近40年艾比湖湿地自然保护区生态干扰度时空动态及景观格局变化

以新疆艾比湖湿地为研究区,利用1972、1998、2007年及2013年4个时期的Landsat遥感影像作为数据源,并结合湿地的土地覆被状况,参考《全国土地利用分类》建立艾比湖湿地生态干扰类型分类系统。借助生态干扰度指数、景观格局指数以及GIS空间分析方法,探讨艾比湖湿地的生态干扰度的时空动态及景观响应机制。结果表明:(1)1972—2013年,研究区的生态干扰度总体呈现较为稳定的趋势,但其空间分布发生变化。生态干扰度类型之间的转化速率有加快的趋势。(2)1972—2013年,边缘密度指数(ED),平均形状指数(MSI),面积加权的平均斑块分形指数(AWMPFD)及景观分离度(DIVISION)4项景观格局指数大体呈上升的趋势,2013年区域的景观指数较为稳定。(3)景观格局指数与生态干扰程度有密切的一致性。生态干扰度与景观格局指数空间分布相关性大小依次为:边缘密度指数(ED)景观丰度密度(PRD)香农多样性指数(SHDI)平均形状指数(MSI)面积加权的平均斑块分形指数(AWMPFD)景观分离度(DIVISION)。客观系统的认识和评价艾比湖湿地的生态系统及环境,可为干旱区实现自然环境的保护,协调土地利用及环境保护之间的关系提供较为实用的参考。     

标准切花菊杂交F1代群体侧枝侧蕾性状的杂种优势和遗传分析

以标准切花菊〔Dendranthema morifolium(Ramat.)Tzvel.〕品种'优香'('Yuuka')为母本、品种'神马'('Jinba')为父本进行杂交,对杂交F1代群体的单株侧枝平均长度、单株侧枝数、单株侧枝数与单株叶节数的比值(R1)、主蕾直径与侧蕾直径的比值(R2)、单株侧蕾数以及主蕾与侧蕾间距离6个性状进行杂种优势和相关性分析,并利用主基因+多基因混合遗传模型检测这些性状的主基因效应.结果显示:杂交F1代群体6个侧枝侧蕾性状的变异系数为2378%~5065%,且侧枝性状的变异系数总体上高于侧蕾性状;各性状的频次均呈现连续性的正态分布趋势,说明这些性状可能属于多基因控制的数量性状.杂交F1代群体的6个侧枝侧蕾性状均在001水平上表现出显著的中亲优势,表明各性状均存在显著的杂种优势.6个性状中,单株侧枝平均长度的中亲值最大(6230 mm),R1的中亲值最小(026);单株侧枝平均长度、R2和主蕾与侧蕾间距离的中亲优势均为正值,单株侧枝数、单株侧蕾数和R1的中亲优势均为负值.6个性状的中亲优势率为-5374%~3128%,其中,单株侧枝数的中亲优势率最小,而主蕾与侧蕾间距离的中亲优势率最大.相关性分析结果显示:单株侧枝平均长度和单株侧枝数均与R1呈极显著正相关,并与R2和单株侧蕾数呈极显著负相关;R2与侧蕾数也呈极显著正相关,且二者均与主蕾与侧蕾间距离呈极显著正相关.混合遗传分析结果显示:单株侧枝平均长度、R1、R2和单株侧蕾数均受2对主基因控制,符合B-1模型,主基因表现为"加性-显性-上位性",这4个性状的遗传率分别为7707%、9672%、6438%和5307%;单株侧枝数也受2对主基因控制,符合B-2模型,主基因表现为"加性-显性",该性状的遗传率为7438%,表明这5个性状的遗传存在主基因控制效应.而主蕾与侧蕾间距离符合A-0遗传模型,说明该性状无主基因控制,易受环境影响.     

