封育对蒿类荒漠草地土壤有机碳及土壤微生物生物量生态化学计量特征的影响

为了厘清封育过程中退化荒漠草地土壤微生物生物量生态化学计量学特征、土壤有机碳积累特征及其关系,对天山北坡新源县、博乐市、玛纳斯县、呼图壁县、奇台县封育4~7年的蒿类荒漠草地0~50 cm土层土壤有机碳(SOC)、土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)、磷(MBP)含量及其化学计量比进行了分析,并用结构方程模型解析了SOC与土壤MBC、MBN、MBP及其化学计量比间的关系。结果表明:1)封育后0~50 cm土层蒿类荒漠草地SOC含量较对照显著降低15.52%(P<0.05),而土壤MBC、MBN、MBP、MBC/MBN、MBC/MBP、MBN/MBP总体变化不显著。2)SOC与MBC、MBN、MBP均呈显著正相关(P<0.01),与MBC/MBN、MBC/MBP呈负相关,且封育后SOC与MBN/MBP间的关系由显著正相关转为负相关(P<0.01)。3)结构方程分析表明,土壤MBC、MBN、MBP及其计量比对SOC积累的直接解释率为46%,且MBN对土壤有机碳的作用效应最强(P<0.001),封育降低了土壤MBC、MBN对土壤有机碳积累的影响,增加了土壤MBP的直接影响。总之,封育4~7年对蒿类荒漠草地土壤微生物生物量生态化学计量特征影响不显著,且MBN是影响土壤有机碳积累的主要因素。

凋落物添加对蒿类荒漠草地土壤碳氮磷含量及其化学计量特征的影响

为探究凋落物添加对土壤养分及化学计量比的影响,本研究采用梅森瓶室外培养法,探求凋落物添加种类及添加量对蒿类荒漠草地0~10 cm土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)及其化学计量比的影响,发现茎叶混合促进了凋落物分解,但同一添加物各添加量间分解速率无显著差异。添加5 g和7.5 g叶后土壤SOC较对照分别增加10.4%,15.2%(P<0.05)。土壤TN随叶添加量增加呈上升趋势,较CK增加11.9%~18.4%(P<0.05),而茎、茎叶混合依次仅在5 g、7.5 g添加量时显著减少7.9%、增加37.8%(P<0.05)。2.5 g茎叶、5 g茎和7.5 g叶添加后土壤TP较CK依次增加9.8%,14.4%,7.2%(P<0.05)。凋落物添加后土壤C∶N,C∶P,N∶P分别为2.46~3.63,12.40~16.17,3.47~5.60,且SOC与C∶P、TN与N∶P均呈正相关,而TN与C∶N除添加叶外均呈显著负相关。因此,凋落物分解有利于蒿类荒漠土壤养分的恢复,尤其是叶凋落物的分解是其土壤碳氮短期补充的重要来源。

低温和干旱双重胁迫对紫花苜蓿叶片光系统Ⅱ的影响

新疆紫花苜蓿(Medicago sativa L.)在返青期常遭受低温和干旱双重胁迫。本研究以新疆主栽品种‘新牧4号’为材料,研究低温和干旱双重胁迫对苜蓿叶片光系统II(PSII)的影响。以商业种‘WL525HQ’为对照,进一步分析双重胁迫对不同低温抗性的苜蓿PSII具体的影响位点。结果表明:低温下PSII最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、单位反应中心捕获的用于电子传递的能量(ET O/RC)显著降低,OJIP曲线中J点荧光上升,表明低温导致PSII活性下降是由于受体侧和反应中心受损;干旱导致F_(v)/F_(m)显著降低,OJIP曲线中J,K,L点荧光上升且重度干旱导致单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)、单位反应中心捕获的用于还原Q A的能量(TR O/RC)、单位反应中心耗散掉的能量(DI O/RC)增加,表明干旱导致PSII活性下降是由于PSII供/受体侧、复合体受损及重度干旱PSII反应中心受损;双重胁迫诱导产生的顺-3-乙烯醇可缓解单一胁迫对PSII的伤害程度;在秋眠级较低的‘新牧4号’中,双重胁迫可缓解干旱对PSII供体侧的伤害,在‘WL525HQ’中,双重胁迫可缓解低温对PSII反应中心及受体侧的伤害,同时缓解干旱对PSII供体侧、反应中心的伤害。

