植物导水系统对土壤质地与辐射强度的形态性适应研究

以棉花(Gossyp ium herbaceum L.)为实验材料,在全生长期为盆栽植株设置3个土壤质地梯度、3个蒸发力梯度.在播种后50 d和90 d,测定总根长与总叶面积;同时,在90 d时,使用热脉冲探头和HR-33T露点微伏计测定植株茎流和叶水势,并由此确定导水度,以期了解植物导水系统对土壤质地与大气蒸发力的长期适应.结果表明:在蒸发需求相同的条件下,生长在沙土中、单位根导水度低的植株,形成的吸收根要多于生长在粘土中、单位根导水度高的植株;单位叶片导水度在3种不同的土壤中没有显著差别.在土壤质地相同条件下,高蒸发力下生长的植株比低蒸发力下生长的植株产生更多的吸收根、形成更高的单位叶片导水度.最终证实:当土壤质地或大气蒸发力发生变化时,植物个体可以通过导水系统的形态性适应来调节根-叶比例,以达到协调其自身水分供需平衡.

古尔班通古特沙漠风沙土土壤蒸发特征

土壤表面蒸发是降水的无效损失，其大小直接决定着降水转化为有效土壤水的效率，从而间接决定了植物可利用水分的多寡。在降水稀少的沙漠区，定量认识土壤蒸发的大小和其所占降水的比例显得尤为重要。在2004年全生长期（5～9月）应用自制的微型蒸渗仪（Micro-Lysime-ter）测定了风沙土（有结皮覆盖的丘间低地和裸露沙丘顶部）和对照的荒漠盐碱土的土壤蒸发。结果表明：在相似的气象条件下，风沙土区的丘间低地和荒漠盐碱土的日平均蒸发量分别约是裸露沙丘（风沙土区）的2倍和3倍。整个生长期裸露沙丘的累积蒸发量为18．7mm，丘间低地为38．8mm，荒漠盐碱土为52．1mm。根据整个观测期的累积蒸发量和累积降雨量计算得出的蒸发降雨比分别为：裸露沙丘0．20，丘间低地0．42，荒漠盐碱土0．62，表明裸露沙丘由降水转化为土壤水而储存的比率最高。同时，从数据分析中可以看出：在风沙土区0～5cm土层的含水量对土壤蒸发起决定作用，而盐碱土区的土壤蒸发则受到更深层次土壤水分的影响。裸露沙丘低的土壤蒸发、高的降水转化效率，为植被恢复奠定了良好的基础。因此，裸露沙丘的低蒸发量可以视为植被状况对生态水文过程的一种良性反馈。

5种荒漠植物抗旱性及其与抗旱指标相关性的定量评价

通过测定苦豆子、苦马豆、骆驼蓬、钠猪毛菜和盐爪爪5种典型荒漠植物的相对含水量、叶绿素含量、电导率、比叶面积、根冠比和蒸腾速率6项抗旱指标,运用隶属函数值法对5种植物的综合抗旱适应性进行定量评价。评价结果表明,5种荒漠植物的综合抗旱性强弱顺序为:盐爪爪>钠猪毛菜>苦马豆>苦豆子>骆驼蓬。在此基础上运用灰色关联度分析方法,对5种植物的抗旱性和6项抗旱指标的相关性进行分析。关联度分析结果表明,各项抗旱指标与平均隶属函数值的关联顺序为:蒸腾速率>相对含水量>电导率>比叶面积>根冠比>叶绿素含量,即蒸腾速率、相对含水量和电导率是5种植物抗旱性评价的重要指标。

干旱、盐胁迫条件下两种盐生植物生物量分配对策的研究

以2种一年生盐生草本植物钠猪毛菜、盐生草为试验对象,研究干旱和盐分胁迫对2种盐生植物生长和生物量分配的影响。结果表明:不同程度干旱和盐分胁迫显著影响了2种盐生植物的生长、生物量积累和生物量的分割。生长分析表明:2种盐生植物在生长率、根冠比、叶面积比方面皆存在明显可塑性,且根冠比、叶面积比的变化均受到个体发育漂变的影响;在整个营养生长期的不同处理组中,根冠比、叶面积比总体上呈逐渐降低趋势。不同干旱胁迫处理下2种盐生植物的根冠比和叶面积比的变化与最优理论和模型的预测相一致;随干旱胁迫的加重,根冠比增大而叶面积比减小。但在盐分胁迫条件下,2种盐生植物并未出现基于最优分配理论来调节生物量分配模式,且2种盐生植物根冠比和叶面积比的响应表现出明显的种间差异。此外,不同处理组间植物生物量分配特征(根冠比、叶面积比)的差异,往往只存在于生活史的某一时期,在整个营养生长期间,并不自始至终保持一致。

长期施肥对绿洲农田土壤有机碳和无机碳的影响

以中国科学院阜康荒漠生态站的绿洲农田养分循环长期定位试验(始于1990年)为研究平台,研究了无施肥处理(CK)、单施化肥处理(NPK)、有机/无机配施处理(NPKM)和秸秆还田处理(NPKS)下,土壤无机碳(SIC)和有机碳(SOC)在剖面和各施肥年限的含量变化特征及其影响。结果表明:施肥、剖面层次和施肥年限对SOC与SIC含量变化影响显著(P<0.01)。在各施肥处理中,与CK相比,NPK、NPKM和NPKS的SOC与SIC含量明显增加(P<0.05),并且有机/无机肥配施模式下的SIC含量显著高于单施化肥模式;在剖面层次间,SIC含量从0～20cm的9.12 g/kg增加到40～60 cm的9.94 g/kg,而SOC变化趋势与之相反。表明合理施肥能够增加土壤表层有机碳含量,有机/无机配施会使耕层以下土壤无机碳增加。

两种梭梭出苗对生境土壤基质互换与沙埋深度的响应

以梭梭(Haloxylon ammodendron)、白梭梭(Haloxylon persicum)两种植物为研究对象,采用生境土壤基质互换种植和盆栽控制沙埋深度方法,对其萌发出苗和幼苗建成进行对比研究。结果表明:丘间低地土壤pH、电导率和养分含量均显著高于沙丘顶部,其中电导率(可溶盐含量)相差达5倍;土壤含水量差别不显著。在萌发定居过程中,沙丘顶部幼苗密度白梭梭大于梭梭,而丘间低地则相反;基质互换种植白梭梭和梭梭幼苗的总密度均是原始生境比互换生境高,显示出明显的微生境差异,说明白梭梭对养分贫瘠的沙丘顶部适应性、定居能力比梭梭强;对于盐分含量较高的丘间低地,梭梭的适应性、定居能力则比白梭梭强。两种植物出苗率都随沙埋深度增加而降低,且在同一沙埋深度下,白梭梭幼苗死亡率明显低于梭梭,梭梭在0～3 cm深度有出苗现象,最佳沙埋深度为0.5 cm;白梭梭在0～5 cm深度有出苗现象,最佳沙埋深度为0～3 cm。此外,两种梭梭开始出苗所需时间受沙埋影响显著,沙埋越深,出苗所需时间越长,相同处理下,白梭梭开始出苗所需时间均比梭梭长,但其绝对高度生长率、生物量、根冠比、株高以及主根长度都明显高于梭梭,说明白梭梭耐沙埋能力、在沙生环境下生长能力均比梭梭强。