中国原产秋海棠属植物的形态和解剖结构

作者回顾了秋海棠属植物的发现、命名和引种栽培历史，概述了对该属的分类、形态、解剖、染色体研究取得的进展．结合查阅文献、标本和野外考察、栽培、实验观察，论述了秋海棠科的形态特征、秋海棠属中国种的分组、分布和生态习性、生物学特性、栽培繁殖技术和组织培养技术．强调了保护秋海棠属濒危物种的紧迫性，本论文描述了作者亲自采集或引种栽培的33种2亚种、57号中国原产秋海棠属植物的形态和解剖学特征，分析了结构与功能的关系和不同特征对分类与鉴定的价值，提出了中国产秋海棠属6个组和秋海棠科3个属的演化趋势及相应的形态与解剖学证据，就秋海棠科在分类系统中的位置进行了讨论．本文的主要观察结果和论点如下： 1．首次报道本属成熟根的结构：四原型或五原型，木质部由厚壁细胞和放射状排列的导管组成． 2．茎中维管束环状排列，维管束之间有较宽的束间区．直立茎和花序梗的束间形成层向内产生硬化和木化的薄壁组织，将维管束连成封闭的环，但在直立茎和花序梗的节附近以及根状茎中维管束和束间区硬化程度弱，不形成硬化的封闭环．硬化封闭环是和茎的机械支持功能相联系的，节附近硬化程度弱则为离层的形成做准备，有的种除了轴维管束之外还有髓维管束． 3．茎、叶柄和中脉维管束的数目和分布在不同部位可有或大或小的变化，但对种的鉴定仍有一定价值，重要的是要注意选取具有可比性的相同部位．木质部和韧皮部的比例有时也表现出明显的种间差异． 4．叶片气孔只见于下表面，首次发现内环为4个副卫细胞的螺旋型气孔（已有报道的有不等细胞型和内环为3个副卫细胞的螺旋型）．在茎、叶柄和托叶背面气孔生于看上去类似皮孔而实际上由初生组织构成的特殊通气结构上．在本属植物叶片上表面的突出体和子房翅有排水器存在． 5．对各器官特别是叶片表面的毛状体、突出体进行了肉眼、放大镜和显微镜观察，描述了它们的形态和组织学特征，比较了一些种间毛状体组型的区别及鉴定价值． 6．植物体内含有草酸和草酸钙晶体，晶体以棱晶、沙晶和晶簇的形式存在于秋海棠属植物的大部分器官和组织中，在几个细胞相邻处聚集的球形晶簇只见于Sect.Coelocentrum和Sect.Diploclinium，可能表明二者有较密切的关系． 7．根据对子房的解剖研究并结合营养器官特征，认为原来划归Sect.Reichenheimia的B．wangii实际属于Sect. Diploclinium，确认原来没有子房形态描述的B. peltatifolia属于Sect.Diploclinium，B.villifolia属于Sect. Platycentrum。 8．首次较详细描述了花柱和子房中引导组织的分布和形状变化情况。 9．通过对子房结构和其中维管束数目与分布的观察，认为Sect. Platycentrum的2室子房由3个心皮组成，它可能是由3室子房进化而来的． 10.推测中国原产的本属各组的演化趋势如下： (Sect. Mezierea ) →Scct. Sphenanthera → Sect. Begonia → Sect. Reichenheimia ↘Sect. Coelocentrum →Sect. Diploclinium↘ Sect. Platycentrum 11.推测秋海棠科内的演化趋势可能是：Hillebrandia→Begonia→Symbegonia． 12.秋海棠科叶片具单生气孔的种多数只有单表皮，叶片具气孔组的种多数有复表皮．单生气孔和单表皮是较原始的性状，气孔组和复表皮是衍生性状．在10．所列的各组和11.所列的Hillebrandia中，这些性状的发生是和主要依据子房特征而提出的演化趋势基本一致的． 13.中国种的花粉和种子形态变化幅度较小，组间差异不明显．花粉和种子形态表明中国种总的进化程度在秋海棠属中偏低，但没有非洲种所显示的极端情形． 14.证实文献报道的种子萌发时种盖掀起、颈细胞沿胞间层裂开，这是减少种皮对萌发种胚阻力的高度适应机制． 15.作者赞同秋海棠科比四数木科进化程度高、两个科关系最为接近的看法，认为Melchior (1964)修订的Engler系统和Takhtajan(1987)的分类系统对秋海棠科位置的安排可能更接近于反映秋海棠科和其他科之间的系统关系．

