多枝柽柳(Tamarix ramosissima)与疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia)是塔里木河下游优势种,也是重要的丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)共生植物,二者常相伴而生且均受水分严重限制.研究采用盆栽试验法,以疏叶骆驼刺和多枝柽柳幼苗为试验材料,设定正常水分[土壤相对含水量(70±5)％,D0]、中度水分胁迫[土壤相对含水量(40±5)％,D1]和重度水分胁迫[土壤相对含水量(20±5)％,D2]3个水分梯度,设置接种(AMF+)和不接种(AMF-)2种处理,以及供体植物疏叶骆驼刺和受体植物多枝柽柳之间2种菌丝传递距离(长菌丝传递距离30 cm,L;短菌丝传递距离15 cm,S),探究了干旱胁迫下丛枝菌根真菌菌丝传递距离对2种不同生活型的植物生长和生理的影响.结果表明,(1)供体植物接种AMF后在供、受体间形成丛枝菌根菌丝网络(arbus-cular mycorrhizal networks,AMNs),其中与正常水分(D0)处理下的侵染率相比,重度水分(D2)处理下长距离处理受体侵染率的降幅为73.22％.(2)在中度水分处理下,AMF对长、短距离处理受体均有促进作用,而在重度水分处理下对长距离处理受体株高、基径相对增长率和生物量无促进作用.(3)各水分处理下AMF对受体植物根系生长指标具有显著促进作用(P＜0.05),且S处理优于L处理,但在重度水分及长距离处理下的受体表现出显著较低的水平.(4)在中度水分处理下,AMF对长、短距离处理受体抗氧化酶活性、渗透调节物质含量、叶绿素含量和叶片相对含水量均有促进作用,且不同距离处理间差异不显著,而在重度水分处理下对长距离处理幼苗无促进作用.因此,在正常水分和中度水分处理下,接种AMF可显著促进长距离端受体植物的表观生长、生物量积累、抗氧化酶活性、渗透调节物质和叶绿素的含量,提高受体植物的抗旱性,在重度水分胁迫下AMF对长距离端受体植物的促进作用不显著.

选择博斯腾湖北岸优势种塔干柽柳为研究对象,对不同地下水埋深处其光合特性进行对比研究,探究塔干柽柳对不同地下水埋深的响应和适应机制.在垂直湖岸线的方向上,选取地下水埋深为0 m,1.25 m和2.25 m的样地,选择健康的3—5龄塔干柽柳作为测量对象,用Li-6400光合作用仪测定其光响应过程.结果如下:(1)当PAR>800μmol·m–2·s–1时,对应相同的光合有效辐射,不同地下水埋深处塔干柽柳的净光合速率(Pn)的值的表现为:Pn地下水埋深2.25m>Pn地下水埋深1.25m>Pn地下水埋深0m;(2)地下水埋深2.25 m处,塔干柽柳的净光合速率定积分值最高,由非直角双曲线拟合得到的饱和净光合速率值最大,暗呼吸速率最大,光饱和点最高,光补偿点最低;(3)当PAR>1000μmol·m–2·s–1时,地下水埋深2.25 m处,塔干柽柳的胞间浓度CO2(Ci)和蒸腾速率(Tr)随光合有效辐射的增加而增加,地下水埋深0 m和1.25 m处呈平稳的变化趋势;(4)当PAR<800μmol·m–2·s–1,水分利用效率(WUE)光响应三条曲线整体值大致表现为:地下水埋深2.25 m>地下水埋深1.25 m>地下水埋深0 m.得出如下结论:地下水埋深2.25 m处塔干柽柳的光合特征参数以及水分利用效率等各项生理指标均表现最佳,博斯腾湖北岸水埋深约2.25 m处适宜塔干柽柳生长.

以塔克拉玛干沙漠北缘典型荒漠区柽柳灌丛沙堆,柽柳包为研究对象,在2005-2006年期间调查了柽柳包及相邻沙漠裸地地表甲虫多样性.结果表明:2005年和2006年柳包上地表甲虫个体数量和物种数均高于沙漠裸地,柽柳包上的地表甲虫物种数分别为21种和16种,沙漠裸地中分别为10种和12种,柽柳包上物种丰富度明显高于沙漠裸地.选取优势种髋胫小土甲(Penthicicus koltzei Reitter)进行相对种群密度的估算,髋胫小土甲在柽柳包上分布数量较多,密度可达到每平方米在13头以上;但沙漠裸地仅有6头左右.柽柳包对甲虫多样性有明显的庇护所的作用,有利于维持甲虫物种多样性.2种不同生境条件下地表甲虫的数量存在明显的季节变动,其数量高峰分别出现在2005年6月和2006年7月,可能与不同季节环境的极端性(如气温峰值和洪水早晚)导致的食物丰富程度有关.

