甘肃干旱荒漠区植物资源的开发利用

本文综述了甘肃干旱荒漠区植物资源的地理分布特征、种类构成、资源类型及其开发利用现状,分析了存在的问题,展望了荒漠植物资源开发利用前景。认为甘肃干旱荒漠区蕴藏着较为丰富的荒漠植物资源,从科、属、种总体来看分别占我国干旱荒漠植物的67.07%、47.11%和31.87%。这些荒漠植物资源在食用、药用、工业原料、防护和改造环境方面具有很高的生态、经济和开发利用价值,对发展甘肃地方经济和维系荒漠化区域生态安全及环境保持具有十分重要的意义。

甘肃河西地区发展戈壁农业的现实依据和实现途径

与传统耕地农业相比,戈壁农业是非耕地设施农业,不占用耕地,具有质量优、效益高等优势,其特点是“多采光、少用水、新技术、高效益”,具有可持续和循环经济的特点。甘肃河西地区戈壁分布面积广阔,从甘肃省的现实依据出发,探讨了河西地区发展戈壁农业的必要性,提出了戈壁农业今后发展的途径和方法措施以及可能存在的风险。在戈壁荒滩发展戈壁农业对调整区域农业产业结构、发展绿色、可持续的农业具有重要的意义。

干旱荒漠区土壤种子库研究进展

荒漠区作为一种较为极端的生态环境,可以被看作是最为脆弱的一种生态系统。作为一种独特的存在,也有着不可替代的重要意义,所以荒漠生态系统的研究和保护一直都是业界的重点方向,而荒漠区土壤种子库对于荒漠区的改善有着重要的影响和决定性的作用。通过对干旱荒漠区土壤种子库研究进行梳理,以期为相关研究提供助力。

石羊河下游不同类型荒漠草地黑果枸杞群落结构及物种多样性特征

选择石羊河下游4种不同类型荒漠草地黑果枸杞(Lycium ruthenicum)群落,采用重要值、丰富度指数、Simpson和shannon-wiener多样性指数、Pielou和Alatalo均匀度指数对不同立地类型黑果枸杞群落结构特征和物种多样性进行了分析,结果表明:植物群落组成主要集中在藜科、蒺藜科、菊科和禾本科,这4大科植物在该区具有较强的生态适应性,所调查群落中共有植物种31种,分属9科28属,单科单属种较多,占到了总科数的一半;研究区群落结构简单,物种相对单一,黑果枸杞在群落中占有重要地位,且重要值相对较大,对群落的稳定性起关键作用;植物的生活型中灌木植物占优势,其次是一年生草本植物,多年生草本植物所占的比例最少;不同类型荒漠草地中黑果枸杞群落物种多样性指数均偏低,物种丰富度较低,生态优势度较高,种间相遇率偏低,群落中物种分布不均匀,表明植被群落结构简单、组织水平低,优势种或建群种在群落中占据主导地位。

民勤荒漠绿洲过渡带白刺沙堆土壤呼吸空间异质特征

对民勤绿洲-荒漠过渡带广泛分布的白刺(Nitraria tangutorum)灌丛沙堆的土壤呼吸进行了野外观测,研究灌丛沙堆不同部位的土壤呼吸速率在空间和时间上的异质性。结果表明,1)白刺灌丛沙堆上不同部位的土壤呼吸速率日动态在不同的生长时期表现不同:生长初期和生长休眠期土壤呼吸速率日变化基本呈"单峰曲线",但是在生长旺盛期沙堆各部位日动态变化既有"单峰曲线"又有"双峰曲线";2)各部位土壤呼吸速率峰值出现的时间段不一致:生长初期峰值集中出现在11:00左右,旺盛期上午各位点的峰值集中出现在09:00左右,下午峰值在17:00左右出现,休眠期峰值出现在13:00-15:00;3)白刺沙堆各位点土壤呼吸速率对水分含量的敏感性强,在低水分含量(<1%)条件下二者相关性强,而在较高水分条件下(>1%)二者的相关性降低;4)沙堆上不同部位土壤呼吸速率具有时空异质性:生长初期和休眠期各部位土壤呼吸速率差异不显著(P>0.05),旺盛期各部位差异显著(P<0.05),不同生长期之间沙堆土壤呼吸速率差异显著(P<0.01),平均土壤呼吸大小为生长旺盛期[0.53μmol·(m^2·s)^(-1)]>生长初期[0.24μmol·(m^2·s)^(-1)]>生长休眠期[0.12μmol·(m2·s)-1],白刺灌丛沙堆不同部位近地表层大气水分条件以及土壤5-20cm的温度和湿度共同导致了沙堆上各个位点土壤呼吸通量具有明显的异质性。

