中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX2-YW-336)
- 作品数：12 被引量：310H指数：9
- 相关作者：张元明周晓兵张丙昌王莎莎王雪芹更多>>
- 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中国科学院更多>>
- 发文基金：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国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：生物学农业科学环境科学与工程更多>>
- 冻融过程对生物结皮中齿肋赤藓叶绿素荧光特性的影响被引量：18
- 2011年
- 以新疆古尔班通古特沙漠苔藓结皮中的优势种齿肋赤藓(Syntrichia caninervis Mitt.)为研究对象,利用便携式调制叶绿素荧光仪Mini-PAM(Walz公司,德国)测定其在冻融作用影响下叶绿素荧光特性的变化特征。结果表明,冻结过程中随着处理温度的降低,齿肋赤藓的初始荧光(F0)、最大荧光产量(Fm)、PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ的潜在活性(Fv/F0)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光合电子传递速率(ETR)和光化学猝灭系数(qP)均呈显著下降的趋势(P<0.05),而非光化学猝灭系数(NPQ)则逐步上升。低温胁迫下NPQ的增加表明齿肋赤藓PSⅡ系统通过提高非辐射性热耗散消耗过剩光能,从而保护PSⅡ反应中心免受因吸收过多光能而引起的光氧化伤害。消融过程中,齿肋赤藓的叶绿素荧光参数(F0、Fm、Fv/Fm、Fv/F0、ΦPSⅡ、ETR和qP)可恢复至未冻结前的正常水平。齿肋赤藓叶绿素荧光强度和诱导曲线的形状在冻融过程中均随处理温度的降低或升高而发生了明显的变化。一定范围内的低温胁迫不会对齿肋赤藓的光合器官造成永久伤害,光合系统仍维持在可恢复的状态。
- 张静张元明
- 关键词：生物结皮冻融叶绿素荧光
- 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：12
- 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
- 古尔班通古特沙漠南缘典型沙垄藻类的时空分布被引量：4
- 2011年
- 通过研究春、夏、秋3季古尔班通古特沙漠典型沙垄藻类物种多样性、种类组成和生物量的变化,分析了典型沙垄中藻类的时空分布特征。结果表明:①地貌部位和不同土层对物种多样性指数影响极显著(P<0.01);在垂直层次中,藻类物种多样性指数由表及里逐渐降低。②在不同地貌部位和季节中,藻类的种类组成亦表现出一定的差异。垄间低地和背风坡球形藻类和丝状藻类丰富,迎风坡以丝状藻类占优势,垄顶藻类的种类和数量都有明显的下降。③地貌部位、垂直层次和季节对藻类生物量的影响均极显著(P<0.01)。藻类在沙漠典型沙垄的分布具有空间异质性,将影响到生物结皮的发育,使其处于不同的发育阶段,而它们在生物结皮中的地位和作用亦不同。
- 张丙昌张元明王敬竹
- 关键词：藻类古尔班通古特沙漠
- 干旱半干旱区氮沉降生态效应研究进展被引量：50
- 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
- 荒漠生物结皮中齿肋赤藓总RNA最佳提取方法的确立被引量：2
- 2010年
- 目的:根据不同提取方法对提取荒漠齿肋赤藓总RNA质量的影响,寻找一种快速高效提取齿肋赤藓总RNA的方法。方法:采用改良RNAiso Reagent试剂法、RNAprep pure植物总RNA提取试剂盒法(TIANGEN)、皂土法分别提取采自新疆古尔班通古特沙漠生物结皮中齿肋赤藓的总RNA,用紫外分光光度计测定其浓度、纯度和产量,并通过RT-PCR进一步检测其质量。结果:三种方法均能提取出RNA,但质量差异较大。其中改良的RNAiso Reagent试剂法提取的RNA产量可达1298～1318μg/g,完整性好且纯度高,OD260/OD280值为1.86～1.92,且经济、操作简便,能有效抑制多酚物质氧化和次生代谢物质的影响,,适合用于进一步的RT-PCR反应。结论:改良的RNAisoReagent法经济且操作简便,提取的荒漠齿肋赤藓RNA完整性和纯度较高,可用于RT-PCR反应。
- 马瑞杨红兰张元明张道远徐刚标
- 关键词：总RNA古尔班通古特沙漠
