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项目年度编号
2400161465
中图分类号
X171
成果公布年份
2024
成果简介
（1）课题来源与背景：
“不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤因子与植物功能性状关系研究”为甘肃省科技厅批准立项的省青年科技基金项目（20JR10RA469）。项目由甘肃省治沙研究所承担并负责完成，项目执行期：2021年2月1日—2023年1月31日。植物功能性状是指显著影响植物存活、生长、繁殖和最终适合度的形态、生理特征，是植物在漫长进化中对外界环境的适应产物，能够响应生存环境的变化并对生态系统功能有一定影响。植物功能性状作为植物与环境之间的桥梁，其变化主要表现在器官（叶片、茎、根和生殖结构）间营养元素分配及形态结构的差异上，然而，功能性状不应该被孤立地看待和分析，因为多个性状之间经常是相互协调的。其中，叶片作为植物最敏感的器官，叶功能性状承载较多环境变化信息，与植物生物量及其资源获取和利用密切相关。茎作为支撑地上组织，存储和运输器官，茎功能性状对植物的生长和分布具有重要的指示作用，且反映植物的生长速率和抵御能力。细根作为植物吸收水分和养分的器官，其性状特征能承载一定的环境变化信息，对植物的生长和分布具有重要指示作用。土壤因子是影响群落物种生长的重要环境因子，被认为是群落植物功能性状的主导者。以往研究多为叶功能性状与环境因子之间的关系，综合根、茎、叶功能性状与环境之间的关系更能揭示植物对环境的适应策略。植物功能性状的研究，多是探讨成年植株在某一个特定时间(如叶完全发育成熟后)的功能性状之间的关系，是一个相对的“静态变量”，而忽略了植株个体和构件单元（如基和叶）的不同发育时期植物功能性状的“动态变化”。
民勤绿洲-荒漠过渡带是干旱区典型的荒漠交错带，在此区域灌丛沙堆与丘间地相间分布，以白刺灌丛为主。白刺（Nitraria tangutorun）是民勤沙区存活面积最大的天然植被类型，以灌丛沙堆的形式出现，属于旱生或超旱生灌木或小灌木，具有耐盐碱、抗干旱、固沙改土的性能，其枝条沙埋后能在湿沙中生出新的不定根，积沙成丘，形成固定和半固定的灌丛沙包。在民勤绿洲外围形成了大量灌丛沙包与丘间地相间分布的景观格局，对维护民勤绿洲生态环境，减少风沙危害，遏制流沙前移、稳定绿洲环境起到了重要的生态作用。白刺灌丛沙堆的发生和发展机制以及白刺灌丛群落的维持，对阻止土地退化和恢复以及固阻流沙保护绿洲有着极其重要的意义，因此，对该区域不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤因子与植物功能性状之间关系的研究显得尤为重要。
（2）研究目的与意义：
该项目以民勤不同演替阶段（发育、稳定、衰退、严重衰退）白刺灌丛沙堆为研究对象，通过分析不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤因子与植物功能性状特征及其相关关系和动态，探究荒漠生态系统中土壤因子对植物功能性状的作用，阐明白刺灌丛沙堆演替过程中植物功能性状对土壤因子的响应，其研究结果不仅有助于深化对白刺灌丛沙堆演替的认识，而且也能够为合理利用资源，促进荒漠生态系统恢复与保护提供依据。
（3）主要论点与论据：
①不同演替阶段白刺根、茎、叶功能性状的协同变异规律；
②白刺根、茎、叶功能性状的关联性；
③白刺根、茎、叶功能性状与土壤因子的关系。
（4）创见与创新：
该项目从灌丛沙堆发育的整个过程为切入点研究不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤因子与植物功能性状之间关系，阐明白刺灌丛沙堆演替过程中植物功能性状对土壤因子的响应。该项目拟从白刺根、茎、叶功能性状入手，综合分析不同器官功能性状协同变异规律及相互关系，揭示白刺对不同演替阶段灌丛沙堆的适应对策。
（5）存在问题：
①植物功能性状是功能生态学研究的核心，植物功能性状的研究己经取得了很多的进展，但仍有一些问题需要解决。首先，要根据具体的研究环境、时空尺度和目的来选择合适的功能性状。其次，很多植物功能性状的测量方法还不成熟，不少性状数据较难获得，如茎干性状、地下性状等，测量方法和技术手段还需要改进。最后，虽然植物功能性状的研究工作已初具规模，但其普遍性还需要进一步拓展，这就要求课题组要对基础数据库进行补充和完善，既包括具体性状数据库（如根、茎、种子、冠层及植物整体性状等数据库），还包括研究对象（如各种极端环境下生长受胁迫的植被），为将来更好地维护民勤生态系统的稳定性提供数据和理论方面的支持。
②项目执行过程中，严格按照任务书计划执行，但受新冠疫情影响，项目中有关白刺茎、根功能性状的相关指标测定存在一定程度的滞后，有待进一步测定分析，从而更全面地揭示白刺对不同演替阶段灌丛沙堆的适应对策。
（6）成果简介：
该项目属于基础研究，研究成果主要以科研论文形式提供，在国家核心期刊《干旱区地理》、《西北林学院学报》发表学术论文2篇。
①王飞,郭树江,纪永福,张莹花,韩福贵,张裕年,张卫星,宋达成.不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤因子与叶功能性状关系研究[J].干旱区地理, 2022, 45(1): 176-184.
②马剑平,王飞,郭树江,纪永福,张莹花,张裕年,张卫星,宋达成.民勤白刺灌丛沙堆演替过程中土壤粒径分形特征[J].西北林学院学报, 2022, 37(5): 46-52.
完成单位
甘肃省治沙研究所
完成人
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