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河西走廊沙丘活化过程中沙拐枣的自然更新及驱动机制

成果基本信息
关键词: 风沙环境;沙拐枣;自然更新;繁殖策略;固沙造林
成果类别: 技术成熟度:
体现形式(基础理论类): 体现形式(应用技术类):
成果登记号: 9622018J0094 资源采集日期: 2018-10-15
研究情况
单位名称: 甘肃省治沙研究所 技术水平:
评价证书号: 评价单位: 国家自然科学基金委
评价日期: 2018.03.20 评价证书号:
转化情况
转让范围: 推广形式:
已转让企业数(个): 0
联系方式
联系人(平台): 玉女士 联系人(平台)电话: 0771-5885053
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成果简介
  1、课题来源   “河西走廊沙丘活化过程中沙拐枣的自然更新及驱动机制”(31360098)是国家自然基金委于2013年9月下达,由甘肃省治沙研究所承担的国家自然科学基金项目,项目执行时间为2014年1月至2017年12月。经过项目组四年时间的研究,完成了项目合同中所规定的各项任务,达到了预期目标。   2、研究目的与意义   近年的监测发现,沙拐枣灌木有很强的自然更新能力,在民勤县境内的流动、半流动沙丘上沙拐枣的分布呈现出扩张模式,出现了大量的沙拐枣天然更新苗木,而且在对河西其它地区的荒漠植被的考察中也发现,很多群落内部都出现了沙拐枣的植株或者种子,但这些群落的周围有些并不存在沙拐枣的种群或者群落,间接说明沙拐枣的种子是从很远的地方被风吹落并成功在其它生境建植的。沙拐枣是如何进行种子传播,如何在其它生境中成功占据生态位并实现自我更新的,其自然更新的机理又是什么?相关研究均未见报道,本项目针对以上现象对沙拐枣的自然更新机制开展从繁殖对策-种子扩散-种子库-种子萌发-幼苗对干旱风沙环境适应性的全面系统研究,为甘肃河西走廊防风固沙林树种的选择、生态林建设、绿洲边缘退化固沙植被的恢复和管理提供参考。   3、主要结论   (1)沙拐枣采取多种繁殖策略来适应荒漠区多变的风沙环境。首先,沙拐枣采取一年多次(2~3次)开花结实策略是其对荒漠区频发的风沙活动、难以预测的降雨以及生长季末期严重虫食压力等环境因素长期适应的结果;不同成熟期对果实大小有明显影响,果实单粒重9月<8月<6月。其次,种子主要靠风力扩散,扩散方向与风沙流活动密切关联;种子具有长距离和短距离扩散两种策略,为其开辟新的定居生境和形成土壤种子库创造了可能;种子寿命较长,可形成持久土壤种子库,部分春季未萌发的种子可推迟至秋季出苗,沙拐枣采取谨慎型和两头下注型的萌发策略来应对荒漠环境的不确定性;种子萌发和出苗对干旱、盐胁迫耐性较强,模拟干旱(PEG-6000最高浓度20.3%)和盐胁迫(NaCl最高浓度0.8%)对其出苗率影响不大。   (2)不同流沙环境下沙拐枣种群自然更新策略明显不同。首先,风蚀区全部以克隆繁殖更新,沙埋区以克隆繁殖为主兼有种子更新,而丘间地仅以种子更新;风蚀区和沙埋区每年仅开花结实2次,而丘间地每年开花结实3次。其次,沙埋区种子雨季节动态变化曲线呈单峰,风蚀区变化平缓,而丘间地呈双峰;在0-10cm土层中,风蚀区土壤浅层种子库密度远低于深层,而沙埋区都较高,丘间地土壤浅层远高于深层;2-5cm土壤层种子库密度与样地内当年生实生苗幼苗密度显著正相关。幼苗通过增加同化枝的营养生长以及具有较高的持水力来抵抗流沙胁迫。最后,克隆苗不仅比实生苗生长迅速,且可通过与生长良好沙埋子株的连接,使严重风蚀胁迫下的子株能够存活、生长、繁殖从而完成整个生活史,克隆性是沙拐枣对风沙环境采取的重要适应策略之一。   (3)沙丘固定后人工沙拐枣种群自然更新策略发生了显著变化。人工造林形成了固定沙丘后,沙拐枣不仅无克隆更新,而且种子更新的实生苗密度显著低于流沙区。沙丘固定后地表风沙流活动降低、土壤紧实度增大限制了沙拐枣水平根的发育,使得固定沙丘无克隆繁殖。