塔里木河中游绿洲盐漠带典型盐生植物光谱特征

盐生植物作为干旱区绿洲重要的生命支持系统, 对于维持绿洲生态系统平衡起着核心的作用。很多学者对此展开了大量研究, 但是对盐生植物的光谱特征研究较少, 因此, 该文以渭干河-库车河三角洲绿洲盐漠带典型盐生植物为研究对象, 利用FieldSpec Pro FR便携式地物波谱仪, 2010年10月通过对盐穗木(Halostachys caspica)、盐节木(Halocnemum strobilaceum)、骆驼刺(Alhagi sparsifolia)、白刺(Nitrarria sibirica)、柽柳(Tamarix ramosissima)、花花柴(Karelinia caspia)及芦苇(Phragmites australis)野外光谱数据采集和处理, 获得了这7种盐生植物的高光谱数据, 然后采用光谱学分析方法分析其特征变化, 结果表明: (1)采用Percentile Filter平滑方法进行光谱噪声去除, 有很好的去除噪音效果。(2)对3种类型盐生植物样本的原始光谱曲线提取光谱吸收特征参数, 结果发现稀盐盐生植物、泌盐盐生植物、拒盐盐生植物的波谷波长位置接近, 说明盐生植物的吸收波段特征有一定的相似性。(3)对盐生植物光谱反射曲线进行归一化处理, 发现在消除土壤等背景影响、突出目标及消除同物异谱现象上具有很好的效果, 能够提高盐生植被的识别精度。(4)应用二阶导数的方法得到盐生植物识别的9个最佳波段: 510、550、690、730、950、1150、1210、1290和1310 nm。研究成果不仅可以为盐漠带植物的高光谱遥感数据处理提供一定的科学依据, 而且可以为盐漠带盐生植物的遥感识别和分类提供一定的参考。     

渭干河-库车河三角洲绿洲土地利用/覆被时空变化遥感研究

土地利用/覆被变化(LUCC)是全球变化研究的重要核心问题之一,选择干旱区典型绿洲新疆渭干河—库车河三角洲绿洲为研究靶区,利用1989年、2001年、2006年和2010年的同期遥感影像数据,借助RS和GIS技术,对绿洲土地覆盖变化信息进行定量提取和分析。结果表明:①1989—2001年,各类地物面积呈现五增二减的趋势:耕地、林地、中度盐渍地、水体和其他均有所增加;而轻度盐渍地和重度盐渍地有所减少;2001—2006年,呈现四增三减的趋势:耕地,轻度盐渍地,中度盐渍地和重度盐渍地均有所增加;林地、水体和其他均有所减少;2006—2010年,呈现四增三减的趋势:中度盐渍地,重度盐渍地、水体和其他均有所增加;耕地、林地、轻度盐渍地均有所减少。②随着时间的推移,各类地物的重心均有所偏移。其中水体的重心于1989—2001年间向北迁移的距离最远,为23.12 km;同期重度盐渍地重心迁移距离次之,为22.04 km。林地的重心于1989—2001年间逐年向西南方向迁移,并且迁移的距离逐年增大,中度盐渍地重心总体向西北方向偏移。③21年间,Shannon多样性指数、Shannon均匀度指数均呈稳步增加的趋势,景观的异质性程度呈现上升趋势;聚集度差异不大,集中在78到85之间,说明斑块类型连接程度较高。1989—2006年,分维数增加,研究区的土地利用景观格局愈来愈复杂,人类干扰程度在不断增强;2006—2010年,分维数略有所下降,景观格局略有所改善。总之,21年间渭-库地区各类型土地利用情况变化显著,不仅各土地覆盖类型间面积转换频繁,而且土地利用景观格局发生了很大的变化。该研究确定了土地利用/土地覆被的时空变化规律,分析驱动因子,提出改良建议,研究结果对西部干旱区绿洲的环境演变和可持续发展研究具有现实意义,也是对全球变化研究的重要补充。     

