Chemical composition and source characterization of spring aerosol over Horqin sand land in northeastern China

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浑善达克沙地植被的生态适应及植物资源特征

浑善达克沙地位于锡林郭勒高原中部，是我国干草原地带最大的一片沙地。由于长期过度利用，导致了草场退化、固定沙丘活化、沙地大面积沙漠化等一系列环境问题，防治沙漠化的进一步扩大已经刻不容缓。本论文的目的是了解沙地植被与环境的生态关系、沙生植物适应沙地环境的特点以及沙地植物资源特征，为在沙漠化防治中选择合适的治沙物种、制定合理的植被恢复方案提供理论依据。论文包括三方面的内容：1 浑善达克沙地丘间低地草本植物群落的分类与排序;2 沙埋对中间锦鸡儿幼苗生长发育的影响;3 浑善达克沙地植物资源分析。 对丘间低地的草本植物群落进行TWINSPAN 分类和DCA 排序结果表明，浑善达克沙地中部研究区域丘间低地植物群落可分成四个主要类型，每个类型各具不同的特点，土壤盐分以及相关的土壤水分因素对群落分布有着显著的影响。在沙地环境中，沙埋是影响植物幼苗存活的一个重要因素。中间锦鸡儿（Caragana intermedia）是浑善达克沙地和毛乌素沙地固定和半固定沙丘上常见的一种沙生灌木。为了研究沙埋对其幼苗的存活以及生长的影响，对出土后生长了一个月的中间锦鸡儿实生苗进行沙埋实验，实验处理有对照、部分沙埋和全埋，结果表明，部分沙埋对中间锦鸡儿幼苗的生长发育没有显著的影响，说明中间锦鸡儿是一个比较耐沙埋的物种，尽管全部沙埋对其幼苗的生长发育产生了显著的抑制。 浑善达克沙地的物种资源丰富，有种子植物约952 种，分布在348 属、75 科中，菊科和禾本科是最大的两个科;草本植物是主要的生活型，有828 种，占物种总数的86.97％;植物的水分生态类型以中生植物最多，有577 种，占物种总数的61.1％，其次为旱生植物291 种，占总数的30.8％;沙地中有优良牧草植物149 种，可用于固沙的植物几十种，有药用价值的植物约301 种。

浑善达克沙地植被恢复中几个问题的研究

浑善达克沙地位于内蒙古自治区锡林郭勒高原中部，是我国温带草原区最主要的沙地之一。由于沙质土壤特性和大陆性季风气候等自然条件的限制，长期过度放牧导致了沙地植被退化、固定沙丘活化等一系列环境问题，进而威胁到区域生态安全和可持续发展。恢复和重建退化了的沙地植被，防止沙漠化的进一步扩大已经刻不容缓。 本论文的目的是揭示沙地植被类型与环境的生态关系、沙地植物群落结构特点以及播种时期对沙地人工草地青贮玉米产量的影响，为在沙漠化防治中选择合适的治沙物种、制定合理的植被恢复方案、确定符合当地气候特点的人工草地最佳播种时间等提供理论依据。论文包括三方面的内容：1浑善达克沙地中部丘间低地植物群落分布与土壤环境因子关系;2浑善达克沙地中部植物群落物种多样性与土壤环境因子关系;3播期对浑善达克沙地青贮玉米产量的影响。 对在浑善达克沙地中部丘间低地上获取的102个植物群落样方进行了分析，按照样方中建群种和优势种的重要值把它们归属于28个植物群落类型。对102个群落样方进行去趋势典范对应分析（DCCA），结果表明DCCA排序轴第一轴主要代表地下水位的变化梯度;第二轴主要代表土壤的全氮含量和有机质含量的变化梯度;第三轴则代表土壤溶液的酸碱度值，即地下水位、土壤有机质、全氮含量和土壤溶液酸碱度影响沙地丘间低地植物群落的分布格局。 对流动－半流动沙丘、固定沙丘、丘间低地和淖尔边缘湖沼等四种生境的物种多样性研究结果表明，分布在流动沙丘－半流动沙丘的植物群落的物种丰富度指数和物种多样性指数最低，生态优势度指数较高，均匀度指数相对较高;固定沙丘的物种丰富度指数、物种多样性指数和均匀度指数较高，优势度指数较低;丘间低地和淖尔边缘湖沼的植物群落的物种丰富度指数，多样性指数低于固定沙丘的，但是高于流动－半流动沙丘的，优势度指数高于固定沙丘的，均匀度指数低于流动－半流动沙丘的。各个指数和土壤环境因子的相关分析表明，土壤溶液的酸碱度、土壤全氮和有机质含量与物种多样性有着较强的相关关系。 人工草地青贮玉米分期播种的实验结果显示:随着播期的推迟,英红玉米的地上生物量由2453±161kg/hm2降至1055±68kg/hm2;巴贮玉米的地上生物量由2159±65kg/hm2降至1016±70kg/hm2。两个品种的叶面积和株高都随着播期的推迟逐渐下降。5月27日和6月4日播种的青贮玉米的株高、叶面积和地上生物量显著高于6月11日和6月18日播种的青贮玉米的株高、叶面积和地上生物量（p＜0.05）。实验结果表明将当前生产实践中播种时间由6月中旬提前至5月底和6月初可以显著提高种植青贮玉米的产量。