火炬松体细胞无性系建立及其形态发生调控的研究

火炬松（Pinus taeda L.）原产美国东南部，是世界南方松中最重要的绿化和造林用速生针叶树种，现广泛分布于全球亚热带和部分热带地区，在我国的栽植面积居世界第2位，仅次于美国。目前，火炬松离体快速繁殖、遗传转化和品种改良研究中最大的障碍是没有获得良好的植株再生体系。本研究以火炬松的成熟种子为试材，建立了可调控的体细胞胚胎发生和器官发生植株再生系统，并对再生过程中的形态学变化进行了细胞学观察和扫描电镜观察;建立了胚性细胞悬浮系，测定了其重要生长参数的变化动态，优化了悬浮条件下体细胞胚胎发生的培养条件及悬浮细胞原生质体直接体细胞胚胎发生的培养条件。 进行了HA、HB、HC、MA、MB、MC、LA和LB等8种不同基因型的成熟合子胚在BMS、DCR、GD、LM、LP、MNCI、MS、SH及自行设计的TE等9种不同基本培养基上的愈伤组织诱导试验，筛选获得了愈伤组织发生频率较高的基因型HB、MA和MC，及基本培养基DCR和TE。激素组合试验表明，2,4-D和BA最有利于愈伤组织发生。两因子5水平等重复的愈伤组织诱导试验及方差分析结果证实，8 mg•L~(-1)2,4-D和4 mg•L~(-1)BA是愈伤组织诱导的最佳激素组合。诱导产生的愈伤组织经2次继代后，可明显分为4种类型，它们是1）白色、半透明、有光泽的粘性愈伤组织（WTGM）;2）淡黄色、疏松、有光泽的颗粒状愈伤组织（YLGG）;3）淡绿色、疏松的颗粒状愈伤组织（GLG）;和4）浅白色、水浸状的粘性愈伤组织（WMM）。其中白色、半透明、有光泽的粘性愈伤组织有较强的体细胞胚胎发生能力，淡黄色、疏松、有光泽的颗粒状愈伤组织有较强的不定芽发生能力。这两种愈伤组织的最高诱导频率分别是28.1%和35.7%。 在附加2,4-D、IBA和BA的DCR体细胞胚诱导培养基上，白色、半透明、有光泽的粘性愈伤组织中的胚性细胞形成胚性胚柄细胞团和早期原胚。提高培养基中的渗透压后，早期原胚发育成后期原胚。在附加ABA、PEG和活性炭的DCR体细胞胚成熟培养基上，后期原胚发育成子叶胚。在无激素DCR培养基上，子叶胚萌发形成再生完整植株。体细胞胚转换成小植株的最高频率是18.4%。在直接体细胞胚诱导增养基和直接体细胞胚发育培养基的作用下，成熟合子胚的子叶和胚轴上直接形成体细胞胚。直接体细胞胚胎发生的最高频率是18%。 在附加NAA、IBA和BA的TE不定芽原基诱导培养基上，淡黄色、疏松、有光泽的颗粒状愈伤组织中的胚性细胞形成不定芽原基。在附加IBA和BA的TE不定芽分化培养基上，不定芽原基分化产生不定芽。用基因型HB、MA和MC的淡黄色、疏松、有光泽的颗粒状愈伤组织进行的试验表明，不定芽分化的最佳低温（4 ℃）处理时间是5～6周，最佳蔗糖浓度是25～30 g•L~(-1)。分化产生的不定芽在附加IBA、GA_3和活性炭的TE培养基上，幼茎伸长。附加IBA、BA和GA_3的TE培养基上，伸长的不定芽生根形成完整植株。伸长不定芽的最高生根频率是46%。成熟合子胚在直接不定芽原基诱导培养基及直接不定芽分化培养基的作用下，从子叶和胚轴的不同部位产生直接不定芽。直接不定芽发生的最高频率是58.2%。 由成熟合子胚诱导愈伤组织形成过程中的形态学观察表明：在附加2,4-D和BA的DCR愈伤组织诱导培养基上，HB、MA和MC3种基因型中，MA主要在下胚轴形成愈伤组织，MC主要在子叶和胚根形成愈伤组织，HB主要在胚根形成体积较小的愈伤组织。在附加NAA和BA的TE愈伤组织诱导培养基上，HB、MA和MC3种基因型中，MA在单个子叶的顶端形成生长较快的愈伤组织，MC的所有子叶都形成愈伤组织，HB在所有子叶的顶端形成愈伤组织。 石蜡切片观察表明：4类愈伤组织的细胞组成不同．第1类愈伤组织主要由核大、质浓、体积小的园形胚性细胞及核呈柱状或新月形的体积较大的非胚性细胞组成;第2类愈伤组织主要由核大、质浓、体积小的园形胚性细胞组成，第3类愈伤组织主要由体积较大的棒状、葫芦形、新月形、盾片状细胞组成、第4类愈伤组织主要由体积较大的薄壁细胞和细胞壁加厚、细胞间连结紧密、无细胞核的分化细胞组成，第1类愈伤组织上形成的早期原胚的特点是：胚性头部由排列紧密、体积小的园形细胞组成，轮廓十分清晰、呈半圆形，胚柄由排列疏松的长形细胞组成，细胞体积大、细胞中有大的液泡，早期原胚在发育过程中和母体组织保持一定的隔离状态。第2类愈伤组织上形成的不定芽的特点是t结构上为单极性，其维管束和母体组织保持密切联系。扫描电镜观察表明;直接体细胞胚基部和母体组织保持较少的联系，其子叶是直立生长的．直接不定芽基部和母体组织保持较多的联系，其幼叶是向心卷曲生长的。 在培养周期内，基因型HB、MA和MC胚性细胞悬浮培养物的几个生长参数的变化动态相似。鲜重增长高峰在12—15 d，干重增长高峰在15～18 d，细胞体积增长高峰和胚数增长高峰在18—21 d。在培养的18—21 d，培养液中的pH值、电导率和蔗糖浓度接近或降到最低点。在悬浮培养条件下，体细胞胚形成的最佳起始细胞密度是5～6×103个／ml。继代培养时间延长，体细胞胚胎发生能力下降。热激处理促进基因型HB和MA体细胞胚的形成，抑制基因型MC体细胞胚的形成。在悬浮培养物中，观察到了裂生多胚。 对数生长期的火炬松胚性悬浮细胞，在以甘露醇作为渗透压稳定剂的酶混合液Cel-lulase“Onozuka”RS l%+Cellulase“Onozuka”R-10 2.5%+Pectolyase Y-23 0.2%的作用下，原生质体的产量和活力均最高。原生质体在DCR和KM8P两种培养基上形成了体细胞胚（包括胚性胚柄细胞团、早期原胚和后期原胚）．体细胞胚形成的最佳起始原生质体密度是7×l04个/ml，最佳ABA浓度是4 mg．L-I．

柏科植物雌球果发育的研究

在裸子植物系统学研究中，雌球果的形态与结构是最重要的性状之一。山于不同学者对裸子植物雌性生殖构造的形态学本质有着不同的见解，从而导致对该类群植物系统发育研究结果的差异。柏科在裸子植物中是唯一一个广布于南北两半球的科，前人对该科雌球果发育的研究涉及很少，为了进一步了解柏科植物雌球果的形态学本质，并为裸子植物传粉生物学和系统学的研究提供重要资料，本文选取了分布于北半球柏科中的7个属14个种，应用扫描电镜、半薄切片、石蜡切片及整体透明等方法，对其雌球果各部分的形态发生与发育过程作了详尽的研究，同时对传粉前后雌球果中的维管系统作了深入的分析。主要结果归纳如下： 1)雌球花苞片的形态、结构和排列方式等与叶相似;但传粉后，随着苞片基部的居间生长，其形态结构变得多样化： 2)在柏科了个属中，均未观察到种鳞发育，成熟球果的苞鳞得到充分发育; 3)各苞片腋内的胚珠发育过程，几乎是同时发育或呈向顶发育过程; 4)在圆柏属和柏木属球果顶端的苞片腋内也有胚珠发育，其它各属雌球花顶端的1-2对苞片腋内均没有胚珠发育; 5)在柏木属中，每一苞片腋内形成的胚珠数目较多，一般排成2-3行，同～苞片腋内的胚珠呈向基发育，同一行胚珠为离心发育; 6)圆柏属的雌球果发育呈现多种式样，其中包括由数枚侧生胚珠过渡到一枚顶生胚珠等情况; 7)柏科植物雌球花的维管系统在传粉前较为简单，即在苞片内仅具单一的维管束延伸到顶端，与营养芽相似。传粉后随着苞片基部的居间生长，其维管系统也随之复杂化。主要是在苞鳞内有新的维管束形成，一般是在苞鳞中间维管束的两侧各发出一束维管束，这两束维管束由球果轴发出的位置略高于中间一束，并在苞鳞基部迅速分枝，形成不同的排列式样。 成熟球果维管系统的排列方式与球果和苞鳞的形态有关，通常可分为三类：(1)具球形球果的种类，包括圆柏属、扁柏属、柏木属和福建柏属，其苞鳞内辐射状分枝的维管束形成两组，即～个具有木质部倒转的近轴系列和一个维管束J下常排列的远轴系列;(2)在苞鳞中只形成一组倒转的维管束，如侧柏属和翠柏属：(3)崖柏属雌球果的苞鳞中没有倒转的维管束形成。 观察结果表明：柏科植物雌球果均为复轴性构造，其球果中胚珠着生在球果轴上是由于苞片腋内种鳞退化的结果，因而不支持柏科植物雌球果的种鳞与苞鳞完全合生的观点。 通过对柏科植物雌球果发育的研究结果，也为探讨松杉类植物雌球果的演化趋势提供了重要线索。长期以来，众多研究者均认为，松杉类植物雌球果的演化趋势是种鳞和苞鳞逐渐合并的过程，但从柏科植物雌球果苞鳞腋内种鳞退化现象的发现表明，松杉类植物雌球果的演化趋势可能是一种种鳞逐渐退化的过程。柏科的种鳞已完全退化，而苞鳞则相对发育。 依据雌球果发育中胚珠发育顺序及苞鳞数目等特征，认为福建柏属最原始，而圆柏属则较为进化，其它各属则介于上述两属之间。 江泽平和王豁然(1997)提出，柏木亚科和澳洲柏亚科的主要区别在于球果可育苞鳞的着生位置，如前者球果顶部苞鳞没有胚珠发育，而后者则是球果顶部苞鳞腋内有胚珠发育。这一观点显然与柏木属和圆柏属的多数雌球果顶部的苞鳞腋内有种子产生的情况不相符合。 依据本文的研究的结果及前人对柏科和相近类群的研究资料，赞同保留独立的柏科和杉科;另外，以往侧柏曾被置于崖柏属中，但依据其雌球果苞鳞中有倒转的维管束发育，崖柏属的崖柏和北美香柏雌球果的苞鳞中均无倒转的维管束发育，我们支持其独立为侧柏属。

