草地植物多样性沿海拔梯度分布特征及其驱动因素——以天山北坡东段为例

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作者 姜安静 董乙强 +7 位作者 周时杰 聂婷婷 吴悦 柳泽宇 单兴芸 雷雅欣 吴凯 安沙舟 《草业学报》 北大核心 2025年第3期29-40,共12页

探究山地草地生态系统物种多样性沿海拔梯度的分布规律及其驱动因素,对揭示区域植物的环境适应性、区域多样性的保护及修复治理等具有重要意义。以天山北坡东段奇台县山地草地为研究对象,采用野外原生境实地调查取样的方法,对15个海拔梯... 探究山地草地生态系统物种多样性沿海拔梯度的分布规律及其驱动因素,对揭示区域植物的环境适应性、区域多样性的保护及修复治理等具有重要意义。以天山北坡东段奇台县山地草地为研究对象,采用野外原生境实地调查取样的方法,对15个海拔梯度,跨度为1250~3150 m的草地植物群落数量特征和物种多样性进行测定分析,并用随机森林模型以及偏最小二乘路径模型解析海拔、气温、降水以及植物数量特征与植物多样性的关系。结果表明:1)随海拔梯度的增加,草地植物群落盖度和密度均呈极显著增加趋势,而植物高度呈极显著降低趋势,生物量则呈先降后升的趋势(P<0.01);2)植物α多样性指数沿海拔梯度均呈先升后降的“单峰”分布规律(P<0.05),相邻海拔间相似度Sorenson指数整体呈先下降后上升的波动变化,相反物种替代率Cody指数呈先上升后下降的变化趋势;3)植物盖度、生物量以及Patrick指数均与气候呈显著相关关系(P<0.05),植物多样性主要受盖度的直接影响,海拔通过显著影响气温和降水,进而间接影响植物密度,植物密度又显著正向影响植物盖度(P<0.01)。综上,海拔通过影响气候间接影响植物群落特征,使其具有明显的垂直分布特征。 展开更多

关键词 海拔 植物多样性 驱动因素 气候因素

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封育对蒿类荒漠草地土壤有机碳及土壤微生物生物量生态化学计量特征的影响 被引量：7

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作者 李思媛 崔雨萱 +2 位作者 孙宗玖 刘慧霞 冶华薇 《草业学报》 CSCD 北大核心 2023年第6期58-70,共13页

为了厘清封育过程中退化荒漠草地土壤微生物生物量生态化学计量学特征、土壤有机碳积累特征及其关系,对天山北坡新源县、博乐市、玛纳斯县、呼图壁县、奇台县封育4~7年的蒿类荒漠草地0~50 cm土层土壤有机碳(SOC)、土壤微生物生物量碳(M... 为了厘清封育过程中退化荒漠草地土壤微生物生物量生态化学计量学特征、土壤有机碳积累特征及其关系,对天山北坡新源县、博乐市、玛纳斯县、呼图壁县、奇台县封育4~7年的蒿类荒漠草地0~50 cm土层土壤有机碳(SOC)、土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)、磷(MBP)含量及其化学计量比进行了分析,并用结构方程模型解析了SOC与土壤MBC、MBN、MBP及其化学计量比间的关系。结果表明:1)封育后0~50 cm土层蒿类荒漠草地SOC含量较对照显著降低15.52%(P<0.05),而土壤MBC、MBN、MBP、MBC/MBN、MBC/MBP、MBN/MBP总体变化不显著。2)SOC与MBC、MBN、MBP均呈显著正相关(P<0.01),与MBC/MBN、MBC/MBP呈负相关,且封育后SOC与MBN/MBP间的关系由显著正相关转为负相关(P<0.01)。3)结构方程分析表明,土壤MBC、MBN、MBP及其计量比对SOC积累的直接解释率为46%,且MBN对土壤有机碳的作用效应最强(P<0.001),封育降低了土壤MBC、MBN对土壤有机碳积累的影响,增加了土壤MBP的直接影响。总之,封育4~7年对蒿类荒漠草地土壤微生物生物量生态化学计量特征影响不显著,且MBN是影响土壤有机碳积累的主要因素。 展开更多

