塔里木沙漠公路防护林植物水分状况

塔里木沙漠公路防护林生长于极端干旱的塔克拉玛干沙漠中,防护林植物的蒸腾耗水和灌溉管理是防护林可持续的核心问题.利用茎流计测定了塔里木沙漠公路塔中段3种防护林植物的茎干液流,研究了防护林植物茎干液流规律、水分状况和现行灌溉模式下植物的耗水量,探讨了防护林灌溉管理中的节水问题.对茎干液流测定结果表明,防护林植物茎干液流具有明显昼夜节律性,液流的高峰值出现在白天10:00~15:00,最小值出现在00:00~03:00,夜间也保持较小的液流.3株直径1.9~2.0cm乔木状沙拐枣(Calligonum arborescens)、多枝柽柳(Tamarix ramosissima)、梭梭(Haloxylon ammodendron)在生长季的日平均茎干液流速率分别为67.2,77.05和61.54g·h-1;茎干液流受环境因子影响而波动,太阳辐射、风速、气温、相对湿度和植物茎干液流有显著相关性.8年生沙拐枣、柽柳、梭梭植株年耗水量分别为1937.80,1253.39和1026.96kg,日平均耗水量分别为9.69,6.27和5.13kg.滴灌条件下,防护林带内土壤含水量在各个月份变化不大,土壤含水量充足,防护林植物清晨...     

天然条件下塔克拉玛干沙拐枣对潜水条件变化的生理响应

通过对塔克拉玛干沙漠腹地不同潜水埋深、矿化度条件下特有灌木塔克拉玛干沙拐枣(Calligonum.taklimakanensis B.R.Pan et G.M.Shen)水分生理特性的研究.结果表明:(1)潜水埋深的变动对塔克拉玛干沙拐枣的水势(清晨、午后)和蒸腾速率的影响比较明显,二者均随潜水埋深的增大而降低,气孔导度的变化主要与外界环境温湿条件相关.渗透势(ψsat,ψtlp),相对含水量和相对渗透水含量(RWCtlp,ROWCtlp)也有随潜水埋深增大而减小的趋势;(2)潜水矿化度对植物水势的影响比较显著,对相对含水量影响不显著.高矿化度对植物生产力降低的影响比较显著;(3)塔克拉玛干沙拐枣通过高蒸腾降低同化枝的温度,保持较高的体内水分含量来适应沙漠腹地干旱、高热的气候条件.另外通过自身调节甚至牺牲生产力来适应沙漠腹地的潜水状况的变化.     

NaCl对骆驼刺幼苗生长、生理和离子分布特性的影响

结合塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲外围地下水盐分含量,于2006年8~10月在策勒绿洲前沿实验研究了一年生骆驼刺幼苗在不同NaCl处理条件下的生理响应和适应性,探讨了NaCl对骆驼刺幼苗生长状况的影响.研究结果表明:随着NaCl处理浓度的增加,骆驼刺幼苗的水势和净光合速率降低,气孔导度和胞间CO2浓度也表现出相似的变化规律,而气孔限制值则随处理浓度的增加而增大;骆驼刺幼苗的生物量随NaCl处理浓度的增加而显著减少.NaCl处理50天,Na+在骆驼刺幼苗体内各器官的含量基本为:小枝>茎>叶>根,Cl-在骆驼刺幼苗体内的分布为:地上部分>根.NaCl处理50天,水势降低造成的气孔限制仍然是影响骆驼刺幼苗光合作用的主要因素;随着NaCl处理时间的增长,骆驼刺幼苗的水势和净光合速率总体呈下降趋势;处理50天,150和250mmol·L-1处理水平下骆驼刺幼苗的清晨水势略高于处理30天,这可能是骆驼刺幼苗对盐环境有一定适应的结果.3个NaCl处理水平下,骆驼刺幼苗从处理30天到50天保持较稳定的生长,其根冠比随处理时间的延长而增大,但增加的幅度不尽一致,150和250mmol·L-1处理水平下的根冠比相比50mmol·L-...     

