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国家自然科学基金(40771114): 作品数：18 被引量：411H指数：14; 相关作者：张元明张丙昌张静吴楠陈荣毅更多>>; 相关机构：中国科学院新疆生态与地理研究所中国科学院研究生院河北师范大学更多>>; 发文基金：国家自然科学基金中国科学院知识创新工程重要方向项目国家重点基础研究发展计划更多>>; 相关领域：生物学农业科学天文地球环境科学与工程更多>>

Species composition,distribution patterns and ecological functions of biological soil crusts in the Gurbantunggut Desert被引量：12: 2010年; As one of the most important biological factors that maintain the stability of the largest fixed and semi-fixed desert in China,the Gurbantunggut Desert,the biological soil crusts (BSCs) develop well and play critical ecological roles in the desert ecosystem. In this paper,we briefly summarize our research findings since 2002 including species composition,distribution pattern and ecological functions of BSCs in the desert. Our results indicate abundant species diversity of BSCs in the Gurbantunggut Desert in comparison to other deserts in China. At the scales of sand dune or whole desert,the distribution patterns of BSCs are location-specific. The existence of BSCs in this desert could:(1) accelerate the formation of desert soil and the weathering of minerals; (2) accumulate organic matter in surface soil through related species in soil crusts; (3) enhance the abilities of sand surface to resist wind erosion; (4) influence seed germination of vascular plants; and (5) enhance the production of dew deposition on sandy soil surface.; Zhang, YuanMingWu, NanZhang, BingChang; 关键词：CRUSTS DIVERSITY DESERT ECOSYSTEM

生物结皮中齿肋赤藓叶片细胞显微与亚显微结构特征被引量：11: 2009年; 利用光学显微镜和透射电镜,对新疆古尔班通古特沙漠生物结皮中齿肋赤藓叶片细胞的结构特征进行了观察研究。结果表明,齿肋赤藓叶片边缘背卷、中肋粗壮,多数叶片中上部具两层细胞,基部为单层细胞;透射电镜下细胞壁较厚,具疣状突起,且细胞壁通道较多,细胞中叶绿体、细胞核、线粒体、微体、液泡等细胞器明显。其中,叶绿体中基粒片层结构和类囊体清晰,纵向排列,细胞膜和叶绿体双层膜系统保持完好。表明生物结皮中齿肋赤藓对干旱环境具有较强的结构适应性。; 魏美丽张元明; 关键词：生物结皮亚显微结构古尔班通古特沙漠

古尔班通古特沙漠生物结皮中藓类植物形态解剖特征被引量：17: 2008年; 对组成古尔班通古特沙漠生物土壤结皮的4种1变种藓类植物刺叶墙藓(Tortula desertorum Broth.)、真藓(Bryum argenteum Hedw.)、绿色流苏藓〔Crossidium squamiferum(Viv.)Jur.〕、泛生墙藓(Tortula muralis Hedw.)、泛生墙藓无芒变种(Tortula muralis var. aestiva Brid. ex Hedw.)的茎、叶形态解剖结构进行了观察。结果表明:除刺叶墙藓叶片上部为2层细胞组成外,其他4种叶片均由1层细胞组成。所有藓类植物叶片都具有明显或粗壮的中肋,起到了支持叶片和导水的作用。茎皮部外层细胞壁不同程度加厚。生物结皮中的藓类植物表现出叶片背卷或内卷、具疣状突起、透明毛尖(泛生墙藓无芒变种除外)以及边缘细胞壁加厚等特征,这些特征是对干旱荒漠环境长期适应的结果。研究结果为进一步揭示荒漠藓类植物形态特征与环境之间的关系提供理论依据。; 王红玲张元明; 关键词：荒漠生物结皮藓类植物古尔班通古特沙漠

干旱半干旱区氮沉降生态效应研究进展被引量：47: 2009年; 随着人类活动干扰的加剧以及全球气候变化,大气氮沉降的生态效应日益成为人们关注的焦点。氮沉降的增加能够带来生态系统结构和功能的改变,引起一系列生态效应。氮沉降对干旱半干旱地区生态系统的影响主要包括以下方面:(1)在干旱半干旱地区,氮沉降主要以脉冲形式进入氮循环进而影响其它生态过程;(2)氮沉降能够增加土壤氮矿化和土壤无机氮浓度,但氮循环还会受许多其它因素的影响;(3)氮沉降对土壤微生物代谢活动有很强的促进作用,但对其生物量的影响存在争议;(4)氮沉降能够影响植物生产力、根的生长,其效应主要受到水的调节作用;(5)氮沉降能够降低本地种的物种丰富度,有利于外来1年生物种的入侵。; 周晓兵张元明; 关键词：干旱地区氮沉降氮循环生产力