封育对伊犁绢蒿荒漠草地土壤碳氮磷、酶活性及其化学计量特征的影响

明确土壤酶活性及其化学计量特征在封育恢复过程中的变化特征,对揭示土壤养分可利用性随着植被恢复的变化规律及阐明生态系统养分循环机制有重要意义。本研究通过对土壤碳氮磷、酶活性及其化学计量特征的测定,初步分析了封育6年的蒿类荒漠草地对封育措施响应的特征变化。结果表明:1)封育后蒿类荒漠草地0~20 cm土层土壤有机碳、全氮、全磷、C/P、N/P及土壤亮氨酸氨基肽酶、碱性磷酸酶,酶活性C/N均无显著变化,而4月各样地β-1,4-葡萄糖苷酶活性及7月玛纳斯样地β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性较对照呈增加趋势;2)封育显著增加了7月玛纳斯样地的C/N及4月各样地酶活性C/P,降低了7月玛纳斯样地酶活性N/P值,封育后4月各样地向量长度均显著增加,且各样地封育前后向量长度均大于45°,表明研究区土壤微生物主要受碳和磷的限制;3)冗余分析表明封育后土壤碳氮磷及其计量特征解释了土壤酶活性及化学计量特征、向量特征变异的56.03%,且结构方程模型显示封育后土壤有机碳极显著影响土壤酶活性及其化学计量特征,表明土壤有机碳可能是影响蒿类荒漠草地土壤酶活性及其化学计量特征的主要因子。

不同抗旱性狗牙根地上地下表型特征及内源激素对干旱胁迫的响应

为了研究干旱胁迫对不同抗旱性狗牙根形态建成及内源激素的影响,明确不同抗旱性狗牙根响应干旱的表型特征及内源激素差异,探讨狗牙根表型特征与内源激素的相关性,丰富狗牙根抗旱理论以及生产实践中利用外源激素调控其抗旱性提供参考。采用PVC管栽植狗牙根,控制不同水分达到预设梯度维持10 d,对其叶、根相对含水量、相对电导率、内源激素[吲哚乙酸(IAA)、脱落酸(ABA)、赤霉素(GA_(3))、玉米素核苷(ZR)、油菜素内酯(Br)]、叶部特征(叶长、叶宽、叶面积)、根部特征(总根长、根表面积、根体积、根平均直径、根干重、最长根长、根系活力)进行测定,分析干旱胁迫下不同抗旱性狗牙根叶、根内源激素比例变化及表型特征与激素的相关性。结果表明,随着干旱胁迫加剧,显著降低了2类狗牙根的叶长、叶宽、叶面积、根平均直径,促进了根部生长发育;提高了叶、根ABA含量,降低了IAA、GA_(3)、ZR、Br含量,且IAA/ABA、GA_(3)/IAA与叶部指标、根部指标呈相反相关性,这均从侧面表明狗牙根叶、根在干旱胁迫下选择了相反的生存策略,即促进地下部生长,抑制地上部生长。抗旱狗牙根通过本身具有较大叶面积或者更发达的根系系统,以及相同胁迫下较高的ZR/ABA、GA_(3)/ABA、IAA/ABA、Br/ABA来维持一定的生长以及减缓衰老来更好地适应干旱胁迫环境。

狗牙根叶与根氮代谢对不同干旱胁迫的响应机制

干旱会影响植物氮代谢过程,从而制约其生长及品质。为了明确狗牙根在干旱胁迫下其叶与根氮代谢指标的变化,探讨狗牙根叶与根氮代谢对不同干旱胁迫的响应机制,筛选关键抗旱氮代谢指标,丰富狗牙根抗旱氮代谢理论,本试验将不同抗旱性狗牙根在不同干旱梯度处理下培养10 d,测定其叶及根有机氮化物(脯氨酸、可溶性蛋白、游离氨基酸)、无机氮化物(全氮、硝态氮、铵态氮)、氮代谢相关酶活性(硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶)等生理指标。结果表明:随着干旱胁迫加剧,各供试材料的叶及根全氮降低,有机氮化物增加,叶片硝态氮先降后升,根系硝态氮降低,叶、根铵态氮、氮代谢酶则呈先增后降趋势。抗旱材料在胁迫下因具有较高的氮代谢酶活性及无机氮化物含量,加速了氮代谢进程,致使抗旱材料叶、根的有机氮化物含量快速上升且显著高于敏旱材料。干旱下狗牙根通过对根系吸收的氮素进行转运再分配、同化,与其地上部分共同抵御干旱。冗余分析表明谷氨酸合成酶(GOGAT),谷氨酰胺合成酶(GS)与中度胁迫时抗旱材料叶、根的相关性较强,脯氨酸、游离氨基酸、可溶性蛋白与重度胁迫时抗旱材料有较强的相关性。通径分析得根系可溶性蛋白(决策系数为-0.739)、叶片(0.530)与根系游离氨基酸(0.498)与干旱下狗牙根抗旱性关联度高。本试验结果可丰富、补充狗牙根抗旱氮代谢响应研究,也可为其抗旱资源选育提供参考。