塔里木马鹿(Cervus elaphus yarkandensis)的食性分析与采食地选择

在新疆且末县境内研究了塔里木马鹿(Cervus elaphus yarkandensis)的食性和采食地选择．野外直接观察结合粪便显微分析表明,该亚种共采食15种植物,冬季采食13种植物,夏季采食9种．冬季由于高质量食物缺乏,马鹿采食更多的植物种类．无论在冬季还是夏季,芦苇(Phragmites communis)、胀果甘草(Glycyrrhiza inflata)和胡杨(Populus diversifolia)均为经常采食的3种植物．其中,芦苇在研究区资源最为丰富,是塔里木马鹿最主要的食物．对圈养条件下食物选择频次的观察表明,胡杨是塔里木马鹿最喜食的植物,但在研究区资源有限．研究区的采食地按植被特征可划分为5种类型:(1)芦苇-多枝柽柳(Tamarix ramosissima)型;(2)多枝柽柳-盐穗木(Halostachys caspica)型;(3)多枝柽柳-芦苇型;(4)胡杨-芦苇型;(5)烧迹地．其中,芦苇-多枝柽柳型(芦苇草甸和芦苇沼泽)是塔里木马鹿最喜好的采食地类型．浓密的芦苇有助于马鹿躲避天敌,在夏季为马鹿提供遮荫场所．这一栖息地类型能够同时为马鹿提供食物、水源和隐蔽场所．     

沙漠腹地咸水滴灌条件下沙漠公路防护林根系垂直分布特征

对地处塔克拉玛干沙漠腹地咸水滴灌条件下不同林龄、不同立地条件的公路防护林体系内的根系分布规律进行研究.根系采集采用株侧分离根系的土柱法.研究结果表明:(1)土壤质地不同,根系分布存在较大差异,在板结沙地,根系主要集中在0~40cm土层中,在平沙地和沙垄地,植物根系分布深,其次是黏土地,在单位体积的土柱中,平沙地根系最多,其次是沙垄地和黏土地;(2)坡向不同,植物根系的分布存在差异,阳坡的根系总量大于阴坡的,且比阴坡的根系分布深,但毛根少于阴坡的;(3)随着林龄的增加,防护林根系总重量明显增加,在定植初期根系总重量增加明显,随着定植年限的增长,根系总重量增加幅度不断减少.     

柽柳灌丛下与灌丛外短命植物AM真菌多样性

对生长在柽柳荒漠生境中最常见的4种早春短命植物离子草(Chorispora tenella (Pall.) DC.)、角果毛茛(Ceratocephalus testiculatus (Crantz) Bess.)、东方旱麦草(Eremopyrum orientale (L.) Jaub et. Spash)和弯果婆婆纳(Veronica campylopoda Boiss.)进行取样调查, 分析了柽柳灌丛下和灌丛外的4种植物丛枝菌根(AM)的形成状况、根际AM真菌的孢子密度和群落组成, 并探讨了柽柳灌丛对其菌根侵染状况、根际AM真菌群落组成的影响. 结果表明, 柽柳灌丛下短命植物的侵染率和根际土壤中AM真菌孢子的密度显著低于灌丛外的植物, 并且灌丛下AM真菌的种类(12种)少于灌丛外(19种). 灌丛下短命植物根际土壤由于受到柽柳灌丛的影响, 其养分含量除速效钾外, 都高于灌丛外; 灌丛下碱解氮和速效磷的含量分别为65.37和44.50 mg/kg, 而灌丛外的含量则为32.33和33.85 mg/kg. 本研究共从短命植物根际分离到21种AM真菌, 其中无梗囊霉属有5种、原囊霉属1种、球囊霉属13种和类球囊霉属2种. 通过上述结果得出以下结论: 柽柳灌丛影响着土壤的理化特性及其下生长的短命植物丛枝菌根的形成和根际AM真菌群落的组成.     

