基于综合气象干旱指数的1961—2012年阿勒泰地区干旱时空演变特征

基于阿勒泰地区7个气象站1961—2012年的逐日气温、降水等气象资料,运用趋势分析法、M-K突变检验法、小波分析法并结合Arc GIS软件,探究了阿勒泰地区干旱的时空演变特征.结果表明:综合气象干旱指数能较好地反映阿勒泰地区干旱状况.研究期间,阿勒泰地区虽然年和四季的干旱频次和不同等级干旱覆盖范围都呈减少趋势,但是旱情仍较为严重,年和季节的干旱发生频繁,且多年存在重旱和特旱发生在整个阿勒泰地区;秋季和冬季的干旱频次分别在1997和1983年发生减少突变,夏季的干旱频次首先在1962年发生增加突变,随后在1991年发生减少突变,年均和春季的干旱频次无突变发生;年和四季的干旱频次都存在明显的周期性.干旱频次和不同干旱等级在空间上的分布表明,东部清河县旱情较为严重,中部阿勒泰市、富蕴县、布尔津县、福海县旱情次之,西部地区的哈巴河和吉木乃县的旱情较轻.     

氮水添加对中国北方草原土壤细菌多样性和群落结构的影响

研究了我国北方典型温带草原土壤细菌多样性和群落结构对氮水添加及环境因素的响应.结果表明:在常规降水条件下,土壤微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)均随氮(N)梯度增加而逐渐降低;在增加降水条件下,MBC和MBN也随N梯度增加而降低,但降水增加削弱了N的抑制效应.在常规降水条件下,土壤细菌丰富度、Shannon多样性和均匀度等α-多样性指数随N梯度没有明显变化;增加降水条件下,各N梯度处理的土壤细菌α-多样性指数都显著高于常规降水条件下相应的N处理梯度.相关分析显示,土壤含水量、硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)与土壤细菌均匀度指数呈显著负相关关系;MBC和MBN与Shannon丰富度指数和均匀度指数呈显著正相关关系.土壤细菌群落非度量多维标度排序(NMDS)显示,在常规降水和增加降水处理下,土壤细菌群落结构均随N梯度增加发生明显改变.冗余分析(RDA)表明,MBC、MBN、p H和NH4+-N是影响土壤细菌群落结构的重要环境因子.     

青稞HbSnRK2.4的克隆及其序列特征与表达特性分析

干旱胁迫是制约农作物生产的重要限制因素之一,研究并增强作物的抗旱性具有重要意义。Sn RK2(Sucrose nonfermenting 1-related protein kinase 2)基因编码一类蔗糖非酵解型蛋白激酶,该酶在ABA信号转录途径和抗渗透胁迫中起着重要作用。以青稞(Hordeum vulgare subsp.vulgare)抗旱品种喜马拉雅10号为材料,利用RT-PCR技术克隆获得了Sn RK2基因全长c DNA序列,命名为Hb Sn RK2.4(登录号:KJ699389)。生物信息学分析表明,该基因全长1 310 bp,编码362个氨基酸序列,蛋白分子量为41.94 k D,等电点(p I)为5.96。Prosite Scan分析结果表明,Hb Sn RK2.4含有多个干旱胁迫响应蛋白的作用位点,如酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、酪氨酸激酶磷酸化位点、蛋白激酶C磷酸化位点及N-豆蔻酰化位点等。利用实时定量PCR方法研究了Hb Sn RK2.4在干旱胁迫条件下及复水后不同时间点的表达情况,发现Hb Sn RK2.4在土壤绝对含水量为33.4%时表达量最高,随着土壤绝对含水量的下降而下调表达;当达到作物正常生长所需的土壤绝对含水量时又开始上调表达;进行干旱胁迫后(15.5%)基因表达量下降;复水后8 h时恢复正常表达水平。     

Application of Lake-model based indices from chlorophyll fluorescence on sugarcane seedling Application of Lake-model based indices from chlorophyll fluorescence on sugarcane seedling

