我国荒漠地区C木本植物地理分布及其与气候的关系

摘要

我国荒漠地区植物在3个科中有C4木本植物，包括半木本植物，共计45种，主要集中在藜科和蓼科。梭梭属的梭梭(Haloxylon ammodendron)和白梭梭(H.persicum)为C4植物，为灌木或小乔木；沙拐枣属的所有种均为C4植物，如沙拐枣(Calligonummongolicum)、白皮沙拐枣(C.leucocladum)、泡果沙拐枣(C.junceum)、无叶沙拐枣(C.aphyllum)、红皮沙拐枣(C.rubicundum)、新疆沙拐枣(C.klementzii)、头状沙拐枣(C.caput-medusae)、阿拉善沙拐枣(C.alaschanicum)、乔木沙拐枣(C.arborescens)、戈壁沙拐枣(C.gobicum)、甘肃沙拐枣(C.chinense)、小果沙拐枣(C.pumilum)、青海沙拐枣(C.kozlovi)、昆仑沙拐枣(C.roborowskii)、精河沙拐枣(C.ebi-nuricum)、若羌沙拐枣(C.juochiangense)、柴达木沙拐枣(C.zaidamense)、密刺沙拐枣(C.densum)、河西沙拐枣(C.potanini)等，为灌木或小灌木：猪毛菜属的木本猪毛菜(Salsola arbuscula)为C4灌木；藜科其它的C4半灌木有，新疆藜(Aelleniaglauca)、无叶假木贼(Anabasis aphylla)、短叶假木贼(A.brevifolia)、高枝假木贼(A.elatior)、毛足假木贼(A.eriopoda)、盐生假木贼(A.salsa)、展枝假木贼(A.truncata)、白滨藜(Atriplex cana)、樟味藜(Camphorosma monspeliaca)、同齿樟味藜(C.lessingii)、戈壁藜(Iljinia regelii)、木地肤(Kochia prostrata)、东方猪毛菜(Salsola orientalis)、珍珠(S.passerina)、木碱蓬(Suaeda dendroides)等。
　　 重点对黑河流域山地、绿洲和荒漠区主要木本植物的光合器官(叶片或同化枝)进行了稳定碳同位素分析，得出山地植物稳定碳同位素比率(δ13C值)在-23‰～-29‰之间，平均值为-26.3‰：绿洲植物在-26‰～30‰之间，平均值为-27.2‰：荒漠植物在-23‰～-28‰和-12‰～-15‰两个范围，平均值分别为-26.0‰和-13.8‰，严酷生境植物δ13C值较高，荒漠植物中C4植物占有一定比例。同种植物在不同生境下的δ13C值，也表现为较差生境高于较好生境。荒漠河岸林树种胡杨(Populuseuphratica)柳树形叶的δ13C值低于杨树形叶。无论是山区还是荒漠区，随着海拔高度增加，有些植物稳定碳同位素辨别力(△值)减小，有些不明显，青海云杉(Piceacrassifolia)的△值随着海拔升高线性递减显著(r2=0.98，P＜0.001)。研究得出，严酷生境下植物水分利用效率(WUE)高于较好生境。胡杨长条形叶的WUE最低，圆形叶的最高，由幼苗时期的柳树形叶向杨树形叶的演变中WUE在提高。青海云杉为黑河上游山区环境变化的重要指示植物。同种植物过高的δ13C值指示着植物的衰退和生境的严重胁迫。植物适应干旱环境是沿着有利于提高水分利用效率的方向发展。
　　 梭梭在年降水量60～250 mm的荒漠地区均有分布；在年降水量100 mm以上，≥10℃的活动积温在3000℃以上的荒漠地区分布较多。白梭梭广泛分布于年降水量近180 mm准噶尔盆地荒漠区，在河西走廊荒漠区、阿拉善高原荒漠区和鄂尔多斯高原荒漠区200 mm以下区域可引种栽培，栽培地地下水位不能太低，一般在3～5 m范围为好。白梭梭引种适宜气候条件为，年降水量100～250 mm的区域，年平均气温5～8℃，干燥度指数在6以上，≥10℃的活动积温在3100℃以上，1月平均气温-15℃以上，7月平均气温20℃以上，≥10℃的天数在160～180 d，日照时数2800～3200 h。沙拐枣分布广泛，在我国8大荒漠区均有分布，是我国荒漠C4木本植物分布最广的种，分布区的主要气候特征，降水量在60～300 mm，年均气温在3～10℃，干燥度指数在4～20，≥10℃的活动积温在2000～3600℃之间，1月平均气温在-17～-7℃之间，7月平均气温在17～23℃之间。由于生长环境差异较大，沙拐枣在各荒漠区形成不同的生态型，从小灌木到大灌木都有，高度在0.3～3m不等。

目录

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论文说明：缩略词

1 前言

1.1 导论

1.2 C4植物研究进展

1.2.1 C4植物的发生

1.2.2 C4光合途径的发现

1.2.3 C4乔木的发现

1.2.4 C4植物的花环结构

1.3 我国C4荒漠植物的研究

2研究目的和意义

3研究地区概况与研究方法

3.1研究区概况

3.1.1我国荒漠区概况

3.1.2黑河流域概况

3.2研究方法

3.2.1样品采集和分析

3.2.2光镜下解剖结构观察

3.2.3植物群落特征调查和生物量测定

3.2.4地理分布与气候资料分析方法

3.2.5统计分析

4结果与分析

4.1 我国荒漠地区的C4木本植物

4.1.1 几种荒漠植物光合器官的解剖结构

4.1.2沙拐枣的繁殖特性和生物量

4.1.3我国荒漠地区C4植物的发生数量

4.1.4我国荒漠地区的C4木本植物种

4.2我国荒漠地区的气候特征

4.3 黑河流域C4和C3植物稳定碳同位素特征及其指示意义

4.3.1 不同植物光合器官δ13C值的比较

4.3.2同种植物光合器官δ13C值的比较

4.3.3不同海拔高度下植物光合器官△值的变化

4.4荒漠地区C4木本植物地理分布与气候的关系

4.5荒漠地区C4草本植物种类及其分布

5 讨论

5.1 C4植物的特征

5.2 C4植物的适应对策

5.3 C4植物生物量与生产力

5.4 C4植物水分利用效率与稳定碳同位素变化

5.5 C4木本植物的地理分布与气候的关系

6结论

参考文献

附件

致谢