毛乌素沙地种子萌发特性及浑善达克沙地荒漠化成因分析

毛乌素沙地与浑善达克沙地为我国著名的沙地。本文以毛乌素沙地荒漠化防治中常用的飞播植被恢复技术为突破口，研究飞播采用的主要植物种种子萌发与幼苗出土对沙埋与水分的响应，以改善植被飞播恢复技术。近年来浑善达克沙地快速发展的荒漠化进程引起了人们的极大关注，本文应用统计方法对浑善达克沙地荒漠化成因进行了系统研究。 羊柴(Hedysarum leave Maxim.)、柠条(Caragana korshinskii Kom.)、籽蒿(Artimisia sphaerocephala Krasch)与油蒿(Artimisia ordosica Krasch.)为鄂尔多斯高原广泛分布的植物种，也是该地区飞播选用的主要植物种。通过温室实验，对四种植物萌发特性及出苗与水分和沙埋深度的关系进行研究，阐明了种子萌发的最适水分条件和沙埋深度。四种植物种子萌发与出苗最适宜的供水量都接近于当地生长季的平均降水量 (50mm/month);最适宜的沙埋深度为0.5cm-1cm, 羊柴、柠条、籽蒿和油蒿的沙埋深度分别为：0.5、1.0、0.5和0.5cm。过多的水分和过深的沙埋显著降低种子萌发与出苗，反映了四种植物对沙区环境的生态适应。基于实验结果及当地气候特点，建议将鄂尔多斯地区的飞播时间由6月初提前至5月中下旬，以提高飞播植物的出苗率。 近年来浑善达克沙地荒漠化的发展呈现加剧的趋势。通过对位于浑善达克沙地中心区正蓝旗的自然和社会因子变化趋势的研究寻求该区荒漠化发生发展的原因，应用数理统计方法对正蓝旗一些重要的气候及经济因子在近40年的变化过程进行了系统分析，发现过度放牧及人口的急剧增加是导致正蓝旗乃至浑善达克地区荒漠化加剧的主要原因。同时，温室效应造成的全球增温也是重要的诱因之一。基于上述分析，对浑善达克沙地的荒漠化防治工作提出了一些具体的建议和措施。

浑善达克沙地与河北沽源地区土地沙漠化研究

The Otindag sandy land and the Guyuan region of Hebei Province lie in the agro-pastoral zone, where sandy desertification is serious. So they are typical for us to study on. In this paper, detail investigation were made on the Remote Sensing, Hydrochemistry, Chronology, grain size analyzing of research region to monitor sandy desertification and environmental background. The main conclusions are presented as following: 1. According to the diverse natural condition, the research area is divided into three types as sandy land desertification, cultivated land desertification and desertification reflected by lake change. The monitoring result of the first type shows that the main performance way of the sandy desertification in Otindag sandy land is that (1) the expansion of both the shifting dune and the half fixed sandy dune, (2) the reduce of the fixed sandy dune. While the result of the second type shows (1) the desertification land in the Guyuan region has first increasing then reducing change for about 30 years. (2) The sand mainly concentrates west of the research area and small part of wind-drift sand distributes northeast the research area with the spot shape. (3) The meadow area increases obviously. As far as the third type, the Dalai Nur lake area occurs first expanding then reducing change and the wind-drift sand around the lake first reduces then increases. 2. The land cover of the different types change with the same law. It is worth notice that the lake area changes oppositely with that of the wind-drift sand. 3. For about 5,000 a B.P. -2800 a B.P., the well developed palaeosols emerged. After that, three layer palaeosols were founded in the profile of Otindag sandy land. The analyses of grain size show that the sand grains of the south were coarser than that of the north. The sand in the north and middle were well sorted, while the south poor sorted. 4. Both the natural and human impact on the process of sandy desertification. On this research result, different regions have different influences. So the measures to improve sandy desertification should be choosed respectively.

