走进贺兰山——来自贺兰山的水——福祉与幻象

贺兰山位于宁夏与内蒙交界处，是中国为数不多的几个南北走向的山脉之一，主峰海拔3556米，山体东侧巍峨壮观，俯瞰黄河河套和鄂尔多斯高原；西侧地势和缓，没入阿拉善高原，是中国西北地区的重要地理界线，同时也是生物物种多样性中心之一。有人说，阿拉善即“贺兰”一音之转，可见贺兰山对阿拉善的重要性，尤其是为这个干旱地区带来了宝贵的降水，甚至有老百姓说：“没有贺兰山就没有阿拉善”。     

The relationship between the reduction of nonstructural carbohydrate induced by defoliator and the growth and mortality of trees

Large scale herbivorous insect outbreaks can cause death of regional forests, and the events are expected to be exacerbated with climate change. Mortality of forest and woodland plants would cause a series of serious consequences, such as decrease in vegetation production, shifts in ecosystem structure and function, and transformation of forest function from a net carbon sink into a net carbon source. There is thus a need to better understand the impact of insects on trees. Defoliation by insect pests mainly reduces photosynthesis (source decrease) and increases carbon consumption (sink increase), and hence causes reduction of nonstructural carbohydrate (NSC). When the reduction in NSC reaches to a certain level, trees would die of carbon starvation. External environment and internal compensatory mechanisms can also positively or negatively influence the process of tree death. At present, the research of carbon starvation is a hotspot because the increase of tree mortality globally with climate change, and carbon starvation is considered as one of the dominating physiological mechanisms for explaining tree death. In this study, we reviewed the definition of carbon starvation, and the relationships between the reduction of NSC induced by defoliation and the growth and death of trees, and the relationships among insect outbreaks, leaf loss and climate change. We also presented the potential directions of future studies on insect-caused defoliation and tree mortality.     

干旱胁迫下不同抗旱性冬小麦对过剩光的反应（简报）

不同光照下，冬小麦PSⅡ的光化学效率（Fv＇／Fm＇）、非光化学猝灭（NPQ）和叶黄素循环组分中物质的转化[（A＋Z）／（A＋Z＋V）]之间存在着密切的相关性。NPQ与（A＋Z）／（A＋Z＋V）呈线性正相关，与Fv＇／Fm＇呈线性负相关。这种相关性与物种和环境条件无关。在过董光下，不抗旱品种较抗旱品种具有较小的NPQ升高和较小的Fv＇／Fm＇降低，干旱下这一趋势明显加大。据此可以判断冬小麦抗逆性大小。     

气候变化和人类活动对中国北方旱区植被变绿的定量贡献

气候变化和大规模的生态恢复使中国北方旱区植被发生了显著变化，量化气候变化和人类活动对植被动态的相对贡献，对于旱区生态系统管理和应对未来气候变化具有重要意义。目前，中国北方旱区植被变化影响因素的时间动态（2000年大规模生态恢复工程实施前后）和空间异质性（沿干旱梯度）仍需进一步的定量研究。基于多源数据，采用趋势分析、偏相关分析和随机森林模型等方法，分析了1981-2018年中国北方旱区气候和植被的时空变化规律，量化了2000年前后气候变化和人类活动对植被动态的相对贡献并分析其在干旱梯度上的空间差异性。结果表明：（1）1981-2018年期间，中国北方旱区的叶面积指数（LAI）平均增加速率为（0.0037±0.0443） a^-1，且增加速率沿干旱梯度增大。2000年前仅10.46%（P<0.05）的地区显著变绿，而2000年后达到36.84%，且植被变绿主要归因于非树木植被。（2）2000年后降水对植被变绿的正效应在不同干旱梯度均增加，而在半干旱区和亚湿润干旱区，温度对植被变绿由正向促进转为负向抑制，而辐射在干旱区由负效应转向正效应。（3）2000年前后，气候变化均主导着植被的动态，贡献率分别为96.07%和73.72%，人类活动的贡献在2000年后进一步增强（从3.93%增加到26.28%），且沿着干旱梯度而增加，其中人类活动对植被变绿的贡献在半干旱地区增加最显著（+0.0289 m² m^-2 a^-1，P<0.05）。研究结果可为未来气候变化下中国北方旱区的植被恢复和可持续发展提供科学依据。     

籼粳稻杂交衍生RIL系的苗期抗旱性评价

为鉴定籼粳稻杂交衍生系的苗期抗旱性,以课题组自育的高代抗逆品系ZD15为母本、籼稻品种IR29为父本,以及杂交衍生的重组自交系群体120份为试验材料,利用PEG-6000对各材料苗期进行干旱胁迫处理,测定根长、根冠比、地上部鲜重、地下部鲜重、地上部干重和地下部干重;利用PEG-6000对各材料芽期进行干旱胁迫处理,测定芽鞘长和芽长。采用主成分分析和隶属函数法对各材料的抗旱性进行综合评价,根据综合抗旱D值可将122份材料分成3类,D值在0.201～0.400之间的有33份,属于不抗旱材料;D值在0.401～0.600之间的有79份,属于中等抗旱材料;D值在0.601～0.800之间的有10份,属于抗旱材料。利用D值进行逐步回归分析,结果表明根长、根冠比、地上部鲜重、地下部鲜重、地上部干重、地下部干重、芽鞘长和芽长8个性状均可作为水稻苗期抗旱性的评价指标。本研究筛选出的抗旱材料,可作为育种中间材料进一步培育,或作为育种资源加以利用,以丰富本区水稻育种的资源库。     

