全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 10 期摇 摇 2012 年 5 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
基于系统动力学的城市住区形态变迁对城市代谢效率的影响 李旋旗,花利忠 (2965)…………………………
居住鄄就业距离对交通碳排放的影响 童抗抗,马克明 (2975)……………………………………………………
经济学视角下的流域生态补偿制度———基于一个污染赔偿的算例 刘摇 涛,吴摇 钢,付摇 晓 (2985)…………
旅游开发对上海滨海湿地植被的影响 刘世栋,高摇 峻 (2992)……………………………………………………
汶川地震对大熊猫主食竹———拐棍竹竹笋生长发育的影响 廖丽欢,徐摇 雨,冉江洪,等 (3001)………………
江西省森林碳蓄积过程及碳源 /汇的时空格局 黄摇 麟,邵全琴,刘纪远 (3010)…………………………………
伊洛河流域草本植物群落物种多样性 陈摇 杰,郭屹立,卢训令,等 (3021)………………………………………
新疆绿洲农田不同连作年限棉花根际土壤微生物群落多样性 顾美英,徐万里,茆摇 军,等 (3031)……………
荒漠柠条锦鸡儿 AM真菌多样性 贺学礼,陈摇 烝,郭辉娟,等 (3041)……………………………………………
彰武松、樟子松光合生产与蒸腾耗水特性 孟摇 鹏,李玉灵,尤国春,等 (3050)…………………………………
中亚热带常绿阔叶林粗木质残体呼吸季节动态及影响因素 刘摇 强,杨智杰,贺旭东,等 (3061)………………
盐土和沙土对新疆常见一年生盐生植物生长和体内矿质组成的影响 张摇 科,田长彦,李春俭 (3069)………
长白山北坡林线灌木草本植物与岳桦的动态关系 王晓东,刘惠清 (3077)………………………………………
不同生态条件对烤烟形态及相关生理指标的影响 颜摇 侃,陈宗瑜 (3087)………………………………………
基于因子分析的苜蓿叶片叶绿素高光谱反演研究 肖艳芳,宫辉力,周德民 (3098)……………………………
三峡库区消落带水淹初期土壤种子库月份动态 王晓荣,程瑞梅,唐万鹏,等 (3107)……………………………
三种利用方式对羊草草原土壤氨氧化细菌群落结构的影响 邹雨坤,张静妮,陈秀蓉,等 (3118)………………
西洋参根残体对自身生长的双重作用 焦晓林,杜摇 静,高微微 (3128)…………………………………………
不同程度南方菟丝子寄生对入侵植物三叶鬼针草生长的影响 张摇 静,闫摇 明,李钧敏 (3136)………………
山东省部分水岸带土壤重金属含量及污染评价 张摇 菊,陈诗越,邓焕广,等 (3144)……………………………
太湖蓝藻死亡腐烂产物对狐尾藻和水质的影响 刘丽贞,秦伯强,朱广伟,等 (3154)……………………………
不同生态恢复阶段无瓣海桑人工林湿地中大型底栖动物群落的演替 唐以杰,方展强,钟燕婷,等 (3160)……
江西鄱阳湖流域中华秋沙鸭越冬期间的集群特征 邵明勤,曾宾宾,尚小龙,等 (3170)…………………………
秦岭森林鼠类对华山松种子捕食及其扩散的影响 常摇 罡,王开锋,王摇 智 (3177)……………………………
内蒙古草原小毛足鼠的活动性、代谢特征和体温的似昼夜节律 王鲁平, 周摇 顺, 孙国强 (3182)……………
温度和紫外辐射胁迫对西藏飞蝗抗氧化系统的影响 李摇 庆,吴摇 蕾,杨摇 刚,等 (3189)………………………
“双季稻鄄鸭冶共生生态系统 C循环 张摇 帆,高旺盛,隋摇 鹏,等 (3198)…………………………………………
水稻籽粒灌浆过程中蛋白质表达特性及其对氮肥运筹的响应 张志兴,陈摇 军,李摇 忠,等 (3209)……………
专论与综述
海水富营养化对海洋细菌影响的研究进展 张瑜斌,章洁香,孙省利 (3225)……………………………………
海洋酸化效应对海水鱼类的综合影响评述 刘洪军,张振东,官曙光,等 (3233)…………………………………
入侵种薇甘菊防治措施及策略评估 李鸣光,鲁尔贝,郭摇 强,等 (3240)…………………………………………
研究简报
渭干河鄄库车河三角洲绿洲土地利用 /覆被时空变化遥感研究
孙摇 倩,塔西甫拉提·特依拜, 张摇 飞,等 (3252)
……………………………………………………
……………………………………………………………
2009 年冬季东海浮游植物群集 郭术津,孙摇 军,戴民汉,等 (3266)……………………………………………
新疆野生多伞阿魏生境土壤理化性质和土壤微生物 付摇 勇,庄摇 丽,王仲科,等 (3279)………………………
塔里木盆地塔里木沙拐枣群落特征 古丽努尔·沙比尔哈孜,潘伯荣, 段士民 (3288)…………………………
矿区生态产业共生系统的稳定性 孙摇 博,王广成 (3296)…………………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*338*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*36*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄05
封面图说: 哈巴雪山和金沙江———“三江并流冶自然景观位于青藏高原南延部分的横断山脉纵谷地区,由怒江、澜沧江、金沙江
及其流域内的山脉组成。 它地处东亚、南亚和青藏高原三大地理区域的交汇处,是世界上罕见的高山地貌及其演化
的代表地区,也是世界上生物物种最丰富的地区之一。 哈巴雪山在金沙江左岸,与玉龙雪山隔江相望。 图片反映的
是金沙江的云南香格里拉段,远处为哈巴雪山。 哈巴雪山主峰海拔 5396 m,而最低江面海拔仅为 1550 m,山脚与山
顶的气温差达 22. 8益,巨大的海拔差异形成了明显的高山垂直性气候。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 10 期
2012 年 5 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 10
May,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:中国科学院西部行动计划(KZCX2鄄XB3鄄07); 中国科学院知识创新工程重大项目课题(KSCX1鄄YW鄄09鄄10);中国科学院知识创新工程
重大项目课题(KSCX1鄄YW鄄09鄄10)
收稿日期:2011鄄04鄄23; 摇 摇 修订日期:2011鄄07鄄11
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: lichj@ cau. edu. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201104230535
张科,田长彦,李春俭.盐土和沙土对新疆常见一年生盐生植物生长和体内矿质组成的影响.生态学报,2012,32(10):3069鄄3076.