酵母拮抗菌的抑病效力、规模化培养及相关机理研究

我们实验室从果实表面分离获得的酵母拮抗菌已经证明能有效防治各种果实采后主要病害，为了加快生物拮抗菌的商业化应用，本文在完善拮抗菌抑病机理的基础上，重点研究了拮抗菌规模化培养条件，生物菌剂制品的稳定性，以及拮抗菌对环境胁迫的生理反应。主要研究内容包括：（1）分析酵母菌拮抗菌、病原菌与果实之间的互作效应及其影响因子;（2）筛选酵母拮抗菌规模化培养的最佳营养配方及培养条件;（3）优化酵母拮抗菌干粉与液体剂型的制备方式;（4）研究酵母拮抗菌在不同剂型中生活力下降的可能机理;（5）探讨酵母拮抗菌次生代谢产物的抑菌效果。研究结果如下： 1、单独接种Monilinia fructicola或同时接种M. fructicola和Cryptococcus laurentii均能诱导甜樱桃果实SOD、CAT和POD等抗氧化酶活性升高并加速脂质过氧化，同时伴有PPO同工酶新酶带出现。病原菌M. fructicola和Penicillum expansum在接种初期均显著促进拮抗菌C. laurentii在桃果实伤口处的生长。C. laurentii在接种24h内显著抑制桃果实LOX活性、O2•-产生与H2O2积累。单独接种病原菌能显著诱导桃果实LOX活性升高，促进O2•-产生，但抑制H2O2积累。病菌侵染后果实中 O2•-增加，以及H2O2的降低可能是桃果实对病原菌侵染的一种生理应答方式。 2、抗坏血酸钠能显著提高C. laurentii对甜樱桃果实褐腐病的防治效果，较低浓度的拮抗菌（ 1×107 cells mL-1）与200mM抗坏血酸配合使用可以达到较高浓度拮抗菌（1×108 cells mL-1）单独使用对M. fructicola的防治效果。抗坏血酸钠的协同抑病机理可能是在抑制病原菌生长的同时，也抑制了果实的抗氧化酶活性，从而加速了脂质过氧化过程。 3、酵母菌产业化培养条件的筛选结果表明，不同拮抗菌对培养基中营养物质的需求不一样，培养所需的温度有差异。在120L发酵罐的中试实验表明两种拮抗菌采用筛选出的最佳培养条件均得到浓度大于1× 109 CFU mL-1的菌悬液。 4、保护剂种类是影响Rhodotorula glutinis 和 C. laurentii两种酵母拮抗菌冷冻干燥效果的最主要因素，但保护剂效果的发挥依赖于其浓度与酵母菌生长阶段。无菌水和PBS（100mM, pH5.8）可以作为拮抗菌C. laurentii液体剂型的有效保护剂，而柠檬酸钠（100mM, pH5.8）则诱导拮抗菌C. laurentii的生活力快速丧失。 5、酵母菌拮抗菌冻干制品的研究表明，在胁迫环境下酵母菌生活力快速丧失与大量产生活性氧有关，这暗示活性氧的产生可能是导致酵母菌细胞死亡的主要因素。柠檬酸钠（100mM, pH5.8）对C. laurntii死亡的诱导效应受柠檬酸根浓度和介质酸度的双重影响。活性氧在柠檬酸钠诱导酵母菌生活力快速丧失中大量产生并发挥重要作用。 6、酵母拮抗菌能够产生某些对果实采后病原真菌具有抑制效果的挥发性和不挥发性物质。同一种酵母菌产生的物质对不同病原菌有不同的拮抗效果，而不同酵母菌对同一种病原菌的拮抗效果也不完全相同。但是，不同类型的培养基对拮抗菌产生的抑菌物质有明显的影响。

砷超富集植物蜈蚣草(Pteris vittata L.)中砷解毒机制的研究

砷是一种具有致癌、致畸、致突变的有毒元素，在地表的含量本来很低。然而，随着现代社会的发展和工业活动的增加导致砷污染日趋严重。土壤和水体中的砷污染可以通过食物链进入人体，对人类的健康造成极大的危害。植物修复是一种利用植物对污染物的超富集能力来清除或减低污染的新型环境生物技术。植物修复的实际应用依赖于超富集植物的发现和超富集机制的阐明，特别是砷解毒过程(砷的吸收、还原和区域化)的研究及相关基因的克隆。砷超富集植物蜈蚣草(Pteris vittata L.)中砷解毒机制的阐明将为砷污染的植物修复及新型工程植物的研发提供理论基础。 本论文以蜈蚣草为试材，针对蜈蚣草的砷解毒机制取得了如下研究进展： 1.以砷超富集植物蜈蚣草为材料，建立了一个适于研究蜈蚣草砷吸收和解毒机制的新系统—愈伤组织悬浮培养体系。首次证明蜈蚣草愈伤组织与其孢子体及配子体一样具有对砷的抗性和砷超富集的能力。 2.以蜈蚣草愈伤组织为材料，通过比较亚砷酸盐、砷酸盐和二甲基胂酸盐对蜈蚣草和拟南芥植物毒性的差异，表明砷的还原可能是蜈蚣草对砷解毒的重要机制之一而砷的甲基化对蜈蚣草的砷解毒作用甚微。 3.以蜈蚣草愈伤组织为材料，通过对砷在蜈蚣草愈伤组织细胞中的亚细胞定位，首次直接证明植物液泡对砷具有非常明显的区隔化作用。暗示区隔化作用在蜈蚣草对砷的解毒过程中发挥着重要的作用。 4.通过测定蜈蚣草愈伤组织对不同化学态的砷处理下抗氧化物质的变化发现酸溶性巯基在蜈蚣草砷解毒中也发挥着重要作用。 5.以蜈蚣草愈伤组织为材料，发现磷和砷的吸收在高浓度范围下（﹥0.2 mM）存在明显的协同效应。对蜈蚣草高亲和磷酸盐转运蛋白基因－PvPHT基因功能的初步分析则表明PvPHT参与了蜈蚣草对磷和砷的吸收过程。

