气候变暖通过改变植物凋落物产量、质量以及分解者组成和活动来影响分解过程,从而调控生态系统的物质循环.在干旱、半干旱区,气候变暖对混合凋落物分解的影响仍不清楚.本研究利用开顶式增温箱和分解袋法,分析毛乌素沙地黑沙蒿和赖草混合凋落物在450 d分解过程中质量损失和养分的动态变化.结果表明:凋落叶对增温的响应存在种间差异,增温促进了赖草凋落叶的质量损失和N、P释放,抑制了黑沙蒿凋落叶的质量损失、P释放,但促进了 N释放.黑沙蒿和赖草凋落叶混合会抑制分解,增温加强了混合分解的拮抗效应,使混合凋落叶总质量损失减少9％,N和P释放量分别减少4.9％和12.6％.增温处理下混合凋落物质量损失和P释放的拮抗效应随时间逐渐加强,分解150 d时N释放从协同变为拮抗效应.黑沙蒿和赖草凋落叶混合分解产生的非加性效应受温度和时间共同调控,未来的混合凋落物分解研究应该考虑温度和时间的交互作用.

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.

探究不同降水情景下荒漠植物茎干解剖学结构的适应性调节,可以更好地理解未来降水格局变化下荒漠植物水和碳运输间的协调机制.该研究以毛乌素沙地黑沙蒿(Artemisia ordosica)种群为对象,通过野外人工控制降水的方法,模拟半干旱气候区降水变化趋势,设置3个降水量水平(减水30％、自然降水、增水30％)以及2个降水间隔水平(降水间隔5 d、降水间隔15 d)开展双因素完全随机实验,测定了黑沙蒿茎木质部与韧皮部解剖结构在不同降水情境下的轴向与径向变异.结果表明:1)在降水改变的情况下,黑沙蒿并未产生更抗栓塞的轴向木质部结构及传导效率更高的轴向韧皮部结构来适应环境;2)降水变化通过改变40-60 cm土层含水率对黑沙蒿的木质部、韧皮部径向解剖性状产生影响.在低水分生境下,黑沙蒿减小导管直径和增大导管壁厚度以保证水分运输的安全性,并且通过增大韧皮部筛管面积来维持韧皮部导度保证碳的有效运输,以此保证黑沙蒿进行正常的生理活动;3)黑沙蒿木质部导管和韧皮部筛管具有等标度的轴向缩放规律,二者协同关联共同维持水力功能,且这种相关关系不受降水变化的影响.该研究表明,黑沙蒿通过改变径向茎干结构而不是轴向结构来适应降水的改变.

在全球气候变化影响下,中国西北部干旱半干旱荒漠区降水格局发生显著变化,表现为极端降水和干旱事件增多,对荒漠植物群落结构和功能的影响引发广泛关注.以毛乌素沙地典型荒漠灌草植被黑沙蒿群落为研究对象,利用人工遮雨装置进行小区降水控制,设置降水量(W-:减水30％,对照组W:自然降水,W+:增水30％)和降水间隔(对照组T:降水间隔5d,T++:降水间隔15d)的双因素完全随机控制实验,监测各降水处理下黑沙蒿群落物种组成和生产力.结果表明:(1)与降水间隔5d的对照组相比,降水间隔期的延长显著提高了灌木和杂草的重要值,而降低了禾草的重要值.(2)与对照组自然降水相比,降水量的增加提高了黑沙蒿植物群落的多样性.(3)降水量的增加或降水间隔的延长均可以提高黑沙蒿的地上初级生产力.延长降水间隔会增加深层土壤的含水量,这有助于黑沙蒿对土壤水分的利用进而促进其生产力积累并增强了其在群落中的优势度.

为了解典型沙生半灌木群落植物在氮(N)沉降和降水增加下的响应机制和适应策略,以毛乌素沙地黑沙蒿(别名油蒿,Artemisia ordosica)群落为对象,研究了N、水分添加及其交互作用下土壤与优势植物黑沙蒿和赖草(Leymus secalinus)叶片N含量、磷(P)含量、N:P及相应的内稳性指数.结果显示:(1)土壤速效N、P养分供应状况和植物养分吸收的内在属性共同影响黑沙蒿和赖草叶片N含量、P含量、N:P对N和水分添加的响应,黑沙蒿和赖草叶片N含量对N和水分添加的响应存在种间差异;(2)黑沙蒿和赖草叶片P内稳性均强于叶片N内稳性,与黑沙蒿和赖草生长均受N限制密切关联;(3)黑沙蒿叶片N、P化学计量内稳性相对较高且养分利用策略较为保守,赖草叶片N、P化学计量内稳性相对较低且养分利用策略较为灵活.结果表明,黑沙蒿在干旱贫瘠的环境中更具竞争力和生长优势.在N沉降和降水持续增加的情景下,黑沙蒿群落物种组成可能因优势植物黑沙蒿和赖草竞争力和养分利用策略的不同而发生变化.

种间联结是生态群落的重要特征之一,对研究群落物种格局的形成,种群进化和群落演替动态具有重要意义.基于方差比率(VR)、χ2检验和点相关系数ψ,对毛乌素沙地东缘黑沙蒿群落13个主要种的种间联结性进行了分析.结果表明:(1)毛乌素沙地东缘黑沙蒿群落总体种间关联性为显著正相关.(2)χ2检验显示有40对正相关种对,37对负相关种对,1对不相关种对,不显著种对占84.61％.(3)点相关系数 ψ 与 χ2检验所得结果相似,主要种对间多为不显著正相关关系.(4)根据种间联结性的分析结果,可将黑沙蒿群落分为两个不同的生态种组,且两个生态种组间具有一定排斥关系.总之,在沙漠边缘取样条件下毛乌素沙地东缘黑沙蒿群落仅少数种对间表现出强依赖性,多数物种间未形成一种稳定、协调的搭配关系,群落处于演替动态过程中.