关键词 蒿类荒漠 土壤有机碳 土壤微生物生物量 化学计量特征 封育

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封育对伊犁绢蒿荒漠草地土壤碳氮磷、酶活性及其化学计量特征的影响

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作者 李思媛 孙宗玖 +5 位作者 于冰洁 周晨烨 周磊 郑丽 刘慧霞 冶华薇 《草业学报》 CSCD 北大核心 2024年第7期25-40,共16页

明确土壤酶活性及其化学计量特征在封育恢复过程中的变化特征,对揭示土壤养分可利用性随着植被恢复的变化规律及阐明生态系统养分循环机制有重要意义。本研究通过对土壤碳氮磷、酶活性及其化学计量特征的测定,初步分析了封育6年的蒿类... 明确土壤酶活性及其化学计量特征在封育恢复过程中的变化特征,对揭示土壤养分可利用性随着植被恢复的变化规律及阐明生态系统养分循环机制有重要意义。本研究通过对土壤碳氮磷、酶活性及其化学计量特征的测定,初步分析了封育6年的蒿类荒漠草地对封育措施响应的特征变化。结果表明:1)封育后蒿类荒漠草地0~20 cm土层土壤有机碳、全氮、全磷、C/P、N/P及土壤亮氨酸氨基肽酶、碱性磷酸酶,酶活性C/N均无显著变化,而4月各样地β-1,4-葡萄糖苷酶活性及7月玛纳斯样地β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性较对照呈增加趋势;2)封育显著增加了7月玛纳斯样地的C/N及4月各样地酶活性C/P,降低了7月玛纳斯样地酶活性N/P值,封育后4月各样地向量长度均显著增加,且各样地封育前后向量长度均大于45°,表明研究区土壤微生物主要受碳和磷的限制;3)冗余分析表明封育后土壤碳氮磷及其计量特征解释了土壤酶活性及化学计量特征、向量特征变异的56.03%,且结构方程模型显示封育后土壤有机碳极显著影响土壤酶活性及其化学计量特征,表明土壤有机碳可能是影响蒿类荒漠草地土壤酶活性及其化学计量特征的主要因子。 展开更多

关键词 蒿类荒漠 土壤酶活性 化学计量特征 封育

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不同施氮量对干旱下狗牙根抗氧化酶活性及渗透调节物质含量的影响 被引量：18

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作者 孙晓梵 张一龙 +1 位作者 李培英 孙宗玖 《草业学报》 CSCD 北大核心 2022年第6期69-78,共10页

为探讨干旱下施氮肥是否可以提高狗牙根抗旱性,以新农1号狗牙根为材料,干旱前进行不施氮(0 mmol·L^(-1))、低氮(1.5 mmol·L^(-1))、中氮(7.5 mmol·L^(-1))、高氮(15.0 mmol·L^(-1))4种施氮处理,盆栽试验控制水分缓... 为探讨干旱下施氮肥是否可以提高狗牙根抗旱性,以新农1号狗牙根为材料,干旱前进行不施氮(0 mmol·L^(-1))、低氮(1.5 mmol·L^(-1))、中氮(7.5 mmol·L^(-1))、高氮(15.0 mmol·L^(-1))4种施氮处理,盆栽试验控制水分缓慢干旱,在干旱0、7、14 d、复水7 d,测定草坪质量、叶片相对含水量、相对电导率、丙二醛含量、抗氧化酶活性[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)]、过氧化氢以及渗透调节物质可溶性蛋白、脯氨酸、可溶性糖含量,并对干旱7、14 d下狗牙根抗旱性响应指标进行热图聚类及主成分分析。结果表明,不同施氮量对狗牙根草坪质量的影响因干旱程度不同而有所不同。正常灌溉和中度干旱下高氮处理(15 mmol·L^(-1))下狗牙根表现出较好的草坪质量,而中氮处理(7.5 mmol·L^(-1))能显著提高其重度干旱下草坪质量。与干旱对照相比,干旱处理下施中氮可使狗牙根叶片相对含水量、CAT活性、SOD活性、可溶性蛋白、脯氨酸和可溶性糖含量依次显著提高60.98%、154.40%、163.73%、61.75%、144.71%和31.53%,维持较高的草坪质量。且复水后中氮和高氮处理狗牙根草坪质量恢复较快,可能是由于在干旱胁迫时受到损伤较小。综上认为,干旱前施中氮,可以一定程度缓解干旱胁迫对狗牙根幼苗造成的伤害。 展开更多

