中天山地区草地地表辐射收支演变规律

地表辐射对研究地表能量平衡及气候形成机制具有重要意义。利用中天山乌拉斯台地区陆气相互作用观测站2018年5月至2019年4月地表辐射数据,分析了中天山草地不同时间尺度和不同天气条件下的地表辐射与反照率变化特征。结果表明：(1)地表辐射月平均日变化除大气长波辐射较弱外,其余分量均呈单峰型,极值大小及时间存在差异,太阳总辐射与净辐射最大日峰值均出现在6月,为920.9与603.3 W/m~2,大气与地表长波辐射分别出现在7月和8月,为327.5 W/m~2与471.7 W/m~2,而反射短波辐射则出现在2月,为520.6 W/m~2。(2)太阳总辐射、反射短波辐射、大气与地表长波辐射年曝辐量分别为6860.62、2101.72、7171.25、10089.69 MJ/m~2;就季节变化而言,反射短波辐射曝辐量在冬季明显高于其它季节,其它分量则均表现为夏季>春季>秋季>冬季。(3)不同月份地表反照率日变化均呈“U”型曲线,年均值为0.393,最大与最小月均值分别出现在12月与8月,为0.760与0.217。这种变化体现在季节上则为冬季>秋季>春季>夏季。(...     

西天山南坡表土花粉分析

通过对西天山南坡不同植被带52个表土花粉样品的鉴定,研究表土花粉组合与现代植被分布的关系,分析蒿属/藜科比值(A/C)在该区域的指示意义.结果表明:山顶至山底可以划分为5个植被带,分别为高山荒漠带、高山草甸带、草甸草原带、山地荒漠带、典型荒漠带,代表性科属为蒿属、藜科、禾本科和麻黄属,该区域不同植被类型表土样品花粉组合差异明显.西天山南坡表土花粉在一定程度上受到北坡的影响,海拔越高影响越大.A/C值随海拔升高而先升高再降低,在高山草甸区域达到最高,可以作为反映山地垂直方向气候干湿变化的有效指标.由于A/C值波动较大,利用该比值进行气候环境重建时,需注意受人类活动等因素影响所产生的高值可能带来误判.     

不同去趋势方法的新疆东天山高低海拔雪岭云杉树轮宽度年表对气候的响应

利用新疆东天山高低海拔雪岭云杉(Picea schrenkiana Fisch.et Mey.)年轮样本,采用样条函数法、负指数函数法和区域曲线法3种去趋势方法研制树轮宽度标准化年表,通过分析不同去趋势方法的新疆东天山高低海拔云杉树轮宽度标准化年表特征、年表与气候响应的关系和年表间在不同频域互相关,及其与其它资料对比发现:(1)3种去趋势法对东天山年表质量影响较小,低海拔树轮年表含有更多可靠的气候变化信息。(2)高海拔的雪岭云杉树木径向生长与6—9月平均气温均呈显著正相关,其中标准化树轮年表与7月平均气温相关系数达0.553(P0.01,n=58),夏季温度可能是东天山高海拔雪岭云杉径向生长的主要限制因子;低海拔雪岭云杉树木径向生长与春季降水显著正相关,同时与春季平均气温显著负相关,春季高温和缺水共同作用的春旱可能是影响低海拔雪岭云杉径向生长的主导因子,且负指数函数年表对气候响应更敏感。(3)区域曲线法能够保留树轮标准化年表中更多低频信息,但优势不明显。高低海拔标准化年表在低频域相关系数较大,并和历史干旱事件有很好的对应。在东天山高低海拔雪岭云杉的去趋势方法研究中,负指数函数法比样条函数法和区域曲线法更适合。     