固定沙丘的土壤种子库密度和分布模式与流沙区无差异,说明土壤种子库不是其自然更新的限制因素;但沙丘固定后土壤紧实度的增加导致了很低的幼苗出土率和幼苗存活率。因此,土壤物理属性的改变是导致沙丘固定后沙拐枣更新策略变化的主要原因。   4、创见与创新   本项目针对沙拐枣在沙丘活化过程中(半固定沙丘以及活化沙丘)表现出的强自然更新能力,在河西走廊荒漠区不同区域开展沙拐枣繁殖对策、种子扩散和种子库形成、种子萌发、幼苗定居与建植的自然更新的系统研究,揭示了沙丘活化过程中沙拐枣的自然更新过程及驱动机理。   5、经济、社会、生态效益   本项目研究认为,沙拐枣种群建立后具有较高的生物量和空间上的斑块性,可为其他植物入侵提供庇护。项目成果通过论文发表、专利批准及行业交流,提高了林业管理部门及其工作者、沙区群众对沙拐枣的栽培认知,改进了林业管理中对沙拐枣种群的管理方式,提高固沙造林效果的同时保护了沙区的生态环境,推动了沙区的经济发展。   6、历年获奖情况   1)2017年获甘肃省林业厅科技进步二等奖(甘肃河西沙区绿洲边缘积沙带的形成及其生态效应);   2)2017年获甘肃省科技情报学会科学技术二等奖(甘肃省荒漠种子植物资源信息共享系统)。   7、成果简介   本项目针对沙拐枣在荒漠区流沙生境上自然更新能力强,而在沙丘固定后自然更新下降的生态现象,以干旱荒漠区(民勤西沙窝)不同风沙环境上的沙拐枣为研究对象,较为系统地从种子生产、扩散、种子库、种子萌发、幼苗更新、克隆生长等方面开展了其繁殖特性、自然更新策略研究,揭示了不同生境下沙拐枣自然更新的策略,并解析沙丘固定后人工林自然更新受限原因。
成果名称: 河西走廊沙丘活化过程中沙拐枣的自然更新及驱动机制 关键词: 风沙环境;沙拐枣;自然更新;繁殖策略;固沙造林
成果类别: 一级分类名称: 生物科学
二级分类名称: 植物学 三级分类名称:
研究起止时间: 2014.01 至2017.12 成果体现形式(应用技术类):
成果属性: 成果体现形式(基础理论类):
技术成熟度: 技术水平:
研究形式: 学科分类1:
单位名称: 甘肃省治沙研究所 学科分类2: 220.20
中图分类号1: 所属高新技术类别:
中图分类号2: S793.1 课题来源:
应用行业: 课题立项名称:
国家科技计划子类别: 课题立项编号: 31360098
经费实际投入额 (万元): 500000.00 评价单位: 国家自然科学基金委
评价形式: 应用状态:
评价日期: 2018.03.20 转让范围:
评价证书号: 推荐单位: 甘肃省治沙研究所
推广形式: 成果登记号: 9622018J0094
成果简介:   1、课题来源   “河西走廊沙丘活化过程中沙拐枣的自然更新及驱动机制”(31360098)是国家自然基金委于2013年9月下达,由甘肃省治沙研究所承担的国家自然科学基金项目,项目执行时间为2014年1月至2017年12月。经过项目组四年时间的研究,完成了项目合同中所规定的各项任务,达到了预期目标。   2、研究目的与意义   近年的监测发现,沙拐枣灌木有很强的自然更新能力,在民勤县境内的流动、半流动沙丘上沙拐枣的分布呈现出扩张模式,出现了大量的沙拐枣天然更新苗木,而且在对河西其它地区的荒漠植被的考察中也发现,很多群落内部都出现了沙拐枣的植株或者种子,但这些群落的周围有些并不存在沙拐枣的种群或者群落,间接说明沙拐枣的种子是从很远的地方被风吹落并成功在其它生境建植的。沙拐枣是如何进行种子传播,如何在其它生境中成功占据生态位并实现自我更新的,其自然更新的机理又是什么?相关研究均未见报道,本项目针对以上现象对沙拐枣的自然更新机制开展从繁殖对策-种子扩散-种子库-种子萌发-幼苗对干旱风沙环境适应性的全面系统研究,为甘肃河西走廊防风固沙林树种的选择、生态林建设、绿洲边缘退化固沙植被的恢复和管理提供参考。   3、主要结论   (1)沙拐枣采取多种繁殖策略来适应荒漠区多变的风沙环境。首先,沙拐枣采取一年多次(2~3次)开花结实策略是其对荒漠区频发的风沙活动、难以预测的降雨以及生长季末期严重虫食压力等环境因素长期适应的结果;不同成熟期对果实大小有明显影响,果实单粒重9月<8月<6月。