 为从能量平衡及分配的角度研究干旱胁迫下甘蔗(Saccharum officinarum)苗期光系统的运转状况, 进而为丰富不同甘蔗品种的抗旱性评价指标及实现对季节性干旱胁迫的快速诊断提供理论依据, 该研究通过对基于Lake模型的叶绿素荧光参数在不同入射光强下变化的动态分析, 研究光合电子传递链中能量平衡状态对不同水分梯度(40%、25%、10%、8%)的响应。结果表明: 两个供试品种(耐旱品种‘ROC22’和非耐旱品种‘ROC16’)的最大光能利用效率(F_v/F_m)、相对电子传递速率(rETR)、光系统II(PSII)量子效率(Φ_II)和光化学猝灭(q_L)均随着干旱胁迫程度的增加而下降, 可调节性能量耗散(Φ_NPQ)和非调节性能量耗散(Φ_NO)则随着干旱胁迫程度的增加而上升。除Φ_NO之外的叶绿素荧光参数的变化幅度均随着光合有效辐射(PAR)的增加而增大。在干旱胁迫的前中期, 相对于‘ROC22’, ‘ROC16’的PSII反应中心能够维持较高的开放程度; 但‘ROC22’调节能量耗散的能力和对干旱胁迫的敏感程度均高于‘ROC16’, 说明较强的光保护能力是‘ROC22’的抗旱性高于‘ROC16’的主要原因之一。对干旱胁迫敏感且在不同PAR下较为稳定的Φ_NO可作为甘蔗苗期抗旱性的快速诊断和评价指标。rETR对递增的PAR的响应表现为随着干旱胁迫程度的增加而提前出现峰值或下降趋势, 但是不同水分梯度下的rETR在PAR较低时并无显著差异, 表明干旱胁迫下光抑制现象的提早出现是造成光系统损伤的首要因素, 高光强对干旱胁迫信号起放大作用。     

德国景天扦插苗对干旱胁迫的生理响应

以耐旱性较强的德国景天(Sedum hybridum)扦插苗为材料进行干旱胁迫处理(60d),并测定其叶片相对含水量、丙二醛含量、细胞伤害率、光合参数(净光合速率、气孔导度、蒸腾速率)、荧光参数(F_v/F_m、q~P、PHiPS2),以及苹果酸含量、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)活性等生理指标。结果显示,干旱胁迫导致德国景天叶片相对含水量、光合参数、荧光参数降低,细胞伤害率、丙二醛含量升高;干旱胁迫30d时,各项生理指标变化幅度较小,但40d后变化幅度显著增加,并且德国景天叶片的苹果酸含量和PEPCase活性显著升高,表明C_3光合途径不断减弱,景天酸代谢(CAM)途径被激活,参与了德国景天对干旱胁迫的响应,提高了其耐旱性;当干旱胁迫达60d时,因超过其耐受范围,德国景天受损严重,逐渐死亡。这说明德国景天在生理上表现出极强的耐旱性,并且具有兼性CAM植物的特征,通过CAM途径活化提高植株耐旱性是德国景天重要的耐旱机理。     

达赉湖世界生物圈保护区

内蒙古达赉湖达赉湖生物圈保护区地处内蒙古自治区呼伦贝尔市,总面积7400平方公里,以保护珍禽、湿地及草原生态系统为主。2002年加入联合国教科文组织世界生物圈保护区网络。驾车路线:北京→山海关→沈阳→长春→哈尔滨→呼伦贝尔→达赉湖。地方特产:本地种牛羊肉、鲤鱼、白鱼、秀丽白虾。     

干旱胁迫下内生真菌感染对羽茅的生理生态影响

本研究在田间环境下对感染和未感染内生真菌的天然宿主羽茅（Achnatherum sibiricum (L. ) Keng）进行了干旱胁迫实验,结果发现在干旱胁迫下,内生真菌感染对宿主植物的营养生长、生物量累积和叶绿素含量都没有显著影响,但对宿主植株光系统II光化学效率（Fv/Fm）的维持产生了有利效应。同时,内生真菌感染缓解了宿主植物细胞膜的旱害程度,表现在与未感染植株相比,感染植株的丙二醛（MDA）含量显著降低,但内生真菌的感染并未促使宿主植物体内保护酶如超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性的增加,只是显著增加了类胡萝卜素的含量。因此我们推测在羽茅中,内生真菌对宿主植物的保护作用可能更多的体现在非酶系统上。     