目的:从黑沙蒿所含黄酮类化合物中筛选过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPAR-γ)的激动活性成分,为发现黑沙蒿中抗糖尿病药效物质提供参考.方法:以已知PPAR-γ激动药罗格列酮为阳性对照,采用分子对接技术对黑沙蒿中已分离得到的18个黄酮类化合物与PPAR-γ靶点进行一一分子对接,并对化合物与PPAR-γ靶点的对接亲和力、对接构象等进行分析比较,筛选黑沙蒿中可能的PPAR-γ激动活性成分.结果:有5个黄酮类化合物呈现了较好的对接亲和力,其中以化合物3(5,3',4'-三羟基-7-甲氧基黄酮)亲和力最高(-8.3 kcal/mol);对接构象分析发现,黄酮类化合物A环与B环上的氧原子易与PPAR-γ配体结合域活性位点形成1个(Tyr327)或2个(Tyr327、Arg288)氢键结合,这对于黄酮类化合物与PPAR-γ的结合以及PPAR-γ构象的稳定起着重要作用.结论:采用分子对接技术进行的虚拟筛选结果表明,黑沙蒿中的黄酮类化合物(大多含有多个自由酚羟基)易与PPAR-γ形成较好的对接模式与较高亲和力,具有潜在抗糖尿病活性;本研究可为黑沙蒿治疗2型糖尿病的化学成分研究提供参考.

目的 研究黑沙蒿不同溶剂提取物的化学成分.方法 采用色谱法对黑沙蒿不同溶剂提物进行分离,经核磁共振数据分析确定化合物结构式.结果 从黑沙蒿不同提取物中分离得到13个化合物,分别为spathulenol(1)、乌苏醇(2)、6,7,8-三甲氧基香豆素(3)、对羟基苯乙酮(4)、3-甲氧基4-羟基苯乙酮(5)、对羟基苯甲醛(6)、3-甲氧基-4-羟基苯甲醛(7)、3,4-二羟基苯甲醛(8)、2-[hexadiin-(2.4)-yl]-phenol (9)、dehydrofalcarinol (10)、heptadeca-1,9(Z)-16-trien-4,6-diyn-3,8-diol(11)、二氢松柏醇(12)和松柏醇(13).结论 化合物1～13均为首次该植物中分离得到.

以普洱地区14种常见植物种子为材料,在实验室条件下研究了其在白光、黑暗、红光和蓝光条件下的萌发特性,并分析了种子大小与萌发率、萌发速率、萌发开始时间的关系.结果表明:光质对四方蒿、沙针、尖子木、藿香蓟种子萌发率和萌发速率均有显著影响(P<0.05).光质对大叶斑鸠菊、云南山枇花、臭灵丹、车桑子、光萼猪屎豆、葫芦茶、云南地桃花、西南宿苞豆、岗柃、中国宿苞豆10个物种的种子萌发率和萌发速率均没有显著影响(P>0.05),以上物种中除中国宿苞豆外,其他物种种子萌发率均在20％ 以下,处于休眠状态.四方蒿种子在白光(89.9％)和红光(84.7％)下萌发率最高,红光下种子萌发最快(4.93),蓝光下种子萌发开始时间最晚(11.3 d);沙针种子在白光下萌发率最高(80.4％)、萌发速率最快(2.71),在黑暗和蓝光下萌发率较低(43.9％和38％)、萌发速率最慢(0.73和0.85),白光、红光下萌发开始最早(11 d),黑暗条件下萌发开始最晚(21.7 d);尖子木种子萌发率在白光、黑暗、蓝光下均在86％以上,而红光下仅32％且萌发速率最慢(1.29),在蓝光下萌发开始时间最晚(13 d);藿香蓟种子萌发率和萌发速率在红光下最高(分别为71.3％和6.46),黑暗条件下最低(分别为42.5％和2.62);大叶斑鸠菊萌发开始时间在黑暗条件下最早(6 d),其次是白光下(7 d),蓝光和红光下较晚,分别为8 d和7.7 d.14个物种种子的萌发率与种子大小间均有显著负相关关系;种子萌发速率、萌发开始时间与种子大小间也有负相关关系,但不显著;种子大小与萌发率、萌发速率和萌发开始时间的关系不会随着光质的变化而发生变化.

鄂尔多斯高原地处半干旱区到干旱区的过渡带.通过沿鄂尔多斯高原从东到西的天然降水梯度的样带调查,分析了克隆植物的分布特征与降水的关系.结果 表明:克隆植物的物种数量、占物种总数的比例和重要值以及根状茎型克隆植物的物种数量均与降水量呈显著正相关.5种优势植物克氏针茅、本氏针茅、黑沙蒿、赖草和短花针茅均为克隆植物,它们的分布也受降水影响.克氏针茅的密度、本氏针茅的盖度和密度、黑沙蒿的高度、盖度和密度以及赖草的高度均与降水量呈显著正相关.然而,赖草的盖度以及短花针茅的高度、盖度和密度均与降水量成负相关.因此,克隆植物在鄂尔多斯高原植被中具有重要作用,而且其作用随着降水量的增加而加强.