艾比湖区域水质空间分布特征及其与土地利用/覆被类型的关系

为深入了解艾比湖周边水质空间格局的变化,利用2014年5月及2014年10月实测水样采样点研究了艾比湖区域4个水质指标的空间变化趋势,包括p H、电导率、矿化度及全盐。结果表明:(1)探讨2014年内干湿季水质的空间分布趋势,从总体上看,p H表现出明显的交错模式;电导率、矿化度及全盐在干湿季变化差异较大,高值均聚集在艾比湖周围,而在耕种土地、天然梭梭林附近值则较低;(2)分析各水质的空间自相关性,p H的HH主要分布于艾比湖北部,LL则主要集中于艾比湖南部。HL的分布,说明有较高p H值的点被有较低p H值的点所包围,表明了水质在一定程度上存在空间异质性。电导率、矿化度及全盐在沿着艾比湖周边到甘家湖梭梭林自然保护区随着地势的增高呈现出由HH-LH-LL的转变。(3)建立水质参数与各土地利用/覆盖类型之间的关系,研究表明研究区内林草地、盐渍地及耕地对水质的影响相对较为显著。(4)为了研究水质变化因素,选取耕地、林草地、盐渍地和未利用地与水质参数分别建立优选多元线性回归模型,所得到的相关系数R分别为0.58、0.72、0.74、0.71,结果表明优选拟合模型与数据的拟合程度较好。总之,开展艾比湖区域水质空间格局的变化趋势研究,对于干旱区水质的时空分布具有重要的理论和实际意义。     

基于CA-Markov模型的艾比湖湿地自然保护区土地利用/覆被变化及预测

以艾比湖湿地自然保护区为研究区域,以1998、2006年Landsat TM影像和2014年Landsat OLI影像的土地利用/覆被分类结果为输入数据,采用CA-Markov模型,预测研究区未来的土地利用/覆被格局.在模型建立过程中,通过Markov模型求出转移概率矩阵和转移面积矩阵,确定CA模型转换规则,限制CA模型迭代次数.利用CA-Markov模型模拟预测研究区2014、2022和2030年土地利用/覆被格局,并采用2014年实际土地利用/覆被分类结果验证预测精度,得到2014年各土地利用/覆被类型面积预测误差均≤6.4%,空间位置预测精度达到76.0%.结果表明: 1998—2014年,艾比湖湿地自然保护区林草地、盐碱地、干涸湖床和沙漠增加,其中,盐碱地的增幅最突出,增加了37.4%;水体和其他地类减少,且水体的减少突出,减少了34.8%.2014—2030年,艾比湖湿地自然保护区林草地、盐碱地和沙漠将呈增加趋势,而干涸湖床、水体和其他地类将减少.该研究可以为艾比湖自然保护区的土地利用/覆被动态监测以及可持续发展提供依据.     

种子特异表达异源DGAT1基因提高大豆种子含油量和营养品质

为提高大豆Glycine max种子含油量和营养品质,文中以二酰甘油酰基转移酶1(Diacylglycerol acyltransferase 1,DGAT1)基因为遗传修饰靶标。将来自高油植物斑鸠菊Vernonia galamensis L.编码DGAT1酶蛋白的c DNA克隆Vg DGAT1A在大豆种子特异超表达。连续选择获得高代(T7)Vg DGAT1A转基因大豆株系。转基因株系表型鉴定显示,在大豆种子发育中期(30–45 DAF),Vg DGAT1A高表达,相应地DGAT酶活性是非转基因野生型和空载体转化对照的7.8倍。转基因成熟种子含油量比对照提高了5.1%,淀粉含量比对照减少2%–3%,蛋白质含量与对照无显著差异。此外,转基因大豆种子百粒重(14.5 g)和种子萌发率(95.6%)与对照亦无明显差异。种子油脂脂肪酸成分分析显示,转基因大豆种子油中抗氧化的油酸(C18:1Δ9)含量比对照提高8.2%,相应地易氧化的亚油酸(C18:2Δ9,12)和亚麻酸(C18:3Δ9,12,15)分别减少6%和2%。这些数据表明,种子特异超表达外源Vg DGAT1A基因,打破了大豆种子含油量和蛋白质含量的负连锁,显著提高种子含油量且未导致蛋白含量降低。转基因大豆种子重量和萌发率亦未显负效应,而且种子油脂抗氧化性和营养品质得以改善。研究表明应用这一高酶活性Vg DGAT1A的基因工程是提高种子含油量和改善油脂品质的一条有效途径。     