沙米的主要营养成分及应用价值研究进展

沙米是广泛分布于干旱或半干旱沙区的典型一年生植物,是重要的野生植物资源。其凭借超强的生态适应力、丰富的营养成分、多方面的应用价值,成为了一种极具开发潜力的植物。本文介绍了沙米的主要营养成分,并从生态价值、经济价值、饲用价值及药用价值等方面综述了其应用价值,以期为沙区野生植物资源的发展应用提供参考。

我国梭梭主要造林技术研究

梭梭是一种抗旱能力很强的植物,同时耐高温、耐盐碱,其根系发达,防风固沙效果很好,在荒漠化治理上应用极为广泛。本文主要探讨了梭梭造林对治理荒漠化的重要意义,分析了梭梭造林技术研究现状及影响梭梭造林的因素,以期为进一步提升和优化梭梭造林技术提供参考。

民勤不同林龄樟子松人工林土壤理化性质

以甘肃省民勤治沙综合试验站不同龄组樟子松人工林地为研究对象,测定不同林龄下樟子松人工林地土壤理化性质,对比分析樟子松林地的养分状况。结果表明:(1)不同林龄下土壤含水率垂直变化无显著影响,不同林龄同一土层土壤含水率变化差异显著,中龄林的表层含水率最低(4.34%),近熟林40~50 cm土层深度的含水率最高(17.21%),高于其他林龄(P<0.05)。(2)不同林龄樟子松人工林土壤pH及电导率变化差异显著,中龄林土壤不同土层深度pH含量最低,各龄组不同土层土壤pH>8,呈弱碱性。土壤电导率以中龄林>幼龄林>近熟林,中龄林显著高于幼林龄,随着土壤深度的增加呈降低—升高的趋势。(3)林龄对樟子松人工林土壤养分具有显著影响,中龄林全N、有机质、NH_(3)-N(氨氮)、速效P及有效P含量高于其他林龄,且差异显著(P<0.05)。(4)对不同林龄间土壤肥力进行主成分分析,土壤全N、有机质、速效P、NO_(2)-N(亚硝氮)、NH_(3)-N出现在前3个主成分中。

不同种植方式对油莎豆幼苗生长及产量的影响

探讨不同种植方式对油莎豆生长发育及产量的影响,为科学栽培油莎豆提供理论依据。以‘黑油莎2号’为材料,采用二因素大田试验设计,研究了平作和垄作,以及行距30 cm、60 cm和90 cm对油莎豆生长发育及产量的影响。结果表明:(1)与平作相比,垄作降低了0~20、20~40 cm土层土壤容重,增加了土壤含水量和土壤养分含量,随行距的增大,土壤容重、土壤含水量及养分含量均减小。(2)不同种植方式下,油莎豆株高间均未达到显著差异(P>0.05),根长B1、B2和B3比A1、A2和A3分别增加了37.21%、39.24%和36.95%,分枝数分别增加了95.56%、62.09%和28.48%,叶面积分别增加了13.47%、44.23%和11.14%,根长、分枝数和叶面积在A1、A2和A3,以及B1、B2和B3之间均无显著性差异(P>0.05)。(3)B1比A1、B2比A2、B3比A3单株粒数分别增加了26.58%、7.71%和17.34%,单株产量分别增加了19.81%、18.06%和60.00%,总产量分别增加了61.21%、35.71%和9.77%。同一种植方式下,随着行距的增大,单株粒数、百粒重、单株产量和总产量均呈现先增大后减小的变化趋势。B2处理总产量最高,为7635 kg/hm2,均显著高于其他处理(P<0.05)。由此说明,垄作能改善土壤结构,增强土壤供肥能力,更有利于油莎豆幼苗生长,并且行距选择60 cm,产量最高,是较好的种植方式。

