荒漠草原优势植物水分利用策略与干旱适应机制_生物科学

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前言

荒漠草原生态系统是干旱、半干旱地区重要的生态系统类型，地处我国北方农牧交错带的荒漠草原是宁夏重要的生态屏障和牧业基地。由于其易受养分流失、干旱胁迫、沙漠化等影响...

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1　绪论

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1.1　研究背景与意义

世界上最干旱的草原类型就是荒漠草原，它处于草原与荒漠的过渡带上，在我国主要位于西北干旱区，占全国草地面积的77.6%（李瑞等，2006）。荒漠草原生态系统不仅是...

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1.2　国内外研究概况

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1.2.1　植物水分利用来源与氢氧稳定同位素技术

降水和地下水是荒漠草原地区植物吸收利用的主要水源，但降水量分布很不平衡，由于降水的补给使土壤水分形成短期富集效应，在一定程度上影响并决定着植物的生长和繁衍，而植...

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1.2.2　植物水分利用效率与碳稳定同位素组成

1.2.2.1　植物水分利用效率的研究意义植物水分利用效率（WUE）用于表征植物在一定水热条件下干物质积累与消耗水量的相关性，是农作物节水抗旱育种研究中作为水...

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1.2.3　荒漠草原植物干旱适应的生理生态学研究进展

由于长期在干旱环境下生存，荒漠草原植物形成了一系列抵御干旱逆境的生理生态机制（胡小文等，2004）。Volaire（2018）提出植物在结构和生理过程上进化出一...

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1.3　研究目标

在荒漠草原地区，干旱胁迫往往会造成群落植被的水力失衡，尤其在人工灌木建植恢复区，水力失衡问题更为突出（赵亚楠等，2018），使部分地区土壤水分亏缺出现干层，从而...

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1.4　研究内容

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1.4.1　不同降水期群落植被组成特征与优势植物水分利用来源的研究

通过对典型群落的样地调查，分析不同降水季各群落植被组成变化的影响，确定出优势种。利用稳定同位素技术，测定土壤水、地下水和雨水等水分的氢氧同位素值，以及植物茎秆水...

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1.4.2　不同降水期优势植物叶片δ13C 值特征与水分利用关系的研究

利用稳定碳同位素技术，比较研究不同群落植物的δ13C 值特征和长期水分利用效率。重点研究不同优势植物叶片δ13C 值特征对水分利用效率的指示作用，以及不同降水条...

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1.4.3　干旱胁迫对优势植物器官生物量分配与营养元素分布的影响

室内模拟不同程度的干旱胁迫，研究优势植物不同器官生物量分配与营养元素分布的动态变化，对比分析不同植物在干旱胁迫下生物量和营养元素的分配特征，以及二者之间的相互关...

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1.4.4　干旱胁迫对优势植物δ13C 值与水分生理特征的影响

重点研究不同程度干旱胁迫条件下优势植物不同器官δ13C 值的变化，测定分析植物叶片相对含水量、绝对含水量及脯氨酸含量的动态变化，分析优势植物不同器官δ13C 值...

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1.4.5　干旱胁迫对优势植物叶片光合生理参数及超微结构的影响

重点研究不同程度干旱胁迫条件下不同优势植物的气体交换参数、叶绿素荧光及叶绿素含量的变化特征；采用电镜技术，观测不同干旱胁迫条件下不同植物叶片超微解剖结构，从植物...

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1.5　研究方法

本研究将田野试验与室内模拟控制试验相结合，从野外试验中获取处于原生生长状态时的优势多年生植物对不同土壤水分变化（由降水引起）的水分利用与生理响应信息；在室内模拟...

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1.5.1　稳定同位素技术

应用稳定碳同位素技术，一是测试研究植物中长期水分利用效率，分析植物在不同水分环境条件下的水分关系和水分利用策略；二是区别判断群落不同植物的光合途径，预测不同植物...

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1.5.2　光合生理参数测试技术

采用美国LI-COR 公司LI-6400-40 便携式光合测定系统，测定不同处理下植物的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Gs）等气体交换参数。 ...

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1.5.3　电镜技术

采用戊二醛-锇酸配合固定法对植物叶片材料进行固定、包埋，利用莱卡UC-6 型超薄切片机切片，经醋酸双氧铀-柠檬酸铅双重染色后，完成超薄切片制片。在JEM-210...

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1.6　技术路线

图1-1　技术路线 Fig 1-1　Technical route...

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2　荒漠草原三种典型群落土壤与植被特征分析

降水是荒漠草原生态系统过程和功能的最重要限制因子，降水分布的不平衡是造成荒漠草原水分亏缺和干旱胁迫的直接因素，植被群落的物种组成对生长季降雨的变化极端敏感，尤其...

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2.1　材料与方法

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2.1.1　研究区概况

研究区位于宁夏东部风沙区的盐池县（37°04′～38°10′N，106°30′～107°41′E），南靠黄土高原，北与毛乌素沙地相连。地貌由黄土高原向鄂尔多斯台...

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2.1.2　样地设置

根据预概查掌握的荒漠草原植物群落类型分布、物种组成、植被覆盖度等基本情况，选择位于高沙窝镇黄记场村附近自然恢复荒漠草原区为调查试验区，面积大于200 hm2，禁...