Zhang K,Tian C Y,Li C J. Influence of saline soil and sandy soil on growth and mineral constituents of common annual halophytes in Xinjiang. Acta
Ecologica Sinica,2012,32(10):3069鄄3076.
盐土和沙土对新疆常见一年生盐生植物生长
和体内矿质组成的影响
张摇 科1,2,3,田长彦2,3,李春俭1,*
(1. 中国农业大学资源与环境学院,北京摇 100193; 2. 中国科学院新疆生态与地理研究所,乌鲁木齐摇 830011;
3. 荒漠与绿洲生态国家重点实验室,乌鲁木齐摇 830011)
摘要:选用古尔班通古特沙漠南缘荒漠鄄绿洲交错带常见的 1 年生盐生植物盐角草、刺毛碱蓬、叉毛蓬、猪毛菜和碱地肤为材料,
比较了它们在原状盐土和沙土中的生长及体内矿质元素组成的差异。 结果表明:淤 原状盐土 0—100 cm 各土层的 pH 值低于
沙土,但电导率和含水量明显高于沙土;于 原状盐土中生长的植物干重是沙土中生长植物干重的 7—118 倍,后者的根冠比是
前者的 2—6倍。 盂 体现肉质化程度的地上部含水率为 52%—81% ,中低耐盐植物含水率在两种土壤中差异显著,强耐盐植物
差异不显著;榆 5 种 1 年生盐生植物地上部氮浓度为 11—34 g / kg,在有效氮含量高的盐土上植物氮浓度也高;磷浓度为 1—4
g / kg,在有效磷高的盐土上植物磷浓度也较高(盐角草除外);但沙土中的植物地上部钾浓度明显高于盐土中植株的地上部钾
浓度,这与两种土壤在 0—60 cm土层中的钾浓度差异相反;虞 尽管原状盐土 0—100 cm土层中的水溶性钙、镁、钠、氯、硫浓度
显著高于沙土,盐土与沙土中生长的植物地上部钠、水溶性氯和硫的浓度比值远远低于土壤中的相应元素浓度的比值,甚至盐
土中的植株钙、镁浓度等于或显著低于沙土中生长的植物。 表明盐土不仅影响 1 年生盐生植物的生长,也显著影响这些植物对
矿质元素的吸收和累积。 1 年生盐生植物能够选择性吸收不同生境中的矿质元素。 为进一步深入研究盐生植物耐盐的适应机
制提供依据,也可为植物修复盐碱土的品种选择提供参考。
关键词:盐碱土; 沙土; 1 年生盐生植物; 盐分组成
Influence of saline soil and sandy soil on growth and mineral constituents of
common annual halophytes in Xinjiang
ZHANG Ke1,2,3,TIAN Changyan2,3,LI Chunjian1,*
1 College of Resources and Environment, China Agricultural University, Beijing 100193, China
2 Xinjiang Institute of Ecology and Geography, Chinese Academy of Sciences, Urumqi 830011, China
3 State Key Laboratory of Desert and Oasis Ecology, Urumqi 830011, China
Abstract: In this study, five common annual halophytes (Salicornia europaea, Suaeda acuminate, Petrosimonia sibirica,
Salsola subcrassa, Kochia scoparia) in hungriness鄄oasis ecotone of south border region of Gurbantonggut Desert were grown
in undisturbed saline soil and sandy soil, and their growth and mineral constituents in shoots were compared. The results
showed that: 1) the pH value of the undisturbed saline soil was lower, while electrical conductivity and water content were
significantly higher than those of the sandy soil in each of the soil layers from 0 to 100 cm in depth; 2) shoot dry weight
(DW) of plants grown in the saline soil was 7 to 118 times higher than DW of plants grown in the sandy soil, and the root /
shoot DW ratio of plants in the sandy soil was 2 to 6 times higher; 3) water contents in shoots of these annual halophytes
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ranged from 52% to 81% . The differences in shoot water content in the mid and low salt鄄resistant halophytes grown in both
soils was significant (P<0. 05), while that in the super salt鄄resistant halophytes grown in both soils were similar; 4) shoot
N concentration of the 5 annual halophytes ranged from 11 to 34 g / kg and the higher the available N in soil, the higher the
N concentration in shoots of these plants. Shoot P concentration ranged 1—4 g / kg. The correlations between the shoot P
concentration and the available soil P were similar to that for N ( except for S. europaeae). By contrast, shoot K
concentration of the plants grown in sandy soil was higher than that of plants grown in saline soil, although K concentration
in the 0—60 cm soil was higher in the saline soil than that in the sandy soil; 5) although the contents of the soluble Ca,
Mg, Na, S and Cl in each layer of the soils from 0 to 100 cm in depth in saline soil were significantly higher than those in
sandy soil, the ratios of the Na, Cl and S concentrations in shoots of plants grown in saline soil to those in sandy soil were
far lower than those in the both soils, and even Ca and Mg concentrations in shoots of the plants grown in saline soil were
equal or significantly lower than those in sandy soil. The results indicate that the saline soil significantly affects not only the
growth of annual halophytes, but also the uptake and accumulation of the mineral nutrients by plants. The results could
provide clues for the further studies on the adaptive mechanisms of halophytes to saline soil, and help select plant species
for phytoremediation of saline soil.