古尔班通古特沙漠生物结皮不同发育阶段中藻类的变化被引量：32: 2009年; 通过在古尔班通古特沙漠南缘相同的地貌部位,选择裸沙、藻结皮、地衣结皮和苔藓结皮4种不同演替阶段中的生物结皮,研究了藻类的种类组成、优势种和生物量的变化。结果表明:(1)在结皮的不同演替阶段,藻类种类组成不同,其常见物种有一定的差异,如裸沙中藻类常见种是脆杆藻2(Fragilariasp.2)、威利颤藻(Oscillatoria willei)和奥克席藻(Phormidium okenii),藻结皮的常见种是小聚球藻(Synechococcus parvus)、颗粒常丝藻(Tychonema granulatum)、韧氏席藻(Phormidium retzli);同时在不同发育阶段亦存在一些特有种。(2)在裸沙发育到成熟生物结皮的过程中,藻类的优势物种也发生相应的变化。裸沙、藻结皮、地衣结皮和苔藓结皮的优势种分别是脆杆藻1(Fragilariasp.1)、具鞘微鞘藻(Microcoleus vaginatus)、具鞘微鞘藻、眼点伪枝藻(Scytonema ocellatum)或集球藻(Palmellococcus miniatus)。(3)藻类生物量在生物结皮不同演替阶段差异极显著(P<0.01),在裸沙中藻类生物量最低,随着生物结皮的逐渐发育,藻类生物量明显升高,地衣结皮最高,约是裸沙的8.3倍,当发育至苔藓结皮时,藻类生物量又有所下降。(4)在裸沙中基本为松散的沙粒,随着生物结皮的演替,丝状种类占明显的优势,尤其是具鞘微鞘藻,另外真菌菌丝和苔藓假根分别在地衣结皮和苔藓结皮中起着重要作用。; 张丙昌张元明赵建成陈荣毅郑云普; 关键词：古尔班通古特沙漠生物结皮演替阶段藻类

荒漠地表生物土壤结皮形成与演替特征概述被引量：89: 2010年; 土壤表面结皮是世界范围内干旱沙漠地区土壤表面广泛存在的自然现象,包括物理结皮和生物土壤结皮两大类型。其中,生物土壤结皮作为干旱沙漠地区特殊环境的产物,是由细菌、真菌、蓝绿藻、地衣和苔藓植物与土壤形成的有机复合体。它的形成使土壤表面在物理、化学和生物学特性上均明显不同于松散沙土,具有较强的抗风蚀功能和重要的生态效应,成为干旱沙漠地区植被演替的重要基础。随着形成生物土壤结皮的物种更替,维持结皮结构的主要胶结方式亦随之发生变化,即由胞外多糖的粘结作用逐渐转变为蓝藻和荒漠藻的藻丝体、地衣菌丝体以及苔藓植物假根的缠绕和捆绑作用,物种更替是结皮微结构和胶结方式转化的生物基础。生物土壤结皮的形成通常可以分为以下几个阶段:生物土壤结皮的早期阶段(土壤酶和土壤微生物),藻结皮阶段、地衣结皮阶段和苔藓结皮阶段。即随着土壤微生物在沙土表面的生长,随后出现丝状蓝藻和荒漠藻类植物,形成以藻类植物为主体的荒漠藻结皮;当土壤表面得到一定固定后,便开始出现地衣和苔藓植物,形成以地衣和苔藓植物为优势的生物结皮类型。其中,前一阶段的完成又为后一阶段的开始提供良好的环境条件。当环境条件适宜时,生物土壤结皮也可以不经历其中某个阶段而直接发育到更高级的阶段。; 张元明王雪芹; 关键词：生物土壤结皮微结构荒漠地区

古尔班通古特沙漠半固定沙垄表面风速变化规律研究被引量：5: 2008年; 于2007年春季(风季),利用DETI可移动测风系统对古尔班通古特沙漠半固定沙垄进行实地观测,系统研究沙垄表面2m高度气流速度变化规律,发现坡脚风速、入射角和坡面形态对其有显著影响。在大气呈中性稳定的条件下,风速由迎风坡脚至丘顶逐渐加速,在垄顶达到最大,至背风坡的中上部剧烈降低,此后又逐渐恢复。垄顶风速随坡脚风速的增大而线性增大。在相同风速条件下,大角度入射时迎风坡的风速增加幅度和背风坡的风速降低幅度均明显高于小角度入射的情形,可见入射角的大小控制着沙垄表面风速的变化幅度。地形对风速变化的影响在于,在缓而长的坡面上,迎风坡风速放大率较短而陡的坡面要大,当短而陡的坡面作为背风坡时,风速的降低则较缓长的坡面更为剧烈。对古尔班通古特沙漠半固定沙垄表面风流速度变化规律进行研究,将有助于理解半固定沙垄表面的蚀积过程和动态,为科学防沙治沙提供理论依据。; 盖世广王雪芹万金平吴涛郭恒旭全永威金兴强; 关键词：古尔班通古特沙漠风速变化

