为了解植物群落水分利用过程对生境异质性的适应,2021年4-9月测定乌兰布和沙漠沙丘和戈壁沙冬青群落不同灌木的木质部水和潜在水源(各层土壤水或地下水)的δD和δ18O值,通过MixSIAR模型量化不同潜在水源的贡献比例,明确各水分来源的季节动态.结果表明:早春大雨后4月和5月沙丘的沙冬青和旱蒿对10～25 cm 土壤水利用较多,黑沙蒿主要利用10～200 cm 土壤水;6-8月干旱时,沙冬青对100～200 cm 土壤水和地下水的利用增加,旱蒿和黑沙蒿对50～200 cm 土壤水的利用增加;9月中雨后沙冬青对各层土壤水和地下水的利用比例类似,旱蒿和黑沙蒿对10～50 cm 土壤水的利用增加.戈壁的沙冬青和泡泡刺4月和5月对各层土壤水的利用比例类似,6-8月和9月它们分别主要利用50～150 cm和10～50 cm土壤水;刺旋花则分别主要利用10～50 cm(4-5月)、25～150 cm(6-8月)和10～25 cm 土壤水(9月).两个沙冬青群落不同灌木的水分利用过程存在季节差异.干旱时,沙丘的沙冬青能够利用深层土壤水和部分地下水,而戈壁的沙冬青仅依赖深层土壤水,对降雨更加敏感.

藻类结皮形成和发育,能够提高土壤稳定性并增加土壤有机质含量,为微生物生长、繁殖和草本植物拓殖创造条件.因此,藻类结皮潜在功能对后续生物结皮及生态系统演替具有重要意义.然而,古尔班通古特沙漠藻类结皮营养循环相关微生物及潜在功能机制尚不清楚.以古尔班通古特沙漠不同区域藻类结皮为研究对象,采用宏基因组测序技术,研究藻类结皮微生物群落及碳氮循环功能基因特征.研究结果表明蓝藻菌门、变形菌门、放线菌门是藻类结皮中主要微生物类群,在沙漠固碳和氮循环中起到重要作用.微生物α多样性结果显示仅物种丰富度指数在三个区域内存在显著差异.β多样性结果显示藻类结皮未因沙漠局部气候及理化因子差异产生微生物群落分化.而微生物群落功能基因对环境变化响应要比微生物群落更为敏感,沙漠东部和西部藻类结皮功能基因产生显著分化.三个区域微生物功能基因中还原型三羧酸循环是自养生物固碳主要途径,而卡尔文循环是光合生物固碳的主要途径,其中rpiA和rbcS基因更易受到降水影响.鞘脂单胞菌属、念珠藻属和伪枝藻属在参与固碳过程中表现出的差异,可能是导致固碳功能基因产生分化的原因之一.氮循环主要途径以硝酸盐还原为主,大部分氮素通过硝酸盐同化作用被土壤微生物转化为铵盐,少量氮素被反硝化为一氧化二氮和一氧化氮流失.沙漠藻类结皮固氮作用较弱,仅有念珠藻属和伪枝藻属参与,且存在nifH、nifD、nifK三个功能基因.这些固氮功能基因更易受到土壤中硝态氮含量的影响.硝化过程仅注释到氨单加氧酶或甲烷单加氧酶编码pmoABC-amoABC基因,而hao和nxrA、nxrB基因均未注释获得.

