近几十年来,嫩江流域湿地大面积萎缩、土地盐碱化严重,干旱频发,严重威胁生态安全、水环境安全和社会经济可持续发展.为量化嫩江流域干旱对生态系统的影响,利用标准化生态缺水指数(SEWD1),结合旋转经验正交函数、累积和曲线和Pearson相关性分析法分析嫩江流域1980-2017年生态干旱的时空演变规律,并利用游程理论提取生态干旱特征.结果表明:(1)生态干旱与影响因子间的相关系数排序为相对湿度＞归一化植被指数＞径流＞降水＞气温,其中生态干旱和相对湿度相关系数最大且大于0.5,呈现显著相关性,其余因子的相关系数均小于0.5,呈现低度相关性;(2)从SEWDI变化曲线上看,1980-1999年干湿交替呈现出一定的周期性,生态干旱以轻旱和中旱为主,总体呈加剧趋势;2000-2017年极端干旱和极端湿润事件频发,生态干旱总体呈缓解趋势.从累积和曲线上看,1980-1995年为嫩江流域生态干湿状态的正常波动时期,1996-2009年为嫩江流域生态干旱期,2012-2017年为生态湿润期;(3)生态干旱的干旱历时和烈度显示流域西南部严重程度较大,长期干旱风险较高,而流域北部干旱强度较大,较易发生单次较为严重的短期干旱.

河南段黄河位于黄河的中下游区域,河道宽、悬差大、滩区面积大、历史灾害最重.河南沿黄地区高质量发展的主要困境为沿河流域水土流失、黄河滩湿地保护与当地资源开发利用、农业发展之间的矛盾.部分中药对盐碱地、沼泽地有着较强的适应能力,也有部分中药具有防风固沙、防止水土流失的作用,沿黄流域发展中药材经济不仅是对中医药政策的落实,更是有效改善沿黄区域存在问题、推动区域高质量发展的重要举措.建议:(1)规划种植适宜滩区中药材,构建河南黄河滩区特色的中药产业体系;(2)综合利用中药材非药用部位;(3)大力发展湿地中医药养生生态旅游产业;(4)因地制宜确立政策,针对粮食产量低、布局条件差的农业效益低下区域,推进林下药、林药结合、林下草、林牧结合等栽培模式.

物种的遗传特征和外在环境条件的差异共同决定了植物功能性状的表达,植物功能性状可以反映物种对环境条件的适应策略.采用大样本抽样调查与统计分析方法,比较研究扎龙湿地 4 种生境(盐碱生境、旱生生境、湿生生境和水生生境)芦苇分株和叶功能性状,分析不同生境芦苇功能性状的分异规律及其对土壤因子的响应.结果表明:(1)不同生境芦苇功能性状均表现出中等程度变异.其中分株和叶性状均以盐碱生境最低(P＜0.05),分株及除叶面积和比叶面积以外的叶性状均以水生生境最高;株高和株重在种群内的变异系数为 15.96%—48.61%和 38.65%—87.82%,种群间的变异系数为 46.58%和66.39%;叶性状在种群内的变异系数为 13.21%—72.37%,种群间的变异系数为 26.46%—57.03%;(2)不同生境芦苇功能性状间存在协同变化特征.芦苇的株高、株重、叶长、叶宽、叶面积和叶重之间均呈极显著正相关关系(P＜0.01),比叶面积与其他性状的相关性因生境不同存在一定变化;(3)不同生境芦苇的原位土壤因子表现出异质性特征,芦苇功能性状的变异是含水量、pH、有机质和速效氮等土壤因子综合作用的结果.其中含水量、有机质和速效氮为正向驱动,而pH为负向驱动.因此,芦苇通过自我调节功能性状更好地适应不同的生存环境,局域尺度不同生境的土壤因子是引起芦苇功能性状产生分异的导因.