敏旱和抗旱狗牙根叶片对干旱胁迫的转录组响应差异分析

狗牙根[Cynodon dactylon(Linn.)Pers]是一种优质抗旱草坪草,但其抗旱分子机制有待进一步明确。本研究以抗旱(C138)和敏旱(C32)2个狗牙根基因型为材料,对其正常灌溉(土壤相对含水量为田间持水量的80%~90%)、中度干旱(50%~60%)及重度(20%~30%)干旱处理10 d后的叶片进行取样,利用Illumina高通量测序平台进行转录组测序。与正常灌溉相比,干旱胁迫下C32有1086个上调基因;C138有525个上调基因;C32整体响应基因数量更多,说明C32主要通过基因的正调控来响应干旱。差异基因GO富集分析显示,C138受到干旱胁迫时有更多的光合作用基因响应,C32主要富集在细胞分裂上。KEGG富集分析显示,中度胁迫下C138主要富集在叶绿素代谢和二萜类生物合成,C32主要富集在氮代谢和类黄酮生物合成;重度胁迫下C138主要富集在类黄酮生物合成,C32主要富集在氮代谢、苯并恶嗪类生物合成。中度胁迫下狗牙根抗旱可能与光合作用有关,重度胁迫下主要与次生代谢和渗透保护有关。次生代谢中的氮代谢、苯并恶嗪类生物合成和渗透保护中的谷氨酸代谢可能是狗牙根抗旱的重要富集途径。

模拟增温增水对蒿类荒漠草地土壤种子库种子萌发的影响

为探讨水热交互作用对土壤种子库种子萌发的影响,采用双因素试验设计,通过模拟温度(对照,增温2、4、6℃,依次用T_(0)、T_(2)、T_(4)、T_(6)表示)、模拟增水(对照,增水5%、10%、15%、20%,依次用W_(0)、W_(5)、W_(10)、W_(15)、W_(20)表示)研究伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地0-10 cm土层中的土壤种子库种子萌发植物种类、数量及其植物多样性。结果表明:伊犁绢蒿荒漠草地0-10 cm土层可萌发土壤种子库的种子萌发密度和植物多样性随降水增加而增加,随温度增加而先增后降,但温度和降水的交互作用对其影响不显著(P>0.05)。T_(2)W_(20)处理下萌发密度最大,为350.3粒·m^(-2),较T_(0)W_(0)增加了119%;T_(6)W_(0)最小,为95.5粒·m^(-2),较T_(0)W_(0)下降40%。T_(2)W_(20)处理下可萌发土壤种子库种子萌发密度和其中双子叶植物的萌发密度均达到最高,0-5 cm土层依次为350.3和318.5粒·m^(-2),而5-10 cm土层依次为222.9和159.2粒·m^(-2)。随温度和降水增加,土壤可萌发种子库种子萌发时间和枯黄期提前。总之,试验设计范围内,降水增加促进了蒿类荒漠草地土壤种子库种子的萌发,而温度升高则抑制了种子萌发;适度增温增水(T≤T_(4),W≤W_(20))对土壤种子萌发影响不显著,而过度增温不增水(T=T_(6),W=W_(0))则不利于土壤种子库种子的萌发。