2017年4和5月,在位于新疆塔克拉玛干沙漠南缘的和田地区民丰县对白尾地鸦(Podoces bidduphi)的巢址选择进行研究.共记录白尾地鸦巢12个,测量了巢参数,用Mann-WhitneyU检验分析巢样方与对照样方的差异,用主成分法分析影响白尾地鸦巢址选择的主要因子.结果显示:1)白尾地鸦巢多筑于绿洲边缘的柽柳(Tamarix)灌丛,巢距地面高(109.1±13.2)cm,巢深(8.5±0.5) cm,巢厚(3.8±0.4)cm,内径(13.9±0.9)cm,外径(21.6±1.3)cm;2)巢样方的植被物种数和植被盖度远高于对照样方;3)影响白尾地鸦巢址选择的主要因素为植被物种数及干扰,其中干扰主要指距道路以及距居民点的距离.综上所述,白尾地鸦的巢址选择受食物等生存需求和躲避干扰等安全因素的双重影响,是生存与繁殖权衡的结果.

在塔克拉玛干沙漠北缘荒漠绿洲过渡带设置1 hm2研究样地,应用相邻格子法进行每木调查,从径级结构、空间分布格局、生命表、存活曲线和时间序列等方面研究柽柳种群结构与空间格局动态及其形成机理.结果表明:荒漠绿洲过渡带柽柳群落结构简单、物种稀少,多为单优群落.柽柳种群径级与高度结构均呈纺锤型,属衰退型种群;存活数、期望寿命(ex)随径级增加而降低,存活曲线接近DeeveyⅡ型,小径级死亡率、消失率与高度级失稳率较高,未来小径级、大径级灌木数量分别随时间推移减少与显著增多,更新资源匮乏使种群走向衰败.柽柳种群空间格局总体上为聚集分布,幼苗、小径级灌木为聚集分布,中、大径级灌木则为随机分布;不同径级的空间格局随尺度变化明显不同,小径级与大径级灌木分别在＜3 m、＜13 m和17-36 m尺度内呈随机分布,其他尺度均呈聚集分布,而中等径级灌木在研究尺度内呈随机分布,这是其繁殖特性、种内竞争、生境异质性与生态适应的结果.小径级与中等径级灌木、小径级与大径级灌木空间关联性分别在≥9 m、7-47 m空间尺度上相互排斥,致使幼小径级生长发育受抑而影响种群稳定.种群多度分布与环境的多元统计分析表明土壤水分、氮素是限制柽柳种群生长、分布和造成种群更新困难、衰退的主要因子.

荒漠绿洲过渡带在维护绿洲生态安全和绿洲稳定上具有重要作用.垦荒等土地利用的增强使得荒漠绿洲过渡带的健康稳定受到了巨大的挑战.以塔克拉玛干沙漠南缘典型荒漠绿洲过渡带为研究对象,系统分析了不同土地利用方式(桑田、半自然柽柳林、瓜地、棉花-玉米地)对土壤养分化学计量特征的影响.土壤取样沿农田到荒漠方向进行,分5层进行.研究发现,土壤各养分指标均受土地利用方式(4种)、土层(5层)和与农田边缘垂直距离(4梯度)的显著影响,且存在一定的交互作用.土地利用方式显著影响土壤各养分元素含量.随土层由浅到深,有机碳(C)、有效氮(N)和有效磷(P)基本呈下降趋势,全N具有波动变化,而全P变化不显著.随与农田边缘垂直距离的增加,各养分含量基本呈递减趋势.对同一土层(共选择三层)不同土地利用方式下土壤养分具体分析表明,棉花-玉米地这一利用方式在农田内部具有最高的土壤有机C和全N含量,其次为桑田.随着与农田边缘垂直距离的增加,土壤C、N含量优势减弱.除农田内部样地(0 m)外,三层土壤全P含量基本呈桑田＞柽柳林＞棉花-玉米地趋势.表层有效N含量在农田内部样地(0 m)瓜地最高,其他距离处(大于等于20 m)棉花-玉米地高,下层土壤有效氮含量在农田内部各土地利用方式间无差异.在各距离样点处不同土地利用类型间土壤有效P含量的变化无明显规律,在农田内部以瓜地有效P含量最高.棉花-玉米地土壤全量N/P在农田内部和与农田边缘垂直距离20 m处含量最高.三土层土壤有效N/P在农田内部以柽柳林最高,随着与农田边缘垂直距离增加,土壤有效N/P显著改变.综合来看,土地利用对荒漠绿洲过渡带土壤营养含量的增加具有正向作用,由土壤养分变化带来的生态效应值得关注.

干旱区人工防护林植物采用滴灌的方式补给水分以促进人工生态屏障的建成和稳定性维持,然而持续滴灌导致表层土壤盐分累积,最终威胁人工防护林的生长和生态功能.本研究通过测定塔克拉玛干沙漠南缘防护林和自然群落多枝柽柳(Tamarix ramosissima)的茎水、各潜在水源(土壤水和地下水)的稳定氢(δD)氧(δ18O)同位素值,以及叶片氮(N)、磷(P)含量和稳定碳同位素(δ13C)值,探究滴灌补水对多枝柽柳叶片养分特征和水分利用策略的影响.结果 表明:滴灌群落多枝柽柳对中层土壤水(40～ 100 cm)的利用率高于自然群落,但其主要水分来源仍然是地下水,说明其根系已经深达地下水层;滴灌群落多枝柽柳叶片N、P含量显著高于自然群落,表明水分的补给影响了植物对养分元素的吸收和转移;滴灌群落多枝柽柳长期水分利用效率显著高于自然群落,可能与灌溉造成的盐分胁迫或其叶片N、P含量较高有关,但盐分胁迫尚未对多枝柽柳造成毒害.防护林建成后可以减少灌溉用水量或停止滴灌,从而节约防护林长期建设的用水量和维护防护林生态屏障的稳定性.