关键词 新农1号狗牙根 硝酸铵 干旱胁迫 抗氧化酶 渗透调节

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不同抗旱性狗牙根地上地下表型特征及内源激素对干旱胁迫的响应 被引量：14

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作者 张一龙 喻启坤 +2 位作者 李雯 李培英 孙宗玖 《草业学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期163-178,共16页

为了研究干旱胁迫对不同抗旱性狗牙根形态建成及内源激素的影响,明确不同抗旱性狗牙根响应干旱的表型特征及内源激素差异,探讨狗牙根表型特征与内源激素的相关性,丰富狗牙根抗旱理论以及生产实践中利用外源激素调控其抗旱性提供参考。采... 为了研究干旱胁迫对不同抗旱性狗牙根形态建成及内源激素的影响,明确不同抗旱性狗牙根响应干旱的表型特征及内源激素差异,探讨狗牙根表型特征与内源激素的相关性,丰富狗牙根抗旱理论以及生产实践中利用外源激素调控其抗旱性提供参考。采用PVC管栽植狗牙根,控制不同水分达到预设梯度维持10 d,对其叶、根相对含水量、相对电导率、内源激素[吲哚乙酸(IAA)、脱落酸(ABA)、赤霉素(GA_(3))、玉米素核苷(ZR)、油菜素内酯(Br)]、叶部特征(叶长、叶宽、叶面积)、根部特征(总根长、根表面积、根体积、根平均直径、根干重、最长根长、根系活力)进行测定,分析干旱胁迫下不同抗旱性狗牙根叶、根内源激素比例变化及表型特征与激素的相关性。结果表明,随着干旱胁迫加剧,显著降低了2类狗牙根的叶长、叶宽、叶面积、根平均直径,促进了根部生长发育;提高了叶、根ABA含量,降低了IAA、GA_(3)、ZR、Br含量,且IAA/ABA、GA_(3)/IAA与叶部指标、根部指标呈相反相关性,这均从侧面表明狗牙根叶、根在干旱胁迫下选择了相反的生存策略,即促进地下部生长,抑制地上部生长。抗旱狗牙根通过本身具有较大叶面积或者更发达的根系系统,以及相同胁迫下较高的ZR/ABA、GA_(3)/ABA、IAA/ABA、Br/ABA来维持一定的生长以及减缓衰老来更好地适应干旱胁迫环境。 展开更多

关键词 干旱胁迫 狗牙根 表型特征 内源激素 差异化响应策略

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短期封育对蒿类荒漠草地现存生物量及植物群落多样性的影响 被引量：21

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作者 崔雨萱 孙宗玖 +1 位作者 刘慧霞 董乙强 《草业学报》 CSCD 北大核心 2020年第12期17-26,共10页

为明确荒漠草地植物群落特征对短期封育的适应情况,采用成对试验设计,研究短期封育对天山北坡不同区域蒿类荒漠草地地上活体生物量、凋落物生物量、地下生物量及其植物群落多样性的影响。结果表明:封育后新源、玛纳斯、呼图壁、奇台等... 为明确荒漠草地植物群落特征对短期封育的适应情况,采用成对试验设计,研究短期封育对天山北坡不同区域蒿类荒漠草地地上活体生物量、凋落物生物量、地下生物量及其植物群落多样性的影响。结果表明:封育后新源、玛纳斯、呼图壁、奇台等地的蒿类荒漠草地地上活体生物量较放牧区(CK)分别显著增加98.91%、65.99%、246.66%、91.91%,而博乐的变化不显著。封育后半灌木地上活体生物量较CK显著提高65.56%~265.47%,而多年生草本、一年生草本类因所处样地差异而有所不同。封育促进蒿类荒漠草地地下生物量的积累,仅博乐、呼图壁样地较CK显著增加65.16%~151.89%,且主要集中在0~5 cm,但封育对所有样地凋落物生物量的积累影响不显著。封育后博乐样地Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou指数较CK分别显著增加15.12%、14.88%、11.54%;新源样地Patrick指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou指数较CK分别显著降低62.12%、64.54%、58.02%、34.81%;玛纳斯样地的Patrick指数较CK显著降低32.48%,而Pielou指数较CK显著增加21.90%;呼图壁样地的Shannon-Wiener指数、Simpson指数较CK分别显著降低73.21%、68.69%;而奇台样地的群落多样性没有显著影响。总体看,短期封育利于退化蒿类荒漠草地生物量的积累,而对植物群落多样性的影响因地区不同而不同。 展开更多