封育对蒿类荒漠草地植被地上生物量时间稳定性的影响

为明确退化草地恢复过程中草地植被地上生物量时间稳定性变化及影响因素,以天山北坡中段蒿类荒漠草地为对象,采用野外取样和室内分析的方法,测算了封育年限间(2,4,6 a)群落地上生物量时间稳定性及物种异步性等,结果表明:封育2,4,6 a蒿类荒漠草地地上生物量较对照依次提高38.83%,136.26%,87.21%(P<0.05)。封育2 a蒿类荒漠草地群落地上生物量时间稳定性较对照增加38.36%(P<0.05),而封育4,6 a则变化不显著;封育4,6 a蒿类荒漠草地物种丰富度较对照分别降低46.15%,15.93%(P<0.05),物种异步性降低20.13%,17.52%(P<0.05)。物种丰富度与地上生物量时间稳定性无显著相关,但物种异步性及优势种时间稳定性对群落地上生物量时间稳定性有正向促进作用。因此,封育有利于退化蒿类荒漠草地植物地上生物量的恢复,物种异步性和优势物种时间稳定性是驱动群落地上生物量时间稳定性的重要因子。

基于转录组测序的狗牙根抗旱根系关键代谢途径分析

根系是狗牙根响应干旱胁迫的重要器官,其响应不同程度干旱的分子机制有待进一步明确。以抗旱(C138)和敏旱(C32)2个狗牙根基因型为材料,对其正常灌溉(土壤相对含水量为田间持水量的80%~90%)、中度干旱(50%~60%)及重度干旱(20%~30%)下的根系进行取样,基于Illumina高通量测序平台进行转录组测序,共获得43581条单基因,有33025条得到注释。结果表明,与正常灌溉相比,中度及重度干旱下C138共7537个差异基因表达,其中上调1164个,下调6373个;C32有6731个差异基因表达,其中上调4304个,下调2427个。Top20 GO富集分析发现,中度干旱下C138主要富集于氧化还原酶活性、碳水化合物代谢和纤维素结合等,重度干旱下C138主要富集于磷酸代谢及蛋白磷酸化等,C32主要富集于过氧化物酶活性、氧化应激反应等;KEGG Pathway富集分析发现中度干旱下C138主要富集在谷胱甘肽代谢、苯丙基类生物合成和氮代谢途径;C32主要富集在氧化磷酸化、三羧酸循环(TCA)、核糖体和碳代谢途径;重度干旱胁迫下C138主要富集在谷胱甘肽代谢、花生四烯酸代谢、核糖体酶途径;C32主要富集在谷胱甘肽代谢、苯丙基类生物合成途径。总体而言,狗牙根中度干旱胁迫基因表达响应主要与氧化反应有关,重度干旱胁迫主要与Ca2+通路、脱落酸(ABA)信号通路和谷胱甘肽代谢有关,因而谷胱甘肽代谢可能是狗牙根响应干旱的主要KEGG通路。且与C32相比,C138响应干旱胁迫时有更多的钙依赖性蛋白激酶相关基因表达,因而抗旱性能更强。综上,谷胱甘肽代谢和MYB转录因子相关基因可能是狗牙根抗旱的关键,可作为其干旱胁迫基因研究的首选。

萹蓄两种异型种子萌发及幼苗的生长特性

萹蓄(Polygonum aviculare)为蓼科一年生草本植物,是潜在的草坪绿化资源。萹蓄种子具有二型性:夏季产生黑色小种子,秋季产生棕色大种子。为探究萹蓄异型种子幼苗在大小以及生物量分配模式方面是否存在差异。本研究采用野外盆栽试验与实验室试验相结合的方法,研究萹蓄两种形态种子的萌发与幼苗生长特性。结果表明:1)新成熟棕色种子的萌发率显著高于黑色种子(P<0.05)。2)棕色种子幼苗株高显著大于黑色种子幼苗(P<0.05),且棕色种子幼苗比黑色种子幼苗根系伸长和生物量积累更快、子叶更大。3)5月12日四叶期最后一次测量时,棕色大种子和黑色小种子幼苗的根冠比分别为0.07和0.29,黑色种子幼苗的根冠比显著大于棕色种子幼苗(P<0.05)。异型种子幼苗的差异为种群提供了灵活的生态适应策略,最大限度地保障种群的成功。