蜈蚣草(Pteris vittata L.)对砷和铜复合污染的响应及生理机制研究

随着现代工农业的发展，环境污染日益加剧。农用土壤作为我们赖以生存的基础，大量含砷（Arsenic, As）和铜（Copper, Cu）的化肥和农药的应用造成As、Cu及其他重金属的复合污染日趋加重。蜈蚣草作为一种天然的砷超富集植物，在清除土壤砷污染的应用中备受人们关注。然而，目前的研究多集中在蜈蚣草对单一砷污染的吸收、转运和超富集等方面，几乎没有对土壤复合污染尤其是As、Cu复合污染的的响应和生理机制的研究。本文针对As、Cu复合污染的现实，研究了不同浓度砷、铜复合污染胁迫对蜈蚣草生长和发育的影响，探讨了蜈蚣草对砷、铜复合污染抗性和富集的生理生化机制，以期为蜈蚣草在植物修复复合污染的应用提供理论基础。 主要研究结果如下： 1、以砷超富集植物蜈蚣草成熟孢子为外植体材料，建立了一套成熟的蜈蚣草孢子植株再生体系，包括配子体分化和愈伤组织分化两条途径。为蜈蚣草的生理生化机制以及将来的遗传转化奠定了基础。同时证明了蜈蚣草愈伤组织与其孢子体及配子体一样具有对砷的抗性和超富集特性以及铜抗性。 2、以组培的蜈蚣草孢子体为材料，通过比较高浓度砷、低浓度砷以及高浓度铜、低浓度铜的相互组合对孢子体毒性的差异，表明适度浓度砷可以增强蜈蚣草对铜的抗性，但高、低浓度铜都不能增强砷的抗性。同时测定了不同浓度砷、铜处理对蜈蚣草体内砷和铜的吸收分配情况，探讨了蜈蚣草对砷铜复合污染土壤的植物修复的潜在可能性 。 3、以蜈蚣草组培的配子体为材料，研究了蜈蚣草对不同浓度铜砷复合处理的生理生化响应。结果表明砷的加入可以缓解铜对蜈蚣草配子体的植物毒性，而铜的加入并没有缓解砷的植物毒性。而且随着砷浓度的提高可以显著降低铜在配子体中的积累，显著提高了配子体细胞生存能力，降低了配子体细胞膜透性，且可以改变铜砷在配子体中亚细胞定位，暗示砷对铜的积累具有拮抗作用。同时观察到适度的铜也可以降低砷在孢子体根中的积累，对砷在叶柄以及羽叶中的积累有一定的降低作用，但并不显著。 4、以蜈蚣草愈伤组织为材料，研究了蜈蚣草愈伤组织对砷和铜复合污染胁迫的生理生化响应，结果表明适度的砷可以显著提高蜈蚣草愈伤组织中抗氧化酶系统，进而提高抵御铜胁迫引起的ROS胁迫的能力而显著缓解铜对蜈蚣草愈伤组织的毒性。低浓度砷加入显著诱导POD、CAT活性的升高，提高了蜈蚣草愈伤组织抵抗ROS胁迫能力，尤其是POD与生长呈显著的正相关;SOD活性在0-1.0 mM Na3AsO4条件下并没有显著增加，暗示在相对较低的砷胁迫和铜胁迫条件下POD对蜈蚣草愈伤组织解毒起到重要作用。同时在高砷或者高铜胁迫条件下GR活性和GPx活性与之的相关系数可以达到显著水平，这说明高砷或者高铜胁迫条件下GR和GPx在蜈蚣草解毒中起到重要作用。 5、首次证明NO可能参与砷缓解铜对蜈蚣草的植物毒性的过程。发现加入0.2 μM NO加入并没有显著改善蜈蚣草砷的植物毒性，清除蜈蚣草愈伤组织内的NO后，显著增强了砷胁迫条件下对蜈蚣草愈伤组织生长的抑制作用。同时加入NO后却显著改善了蜈蚣草铜胁迫条件下愈伤组织的生长。测定了As、Cu处理后蜈蚣草愈伤组织内源NO含量的变化以及CAT抗ROS能力的变化，结果表明蜈蚣草愈伤组织NO合成显著受As诱导，但不受铜的诱导，同时内源NO浓度的升高，伴随着抵抗ROS胁迫的抗氧化的CAT活性升高。暗示砷可能是通过诱导内源NO浓度升高提高蜈蚣草愈伤组织抵抗ROS胁迫能力来缓解对铜的植物毒性。

放牧对内蒙古草原植物群落结构的影响：试论植物群落的分异的趋同

在内蒙古中部锡林河流域白音锡勒地区，羊草草原和大针茅草原是中温典型草原最主要的两个植物群落类型。它们的结构与牧压强度密切相关，我们在两个具有代表性的牧压梯度上，对这两类群落与牧压的关系进行了分析： 1. 种群消长与牧压间的灰色关联度分析，揭示了不同种群在牧压梯度上的变化及其与牧压的关系。结果表明，冷蒿是该区对牧压最有效的（耐牧的、正的）指示植物;相对地羽茅等基本上只存在于轻牧地区。 2. 种群间关系的模糊聚类分析，表明了不同种群消长规律的异同程度。把这种分析与灰色关联度分析的结果相叠加，反映了种群间组合的牧压原因，从而初步划分植物为七个相对的放牧生态种组。 3. 牧压梯度系列上植物群落的模糊聚类分析，显示了不同牧压下植物群落的分异，揭示了不同群落在重牧压下的趋同。其总模式是：大针茅草原 羊草草原 持续牧压 冷蒿草原 主成分分析的结果进一步说明了这一点。 4. 依种频度做出的群落间的异同关系是不同于依反映种优势度的重要值所做结果的。这种差别说明了两个牧压梯度上重牧地段相同（似）群落的异源性，即冷蒿草原群落是来自羊草草原和大针茅草原群落的。 5. 从群落分异和趋同的角度出发。对草场退化问题作了初步探讨。认为把草场退化与否的界线置于由于牧压存在而使同一群落分异的程度将大于不同群落的趋同程度时是合适的。

内蒙古哲里木盟达苏种畜场草原植被分析

本论文借助一些数量方法对研究地区的草原植被进行了分析。 1、把研究地区的大部分种类成分归划成十七个种组。 2、根据种组及部分植物种用聚类和排序的方法将所记录样方归类成十二个群落类型。 3、用相互平均法方法分析了种组及部分植物种与群落类型在二维平面上直观的相互关系。 4、用主成分分析法分析了群落类型和种组及部分植物种在环境梯度上的变化规律。 本论文还对植物群落学的一些观点和具体方法进行了探讨。

不同生态类型的植物光合生理特性的比较研究

本文对4种不分水分生态型的C3植物，中生种无芒雀麦、旱中生种披碱草、广旱生种羊草和旱生种冰草，在不同降雨条件下，进行了光合、叶片含水量和气孔阻力等生理生态特性测定。分析不同水分条件下，植物生理生态所发生的变化，得出如下结论： 1、从旱生种到中生种的植物系列中，越趋于中生的植物，受外界水分胁迫的影响越严重。 2、从旱生种到中生种的植物系列中，叶中含水量由小到大，气孔阻力水平由低到高。说明不同植物抵御干旱环境的方式不同，旱生植物主要通过降低细胞原生质水势避免蒸腾失水，而中生植物主要是通过加大气孔阻力限制蒸腾失水。 3、从旱生种到中生种的植物系列中，叶片的光合速率是由高到低的。旱生种冰草最高，中生种无芒雀麦最低。披碱草、羊草介乎二者之间。 4、上述三个结论反映出植物的抗旱性能与叶片含水量，气孔阻力水平和叶片光合速率之间有必然的联系，越是旱生的植物，叶片水分含量越小，气孔阻力水平越小，叶片光合速率越高。

疏叶骆驼刺的生物生态学研究

盐生草甸是新疆平原草地生物生产力最高的植被类型。而豆科植物疏叶骆驼刺则是盐毕草甸植被的常见种类。此项工作对疏叶骆驼刺天然分布的范围及其生态环境条件，特别是土壤水盐状况和与该植物相联系的植物群落类型进行了调查分析。本文通过对K、Na、Ca、Mg4种金属盐性元素在土壤—疏叶骆驼刺系统中的迁移进行分析，探讨该种植物在盐化土壤环境中的生长状况与主要盐性金属元素的相互关系;通过对包括土壤植物体内元素含量、土壤水盐状况、植株生长状况等指标的综合分析，研究其生态适应关系和种群与土壤水盐状况的关系;通过对植物器官形态解剖学的研究，探讨该种植物与盐生土壤环境生态适应的生物结构基础和耐盐的生理途径;通过对土壤盐化过程影响因素和土壤盐化趋势的分析，结合疏叶骆驼刺的生态学特性，探讨该种植物在新疆盐化土壤的可能利用价值。结果如下： 1、疏叶骆驼刺为中生适弱盐化的潜水草甸植物。在有潜水发育的地带，其生存适应土壤盐化环境的范围较广。 2、在天然条件下，疏叶骆驼刺以根萌生新芽繁殖方式为主。在弱盐化和土壤水分较充足的地带，可以种子繁殖再生新株。 3、作为盐生草甸植被与荒漠植被间过渡类型中常出现的种类，疏叶骆驼刺的种群消长代表了一定的土壤盐化的演替阶段。 4、该种植物的器官组织显微结构显示出其与盐化土壤环境关系上特殊的适应机制。 5、在植物的生长发育过程中，金属盐性元素的迁移积累变化的性质表明，在一定条件下，该种植物对土壤盐性具有改善作用。 6、面对新疆盐化土地使用状况和土壤盐化退化的趋势，疏叶骆驼刺的生态利用潜势很大。