[背景]湿地是重要的甲烷排放源,因为其中栖息着各种产甲烷古菌.已知未培养甲烷古菌Rice Cluster Ⅱ(RCⅡ)类群广泛分布于低温酸性和北方泥炭藓湿地、淡水湿地及草本沼泽等环境,但它们在低温盐碱湿地中的分布及代谢途径尚未知.[目的]分析扎龙盐碱湿地未培养甲烷古菌RCⅡ类群的多样性、推测产甲烷代谢途径及其潜在的盐碱适应机制.[方法]16S rRNA基因扩增子测序分析扎龙湿地土壤中甲烷古菌群组成;构建16S rRNA基因克隆文库分析扎龙湿地土壤RCⅡ的多样性;宏基因组分析推测 RCⅡ 古菌编码的产甲烷途径及与耐盐碱相关物质的合成基因.[结果]16S rRNA 基因高通量测序发现未培养甲烷古菌的 RCⅡ 类群占扎龙盐碱湿地总甲烷古菌的13.280%±0.019%;系统发育学分析表明该湿地的RCⅡ由 3 个分支组成;宏基因组分析组装了 2 个优势的未培养RCⅡ的基因组,均含完整的氢还原二氧化碳产甲烷途径的基因,并编码海藻糖的转运与合成基因.[结论]扎龙盐碱湿地土壤富含未培养 RCⅡ 甲烷古菌,推测它们通过氢还原二氧化碳产甲烷,利用细胞内高的海藻糖适应盐碱环境.

基于遥感数据、气象数据、土壤数据以及社会统计数据,运用改进后的风蚀流失量模型定量评估了2010—2015年艾比湖湿地不同景观格局变化下防风固沙功能.结果表明:①景观动态度在2010—2015年增减波动性最大,以建设用地景观、滩地景观和沼泽地景观表现显著,戈壁景观和沙地景观波动幅度最小;②景观格局转移矩阵中,2000—2010年,各景观类型出现不同程度的减少,主要转向滩地景观,2010—2015年,主要转向旱地农田景观;③防风固沙价值量以旱地农田景观增长最显著,较2000年增加了3.01倍;④对比分析了改进后的风蚀流失量模型在本研究区的适用性,结果较好,表明植被覆盖度与防风固沙量存在显著相关性,随着时间的推移,各景观格局类型受人为活动影响加大,林地景观的防风固沙机能在减弱,而盐碱地景观则在增强.

采用单位面积取样,计数和测量的调查与统计方法,对扎龙湿地保护区4个生境单优群落芦苇种群分株构件数量特征进行比较分析.结果表明,4个生境芦苇种群从5月10日左右返青后进入营养生长期,分株高度和分株密度均持续增加到生殖生长初期的8月份,其中6-8月份差异均达到显著水平(P＜0.05),8-10月份差异均未达到显著水平(P＞0.05),芦苇进入生殖生长期后,分株便停止高度生长,地下芽的输出也不再形成分株补充现实种群;分株生物量和种群生物量均持续增加到生殖生长旺盛期的9月份,至休眠期的10月份均有所降低,各月份间的差异均达到显著水平,芦苇种群在生长季末期,具有将生产的物质分配转移到地下储藏与营养繁殖器官的形成与生长上的特性.芦苇种群分株数量特征与返青后实际生长时间之间均较好地符合对数函数关系,R2在0.818-0.994之间,拟合方程均达到了P＜0.05的显著水平.4个生境芦苇种群分株密度以湿生生境最大,依次为水生生境、旱生生境,盐碱生境最小,分株高度、分株生物量和种群生物量均以水生生境最大,依次为湿生生境、旱生生境,盐碱生境最小.因此,4个生境芦苇种群分株构件数量特征均表现出基本一致的生育期节律性,同时,芦苇种群的个体生长和种群动态存在明显的环境效应,土壤含水量、pH是影响该地区芦苇分株数量特征的主要因子.

室内受控条件下,研究了意大利苍耳种子萌发阶段对环境因子(外界温度、光照、土壤湿度、土壤盐分以及土壤酸碱度)的响应.结果表明:意大利苍耳对各环境因子都有较宽泛的耐受幅度,10-35℃条件下均有种子萌发,而最适宜温度为25℃.其种子萌发阶段对光照没有严格需求,光照和黑暗条件下的萌发率均超过了93％.意大利苍耳表现出了极强的土壤水分耐受性,在相对湿度为30％-100％的土壤环境中,均有超过70％的种子可以正常萌发.其种子萌发率随土壤盐分浓度的升高呈下降趋势,但在280mmol/L的土壤NaCl环境中,仍有1/3的种子可以萌发.其种子对土壤酸碱度表现出较强的耐受性,在pH值是4-10的土壤环境中,种子萌发率均高达90％以上.意大利苍耳在种子萌发阶段对温度、光照、土壤水分、盐分及土壤酸碱度均表现出了极强的耐受性,说明无论是温凉的高原山区,还是炎热的盆地沙漠;无论是开阔地,还是郁闭的林下、田间;无论是干旱的荒漠,还是湿润的河谷湿地;也无论是甜土,还是盐碱地都是意大利苍耳种子萌发的适宜生境.鉴于其宜生生境的广谱性和其生态危害的严重性,建议在所有的生境类型中对意大利苍耳进行全方位的严格监控,一经发现须立即铲除.