Key Words: saline soil; sandy soil; annual halophyte; salt constituents
新疆盐渍土的有机质含量中等或中等偏下水平,并非十分瘠薄;矿质元素钾和硼的含量可达高或极高水
平。 偏碱性和高盐度是新疆盐渍土的主要特征,也是植株生长的最大限制因素。 0—30 cm 土壤的含盐量为
2. 2%— 24% ,北疆以硫酸盐为主,南疆以氯化盐为主[1]。 盐生植物是唯一能够生长在新疆广袤盐土上的自
然植被,是植物耐盐研究的宝贵种质资源。 特别是一年生盐生植物,由于生活史短、易于培养试验、繁殖后代
和基因转化等,将成为耐盐研究模式植物的重要选择对象[2]。 盐渍土影响着植物的营养生理,探索天然选择
的盐生植物的营养状况将为盐土农业提供非常有用的参考数据。
南、北疆的耐盐植物体内可溶性盐可达到干重的 37% ,其中钠、氯、硫酸根离子含量最高[3鄄5]。 虽然土壤
中矿质元素影响着植物体内的化学元素特征,但由于植物的选择性吸收特性,盐生植物体内盐分的组成并不
完全取决于土壤盐分的组成和数量[4, 6]。 天然分布的盐生植物的生境各异,土壤盐度和盐分组成差异极大,
不同植物以及同一植物在不同土壤上的盐分特征差异难于比较,为了探索不同植物在同一土壤介质和同一植
物在不同土壤介质中的生长表现,本研究在盐分含量明显不同的沙土和原状盐土中比较新疆常见的 5 种 1 年
生盐生植物的生长表现及体内大矿质元素组成的差异。 为进一步探索盐生植物的适应机制提供研究依据,也
为盐渍土上的作物营养规律研究提供参考。
1摇 材料与方法
1. 1摇 研究区概况
实验地点在中国科学院阜康荒漠生态系统国家野外科学实验研究站。 实验站位于天山博格达峰北麓,古
尔班通古特沙漠南缘的绿洲-荒漠交错带,属三工河冲积平原中下部。 东经 87毅56忆,北纬 44毅17忆,海拔 475 m,
为典型温带荒漠气候,年降水量 100—200 mm(70%—80%集中在 5—9月份),年蒸发量达 1000—2000 mm。
潜水位一般在 2. 9—5. 3 m,潜水矿化度约 2 g / L,干旱、高温和强光照是主要逆境因素。 年日照总量 2533 h,
无霜期为 174 d[7鄄8]。 站北直线距离 8 km 即达中国第二大沙漠鄄古尔班通古特沙漠[7],试验用沙土取自该
沙漠。
1. 2摇 研究材料
植物选用新疆古尔班通古特沙漠南缘荒漠鄄绿洲交错带常见的 1 年生盐生植物:盐角草 Salicornia
europaea,刺毛碱蓬 Suaeda acuminata,叉毛蓬 Petrosimonia sibirica,猪毛菜 Salsola subcrassa,碱地肤 Kochia
scoparia为试验对象。 2009 年 10 月在天然分布区采集种子,晾干,去杂后置于室外保存,为 2010 年播种备用。
0703 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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1. 3摇 研究方法
试验在阜康荒漠生态试验站内东北方向盐土荒地上进行,2009 年 11 月在原始荒地挖 10 m伊5 m伊1 m
(长、宽、深)的土坑,四周 1 m深用塑料薄膜隔离,坑内填满来自古尔班通古特沙漠的风沙土。 并设 10 m伊5 m
原状盐土对比区。 风沙土质地属粉沙、细沙,颗粒直径 0—500 滋m,容重 1. 56 g / cm3 左右。 盐土容重 1. 36 g /
cm3 左右,颗粒直径为 0—50 滋m。 沙土和盐土区分别分成 5 个 5 m伊2 m的小区用于种植 5 种植物。 2010 年 4
月下旬播种,苗期灌水少量多次(盐土和沙土均浇水);1 个月以后每月 1 次,每次灌水浇透为止。 2010 年 9 月
4 号收获,在每小区中央位置取 30 cm伊30 cm大小的样方,3 个重复。 先剪取样方内该植物的地上部带回快速
清洗后晾干,称取鲜重和干重;1 m深的土体每 10 cm 为一层分层取样,将各土层中的根系挑出,用保鲜袋带
回实验室冲洗干净,称取鲜重和干重,并取每层土样,测定土壤水分、养分和盐分等。
1. 4摇 测定指标
土壤样品测试指标:含水量,速效 N,P,K;盐碱指标:pH值、EC、Cl-、SO2-4 、Na
+、Ca2+、Mg2+。 植物样品测定
包括:地上部和根系鲜、干重;地上部大中量元素含量及水溶性盐分(Cl-、SO2-4 )含量。 肉质化程度用地上部含
水率表示,含水率% =(鲜重-干重)伊100 /鲜重。