鄂尔多斯高原景观要素空间格局及植物与环境关系的定量解析

鄂尔多斯高原是一个多层次、复杂的生态过渡带，具有复杂多样的环境条件、生态特点，因此也就具有复杂多样的植物与环境关系。本文从群落和景观两个尺度水平上研究鄂尔多斯高原植物或植被与环境关系及景观空间格局。利用鄂尔多斯高原野外植物群落样方调坦数据、微生境环境数据、气候数据，以典范对应分析（Canonical Correspondence Analysis, CCA）的方法分析了鄂尔多斯高原植物分布空间格局与环境要素的关系并对秋类环境要素对鄂尔多斯高原植物空间分布格局的贡献进行了定量分解;利用1:500 000 鄂尔多斯高原植被、土壤、土地利用、土地沙漠化类型等专题地图在GIS支持下分析了鄂尔多斯高原景观空间格局、并利用上述专题图数据加上鄂尔多斯高原气候数据库分析了土壤、土地利用、土地利用、土地沙漠化和气候等对鄂尔多斯高原植被空间分布格局的作用。通过分析，得到了以下主要结论： 1 在分析方法上、利用典范对应分析的方法，把植物分布的空间因素与环境因素分离的方法发展为植物分布空间格局不同类型影响因素作用的定量分离，提出了相应的概念模型和实现方法。 2 影响鄂尔多斯高原植物分布空间格局的主要微生境环境要素是基质类型、地下水位、覆沙厚度等，而影响鄂尔多斯高原分布空间格局的主要气候要素中，降水和干湿指标的作用大于温度和热量指标的作用。 3 通过对鄂尔多斯高原植物分布空间格局与环境关系的研究，以植物对微生境环境要素的反应为根据，把鄂尔多斯高原主要植物划分为4个大类群：梁地植物、沙地植物、草甸植物和耐盐植物。根据它们对气候要素的反应，把鄂尔多斯高原主要植物划分为典型草原植物、荒漠草原植物和草原化荒漠植物3大类。进一步，根据鄂尔多劳动保护高原植物与环境关系的研究，进行了鄂尔多斯高原植被功能型划分的尝试，得到了鄂尔多斯高原的12种主要植被功能型。 4 对鄂尔多斯高原植物分布的空间格局的影响环境因素的贡献作了定量地分解。分析结果显示：鄂尔多斯高原植物分布空间格局中有27.02％可由已知环境变量得到解释，其中21.56％与微生境环境要素相关，7.51％与气候要素的作用有关，而气候与微生境环境要素的耦合作用的份额为2.05％。根据植物生长是否直接受到地下水的影响，鄂尔多斯高原存在两大类型生态特点差异明显的生境类型：中性立地和隐域生境，对两大类型生境上影响植物空间分布格局的环境要素的作用也进行了定量分解。分析结果表明：对于植物生长不直接受地下水影响的中性立地，已知环境要素的作用可以解释植物空间分布格局总信息的29.36％，稍大于对总体上鄂尔多斯高原植物分布空间格局的解释，其中9.23％与气候要素相关，22.08％与微生境环境要素相关，而两种类型环境要素的耦合作用则占1.95％。对于植物生长直接受到地下水影响的隐域生境，所有已知环境要素对植物分布空间格局的贡献率为72.28％，其中气候要素的作用为30.31％，微生境环境要素的作用为49.08％，两类环境要素的耦合作用为7.11％。 5 描述景观空间格局的指数多种多样，这些能数在描述特定区域的景观空间格局时是有信息冗余的。本文对利用FRAGSTATS所获得的鄂尔多斯高原植被、土壤、土地利用、土地沙漠化等景观分量的20个景观指数实施了因子分析。通过因子分析，我们可以把描述鄂尔多斯高原景观空间格局的景观指数归并为以下8类：多样性指数、斑块多度指数、斑块类型丰富度指数、斑块面积指数、斑块形状指数、分形维数、空间配置指数和斑块面积变异指数。通过因子分析，还得到了这些景观指数对描述鄂尔多斯景观格局的共性特征：在描述鄂尔多斯高原景观空间格局时，作用最大的是多样性指数、斑块多度指数、面积加权平均斑块形状指数和面积加权平均分形维数，其次是斑块类型丰富度指数、平均分维指数、平均形状指数和斑块面积指数，而空间配置指数（扩散与毗连指数）和斑块面积变异指数的作用则比较微弱。 6 对鄂尔多斯高原景观指数的因子分析是非常有效和成功的。因子分析对鄂尔多斯高原植被、土壤、土地利用、土地沙漠化景观指数的分析分别得到了5-6个主要因子，可以表达原有20个景观指数所表达信息的91.1-96.0％，即可以反应鄂尔多斯高原景观空间格局的大部分信息。本文所进行的因子分析对因子进行了方差最大化(Varimax)正交旋转的处理，因子分析得到的每一个主要因子都有一个或几个与之相关性非常高的景观指数与之对应，因此，就可以用与因子分析所得主要因子相关性最高的景观指数代替该主要因子来表达鄂尔多斯高原的景观空间格局。另外还因为有些景观指数之间具有极高的相关系数，所以对因子分析所得到的景观指数可以进一步精减，最后利用因子分析成功地把原有20个景观指数减少到了11个。最后被选来描述鄂尔多斯高原景观格局的景观指数有下列11个：MSIEI（修正的Simpson均匀度指数）、AWMPFD（面积加权平均斑块分形维数）、AWMSI（面积加权平均形状指数）、NP（斑块数目）、PR（斑块类型丰富度）、MSI（平均形状指数）、MPFD（平均斑块分形维数）、MPS（平均斑块面积）、PSCV（斑块面积变异系数）、DLFD（双对数分形维数）和IJI（扩散与毗连指数）。 7 鄂尔多斯高原植被、土壤、土地利用在景观组成结构上具有一个共同特点，就是各种类型的面积差异极大，少数类型占有极大比重，而其余面积则很小。产生这一情形的原因主要与人为活动的强烈影响有关，表现在地带性的植被与土壤面积所占的比重不高，沙地、沙生植被与风沙土则占有很大比重。 8 以地带性植被和滩地隐域性植被表示的鄂尔多斯高原的原生植被仅占高原面积的不足30％，而以地带性土壤和滩地隐域性土壤表示的原生性土壤占鄂尔多斯高原总面积的近40％，说明土壤退化不如植被退化严重，或滞后于植被退化。 9 鄂尔多斯高原各景观指数的空间变化曲线，植被与土壤很相近，具有非常相似的格局;土地利用景观格局空间变化特征与植被、土壤等明显不同;土地沙漠化的景观格局空间变化曲线介植被曲线、土壤曲线与土地利用曲线之间，说明土地沙漠化不仅是一个受人为活动影响的过程，而且与自然过程密切相关。 10 鄂尔多斯高原景观格局的空间梯度变化表现出了东西向和南北向的梯度，但总体上以东西向的变化比较明显。 11 通过鄂尔多斯高原土壤类型、土地利用、土地沙漠化等景观要素、气候、空间要素与鄂尔多斯高原植被空间分布格局的CCA分析，探讨了它们之间的相互关系。以对鄂尔多斯高原植被组成数据的总方差解释的百分率为标准，土壤对鄂尔多斯植被分布的空间格局的作用最大，其方差贡献率可达44.28％，其次是土地利用与鄂尔多斯高原植被的关系也很密切，土地利用对鄂尔多斯高原植被空间分布格局的方差贡献率为22.45％，空间因素对鄂尔多斯高原植被空间分布格局的贡献率为17.51％，土地沙漠化对鄂尔多斯高原植被空间分布格局的贡献为15.65％，排在第四位;气候因素对鄂尔多斯高原植被空间格局的贡献率为11.95％，居第五位。 12 在气候要素对鄂尔多斯高原植被空间分布格局的作用中，降水与干湿指标的作用大于温度与热量指标的作用。这一点与利用野外调查样方的群落数据植物与气候关系的分析是完全一致的。CCA分析还表明鄂尔多斯高原植被空间格局的东西向变化大于南北向分异。 13 在群落和景观水平上，鄂尔多斯高原植物空间分布或植被格局的影响因素的作用具有相似的格局，即气候因子的作用明显地小于地质、土壤、水文等微生境环境要素（群落水平）或土壤（景观水平）的作用，并在这两个尺度上气候要素对植物空间分布或植被格局的定量解释份额上也是非常相近的，都仅有10％左右。气候因子对鄂尔多斯高原植物空间分布格局的这种弱的解释能力，从侧面说明了人为活动等非自然因素对鄂尔多斯高原植物空间分布格局的强烈作用。 14 在鄂尔多斯高原生态系统管理上，应协调人与自然的关系;加强鄂尔多斯高原的生物多样性保育，对于本区生态和经济对非常重要的滩地，应协调好对其开发利用与保护的关系;在鄂尔多斯高原土地沙漠化防治方面，应把调整人地关系与自然生态背景与条件相结合，如使用“三圈”模式等生态系统管理模式等。