- 荒漠地表生物土壤结皮形成与演替特征概述被引量：92
- 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
- 古尔班通古特沙漠生物土壤结皮影响下的土壤酶分布特征被引量：20
- 2010年
- 对古尔班通古特沙漠典型沙垄生物土壤结皮分布区的土壤酶分布特征进行了定量研究。结果表明:①土壤酶的分布在典型沙垄的不同地貌部位具有空间异质性,表现为垄间低地>沙垄坡部>垄顶,垄顶与垄间低地的过氧化氢酶、脲酶、中性磷酸酶、碱性磷酸酶、蛋白酶活性存在极显著差异(P<0.01);②垂直分布上,土壤酶的积累以表层0～2cm为主,随土壤深度增加显著递减,以垄间低地表现的尤为明显;③地貌部位与土层深度的交互效应对中性磷酸酶、碱性磷酸酶、转化酶均有极显著影响(P<0.01);④相关性分析表明,有机质、全N是影响土壤酶活性的重要因素;各种酶促反应既是专性的,又是相互联系的;⑤主成分分析表明,过氧化氢酶和脲酶能够较好地反映土壤综合状况,与大多数土壤因子均呈极显著相关(P<0.01)。尤其是脲酶,能够作为反映典型沙垄生物土壤结皮区土壤肥力的主要指标。
- 吴楠张元明
- 关键词：土壤酶主成分分析土壤肥力生物土壤结皮古尔班通古特沙漠
- 生物土壤结皮对准噶尔盆地5种荒漠植物幼苗生长与元素吸收的影响被引量：23
- 2011年
- 生物土壤结皮广泛分布于许多干旱和半干旱地区,它影响土壤物理过程、水文、侵蚀和养分循环过程,从而影响植物种子萌发与生长发育。该文以新疆准噶尔盆地腹地的古尔班通古特沙漠的生物土壤结皮为研究对象,分析了生物土壤结皮对准噶尔盆地5种荒漠植物(白梭梭(Haloxylon persicum)、蛇麻黄(Ephedra distachya)、角果藜(Ceratocarpus arenaarius)、涩芥(Malcolmia africana)和狭果鹤虱(Lappula semiglabra))的生长及其对元素吸收的影响。结果表明:1)相对于裸沙而言,生物土壤结皮显著促进了荒漠植物的生长速率,并增加了草本植物地上和地下的生物量,但对灌木的生物量无显著影响;2)生物土壤结皮使部分一年生草本植物的开花和结实期提前,这可能有利于荒漠植物在有限的环境资源下快速完成生活史,并繁衍后代;3)生物土壤结皮能够影响荒漠植物对土壤中营养元素的吸收,具体表现在生物土壤结皮显著促进了5种植物对N的吸收,增加了荒漠植物在N贫乏的荒漠生态系统的适应能力,而对P和K的吸收均没有影响。生物土壤结皮对荒漠植物对元素吸收的影响因种而异,对不同的植物有不同的影响。荒漠植物对Mg、Mn和Cu的吸收受生物土壤结皮的影响最小。
- 张元明聂华丽
- 关键词：生物土壤结皮荒漠植物生长速率
- 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
- 古尔班通古特沙漠土壤酶活性和微生物量氮对模拟氮沉降的响应被引量：37
- 2011年
- 以新疆古尔班通古特沙漠为研究区,原位设定0(N0)、0.5(N0.5)、1.0(N1)、3.0(N3)、6.0(N6)和24.0(N24)g Nm-2a-16个模拟施氮浓度,研究氮沉降对土壤酶活性和微生物量N的影响。结果表明:不同浓度的氮增加未改变土壤酶活性和微生物量N原有的垂直分布格局,0—5 cm土层土壤多酚氧化酶和过氧化物酶活性分别比5—10 cm土层低14.3%—27.3%和1.4%—14.2%,而该土层的蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性和微生物量N则分别比5—10 cm土层高18.0%—98.1%、45.3%—119.0%、76.1%—138.1%和77.5%—162.3%。氮增加后,0—5 cm土层的土壤酶活性和微生物量N比5—10 cm土层受影响更大。低氮和中氮(N0.5—N3)增加对0—5 cm土层氧化酶活性影响较小,各处理间差异不显著;高氮(N6,N24)对该层氧化酶活性有明显抑制作用。与对照相比,N24处理下土壤多酚氧化物活性和过氧化物酶活性分别降低了22.4%和12.1%;5—10 cm土层氧化酶活性对氮增加响应不敏感,各施氮量之间差异不显著;两层土壤的蔗糖酶和碱性磷酸酶活性随氮的增加具有先增加再减少的趋势,而两层土壤的脲酶活性和土壤微生物量N随着施氮量增加分别降低和增加;随着土壤酶活性变化,土壤有效氮和微生物量N增加,有效磷先增加后减少。这些响应表明,氮增加可以改变该荒漠土壤系统的土壤酶活性和微生物量并影响土壤相关营养元素循环。
- 周晓兵张元明陶冶张丙昌
- 关键词：土壤酶古尔班通古特沙漠