塔克拉玛干沙漠特有灌木光合作用对生境中特殊温度、湿度及辐射变化的响应

在塔克拉玛干沙漠腹地原生生境条件下,利用Li-6400光合作用系统,对天然生特有植物种塔克拉玛干沙拐枣(Calligonum taklimakanensis B.R Pan&G.M Shen)和塔克拉玛干柽柳(Tamarix taklamakanensis M.T.Liu)在不同季节中的气体交换特性进行了测定与比较.结果显示:温度(℃)、太阳辐射(PAR)、土壤含水量(SWC)等环境因子具有明显的季节差异,两种植物的气体交换特性在不同的生长季节也有着不同的变化.7月和9月塔克拉玛干沙拐枣的净光合速率日进程虽都呈明显的双峰型变化,但7月峰值出现时间较早,且最大净光合速率(Pmax)、表观量子效率(φ)、有效光合辐射范围都明显小于9月,同时7月较高的蒸腾速率(Tr)也使其水分利用效率(WUE)小于9月.塔克拉玛干柽柳则不同,虽然9月其净光合速率的日进程已经变为单峰型,但峰值出现的时间未变,而且除水分利用效率有大幅提高外,最大净光合速率,表观量子效率以及光饱和点和有效光合辐射范围都基本不变或略有降低.相比之下,塔克拉玛干沙拐枣选择在生境条件稍好的季节(9月)进行相对高效的光合积累,而塔克拉玛干柽柳则一直保持着相对稳...     

植被生理生态学数据表征的合理地下水位研究--以塔里木河下游生态恢复过程为例

结合对塔里木河下游不同断面地下水位变化和植物生理生态特性的分析测试,研究了塔里木河下游主要建群种胡杨和柽柳在不同地下水位条件下的生理响应和适应性,探讨了塔里木河下游干旱环境下胡杨、柽柳的合理生态水位问题．研究结果表明,胡杨和柽柳叶片的可溶性糖、游离脯氨酸、内源植物激素脱落酸以及细胞分裂素浓度等与地下水位埋深有着密切的关系．随地下水位埋深加大和植物受到的生理胁迫加强,植物叶片的细胞分裂素浓度逐渐减少,而可溶性糖、游离脯氨酸和脱落酸含量增加,在距河道最远处(500m)达到最高值;比较胡杨、柽柳对不同断面地下水位变化的响应可见,在地下水位埋深较浅的亚合浦马汗断面,胡杨、柽柳的各项生理指标变化较小,而在地下水位埋深较大的依干不及麻断面,随地下水位埋深加大,可溶性糖和内源植物激素脱落酸含量呈线性关系增加,其中游离脯氨酸含量在距河道300 m处出现异常积累,反映了植物生理受到强烈胁迫;同时还发现,在一定强度的水分胁迫下,柽柳的生理过程较胡杨强烈,对地下水位埋深变化更为敏感,胡杨的抗旱性较之为强;结合样地调查结果,推测塔里木河下游胡杨、柽柳的合理生态水位埋深在4 m以内,9 m以下为胡杨和柽柳死亡的临界地下水位．     

青藏高原两种高寒草甸地下生物量及其碳分配对长期增温的响应差异

增温可以改变植物的生长,不同植被类型的响应方式有差异.植物根系是植物生产量的重要组成部分,但对其增温响应的研究仍然较少.本研究采用开顶式生长室(OTC)模拟增温的方法,对比了长期增温对青藏高原矮嵩草草甸和金露梅灌丛群落地下生物量和有机碳含量的影响.通过分析不同土层地下生物量的垂直分布、土壤和根系含碳量,发现在长期增温条件下:(1)矮嵩草草甸地下生物量显著减少;(2)2种草甸地下生物量分配明显向深层转移;(3)2种草甸植物根系总碳含量变化不显著,矮嵩草草甸10~30 cm土层根含碳量增加,金露梅灌丛草甸20~30 cm土层的根系碳含量减少;(4)2种草甸土壤总碳含量无显著变化(0~30cm),但20~30 cm土层矮嵩草草甸土壤有机碳含量增加,金露梅灌丛草甸土壤有机碳含量降低.2种草甸地下资源分配差异将影响全球变暖背景下该地区的植被演替和碳循环.     