关键词 短期封育 蒿类荒漠 生物量 物种多样性 植物功能群 天山北坡

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狗牙根叶与根氮代谢对不同干旱胁迫的响应机制 被引量：1

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作者 张一龙 李雯 +2 位作者 喻启坤 李培英 孙宗玖 《草业学报》 CSCD 北大核心 2023年第7期175-187,共13页

干旱会影响植物氮代谢过程,从而制约其生长及品质。为了明确狗牙根在干旱胁迫下其叶与根氮代谢指标的变化,探讨狗牙根叶与根氮代谢对不同干旱胁迫的响应机制,筛选关键抗旱氮代谢指标,丰富狗牙根抗旱氮代谢理论,本试验将不同抗旱性狗牙... 干旱会影响植物氮代谢过程,从而制约其生长及品质。为了明确狗牙根在干旱胁迫下其叶与根氮代谢指标的变化,探讨狗牙根叶与根氮代谢对不同干旱胁迫的响应机制,筛选关键抗旱氮代谢指标,丰富狗牙根抗旱氮代谢理论,本试验将不同抗旱性狗牙根在不同干旱梯度处理下培养10 d,测定其叶及根有机氮化物(脯氨酸、可溶性蛋白、游离氨基酸)、无机氮化物(全氮、硝态氮、铵态氮)、氮代谢相关酶活性(硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶)等生理指标。结果表明:随着干旱胁迫加剧,各供试材料的叶及根全氮降低,有机氮化物增加,叶片硝态氮先降后升,根系硝态氮降低,叶、根铵态氮、氮代谢酶则呈先增后降趋势。抗旱材料在胁迫下因具有较高的氮代谢酶活性及无机氮化物含量,加速了氮代谢进程,致使抗旱材料叶、根的有机氮化物含量快速上升且显著高于敏旱材料。干旱下狗牙根通过对根系吸收的氮素进行转运再分配、同化,与其地上部分共同抵御干旱。冗余分析表明谷氨酸合成酶(GOGAT),谷氨酰胺合成酶(GS)与中度胁迫时抗旱材料叶、根的相关性较强,脯氨酸、游离氨基酸、可溶性蛋白与重度胁迫时抗旱材料有较强的相关性。通径分析得根系可溶性蛋白(决策系数为-0.739)、叶片(0.530)与根系游离氨基酸(0.498)与干旱下狗牙根抗旱性关联度高。本试验结果可丰富、补充狗牙根抗旱氮代谢响应研究,也可为其抗旱资源选育提供参考。 展开更多

关键词 狗牙根 干旱胁迫 氮代谢 氮化物含量 氮代谢酶活性

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基于转录组测序的狗牙根抗旱根系关键代谢途径分析 被引量：1

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作者 李硕 李培英 +1 位作者 孙宗玖 李雯 《草业学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期186-198,共13页