水分胁迫下荒漠地区2种草本植物生物量分配策略被引量：25: 2012年; 水分胁迫是荒漠地区生态系统结构和功能变化的主要驱动力。分析水分胁迫下,不同生长阶段荒漠植物生物量在地上-地下的分配比例,对精确估算地下有机碳存储量有重要的理论意义。通过盆栽控制实验,设置对照、中度和重度胁迫的水分梯度,选取荒漠地区2种草本植物涩荠(Malcolmia africana)和角果藜(Ceratocarpus are-narius),分析其生物量在地上-地下的分配比例变化。结果表明:无论水分胁迫存在与否,总生物量累积均符合Sigmoidal生长模型;水分胁迫对植株早期发育阶段总生物量的累积无明显影响,但显著减少了发育后期总生物量的累积;植株每生长10 d,涩荠和角果藜叶片占总生物量的比例分别减少8.9%～10.6%和3.1%～3.4%。几乎等同于茎所增加的比例。水分胁迫使得地下生物量显著增加,但总生物量的累积仍以地上部分为主;根冠比在整个生长过程中呈4个渐变的阶段。; 程军回张元明; 关键词：水分胁迫根冠比荒漠地区

干旱区生物土壤结皮对种子植物多样性的影响被引量：34: 2008年; 通过调查古尔班通古特沙漠筑路形成的严重干扰样方与自然状态下轻微干扰样方种子植物多样性的差异,结合人为干扰生物土壤结皮样方的结果,综合生物土壤结皮土壤种子库、结皮上种子萌发、生长以及土壤养分与水分的特征,研究生物土壤结皮对种子植物多样性的影响。结果表明:完整结皮与适度干扰后结皮样方内植物多样性指数D分别为0.3296和0.5291,多样性指数H分别为0.8400和1.2957,差异均达到显著水平;严重干扰样方的多样性指数D和多样性指数H均显著低于轻度干扰样方的对应指标。说明对生物土壤结皮"适度"干扰使其保持在早期发育阶段有利于增加种子植物多样性,而"严重"干扰使结皮变为流沙阶段会降低种子植物多样性。结皮影响种子植物多样性的机理主要在于发育后期的生物土壤结皮会降低土壤种子库,也会抑制多数种类种子萌发,夏秋季结皮深层土壤水分的减少也不利于深根植物的生存,但结皮土壤拥有相对较高的养分条件却能保证一年生短命植物生长和生存。相对于流沙,生物土壤结皮的存在有益于保持相对较高的植物多样性,这可能归功于生物土壤结皮有利于地表稳定性、以及其在防风蚀和土壤形成等方面重要的生态功能,因而,在采取"适度"干扰措施以提高植物多样性之前需要慎重考虑可能带来的不利影响。; 陈荣毅魏文寿张元明吴楠张静; 关键词：古尔班通古特沙漠生物土壤结皮植物多样性

模拟氮沉降和干旱对准噶尔盆地两种一年生荒漠植物生长和光合生理的影响被引量：45: 2010年; 氮素和水分是荒漠生态系统的两个主要限制因子,研究两者对荒漠植物的效应有助于深入了解荒漠生态系统对全球变化的响应。该文选择准噶尔盆地荒漠地区两种常见的一年生植物涩荠(Malcolmia africana)和钩刺雾冰藜(Bassia hyssopi-folia),设置0、0.18和0.72gN·m–2·week–13个施氮浓度和湿润与干旱两个土壤水分处理,研究模拟氮沉降增加和干旱对其生长和光合生理的影响。结果表明:(1)两种植物的根长、根重、叶片数、叶面积、总生物量和冠根比均随着施氮浓度的增加而增加,干旱能够抑制氮对植物生长的促进作用,但是,氮的增加同时也能部分缓解干旱对植物生长的影响。与钩刺雾冰藜相比,涩荠的根长、生物量和冠根比更易受氮增加和干旱的影响。(2)两种植物的最大净光合速率、叶绿素含量、可溶性蛋白含量随着氮浓度增加而增加,但涩荠和钩刺雾冰藜对氮增加和干旱的生理响应也有所不同,涩荠的响应更加敏感。两种植物对氮沉降和干旱胁迫响应的差异可能是其生活型等生物学特性差异所引起。通过对两种一年生植物的生长和光合生理分析表明,在古尔班通古特沙漠,春季丰富的降水和氮素增加将有利于涩荠和钩刺雾冰藜的生长和生产力的增加,相对地下生长,地上部分增加更显著。当干旱季节来临时,氮的增加又能够在一定程度上降低干旱对这两种植物的负效应,说明其对干旱具有一定的生态补偿作用。; 周晓兵张元明王莎莎张丙昌; 关键词：生物量干旱胁迫氮沉降可溶性蛋白

国家自然科学基金(40771114)

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