光敏色素影响赤霉素调控的水稻幼苗光形态建成特征

赤霉素(gibberellin, GA)是一种重要的植物激素, 它与光敏色素协同调节拟南芥植株的光形态建成特征. 但是GA对水稻幼苗光形态建成和暗形态建成的影响, 特别是在此过程中光敏色素与GA之间的相互作用仍不清楚. 本研究利用野生型和光敏色素突变体(phyA和phyB)水稻作为研究材料, 分析了GA生物合成抑制剂多效唑(PAC)对黑暗和光照下生长的水稻幼苗胚芽鞘、地上部分和主根延伸以及光调控基因LHCB表达的影响. 据此推测, 在暗生长条件下, PAC处理能够抑制野生型水稻幼苗胚芽鞘的生长, 诱导LHCB基因的表达; phyA突变体对PAC处理的反应不如野生型敏感; phyB突变体和野生型反应基本相同. 在光照条件下, PAC处理能够抑制水稻幼苗地上部分的生长, phyB突变体对PAC处理的反应不如野生型和phyA突变体敏感. 此外, phyB介导的光信号负调控PAC诱导的主根延伸反应. 据此推测, GA是维持水稻幼苗暗形态建成、抑制光形态建成所必需的; 另一方面, phyA和phyB或正或负调控PAC所诱导的光形态建成反应. 本研究结果揭示了光敏色素和GA在水稻幼苗生长发育中的相互作用, 为进一步研究光和GA协同调控水稻发育的分子机制奠定了基础.     

组成型nifA对大豆根瘤菌(Rhizobium fredii))HN01lux结瘤固氮效率的促进作用

肺炎克氏杆菌(Klebsiella pneumoniae)固氮调节基因nifA对大豆根瘤菌(Rhizobium fredii)HN01lux的结瘤固氮效率有促进作用.首先构建一个带有Kp nifA的重组质粒pXD1,使nifA在卡那霉素磷酸转移酶基因启动子控制下呈组成型表达.当质粒pXD1转移至大豆根瘤菌RfHN01lux后,获得带Kp nifA的大豆根瘤菌,其结瘤固氮效率与原始出发菌相比有明显提高,感染大豆幼苗后,大豆生物量的增加,如植株株高、植株鲜重、植株干重及大豆产量均优于原始出发菌.     

生物圈二号内生长在很高CO2浓度下的几种植物光合能力的变化

植物对CO_2浓度升高的响应表现在短期反应和长期适应两个方面。在短期反应方面:(1)光合作用起初随CO_2浓度升高而得到促进;(2)但随时间的延长表现为光合强度下降。这种现象主要与实验控制条件如光照、水分、养分及植物的生长空间受限有关。因而在对全球变化引起的植物适应研究方面,进行长期反应即适应(Acclimation)实验研究更有意义。但目前所进行的有关研究,植物生长的空间仍很小,且对幼苗处理为主,不能进行较大植株(尤其是高大树木)的实验。生物圈二号建于1991年,占地面积1.28hm~2,植物生长空间12.9×10~(14)m~3。原设计目的是为今后太空探险作准备,试图寻找适应人类生存的人工生态系统。但住人封闭实验后,CO_2浓度升高很快。1991年6月为500μmol·mol~(-1),到1992年2月即达到2500μmol·mol(-1);1993年2月升至4000μmol·mol~(-1);以后CO_2浓度维持在1000(夏季)～4000μmol·mol~(-1)(春季)之间。封闭实验2.5年后即不再继续住人实验。但是,生物圈二号却提供了世界上独一无二的全球变化研究的理想场所。里面的植物生长在很高的CO_2浓度里(平均>2200μmol·mol~(-1)约4.5年,且大多从种子或幼苗开始生长。生物圈二号内有热带雨林、沙漠、萨王纳群落、红树林、海洋、农田等多种类型的生态系统,约1000     

洪水灌溉对策勒绿洲优势植物及生境的影响?

