×RC1.1343,DBGB=0.0796×RC1.0959)具有良好效果,进而结合区域面积得到梭梭总生物量。研究表明,相对盖度的方法从生物量密度的角度解决了尺度转换问题,使用时没有尺度限制。未来还可以通过航拍、遥感等手段快速获取相关区域梭梭群落相对盖度,结合上述模型准确估测其地上、地下生物量。

荒漠生物结皮中齿肋赤藓总RNA最佳提取方法的确立

目的:根据不同提取方法对提取荒漠齿肋赤藓总RNA质量的影响,寻找一种快速高效提取齿肋赤藓总RNA的方法。方法:采用改良RNAiso Reagent试剂法、RNAprep pure植物总RNA提取试剂盒法(TIANGEN)、皂土法分别提取采自新疆古尔班通古特沙漠生物结皮中齿肋赤藓的总RNA,用紫外分光光度计测定其浓度、纯度和产量,并通过RT-PCR进一步检测其质量。结果:三种方法均能提取出RNA,但质量差异较大。其中改良的RNAiso Reagent试剂法提取的RNA产量可达1298～1318μg/g,完整性好且纯度高,OD260/OD280值为1.86～1.92,且经济、操作简便,能有效抑制多酚物质氧化和次生代谢物质的影响,,适合用于进一步的RT-PCR反应。结论:改良的RNAisoReagent法经济且操作简便,提取的荒漠齿肋赤藓RNA完整性和纯度较高,可用于RT-PCR反应。

2个银叶真藓HSP70序列的生物信息学相关分析

从银叶真藓(Bryum argenteum)转录组数据库出发,使用Pfam数据库提供的HMM模型共得到33条长度大于200aa,注释的热休克蛋白Ba HSP70;其中2条(Ba HSP70-1,Ba HSP70-2)具有完整ORF,NCBI核酸数据库登录号为KP087877和KP087878。使用生物信息学在线分析工具和软件,对真藓HSP70的两条蛋白质序列从氨基酸组成、保守结构域、理化性质、疏水性/亲水性、信号肽、蛋白质结构、模体的识别及同源性分析等方面进行了预测和分析。结果表明:2条Ba HSP70s基因序列ORF全长分别为2 396 bp和2 356 bp,分别编码649aa和650aa。序列模体分析表明Ba HSP70s和其它报道的植物HSP70均含有4个相同的模体,并且各模体在蛋白质序列上顺序一致。通过对2条Ba HSP70s进行氨基酸多序列比对及基因树分析,发现Ba HSP70-1和Ba HSP70-2雪莲相似度最高,分别是91.2%和86.6%。本研究为进一步研究HSP70基因的克隆和功能验证奠定了基础。

新疆塔什库尔干野生动物自然保护区马可波罗盘羊生境适宜性评价

马可波罗盘羊是帕米尔高原的代表性物种,开展生境适宜性评价对于该物种的保护与管理具有重要意义。综合考虑植被、地形等影响马可波罗盘羊生境选择的关键因子,以及道路和牧场等人为干扰因子,借助ArcGIS,构建生境适宜性指数模型,在不同尺度上评价分析马可波罗盘羊的生境适宜性及其季节变化特征。结果表明:15836 km^2保护区内马可波罗盘羊夏季潜在适宜生境面积为2127.19 km^2,冬季为1915.70 km^2。保护区西北部面积3767.73 km^2的马可波罗盘羊实际分布区内,夏季潜在适宜生境面积为1095.48 km^2,冬季为1072.82 km^2,马可波罗盘羊适宜生境集中分布于保护区内该物种实际分布区。受人为干扰,保护区内马可波罗盘羊夏季和冬季实际适宜生境丧失率分别为18.43%和17.78%,实际分布区内适宜生境丧失率分别为33.65%和29.73%,表明实际分布区马可波罗盘羊适宜生境受人类活动影响较大,应予以重点保护。总体而言,影响马可波罗盘羊生境适宜性的关键因素是国道314和放牧。基于上述研究结果,作者提出了4点关于马可波罗盘羊生境保护,以及保护区管理与规划的建议与思考。

