C3和C4荒漠植物种间结合的相互作用关系研究

在我国荒漠地区，有些C3和C4灌木在特定生境下形成混生群落，它们适应极端环境的能力高于单生种群。混生群落的一个重要特征是种间结合。将自然环境下调查观测与控制条件下模拟实验相结合，研究C3和C4荒漠植物混生群落的生态学特征及对水分梯度的响应；进行混生群落叶片和群体光合作用测量，并与单生种群比较，分析光合和水分生理与环境因子的关系，研究单生和混生条件下C3和C4荒漠植物的生理特性及对环境变化的响应；分析种间结合与环境条件的关系，模拟得出种间助长环境因子阈值，研究C3和C4荒漠植物混生群落种间结合的相互作用关系。揭示C3和C4荒漠植物混生种间正负相互作用转换的环境条件，探讨不同光合途径植物种间结合助长的光温调节和水分养分利用机制，阐明C3和C4植物适应环境的生态生理差异和混生群落对荒漠生态系统稳定性的作用。为利用植物种间关系恢复重建退化生态系统，进行天然植被保育和绿洲节水农业建设，提供理论依据。

C3和C4荒漠植物在某些严酷生境下形成混生群落，有些紧密结合生长在一起，简称联生，它们适应极端环境的能力高于单生。在我国西北河西走廊中部戈壁荒漠区，选择C3植物红砂和C4植物珍珠混生群落，布设样地，固定样方，采用野外调查观测和采样室内分析，以及模拟实验相结合的方法，对单生与联生红砂和珍珠的气体交换、叶绿素荧光、叶片性状及解剖结构、抗氧化酶活性及渗透调节物质、根系分布及地上生物量等，进行了全面系统的对比分析。按照研究计划执行。发表SCI论文5篇，国内核心刊物论文9篇。其中2篇SCI论文“Associated growth of C3 and C4 desert plants helps the C3 species at the cost of the C4 species”和“Response of root traits of Reaumuria soongorica and Salsola passerina to facilitation”，阐述了C3和C4荒漠植物种间结合的气体交换和叶绿素荧光特征，明确了C3和C4荒漠植物联生助长的根系分布特征。围绕研究内容和目标，完成了各项任务。. 研究得出，联生使红砂的净光合速率提高，珍珠的净光合速率下降，二者的蒸腾速率都降低。联生使红砂的PS II最大光化学效率(Fv/Fm)和潜在活性(Fv/Fo)提高，实际光化学效率(Yield)和相对电子传递速率(ETR)升高，光化学荧光淬灭系数(qP)升高，非光化学荧光淬灭系数(qN)降低；相应地，联生使珍珠的Fv/Fm和Fv/Fo减少，Yield和ETR降低，qP降低，qN升高。联生有助于C3植物生存，提高群落水分利用效率。联生红砂和珍珠叶片的SOD活性显著提高，可溶性糖和可溶性蛋白含量均有所提高；联生红砂叶片脯氨酸含量上升，联生使C3植物的渗透调节能力增强。混生群落中单生和联生比例随生境不同而异，联生改变二者的比根长和分布格局，促进C4植物细根生长，有利于群落地上部分生物量积累。C3和C4荒漠植物联生时，C3植物能够充分利用较好条件，而C4植物则更为高效节省地利用有效资源，这种不同的资源利用策略是它们联生-种间结合助长的机制之一。