Analysis of vegetation index changes and driving forces in inland arid areas based on random forest model: a case study of the middle part of northern slope of the north Tianshan Mountains

全球变化背景下的干旱区植被变化受气候变化和人类活动双重影响。定量评价植被变化特征及其驱动机制, 对监测干旱区区域生态环境变化, 促进区域可持续发展有重要意义。由于复杂多样的人类活动难以量化, 有关这方面的研究多局限于植被对气候变化的响应, 而对人类活动影响考虑不足, 导致关于这方面的认识存在较大的偏差和不确定性。该文首先提出与土地利用相关的人类活动量化表征方法; 然后运用多元线性回归模型和随机森林模型中的较优模型, 分析气候变化和具体的人类活动对北天山北坡中段归一化植被指数(NDVI)的影响。主要结果: (1) 2000-2015年期间北天山北坡中段年NDVI总体呈增加趋势; 基于随机森林构建的NDVI与气候因子和人类活动的模型拟合精度明显优于多元线性回归模型, 其决定系数(R²)至少提高了24%; (2)研究期内与耕地有关的人类活动对北天山北坡中段NDVI分布及时空变化的影响呈增加的特征, 在2000-2015年期间人类活动对NDVI变化的贡献率为0.59, 超过了气候因子。该项研究为气候变化和人类活动对植被的影响研究提供了新思路, 也为干旱区生态环境保护和恢复提供了科学依据。     

东北地区北红尾鸲巢址选择及繁殖成效

北红尾鸲(Phoenicurus auroreus)是一种分布广泛的小型雀形目鸟类,主要分布于南亚东北部,东南亚北部、东亚及俄罗斯等地区,我国东北、华北、华中至西南等地也均有分布,是重要的食虫益鸟。为探究北红尾鸲巢址选择的影响因素,找到影响北红尾鸲繁殖成功率的主要巢址因子,于2017年4—7月,在辽宁仙人洞国家级自然保护区开展系统研究。共发现北红尾鸲自然巢44个,其中29巢繁殖成功,15巢繁殖失败。北红尾鸲主要筑巢于石墙缝、空心砖墙缝及废旧电表箱中。巢址参数的主成分分析结果表明:巢口因子(27.738%)、巢位因子(14.195%)、光照因子(12.145%)、人为干扰因子(10.440%)、安全因子(9.266%)和隐蔽因子(7.187%)是影响北红尾鸲巢址选择的重要因子。采用二元逻辑斯蒂回归分析繁殖成功巢与失败巢参数发现,成功巢的巢口最大高度显著小于失败巢(P=0.047),且其距顶的距离更近(P=0.043)。多元线性回归分析表明,巢上方盖度对繁殖成功率有极显著影响(t=2.883,P=0.009)。总的来说,北红尾鸲虽偏爱筑巢于人为干扰较大的村庄房屋附近,但较小的巢口能有效避免巢捕食者的捕食,更近的距顶距离和更大的巢上方盖度能有效降低巢上方的可视程度和降水等不利因素的影响,从而提高繁殖成功率。     

石菖蒲及α-细辛醚对疲劳运动大鼠学习记忆的影响及其机制*

目的: 研究石菖蒲及其活性成分-α-细辛醚改善疲劳运动大鼠学习记忆的作用及其机制。方法: 80只SD大鼠随机分为正常对照组(A)、单纯运动组(B)、运动+α-细辛醚低、中、高剂量组(C、D、E)、运动+石菖蒲低、中、高剂量治疗组(F、G、H),每组10只。并在疲劳运动开始前2 h分别以0.10、0.50 和 1.00 mg α-细辛醚,灌胃C、D、E组,以0.12、1.20和4.80 g. kg^-1. wt^-1石菖蒲提取物,灌胃 F、G、H组。实验结束后采用水迷宫实验进行学习记忆检测,采用生化法检测SOD、NOS活性和MDA含量,免疫印迹法检测海马nNOS蛋白表达水平。结果: 实验后E和H组大鼠逃避潜伏期、海马脑组织MDA含量低于B、C、D、F和G组;穿越平台次数、海马脑组织SOD和NOS活性、nNOS蛋白表达高于B、C、D、F和G组,P均＜0.01。A、E、H组大鼠海马脑组织SOD活性依次为A＞E＞H组, 而MDA含量则相反,P均＜0.01;E组大海马脑组织NOS活性和nNOS蛋白表达低于A和H组,P＜0.01或P＜0.05,但A和H组,差异无显著性,P均＞0.05。A、E、H组大鼠逃避潜伏期和穿越平台次数,差异均无显著性,P均＞0.05。结论: 石菖蒲及α-细辛醚改善疲劳运动大鼠学习记忆的作用基本一致,其机制与纠正海马自由基代谢失衡和上调海马nNOS/NO信号有关。     