东灵山地区辽东栎种群生物学研究

辽东栎是我国暖温带落叶阔叶林主要优势种之一。它具有很强的萌蘖能力，在东灵山地区存在于多种林分中，并成为辽东栎林和落叶阔叶混交林的优势种。本文以植物种群构件理论为基础，对辽东栎的种子、幼苗、幼树和成体四个阶段不同侧面进行了调查统计和试验分析。初步得出如下结果： 1. 种子库统计表明：（1）种子雨持续时间短、强度大，种子散落总密度为123个m~2。（2）土壤种子库存在时间约100天左右，种子密度最高时为42.7个／m~2。（3）土壤种子库输出途径主要有死亡后腐烂、发芽、动物当场取食和搬运，其中动物搬运是影响种子库动态的最重要因子。（4）动物搬运和取食是影响种子命运的主要因素，如果没有该因素的影响，辽东栎能够完成从种子到幼苗的过程;（5）被啮齿动物贮藏的种子大多被取食，极少存活;（6）地表覆盖物能减少动物搬运、取食的影响，但对成苗效果不明显。 2. 干旱处理和模拟去叶试验的结果表明：（1）干旱将显著降低单叶面积、叶面积比和叶比重，从而也显著降低了单株生物量，但根比重却较对照组有显著上升;（2）去叶显著提高了单株叶数、叶面积比和叶比重，尽管单株生物量只稍高于对照组。这说明了辽东栎幼苗在去叶后具有一定的补偿能力。 3. 芽的命运调查发现：（1）辽东栎的芽或保持休眠状态，或死亡后脱落，或分化为营养枝、雄花枝、雄花序、雌花枝和两花枝等;（2）不同生境中芽的命运不同，生活在林窗中的幼树上的芽分化为具有生殖功能的枝条的比例高于郁闭林中的幼树，而与成熟个体接近;（3）同一个体内部，上层芽分化为生殖枝的比例明显大于中、下层;（4）芽的命运与枝长关系密切，长枝上的芽分化为生殖枝的可能性较大;（5）结实枝的平均枝长、枝上平均叶数都明显高于非结实枝。 4. 构型分析表明：（1）不同发育阶段的辽东栎个体的分枝格局不同：幼苗阶段，高生长显著，枝条伸长较快，但分枝率低;幼树阶段，分枝率显著小于成株阶段;但上层枝条的平均枝节倾角大于其它两阶段，上层枝条的长度也大于成株阶段;成株阶段，冠幅迅速扩展，分枝率较前两时期显著增加，同时顶端优势减弱，引起休眠芽萌生苗的发生。（2）不同生境的辽东栎个体分枝格局也有较大差异：混交林中的辽栎个体多生活在林隙中，同灌丛中的个体相比，枝冠窄小，枝倾角较大，第一枝级枝条（上层）较长，但分枝率较小叶面积指数较低;枝、叶的方位角，叶倾角（上层）在不同生境中未发生显著变化。 5. 叶群体统计表明：（1）不同个体，同一个体内部不同层次，叶数量动态趋势都基本一致。现叶期和叶落半衰期很短，现叶方式为爆发型;（2）不同个体间叶期差异很大，暗示在辽东栎种群内部或许存在有强烈的遗传分化。 6. 对叶的生长和光合作用测定发现：（1）辽东栎叶的长度、面积和干重的增加有共同趋势：即在叶生长早期增加很快，其后渐渐降低，叶长度、面积约在六月初达极大值，叶干重稍后达极大值;（2）净光合速率在整个生生季里随叶的生长发育是先上升，至七月中旬达极大值，然后逐渐下降;而暗呼吸速率除在落叶前有微弱上升外，一直都处在下降状态;（3）叶的净光合速率日进程具“午休”现象，可能由高温和强光照引起;（4）叶的形成初期，碳的输入较高，展叶后约十天左右，输入输出达到平衡;碳输出在七月中旬达极大值，随后下降。可见：（5）叶的光合能力与叶的生长发育状况有密切关系。 7. 对叶养分季节动态的测定表明：（1）N、P、K、Ca、Mg、Fe等6种元素的浓度和贮量在叶的生活史中都发生了明显的季节变化，其中N、P、K等3种元素的浓度在展叶初期下降很快，随后逐渐下降的，但贮量是在7月下旬达到最大值;（2）Ca浓度和贮量整个生长季中一直保持上升趋势，Mg的季节变化无一定规律;（3）N、P、K、Mg都有一定程度的回收，其中N、P的回收率分别为67％和，Ca、Fe在叶中有所积累。 对栎属植物养分动态的比较分析表明：（1）落叶植物成熟叶中的N浓度显著高于常绿植物，但N、P的回收率与成熟叶中的浓度无明显相关性;（2）栎属植物的成熟叶和落叶中的N、P浓度间呈显著相关。