根系是狗牙根响应干旱胁迫的重要器官,其响应不同程度干旱的分子机制有待进一步明确。以抗旱(C138)和敏旱(C32)2个狗牙根基因型为材料,对其正常灌溉(土壤相对含水量为田间持水量的80%~90%)、中度干旱(50%~60%)及重度干旱(20%~30%)下的... 根系是狗牙根响应干旱胁迫的重要器官,其响应不同程度干旱的分子机制有待进一步明确。以抗旱(C138)和敏旱(C32)2个狗牙根基因型为材料,对其正常灌溉(土壤相对含水量为田间持水量的80%~90%)、中度干旱(50%~60%)及重度干旱(20%~30%)下的根系进行取样,基于Illumina高通量测序平台进行转录组测序,共获得43581条单基因,有33025条得到注释。结果表明,与正常灌溉相比,中度及重度干旱下C138共7537个差异基因表达,其中上调1164个,下调6373个;C32有6731个差异基因表达,其中上调4304个,下调2427个。Top20 GO富集分析发现,中度干旱下C138主要富集于氧化还原酶活性、碳水化合物代谢和纤维素结合等,重度干旱下C138主要富集于磷酸代谢及蛋白磷酸化等,C32主要富集于过氧化物酶活性、氧化应激反应等;KEGG Pathway富集分析发现中度干旱下C138主要富集在谷胱甘肽代谢、苯丙基类生物合成和氮代谢途径;C32主要富集在氧化磷酸化、三羧酸循环(TCA)、核糖体和碳代谢途径;重度干旱胁迫下C138主要富集在谷胱甘肽代谢、花生四烯酸代谢、核糖体酶途径;C32主要富集在谷胱甘肽代谢、苯丙基类生物合成途径。总体而言,狗牙根中度干旱胁迫基因表达响应主要与氧化反应有关,重度干旱胁迫主要与Ca2+通路、脱落酸(ABA)信号通路和谷胱甘肽代谢有关,因而谷胱甘肽代谢可能是狗牙根响应干旱的主要KEGG通路。且与C32相比,C138响应干旱胁迫时有更多的钙依赖性蛋白激酶相关基因表达,因而抗旱性能更强。综上,谷胱甘肽代谢和MYB转录因子相关基因可能是狗牙根抗旱的关键,可作为其干旱胁迫基因研究的首选。 展开更多

关键词 干旱胁迫 狗牙根 根系 转录组

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狗牙根叶片相对含水量高光谱反演估算

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作者 喻启坤 李雯 +3 位作者 汤丽斯 韩宇 李培英 孙宗玖 《草业学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期59-72,共14页

为了探讨高光谱技术在监测植物受干旱胁迫程度及筛选抗旱材料中的应用,以18个狗牙根基因型为材料,进行为期12 d的自然干旱,测定各材料土壤含水量和叶片相对含水量,同时利用美国SVC HR-768便携式光谱仪,获取不同干旱时间各材料的高光谱相... 为了探讨高光谱技术在监测植物受干旱胁迫程度及筛选抗旱材料中的应用,以18个狗牙根基因型为材料,进行为期12 d的自然干旱,测定各材料土壤含水量和叶片相对含水量,同时利用美国SVC HR-768便携式光谱仪,获取不同干旱时间各材料的高光谱相片,以经过高光谱SG平滑和SG平滑+一阶导数结合处理的光谱反射率作为自变量,经Pearson相关性分析和连续投影筛选与叶片相对含水量相关性较好且各材料共有的特征波段,并利用方差膨胀因子检验其共线性,之后通过BP神经网络、支持向量机和随机森林3种机器学习算法建立狗牙根叶片相对含水量的反演模型。结果表明:1)通过连续投影算法共筛选出5个SG平滑+一阶导数特征波段,分别为406、569、706、736、786 nm,与叶片相对含水量的相关性较高(P>0.5),且波段间共线性较弱,可作为抗旱监测的敏感波段。2)以敏感波段为基础建立的随机森林反演模型,决定系数(R^(2))和均方根误差(RMSE)分别为0.939和8.552,相较于支持向量机和BP神经网络,R^(2)分别提高了5%和8%,表现出最好的预测效果和普适性,其测试集的R^(2)为0.925,RMSE为9.008。研究结果可为未来利用高光谱进行广谱性狗牙根叶片相对含水量无损高精监测提供技术支撑。 展开更多

关键词 狗牙根 不同基因型 叶片相对含水量 高光谱技术

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天山北坡蒿类荒漠植物群落数量特征及其多样性 被引量：2

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作者 周时杰 董乙强 +3 位作者 阿斯太肯·居力海提 聂婷婷 姜安静 安沙舟 《新疆农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2298-2305,共8页