川西北高寒沙地不同生态治理模式下土壤碳氮磷储量及生态化学计量特征

选取单植牧草、单植灌木、灌草间作、灌药间作4种生态模式治理5年后的川西北高寒沙地为研究对象,以未治理裸沙地为对照,分析了土壤碳氮磷含量及生态化学计量比特征。结果表明: 生态治理能显著提升土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)含量和储量以及C/N、C/P、N/P,其中灌草间作提升效果最显著,其0～10和10～20 cm土层的SOC、TN含量均显著高于其他模式,且0～40 cm土层SOC储量分别比单植牧草、单植灌木、灌草间作、对照高13.4%、15.6%、17.1%、43.2%。0～10和10～20 cm土层土壤碱解氮、速效磷、速效钾、含水量与SOC、TN和TP含量呈显著正相关,土壤容重则与SOC、TN和TP含量呈显著负相关;土壤碱解氮、速效磷、速效钾和含水量与C/N、C/P在10～20 cm土层呈显著正相关。川西北高寒沙地土壤碳氮磷及其化学计量比受生态治理措施和土层深度的影响,本研究条件下灌草间作模式最有利于改善沙地土壤环境质量。     

北草蜥中脑视叶组织学结构观察

用光学显微镜对北草蜥(Takydromus septentrionalis)中脑视叶组织学结构进行了观察。视叶分为背侧的顶盖和腹侧的被盖,两者无明显界限。顶盖处灰质和白质交替排列。由表及里,可分为分子层、外灰质层、浅白质层、中灰质层、中白质层、深灰质层、深白质层和室管膜层。被盖处细胞层次不明显。在视叶的前部有横行的纤维将左右视叶联系起来。左右视叶室与中脑水管以及两视叶间的纵沟在视叶的中、后部相通。同时将北草蜥的中脑与其它低等脊椎动物进行了比较,推测北草蜥在进化上处于较低等地位。     

北京山区防护林优势树种分布与环境的关系

在北京山区,以该区防护林主要树种为依据,选择在典型天然林中设置26块具有代表性的样地,并计测样地中乔木树种的重要值以及包括海拔、坡度、土壤含水量、土壤养分等14个环境因子,采用除趋势典范对应分析(DCCA)方法对样地乔木和环境因子进行分析,以揭示该区防护林优势树种与环境因子间的关系。根据样地树种组成及树种重要值首先将26块样地划分为以油松(Pinus tabuliformis)、侧柏(Platycladus orientalis)、栎类(Quercus spp.)、杨桦(Populus davidiana-Betula platyphylla)及落叶松(Larix principis-rupprechtii)为优势种的5个典型群落类型,然后应用DCCA方法进行分析,结果表明,在各个环境因子中,海拔作为大多数环境因子的综合反映,是影响植被群落分布最重要的环境因子,第一排序轴主要反映海拔、水分、土壤有机质等的变化,第二排序轴主要反映坡度、坡向的变化,各植被群落类型沿着第一排序轴呈有规律的分布;将环境因子对物种分布格局的影响进行定量分离,结果显示,14个环境因子解释了43.19%的物种分布格局,其中地形因子解释部分为20.36%,土壤因子解释部分为11.9%,土壤和地形的交互作用解释部分为10.93%。     