毛乌素沙地两种蜜源植物羊柴和角蒿的传粉生物学研究

本论文从传粉生物学的角度出发，运用野外观察、室内测定和生物统计学方法，对毛乌素沙地的两种蜜源植物羊柴（Hedysarum leave）和角蒿（Incarvillea sinensis var. sinensis）的开花物候、花生物学特性、传粉昆虫行为以及繁育系统进行了研究，得出如下结论： 1．在自然居群中，存在着开白色花和紫红色花的两种羊柴植株，其中白色花植株仅占5.5±1.56%左右。白色花和紫红色花植株的花期存在明显的重叠，白色花植株的花期集中在8月中旬到9月上旬，而紫红色花植株的花期从7月中旬持续到9月中旬。在整个花期内，单个白色花植株的生产的总花数为125±11.33朵，明显少于紫红色花植株的372±30.38朵，两者存在极显著差异。 2． 羊柴白色花和紫红色花的单花花粉量、胚珠数和P/O值都存在显著差异。在单花开放的整个过程中，白色花的花蜜分泌量显著地高于紫红色花，但白色花和紫红色花的花蜜糖分浓度变化趋势相似，即都具有两个花蜜浓度高峰值。 3. 羊柴白色花植株稳定且访花频率较高的传粉者是散熊蜂、白脸条蜂和意大利蜂，而紫红色花植株稳定且访花频率较高的传粉者有散熊蜂、白脸条蜂、意大利蜂和海切叶蜂。传粉昆虫在白色花上的单花停留时间比紫红色花的稍长，两者存在显著差异。 4. 羊柴白色花植株和紫红色花植株自花授粉的结实率（白色花：4.31±0.34%;紫红色花：4.58±0.53%），相对于人工异花授粉的结实率（白色花：19.77±2.31%;紫红色花：21.03±3.02%）较低。自然结实率（白色花：25.93±2.30%;紫红色花：25.24±1.61%）没有显著性差异（F=0.25;P=0.80）。此外，羊柴不存在无融合生殖现象。 5. 角蒿花期从7月中旬持续到9月初，单花开放时间为5-9h;单花花粉量为18816.27±326.70、在花开放后3-4h时，花粉活力达到最大值71.98±1.23%，胚珠数为180.80±5.30，P/O值为104.7。在花开放后3-4h时，花蜜量达到最大值1.41±0.35ul。角蒿的传粉昆虫仅有散熊蜂和四条无垫蜂。在花开放过程中，花粉活力动态和花蜜分泌动态都与传粉昆虫的行为不吻合。 6. 角蒿自花授粉和人工异花授粉的结实率和结籽率均无显著差异。自然结实率为85.93±1.63%，显著地低于自花授粉和人工异花授粉，但是，自花授粉、人工异花授粉及自然对照的结籽率无显著差异。在开放传粉的情况下，被去雄的花结实率仅为48.90±5.37%，说明昆虫传粉仅贡献一部分结实率。角蒿不存在无融合生殖。