【目的】研究天山北坡蒿类荒漠植物群落数量特征及多样性变化规律,分析不同地区植物群落数量特征及多样性的差异,为该类荒漠草地的科学经营管理提供理论依据。【方法】采用野外调查取样方法,调查分析天山北坡西段、中段和东段蒿类荒漠... 【目的】研究天山北坡蒿类荒漠植物群落数量特征及多样性变化规律,分析不同地区植物群落数量特征及多样性的差异,为该类荒漠草地的科学经营管理提供理论依据。【方法】采用野外调查取样方法,调查分析天山北坡西段、中段和东段蒿类荒漠草地植物群落特征。【结果】(1)从天山北坡西段到东段,半灌木生物量呈逐渐增加趋势,且东段比西段显著高了266.51%(P<0.05);而多年生草本盖度、密度和生物量从西到东呈逐渐降低的趋势(P<0.05);一年生草本和短生、类短生植物在数量特征上均在中段呈现最大值。(2)植物群落高度、盖度、密度和生物量由西向东均呈先增后降的趋势,在中段达到最大值。Patrick丰富度指数、Simpson优势度指数、Shannon-Wiener物种多样性指数在空间上均表现为由西向东呈先增后降的变化趋势,而Pielou均匀度指数由西向东呈逐渐降低趋势。(3)天山北坡不同区域草地之间植物群落数量特征与多样性的相关性各有差异,蒿类荒漠草地群落盖度、密度和生物量对植物多样性呈正相关,而植物高度对植物多样性呈负相关。(4)引起蒿类荒漠植物群落空间变异的主要影响因素是海拔、土壤有机碳、年均温度。【结论】天山北坡蒿类荒漠植物群落数量特征及其多样性在空间上由西向东呈现出先增后降的趋势,且海拔、土壤有机碳和年均温度是影响植物群落组成和多样性的最主要环境因子。 展开更多

关键词 蒿类荒漠 植被特征 植物多样性

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新疆针茅传播体形态及埋深对种子萌发出苗的影响

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作者 郑玉琪 严佳玥 +1 位作者 李博元 魏岩 《草业学报》 2025年第5期64-73,共10页

新疆针茅为禾本科多年生草本植物,是新疆荒漠草地广泛分布的重要建群种与优势种。以新疆针茅为研究对象,研究传播体形态、芒的功能及种子萌发出苗特性,分析传播体各部分形态与埋深之间的关系,比较不同埋深对种子萌发与幼苗出土的影响。... 新疆针茅为禾本科多年生草本植物,是新疆荒漠草地广泛分布的重要建群种与优势种。以新疆针茅为研究对象,研究传播体形态、芒的功能及种子萌发出苗特性,分析传播体各部分形态与埋深之间的关系,比较不同埋深对种子萌发与幼苗出土的影响。结果表明:1)新疆针茅的传播体由外稃、内稃和颖果组成。外稃基部尖锐被毛具有锚固性,外稃伸长形成芒,芒有两回膝曲,芒的长度是种子长的15倍。2)芒具有吸湿性,芒吸湿带动传播体发生自埋现象,且自埋深度为(4.10±0.53) cm。3)埋深对新疆针茅种子萌发率、出苗率均有极显著影响(P<0.01)。种子能在深度0~12 cm的埋深中萌发,<6 cm的埋深中出苗。在1~2 cm的浅层埋深时种子萌发率和出苗率最高,埋深深度超过2 cm之后,种子萌发率和出苗率与埋深深度呈负相关。4)埋深对新疆针茅幼苗生长以及生物量的分配均有极显著影响(P<0.01)。新疆针茅幼苗在埋深情况下,幼苗会分配较多的生物量向上运输,优先用于芽部分的生长,其生物量分配模式的改变是新疆针茅对埋深环境的重要应对策略。新疆针茅独特的传播体结构不仅增强了种子入土的稳定性,也极大地提升了种子萌发成功率与幼苗建立能力,为新疆针茅种群的更新与繁衍奠定了坚实基础。 展开更多

关键词 新疆针茅 传播体 芒 吸湿性 种子萌发 幼苗出土

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