矿质元素对北虫草继代培养不同菌落子实体产量及菌丝生长速度的影响

主要研究矿质元素对北虫草继代培养中形成的不同类型菌落子实体产量及菌丝生长速度的影响, 旨在探讨矿质元素与子实体产量以及菌丝生长速度的关系。采用正交试验, 将北虫草优良菌株L20在不同矿质元素培养基上进行12次继代培养。结果表明菌株L20在不同培养基中继代培养后形成7种菌落类型, 有子实体形成能力的菌落为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ型, 其中Ⅰ型菌落产量最高、Ⅲ型中等、Ⅱ型最低, Ⅴ型形成的子实体均为畸形; Ⅳ、Ⅵ、Ⅶ型无子实体形成能力。菌丝生长速度依次为Ⅴ型 > Ⅳ型 > Ⅶ型 > Ⅵ型 > Ⅲ型 > Ⅱ型 >Ⅰ型, 高产型菌落生长速度最慢, 而低产型菌落菌丝徒长, 表明菌落生长速度与子实体产量成负相关。优型菌落——Ⅰ型菌落子实体高产及高产保持代数最多的矿质元素配方为K3Mg2Ca4Mn3Zn2, 其中Mn和K促进子实体高产, K、Mg、Ca有利于高产保持多代。抑制Ⅰ型菌落菌丝徒长的最佳配方为K3Mg2Ca2Mn3Zn2, 其中Mn对其抑制作用最为显著。     

北柴胡细胞色素P450酶基因的克隆及其植物过量表达载体的构建

目的:克隆北柴胡中可能参与柴胡皂苷生物合成的细胞色素P450酶基因,构建其过量表达载体,为通过转基因验证其功能奠定基础。方法:在454高通量测序获得5'和3'端部分cDNA序列的基础上,利用LD-PCR方法获得全长cDNA,根据全长cDNA序列设计含有酶切位点的PCR引物,利用高保真酶,以RNA反转录产物为模板PCR扩增细胞色素P450酶基因的开放读框,扩增产物与pEASY-T1 Simple载体连接,转化大肠杆菌DH5α;重组质粒pT1-P450经菌液PCR和酶切方法验证后测序,采用NCBI在线Blastx、DNAman和MEGA4软件对序列进行生物信息学分析,随后将pT1-P450的酶切产物插入双元载体pCAMBIA-SUPER 1300,菌液PCR和酶切验证重组质粒p1300-P450。结果:扩增到了北柴胡细胞色素P450酶基因BcCYP87E,构建了这一基因的过量表达载体。结论:细胞色素P450酶基因的克隆和转基因载体的构建,为后续开展转基因研究,验证其生物功能奠定了基础。     

北青龙衣质量控制的研究

目的:建立北青龙衣质量控制的方法。方法:采用薄层色谱进行鉴别,展开条件为三氯甲烷-甲醇(8:2),采用高效液相色谱进行含量测定,以乙腈-水-磷酸(10:90:0.2)为流动相,指标成分为(4S)-4,5-二羟基-α-四氢萘酮-4-O-β-D-吡喃葡糖苷。结果:方法灵敏、可靠、准确、重复性好。结论:该方法可作为北青龙衣质量控制的方法。     

北柴胡胚和胚乳的发育及对其种子萌发的影响

利用常规石蜡制片技术对北柴胡胚和胚乳的发育及对其种子萌发的影响进行了观察。结果表明北柴胡胚的发育属于茄型,基细胞进行一次横分裂后不再分裂,因而胚柄不发达,且很早解体。胚乳的发育属于核型,初生胚孔核的分裂远远早于受精卵的分裂。对果实采收时期胚发育状况进行统计发现,在被测采收期果实中有20%的果实的胚处于球形胚阶段,70%处于心形胚,只有10% 处于鱼雷胚,说明北柴胡种子采收时胚处于不同的发育阶段,存在形态后熟现象,这是北柴胡种子萌发难、萌发率低且出苗不整齐的主要因素。