摘要:

降雨是荒漠生态系统过程和功能的最重要限制因子，荒漠植物幼苗对生长季降雨的变化极端敏感。为探讨荒漠植物对未来降雨格局变化的响应，选取乌兰布和沙漠两种典型荒漠植物幼苗（白刺和油蒿）为研究对象，根据生长季内（6-9月）每次降雨量，进行不同梯度的人工模拟增雨试验（CK：自然降雨、A：增雨25%、B：增雨50%、C：增雨75%、D：增雨100%），研究两种植物幼苗生长和根系形态特征对降雨量变化的响应。结果表明：（1）不同增雨处理对白刺和油蒿幼苗的地上部生长有显著影响（P<0.05），增雨处理的白刺和油蒿幼苗的株高、平均冠幅和基径显著高于CK，并随着增雨量的增大而增大（白刺基径除外）；（2）增雨处理之间、白刺和油蒿之间在总根长、总表面积、平均直径、总体积、根尖数和分叉数均有显著差异（P<0.05）。对白刺幼苗而言，B处理和C处理的根系参数均显著大于CK、A和D处理，且B和C处理之间没有显著差异（平均直径除外）；对油蒿幼苗而言，随着增雨量的增加，油蒿总根长、总表面积、总体积、根尖数和分叉数呈现逐渐增加的趋势，而平均直径呈现先增加后降低的趋势，且在B处理下达到最大值。（3）增雨处理显著降低了白刺幼苗的根冠比，而对油蒿幼苗的根冠比没有显著影响，并且白刺幼苗根冠比显著大于油蒿幼苗。（4）白刺和油蒿幼苗的根系主要分布在0-0.5 mm和0.5-1 mm内，<2 mm的细根比例分别在B和D处理下达到最大值。这表明白刺和油蒿幼苗能够通过调整地上部生长和根系形态来适应降雨的变化。

摘要:

以荒漠生态系统典型植物白刺(Nitraria tangutorum)为研究对象,根据内蒙古磴口多年平均降水量和植物生长规律,设计两个增雨时段(生长季前期与生长季后期),每个增雨时段设置两个增雨梯度(72.5mm/a(50％)、145mm/a(100％)),对天然白刺灌丛进行增雨实验,研究了不同模拟增雨处理下2012年与2013年生长季白刺叶片的比叶面积(SLA)与叶干物质含量(LDMC)的变化.结果表明,增雨处理可以增加白刺叶片的SLA及LDMC,同时期增雨100％处理对SLA及LDMC的影响大于50％处理,但同时期增雨的两个处理之间无显著差异;白刺叶片SLA在生长季前期对水分响应明显,LDMC则在生长季后期对水分反应敏感;相同增雨处理,2012年白刺叶片SLA及LDMC的净增加值高于2013年;SLA与LDMC在2012年呈显著负相关,在2013年虽呈负相关,但相关性不显著.在未来降雨增加的背景下,荒漠植物白刺叶片SLA与LDMC对增雨具有较强的协调适应能力,在不同生长季节可以通过改变不同的叶片性状来适应环境变化.

摘要:

为研究荒漠植物气孔性状对气候变化的响应以及对植物固碳能力的影响,根据内蒙古磴口多年平均降水量和植物生长规律,设计2个增雨时段(生长季前期与后期),每个时段设计2个增雨梯度(50％与100％),对天然白刺灌丛进行增雨实验,利用数码图像显微镜处理系统,研究叶片气孔大小、气孔密度及气孔导度等气孔性状对增雨的响应.结果表明:与对照相比,各增雨处理可以增加气孔长度、宽度与气孔导度,但孔密度减小,且叶片下表皮密度大于上表皮.相同增雨季节,100％处理对气孔大小、气孔密度及气孔导度的影响均高于50％处理,2个梯度间差异不显著;气孔大小与气孔导度对生长季前期增雨响应更敏感,气孔密度对不同生长季节增雨响应不明显;气孔性状之间存在一定的协调性.在未来降雨增加的条件下,荒漠植物可以通过改变气孔性状(扩大气孔)通路来提高固碳能力.

摘要:

研究降雨变化对荒漠优势植物形态特征、空间点格局及空间关联性的影响有助于预测荒漠生态系统对全球气候变化的响应.以乌兰布和沙漠典型荒漠植物唐古特白刺和油蒿为研究对象,进行了连续10年的模拟增雨试验,运用Programita软件,采用Ripley K函数和Monte Carlo随机模拟方法,对长期模拟增雨条件下两种植物形态特征、空间格局及空间关联性进行研究.结果表明:不同增雨处理下唐古特白刺和油蒿植株的数量、高度、平均冠幅和基径均存在显著差异,增雨处理的唐古特白刺和油蒿植株数量、高度、平均冠幅和基径均显著大于对照,并随着增雨量的增大而增大.当增雨量小于72 mm时,白刺枝条具有明显的聚集分布趋势;当增雨量大干72 mm后,随着增雨量的增大,白刺枝条表现出聚集强度明显降低的趋势.油蒿植株随着增雨量的增加空间分布格局表现为随机分布-聚集分布-随机分布.就空间关联性而言,对照处理下唐古特白刺枝条与油蒿之间表现为负关联,随着增雨量的增加两者呈现无关联或正关联,当增雨量达到144 mm时,空间关联由负关联向正关联转变.未来降雨增加条件下,土壤水分明显改善,两种荒漠植物对水分的竞争减弱,更有利于白刺和油蒿的共存生长.