松嫩平原碱化草地景观空间格局及环境因子的综合分析

本文对松嫩平原羊草地的群落结构及空间格局进行了分析，主要内容包含以下三个方面： 1、本文第一部分是对碱化草地植物群落分布的空间、环境因子分离。决定碱化草地植物物种在空间分布的因素可以大致分解成4个部分：（1）通过物种的生态位起作用的环境因子;（2）决定物种、群落间竞争激烈程度的空间距离因子;（3）环境和空间因子的交叉或耦合作用;（4）其它未知因子（如生物和随机因子）。本研究在1996年野外实地采样的基础上，运用DCA消势对应分析（Detrended Correspondence Analysis）对群落主要变化趋势及其与土壤环境因子之间的关系进行了分析。运用DCCA消势典范对应分析（Detrended Canonical Correspondence Analysis）对影响松嫩平原碱化草地群落结构季节动态的空间和环境因素进行了定量的分解。结果表明： 在影响群落分布的各因子中，环境因子独立约占40％，而环境一空间耦合因子占35％，空间因子独立约占3％，其它因子约占20％。在诸多因子中，土壤的盐渍化程度在整个生长季起着决定性作用，但土壤水分和氮素的作用因季节而变化。在干旱季节，植物生长的主要制约因子表现为土壤碱化度和土壤水份，而土壤氮素的作用处于次要地位。但在降雨较多、土壤湿润度较大的季节，土壤氮素的影响明显增强，成为仅次于土经度的决定性因素。 2、第二部分对东北松嫩平原碱化草地植物群落空间格局的分形性质进行了分析，分别用边长－面积指数和Korcak指数估计了斑块边界复杂性和斑块面积分布的分形维数。结果表明： 随放牧强度增加，占优势的羊草斑块的相对斑块化加剧，而斑块的边界在中度放牧时最不规则： 在水淹地，占优势的羊草斑块和次优势的碱茅斑块、獐茅斑块的斑块边界复杂性和斑块化程度比未水淹地都低，说明水降低了群落复合体内的异质性： 水淹地优势植物斑块的边长－面积指数和Korcak指数均低于次优势种，但在重度放牧地结果好相反，说明两种样地处于不同的演替阶段; 斑块边界复杂性符合同一尺度规律，在现有的面积范围以内没有尺度转换，而斑块面积分布则存在尺度转换点。对重牧地和水淹地的尺度分析表明，较小尺度上， 群落空间格局的相对斑块化程度较低，说明较小尺度上的空间格局要相对稳定一些，而较大尺度上则相反。可能原因是放牧干扰对大尺度的斑块影响更大。 3、对1989年开始围栏封育的样地10年来的空间格局变化进行时间序列分析，研究恢复演替过程中各个主要斑块类型的分布特征及动态，以及整个样地总体格局在演替系列中的变化。得出如下结果： 羊草是该区植被的优势种，其格局动态为：1989－1993年，羊草斑块总面积增加，斑块数目减少，相对斑块化指数降低，1994年后羊草的空间格局基本稳定。 羊草的斑块面积分布曲线在20平方米左右发生转折，即空间格局在此尺度发生尺度转换。不同尺度上斑块的相对斑块化指数及其在恢复演替中的变化趋势不同：小斑块的相对斑块化指数低，在1989－1993年期间增加，而后降低;大斑块的情况正好相反。说明羊草空间格局的主要变化之一是中等大小斑块的合并和数目减少，羊草斑块生长对格局的影响比斑块合并的影响要小。 獐茅斑块的格局动态为：1989－1994，斑块总面积、斑块数目、最大斑块面积增大，1995年开始降低。相对斑块化程度则先降后增。碱蓬斑块在1989－1993年间的格局动态与羊草正好相反：总面积减少，斑块数目增加，斑块面积大小的变化范围变窄，说明1993年之前，控制碱蓬斑块的主要生态学过程是其他物种的侵入，隔离原来较大的斑块，同时占据某些小斑块。1994年之后，碱蓬斑块的变化比较随机，其格局变化受到其他物种如杂草对策种虎尾草等的影响很大。 样地总体格局的变化为：1991年前，斑块种类和总斑块数目增加，斑块化程度随着增大;1993年后，斑块种类基本稳定下来;1991－1995，斑块化指数降低。在此期间，斑块数目增加，所以斑块化程度降低意味着斑块大小频率分布趋于均匀，大斑块被分裂，小斑块在长大，群落总体空间格局逐渐稳定。总体格局在三个尺度上有不同的自相似规律，这三个尺度分别为：La(a)<=1; 15.5。小尺度上相对斑块化程度低，但年际间变化较中尺度剧烈;中尺度相对斑块化程度变化较为缓，大尺度上，斑块分布一直趋于减少最大的斑块数目。总的变化趋势为，随恢复演替的深入，最大和最小的斑块数目都减少，处于中间尺度的斑块最多。

常绿灌木沙地柏对变化环境的反应

毛乌素沙地位于内蒙古鄂尔多斯高原东南部，是一个多层次生态过渡带。沙地柏系柏科(Cupressaceae)圆柏属(Sabina)常绿灌木，是毛乌素沙地中唯一的天然常绿灌木，也是一种具代表性的木本克隆植物。由于沙地柏起源古老、对半干旱沙地的适应性较强，因而吸引了许多中外研究者。本文的目的是初步探讨沙地柏对变化环境的反应。 第2章探讨沙地柏的叶结构与功能随性别、叶型、生长型和生境的变化。（1）沙地柏雌性植株的叶片厚度、失水系数、净光合速率和表观光能利用效率均显著大于雄性植株，而前者的微管束宽度显著小于后者。（2）鳞叶的表皮厚度和水分利用效率显著大于针叶，而针叶的组织密度、失水系数、光合速率、蒸腾速率和Ci/Ca显著大于鳞叶。（3）匍匐茎的最大光合速率、最大表观光能利用效率、光补偿点、暗呼吸速率、表皮细胞长度和微管束大小都显著大于起立茎，而光饱和点、水分利用效率恰好相反。水分饱和亏缺不受生长型的影响。（4）叶片的比叶面积、结构特征、失水系数、气体交换和资源利用效率均受生境类型的显著影响。（5）沙地柏叶结构与功能具有许多普遍性特征，例如，光合曲线为双峰型、具有午休现象，最大光合速率和暗呼吸速率随叶片厚度的增加而降低。 第3章探讨沙地柏根系的分布特征及其对水分资源的共享。（1）地下部分生物量投资、根密度、根面积指数随土壤水分可利用性降低而减小，这种格局有利于减缓沙地柏植株地下部分对水分资源的竞争，从而经济、长时间地利用有限水分资源。（2）根系深度系数、最大根系深度、含50％或90％根系生物量或表面积的根系深度随土壤水分可利用性降低而增大。这些结果指示，沙地柏根系通过增加深度以补偿土壤水分可利用性的降低。（3）根系生物量和表面积分布与土壤现有水分含量的有关性随生境发生变化。（4）根系分布特征既可能记载了植物生境中水分状况的变化，又可在一定程度上为群落动态提供证据。（5）沙地柏根系具有共享水分资源的潜力。 第4章分析沙地柏对养分贫瘠的沙地环境的适应策略。（1）土壤养分并不随土壤水分不可利用性的梯度变化而成梯度变化。（2）叶重比随土壤干旱度增加而增大，地下部分投资比例却相反。（3）N、P、K在叶中分配比随土壤养分含量降低而增大，而在根中的分配恰好相反。（4）N、P利用效率随土壤养分含量减少降低，重吸收效率却相反;K利用效率和重吸收效率、Ca、Mg利用效率均随土壤养分含量降低而增大。（5）沙地柏植株地上部分与地下部分对养分内循环的贡献恰好相反，这指示沙地柏植株对养分内循环的贡献可能存在一种权衡。（6）根系分布对不同养分异质性的影响存在差异，而且对水平和垂直剖面上异质性的影响也不相同。 第5章研究沙地柏种群的繁殖和更新特征。（1）根原基是沙地柏进行营养繁殖的结构基础，它反映营养繁殖能力的潜在大小，受性别、生长型、生境和植株大小级的显著影响;由根原基转化而来的不定根可吸收充足的土壤资源供给萌生分株代谢需要，因此定居分株能够独立维持。（2）雌株的繁殖分配显著大于雄株，但繁殖效率恰好相反;生长型、生境和植株大小级对繁殖分配、繁殖效率和种子产生有明显影响。（3）沙地柏同时具有营养繁殖和有性繁殖，这为种群更新提供了两种方式。由于可供分配的资源有限，两种繁殖方式各有利弊，因此两者间可能存在权衡。（4）根原基数量、繁殖分配、繁殖效率和种子产生随生境变化。这表明未来气候变化对沙地柏种群繁殖特征具有潜在影响。（5）种子质量差、种子萌发率低和幼苗存活率低是制约沙地柏种群有性更新的三个“瓶颈”。（6）沙地柏营养繁殖力强、萌生苗存活率高，这使自然条件下沙地柏种群以无性更新为主。 第6章探讨沙地柏群落的发生和演替。（1）沙地柏系古北极成分，起源古老，天然分布在大陆性干旱、半干旱草原气候带。（2）沙地柏群落的发生方式有两种，即滩地发生和固定沙地发生，但以前者为主。（3）由于毛乌素沙地的干扰频繁，因而沙地柏群落的发展具有多种途径。 第7章探讨切断匍匐茎和除叶干扰对沙地柏生理和生长特征的影响。（1）切断匍匐茎对沙地柏子株存活率的影响不显著，这批示天然压条形成的定居子株能够独立维持。（2）切断匍匐茎对子株气体交换和资源利用效率的影响都不显著，而显著影响其生长和生物量分配特征。（3）除叶干扰通过改变生理指标峰值出现时间从而影响沙地柏生理动态。（4）除叶干扰（尤其是除部分老叶）具有补偿效应，可以促进当年生枝生长和生物量积累。（5）干扰效应受干扰方式、干扰强度和环境因子的共同影响，因此干扰效应多种多样。（6）不同生理、生长指标对模拟干扰的敏感性存在差异。 第8章探讨模拟降雨变化对沙地柏实生苗生理和生长特征的影响。（1）水分变化显著影响沙地柏实生苗的气体交换特征，对所测荧光特征的影响均不显著。这种影响差异指示水分变化主要影响样片的表观性生理特征，而对光系统II的内在本质基本无影响。（2）水分变化显著影响实生苗的水分特征和水分构筑特征。两类特征的变化趋势表明，随施水量增加，沙地柏实生苗的抗旱性和水分利用效率逐渐降低。（3）水分变化显著影响生物量分配，而对形态和生产力指标均无显著影响;根系对水分变化的敏感性高于叶和茎，地下部分生物量投资随水分可利用性提高而增大。