以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲前沿的优势植物疏叶骆驼刺(Alhagi.sparsifolia SHAP.)-里海旋覆花(Karelinia caspica Less)群落为研究对象,利用人工模拟洪水的方法在生长季内对群落进行了3次灌溉.通过灌溉与非灌溉对照实验,研究灌溉对策勒绿洲前沿多年生植被的更新、生长、群落物种组成以及土壤水分和养分的影响.结果表明:(1)多次灌溉对多年生植物疏叶骆驼刺和里海旋覆花的更新和生长具有明显的促进作用,其中更新方式以根蘖苗更新为主,种子实生苗更新较少;(2)灌溉使得群落中的一年生杂草大量出现,群落物种多样性增加,群落盖度也相应的增加;(3)灌溉有效地增加了群落生境中土壤上层的水分和养分,同时改变了土壤养分在垂直剖面上的再分布,地表以下3m范围内土壤速效N,P,K和全量P,K含量显著地增加.从长远来看,这种模拟洪水灌溉的生态学意义在于说明洪水作为一种生态脉冲对干旱区生态系统中植物的更新、地下水位的补充以及土壤养分的增加有重要的促进作用.     

短花针茅(Stipa breviflora)功能性状对水热协同作用的敏感性和适应性

全球变化背景下的温度增加和降水格局变化对植物功能性状影响的研究已有很多,但关于植物功能性状对水热协同变化的敏感性指标及适应阈值研究较少.本研究以荒漠草原典型地带性植物短花针茅为研究对象,通过人工气候箱法模拟研究了其功能性状(生物量特征和形态特征)对温度变化(对照,增温1.5℃,2.0℃,4.0℃,6.0℃)和降水变化(–30%,–15%,对照,+15%,+30%)(以1978~2007年6~8月月均温和月均降水为对照)协同作用的敏感性和适应性.结果表明:(ⅰ)温度和降水变化对短花针茅各功能性状(除地上生物量和叶数)有极显著的交互作用,生物量特征对水热协同作用的敏感程度大于形态特征,其中最敏感指标为地下生物量.(ⅱ)不同降水条件下短花针茅对温度的适应性不同,表现为总生物量与温度的关系不同,即在降水减少30%时,呈线性减少关系;在降水减少15%时,两者无显著关系;在当前降水及降水增加时,呈二次曲线关系.(ⅲ)未来轻度的气候暖干化(降水弱降低而温度小幅增加)可能有利于短花针茅的生长.     

多种胁迫下拟南芥气孔“开”和“闭”突变体鉴定及遗传初步分析

保卫细胞可以整合和处理多种复杂的环境信号刺激, 从而使气孔处在合适的开闭状态以适应外界环境的变化. 但是保卫细胞对多种刺激反应过程中许多中间成分及其信号转导的细节知之甚少. 利用远红外成像仪, 建立起气孔反应的筛选体系, 在不伤害植物的前提下, 对经化学诱变的拟南芥幼苗进行多种胁迫信号(干旱、H₂O₂及CO₂等)单独或复合处理, 以幼苗叶片温度高于或低于正常植株0.5℃以上为筛选指标, 通过对大约6万株诱变后的拟南芥M2代幼苗进行筛选, 得到了40多株拟南芥气孔突变体. 经过对这些突变体后代进行生理和杂交遗传分析, 发现所得突变体为隐性单基因突变所致, 并且突变体对气孔关闭的调节上都与野生型有明显的差异. 这些突变体的获得为探索保卫细胞内复杂的信号转导网络提供了良好的遗传材料.     

关于一族单叶函数之逆函数的系数估计

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塔里木河下游干旱胁迫条件下柽柳生理代谢的响应

以塔里木河荒漠河岸林的主要建群种之一柽柳为研究对象, 分析了塔里木河下游不同区段、不同地下水位状况下柽柳体内叶绿素、可溶性糖、脯氨酸(PRO)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、生长素(IAA)、赤霉素(GA₃)和脱落酸(ABA)等主要生理指标的变化特点. 研究表明, 这些生理指标和地下水位存在着比较密切的相关关系; 在干旱胁迫条件下, 柽柳通过协调自身生理代谢过程以共同抵御干旱胁迫; 在塔里木河下游, 柽柳正常生长的合理生态水位在2~4 m, 地下水埋深超过4 m时, 柽柳生长开始受到胁迫, 6 m以下则受到严重胁迫, 10 m为柽柳死亡的临界地下水位. 这一结论为探讨荒漠植被的抗旱机理和实现塔里木河流域输水效益的最大化提供了重要依据.     

