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木本植物应对干旱胁迫的响应机制:基于水力学性状视角

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生态学报 2024年第7期44卷 2688-2705页

作者：程莉李玉霖宁志英杨红玲詹瑾姚博中国科学院西北生态环境资源研究院兰州730000 中国科学院大学北京100049 中国科学院西北生态环境资源研究院奈曼沙漠化研究站通辽028300

干旱最显著的影响表现在区域尺度的森林死亡事件中,可以在短时间内杀死数百万棵树木。鉴于未来极端干旱事件的频率和强度可能随温度的升高而增加,迫切需要明确树木对干旱胁迫的响应对策以及衰退死亡机理,揭示木本植物在干旱环境中存活... 详细信息

干旱最显著的影响表现在区域尺度的森林死亡事件中,可以在短时间内杀死数百万棵树木。鉴于未来极端干旱事件的频率和强度可能随温度的升高而增加,迫切需要明确树木对干旱胁迫的响应对策以及衰退死亡机理,揭示木本植物在干旱环境中存活和死亡的生理机制,了解树木在未来气候下的适应机制,提高预测树木对干旱反应的准确性。在常用植物功能性状的基础上,重点纳入与植物水分运输能力及耐旱性相关的水力学性状,系统总结了:1)植物木质部水分运输的物理机制;2)植物应对干旱胁迫的水力响应过程:3)干旱胁迫下木本植物水分利用对策;以及4)干旱胁迫下木本植物衰退/死亡机理。最后,提出3个尚待解决的主要问题:1)加强纳入水力性状阐明植物对干旱胁迫的响应和调节机制;2)加强从全株植物的角度考虑植物不同组织性状间的关系;3)深入探究树木干旱致死机理。

关键词：木本植物干旱胁迫水力性状水分运输策略干旱致死机理

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北方农牧交错带人工林土壤理化性质分布格局

中国沙漠 2024年第2期44卷 283-294页

作者：杨红玲姚博苏永中李玉霖中国科学院西北生态环境资源研究院甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

北方农牧交错带是继北方草原之后的中国第二大生态安全屏障,是典型的生态脆弱带。本研究以北方农牧交错带人工林为研究对象,通过野外调查和室内分析,在区域尺度上探讨了人工林土壤理化性质的空间分布格局,并结合气候因子和树种特征,阐... 详细信息

北方农牧交错带是继北方草原之后的中国第二大生态安全屏障,是典型的生态脆弱带。本研究以北方农牧交错带人工林为研究对象,通过野外调查和室内分析,在区域尺度上探讨了人工林土壤理化性质的空间分布格局,并结合气候因子和树种特征,阐述了乔木林和灌木林土壤理化性质差异以及人工林土壤理化性质随气候梯度的变化规律。结果表明:(1)农牧交错带人工林土壤整体呈弱碱性,电导率153.55±3.02μS·cm^(-1)、土壤容重0.53~2.28 g·cm^(-3)、土壤含水量12.54%±0.62%,土壤全碳和全氮含量分别为13.74±0.61 g·kg^(-1)和0.88±0.05 g·kg^(-1)。(2)农牧交错带人工林土壤自西向东酸性增强、容重下降、含水量增加、全碳含量下降、全氮含量增加。(3)在气候梯度上,人工林土壤pH、电导率、容重与降水量显著负相关,而土壤含水量、全碳和全氮含量与年降水量显著正相关;人工林土壤全碳和全氮含量与年均气温和干燥度指数均显著负相关。(4)区域尺度上,乔木林土壤pH显著低于灌木林土壤,灌木林土壤全碳和全氮含量均高于乔木林。

关键词：人工林农牧交错带土壤碳含量土壤理化性质

科尔沁沙地植被恢复过程中群落组成及多样性演变特征

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中国沙漠 2022年第2期42卷 194-206页

作者：詹瑾韩丹杨红玲李玉霖中国科学院西北生态环境资源研究院奈曼沙漠化研究站甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

流动沙丘、固定沙丘和沙质草地均是科尔沁沙地土地沙化的产物,植被恢复重建则是该区域流沙治理的主要措施,理解植被恢复过程中群落组成及植物多样性演变特征有利于沙地植被恢复和生态重建。本研究基于连续15年对科尔沁沙地流动沙丘、固... 详细信息