光照和沙埋对沙生针茅种子萌发与幼苗出土的影响

为了对沙生针茅种子萌发特征和休眠机理的研究,采用种子萌发学和实验生态学方法,研究了不同光照、划破种（果）皮及切除不同比例胚乳对种子萌发的影响和模拟野外条件对不同沙埋深度幼苗出土的影响。结果表明：黑暗条件下种子萌发率显著高于光条件下;移走胚乳75%时,种子萌发最快;不同沙埋深度以0.5 cm的浅层沙埋时的种子萌发率和幼苗出土率最高而休眠率最低;沙埋超过2 cm后,种子萌发率、幼苗出土率与沙埋深度呈负相关,休眠率随着沙埋深度的增加而增加。说明沙生针茅种子为休眠型暗条件萌发类型。人工播种应以0.5~2 cm深度为宜。

GA_3处理对流动沙丘先锋植物沙米(Agriophyllum squarrosum)种子萌发的影响

作为一种重要的植物生长调节激素,GA_3在植物生长发育过程中起着重要作用。为探索破除沙米种子休眠的方法,研究了不同区域、不同年份沙米种子萌发对GA_3处理的响应。结果表明:1)不同区域沙米种子在GA_3作用下,沙坡头种子的发芽率、发芽势最高,高达100%,民勤种子的发芽率最低,最高仅为44%;在各处理中,GA_3最佳浓度梯度为1.5-2.0g·mL^(-1),在此处理下的种子发芽率高达100%;2)不同年份的沙米种子在GA_3作用下其发芽率、发芽势表现为2006年>2005年>2004年>1997年,表明种子寿命会随着时间的增加而下降;3)在不同浓度GA_3处理下,不同区域或不同年份间种子发芽率差异显著(p<0.05)。表明GA_3可以破除沙米种子的休眠,对种子的萌发具有显著促进作用。

梭梭林下土壤结皮对黄花补血草种群分布格局影响

为揭示梭梭(Haloxylon ammodendron)林下不同结皮类型对黄花补血草(Limonium aureum)种群分布格局的影响特征,以石羊河流域下游退化梭梭林下不同类型土壤结皮中的黄花补血草种群为研究对象,揭示无结皮(no crust stage,NCS)、物理结皮(physical crust stage,PCS)和生物结皮(biological crust stage,BCS)类型中黄花补血草种群分布格局。结果表明:1)土壤结皮的形成对黄花补血草种子捕捉、萌发及定居发挥着积极的作用,NCS类型由于地面流动性大,种子不易获得适宜萌发条件,造成NCS黄花补血草种群密度显著低于PCS和BCS类型(P<0.05);2)不同土壤结皮类型的黄花补血草种群株高无显著差异(P>0.05),种群平均冠幅在PCS和BCS类型显著低于NCS(P<0.05),而PCS和BCS种群盖度显著高于NCS(P<0.05),土壤结皮的形成对降水产生了重新分配,进而影响了种群生长状况;3)NCS类型黄花补血草种群分布稀疏且不均匀,偏向于小株型化,而PCS和BCS类型黄花补血草种群分布密集,形成了稳定的种群,且大植株数量相对于NSC类型有所增加;4)在NCS、PCS、BCS类型中黄花补血草种群空间分布格局均表现为聚集分布,但聚集强度有一定差异,聚集强度排序为BCS类型>PCS类型>NCS类型。因此,结皮类型对黄花补血草种群基本特征、年龄结构及空间分布格局有显著影响,结皮的形成促进了黄花补血草种群的定居和分布,种群密度大,且相对稳定。研究结果可为退化梭梭林人工植被恢复提供参考。

干旱绿洲农业区社会-经济-自然复合生态系统可持续发展综合评价

为了配合石羊河流域治理规划,确切分析绿洲农业区的可持续发展状况,本研究基于层次分析法基本原则,在征求专家意见的基础上构建了干旱绿洲农业区社会-经济-自然复合生态系统可持续发展评价指标体系,并通过评价模型构建对典型干旱绿洲农业区武威市1957—2008年的生态系统可持续发展进行评价研究。结果表明:(1)1957—2008年,研究区资源环境指数随时间变化呈波动下降趋势,而经济发展和社会人文指数随时间均呈波动增长的趋势;(2)武威地区可持续发展综合指数呈波动上升趋势,经历了极弱可持续发展阶段、弱可持续发展阶段和中等可持续发展阶段。但综合来看,区域可持续发展的水平还较低,区域生态经济的发展是建立在消耗自然资源基础之上。