齿肋赤藓热激蛋白60基因的电子克隆和生物信息学分析

用电子克隆方法获得耐旱苔藓齿肋赤藓的热激蛋白60基因,采用生物信息学方法,对该基因编码蛋白从氨基酸组成、结构保守域、理化性质、信号肽、疏水性/亲水性、亚细胞定位、跨膜结构域、二级结构、功能域、活性位点、及同源性等方面进行了预测和分析。结果表明:齿肋赤藓热激蛋白60基因全长1 841bp,开放阅读框1 581bp,编码526个氨基酸残基;编码蛋白含有GroEL保守域,是chaperon-like superfamily家族;亚细胞定位分析显示,编码蛋白位于内质网中;活性化位点分析表明,编码蛋白存在6类活性位点;同源性分析表明,齿肋赤藓热激蛋白60与小立碗藓预测的HSP60同源性最高,达到92%,与卷柏的HSP60次之,同源性达88.83%。研究结果为该基因的实验克隆奠定基础。

昆仑山北坡不同海拔塔里木沙拐枣的光合生理生态特性

在2008年7月25日—8月6日的连续晴天中,选择昆仑山北坡塔里木沙拐枣自然分布区3个海拔高度(2100,2300,2500m),利用便携式光合测定仪LI-6400测定塔里木沙拐枣的光合生理生态特性。结果表明:2100m处塔里木沙拐枣的光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)与2300m,2500m处差异分别达到显著,而3者间的最大净光合速率(Pmax)差异均达显著。表观量子效率(AQY)在3个海拔之间差异均不显著,但在2100m处的羧化效率(CE)分别与2300m和2500m处的差异显著。相同海拔下塔里木沙拐枣的暗呼吸速率值(Rday)要高于光呼吸速率值(Rp),且2500m处的暗呼吸速率分别与2100m和2300m处的有显著的差异,2100m处的光呼吸速率分别与2300m和2500m差异显著。3个海拔塔里木沙拐枣的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)的日变化均为单峰曲线。随着海拔的升高,塔里木沙拐枣Pn,Tr,Gs和Ls的日均值降低,但光能利用率(LUE)和水分利用效率(WUE)却显著增加。塔里木沙拐枣的Pn与叶温(Tl)、大气温度(Ta)和光照强度(PPFD)具有极显著的正相关关系,与海拔呈显著负相关,与空气相对湿度(RH)和大气CO2浓度(Ca)之间均不具有显著相关性。Tr与Ta,Tl和PPFD具有极显著的正相关性,与RH之间存在显著的负相关。Gs只与Ca之间呈极显著的负相关。Pn与Tr,Ls,Gs,WUE和Vpdl分别具有极显著的正相关性,与Ci呈极显著的负相关。通过对不同海拔高度塔里木沙拐枣光合生理参数与光、温等生态因子关系的对比分析表明:塔里木沙拐枣对山地荒漠草地自然环境变化的温度和光照有很好的生态适应性。

