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。

浑善达克退化生态系统恢复研究

　　浑善达克沙地是我国四大沙地之一，地处北方干旱半干旱区，为草原区向荒漠区过渡的地带。长期以来，由于人类不合理的生产活动，加上这里脆弱的生态环境，已引起了严重的土地退化问题：流动沙丘面积由1950s年占沙地总面积的2%增加到1990s的近50%。因此浑善达克沙地成为我国研究土地退化、防治沙尘暴的重点地区，本文从自然科学和人文科学相结合的角度出发，对浑善达克沙地草地退化原因、自然恢复潜力、恢复过程、适宜物种选择，以及社区生存、生产等方面进行了综合研究，得出以下主要结论： 　　 1) 浑善达克沙地土壤种子库中含有大量的种子，在退化草地自然恢复中表现出极大的潜力。这些种子在摆脱人和牲畜干扰的前提下，可以萌发、定居并形成植物群落，使退化草地恢复;当地表达到一定程度的植被覆盖，可有效减少沙尘暴的危害。土壤种子库中的植物种类与地上植被有极显著的相似性(P<0.05)，这是地上植被形成稳定群落的基础。种子库中的物种组成影响植被恢复演替的进程;反之，恢复演替也制约着种子库组成和幼苗建立。 　　2)退化沙地草地围封后，对不同恢复阶段草地的群落学调查表明，该地区自然恢复过程大致分为3个阶段：围封2年的恢复早期，流动沙丘向半固定沙丘转变;围封3-5年的恢复中期，半固定沙丘向固定沙丘转变;围封6年后的恢复后期，为固定沙丘稳定发展阶段。根据生活型及植物种类随恢复演替的变化规律，浑善达克沙地植被演替的总体趋势可归纳为：沙米 (Agriophyllum squarrosum)+ 雾冰藜(Bassia dasyphylla)群落→黄柳(Salix gordejevii)+ 冰草(Agropyron cristatum)群落→褐沙蒿(Artemisia intramongolica) + 冰草群落→沙地榆(Ulmus pumila var. sabulosa)疏林+冰草群落。在围封禁牧下，浑善达克退化沙地草地在较短时间内实现自然恢复，因此制约退化草地恢复演替的关键因素主要是人为和牲畜的干扰，只要排除了这种干扰因素，浑善达克大面积的退化沙地草地完全能够借助自然力实现生态恢复。 　　3) 浑善达克沙地3种生境下84种植物叶片渗透势值和含水量，表现出不同功能型上的差异。总体变化趋势为： 深根系 > 浅根系;灌木 > 乔木 > 草本;分布在湿地和丘间低地的植物叶片渗透势和含水量较高，而生长在沙丘上的植物叶片渗透势较低，需要有发达的根系吸收土壤深层的水。不同植物具有独特的水分利用特性，使它们能共存于同一生态系统中。这些不同植物功能型表现出的植物水分生理生态特性，表明浑善达克天然分布的植物群落发育有完善的利用水资源的能力，能够保证在很大降水波动条件下分布有丰富的植物群落和较高的生物生产力，构成该特殊类型生态系统很强的恢复潜力。另外，浑善达克沙地沙丘的存在是该类生态系统恢复弹性较高的另一重要原因。 　　4)本地种与引入种在生理生态上表现出不同的适应能力。在相似的太阳辐射和叶片温度下，引入种旱柳的叶片水势较高，而净光合速率、气孔导度、水分利用效率则较低。这表明它的光合潜能在改变环境中没有正常发挥。同时，引入种较低的最大光化学效率进一步表明它抵抗环境胁迫的能力较低。当土壤水分可利用程度降低而导致水分竞争时，引入种很可能在竞争中被淘汰。因此，在生态恢复中，应尽量避免引入外来种，大量使用本地种。 　　5) 生态恢复不仅是自然科学问题，更重要的是社会经济问题。为了充分认识当地社区的参与对生态恢复的作用，在实验过程中，调查了当地居民自本实验开展以来的思想观念、经济收入和生产效益等变化。在生态恢复中当地社区的积极参与是保证恢复成功与否的关键因素。从发挥“自然力” 和“以人为本”的指导思想出发，在生态恢复中应注重充分利用自然的力量;在管理方面，要以解决社区居民的生产生活实际需求为目标。只有这样，才能保证生态、社会和经济可持续发展。