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2.1.3　气候和土壤调查

2016—2017年的降水量、温湿度等气象参数从宁夏盐池县高沙窝镇草原资源生态监测站获取。在每块样地开展土壤调查，按对角线5 点法采集0 ～20 cm、20～...

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2.1.4　植被调查

本研究分别于2016年6月、9月和2017年7月共开展3 次植被调查，采用限定随机取样法，在2 个样地内设置100 m×100 m 的调查样地。在每个群落分布区...

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2.1.5　数据统计与分析

α 多样性指数：采用Simpson 指数D， Shannon-Wiener 指数H，丰富度指数S 和Pielou 均匀度指数E，进行多样性的测度（杨允菲， 20...

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2.2　结果与分析

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2.2.1　研究区气候特征

研究期间（2016—2017年）降水量监测结果如图2-1 所示，2016年全年降水量为340.25 mm，在植物生长季（5—9月），5月1日－6月30日降水量为...

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2.2.2　试验样地的土壤结构与物理特征

表2-1 中，在2 个样地之间，除了非毛管孔隙度有显著差异外，其他指标差异不显著，蒙古冰草样地0 ～20 cm 和20 ～40 cm 土层的非毛管孔隙度分别为2...

《荒漠草原优势植物水分利用策略与干旱适应机制》简介

前言

目录

1　绪论

1.1　研究背景与意义

1.2　国内外研究概况

1.2.1　植物水分利用来源与氢氧稳定同位素技术

1.2.2　植物水分利用效率与碳稳定同位素组成

1.2.3　荒漠草原植物干旱适应的生理生态学研究进展

1.3　研究目标

1.4　研究内容

1.4.1　不同降水期群落植被组成特征与优势植物水分利用来源的研究

1.4.2　不同降水期优势植物叶片δ13C 值特征与水分利用关系的研究

1.4.3　干旱胁迫对优势植物器官生物量分配与营养元素分布的影响

1.4.4　干旱胁迫对优势植物δ13C 值与水分生理特征的影响

1.4.5　干旱胁迫对优势植物叶片光合生理参数及超微结构的影响

1.5　研究方法

1.5.1　稳定同位素技术

1.5.2　光合生理参数测试技术

1.5.3　电镜技术

1.6　技术路线

2　荒漠草原三种典型群落土壤与植被特征分析

2.1　材料与方法

2.1.1　研究区概况

2.1.2　样地设置

2.1.3　气候和土壤调查

2.1.4　植被调查

2.1.5　数据统计与分析

2.2　结果与分析

2.2.1　研究区气候特征

2.2.2　试验样地的土壤结构与物理特征

《荒漠草原优势植物水分利用策略与干旱适应机制》简介

前言

目录

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究概况

1.2.1 植物水分利用来源与氢氧稳定同位素技术

1.2.2 植物水分利用效率与碳稳定同位素组成

1.2.3 荒漠草原植物干旱适应的生理生态学研究进展

1.3 研究目标

1.4 研究内容

1.4.1 不同降水期群落植被组成特征与优势植物水分利用来源的研究

1.4.2 不同降水期优势植物叶片δ13C 值特征与水分利用关系的研究

1.4.3 干旱胁迫对优势植物器官生物量分配与营养元素分布的影响

1.4.4 干旱胁迫对优势植物δ13C 值与水分生理特征的影响

1.4.5 干旱胁迫对优势植物叶片光合生理参数及超微结构的影响

1.5 研究方法

1.5.1 稳定同位素技术

1.5.2 光合生理参数测试技术

1.5.3 电镜技术

1.6 技术路线

2 荒漠草原三种典型群落土壤与植被特征分析

2.1 材料与方法

2.1.1 研究区概况

2.1.2 样地设置

2.1.3 气候和土壤调查

2.1.4 植被调查

2.1.5 数据统计与分析

2.2 结果与分析

2.2.1 研究区气候特征

2.2.2 试验样地的土壤结构与物理特征

1　绪论

1.1　研究背景与意义

1.2　国内外研究概况

1.2.1　植物水分利用来源与氢氧稳定同位素技术

1.2.2　植物水分利用效率与碳稳定同位素组成

1.2.3　荒漠草原植物干旱适应的生理生态学研究进展

1.3　研究目标

1.4　研究内容

1.4.1　不同降水期群落植被组成特征与优势植物水分利用来源的研究

1.4.2　不同降水期优势植物叶片δ13C 值特征与水分利用关系的研究

1.4.3　干旱胁迫对优势植物器官生物量分配与营养元素分布的影响

1.4.4　干旱胁迫对优势植物δ13C 值与水分生理特征的影响

1.4.5　干旱胁迫对优势植物叶片光合生理参数及超微结构的影响

1.5　研究方法

1.5.1　稳定同位素技术

1.5.2　光合生理参数测试技术

1.5.3　电镜技术

1.6　技术路线

2　荒漠草原三种典型群落土壤与植被特征分析

2.1　材料与方法

2.1.1　研究区概况

2.1.2　样地设置

2.1.3　气候和土壤调查

2.1.4　植被调查

2.1.5　数据统计与分析

2.2　结果与分析

2.2.1　研究区气候特征

2.2.2　试验样地的土壤结构与物理特征