准噶尔盆地荒漠景观不同地貌类型鼠、蚤多样性及分布特征

为揭示鼠、蚤空间分布特征与变化规律,本研究以准噶尔盆地鼠疫自然疫源地为靶区,基于鼠类和蚤类的样点采集数据,计算不同地貌的鼠、蚤生态学指标并分析其相关性。基于不同行政区生态学指标计算结果,借助Moran′s I指数、重心模型、标准差椭圆等分析方法探究不同行政区鼠、蚤生态学指标的聚类特征,开展鼠、蚤的空间分布特征及变化规律的相关研究。结果表明：(1)通过对不同地貌鼠、蚤生态指标的研究,可得出鼠、蚤的物种多样性和生态优势度呈负相关,表明在物种多样性较高的群落中,鼠、蚤生态优势度表现不明显。鼠类物种多样性较高的地貌类型与蚤类物种多样性呈正相关,证实鼠类(宿主)物种数量增加,蚤类(寄生)物种的数量也在增加。低海拔地区鼠、蚤群落的相似性总体上大于中海拔地区群落相似性,且相似性系数q值与Cody指数呈相反变化趋势;(2)不同鼠、蚤指标单变量Moran′s I指数表明,鼠类数量、子午沙鼠数量、蚤类均匀度的全局Moran′s I指数大于0,且P值小于0.05,表现出空间集聚现象。单变量局部空间自相关分析结果表明,部分鼠、蚤指标存在多种聚类模式,其中最为典型的聚类模式是高—高聚类模式。不同鼠、蚤指标双变量...     

浙江省薄皮甜瓜地方品种的表型遗传多样性

利用表型性状探讨了浙江省沿海地区27份薄皮甜瓜地方品种资源的遗传多样性。结果表明48个质量性状遗传多样性指数在0.17–1.98之间;33个数量性状的变异系数在4.56%–83.50%,表明其丰富的遗传多样性。形态学聚类分析表明,在相似系数0.30处可以将27个资源分成两大类,这与按生育期长短分类结果完全一致;亚类的划分与果实形状、种子形状、叶片颜色、果皮颜色、覆纹颜色等质量性状具有一定的相关性,但其划分依据相对独立。本研究结果进一步丰富了甜瓜的评价体系,并为今后优异基因资源的挖掘与利用提供重要依据。     

基于分数阶微分优化光谱指数的土壤电导率高光谱估算

土壤电导率与含盐量具有高度相关性,精准的土壤电导率监测有助于了解区域土壤的盐渍化程度,对区域盐渍化防治与调控,农业可持续发展以及生态文明建设具有重要意义。为寻求预测土壤电导率的最佳高光谱参数,实现土壤盐分信息的高效监测,本研究对土壤样品进行室内高光谱和电导率测定,利用两波段优化算法对简化光谱指数(nitrogen planar domain index, NPDI)进行波段优化,筛选不同高光谱数据(原始高光谱反射率及其对应的5种数学变换)运算下的最敏感高光谱参数,从而建立土壤电导率高光谱估算模型。结果表明:1)NPDIs与土壤电导率之间的相关性显著,在原数据及其平方根、倒数、对数倒数、1.6阶微分变换形式下,优化光谱指数对土壤电导率的敏感程度更强,相关系数绝对值均超过0.80,且基于1.6阶微分变换的(R_(2020nm)+R_(1893 nm))/R_(1893 nm)波段组合相关系数绝对值最高,达到0.888。2)基于1.6阶微分波段优化的预测模型效果最佳,预测精度为R■=0.84,RMSE_(Pre)=2.07mS/cm,RPD=2.94,AIC=158.11。因此,对高光谱数据的适当数学变换有利于优化光谱指数更好地估算土壤电导率,进一步实现土壤盐渍化高精度动态监测。