春季开花植物膜苞鸢尾的花部综合征与繁育系统研究

膜苞鸢尾(Iris scariosa)为鸢尾科鸢尾属的多年生春季开花植物,具有重要的观赏价值。为了探究该物种的花部综合征和繁育系统特性,促进其杂交选育和种质资源挖掘利用,该研究以膜苞鸢尾为研究材料,采用野外观测和控制性实验相结合的方法,对其开花物候、花部综合征、繁育系统及传粉特性等方面进行了研究。结果表明:(1)该物种于5月初进入始花期,5月中旬进入盛花期,5月下旬进入末花期,开花持续时间为16 d。(2)花为蓝紫色,具有特殊气味和少量花蜜,单花花期为2.5~3.0 d。(3)人工授粉实验结果表明,该物种属于专性异交的繁育系统,不存在无融合生殖和自主自交能力。(4)该物种属于泛化传粉系统,意大利蜜蜂、中华蜜蜂、隧蜂是主要传粉者,访花频率分别为(0.57±0.05)、(0.42±0.04)、(0.19±0.03)times·flower^(-1)·h^(-1)。膜苞鸢尾花具有的艳丽颜色、较大的花展示、昆虫访花高峰期与花粉活力最高时期及柱头最佳授粉期相吻合,外花被片中脉上的黄色须毛状附属物等特征对保证其传粉过程的顺利完成并促进异交繁殖成功具有重要意义。该研究结果为膜苞鸢尾的资源利用与种质创新提供了重要的理论资料。

低温胁迫后紫花苜蓿叶片光合作用的恢复特性研究

为探究低温解除后苜蓿光合作用恢复过程中的限制位点,以‘新牧4号’和‘甘农5号’2个品种紫花苜蓿为材料,测定其低温胁迫及恢复过程中苜蓿叶片光合活性的变化。结果表明,低温胁迫下2个苜蓿品种叶片叶绿素含量、净光合速率以及光系统Ⅱ(photosystemⅡ,PSⅡ)活性显著下降,非光化学淬灭系数(nonphotochemical quenching factor,NPQ)显著上升,但对光系统Ⅰ(photosystemⅠ,PSⅠ)的活性无显著影响;其中,‘甘农5号’叶绿素对低温更敏感,含量下降较多。室温恢复72 h后,2个品种苜蓿叶片PSⅡ的活性及净光合速率都有上升但均未恢复至处理前水平;NPQ缓慢下降至处理前水平,‘甘农5号’NPQ较‘新牧4号’更高,表明在恢复过程中仍有过剩光能需通过NPQ消耗。苜蓿叶片的电子传递链在低温下受抑制显著,恢复72 h后PSⅡ受体侧活性基本恢复至处理前,而PSⅡ供体侧活性显著下降。2个品种苜蓿单位反应中心捕获的用于电子传递的能量(energy captured by unit reaction center for electron transfer,ETO/RC)和单位反应中心捕获的用于还原QA的能量(energy captured by the unit reaction center for reducing QA,TRO/RC)在低温处理72 h后显著下降,解除低温后恢复至处理前水平,且2个品种无显著差异;2个苜蓿品种单位反应中心耗散掉的能量(energy dissipated by the unit reaction center,DIO/RC)未恢复至处理前水平,且‘甘农5号’在恢复72 h后DIO/RC显著升高。综上,低温胁迫显著伤害紫花苜蓿叶片光合机构,降低了光合速率,光合速率未恢复到处理前与PSⅡ的活性显著相关,限制光合作用恢复的位点在其供体侧,非光化学淬灭是恢复24 h过剩光能的主要分配途径。

甜菜碱对低温下苜蓿种子萌发中呼吸电子传递的影响

呼吸作用是种子萌发的唯一能量来源。本研究以‘新牧4号’紫花苜蓿(Medicago sativa L.‘Xinmu No.4’)为试验材料,探究了甜菜碱对低温下苜蓿萌发种子呼吸电子传递的影响。结果表明:低温抑制苜蓿种子的发芽率,但没有终止种子萌发进程;延长萌发时间,最终种子的萌发率与20℃下无差异。外施15 mmol·L^(-1)甜菜碱提高了低温下种子发芽率、发芽势、发芽指数,缩短低温下种子全部萌发的时间从而促进种子萌发,且温度越低,促进作用越大。甜菜碱提高了低温下种子呼吸速率,产生ATP的细胞色素C氧化酶呼吸速率及其在总呼吸中的占比显著增加,保证了苜蓿种子萌发所需的能量。此外,甜菜碱增加了交替氧化酶呼吸速率,减少了活性氧的产生,并且提高了苜蓿种子内SOD,POD,CAT活性,从而减少了H_(2)O_(2)的积累,有效缓解低温下种子的氧化伤害,维持低温下苜蓿种子较高的萌发速度,缩短萌发时间。