沙地中植物的传粉对策——毛乌素案例研究

地环境严酷多变，植物的物种多样性较低且常成斑块状分布，传粉昆虫的种类较少且其数量在时间和空间上变化较大。生长在沙地中的植物常采取一些独特的传粉对策来适应其严酷多变的的环境。然而，前人对沙生植物传粉生物学的研究还非常有限，至今未总结出其与沙生环境相适应的传粉生物学特点。本文以生长于毛乌素沙地的角蒿、披针叶黄华和羊柴三种主要蜜源植物为材料，通过大量的野外观察和人工实验，对其开花习性、花生物学特点、传粉和交配系统及有性繁殖成功进行了研究，得到以下主要结论： 1. 由于传粉昆虫的种类较少，传粉者的拜访频率低且时空分布不均，角蒿发育出一种有效的生殖保障机制——通过风驱动花冠脱落实现延迟自花授粉。在花开放后期，角蒿仍然张开且未萎蔫的花冠被风吹落，拖动冠生雄蕊沿花柱向前滑动，使得花药穿过张开的柱头裂片，从而实现自花传粉。然而在柱头裂片闭合后，由于柱头表面被封闭，使得这一自花传粉过程不能实现。该植物不存在雌雄异熟，并且是完全自交亲和的。与自然状况下相比，在风排除帐中花冠脱落的比例显著减小，说明风对角蒿花冠的脱落至关重要。在排除传粉者的情况下，花开放后期花冠的脱落显著增加了柱头上的花粉数，相应也显著增加了花的结实和结籽率，说明风驱动的花冠脱落可通过促进自交来增加果实和种子生产。仅散熊蜂和四条无垫蜂两种蜂为角蒿提供传粉，但在自然状况下样地中仅仅一半的花被拜访，并且去雄花的结实率显著低于未去雄的花，表明昆虫传粉仅对花的结实有部分贡献，并且延迟自花传粉能为角蒿提供繁殖保障。另外，角蒿的柱头较敏感，它的两个张开的柱头裂片在受到传粉者触碰后很快紧紧闭合，但是如果此时柱头表面未收到或仅收到少量花粉，闭合的柱头裂片又会重新张开，这一特性是一种动态的雌雄异位，能减少自交和异交的干扰，并且也是角蒿生殖保障机制的一部分。由于涉及花器官的运动及风和敏感柱头的积极参与，因此角蒿的延迟自花传粉与以前报道的自花传粉机制均不同。此外，角蒿由蜂类和风拖动花冠共同参与的传粉模式也是一种新的风和动物联合传粉机制。 2. 披针叶黄华在早春开花，植株密集，花量较大，由于在此期间开花的虫媒植物很少，此时出现的蜂类在食源有限的情况下频繁地拜访披针叶黄华的花。在传粉者频繁拜访的压力下，披针叶黄华采取了花药序次成熟和开裂的对策来实现花粉的最佳散布。披针叶黄华是自交亲和的，单花期长3-4天，它的十枚完全分离的雄蕊在2-3天内分五对序次地伸长和开裂，这五对花药序次开裂通常彼此间隔3-4小时，但这一行为在夜间停止。五对序次开裂花药的大小、花粉数量和可育花粉的比例无显著差异。有七种蜂为披针叶黄华提供传粉，其中山本氏切叶蜂是主要传粉者，它对披针叶黄华的拜访频率很高，一朵花平均每天受到25次拜访。山本氏切叶蜂在一次拜访中移出一朵花内可获得花粉的70-90%，且一次拜访和多次拜访对花粉的移取率无显著差异;在具有1-5对开裂花药的花间，昆虫对花粉的移取率也无显著差异，说明传粉者对花粉的移取能力很强。其花蜜的分泌模式与花药序次开裂的模式及传粉者的拜访特点相适应。正是传粉者高的拜访频率和强的花粉移取能力使得披针叶黄华采取了序次呈现花粉的策略来增加花粉被散布的机会。 3. 羊柴是毛乌素沙地的一种优势克隆植物，花期较长，开花量大。该种植物是不完全雄性先熟的，P/O比为55 610，花蜜的分泌模式与雌性功能的出现和昆虫的拜访相适应。有14种蜂为其提供传粉，其中意大利蜂、散熊蜂、白脸条蜂、和海切叶蜂是四种主要传粉者。该种植物具有自交异交混和交配系统，但自体受精结实率很低，种子繁殖需依靠传粉者提供授粉，传粉者的拜访行为能导致频繁的同株异花传粉。 4. 羊柴植株具有短时间大量开花的特点，但相邻不同斑块的开花时间差异很大，早、晚开花的斑块较少，大多数斑块一致在开花季节中期开花。这种斑块水平上开花的不同步能影响传粉者的种类组成和拜访频率，在整个开花季节内，传粉者的种类逐渐减少，并且早开花的斑块比那些中期开花的有更高的传粉者拜访频率,说明大量中期开花的斑块间存在传粉者竞争。在早开花的斑块中，传粉者的拜访频率与花展示的大小成显著正相关，说明大量开花能增加花展示对传粉者的吸引。但在中期开花的斑块中，随着开花量的持续增加，传粉者拜访减少。与中期开花的斑块相比，早、晚开花的斑块有更高的结实率。斑块水平上植株的结实率与羊柴的盖度、植株密度和重要值等种群统计学参数无显著相关，并且植株的大小和花展示的大小对开花时间与结实率的关系没有影响。由此可知，羊柴在斑块水平上大量开花和不同步开花共存的开花模式可能是对吸引传粉者和减少植株间对传粉者竞争的一种折衷。 5. 生长于毛乌素沙地的这三种主要蜜源植物的花期几乎不重叠，均具有泛化传粉系统，在花期内出现的大多数蜂类都可为披针叶黄华和羊柴提供传粉，比较特殊的是角蒿具有昆虫和风联合传粉的泛化传粉系统。三种植物都是自交亲和的，具有混合交配系统。这可能与沙地环境中蜂类的物种多样性较低，且其数量在时间和空间上变化很大有关。