AM真菌摩西管柄囊霉对干旱胁迫下枳抗氧化酶基因表达的影响

测定分析了接种丛枝菌根（AM）真菌摩西管柄囊霉Funneliformis mosseae对正常供水与干旱处理的盆栽枳Poncirus trifoliata实生苗生长、活性氧代谢及抗氧化酶基因表达量的影响。结果表明,7周干旱处理显著降低了根系菌根侵染率。接种摩西管柄囊霉显著促进了干旱处理的枳植株生长,增加了根系体积和叶片相对含水量,显著降低了叶片脯氨酸含量,同时也上调了干旱处理的枳叶片精氨酸脱羧酶基因（PtADC1和PtADC2）和超氧化物歧化酶基因（PtFe-SOD和PtMn-SOD）、过氧化物酶基因（PtPOD）和过氧化氢酶基因（PtCAT1）的表达,因而维持了一个相对更低的活性氧水平（如过氧化氢）,有利于增强植株的抗旱性。     

米槁幼苗光合作用及光响应曲线模拟对干旱胁迫的响应

为阐明米槁光合作用对干旱胁迫的响应规律与适应机制,以一年生米槁幼苗为研究对象,进行盆栽试验研究设置3种不同土壤含水量梯度,利用Li-6400便携式光合作用系统测定干旱胁迫下的光合生理指标及光响应过程,光响应曲线模拟采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、指数模型和直角双曲线修正模型进行拟合并对比,以期选出适用于干旱环境下的光响应模型。结果表明(1)光响应曲线模型对干旱胁迫下米槁幼苗的光合作用拟合中直角双曲线、非直角双曲线和指数模型适用于低光合有效辐射(PAR),但拟合光响应参数与实测值相差大,只有直角双曲线修正模型能够很好的拟合各个处理且拟合参数比较精确米槁幼苗。(2)光合作用的表观量子效率(Φ)小于一般植物的光合量子效率,则其对弱光的光能利用效率相对较低。(3)在较强的光合有效辐射条件下,严重干旱胁迫下的米槁净光合速率P_n显著下降,出现了明显的光抑制现象;中度胁迫下净光合速率(P_n)、最大净光合速率(P_(nmax))、光补偿点(LSP)最大,米槁具有较宽的抗旱适应范围,有一定的抗旱性;严重胁迫下P_n、P_(nmax)、LSP降低,蒸腾速率(T_r)与气孔导度(G_s)下降幅度更大,但仍具有较高的水分利用效率(WUE),米槁在严重的干旱胁迫下光合机构受到一定的损伤,但自身可以通过生理调节来积极适应不良环境,减少光合机构伤害。(4)综合来看,在人工管理或种植米槁时,为了适应米槁生长发育,建议土壤含水量保持在23.05%到14.92%之间。     

沙蒿AQP基因结构预测及干旱胁迫下的时空表达模式研究

为探究水通道蛋白(AQP)在沙蒿响应干旱胁迫中的作用机制,该研究以青海省柴达木盆地沙蒿为试验材料,采用RACE技术对其AQP基因进行扩增,获得沙蒿AQP全长克隆并对AQP蛋白进行结构预测和分析;采用qRT-PCR对沙蒿AQP基因在不同程度干旱胁迫以及不同组织部位的表达模式进行分析。结果表明:(1)成功克隆获得沙蒿AQP基因长746 bp的片段1和长534 bp的片段2,经拼接后得到全长cDNA序列,沙蒿AQP基因总长为864 bp。(2)亚细胞定位表明沙蒿AQP基因定位于细胞膜上;同源比对显示沙蒿与向日葵、莴苣、橡胶树等植物的AQP基因具有较高的相似性;结构预测表明AQP蛋白含6个跨膜螺旋结构且亲水性较弱,α螺旋和无规则卷曲为AQP蛋白二级结构的主要构成元件。(3)qRT-PCR分析表明,沙蒿AQP基因随着干旱胁迫的加重呈现有规律的变化,根、茎、叶中表达均上调,且叶中AQP基因表达量上调幅度最大。研究表明沙蒿AQP基因结构特征及其表达模式都是沙蒿对干旱胁迫的一种适应。     

基于Shuttleworth-Wallace模型的科尔沁沙地流动半流动沙丘蒸散发模拟

陆面蒸散发在气候调节和维持区域水量平衡中起关键作用.量化蒸散发及其各组分项,对深刻揭示干旱半干旱地区的生态水文过程具有重要意义.本研究基于科尔沁沙地流动半流动沙丘2017年生长季气象监测系统的原位监测数据,利用Shuttleworth-Wallace(S-W)模型对沙丘蒸散发进行模拟,在此基础上,对蒸散各组分进行拆分,并利用涡度相关对模拟蒸散发值进行验证.结果表明: 整个生长季模型模拟蒸散发值为308 mm,涡度相关实测值为296 mm,偏差较小,证明S-W模型适用于该地区的蒸散发模拟.蒸散发整体呈生长旺盛期>生长后期>生长初期,分别为192、71和45 mm,分别占总量的62.3%、23.1%和14.6%.日尺度上模型模拟值与实测蒸散发值一致性较高,模型模拟精度大体表现为: 晴天>阴天>雨天,且阴雨天模型模拟值较涡度相关实测值偏低.经拆分,土壤蒸发和植被蒸腾分别为176和132 mm,分别占总量的57.1%和42.9%,表明沙地水分利用效率较低.持续干旱和降水后,蒸散发规律明显不同,且土壤蒸发对降水的敏感性强于植被蒸腾.