不同施氮量对干旱下狗牙根抗氧化酶活性及渗透调节物质含量的影响

为探讨干旱下施氮肥是否可以提高狗牙根抗旱性,以新农1号狗牙根为材料,干旱前进行不施氮(0 mmol·L^(-1))、低氮(1.5 mmol·L^(-1))、中氮(7.5 mmol·L^(-1))、高氮(15.0 mmol·L^(-1))4种施氮处理,盆栽试验控制水分缓慢干旱,在干旱0、7、14 d、复水7 d,测定草坪质量、叶片相对含水量、相对电导率、丙二醛含量、抗氧化酶活性[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)]、过氧化氢以及渗透调节物质可溶性蛋白、脯氨酸、可溶性糖含量,并对干旱7、14 d下狗牙根抗旱性响应指标进行热图聚类及主成分分析。结果表明,不同施氮量对狗牙根草坪质量的影响因干旱程度不同而有所不同。正常灌溉和中度干旱下高氮处理(15 mmol·L^(-1))下狗牙根表现出较好的草坪质量,而中氮处理(7.5 mmol·L^(-1))能显著提高其重度干旱下草坪质量。与干旱对照相比,干旱处理下施中氮可使狗牙根叶片相对含水量、CAT活性、SOD活性、可溶性蛋白、脯氨酸和可溶性糖含量依次显著提高60.98%、154.40%、163.73%、61.75%、144.71%和31.53%,维持较高的草坪质量。且复水后中氮和高氮处理狗牙根草坪质量恢复较快,可能是由于在干旱胁迫时受到损伤较小。综上认为,干旱前施中氮,可以一定程度缓解干旱胁迫对狗牙根幼苗造成的伤害。

喷施茉莉酸甲酯对干旱胁迫下狗牙根生理特性的影响

为探讨茉莉酸甲酯(MeJA)对狗牙根抗旱生理的影响,以‘新农1号’狗牙根为试验材料,设置正常灌溉+喷蒸馏水(CK)、正常灌溉+喷MeJA(M)、干旱+喷蒸馏水(D)、干旱+喷MeJA(DM)4组处理,在干旱0,7,14 d及复水7 d对其质膜透性、抗氧化酶活性以及渗调物质含量等进行测定。结果表明:干旱前喷施0.75μmol·L^(-1) MeJA可提高狗牙根抗旱性,表现在中度干旱下可促进狗牙根叶片SOD活性,POD活性提高16.76%,32.26%;重度干旱下可促进叶片POD活性、CAT活性提高38.12%和52.37%,提升SS含量20.56%来减少干旱对狗牙根影响,延长草坪景观维持时间。

短期封育对蒿类荒漠草地现存生物量及植物群落多样性的影响

为明确荒漠草地植物群落特征对短期封育的适应情况,采用成对试验设计,研究短期封育对天山北坡不同区域蒿类荒漠草地地上活体生物量、凋落物生物量、地下生物量及其植物群落多样性的影响。结果表明:封育后新源、玛纳斯、呼图壁、奇台等地的蒿类荒漠草地地上活体生物量较放牧区(CK)分别显著增加98.91%、65.99%、246.66%、91.91%,而博乐的变化不显著。封育后半灌木地上活体生物量较CK显著提高65.56%~265.47%,而多年生草本、一年生草本类因所处样地差异而有所不同。封育促进蒿类荒漠草地地下生物量的积累,仅博乐、呼图壁样地较CK显著增加65.16%~151.89%,且主要集中在0~5 cm,但封育对所有样地凋落物生物量的积累影响不显著。封育后博乐样地Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou指数较CK分别显著增加15.12%、14.88%、11.54%;新源样地Patrick指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou指数较CK分别显著降低62.12%、64.54%、58.02%、34.81%;玛纳斯样地的Patrick指数较CK显著降低32.48%,而Pielou指数较CK显著增加21.90%;呼图壁样地的Shannon-Wiener指数、Simpson指数较CK分别显著降低73.21%、68.69%;而奇台样地的群落多样性没有显著影响。总体看,短期封育利于退化蒿类荒漠草地生物量的积累,而对植物群落多样性的影响因地区不同而不同。