内陆沙区丘间地土壤水分时空变化分析

土壤水分是沙漠沙生植物成活和生长的最主要因子,不同的地形类型下土壤水分空间分布差异明显。利用智能中子水分仪定时测定土壤水分的方法,测定并分析了巴丹吉林沙漠东南缘不同地形下0~200 cm深土壤共10个层次的水分时空变化特征。结果表明：巴丹吉林沙漠东南缘土壤水分空间分布具有一定规律性,土壤水分丘间地下部〉丘间地中部〉丘间地上部〉沙丘上中下部,沙丘上中下部的年季变化不大,总体处于平稳状态;丘间地土壤水分变化较其他地形大,春季土壤水分不是很丰富,土壤水分波动不大;夏季受植物生长、太阳蒸腾和降雨的影响,土壤水分时空变化差异明显,20 cm以上水分增多,40~180 cm表现为水分变化活跃层;秋季水分整体含量增加。巴丹吉林沙漠东南缘不同地形下土壤水分时空变化研究为大规模的沙漠生态平衡治理、生态系统人工修复以及沙区可持续发展等提供了科学的依据。

沙生针茅种子发芽试验

采用不同方法处理沙生针茅（Stipa glareosa）种子,测定沙生针茅种子发芽率和种子出苗率,以探明影响沙生针茅种子萌发和播种出苗的制约因素。结果表明：60℃蒸馏水浸泡种子24 h,种子吸水率、发芽率、发芽势分别为26.3%,38.0%和32.0%;-20℃、20℃低温变温处理96 h,发芽率和发芽势分别为46%和48%;用80 mg/L GA_3水溶液浸泡种子24 h,发芽率和发芽势分别为54%和48%;沙埋深度会影响沙生针茅种子发芽和出苗,沙埋0.5 cm沙生针茅的种子发芽率和幼苗出土率最高;埋深超过2cm的深度,发芽率和出苗率降低;埋深6~8 cm,随着沙埋深度增加,出苗率显著减少;当埋深〉8 cm的深度,沙生针茅出苗率为0。

我国治沙机械研发现状与展望

60年的固沙造林使我国荒漠化防治取得了整体遏制、持续缩减、功能增强的良好态势,科学治沙成为全社会的共识,不断提高固沙造林的机械化水平成为当前治沙科技创新的重要着力点。随着固沙造林的不断精准化,一大批高效便捷的固沙造林机械装备被发明创造,推动了机械化治沙技术的发展。然而,由于研发队伍参差不齐,设计研发与生产实践脱节,效益评估缺失,造成已有固沙造林机械实用性不够、推广应用滞后,机械化固沙造林对精准治沙的支撑潜力还有待挖掘。十四五期间,固沙造林装备研发应立足实际需求,聚焦育苗、压沙、造林、管护等关键环节,建立固沙造林机械化装备研发的长期投入机制,探索多元主体协同研发的组织形式,重视固沙造林机械装备的效益评估,将高效固沙造林机械的推广应用融入防沙治沙林业生态工程。

夜间低温对青藏高原高寒草甸小嵩草光合活性的影响

昼夜温差大是青藏高原的典型气候特征。本文采用高寒草甸优势种小嵩草(Kobresia pygmaea),应用叶绿素荧光成像分析手段,研究了模拟0°C夜间低温对叶片PSII光化学效率和非光化学猝灭的影响及暗驰豫恢复。结果表明,1500μmol·m^(-2)·s^(-1)的高稳态作用光下,PSII实际光化学效率(Φ_(PSII))、光化学猝灭系数(qP)、PSII最大光化学效率(F_(v)’/F_(m)’)和非光化学猝灭(NPQ)均能很快趋于稳态;夜间低温可促使ΦPSII和qP的相对增高,以及F_(v)’/F_(m)’的略显增加和NPQ的略微降低。室内去除野外诸多逆境因素后,PSII最大光化学量子效率(F_(v)/F_(m))在得以提升的同时,持续夜间低温并没有引起F_(v)/F_(m)的明显降低。尽管暗弛豫恢复5 min时的PSII最大光化学量子效率(F_(v)^(r)/F_(m)^(r))显著低于对照,但经15min的暗恢复后F_(v)^(r)/F_(m)^(r)已无差异。因此,高山植物小嵩草具有抵御高寒逆境的较强适应能力,其日间光合作用受0℃夜间低温的影响很弱。