乌兰布和沙漠东北段的防护林是保护东部河套平原农业生产的重要生态屏障,由于对人工造林研究缺乏重视,许多防护林体系中的林分有一定的衰退趋势.研究乡土树种人工栽培后的生态适应性,是指导人工防护林建设和可持续经营的重要举措.为了深入探究乌兰布和沙漠乡土树种人工栽培后的生态适应性,本文以 3种乡 土树种沙冬青(Ammopiptathus mongolicus)、霸王(Zygophyllum xanthoxylon)和蒙古扁桃(Prunus mongoli-ca)为研究对象,通过测定功能性叶片表皮形态、解剖结构、生理指标,结合当地气象数据,阐释3种植物对沙漠环境的适应机制.结果表明:3种植物分别以不同方式适应沙漠环境.沙冬青通过增大叶面积来增加受光面积、提高光合效率,利用密集的表皮毛和发达的角质层强化叶片机械防御能力,降低强光灼伤及水分蒸腾,维持细胞水分平衡,从而降低细胞膜脂过氧化.蒙古扁桃叶片簇生,通过增加叶片数量增加受光面积、提高光合效率,通过卷曲叶片躲避强光灼伤,通过特化气孔位置(将气孔全部分布于叶片下表面),利用发达的维管束、丰富的黏液细胞和晶体结构来降低水分蒸腾,维持细胞水分平衡,从而降低细胞膜脂过氧化.霸王叶片呈圆柱状条形结构,通过降低风阻,降低叶片遭受风沙流危害的概率,通过生理代谢调节提高叶片抗氧化物酶活性和渗透调节物质含量,维持细胞水分和活性氧代谢平衡.这些发现揭示了 3种植物在应对荒漠环境时所采取的不同的适应策略,为乌兰布和沙漠东北部乡土树种的引种驯化提供了新思路.

为研究短期水氮添加对杨柴生态修复区草本植物群落数量特征及其多样性的影响,在宁夏白芨滩国家级自然保护区杨柴生态修复区进行水氮添加试验,采用随机区组设计试验,每个区组设置 4 个水添加梯度(W0:未添加水分;W1:添加多年平均降水量的 33%;W2:添加多年平均降水量的 66%;W3:添加多年平均降水量的 100%)和 4 个氮添加梯度(氮添加量分别为N0:未添加氮素;N1:5 g·m-2·a-1;N2:10 g·m-2·a-1;N3:20 g·m-2·a-1)两两随机组合的 16 个水氮添加处理,共 4 个区组.结果表明:1)不同水氮添加使植物群落结构发生了显著变化,与对照(W0N0)相比,草本层优势种狗尾草的重要值在中氮不施水(W0N2)、低水耦合高氮(W1N3)、中水不施氮(W2N0)、中水耦合中氮(W2N2)几种处理下达到最大值,其峰值为 0.46,狗尾草集群分布明显,表明在中度水平的单一水、氮或中度水平的水氮耦合措施下群落聚集效应明显.2)在不同水氮添加处理下,从不施氮(N0)到高氮水平(N3),草本植物群落物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数以及Pielou均匀度指数均随着氮水平的增加呈先增大后减小的趋势,且都在中水耦合低氮(W2N1)处理下有最大值.3)氮添加对于生态修复区植物的物种丰富度、Simpson优势度指数以及Shannon-Wiener多样性指数均有显著影响(P<0.05).综上,适量的水和氮添加更有利于生态修复区植被恢复,W2N1 处理能够最好地改善杨柴生态修复区草本层植物群落物种多样性,从而有效地促进了沙漠化逆转进程.

苔藓结皮作为生物土壤结皮演替的最高阶段和生物量的最主要贡献者,对维持荒漠地表稳定和改善微环境具有重要作用.齿肋赤藓Syntrichia caninervis Mitt.作为荒漠苔藓结皮的优势种,是不可多得的开展抗逆性资源研究的重要材料.研究对齿肋赤藓进行不同NaCl浓度(0、200、300和400 mmol/L)和不同胁迫时间(处理1 d、2 d、3 d、5 d、7 d和14 d)处理,主要从结构特性和生理特性对其膜结构进行研究.结果表明:齿肋赤藓在中浓度NaCl胁迫(200 mmol/L和300 mmol/L)下均未观察到电导率显著变化,而随着胁迫时间的增加,细胞超微结构发生明显变化,特别在高浓度NaCl胁迫(400 mmol/L)下,细胞发生严重的质壁分离,叶肉细胞部分发生死亡,且出现大量泡状结构,而叶绿体大部分解体,片层结构消失,淀粉粒数量增加且体积变大,但这一过程中没有膜损坏的直接证据.据此关于齿肋赤藓耐受NaCl胁迫的膜结构稳定性有2种可能推测:(1)齿肋赤藓具有特殊的形态和解剖特征,例如:细胞壁较厚,且存在角隅加厚现象,使其能够在恶劣的盐胁迫环境下生存,并保留细胞结构完好无损;(2)在NaCl胁迫过程中,快速且持续的增加可溶性糖("组成性"保护物质)和游离脯氨酸,有助于提高细胞膜的稳定性.荒漠苔藓齿肋赤藓虽然没有被定义为盐生植物,但以上研究结果表明,齿肋赤藓可以作为一种新的模式物种展开关于盐胁迫方面的研究.