4种阔叶幼苗对PEG模拟干旱的生理响应

研究了PEG模拟干旱胁迫环境下的火力楠(Michelia macclurel)、尾叶桉(Eucalyptus urophylla)、枫香(Liquidambar formosana)、荷木(Schima superba)幼苗的生理变化。结果表明,干旱胁迫下,4种幼苗叶片的相对含水量小于对照,其中,尾叶桉和枫香下降明显;不同干旱胁迫条件下,4种树种幼苗叶片的相对电导率均显著大于对照,其中尾叶桉和枫香上升幅度大;干旱胁迫下的火力楠和荷木幼苗叶片的脯氨酸含量呈现波动,尾叶桉和枫香幼苗则显著大于对照;不同干旱胁迫时间下的幼苗叶片的叶绿素含量小幅波动;4个树种幼苗的过氧岐化酶(SOD)活性随胁迫时间增加而呈现先升后降的趋势,其中火力楠和荷木的幼苗的SOD活性持续维持在较高水平;荷木叶片的丙二醛(MDA)含量先升后降,最后和对照水平相近,其余幼苗的MDA含量均大于对照;干旱胁迫下4种幼苗叶片的可溶性糖含量增加幅度较大。主成分分析表明,4种幼苗的抗旱能力排序为荷木>火力楠>尾叶桉>枫香。     

火因子对荒漠化草原草本层片植物群落组成的影响

火烧是世界许多地区关键的生态因子,也是人工和自然生态系统重要的干扰因素和管理工具,对格局与过程有着深刻的影响。采用人为放火试验研究了春季不同时间火烧对典型温带荒漠化草原草本植物群落组成的影响,结果表明:晚春火烧后当年,草本植物层片物种多度显著高于未火烧样地(P<0.05),而晚春火烧后第2年和早春火烧当年草本植物层片物种多度与未火烧样地差异不显著(P>0.05);晚春火烧后当年和第2年及早春火烧后当年,草本植物物种丰富度、多样性和均匀度均有所降低,且晚春火烧对植物群落组成的影响大于早春火烧。晚春火烧当年草本植物层片地上部分生物量显著大于未火烧样地(P<0.05),而晚春火烧后第2年和早春火烧当年草本植物层片地上部分生物量大于未火烧样地,但差异不显著(P>0.05);不同物种多度、高生长对火因子的响应不同。表明春季不同时间火烧处理对荒漠化草原草本植物层片植物群落组成的影响存在差异。     

若尔盖湿地退化过程中土壤水源涵养功能

若尔盖湿地是青藏高原上面积最大的沼泽湿地,也是长江、黄河两大河流的水源区,对区域水循环起重要调节作用。近年来在全球变化及放牧的影响下,若尔盖湿地出现了不同程度的退化。为了查明若尔盖湿地退化过程中水源涵养功能的变化趋势,2009年8月对该区域的沼泽草甸、草原草甸和沙化草甸3个阶段的土壤水源涵养功能进行了调查。结果为:若尔盖湿地由沼泽草甸向草原草甸和沙化草甸的退化过程中,土壤容重显著增加(P<0.01),毛管孔隙度和总孔隙度显著下降(P<0.01),且容重和孔隙度在土壤剖面自然分布规律也发生变化;沼泽草甸的土壤自然含水量、毛管持水量、最小持水量和最大持水量均显著高于草原草甸和沙化草甸(P<0.01);0-100 cm 深度范围内的沼泽草甸土壤的最大持水量(8486.27 t/hm²)显著高于草原草甸(4944.98 t/hm²)和沙化草甸(4637.96 t/hm²)(P<0.01)。土壤持水量与有机质含量、毛管孔隙度和总孔隙度有显著正相关(P<0.01),与土壤容重呈显著负相关(P<0.01),并受植被盖度和泥炭层厚度的影响。研究结果表明,若尔盖湿地退化过程中植被盖度、土壤有机质含量及泥炭层厚度的下降和土壤质地沙化是导致若尔盖湿地水源涵养功能下降的主要原因。