流动沙丘、固定沙丘和沙质草地均是科尔沁沙地土地沙化的产物,植被恢复重建则是该区域流沙治理的主要措施,理解植被恢复过程中群落组成及植物多样性演变特征有利于沙地植被恢复和生态重建。本研究基于连续15年对科尔沁沙地流动沙丘、固定沙丘和沙质草地长期植物群落结构调查数据,分析了3种沙地类型植物群落年际变化特征及不同生活型植物年际变化特征,对2005—2019年植物物种重要值进行统计,并对植物群落稳定性进行计算。结果表明:(1)流动沙丘植物物种丰富度和地上生物量均低于固定沙丘和沙质草地,地上生物量年际波动较小;群落盖度呈显著增加趋势(P<0.05),灌木植物的相对盖度、相对生物量和重要值呈显著降低趋势(P<0.05);一年生草本植物相对盖度、相对生物量和重要值显著高于多年生草本和灌木植物,一年生草本植物均与多年生草本和灌木植物呈极显著负相关(P<0.01),相关系数分别为-0.711和-0.8302;经过15年群落演替,一年生草本植物(欧亚旋覆花(Inula britanica)、沙米(Agriophyllum squarrosum)、蓼子朴(Inula salsoloides)和虫实(Corispermum hyssopifolium))依旧为优势种,而一年生草本植物(马唐(Digitaria sanguinalis))和灌木(差巴嘎蒿(Artemisia halodendron))则演替退化;植物群落稳定度为1.11—2.68,呈现出递增的变化趋势。(2)固定沙丘一年生草本植物的相对盖度、相对生物量和重要值呈显著增加趋势(P<0.05),且其相对多度和重要值显著高于多年生草本植物和灌木,灌木植物的相对盖度、相对多度、相对生物量和重要值则均呈显著降低趋势(P<0.05);一年生草本均与多年生草本和灌木植物呈极显著负相关(P<0.01),相关系数分别为-0.569和-0.892;物种数比流动沙丘样地增加了200%,经过15年群落演替,差巴嘎蒿、地锦(Euphorbia humifusa)和马唐演替退化,三芒草(Aristida adscensionis)和砂蓝刺头(Echinops gmelini)则演替更新,成为新的优势建群种;植物群落稳定性年际间相对波动较小,群落较为稳定。(3)沙质草地一年生草本植物的相对盖度、相对多度和重要值呈显著增加趋势(P<0.05),且与多年生草本植物呈极显著负相关(P<0.01),相关系数为-0.967;经过15年群落演替,一年生草本植物(尖头叶藜(Chenopodium acuminatum)和狗尾草(Setaria viridis))和多年生草本植物(黄蒿(Artemisia scoparia)和芦苇(Phragmites australis))为优势种,芦草(Agropyron mongolicum)发生退化;沙质草地出现了退化现象;植物群落稳定性年际间波动较大,群落结构未趋于稳定。近15年来科尔沁沙地植被恢复过程中流动沙丘植被恢复效果显著,固定沙丘群落稳定性较高,沙质草地群落结构未趋于稳定,一年生草本植物在植被恢复中占据主要优势。

关键词：科尔沁沙地植被恢复群落组成植物多样性

北方典型荒漠及荒漠化地区植物叶片氮磷化学计量特征研究

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环境科学 2010年第8期31卷 1716-1725页

作者：李玉霖毛伟赵学勇张铜会中国科学院寒区旱区环境与工程研究所兰州730000

区域尺度植物叶片氮磷元素的化学计量特征对于认识陆地生态系统空间格局变化规律、未来变化趋势的预测,以及对全球变化的响应具有重要意义.通过野外调查和文献整理,对中国北方典型荒漠及荒漠化地区214种植物叶片氮磷含量及化学计量比的... 详细信息

