沙坡頭人工固沙區(qū)油蒿葉片特征與環(huán)境要素關(guān)系研究.pdf

1、目前，對植物特征與環(huán)境要素關(guān)系的綜合研究已成為生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)。橫穿騰格里沙漠的沙坡頭鐵路雨養(yǎng)生物防護(hù)體系已有半個世紀(jì)的歷程，在保護(hù)包蘭鐵路的暢通運(yùn)行中起到極為重要的作用。在人工植被系統(tǒng)中，半灌木油蒿由于其獨(dú)特的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化特征和繁殖習(xí)性，能夠很好地適應(yīng)沙地環(huán)境，在人工植被中越來越占據(jù)主導(dǎo)地位。因此，本研究以沙坡頭不同年代種植區(qū)如1956、1964、1981、1987年種植區(qū)和流沙區(qū)優(yōu)勢植物油蒿為研究對象，在干旱年(2004)和極

2、端干旱年(2005)，通過測定土壤狀況如土壤養(yǎng)分、水分含量和優(yōu)勢植物油蒿葉片特征如穩(wěn)定碳同位素分辨率(△)、葉片氮、磷、鉀、灰分、水分、脯氨酸、可溶性糖含量季節(jié)變化及調(diào)查植被動態(tài)，分析了油蒿葉片特征與土壤環(huán)境和氣候條件之間的關(guān)系，對該人工植被系統(tǒng)的演替階段及可持續(xù)性進(jìn)行了初步探討，結(jié)果表明： 1)沙坡頭人工植被區(qū)土壤水分儲存量和土壤水分動態(tài)結(jié)果表明，在人工植被建立30年以后，土壤水分狀況逐漸好轉(zhuǎn)：人工植被系統(tǒng)經(jīng)過近50年的發(fā)展

3、演變，1956年種植區(qū)土壤含水量顯著高于1964年種植區(qū)；且土壤養(yǎng)分隨著固沙年限的增加而增加。說明在固沙近50年人工植被系統(tǒng)的土壤環(huán)境向比較健康的方向發(fā)展。 2)油蒿葉片特征如N、P、K、脯氨酸和可溶性糖含量因環(huán)境因素的變化而變化：極端干旱條件(2005年)引起油蒿葉片N和P含量顯著增加，而導(dǎo)致K含量和△顯著降低。且在極端干旱年干旱高溫引起油蒿葉片脯氨酸和可溶性糖含量的大量累積。表明在干旱脅迫下，油蒿通過累積P、脯氨酸和可溶性

4、糖等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來增強(qiáng)其抗旱性。同時，極端干旱環(huán)境導(dǎo)致油蒿蒸騰作用下降，葉片△降低，通過木質(zhì)部流對K的吸收運(yùn)輸降低。 3)、不同年份影響油蒿葉片特征的主導(dǎo)環(huán)境因素不同，在干旱年油蒿葉片N、K、灰分、水分及△隨50和100cm土層土壤水分的增加而增加，在土壤水分條件最好的流沙區(qū)最高，在水分最低的1964年種植區(qū)最低。同時油蒿葉片P和K含量與地面溫度和平均氣溫極顯著負(fù)相關(guān)。表明在干旱年，干旱區(qū)植物生理活動對土壤水分的依賴很強(qiáng)，且溫

5、度也是影響油蒿葉片P和K含量的主要限制因子。而極端干旱年氣象因子尤其是溫度是影響油蒿吸收養(yǎng)分的主要限制因子，油蒿N、P和K含量隨地面溫度和平均氣溫的升高而降低，油蒿葉片△隨50cm和100cm土層土壤含水量的增加而增大，但水分對其貢獻(xiàn)較2004年有所減弱。而極端干旱年人工植被區(qū)土壤P、K含量的增加促進(jìn)油蒿葉片碳同位素分餾。 4)沙坡頭人工植被系統(tǒng)經(jīng)過多年的演變，固沙區(qū)灌木蓋度隨固沙時間的動態(tài)變化趨勢表明在大約27．0年之前，灌

6、木蓋度表現(xiàn)出由增加一最高一降低的趨勢，而在大約27．0年之后，灌木蓋度又呈降低一最低一逐漸增加的變化趨勢。 綜上所述，油蒿通過累積P、脯氨酸和可溶性糖等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來緩解環(huán)境脅迫，且不同環(huán)境要素對油蒿葉片特征的貢獻(xiàn)有所不同，說明不同氣候條件下對油蒿葉片生理、生化和生態(tài)特征的控制作用具有多因子復(fù)雜性。人工植被系統(tǒng)經(jīng)過近50年的發(fā)展，油蒿群落仍在固沙區(qū)起著極為重要的作用，因而研究油蒿的生理生態(tài)特征及其群落的演替方向，具有重要的理論