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。

新疆天山高寒草原不同放牧管理下的CO_2,CH_4和N_2O通量特征

以中国科学院新疆巴音布鲁克草原生态站为依托,于2010年5月—2011年10月利用静态箱-气相色谱法对短期禁牧(2005年围封)、长期禁牧(1984年围封)和自由放牧(冬季放牧)3种草地的CO2、CH4、N2O气体通量进行了野外连续试验研究。结果表明:新疆天山高寒草原对CO2,CH4和N2O通量表现出明显的季节排放特点。在植物的生长季(5—10月),新疆天山高寒短期禁牧、长期禁牧和自由放牧草原的CO2通量平均值分别为:(89.8±49.3)、(52.8±28.7)、(57.0±30.7)mg·m-2·h-1,CH4通量平均值分别为:(-66.3±21.3)、(-104.5±32.8)、(-103.0±39.0)μg·m-2·h-1,N2O通量平均值分别为:(21.2±11.8)、(13.6±6.9)、(13.2±6.2)μg·m-2·h-1;短期禁牧草原与长期禁牧和自由放牧草原CH4平均通量具有显著性差异(P<0.05),但CO2和N2O差异不显著(P>0.05)。在植物的非生长季(11月—翌年4月),新疆天山高寒短期禁牧、长期禁牧以及自由放牧草原的3种温室气体的通量较低且差异均不显著。

新疆艾比湖湿地自然保护区鸟类清单及秋季迁徙数量统计

新疆物种多样性项目组在近10年中多次考察丁艾比湖区（44°50＇N,82°50＇E,海拔189 m）.特别是2007～2009年逐月环湖考察,包括阿拉山口、奎屯河、精河、博尔塔拉河、科克巴斯陶、桑德库木、甘家湖、古尔图等,东西长118 km,南北宽56 km,覆盖6608 km2.采用样线法和点计数法对艾比湖区不同区域鸟的种类和数量进行统计和分析.记录到233种鸟类,是全疆种数的55%,分别隶属于17目53科128属.秋季一次统计到103 875只鸟类.首次发现了卷羽鹈鹕Pelecanus crispus、白头硬尾鸭Oxyura leucocephala、遗鸥Larus relictus和细嘴鸥Larus genei等的聚集地.另有夜鹭、小白额雁、斑背潜鸭、长尾鸭、剑鹆、小滨鹬、细嘴鸥、黄腹鹨等8种为新疆新纪录种.区系以占北种（183种,78.5%）和广布种（49种,21.0%）为主,极少东洋种.艾比湖为中哑鸟类迁徙的重要驿站.

人工固沙区与流沙区准噶尔无叶豆种群数量特征与空间格局对比研究

准噶尔无叶豆(Eremosparton songoricum)是中亚荒漠特有小半灌木,稀有种,在我国仅片段化分布于新疆古尔班通古特沙漠;它是流动沙丘的先锋物种,也能成功定居于人工固沙区(草方格)。对比研究了人工固沙区及自然流沙区的准噶尔无叶豆群落物种组成、种群密度、高度、盖度、生物量等特征及种群空间分布格局。结果表明:人工固沙区内的准噶尔无叶豆群落物种的科、属、种数均明显多于流沙区,而且2种生境物种相似性指数仅为0.522,表明人工固沙生境显著改变了群落物种组成与结构。除植株密度外,人工固沙区种群的高度,盖度,地上、地下及总生物量密度,单株地上、地下及总生物量等数量特征均显著高于流沙区。2种生境中准噶尔无叶豆种群空间分布的关联维数均接近2.0,体现了较强的个体空间相关性和空间占据能力。2种尺度(1 m和2 m)下的聚集度分析表明,2种生境中种群基本为随机分布。因而,人工固沙生境并未明显改变种群空间分布格局,这可能是种群的固有特性。人工固沙区的土壤有机质、全氮和有效氮含量显著高于流沙区,且与种群数量特征(植株密度除外)呈显著正相关。总之,与流沙区相比,人工固沙使地表得到固定,提高了土壤有机质和氮素含量,明显改变了定居于其中的准噶尔无叶豆种群主要数量特征,增强了种群的生存和适应能力。该结论对荒漠濒危植物的保育具有重要指示意义。

新疆托木尔峰国家级自然保护区雪豹的种群密度

雪豹（Panthera uncia）是一种仅分布于中亚高山地区的珍稀濒危大型猫科动物,被IUCN红皮书列为濒危物种,并被收录入CITES公约附录I,在中国雪豹被列为国家一级重点保护动物（杨奇森和冯祚建,1998）。