腾格里沙漠沙坡头地区几种植物水分生理生态特性的比较研究

本研究是中日合作项目“中国沙漠化机制及其控制”下的子项目“人工环境下植物抗逆性及其生理生态特性研究”的一个重要部分。研究工作选取腾格里沙漠东南缘的沙坡头地区作为研究地点和种子采集地，选择分布于不同类型沙丘的一年生草本作为供试植物。 通过对两种沙生植物沙米(Aqriophyllum squarrosum)和雾冰藜（Bassia dasyphylla)水分生理生态特性的比较研究，野外调查与控制环境下的生理生态学研究相结合，探讨了它们对不同水分生境的适应性。 结果表明，水分胁迫下沙米（流动沙丘先锋种）与雾冰藜（半固定和固定沙丘伴生种）表现出不同的生理生态特性，即沙米对水分胁迫比雾冰藜更为敏感，表现出不耐旱的水分生理生态特性;而雾冰藜则表现出旱生植物的水分生理生态特性。联系其分布生境水分条件可知，沙米和雾冰藜水分生理生态特性的差异是导致二者分布生境不同的主要原因之一。 本研究同时也从气孔功能的角度探讨了水分胁迫下植物蒸腾和光合速率下降的可能原因，并就本实验结果讨论了流动沙丘先锋植物沙米的生态类型划分及其对流动沙丘沙埋逆境的适应性。

中国西北地区分布的几种荒漠植物的生理生态学特性研究

白沙蒿(Artemisia sphaerocephala Krasch.)是中国西北部沙漠的流动及固定沙丘上广泛分布的优势种灌木。瘦果小而轻;借助显微镜和扫描电镜对瘦果的形态结构进行了观察，其种子的种皮与果皮愈合，果皮外层为很厚的粘液层，其粘液层在遇湿后迅速吸水膨胀，其重量增至原来的589倍。在自然生境中，粘液物质将沙粒粘附于瘦果的周围，使瘦果的重量发生变化。瘦果能长时间在水上漂浮，粘液物质有助于种子的萌发和苗的发育。白沙蒿产生三种不同颜色的瘦果，其种子具有不同的萌发速率但最终达到相同的萌发率。瘦果的粘液物质对白沙蒿种子的传播与萌发具有重要的生态意义。白沙蒿种子为需光种子，种子在光下萌发而在暗中受到抑制。种子萌发的适宜温度为250 C，在100 C和300 C萌发速率和萌发率都很低，萌发在50 C受到抑制。种子在沙中被埋越深，其萌发速率和萌发率就越低。在沙平面下2厘米或更深层沙土下出苗率为零。但是，当将种子上层沙土移走，只保留0.5厘米沙土覆盖种子，这些种子的萌发率达到原先就位于沙土下0.5厘米的种子的萌发率，但是后者的萌发速率较高。土壤水分含量越高，从1. 7%到14. 7%，其萌发就越快。土壤水分含量从19.4%起，种子的萌发受到了延迟，苗的发育受到了抑制。 梭梭(Haloxylon ammodendron)是我国西北荒漠中分布的多年生植物，属中亚荒漠植被成分。其种子萌发的最适温度为loo C，亚适宜温度为15-20 0C。从200C起，温度越高，萌发比率越低。种子无论在光下和暗中都能萌发，萌发率无显著性差异。浓度低于0.2 molL的NaCl溶液对萌发的影响不大;但从0.8 mol/L起，萌发率随着浓度增高而降低，直至为零。将在盐溶液中处理9d的种子转移至蒸馏水后，原来较高浓度下的种子具有较高的萌发恢复率。不同浓度下的种子的萌发率和萌发恢复率要比蒸馏水中的低，表明NaCl处理后的部分种子永久地失去萌发力。梭梭的种子为短命种子，在自然状态下，种子的含水量为8.5%，寿命约为10个月。将梭梭种子含水量降至2. 5%和1.4%，其耐贮藏力增强。经过500 C下5天和10天的人工加速老化后，超干种子表现出较强的抗老化能力。与对照相比，超干种子萌发率、根长及活力指数等均显著提高。较低的电导率和较高的脱氢酶活性，说明种子在超干处理后表现出了膜系统的完整性和较高的种子生活力。超干处理既能显著提高梭梭种子的耐贮性，也能有效保持种质的稳定性，是梭梭种质资源保护的重要途径之一。 沙柳（Salix psammophila）是毛乌素沙地流动沙丘和固定沙丘上广泛分布的重要固沙植物。沙柳叶片的光合速率呈现出双峰型的日动态变化，在午后14点出现光合午休现象。蒸腾速率呈现出单峰型的日动态变化，蒸腾在午后15点达到最大。水分利用效率在早晨9点后保持在2.5 μmol C02．mmol-l H20左右。叶片水分亏缺也表现出规律性的变化。从早晨开始，叶片水分亏缺逐渐增强，在18时达到最大值。比较生长季节的不同时期环境因子的变化情况表明，春末的光照强度和气温比夏末高，但土壤水分含量则相反。沙柳在春末的光合速率、蒸腾速率分别是夏末的79%和72.4%，表明水分亏缺是影响沙柳生长发育的主要限制因素。

Feasibility of cyanobacterial inoculation for biological soil crusts formation in desert area

Practical testing of the feasibility of cyanobacterial inoculation to speed up the recovery of biological soil crusts in the field was conducted in this experiment. Results showed that cyanobacterial and algal cover climbed up to 48.5% and a total of 14 cyanobacterial and algal species were identified at the termination of inoculation experiment; biological crusts' thickness, compressive and chlorophyll a content increased with inoculation time among 3 years; moss species appeared in the second year; cyanobacterial inoculation increased organic carbon and total nitrogen of the soil; total salt, calcium carbonate and electrical conductivity in the soil also increased after inoculation. Diverse vascular plant communities composed of 10 and 9 species are established by cyanobacterial inoculation on the windward and leeward surface of the dunes, respectively, after 3 years. The Simpson index for the above two communities are 0.842 and 0.852, while the Shannon-Weiner index are 2.097 and 2.053, respectively. In conclusion, we suggest that cyanobacterial inoculation would be a suitable and effective technique to recover biological soil crusts, and may further restore the ecological system. (C) 2008 Published by Elsevier Ltd.