土壤速效 N, P, K 分别用蒸馏鄄开氏消煮法、Olsen鄄P 法、乙酸铵提取法;pH 值用电位法测定(土水比为
1 颐5);总盐测定用电导法(土水比为 1颐5);水溶性盐(Cl-、SO2-4 、Na
+、Ca2+、Mg2+ )采用常规方法(土水比为
1 颐5);含水量测定用烘干法。 植物全量元素用硫酸鄄高氯酸消煮法获得待测液后,各元素(N, P, K, Ca, Mg,
Na,)的测定为:氮用定氮仪鄄开氏消煮法,磷采用钼锑抗比色法,钾、钠、钙、镁采用原子吸收光谱法测定[9]。
植物水溶性盐(Cl-、SO2-4 )采用沸水浸提后常规滴定法测定[10]。
1. 5摇 数据分析
利用 Excel2003 进行数据分析,采用 SAS中的 One鄄way ANOVA检测显著性差异。
2摇 结果与分析
2. 1摇 沙土和原状盐土不同土层的 pH值、电导率及含水量
pH值摇 各层沙土的 pH值在 9 以上,并呈现出由上至下递减的趋势;各层原状盐土的 pH值均在 9 以下,
低于沙土的 pH值,并呈现出由上至下递增的趋势。 两种土壤 pH值变化随土层的垂直分布相反,沙土的碱性
显著高于盐土(表 1)。
表 1摇 两种土壤不同土层的 pH、电导率和含水量比较
Table 1摇 Comparison of pH, electrical conductivity (EC) and water content in different soil layers of the sandy and saline soils
土壤深度
Soil depth / cm
pH
沙土
Sandy soil
盐土
Saline soil
电导率 EC / (ms / cm)
沙土
Sandy soil
盐土
Saline soil
含水量 Water content / %
沙土
Sandy soil
盐土
Saline soil
0—10 9. 33a 7. 92b 0. 23a 1. 86a 1. 66b 5. 19a
10—20 9. 39a 8. 11b 0. 12b 3. 96a 5. 13a 8. 08a
20—30 9. 37a 8. 33b 0. 13b 4. 74a 5. 90a 10. 41a
30—40 9. 33a 8. 57b 0. 14b 5. 33a 6. 28b 11. 99a
40—50 9. 30a 8. 59b 0. 15b 5. 69a 7. 40b 12. 24a
50—60 9. 28a 8. 49b 0. 15b 5. 99a 7. 99b 16. 26a
60—70 9. 20a 8. 55b 0. 18b 7. 19a 9. 28b 16. 26a
70—80 9. 10a 8. 38b 0. 20b 5. 50a 10. 33a 11. 41a
80—90 9. 03a 8. 54b 0. 23b 4. 91a 13. 58a 14. 55a
90—100 9. 08a 8. 61b 0. 21b 6. 24a 15. 41b 20. 33a
平均值 Mean 9. 24a 8. 41b 0. 17b 5. 14a 8. 30b 12. 67a
摇 摇 字母 a,b表示两种土壤间差异显著(P<0. 05)
EC摇 从平均值看,盐土电导率是沙土的 30 倍。 沙土表层和底层的电导率最高;盐土从上到下的电导率
1703摇 10 期 摇 摇 摇 张科摇 等:盐土和沙土对新疆常见一年生盐生植物生长和体内矿质组成的影响 摇
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逐渐增大,但在 70—80 cm土层有个低盐区,这与盐土从上到下的水分变化相似。 在成土过程中,可能由于洪
积的影响,使 70—80 cm土层的土质偏沙,易于渗透,所以水分和盐度低于上层土壤,产生了土层非连续性的
异质特征。 已知 1 ms / cm 的电导率抑 0. 6% NaCl,经计算可得,沙土 1 m深度含盐量相当于 0. 1%NaCl,盐土
1 m深度的含盐量相当于 3. 1%的 NaCl。 盐土含盐量明显高于沙土(表 1)。
水分摇 由于保水能力不同,在相同灌水条件下,每层盐土的含水量都高于沙土,并表现出随着土壤深度增
加而增加的相同变化趋势(表 1)。
2. 2摇 5 种 1 年生盐生植物地上部干重和含水率、根干重及根冠比
在沙土中,刺毛碱蓬、叉毛蓬、盐角草生长较弱,能够完成生活史;粗枝猪毛菜和地肤的生物量极小,不能
正常生长,也不能完成生活史;在盐土中,粗枝猪毛菜少数存活,灌水使部分植株死亡;其它盐生植物均能正常
生长。 刺毛碱蓬在两种土壤生长表现最好,其次为叉毛蓬和盐角草;粗枝猪毛菜、碱地肤生长最差(表 2)。