民勤绿洲边缘不同演替阶段白刺灌丛水分利用动态

白刺(Nitraria tangutorum)灌丛是民勤绿洲边缘的建群种,也是绿洲风沙灾害防治的重要天然屏障。水分是干旱区植物生存发展的限制性因子,研究不同演替阶段白刺灌丛水分利用动态对民勤绿洲边缘生态恢复与重建具有重要的理论和实践意义。通过测定白刺灌丛不同季节降水、土壤水、地下水、植物木质部水的稳定氢氧同位素变化特征,结合IsoSource模型,定量分析了不同演替阶段白刺灌丛生长季的水分利用策略。结果表明:不同演替阶段白刺灌丛土壤水分0-200cm垂直分布的季节变化差异明显,土壤水分排序表现为衰退阶段>发育阶段>稳定阶段。5月-9月民勤绿洲大气降水线性方程LMWL为δD=6.59δ18O-4.38,R2=0.90,n=114。土壤水、地下水、植物水、降水δ18O随季节和演替阶段的变化规律各异。白刺灌丛发育阶段,春季主要利用中层土壤水,夏季和秋季利用地下水。稳定阶段,春季主要利用浅层土壤水分,夏季主要利用降水,秋季主要利用地下水。衰退阶段,春季主要利用深层土壤水,夏季和秋季主要利用地下水。地下水埋深、结皮覆盖度、灌丛与农田之间距离等环境因子以及植株枯枝程度共同影响着不同演替阶段白刺灌丛的水分利用策略。

石羊河下游青土湖白刺灌丛水分来源及其对生态输水的响应

通过测定人工湖面不同距离白刺灌丛生长季降水、土壤水、地下水、植物水的稳定氢氧同位素变化特征,结合IsoSource模型,定量分析了白刺灌丛生长季的水分利用策略。结果表明:随样地与人工湖面距离的增加,0-200m水平范围白刺灌丛各土层平均土壤水分逐渐减小,其中0m样地最高为10.02%,200m样地最小为5.24%,对250m-600m样地各土层平均土壤水分的影响不大。受蒸发及降水季节变化的影响,白刺灌丛0-70cm土壤水及其δ18O变化剧烈。土壤水的δ18O介于-8.78‰~16.39‰,平均值为0.14‰。地下水的δ18O介于-4.19‰^-3.55‰,平均值为-3.89‰。降水的δ18O介于-17.31‰~3.37‰,平均值为-6.36‰。湖水的δ18O介于-1.84‰~11.66‰,平均值为3.02‰。木质部水的δ18O介于-5.98‰~2.74‰,平均值为-3.59‰,各样地不同土层土壤水分δ18O差异显著(P<0.05)。随样地与人工湖面距离的增加,白刺灌丛逐渐利用更深层次的土壤水及地下水。

石羊河下游青土湖大气降水氢氧同位素特征及水汽来源

青土湖属于季风边缘区内陆河尾闾封闭湖泊,以其生态脆弱性和气候敏感性是古气候、古环境等全球变化环境研究的理想区域。降水是干旱区生态系统水循环的重要输入因子,研究降水氢氧同位素特征及水汽来源对全球气候变化背景下青土湖水资源管理具有重要的理论和实践意义。基于氢氧稳定同位素技术,通过分析青土湖5月～10月6个月21个大气降水氢氧同位素组成及与环境因子的关系,结合HYSPLIT模型模拟大气降水气团传输途径和过程,判定该地区水汽来源。结果表明:5月-10月大气降水氢氧稳定同位素关系的线性方程LMWL为δD=6. 67δ^(18)O-1. 01(n=21,R2=0. 95);大气降水的δ^(18)O变化范围为-16. 97‰～3.23‰,平均值为-5. 36‰。δD的变化范围为-118. 36‰～15. 63‰,平均值为-36. 82‰。过量氘(d-excess)介于-23. 64～21. 93‰,均值为6. 03‰,低于全球平均值(10‰)。降水δ^(18)O与降雨量显著相关,但温度效应不显著。受西风水汽、局地人工季节性湖面蒸发和亚洲季风的影响,青土湖大气降水水汽来源的季节性明显,夏季主要来源于西风环流、东南季风及局地蒸发,秋季来源于西伯利亚和蒙古的极地大陆气团。连续多年生态补水形成的人工季节性湖面蒸发成为夏季降水水汽来源之一,对改善湖区生态环境具有重要的意义。