其次,种子主要靠风力扩散,扩散方向与风沙流活动密切关联;种子具有长距离和短距离扩散两种策略,为其开辟新的定居生境和形成土壤种子库创造了可能;种子寿命较长,可形成持久土壤种子库,部分春季未萌发的种子可推迟至秋季出苗,沙拐枣采取谨慎型和两头下注型的萌发策略来应对荒漠环境的不确定性;种子萌发和出苗对干旱、盐胁迫耐性较强,模拟干旱(PEG-6000最高浓度20.3%)和盐胁迫(NaCl最高浓度0.8%)对其出苗率影响不大。   (2)不同流沙环境下沙拐枣种群自然更新策略明显不同。首先,风蚀区全部以克隆繁殖更新,沙埋区以克隆繁殖为主兼有种子更新,而丘间地仅以种子更新;风蚀区和沙埋区每年仅开花结实2次,而丘间地每年开花结实3次。其次,沙埋区种子雨季节动态变化曲线呈单峰,风蚀区变化平缓,而丘间地呈双峰;在0-10cm土层中,风蚀区土壤浅层种子库密度远低于深层,而沙埋区都较高,丘间地土壤浅层远高于深层;2-5cm土壤层种子库密度与样地内当年生实生苗幼苗密度显著正相关。幼苗通过增加同化枝的营养生长以及具有较高的持水力来抵抗流沙胁迫。最后,克隆苗不仅比实生苗生长迅速,且可通过与生长良好沙埋子株的连接,使严重风蚀胁迫下的子株能够存活、生长、繁殖从而完成整个生活史,克隆性是沙拐枣对风沙环境采取的重要适应策略之一。   (3)沙丘固定后人工沙拐枣种群自然更新策略发生了显著变化。人工造林形成了固定沙丘后,沙拐枣不仅无克隆更新,而且种子更新的实生苗密度显著低于流沙区。沙丘固定后地表风沙流活动降低、土壤紧实度增大限制了沙拐枣水平根的发育,使得固定沙丘无克隆繁殖。固定沙丘的土壤种子库密度和分布模式与流沙区无差异,说明土壤种子库不是其自然更新的限制因素;但沙丘固定后土壤紧实度的增加导致了很低的幼苗出土率和幼苗存活率。因此,土壤物理属性的改变是导致沙丘固定后沙拐枣更新策略变化的主要原因。   4、创见与创新   本项目针对沙拐枣在沙丘活化过程中(半固定沙丘以及活化沙丘)表现出的强自然更新能力,在河西走廊荒漠区不同区域开展沙拐枣繁殖对策、种子扩散和种子库形成、种子萌发、幼苗定居与建植的自然更新的系统研究,揭示了沙丘活化过程中沙拐枣的自然更新过程及驱动机理。   5、经济、社会、生态效益   本项目研究认为,沙拐枣种群建立后具有较高的生物量和空间上的斑块性,可为其他植物入侵提供庇护。项目成果通过论文发表、专利批准及行业交流,提高了林业管理部门及其工作者、沙区群众对沙拐枣的栽培认知,改进了林业管理中对沙拐枣种群的管理方式,提高固沙造林效果的同时保护了沙区的生态环境,推动了沙区的经济发展。   6、历年获奖情况   1)2017年获甘肃省林业厅科技进步二等奖(甘肃河西沙区绿洲边缘积沙带的形成及其生态效应);   2)2017年获甘肃省科技情报学会科学技术二等奖(甘肃省荒漠种子植物资源信息共享系统)。   7、成果简介   本项目针对沙拐枣在荒漠区流沙生境上自然更新能力强,而在沙丘固定后自然更新下降的生态现象,以干旱荒漠区(民勤西沙窝)不同风沙环境上的沙拐枣为研究对象,较为系统地从种子生产、扩散、种子库、种子萌发、幼苗更新、克隆生长等方面开展了其繁殖特性、自然更新策略研究,揭示了不同生境下沙拐枣自然更新的策略,并解析沙丘固定后人工林自然更新受限原因。
联系人: 唐进年 成果登记日期: 2018-06-21
联系人email: tangjngs@126.com 单位代码: 96200033
邮政编码222: 730070 联系人电话: 0931-7686822
单位传真: 0931-7686822 单位通讯地址: 甘肃省兰州市北滨河西路390号
单位所在省市: 单位电话: 0931-7686822
转让收入(万元): 0 单位属性:
合作完成单位: 已转让企业数(个): 0
成果发布年份: 2018 知识产权形式:
成果完成人: 樊宝丽;尉秋实;郭树江;张晓娟;张卫星;杜娟;张剑挥;魏林源 资源采集日期: 2018-10-15

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