风和竞争对毛乌素沙地４种植物的影响

自然生境中，风是一种重要的生态/环境因子，已经引起生态学家的广泛兴趣。然而，目前对风和竞争如何共同影响植物行为的理解还很少。本文基于野外控制实验，研究赖草（Leymus secalinus）、黍（Panicum miliaceum）、油蒿（Artemisia ordosica）和雾冰藜（Bassia dasyphylla）四种沙生植物生长和形态特征对风和竞争的综合反应，以及降雨量变化是否修饰风和竞争的生态学效应。 风和竞争显著影响赖草和黍的生长和形态特征。赖草和黍的总生物量和分蘖数受密度效应影响较大，没有竞争的植株生物量和分蘖数都显著高于有竞争的植株。赖草和黍的根冠比和株高则受风因素的显著影响：风速越大，植株越趋向于降低株高并将更多的生物量分配到地下部分。除赖草株高显著外，竞争和风对两种植物生长和形态特征的交互作用不明显。 在风、竞争和水分实验中，风、竞争及其交互作用对油蒿和雾冰藜形态特征均有显著影响。油蒿株高在中风环境中最大，而雾冰藜株高在大风环境中最小;油蒿基径在弱风环境中最小，而雾冰藜则相反。种内竞争情况下的油蒿株高和基径显著高于种间竞争，而雾冰藜则相反。种内竞争情况下的油蒿株高和基径随风速的增大而减小;种间竞争情况下的油蒿株高和基径在弱风环境中最小，中等风区最大。油蒿和雾冰藜的分枝数都受竞争的显著影响，种间竞争情况下的油蒿分枝数显著高于种内竞争，而雾冰藜则相反。风显著影响油蒿的茎重比和雾冰藜的冠重比。油蒿的茎重比随风速的降低而降低。弱风环境中，雾冰藜的冠重比显著高于强风环境下的。风和竞争的交互作用显著影响油蒿生物量。种内竞争情况下，油蒿生物量在大风环境中最大，中风环境中最小;种间竞争情况下，油蒿生物量在中风环境中最大，弱风环境最小。水分显著影响油蒿的茎重比，以及雾冰藜的根冠比和基径，而对这两个种的其他生长和形态特征无显著影响。低水分情况下，油蒿的茎重比显著较高，雾冰藜的基径显著较低，并且分配更多生物量到地上部分。 这些结果初步表明，单优群落中的优势种或呈聚集分布的种群中，植株的生长符合“密度效应”原则，即密度越大，单株植物的生物量越小;并且在大风环境中，趋向于分配更多生物量到地下部分。种内竞争情况下油蒿幼苗的竞争能力强于种间竞争，这可能是自然群落中的油蒿不是聚集分布的一个原因。

科尔沁沙地69种植物种子重量比较研究

研究了科尔沁沙地 6 9种植物的繁殖体 (30种为种子 ,39种为果实 )重量。结果表明 :1 )传播体为果实的植物可分为 4个组别 (即果实单粒重 <0 .1mg、0 .1～ 0 .9999mg、1～ 9.9999mg、1 0～ 99.9999mg) ;黄蒿 (Artemisiasco paria)果实 (0 .0 5 1 7mg)和小香蒲 (Typhaminima)果实 (0 .0 6 82mg)最轻 ,苍耳 (Xanthiumsibiricum)单个果实 (77.894 3mg)最重 ;2 )传播体为种子的植物可分为 3个组别 (即种子单粒重 0 .1～ 0 .9999mg、1～ 9.9999mg、1 0～ 99.9999mg) ;马齿苋 (Portulacaoleracea)种子 (0 .1 5 1 4mg)最轻 ,苦参 (Sophoraflavescens)种子 (4 6 .781 6mg)最重 ;3)黄蒿、马齿苋、轮叶沙参 (Adenophoratetraphylla)、碱地肤 (Kochiasieversiana)、狼尾花 (Lysimachiabarystachys)、灰绿藜 (Chenopodiumglaucum)、刺沙蓬 (Salsolaruthenica)、菟丝子 (Cuscutachinensis)、大籽蒿 (Artemisiasieversiana)、狗尾草 (Setariaviridis)、野古草 (Arundinellahirta)等植物所以广泛分布可能是因为它们繁殖体轻 (<1mg)且具有持久土壤种子库 ;4 )流沙上的先锋植物或沙生演替系列前期植物沙蓬 (Agriphyllumsquarrosum)、差巴嘎蒿 (Artemisiahalodendron)、乌丹蒿 (Artemisiawudanica)、狗尾草、雾冰藜 (Bassia