新疆北疆荒漠草地土壤容重空间分布格局及其影响因素

针对我国荒漠草地土壤容重清查数据库严重缺失问题,以新疆北疆426个荒漠草地野外实测数据为对象,结合气象数据及“3S”技术,探讨土壤容重空间变异特征及其主要影响因素。结果表明:0~100cm各土层土壤容重变化范围为0.66~2.17g/cm 3,平均值为1.45g/cm 3,砾砂质、盐土、沙质、土质、砾石质荒漠亚类土壤容重均值依次为1.46、1.31、1.55、1.34、1.54g/cm 3。土壤容重随土层深度增加均呈增加趋势,表现出幂函数关系。荒漠土壤容重变异系数为10.06%~20.81%,呈现中等变异强度,其中砾砂质、砾石质和沙质荒漠土壤容重显著高于盐土与土质荒漠,且在空间分布上自东北向西南呈现降低趋势。荒漠草地土壤容重与经度、纬度、海拔、年均降水量、≥10℃年均积温、年均气温均极显著相关,且主成分分析将6个生态因子指标转化为3个复合指标,累计贡献率达到79.42%,其中年均降水量、≥10℃年均积温是北疆荒漠草地土壤容重空间变异的主要影响因子。

围栏封育对温性荒漠和温性草原草地植物群落特征的影响

为明确不同类型草地植物群落特征对围栏封育的响应规律及其差异,采用野外实地取样的方法,对自由放牧区(载畜量:0.90~4.50羊单位/hm^(2))和围栏封育区(10 a)温性荒漠和温性草原两种不同类型草地植物群落数量特征(高度、盖度、密度和生物量)及植物多样性进行测定分析。结果表明,与自由放牧区相比,围栏封育区温性荒漠和温性草原草地的植物平均高度分别显著增加了84.80%和89.59%(P<0.05),地上生物量分别显著增加175.14%和137.46%(P<0.05),但植物密度均呈显著降低(P<0.05)。表明长期围栏封育有利于提高两种不同退化草地的植物高度和地上生物量,但不利于植物密度的提高。温性荒漠和温性草原退化草地对封育的响应规律呈相反趋势,即植物群落Pielou指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数在温性荒漠草地封育后分别显著增加了71.11%、106.82%和108.00%,而在温性草原草地分别显著降低了8.33%、32.78%、20.80%(P<0.05)。表明围栏封育能显著增加退化温性荒漠草地植物多样性,但不利于温性草原草地植物多样性的维持。从植物群落数量特征及植物多样性来看,长期围栏封育减少了动物的践踏和采食,更有助于退化温性荒漠草地的恢复,对退化草地进行生态恢复时需考虑其草地类型,因地制宜制定合理的修复方案。

生物菌剂浸种对干旱胁迫下伊犁绢蒿种子萌发的影响

采用培养皿纸上发芽法,研究生物菌剂(地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、农用复合生物菌、复合芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌、放线菌、EM菌和蒸馏水)浸种对PEG胁迫(水势依次为0.00、-0.05、-0.15、-0.30、-0.49和-0.73MPa)下伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)种子发芽及幼苗生长的影响。结果表明:轻干旱胁迫(-0.05~-0.30MPa)下菌剂浸种可提高伊犁绢蒿种子的发芽率、发芽势、根长、根芽比、芽长、幼苗重及种子活力指数。随干旱胁迫增加,伊犁绢蒿种子发芽势、根长、芽长、根芽比、幼苗重呈先增后降趋势,而种子发芽率、发芽指数呈降低趋势。隶属函数综合评价,干旱胁迫下地衣芽孢杆菌、EM菌、多粘类芽孢杆菌和农用复合生物菌浸种能促进伊犁绢蒿种子萌发,而复合芽孢杆菌、放线菌和解淀粉芽孢杆菌则具有抑制作用。总之,选用适宜的菌剂浸种可促进干旱胁迫下伊犁绢蒿种子的萌发生长,但这种作用仅限于水势为0.00~-0.30MPa范围内。