在渭南的卤阳湖湿地,有大量的二色补血草生长,且状况良好.因此,作者就二色补血草的栽培、解剖结构、耐盐性、药理等方面的资料进行了整理并提出了这些研究中存在的问题;同时阐述了在渭南湿地建设和盐碱地治理当中,二色补血草的开发价值与存在的问题.主要结论如下:1.二色补血草的根、茎、花、果的解剖与发育的解剖学特征需进行更多的研究;2.在二色补血草的耐盐性方面除了耐盐机制外,其对于不同盐类的抗盐性差别需进一步研究;3.二色补血草在渭南地区的人工栽培需要进行更多的研究.4.二色补血草在渭南具有较高的开发利用价值与可行性.

为研究新疆准噶尔盆地艾比湖湿地不同植物群落近10年土壤水盐及养分的动态变化,以环湖1周160 km范围内的典型植被梭梭-柽柳、梭梭、胡杨、芦苇群落为研究对象,分析其在2006和2015年土壤含水量、盐分含量、pH值和有机质含量的变化和空间分布特征.结果表明:(1)近10年艾比湖湿地不同植物群落土壤有机质含量和含水量明显下降且整体水平较低,二者分别下降了24.65％～48％和5.41％～20.16％;土壤含盐量、pH值分别上升81.92％～128.74％和2.99％～4.21％,土壤盐碱程度加强.(2)通过土壤水分-盐分-养分空间分布分析显示,各群落近10年土壤盐渍化增加、养分降低程度大小表现为梭梭-柽柳群落＞胡杨群落＞梭梭群落＞芦苇群落,其中梭梭-柽柳群落土壤达到重度盐化水平,有机质降到6级,而其他群落土壤均为中度盐化,有机质为4级,但芦苇群落土壤退化程度较小.研究发现,近10年艾比湖湿地不同植物群落土壤养分不断下降、水分含量降低、盐渍化程度加剧,土壤处于退化状态;土壤质地、降水和气温暖干化是不同植物群落下土壤退化程度差异的基础,人口、耕地面积和农业用水等人类活动使各群落土壤退化程度的差异更加显著.

采用单位土体取样,计测长度和生物量的调查与统计方法,对扎龙湿地保护区4个生境芦苇种群根茎数量特征进行比较分析.结果表明,芦苇5月10日左右返青后进入营养生长期,根茎长度6-8月份缓慢增加,8-10月份显著增加,后期是前期的3.5-10.3倍,生长季中后期是种群新根茎补充和生长的主要时期,不仅实现了种群空间扩展,并为营养繁殖储备更多繁殖芽;根茎生物量和干物质贮量68月份逐渐减少,8-10月份又逐渐增加,均以生长季末期的10月份最大,并均显著地(P＜0.05)高于其他月份,种群根茎养分的消耗主要供给根茎芽的萌发和幼株生长,根茎养分的储藏又为翌年种群的更新及扩展提供物质保障,种群对地下根茎存在明显的养分“超补偿性”贮藏现象.种群根茎长度和生物量均以湿生生境最大,依次为旱生生境、水生生境,盐碱生境最小,根茎干物质贮量以旱生生境最大,依次为湿生生境、水生生境,盐碱生境最小.种群根茎长度与返青后实际生长时间之间均较好地符合直线函数关系,种群根茎生物量和干物质贮量与生长时间之间较好地符合二次曲线函数关系,R2在0.804-0.997之间,拟合方程均达到了显著或极显著(P＜0.01)水平.4个生境芦苇种群在根茎长度、生物量、干物质贮量等数量特征均表现出由遗传因素控制的比较稳定的季节动态规律,在生境间的差异及其差异序位又均基本稳定,均表现出明显的土壤因子环境效应,其中土壤含水量、有机质、速效氮为正向驱动,pH、速效磷为负向驱动,土壤含水量、pH对根茎数量特征的驱动作用更突出.