古尔班通古特沙漠东南部苔藓结皮、蛇麻黄植株。

1.2.1 蛇麻黄样地设置 在沙漠东南部丘间低地选取(该区域为苔藓结皮和蛇麻黄优势发育区)30 m× 30 m样方, 对没有苔藓结皮分布的蛇麻黄灌丛挂牌标记, 作为浸提液提取材料。2015年4月采集成型的蛇麻黄植株(株高30 cm, 处于绿茎期, 未现蕾开花), 取3株做重复, 带回实验室。

1.2.2 蛇麻黄浸提液 取蛇麻黄叶片、根系、根际土壤各500 g, 分别放入1.0 L蒸馏水及1.0 L 95%乙醇溶液中浸泡, 24 h后将浸提液过滤, 滤液为0.5 g· mL^-1原液, 将此液配成0.05, 0.10和0.15 g· mL^-1浸提液, 在4 ℃下储存。

1.2.3 苔藓结皮室内培养 在所选样地内取发育良好的、覆盖度高的苔藓结皮, 用小铲铲取装入封口袋带回实验室。将采回的苔藓结皮去杂, 浸泡漂洗去除土壤, 放入30 ℃烘干48 h, 剪碎; 在直径9 cm的玻璃培养皿内称取60 g沙漠土, 将剪碎的苔藓碎片1 g, 均匀撒在培养皿中。按照实验方案, 每皿加入含有不同浓度浸提液的Knop培养液15 mL, 以蒸馏水加Knop营养液为对照, 另设3个培养皿只装沙土, 不接种苔藓碎片作为呼吸基础值。碎片撒匀湿润后, 其上覆一层沙土(每培养皿5 g沙土)。每浓度3个培养皿重复, 将处理好的培养皿放在15 ℃, 2000 lx, 光照时长每天12 h的光照培养箱中培养, 开始时每培养皿加入15 mL浸提液, 以后每3 d加相应浓度浸提液5 mL。50 d后逐渐升温至30 ℃(每天增温3 ℃), 移至室外(日均温33~35 ℃), 观察生长情况并进行指标测量。

1.2.4 测量指标 密度、厚度:各培养皿随机取3个面积1 cm× 1 cm的样方, 在显微镜下对苔藓植株密度进行计数, 随机抽取6株苔藓用游标卡尺测量高度取平均值。叶绿素:称取培养皿培养的苔藓植株0.1 g (鲜重, FW), 用预冷丙酮及少量石英砂研磨提取, 3000 r· min^-1离心后定容至10 mL, 于663和645 nm下分别测定吸光度, 计算叶绿素含量。呼吸测定:培养皿内苔藓结皮的呼吸采用Li-8100测定, 测定时每培养皿加入15 mL蒸馏水, 使其处于水分饱和状态。测定日期分别在7月2日, 7月14日, 7月21日和8月6日。每次每培养皿读数2次, 每次180 s, 共90个数据。

采用Origin 8.0作图。苔藓结皮呼吸速率借鉴韩海燕^[14]、吴林等^[15]的方法, 本实验中用接种苔藓结皮培养皿呼吸值减去沙土呼吸值, 计算出苔藓植物自身的CO₂释放量。

如图1所示, 蛇麻黄叶片、根系及根际土壤浸提液对苔藓结皮的生长有较大影响。水浸提时(处理1~处理9), 随着叶片浸提液浓度升高(处理1~处理3), 苔藓的植株密度、结皮厚度和叶绿素含量均逐渐增加; 而根系(处理4~处理6)和根际土壤(处理7~处理9)水浸提液浓度升高时, 苔藓结皮的密度、厚度、叶绿素均出现先升后降的趋势; 整体上根际土培养的苔藓长势优于根系, 根系的大于叶片。乙醇浸提时(处理10~处理18), 同样浓度下, 叶片浸提液(处理10~处理12)培养的苔藓生长稀疏、缓慢; 根系(处理13~处理15)培养的生长居中; 根际土壤(处理16~处理18)培养的茂密、厚实。由图1可知无论是水还是乙醇, 不同浓度浸提液培养的苔藓结皮长势都较对照有不同程度的下降。

图1

Fig.1

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图1 蛇麻黄浸提液对苔藓结皮人工培养形态的影响 处理1~9为水浸提, 其中处理1~3为叶片水浸提液, 处理4~6为根系水浸提液, 处理7~9为根际土浸提液; 处理10~18为乙醇浸提, 其中处理10~12为叶片乙醇浸提液, 处理13~15为根系乙醇浸提液, 处理16~18为根际土乙醇浸提液。Fig.1 Effect of E. distachya extracts on moss crusts morphology 1-9 treatments are water extracts, and 10-18 treatments are ethanol extracts. 1-3 and 10-12 are the leaf extracts, 4-6 and 13-15 are the root extracts, and 7-9, 16-18 are the rhizosphere soil extracts.