表 2摇 两种土壤对 5 种一年生盐生植物生长的影响
Table 2摇 Effect of the sandy and saline soils on growth of 5 kinds of annual halophytes
土壤 Soils 盐角草 SE 刺毛碱蓬 SA 叉毛蓬 PS 猪毛菜 SS 碱地肤 KS
地上部干重 沙土 1. 76bB 28. 02 bA 27. 61 bA 2. 82 bB 0. 26 bB
Shoot dry weight / (g / 10 plants) 盐土 66. 65aC 215. 04 aB 1086. 78 aA 166. 08 aB 32. 20 aC
根干重 沙土 0. 41bB 2. 44 bA 2. 05 bA 0. 29 bB 0. 03 bB
Root dry weight / (g / 10 plants) 盐土 7. 33aB 4. 23aC 18. 56aA 2. 78aDC 2. 02aD
根系分布深度 沙土 0— 90 0— 90 0— 90 0— 90 0— 20
Root depth / cm 盐土 0— 80 0— 50 0— 70 0— 30 0— 70
根冠比 沙土 0. 23a A 0. 09a D 0. 07a E 0. 10a C 0. 12a B
Root / Shoot dry weight ratio 盐土 0. 11b A 0. 02b C 0. 02b C 0. 02b C 0. 06b B
地上部含水率 沙土 81. 50aA 66. 81aB 52. 37bD 60. 97aC 63. 07bC
Shoot water content / % 盐土 80. 13aA 67. 32aB 63. 47aC 58. 17aD 67. 55aB
摇 摇 字母 a,b表示两种土壤间比较差异显著;不同大写字母表示植物间差异显著(P<0. 05)
地上部干重摇 不同土壤使植株地上部干重相差很大。 碱地肤,猪毛菜,叉毛蓬,盐角草和刺毛碱蓬在盐土
中的地上部干重分别是在沙土中相应植物的 125、59、39、38 和 8 倍。 刺毛碱蓬地上部干重在 2 种土壤中的差
别最小,说明它在的适应能力最强。 碱地肤、猪毛菜、叉毛蓬、盐角草在两种土质差异较大,是较容易受水、土
壤养分和盐度影响的植物,在环境具有较大波动时,易于淘汰或繁荣。 5 种植物比较,叉毛蓬、刺毛碱蓬地上
部干重较大。 盐土自然生境条件下,生物量大小顺序是猪毛菜>叉毛蓬>刺毛碱蓬;给原状盐土灌水条件下,
生物量大小顺序为叉毛蓬>刺毛碱蓬>猪毛菜,主要由于猪毛菜在灌水条件下大量死亡,而其它两种植物不受
影响。 叉毛蓬、刺毛碱蓬、猪毛菜的地上部生物量在两种土壤中都较大,而盐角草、碱地肤地上部生物量较小
(表 2)。
根干重摇 与原状盐土中生长相比,沙土中的盐角草,刺毛碱蓬,叉毛蓬,猪毛菜,碱地肤的根干重分别减少
94% 、42% 、89% 、89% 、98% ,两种土壤中的植物根干重差异显著(P<0. 05)。 其中刺毛碱蓬根干重减少最少,
与其地上部生物量的表现相似。 5 种植物的根干重相比,沙土中:刺毛碱蓬抑叉毛蓬>盐角草抑猪毛菜抑碱地
肤;盐土中:叉毛蓬>盐角草>刺毛碱蓬>猪毛菜抑碱地肤。 根干重表现与地上部相似(表 2)。
根冠比摇 在沙土中植株的根冠比显著大于盐土中的植株根冠比(P<0. 05),盐角草、刺毛碱蓬、叉毛蓬、猪
毛菜、碱地肤在沙土中的根冠比分别是盐土中根冠比的 2. 1,4. 4,4. 4,6. 2,2. 0 倍,说明供试沙土对 5 种 1 年
生盐生植物地上部生长的抑制大于对根系生长的抑制,植物向根系分配更多的干物质,以猪毛菜最多。 5 种
植物根冠比的大小顺序,沙土中盐角草>碱地肤>猪毛菜>刺毛碱蓬>叉毛蓬;盐土中盐角草>碱地肤>刺毛碱
蓬抑猪毛菜抑叉毛蓬。 从植物在两种土壤上的表现看,盐生植物的的根冠比具有一定的稳定性(表 2)。
根系深度摇 除碱地肤外,同种盐生植物在沙土中的根系分布较深(均能达到 90 cm 土层),在原状盐土中
的根系分布较浅(30—80 cm)。 这应与沙土的紧实度较小以及沙土不似盐生植物生境土有关(表 2)。
2703 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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盐生植物的肉质化程度以含水率表示,最大的是沙土中的盐角草(81% ),最小的是沙土中的叉毛蓬
(52% )。 地上部含水率统计分析显示:两种土壤比较,除盐土中的叉毛蓬、碱地肤显著大于沙土的外(P<
