古尔班通古特沙漠藓结皮光合生理活性与土壤有机碳组分对长期氮添加的响应

藓结皮是荒漠生物土壤结皮的重要类型,在荒漠生态系统碳固定与碳排放过程中具有重要作用。研究长期氮添加对藓结皮光合生理活性和土壤有机碳(SOC)组分的影响,有助于理解藓结皮光合生理活性特征与荒漠生态系统土壤碳固存之间的关系及其调控因子。为此,研究依托古尔班通古特沙漠野外长期(13a)氮添加实验,以齿肋赤藓形成的藓结皮为研究对象,选取0(N0)、1.0(N1)、3.0 g N m-2a-1(N3)三种氮处理,阐明长期氮添加对藓结皮光合生理活性和SOC组分的影响。结果表明:(1)相比对照,长期氮添加对结皮层颗粒有机碳(POC)与矿物结合态有机碳(MAOC)含量无显著影响,但显著减少了0—5 cm土层POC和MAOC含量的积累;(2)N1处理显著提高了叶绿素和非结构性碳水化合物(NSC)含量,而N3处理叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素及NSC的含量分别显著降低了50.94%、42.49%、46.71%和50.85%;(3)可溶性糖的含量在N1处理下显著增加,N3处理则显著抑制了其积累,脯氨酸的含量随氮浓度呈显著下降的趋势,长期氮添加对可溶性蛋白含量无显著影响;(4)相关性分析表明,长期氮添加、光合生理活性与POC和MAOC含量无显著相关性,酸碱度、微生物量碳氮、电导率、硝态氮和铵态氮皆显著影响POC和MAOC的含量积累。研究揭示了长期氮添加对藓结皮的光合生理活性和SOC组分的影响,且光合生理活性的响应无法有效反映SOC组分变化,为理解荒漠生态系统中氮沉降对生物土壤结皮的影响提供数据支持。

积雪变化对温带荒漠齿肋赤藓结皮土壤磷组分的影响

在荒漠生态系统中,降水变化显著改变生物土壤结皮(BSCs)和表层土壤磷含量和有效性。然而,冬季积雪作为荒漠重要水源,其变化将如何影响BSCs及下层0—5 cm土壤磷组分变化还不清楚。基于此,以BSCs发育高级阶段的齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)结皮为研究对象,设置去除积雪(-S)、自然积雪(CK)和加倍积雪(+S)三个处理,通过测定齿肋赤藓结皮层和结皮下层0—5 cm土层土壤理化性质(硝态氮、铵态氮、全氮、有机碳、全碳)、可利用性磷(树脂磷:Resin⁃P;碳酸氢钠无机磷:NaHCO_(3)⁃Pi;碳酸氢钠有机磷:NaHCO_(3)⁃Po)、中等可利用性磷(氢氧化钠无机磷:NaOH⁃Pi;氢氧化钠有机磷:NaOH⁃Po)、难利用性磷(盐酸磷:HCl⁃P;残余磷:Residual⁃P)和磷循环相关酶活性(碱性磷酸酶、磷酸二酯酶和酸性磷酸酶)。研究结果发现:(1)与CK相比,-S和+S处理显著影响了齿肋赤藓结皮层可利用性磷和难利用性磷,但对结皮下层0—5 cm土壤磷组分均无显著影响。具体而言,-S和+S处理在降低了齿肋赤藓结皮层中Resin⁃P和NaHCO_(3)⁃Pi含量的同时增加了NaHCO_(3)⁃Po含量。-S显著降低了难利用性磷(HCl⁃P和Residual⁃P)含量,说明积雪处理对磷组分的影响主要集中于齿肋赤藓结皮层。(2)沿-S、CK和+S的积雪梯度,齿肋赤藓结皮层总无机磷含量呈增加的趋势,但有机磷含量呈先增加后降低的趋势,结皮下层0—5 cm土层无机磷和有机含量均表现为先增加后降低的变化特征。(3)随机森林预测模型显示积雪处理下,可利用性磷、中等可利用性磷和难利用性磷的主要影响因素,分别为土壤水分含量、碱性磷酸酶活性和土壤全氮含量。这些结果表明在水分限制强烈的荒漠生态系统中,冬季积雪变化在BSCs和表层土壤磷组分变化中扮演着重要角色。

荒漠一年生植物异时萌发研究进展

荒漠一年生植物在严峻的环境条件下形成其特殊的萌发时间格局,即种子异时萌发:在特定条件下,同胞种子群形态一致的部分种子可以即时萌发,而另一部分仍保留在种子库中的现象。目前对荒漠一年生植物的异时萌发研究多集中在种子萌发特性、萌发后性状及繁殖分配等方面。该文系统总结了国内外种子异时萌发性的研究工作,主要内容包括:1)种子异时萌发的概念;2)具有异时萌发性的一年生植物种类及分布;3)异时萌发对植物生活史类型及模式的影响;4)异时萌发的植株在表型响应上的不同,如存活率、物候特征、繁殖产量、生物量分配等;5)异时萌发的生物学和环境因素。在综述文献的基础上,对今后的研究进行了展望,这有助于从更深层面理解荒漠一年生植物的异时萌发特性及其适应机制。

降水、氮沉降对尖喙牻牛儿苗隔代生理可塑性的影响

隔代可塑性是后代免受环境胁迫的有效方式,通过增加子代与环境匹配的可能性来缓冲环境变化对子代的影响,提高子代对所处环境的适应度。因此,本研究以生长发育快、对环境响应敏感的一年生短命植物优势种尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrhinchum)作为研究材料,结合增水、增氮处理,从短命植物生理生化指标角度分析短命植物代际间对气候因子的响应差异,尝试明确气候因子对荒漠短命植物隔代生理可塑性的影响。结果表明:(1)增水处理显著提高了两代植株的可溶性糖(SS)含量、其余生理指标呈代际差异性,增水处理下可溶性蛋白(SP)、可溶性糖(SS)、过氧化物酶(POD)呈隔代适应性。(2)增氮处理显著抑制亲代植株的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)含量,对子代植株过氧化氢酶(CAT)、活性氧(ROS)含量呈抑制作用,增氮处理下可溶性蛋白(SP)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)呈隔代适应性。(3)水氮互作处理显著促进亲代植株的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、活性氧(ROS)含量,但显著抑制超氧化物歧化酶(SOD)含量。对子代植株超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)含量呈促进作用,过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)、活性氧(ROS)含量呈抑制作用,水氮互作处理下可溶性蛋白(SP)、过氧化物酶(POD)呈隔代适应性。总体而言,降水、氮沉降对尖喙牻牛儿苗隔代生理可塑性具有显著影响,尖喙牻牛儿苗生理生化指标对增水、增氮以及水氮互作处理呈现不同的响应差异。未来降水、氮沉降的增加可能改变尖喙牻牛儿苗后代的生态适应能力和策略,进而改变其种群未来发展趋势。