天山云杉针叶水提取物自毒效应及自毒物质的分离鉴定

天山云杉(Picea schrenkiana)是亚洲中部山地的特有物种, 在中国仅见于新疆, 主要分布在天山南北坡和昆仑山西部北坡, 对天山山地的水源涵养、水土保持和林业生产具有不可或缺的重要性。云杉天然林自然更新不良或障碍和生产力下降等问题的出现已成为长期困惑林业工作者的一大难题。该文从植物间的化感与自毒作用研究着手, 分析云杉针叶水提液的乙醚、乙酸乙酯、正丁醇萃取物对自身种子萌发和幼苗生长影响实验。以种子发芽率、发芽势和发芽指数作为种子萌发参数, 以胚根、胚芽长度和实生苗干湿重的变化作为幼苗生长参数。研究结果表明: 种子萌发实验中乙醚萃取物具有最强的抑制效应(IC₅₀ = 5.84 mg·ml^-1), 而正丁醇萃取物的抑制效应最弱(IC₅₀> 10.00 mg·ml^-1); 幼苗生长实验中, 1.25 mg·ml^-1乙醚萃取物对幼苗生长具有显著抑制作用(p<0.05), 1.25 mg·ml^-1正丁醇萃取物能够促进其幼苗生长, 大于2.5 mg·ml^-1的正丁醇萃取物对幼苗生长具有显著抑制效应(p<0.05)。采用GC-MS-MS和NMR技术分析3种有机萃取物的化学组成, 鉴定并定量分析出了包括酚酸、长链脂肪酸、单宁酸和吲哚类物质在内的17种化合物。乙醚萃取物中存在的2-keto-4a-methyl-8-methoxy-2, 3, 4, 4a, 5, 6, 11, 12-ocahydrochrysene (在该文中, 将其命名为云杉酮)为一新的化感物质。该研究证明了天山云杉针叶中存在的化感与自毒物质是导致其种群天然更新障碍的一个最主要原因, 同时揭示了自毒作用发生的化学物质基础。     

施钾量和施钾时期对小麦氮素和钾素吸收利用的影响

利用¹⁵N示踪技术,研究了施钾量和施钾时期对高产小麦氮素和钾素吸收利用的影响.结果表明： 0～20 cm土层土壤速效钾含量为118.5 mg·kg^-1时,一次性基施钾肥未提高植株的氮、钾积累量;速效钾含量为79.0 mg·kg^-1时,施钾显著提高了植株的氮、钾积累量.采用分期施钾时（1/2基施、1/2拔节期追施）,随施钾量增加,小麦吸收的肥料氮和土壤氮量及追施氮肥在土壤中的残留量均增加,肥料氮的损失量降低.分期施钾显著提高了植株的氮、钾积累量、吸收效率和生产效率,当施钾量为135 kg·hm^-2时,与一次性施钾相比,分期施钾促进了植株对追肥氮和土壤氮的吸收,提高了追施氮肥在土壤中的残留量.结果还表明：施钾提高了小麦的籽粒产量、蛋白质含量和湿面筋含量;分期施钾处理优于一次性施钾处理,以K45+45（45 kg·hm^-2基施、45 kg·hm^-2拔节期追施）处理最优.过多施钾使小麦产量和品质趋于降低.     

中国蔷薇科一些属的种类修订

在修订和编写《中国植物志)英文版过程中,依据标本材料(主要是模式标本)和文献考证,对蔷薇科一些属的种进行了修正,并发表了新组合和两个新变种。     

天山北坡中段草地生态系统多功能性对放牧的响应

生态系统多功能性(EMF)是指生态系统能够提供多种服务和功能的能力。放牧是草地资源实现开发和利用的主要途径之一,但草地EMF对放牧干扰的响应尚不明确,且其驱动因子仍不清楚。以天山北坡中段草地生态系统为研究对象,基于野外植物群落调查和室内土壤理化性质分析以及微生物高通量测序,探讨轻度放牧、重度放牧和未放牧处理下草地EMF的变化规律。结果表明,(1)相较于重度放牧,轻度放牧显著提高草地生产力、土壤碳养分、土壤氮养分、土壤磷养分、土壤钾养分等生态系统单一功能以及多功能性(P<0.05)。(2)线性拟合结果表明,草地生态系统单功能和多功能性与植物Shannon-Wiener指数、土壤细菌Shannon-Wiener指数、土壤真菌Shannon-Wiener指数、土壤含水量之间呈显著正相关关系(P<0.05),与土壤容重呈显著负相关关系(P<0.05)。(3)通过结构方程模型总体来看,放牧能够直接对EMF产生负向效应,也可通过植物多样性和土壤细菌多样性及其二者之间的相互作用间接地对EMF产生负向效应,并且同时考虑多个生态系统功能对放牧的响应可以更好的反映整个生态系统的变化。研究强调了植物群落多样性和土壤微生物群落多样性对维持草地生态系统功能及多功能性的重要性,轻度放牧处理是更好地保护生物多样性及维持草地EMF的可行策略,该结果揭为合理制定天山北坡中段草地生态系统的可持续经营和管理提供了理论参考。     