0郾 05),其余 3 种植物均差异不显著。 在相同土壤,5 种植物比较:沙土:盐角草>刺毛碱蓬>碱地肤抑猪毛菜>
叉毛蓬;盐土:盐角草>碱地肤抑刺毛碱蓬抑叉毛蓬>猪毛菜。 剔除在沙土不能完成生活史的猪毛菜和碱地
肤,地上部含水率均表现为盐角草>刺毛碱蓬>叉毛蓬,也反映了 3 种植物的抗旱、嗜盐能力的顺序。 耐盐能
力强的盐生植物盐角草和刺毛碱蓬的含水率在两种土壤差异不显著,而中低等耐盐能力的叉毛蓬在两种土壤
差异显著,且是盐土大于沙土,说明盐度影响了中低耐盐力盐生植物的肉质化程度;干旱对强耐盐能力的盐生
植物的肉质化影响不显著(表 2)。
2. 3摇 沙土和盐土对一年生盐生植物体内矿物质浓度的影响
2. 3. 1摇 土壤有效氮、磷、钾与植株体内氮、磷、钾浓度
2009 和 2010 年的野外调查发现,荒漠盐土上的 1 年生盐生植物根系深度在 1 m以内,所以植物体内的矿
质组成也应由 0—100 cm各土层的矿质元素分布决定,某一土层或一定土壤深度的矿质组成不足以反映土壤
的养分供应情况。
图 1 显示,盐土每层土壤的碱解氮都显著高于沙土,而且在两种土壤中都是从 50— 60 cm 向下不断增
高。 这可能与地下水对 NO-3 鄄N的运移有关[11]。 植物地上部氮浓度数据显示,盐土>沙土(P<0. 05),表明土
壤碱解氮高的土壤上生长的植物体内氮浓度也高。 5 种植物比较,盐土:刺毛碱蓬氮浓度最高,碱地肤最低;
沙土:刺毛碱蓬抑盐角草抑猪毛菜>碱地肤>叉毛蓬。
与碱解氮不同,盐土中土壤有效磷和钾在 0— 40 cm土层中含量最高,向下不断减少,上层土壤中相对较
高浓度的有效磷和钾是长期积累的结果。 而沙土中有效磷在表层最高,其余各土层基本相同;有效钾随土层
深度的增加不断增加。 2 种土壤在 100 cm 各土层中磷钾含量比较,盐土在上半部土层中有效磷钾含量显著
高于沙土,而下半部土层则相反(图 1)。
盐土中生长的盐生植物地上部含磷量有 3 种大于沙土中的植物,1 种无差异,只有盐角草是沙土中高于
盐土,而且含量最高(4 g / kg),含 P 最低(1 g / kg)的是沙土中的叉毛蓬。 与上半部土层盐土中有效钾含量显
著高于沙土不同,生长在沙土中的所有植株地上部的钾浓度都高于生长在盐土中的植株(图 1)。
2. 3. 2摇 土壤与植株地上部钙、镁、钠、氯、硫浓度
盐土的特点之一是土壤中的盐浓度高。 图 1 结果中可以看到,盐土中的水溶性钙、钠、氯、硫浓度远远高
于氮磷钾浓度,其中钙浓度随土壤深度增加不断下降,镁、钠、氯、硫浓度则随土壤深度增加不断增加。 此外,
盐土中的水溶性钙、镁、钠、氯、硫浓度远远高于沙土中的各种离子浓度。 与此不同,原状盐土与沙土中生长的
5 种植物地上部钠、氯、硫的浓度比值远远低于土壤中的相应元素浓度比值,甚至原状盐土中生长的植株钙、
镁浓度等于或显著低于沙土中生长的植物。
3摇 讨论
新疆盐碱土的水分匮乏和盐分过量是天然植物生长主要的胁迫因素[12]。 本研究中,虽然沙土的含水量
低于盐土(表 1),但与天然条件相比,水分基本能满足植物生长需求,不是生长的主要限制因素。 各层沙土的
pH值都在 9 以上,尽管高于原状盐土,但也与自然条件接近[5]。 盐土的有机质含量为 2. 2— 6. 6 g / kg,沙土
含量为 1. 6—2. 0 g / kg,2 种土壤的有机质含量都较低。 由于所选植物都来自本地的贫瘠土壤,有机质含量低
应不是在两种土壤上生长差异较大的关键因素。 沙土 1 m 深度平均电导率 0. 17 ms / cm(相当于含 NaCl 盐
0郾 1% ),而盐土平均电导率 5. 14 ms / cm(相当于含 NaCl盐 3. 1% ),对盐生植物来说,盐土的盐度属中等偏高
水平[12鄄13]。 所以在本研究条件下,沙土中含盐量较低应是限制所选盐生植物生长的关键因素。 根据 5 种植
物在两种土壤中的生物量差异大小,可以判断刺毛碱蓬的可塑性最小,抗逆性最强;叉毛蓬、盐角草、地肤的可
塑性较大,能够从盐土中汲取更多盐分,可推荐为植物修复盐碱土的优选品种。
除含盐量低影响植物生长外,沙土养分含量低,特别是表层土壤的 N, P, K含量明显低于盐土,是影响一
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图 1摇 土壤与植物地上部矿质元素浓度比较
Fig. 1摇 Comparison of different mineral concentrations in two kinds of soils and in shoots of five kinds of annual halophytes. 1 indicates S.