松嫩平原盐碱化草地模拟模型研究

松嫩平原盐碱化草地是我国著名的天然草场，又是东北西部绿色生态屏障，具有较高的经济价值和重要的生态意义。但是由于各种自然因素和人为因素，致使草地出现退化、沙化和盐渍化，尤其是草地盐渍化加重，生态环境日趋恶化。当地地形条件和气候要素是导致草地原生盐碱化的主要原因。而人类对草地的过度使用，如过度放牧和割草等则是导致草地快速次生盐碱化的主要原因，不仅导致土壤的退化，而且引起草地群落发生次生演替过程。在典型的次生演替过程中，常常可以出现羊革(Aneurolepidium chinense)群落、羊草和一虎尾草(Aneurotepidium chinense＆Chloris virgata)群落、虎尾草(Chloris virgata)群落、碱蓬(Suaeda glauca)群落等演替阶段。 本文试图建立一个过程模型，来模拟草地的生态学过程机理以及人类过度放牧对草地生态系统的影响。本模型包括5个部分：1）主要气候因子的模拟，2)土壤水分动态的模拟，3）土壤盐碱化动态的模拟，4）草地群落生长的模拟，5)不同放牧强度对草地生态系统的影响评价。以下将对各个部分分别描述a 在气候因子模拟子模型中，给出了影响草地生态系统主要气候园子的种类，并重点介绍了如何利用解析法计算太阳辐射，包括平地和坡地的理论可照时间，天文辐射日总量以及总辐射量。利用改进后的Penman式，模拟了全国的潜在蒸散量，与900多个气象站点的水面蒸发观测资料进行了验证，模拟结果很好。 利用面向对象技术，将土壤水分动力学模型与水分平衡模型相结合，建立了土壤水分动态的物理过程模型。模型以ld为步长，可以模拟多种土壤质地的水分动态。利用松嫩平原4中典型土壤（碳酸盐草甸黑钙土、栗钙土、碱化盐土、草甸碱土）1997年土壤湿度观测资料对模型进行了验证，效果根理想。 在水盐平衡模型和动力学模型基础上建立了物理过程模型，来模拟土壤盐碱化动态。模型以ld为步长，适合于模拟异质性强的多层土壤水盐动态。模拟了1997年羊草及碱蓬群落下的土壤盐分、碱化度、pH值动态，并与实验资料进行了比较，模拟结果可以反映土壤盐分和碱化的季节变化规律。 模型将气候要素、土壤湿度、土壤盐分浓度、碱化度和pH值作为影响草地群落生长最重要的环境因子，在土壤水分动态和盐碱化动态模型基础上，建立了过程模型来模拟以羊草(A．chinense)、虎尾草(C.virgata)、星星草(Puccinellialenuiflora)和碱蓬(S. glauca)为建群种的4种植物群落的地上生物量、地下生物量以及枯死生物量变化动态。利用吉林省长岭的气候资料和实验资料，模拟了1991年土壤湿度动态，1991年4种群落土壤盐分、碱化度和pH值变化动态，以及1991年4种群落生长动态，并分另fj利用实验资料进行了验证，模拟效果非常理想。 在此基础上，利用模型对不同放牧强度对土壤水分动态、盐碱化动态的影响进行了评价，并探讨了对群落演替和生长的可能影响。模型选择不放牧、轻牧、重牧、过牧、极牧5种放牧强度，利用模型每15天将地上生物量分别去除0%. 25%、50%、75%和90%，并且相应改变了土壤导水特性来模拟不同的放牧强度。模拟结果表明，重牧、过牧、极牧下土壤湿度显著降低，但在轻牧下土壤温度略有上升。在不放牧时，土壤以脱盐、脱碱过程为主，而轻牧下脱盐、脱碱过程则会变缓：重牧、过牧、极牧下则以盐碱化为主。．不放牧时羊草群落一直占优势，而轻牧下则被羊草一虎尾草群落替代：虎尾草可以忍受轻的盐碱，因此在重牧F取代羊草群落成为优势种;在过牧和极牧下，土壤盐碱化非常迅速，最终只有碱蓬可以忍受强度的盐碱，这时草地变为碱蓬群落或光碱斑。不放牧下草地群落生长良好，生物量最大;轻牧下，草地群落生物量保持在中等水平;而重牧、过牧、极牧下草地生物量迅速减少。通过将每年收割的生物量进行累加，可以发现轻牧下收获的生物量总量是最大的，随着放牧强度的增加，收获的生物量迅速减少，如果同时考虑到适口性的问题，则可以发现轻牧下可 以收获最多的生物量，而过牧和极牧下只能收获极少的适口性非常差的碱蓬。 模拟结果表明，过牧是导致松嫩草地次生盐碱化最重要的原因，它不仅造成草地土壤的退化，而且加速了草地群落的次生演替。适宜的放牧强度对于保护草地免受退化，保持较高的草地生产力水平至关重要。而过牧不仅降低了草地的生产力，而且严重破坏了草地环境，引起草地的迅速退化。