光敏色素B介导光信号影响水稻的脱落酸途径

研究表明,拟南芥中光敏色素介导的光信号与植物激素脱落酸(abscisic acid,ABA)途径相互作用.但水稻光敏色素与ABA途径之间是否相互影响仍不清楚.利用野生型和phyB突变体水稻作为研究材料,分析phyB介导的光信号对ABA生物代谢和ABA反应的影响.结果表明,ABA合成代谢相关基因OsNCED1,OsNCED2,OsNCED3和OsNCED4在phyB突变体中的表达水平明显高于野生型,而ABA降解代谢基因OsABAOX1则相反,这可能解释了phyB突变体积累较多内源ABA的原因.外源ABA处理明显抑制黑暗和光照下生长的水稻种子的萌发,但光照条件下ABA对phyB突变体种子萌发的抑制效果更明显.据此推测,phyB感受的光信号消弱了ABA对种子萌发的抑制效果.通过分析部分已报道的种子萌发相关基因在正常或ABA处理的野生型和phyB突变体中的表达水平,结果表明,phyB介导的光信号对水稻种子萌发的调控作用可能与这些基因无关.此外,在红光条件下,ABA处理能够抑制水稻幼苗地上部分的生长,野生型和phyB突变体对ABA处理的反应基本相同;但是ABA对phyB突变体主根生长的抑制效果显著高于野生型,这个结果表明phyB介导的光信号不影响ABA对水稻幼苗地上部分生长的抑制效果,但负调控ABA对主根生长的抑制效果.上述研究结果表明,phyB介导的光信号负调控水稻ABA的积累和ABA反应.本研究揭示了水稻光敏色素对ABA途径的影响,为深入研究光信号途径和ABA途径之间协同调控水稻发育的分子机制奠定了基础.     

氮水添加改变内蒙古典型草原两种优势植物的氮吸收偏好

植物对不同形态氮的吸收直接影响输入到生态系统中氮的去向和氮动态的变化,但是资源添加如何影响植物氮吸收偏好仍不明确.本研究依托内蒙古典型草原连续开展了10年氮、水添加实验平台,选择克氏针茅(Stipa krylovii)和冰草(Agropyron cristatum)两个优势物种为研究对象,使用15N自然丰度法测定植物叶片和土壤各形态氮含量及其同位素特征,利用同位素混合模型量化不同氮源对植物氮的贡献,探究植物氮吸收偏好及其对资源添加的响应.结果表明,(1)自然状态下硝态氮和铵态氮对植物氮的贡献分别约为80%和20%;(2)氮添加减小了两种植物对硝态氮的利用,水分添加降低了克氏针茅而提高了冰草对硝态氮的利用,氮、水处理对植物氮吸收偏好的影响具有显著的交互作用.结果揭示,内蒙古典型草原优势植物在自然状态下主要利用较丰富的硝态氮,对较贫瘠的铵态氮利用较少;并且氮吸收特征随着资源添加而改变,水分对氮吸收的影响受到了氮素供给的调节.未来氮沉降加剧和硝态氮比例增加并非总是产生负效应,很可能促进温带草原优势植物的生长,减缓全球环境变化的生态后果.     

东南景天(Sedum alfredii H)——一种新的锌超积累植物

通过野外调查和温室试验, 发现并鉴定出东南景天(Sedum alfredii H)是一种新的锌超积累植物. 调查结果发现, 东南景天对土壤中高含量的锌有很强的忍耐、吸收和积累能力, 地上部Zn含量为4134～5000 mg/kg, 平均为4515 mg/kg. 营养液培养实验证明, 东南景天对生长介质中的Zn有很强的忍耐能力, 当生长介质中Zn浓度高达240 mg/L时, 植株仍生长正常, 其生物量与对照相比无显著差异. 地上部Zn含量及其积累量均随生长介质中Zn浓度的增加而增加, 当生长介质中Zn浓度为80 mg/L时, 地上部Zn含量和积累量达到最高值, 分别为19.674 g/kg, 19.83 mg/株. 结果表明, 东南景天是我国发现的一种新的Zn超积累植物, 为今后探明植物超积累Zn的机理和Zn污染土壤的植物修复提供了一种新的种质资源.