为加强塔里木河流域胡杨林生态保护,维系胡杨林植被系统多样性、稳定性和完整性,针对塔里木河上游吐江、中游坎白尔吾斯坦生态监测断面,从胡杨冠幅、长势打分、年龄结构、幼苗出现频率及生理指标进行了调查和测定.分析距水源远近对胡杨林群落特征的影响.结果表明:①淹灌前后胡杨幼苗在单位面积内(植)株(个)数从0.08株·m-2增加到0.80株·m-2;长势较差的胡杨逐渐被长势较好的替代;同一柽柳在淹灌前后新枝增幅71.6％.②随着距生态闸距离的增大胡杨冠幅、单位面积内胡杨数呈现下降趋势;且长势打分也呈下降趋势,随着淹灌距离的增大分别下降了5.0％、19.3％、45.5％;胡杨幼林和中成林随着淹灌距离增大分布呈下降趋势、过熟林呈上升趋势,幼林分别下降了28.6％、85.7％、100％.过熟林分别增加了32％、88％、132％;胡杨幼苗出现频率随着淹灌距离增大分别下降了21.83％、44.51％、27.78％;③生态补水后,可溶性糖(SS)、脯氨酸(Pro)和脱落酸(ABA)均呈现减少趋势.在淹灌距离300 m、450 m、600 m处可溶性糖(SS)减少了37.4％—42％;脯氨酸(Pro)减少了36.6％—41.9％;脱落酸(ABA)减少了29.8％—41.9％.生态补水在一定程度上缓解了胡杨水分胁迫,使的胡杨生长环境得以好转.

丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是一类能与绝大多数维管植物形成互惠共生关系的土壤微生物.为了探究塔里木河下游荒漠河岸林优势种多枝柽柳(Tamarix ramosissima Ledeb.)幼苗-AMF共生体应答干旱胁迫的反应,本研究设置了正常水分(土壤相对含水量为(70±5)％)和干旱胁迫(土壤相对含水量为(30±5)％)两种处理,探讨AMF接种与否对多枝柽柳幼苗生长势及生理指标的影响.结果显示:(1)干旱胁迫下,与未接种组相比,接种AMF的多枝柽柳幼苗的株高、基径、冠幅相对增长率分别增加24.6％、9.1％、32.3％;(2)与正常水分处理组相比,干旱胁迫下,多枝柽柳幼苗的菌根侵染率降低了26.47％;(3)与未接种的幼苗相比,AMF-多枝柽柳幼苗共生体在干旱胁迫下,抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性与渗透调节物质(Pro、SS)含量升高,丙二醛含量降低.

叶片是植物获取资源的重要器官,研究其功能性状与环境因子的关系,有助于更好地了解植物对环境要素变化的生态适应性.以塔里木盆地北缘不同生境下(绿洲、过渡带、荒漠)典型荒漠植物多枝柽柳(Tamarix ramosissima)为研究对象,分析其叶片结构和生理性状在不同生境间的差异,建立叶片性状与土壤理化因子的相关关系,解析荒漠植物的生态适应性并揭示影响荒漠植物叶片功能性状的关键环境因子.结果表明:(1)多枝柽柳叶片功能性状具有不同程度的变异,其中叶片面积变异幅度最大(40％),比叶面积、可溶性蛋白含量等变异幅度最小(均为15％).(2)多枝柽柳叶片厚度和叶片面积等结构性状以及叶片可溶性蛋白、脯氨酸、淀粉含量等生理性状在不同生境中均具有显著差异(P＜0.05),其中可溶性蛋白、脯氨酸含量均在荒漠生境中达到最高.(3)多枝柽柳叶片部分功能性状之间存在显著的相关关系,其中叶片厚度、淀粉含量等与叶组织密度呈显著负相关关系(P＜0.05),而叶片厚度与淀粉含量之间、可溶性糖含量与非结构性碳水化合物含量之间均呈极显著正相关关系(P＜0.01).(4)通过RDA排序分析发现,土壤速效磷含量、土壤含水量、pH、容重等土壤环境因子影响较大,对多枝柽柳叶片功能性状有较好的解释.研究表明多枝柽柳通过叶片功能性状变化以及性状之间协同-权衡的生态对策来适应极端干旱环境,土壤水分和速效磷含量是影响其叶片功能性状最关键的土壤环境因子,研究可为极端干旱区荒漠植被的科学管理、保护和恢复提供理论依据.