在腾格里沙漠东南缘选取2、5、8、34a和57 a的不同年限人工固沙植被区为研究样地,以流动沙地为对照,利用陷阱诱捕法调查了不同样地地面节肢动物的群落组成及多样性特征,阐明了固沙植被区地面节肢动物多样性对植被演替的响应规律.结果表明:(1)此次调查共获得地面节肢动物15685头,隶属于15目40科44个类群.随固沙年限的增加,地面节肢动物优势类群数基本无变化,常见类群数和稀有类群数分别增加了 0.5-2.5倍和0.25-2.75倍;捕食性、植食性和杂食性地面节肢动物类群数均呈上升趋势,分别增加了 0.5-3倍、0.2-4.2倍和0.3-1.67倍.(2)地面节肢动物总个体数表现为8 a和57 a固沙植被区显著高于流动沙地(P＜0.05),分别是流沙地的3.85倍和3.03倍;类群数和多样性指数均表现为57 a和34 a固沙植被区显著高于其他年限固沙植被区(P＜0.05),且57 a固沙植被区地面节肢动物类群数显著高于34 a固沙植被区(P＜0.05).(3)草本植物密度、土壤有机碳和灌木高度是影响固沙植被区地面节肢动物群落组成及多样性分布的主要因子,解释率分别为48.1％、25.2％和9.1％.草本密度、土壤有机碳与地面节肢动物个体数、类群数和多样性指数均呈显著正相关(P＜0.05);灌木高度与地面节肢动物个体数呈显著正相关,与类群数和多样性指数呈显著负相关(P＜0.05).综上所述:地面节肢动物对固沙植被不同演替阶段环境条件的选择和适应性不同.流动沙地经人工固沙后,可以提高地面节肢动物的多样性,且34 a固沙时间是地面节肢动物多样性保持相对稳定的关键时间节点.

豆科植物在氮素缺乏的荒漠生态系统中大量存在,是该生态系统提供有效氮的中心,也是这一区域重要的先锋物种.该文选择古尔班通古特沙漠广泛分布的弯花黄芪(Astragalus flexus)和镰荚黄芪(Astragalus arpilobus)作为研究对象,分别在 0～5、5～15 cm 土层添加 3 种不同形态氮(15 N-NH4+、15 N-NO3-、15 N-glycine),研究两种植物及各器官对不同形态氮素的吸收、分配策略.结果表明:(1)在不同土层中,两种植物均偏好吸收硝态氮,并且弯花黄芪、镰荚黄芪对硝态氮的最高吸收速率均为 3.26、2.59 μg·g-1·h-1.(2)在不同土层中,植物各器官间均对不同氮源吸收及分配有显著性差异(P<0.05),弯花黄芪根的15N吸收量均大于镰荚黄芪的,3 种不同形态氮主要分配于叶.(3)在不同土层中,不同氮源对两种植物的贡献率均为15 N-NO3->15 N-glycine>15 N-NH4+,硝态氮对弯花黄芪氮素吸收的贡献率在 37%～41%之间,而对镰荚黄芪氮素吸收的贡献率最高可达 45%.(4)植物各器官间均对不同形态氮的回收率存在显著性差异(P<0.05);在 0～5 cm土层中,植物各器官对硝态氮的回收率均为叶>茎>根,而在 5～15 cm土层中,弯花黄芪表现为叶>根>茎.总体上,在古尔班通古特沙漠生态系统中,不同生活型豆科植物对氮素吸收及分配能力既有一致性也有差异性,并且受到不同土壤深度、氮形态的影响.该研究结果为新疆干旱、半干旱区豆科植物的氮吸收利用及分配提供了理论依据.