摘要:

【目的】研究人工模拟增雨对白刺枝条生长速率、地上生物量及叶枝比的影响，揭示不同增雨条件下白刺光合产物的分配特征及其对水分条件变化的适应性。【方法】以乌兰布和沙漠东缘地区典型荒漠植物白刺为研究对象，在内蒙古磴口设置试验样地，对自然生长的白刺沙包进行人工模拟增雨(分别增加年均降水量的0%，25%，50%，75%和100%)，增雨试验在2008—2014年连续进行。分析不同增雨条件下白刺的地上生物量、叶枝比、生殖枝和营养枝的生长速率及其季节内分配。【结果】1)2013年，75%和100%增雨对生殖枝和营养枝的干质量有显著影响；2014年，100%增雨对生殖枝和营养枝的干质量有显著影响。增雨使白刺生长季前期生殖枝和营养枝的相对生长量和相对生长速率增加，说明在增雨条件下白刺生殖枝和营养枝的生长速度加快，使其在群落中能够捕获更多的光能和吸收更多的 CO2。2)2013年生长季内，随着增雨量的增加，营养枝增加的速率以及生殖枝降低的速率逐渐增加，说明增雨使白刺在生长季前期对生殖生长以及生长季后期对营养生长的投入增加。2014年生长季内，随着增雨量的增加，营养枝增加的速率以及生殖枝降低的速率逐渐降低，主要是由于该年生长季前期自然降雨极少，而模拟增雨减缓了生殖枝生物量降低的缘故。在面对不同的增雨量时对光合产物表现出不同的分配策略，说明白刺对水分条件的变化有一定的调节能力，在适应降水增加的过程中已经具备较强的适应性。3)2013年，增雨使白刺地上生物量增加63.70%～151.60%，使叶枝比增加18.61%～48.83%；2014年，增雨使白刺地上生物量增加72.32%～134.28%，使叶枝比增加40.87%～140.56%。地上生物量和叶枝比随着增雨量的增加呈逐渐上升的趋势，说明在增雨量较大时，白刺将生物量干质量相对多地分配到地上部分的同时，分配更多的光合产物来促进叶片的生长。【结论】在未来全球气候变化条件下，白刺将通过提高枝条生长速率、调整干物质量在生殖枝和营养枝之间的累积以及增大光合产物对叶片的分配等一系列措施来积极应对降水的增加。

摘要:

【目的】研究不同增雨条件下白刺叶片的光合作用和叶绿素荧光特性，从光合生理角度探讨白刺对增雨的响应机制。【方法】以乌兰布和沙漠东缘地区典型荒漠植物白刺为研究对象，设置不同的增雨梯度(增加年均降水量的0，25%，50%，75%和100%)，对自然生长的白刺沙包进行人工模拟增雨，利用 Li－6400xt便携式光合测定系统分析仪(USA，LI-COR)测定不同增雨条件下白刺叶片净光合速率(Pn)日动态变化、光响应曲线、CO2响应曲线以及叶绿素荧光参数，并根据 Pn 日变化曲线和响应曲线计算叶片日光合总量(∑Pn )以及各光合生理参数。【结果】1)75%和100%增雨对日均 Pn 和∑Pn 影响显著，日均 Pn 比 CK分别高32.74%和37.64%，∑Pn 比 CK 分别高32.01%和38.43%，说明增雨使白刺光合能力增强，日光合产物的积累增加。2)增雨使白刺表观量子效率( AQY)和光饱和点( LSP)升高，25%，50%，75%和100%增雨的 AQY 比 CK 分别高17.24%，31.03%，37.93%和24.14%，LSP比 CK分别高14.6%，6.0%，3.0%，26.1%，说明白刺叶片利用弱光的能力增强，对强光的利用范围增加，光能转化效率提高，有利于光合作用的高效进行。3)随着增雨量的增加，羧化效率(CE)呈现出逐渐增加的趋势，其中，100%增雨的 CE比 CK高5.73%；增雨使 CO2饱和点( CSP)升高，50%，75%和100%增雨的 CSP 显著高于 CK，分别比 CK高23.67%，28.35%和29.13%，说明白刺叶片 RuBP羧化酶和光合碳循环酶的活性增强，对高CO2浓度的利用范围增加。4)增雨使白刺叶片的原初光化学量子效率( Fv/Fm )、实际光化学量子效率(ФPSⅡ)、电子传递速率( ETR)和光化学猝灭系数( qP )提高，说明增雨有利于白刺叶片PSⅡ反应中心活性增强、开放比例提高，有利于叶片把所捕获的光能转化为生物化学能，并将更多的光能用于推动光合电子传递。【结论】白刺能够调节光合机构的功能、改变自身生理特性、增强对环境资源的利用能力来适应增雨的变化。