干旱区绿洲城市群地表温度时空变化及其影响因素——以天山北坡城市群为例

基于2005—2019年的MYD11A2时间序列LST遥感数据,首先采用均值标准差法对LST进行分级,分析了天山北坡城市群的LST空间分布格局;其次利用Sen′s斜率分析法、Mann-Kendal趋势检验法和Hurst指数揭示了天山北坡城市群LST在2005—2019年和未来的变化趋势;最后借助地理探测器模型并综合考虑地表覆盖、气候、社会经济和地形因素分析了多空间尺度下LST的主要影响因素。结果表明：(1)天山北坡城市群的吐鲁番市是高温(HT)和极高温(EHT)的主要集聚地;白天和夜间的LST格局差异大,在绿洲区域表现为典型的“昼冷岛,夜热岛”特征。(2)LST在白天和夜间的变化率分别为0.04℃/a和0.03℃/a,白天的升温幅度强于夜间;在乌鲁木齐市、昌吉回族自治州、石河子市和五家渠市LST表现出显著的升高趋势,且在未来也具有相同的趋势。(3)在不同的空间尺度上,LST的主要影响因素不同;从整个天山北坡城市群来看气候因素和地形因素是LST的主要影响因素,而在在石河子市、五家渠市和奎屯市LST的主要影响因素是社会经济因素。     

阿波罗绢蝶种群数量和垂直分布变化及其对气候变暖的响应

局部气候变暖可能改变适应低温环境物种的分布格局,迫使该物种向高海拔或高纬度地区迁移,导致喜寒的山区物种适生区变小、种群数量减少甚至灭绝。阿波罗绢蝶(Parnassius apollo L.1758)属喜寒物种,在国内仅分布于新疆,且天山西部是其主要分布区。根据近40 a阿波罗绢蝶种群数量及垂直分布调查,结合研究区域——天山西部的果子沟山区的气象资料,采用相关函数分析近40 a来阿波罗绢蝶数量与分布对研究区域温度变化的响应。结果表明:1)研究区域的阿波罗绢蝶种群数量明显下降,2010年种群数量不及1981年的50%,且具有明显的垂直分布特征,80.4%的阿波罗绢蝶集中分布于1600—2100 m的山区,并有向高海拔迁移趋势;2)近40 a研究区域增温趋势显著,冬季增温最为明显,每10 a增温速率为0.350℃;3)阿波罗绢蝶数量与冬季和春季平均温度的相关系数最大,分别为-0.79、-0.77,表明越冬期和孵化期温度对阿波罗绢蝶数量有显著影响;4)滑动序列相关分析表明,阿波罗绢蝶数量对冬季和2月份平均温度变化的响应较明显,随着冬季温度及早春2月份温度升高,负相关系数有增加趋势,说明阿波罗绢蝶在长期进化过程中已适应低温山区环境,冬季温度偏高和早春温度迅速回升都将不有利于阿波罗绢蝶越冬和胚胎发育。     

转天山雪莲冷调节蛋白基因烟草的获得及其抗寒性鉴定

从已建立的天山雪莲cDNA文库中随机挑取单克隆,采用通用引物M13扩增出基因序列并测序,然后将该序列在GenBank中进行比对,根据该序列设计特异引物进行PCR,最终获得了冷调节蛋白基因siCOR的完整开放读码框(ORF);构建植物表达载体,通过农杆菌介导法获得转基因烟草,用RT-PCR对转化烟草进行鉴定,收取种子后筛选出纯合的T3株系,并通过冷冻胁迫进行抗寒性分析。结果表明:(1)siCOR大小661bp,与禾本科植物粳稻的冷调节蛋白基因一致性最高(65.04%)。(2)与野生型植株相比,转siCOR基因烟草均叶片浓绿、无分支侧芽,生长快;在冷冻胁迫条件下,转siCOR基因的烟草叶片相对含水量、PSⅡ相对量子产率降低幅度、相对电导率和丙二醛含量的升高幅度均低于野生型烟草植株,而且转siCOR基因烟草植株叶片出现萎蔫症状的时间较迟、程度较轻,受到的伤害也较轻。研究发现,在冷冻胁迫条件下,转siCOR基因烟草植株表现出良好的生理和生长优势,显示出了较强的抗寒特征。