藓结皮作为干旱半干旱地区生物土壤结皮发育演替的稳定阶段,参与了荒漠生态系统的物质循环和能量流动,为微生物多样性的维持提供了微生境.了解藓结皮植物-土壤连续体不同粒径土壤微生物群落多样性对认识藓结皮的生态过程具有重要意义.本研究采用Illumina MiSeq技术对藓结皮植物-土壤连续体以及结皮下层不同粒径土壤微生物多样性和群落结构进行了分析.测序结果得到10,730个细菌变异序列(ASVs)和3,035个真菌ASVs.藓结皮附着土细菌群落α多样性指数低于结皮下层,而藓结皮附着土真菌群落α多样性指数显著高于结皮下层和结皮抖落土.藓结皮层常见的细菌门有放线菌门、变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、蓝细菌门、拟杆菌门,结皮下层土壤常见的细菌门有放线菌门、变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门,藓结皮附着土细菌群落变形菌门和拟杆菌门相对多度高于不同粒径藓结皮抖落土及藓结皮下层土.藓结皮层和藓结皮下层常见的真菌门有子囊菌门和担子菌门.藓结皮附着土与不同粒径抖落土在细菌群落微枝形杆菌属(Microvirga)、红色杆菌属(Rubrobacter)、苔藓杆菌属(Bryobacter)、土壤红杆菌属(Solirubrobacter)、地嗜皮菌属(Geodermatophilus)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、芽生球菌属(Blastococcus)、诺卡氏菌属(Nocardioides)、Rubellimicrobium、贫养杆菌属(Modestobacter)相对多度存在显著差异,藓结皮附着土与不同粒径抖落土在真菌群落曲霉属(Aspergillus)、Knufia、Darksidea、粉褶蕈属(Entoloma)、Monosporascus、Bhatiellae、亚隔孢壳属(Didymella)、链格孢属(Alternaria)、Cladosporium、镰刀菌属(Fusarium)相对多度上存在显著差异.藓结皮附着土细菌和真菌共现性网络比不同粒径藓结皮抖落土和藓结皮下层土细菌和真菌共现性网络更复杂且连通性更好.这些研究结果有助于在微环境尺度探究生物土壤结皮参与荒漠生态系统生物地球化学循环的微生物多样性的变化规律.

为探究古尔班通古特沙漠2种灌木不同空间位置"肥岛"效应,以该沙漠优势灌木——准噶尔无叶豆(Eremosparton songoricum)和沙拐枣(Calligonum mongolicum)为研究对象,以灌木根部为中心按20(A)、60(B)、100(C)、140 cm(D)向外延伸设置样点,每个样点按3个土层深度(0

中国内蒙古自治区(简称内蒙古)和蒙古国是使用蒙古族医药(简称蒙医药)及其药用植物资源分布的主要地区.该研究通过对野外调查、标本采集与鉴定、文献考证等方法分别收集了中国内蒙古总计133科,586属,1497种药用植物,蒙古国总计62科,261属,467种药用植物,对其种类、空间分布及影响因素进行了分析.结果为中国内蒙古药用植物种类比蒙古国较为丰富.中国内蒙古呼伦贝尔市、赤峰市及通辽市部分地区呈现热点聚集区;蒙古国东方省、苏赫巴托尔省、戈壁阿尔泰省、巴彦洪戈尔省、中戈壁省、科布多省、南戈壁省和中央省均有部分热点聚集区.以中国内蒙古与蒙古国为整体时海拔和气候因子对药用植物多样性的贡献率不显著.将中国内蒙古与蒙古国植被类型大致分为森林、草原、沙漠3种后,各因子贡献率显著上升.因此,药用植物资源分布与植被覆盖度由地形、气候及物种间互作等多种自然因素共同影响,各因子相互促进,相互制约.为今后药用植物资源的可持续发展和合理开发利用提供了参考依据.