区域尺度植物叶片氮磷元素的化学计量特征对于认识陆地生态系统空间格局变化规律、未来变化趋势的预测,以及对全球变化的响应具有重要意义.通过野外调查和文献整理,对中国北方典型荒漠及荒漠化地区214种植物叶片氮磷含量及化学计量比的分布特征及其与水热要素的相关关系进行了研究.结果表明,北方典型荒漠及荒漠化地区214种植物叶片N含量的平均值为(24.45±8.1)mg/g,P含量的平均值为(1.74±0.88)mg/g,氮磷比平均值15.77±7.5.与全球、全国以及区域尺度的研究结果相比,这些区域植物具有相对较高的叶片N和P含量,但是叶片N/P无显著差异,具有保守性的特点.北方典型荒漠及荒漠化地区不同生活型植物叶片N、P含量N/P之间存在显著差异,灌木植物和非禾本科植物具有相对较高的N含量,非禾本科植物具有相对较高的P含量,灌木植物具有相对较高的氮磷比,说明不同生活型植物具有不同的养分利用策略.北方典型荒漠及荒漠化地区不同研究区植物叶片N含量无显著差异,但P和N/P含量差异显著.科尔沁沙地和毛乌素沙地植物叶片P含量较高.塔里木盆地、准噶尔盆地以及阿拉善高原的大部分植物叶片N/P>16,科尔沁沙地的大部分植物叶片N/P<14,说明不同研究区的土壤养分有效性存在差异.北方典型荒漠及荒漠化地区植物叶片N、P含量以及N/P与各研究区年平均温度没有明确相关性,但多年平均降水与叶片P含量以及N/P分别呈显著正相关和负相关关系.

关键词：土地荒漠化生态化学计量学叶片生活型养分

沙质麦田太阳辐射特征及小麦的光能转化率研究

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中国沙漠 1999年第S1期19卷 121-124页

作者：李玉霖中国科学院兰州沙漠研究所

从５月１０日至５月２４日对麦田内的太阳总辐射、反射辐射及透射辐射进行了连续监测，同时测定了小麦地上地下生物量、叶面积系数、小麦群丛平均高度和小麦热值等指标。结果表明：①测定期间太阳辐射总量为３７７．５３ＭＪ·ｍ－２，... 详细信息

从５月１０日至５月２４日对麦田内的太阳总辐射、反射辐射及透射辐射进行了连续监测，同时测定了小麦地上地下生物量、叶面积系数、小麦群丛平均高度和小麦热值等指标。结果表明：①测定期间太阳辐射总量为３７７．５３ＭＪ·ｍ－２，反射辐射总量为８３．４５ＭＪ·ｍ－２，透射辐射总量３０１．７８ＭＪ·ｍ－２，相应的反射率为０．２２１，透射率为０．７９９，透射率偏大与小麦的播种方式有关；②下垫面小麦叶面积系数及高度的变化没有引起反射率的大幅度改变，反射率的波动范围在０．１８～０．２４之内；③透射率随叶面积系数和小麦平均高度的增大具有明显的下降趋势；④５月１０日至５月２４日，小麦共固定能量４．４１ＭＪ·ｍ－２，约占总辐射能的１．１７％。

关键词：沙质麦田太阳总辐射反射辐射透射辐射光能转化率

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奈曼地区灌溉麦田蒸散量及作物系数的确定

应用生态学报 2003年第6期14卷 930-934页

作者：李玉霖崔建垣张铜会中国科学院寒区旱区环境与工程研究所兰州730000

利用大型蒸渗仪测定了奈曼地区春小麦 (TriticumaestivumL .)全生育期的蒸散量 ,并引用FAOPenman Monteith等 5种方法计算了相应时期的参考作物蒸散量 ,比较了FAOPenman Monteith公式与其它 4种方法间的关系 ,最后运用作物蒸散量和参考... 详细信息

利用大型蒸渗仪测定了奈曼地区春小麦 (TriticumaestivumL .)全生育期的蒸散量 ,并引用FAOPenman Monteith等 5种方法计算了相应时期的参考作物蒸散量 ,比较了FAOPenman Monteith公式与其它 4种方法间的关系 ,最后运用作物蒸散量和参考作物蒸散量计算了春小麦的作物系数 .结果表明 ,春小麦苗期每周日平均蒸散量小于 3mm·d-1,随着叶面积系数增大 ,日平均蒸散量达到最大值 6 .4 9mm·d-1(抽穗开花期 ) ,最终下降至 1.94mm·d-1(灌浆成熟期 ) ;根据试验年份的降雨分布情况 ,该地区的自然降水不能满足春小麦对水分需求 ,小麦苗期、拔节期和抽穗开花期水分亏缺比较严重 ,是田间水分管理的关键时期 ;与FAOPenman Monteith公式的计算结果相比较 ,用Penman公式和FAO 2 4Blaney Criddle公式估算奈曼地区参考作物蒸散量误差较小 ;奈曼地区春小麦苗期、营养期、生殖期、成熟期 4个生长阶段的作物系数分别为 0 .4 5、0 .90、1.11和 0 .5 2 ,其中成熟期的作物系数值与FAO 2