由图2可知叶片、根系和根际土水浸提液培养的苔藓密度最高值分别为5.5, 12.6和19.9株· cm^-2, 乙醇浸提液培养的分别为8.5, 14.6和21.2株· cm^-2。相应的水浸提液培养的苔藓结皮厚度最大值分别为2.30, 2.25和3.30 mm, 乙醇浸提液培养的分别为3.70, 5.90和5.90 mm。3个部位水浸提液培养的苔藓叶绿素最高含量分别为0.094, 0.167和0.301 mg· g^-1 FW, 乙醇浸提液培养的分别为0.276, 0.302和0.433 mg· g^-1 FW。无论是水浸提还是乙醇浸提, 3个部位的浸提液培养的苔藓植株密度、结皮厚度和叶绿素含量均有显著差异; 同一部位, 整体上浓度高的浸提液培养的植株密度较大, 结皮层更厚, 叶绿素含量较高, 并且不同浓度浸提液培养的植株密度、结皮厚度和叶绿素含量也多呈显著差异。

图2

Fig.2

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	图2 蛇麻黄浸提液对苔藓生长指标的影响 A、B、C为水浸提液处理, D、E、F为乙醇浸提液处理。不同字母表示在5%的水平上差异显著。Fig.2 Effect of E. distachya extracts on moss crusts growth indicators A, B, C are water extracts. D, E, F are ethanol extracts. Different letters indicate significant differences among patches at 5%. 下同The same below.

利用Li-8100土壤呼吸系统对浸提液培育的苔藓结皮进行了4次呼吸速率分析, 结果见图3。由图3可知, 水浸提蛇麻黄各部位时, 苔藓结皮的呼吸速率在-0.94~1.59 μ mol· m^-2· s^-1变动, 其中根际土浸提液培养的苔藓结皮呼吸速率变化较大, 叶片浸提液培养的呼吸速率变化较小。由图4可知叶片浸提液培养的苔藓结皮平均呼吸速率大于根系浸提液, 根系平均呼吸速率大于根际土。同一部位不同浓度水浸提液培养的苔藓结皮呼吸速率也有差异。如图4所示, 无论是叶片、根系还是根际土, 浓度为 0.05 g· mL^-1水浸提液培养的苔藓结皮平均呼吸速率均最大, 而0.15 g· mL^-1浓度培养的平均呼吸速率最小。不同部位浸提液均表现出随着浓度的升高, 呼吸速率逐渐下降, 低浓度和中高浓度平均呼吸速率差异显著。

图3

Fig.3

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	图3 蛇麻黄水浸提液培养的苔藓结皮呼吸速率变化Fig.3 Respiration rate changes of moss crusts cultured with water extracts of E. distachya

图4

Fig.4

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	图4 蛇麻黄水浸提液对苔藓结皮平均呼吸速率的影响 2.3 蛇麻黄乙醇浸提液对苔藓结皮呼吸速率的影响Fig.4 Effect of water extracts of E. distachya on moss crusts average respiration rate

如图5所示, 以乙醇为浸提液培养苔藓结皮时, 苔藓结皮的呼吸速率在-1.48~1.11 μ mol· m^-2· s^-1变动, 根际土的呼吸速率变化较剧烈。由图6可知, 各浓度下, 叶片浸提液培养的苔藓结皮平均呼吸速率大于根系, 根系的大于根际土。同一部位不同浓度浸提液对苔藓结皮平均呼吸速率影响明显, 乙醇根际土浸提液培养下, 苔藓结皮呼吸速率由0.05 g· mL^-1的-0.193 μ mol· m^-2· s^-1到0.10 g· mL^-1的-0.174 μ mol· m^-2· s^-1, 浓度增加到0.15 g· mL^-1时, 平均呼吸速率为-0.265 μ mol· m^-2· s^-1(图6)。整体上, 除叶片外根系和根际土低浓度和中高浓度浸提液培养的苔藓结皮呼吸速率变化幅度差异不显著。

图5

Fig.5

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	图5 蛇麻黄乙醇浸提液培养的苔藓结皮呼吸速率变化Fig.5 Respiration rate changes of moss crusts cultured with ethanol extracts of E. distachya

图6

Fig.6

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	图6 蛇麻黄乙醇浸提液对苔藓结皮平均呼吸速率的影响Fig.6 Effect of ethanol extracts of E. distachya on moss crusts average respiration rate