europaea;2 indicates S. acuminata;3 indicates P. sibirica;4 indicates S. subcrassa;5 indicates K. scoparia
阴代表沙土和沙土上生长的植物;姻代表盐土和盐土上生长的植物;浓度值为 3 个重复的平均值依标准偏差,不同的小写字母表示显著性差
异(P<0. 05)
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年生盐生植物生长的又一重要因素。 使得盐土中生长的植物地上部的 N, P 浓度高于沙土中生长的植物(图
1)。 另一方面,沙土中生长的植物根冠比显著高于盐土中生长的植物,这可能与沙土适宜的土壤通透性有
关。 但贫瘠生境的植物高根冠比[14]在某种程度上是对养分有效性减少的表型反应[15鄄16],不是通过提高根系
吸收能力而是通过更高的根冠比和微生物联合最大化吸收养分。 在某种程度植物是通过提高根系寿命而不
是提高吸收能力来完成其功能,因为根系的吸收能力一般随根龄增加而下降,根系的较长寿命和较高吸收能
力不相容[17]。
土壤矿物质特征影响植物地上部的矿质成分特征,但由于植物具有根据其生长需求选择吸收的特性,所
以土壤矿物质特征又不能完全决定植物地上部的矿质成分特征。 例如,虽然盐土中的硫酸根浓度是氮、磷等
元素的将近千倍,但生长在盐土中植物地上部的硫酸根吸收量仅是氮、磷、钙、镁等元素的 30 多倍。 尽管新疆
盐土中的钠、氯、硫酸根浓度最高[3鄄5],且明显高于沙土中的钠、氯、硫酸根浓度,但盐土与沙土中生长的植物
地上部钠、水溶性氯和硫的浓度比值远远低于土壤中的相应元素浓度的比值,甚至盐土中的植株钙、镁浓度等
于或显著低于沙土中生长的植物(图 1),表明植物吸收具有很好的选择性。 在盐土中减少对钠、氯、镁和硫酸
根等元素的吸收,而在沙土中增加对上述元素的吸收,以保证生长对盐分的需求。 由于植物对钠和钾的吸收
具有竞争,沙土中生长的植物对钠吸收的减少导致对钾的吸收明显增加,5 种 1 年生盐生植物地上部的钾浓
度明显高于盐土中生长的植物,尽管盐土 0—60 cm 土层中的钾浓度高于沙土相应土层的钾浓度。 可以推断,
沙土中生长的 1 年生盐生植物通过过量吸收钾来补充体内钠的不足。
由于在盐土中生长,5 种新疆常见 1 年生盐生植物体内的盐浓度也很高(图 1)。 这些植物中盐分组成的
元素的功能已不同与甜土植物,K+, Ca2+, Na+, Mg2+, Cl-、SO2-4 除了作为必需营养成分外,更重要的是作为无
机渗透调节剂对植物的渗透调节起作用,尤以含量最高的 Na+, Cl-、SO2-4 的作用最大。 5 种新疆常见 1 年生
盐生植物地上部 Na+、Cl-、SO2-4 的含量分别为 0. 8%—14. 5% 、1. 8%—10. 9% 、5%—16% (图 1)。 含盐量越
高,植物的耐盐性最强,例如高等植物中最耐盐的一年生盐生植物盐角草[12鄄13]含 Na+、Cl-、SO2-4 分别最高,而
含盐低的叉毛蓬、地肤耐盐能力较低。 因此,在盐土和盐生植物长期的相互的选择过程中,盐生植物形成了主
要以积累无机离子的较经济的方式[13],获得了适应盐胁迫的能力;在真盐生植物中,无机离子的积累能力体
现着其耐盐能力。
4摇 结论
土壤盐度是影响新疆一年生盐生植物生长的主要因素之一。 在所用的 5 种植物中,刺毛碱蓬的抗土壤盐
度变化能力最强;叉毛蓬、盐角草、地肤的生物量可塑性较大,可推荐为植物修复盐碱土的优选植物。
土壤矿物质特征不能完全决定植物地上部的矿质成分特征。 所选用的 5 种 1 年生盐生植物具有根据其
生长需求选择吸收矿质元素的能力。 当土壤中的钠浓度较低时,可以通过过量吸收钾来补充体内一价阳离子
的不足。
致谢:中国科学院阜康荒漠生态系统国家野外科学实验研究站和本课题组师生给予帮助,特此致谢。
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6703 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 10 May,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Landscape aesthetic assessment based on experiential paradigm assessment technology LI Xuanqi, HUA Lizhong (2965)……………
Significant impact of job鄄housing distance on carbon emissions from transport: a scenario analysis
TONG Kangkang, MA Keming (2975)
……………………………………
………………………………………………………………………………………………
The watershed eco鄄compensation system from the perspective of economics: the cases of pollution compensation
LIU Tao,WU Gang,FU Xiao (2985)
……………………
…………………………………………………………………………………………………
The tourism development impact on Shanghai coastal wetland vegetation LIU Shidong, GAO Jun (2992)……………………………
Effects of the Wenchuan Earthquake on shoot growth and development of the umbrella bamboo (Fargesia robusta), one of the
giant panda忆s staple bamboos LIAO Lihuan, XU Yu, RAN Jianghong, et al (3001)……………………………………………
Forest carbon sequestration and carbon sink / source in Jiangxi Province HUANG Lin, SHAO Quanqin, LIU Jiyuan (3010)…………
Species diversity of herbaceous communities in the Yiluo River Basin CHEN Jie , GUO Yili, LU Xunling, et al (3021)……………
Microbial community diversity of rhizosphere soil in continuous cotton cropping system in Xinjiang
GU Meiying, XU Wanli, MAO Jun, et al (3031)
……………………………………
…………………………………………………………………………………
Diversity of arbuscular mycorrhizal fungi in the rhizosphere of Caragana korshinskii Kom. in desert zone
HE Xueli, CHEN Zheng, GUO Huijuan, et al (3041)
……………………………
……………………………………………………………………………
Characteristics of photosynthetic productivity and water鄄consumption for transpiration in Pinus densiflora var. zhangwuensis and
Pinus sylvestris var. mongolica MENG Peng,LI Yuling, YOU Guochun,et al (3050)……………………………………………
Seasonal dynamic and influencing factors of coarse woody debris respiration in mid鄄subtropical evergreen broad鄄leaved forest
LIU Qiang, YANG Zhijie, HE Xudong,et al (3061)
………
………………………………………………………………………………
Influence of saline soil and sandy soil on growth and mineral constituents of common annual halophytes in Xinjiang
ZHANG Ke,TIAN Changyan,LI Chunjian (3069)
…………………
…………………………………………………………………………………
Dynamics change of Betula ermanii population related to shrub and grass on treeline of northern slope of Changbai Mountains
WANG Xiaodong, LIU Huiqing (3077)
………
……………………………………………………………………………………………
Effects of ecological conditions on morphological and physiological characters of tobacco YAN Kan, CHEN Zongyu (3087)…………
A study on the hyperspectral inversion for estimating leaf chlorophyll content of clover based on factor analysis