关键词：春小麦作物蒸散量参考作物蒸散量作物系数

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科尔沁沙地四种主要植物热值测定与分析

中国沙漠 1999年第S1期19卷 80-82页

作者：李玉霖中国科学院兰州沙漠研究所

对科尔沁沙地固定沙地上的四种主要植物部分地上器官的热值测定，以及对各器官热值季节变化与降雨量和平均气温的相关性分析。结果表明：①四种植物地上器官的热值不仅在种间有差异，而且在种内亦有差异。其去灰分热值由大到小的排序为... 详细信息

对科尔沁沙地固定沙地上的四种主要植物部分地上器官的热值测定，以及对各器官热值季节变化与降雨量和平均气温的相关性分析。结果表明：①四种植物地上器官的热值不仅在种间有差异，而且在种内亦有差异。其去灰分热值由大到小的排序为：小叶锦鸡儿＞黄柳＞冷蒿＞差不嘎蒿，其干重热值大小排序为小叶锦鸡儿＞冷蒿＞黄柳＞差不嘎蒿；②四种植物的热值随季节推移发生变化，但变化幅度较小；

关键词：科尔沁沙地植物热值

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科尔沁沙地山杏造林技术规程

中国沙漠 2000年第S1期20卷 91-93页

作者：常学礼李玉霖中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃兰州730000

1　目的和意义山杏 ( Prunus sibirica L.)是内蒙古东部疏林草原区典型的植物种 ,也是该区的主要经济树种。山杏核具有较高的药用和食用价值 ,以山杏为主要原料生产的药品、饮料和食品等在国际、国内市场供不应求 ,具有广阔的市场。其... 详细信息

1　目的和意义山杏 ( Prunus sibirica L.)是内蒙古东部疏林草原区典型的植物种 ,也是该区的主要经济树种。山杏核具有较高的药用和食用价值 ,以山杏为主要原料生产的药品、饮料和食品等在国际、国内市场供不应求 ,具有广阔的市场。其显著的经济效益和在科尔沁沙地的乡土性使其在科尔沁沙地沙漠化治理中具有重要的意义。2　适用范围本技术规程仅适用于科尔沁沙地以及在气候和土壤等条件与科尔沁沙地相近似的地区。3　山杏的分布与生物学特性　　 ( 1 )分类。山杏属蔷薇科 ,杏属 ,在我国主要有西伯利亚杏、垂枝杏、山杏和东北杏等 4个种。　　 ( 2 )分布。天然的山杏灌丛集中分布在我国东北、华北

关键词：科尔沁沙地造林技术寒区旱区环境与工程研究所造林成活率造林密度容器育苗中国科学院直播造林生长发育黑绒金龟子

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结缕草种子打破休眠的研究

种子 2002年第1期21卷 22-24,27页

作者：赵昕李玉霖中国农科院兰州畜牧与兽药研究所兰州730050 中国科学院寒区旱区环境工程研究所兰州730000

针对结缕草萌发困难限制该草种广泛利用的问题 ,研究了磨擦处理、不同浓度的硫酸、强碱以及双氧水、激素处理两种结缕草——兰引号结缕草和青岛结缕草。结果表明供试种子经磨擦处理、一定浓度的硫酸、强碱、双氧水浸种都能提高种子发... 详细信息

针对结缕草萌发困难限制该草种广泛利用的问题 ,研究了磨擦处理、不同浓度的硫酸、强碱以及双氧水、激素处理两种结缕草——兰引号结缕草和青岛结缕草。结果表明供试种子经磨擦处理、一定浓度的硫酸、强碱、双氧水浸种都能提高种子发芽率和幼苗的生活力 ,特别是采用 7%～ 10 %的 Na OH和 KOH溶液浸种 15 min,或处理之后再加入 0 .0 4g/ L～0 .16 g/ L的赤霉素或 1.0 g/ L乙烯利浸种 2 4h的综合处理 ,可使两种结缕草种子的发芽率接近他们潜在的发芽能力 ,并且使发芽天数缩短 5～ 6天。

关键词：结缕草种子萌发种子休眠种子处理草坪草