XIAO Yanfang, GONG Huili, ZHOU Demin (3098)
………………………
………………………………………………………………………………
Monthly dynamic variation of soil seed bank in water鄄level鄄fluctuating zone of Three Gorges Reservoir at the beginning after
charging water WANG Xiaorong, CHENG Ruimei, TANG Wanpeng, et al (3107)………………………………………………
Effects of three land use patterns on diversity and community structure of soil ammonia鄄oxidizing bacteria in Leymus chinensis
steppe ZOU Yukun, ZHANG Jingni, CHEN Xiurong, et al (3118)………………………………………………………………
Autotoxicity and promoting: dual effects of root litter on American ginseng growth JIAO Xiaolin, DU Jing, GAO Weiwei (3128)……
Effect of differing levels parasitism from native Cuscuta australis on invasive Bidens pilosa growth
ZHANG Jing, YAN Ming, LI Junmin (3136)
……………………………………
………………………………………………………………………………………
Heavy metal concentrations and pollution assessment of riparian soils in Shandong Province
ZHANG Ju, CHEN Shiyue, DENG Huanguang,et al (3144)
……………………………………………
………………………………………………………………………
Effect of decomposition products of cyanobacteria on Myriophyllum spicatum and water quality in Lake Taihu,China
LIU Lizhen, QIN Boqiang, ZHU Guangwei,et al (3154)
…………………
……………………………………………………………………………
Succession of macrofauna communities in wetlands of Sonneratia apetala artificial mangroves during different ecological restoration
stages TANG Yijie, FANG Zhanqiang, ZHONG Yanting, et al (3160)……………………………………………………………
Group characteristics of Chinese Merganser (Mergus squamatus) during the wintering period in Poyang Lake watershed, Jiangxi
Province SHAO Mingqin, ZENG Binbin, SHANG Xiaolong,et al (3170)…………………………………………………………
Effect of forest rodents on predation and dispersal of Pinus armandii seeds in Qinling Mountains
CHANG Gang, WANG Kaifeng, WANG Zhi (3177)
……………………………………
………………………………………………………………………………
Circadian rhythms of activity, metabolic rate and body temperature in desert hamsters (Phodopus roborovskii)
WANG Luping, ZHOU Shun, SUN Guoqiang (3182)
………………………
………………………………………………………………………………
Effects of temperature stress and ultraviolet radiation stress on antioxidant systems of Locusta migratoria tibetensis Chen
LI Qing,WU Lei,YANG Gang,et al (3189)
………………
…………………………………………………………………………………………
Carbon cycling from rice鄄duck mutual ecosystem during double cropping rice growth season
ZHANG Fan, GAO Wangsheng, SUI Peng,et al (3198)
……………………………………………
……………………………………………………………………………
Protein expression characteristics and their response to nitrogen application during grain鄄filling stage of rice (Oryza Sativa. L)
ZHANG Zhixing, CHENG Jun, LI Zhong,et al (3209)
………
……………………………………………………………………………
Review and Monograph
Advances in influence of seawater eutrophication on marine bacteria ZHANG Yubin, ZHANG Jiexiang, SUN Xingli (3225)…………
A review of comprehensive effect of ocean acidification on marine fishes
LIU Hongjun,ZHANG Zhendong, GUAN Shuguang,et al (3233)
………………………………………………………………
…………………………………………………………………
Evaluation of the controlling methods and strategies for Mikania micrantha H. B. K.
LI Mingguang, LU Erbei, GUO Qiang,et al (3240)
……………………………………………………
………………………………………………………………………………
Scientific Note
Dynamics of land use / cover changes in the Weigan and Kuqa rivers delta oasis based on Remote Sensing
SUN Qian, TASHPOLAT. Tiyip, ZHANG Fei, et al (3252)
……………………………
………………………………………………………………………
Phytoplankton assemblages in East China Sea in winter 2009 GUO Shujin, SUN Jun, DAI Minhan, et al (3266)……………………
On the physical chemical and soil microbial properties of soils in the habitat of wild Ferula in Xinjiang
FU Yong,ZHUANG Li,WANG Zhongke,et al (3279)
………………………………
………………………………………………………………………………
The community characteristics of Calligonum roborowskii A. Los in Tarim Basin
Gulnur Sabirhazi,PAN Borong, DAUN Shimin (3288)
………………………………………………………
………………………………………………………………………………
Stability analysis of mine ecological industrial symbiotic system SUN Bo,WANG Guangcheng (3296)…………………………………
《生态学报》2012 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的自然科学高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研究原
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法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
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第 32 卷摇 第 10 期摇 (2012 年 5 月)
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