中国沙棘HrANR基因及黄酮类累积与抗旱的关系

花青素还原酶(anthocyanidin reductase, ANR)是合成黄酮类物质的关键酶之一,为明确其编码基因结构及干旱胁迫下的表达模式和黄酮类物质含量及二者之间的相关性,该文从中国沙棘转录组数据中筛选获得1个ANR基因,命名为HrANR基因。采用生物信息学软件对基因序列及编码蛋白进行分析,并对不同胁迫下各组织中HrANR基因的表达量和叶中黄酮类化合物含量进行相关性分析。结果表明:(1)中国沙棘HrANR基因ORF为1 017 bp,编码338个氨基酸,为稳定的亲水性蛋白,其ANR同源蛋白具有明显的科属特性。(2)干旱胁迫下HrANR基因在中国沙棘根、茎、叶中均有表达,但表达趋势不同,其中在根中的表达呈先升高后降低再升高的趋势,在茎中呈持续下降的趋势,在叶中呈先升高后持续降低的趋势。(3)通过芦丁标准曲线获得不同胁迫程度下中国沙棘叶内黄酮类的含量,表明黄酮类含量呈先持续上升,随后略有下降,复水后上升至最高点的变化趋势,表明干旱胁迫初期叶黄酮类含量与干旱胁迫呈正相关,在严重胁迫下黄酮类含量与胁迫呈负相关。(4)叶和茎的HrANR基因表达量与黄酮类含量呈负相关(P_叶=-0.751,P_茎=-0.934),根中呈正相关(P_根=0.444)。综上表明,中国沙棘HrANR基因的表达及黄酮类含量变化与其抗旱性密切相关,其结果为中国沙棘抗旱机制的阐明提供了依据。     

干旱荒漠区土壤有机质空间变异特征

以内蒙古阿拉善左旗为例 ,研究了干旱荒漠区土壤有机质的空间变异特征。传统统计分析结果表明 ,研究区内土壤有机质含量总体水平较低 ,平均为 6 .6 5 g/ kg;变异系数为 1.4 2 ,属强变异。在半方差结构分析和球状模型套合的基础上 ,结合普通Kriging插值方法 ,分析了土壤有机质的地统计特征。比较不同趋势效应和异向性的普通 Kriging插值的误差结果表明 ,宜考虑各向异性和二阶趋势效应。获得了研究区土壤有机质含量的等值线图 ,并分析了其空间分布规律     

基于SPEI的辽宁省玉米生育期干旱特征分析

在全球气候变暖的背景下,探究玉米生育期的气候变化及干旱特征,对于预防干旱灾害对作物造成的损失,以及农业可持续发展意义重大。基于1967—2018年辽宁省33个国家级气象台站逐日观测数据,计算了不同月尺度下玉米各生育期标准降水蒸散指数（SPEI）,并结合干旱频率及干旱站次比综合分析了干旱时空变化情况。结果表明：（1）辽宁省玉米生育期降水量以13.31 mm/10a的速率减少,与SPEI呈显著正相关（P<0.01）;气温以0.25℃/10a的速率显著上升（P<0.01）,与SPEI呈负相关。（2）播种-出苗期、出苗-拔节期和喇叭口期SPEI在时间上均呈上升趋势,抽雄期和成熟期呈降低趋势;在空间上全生育期SPEI表现为西北向东南递增趋势。（3）全生育期干旱站次比以0.41%/10a的速率上升;出苗-拔节期干旱站次比呈减少趋势,其他生育阶段均呈上升趋势;发生干旱类型频次区域性干旱 > 部分区域性干旱 > 局域性干旱 > 全域性干旱。（4）全生育期干旱频率整体呈现出由西北向东南递减的特征,且干旱频发区主要在辽西地区;干旱发生频率轻旱 > 中旱 > 重旱 > 特旱。（5）出苗-拔节期为干旱站次比最高的时期;SPEI平均值和不同等级干旱频率最高的时期均为播种-出苗期。该研究成果可为区域农业干旱风险评价以及抗灾减灾等提供参考。     

干旱胁迫对降香黄檀幼苗光合生理特性的影响

采用温室盆栽方法,设置对照(CK)、轻度(LS)、中度(MS)和重度(HS)干旱胁迫4个水分条件,研究不同水分条件对降香黄檀幼苗光合和生理特性的影响。结果表明:(1)随着干旱胁迫程度增加,降香黄檀幼苗叶片叶绿素总含量总体呈现出下降趋势。(2)降香黄檀幼苗叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率随着干旱胁迫强度增加均呈现出先增加后降低趋势,且MS和HS处理下的气孔导度和胞间CO2浓度同时降低,此时幼苗光合能力的下降主要受气孔因素限制。(3)随着干旱胁迫强度的增加,降香黄檀幼苗叶片细胞膜相对透性、丙二醛含量、游离脯氨酸含量和POD活性均呈现出增加趋势,而同期SOD和CAT活性呈现出先升高后降低趋势。可见,降香黄檀幼苗在轻度干旱胁迫下可通过增加叶片保护酶活性来清除活性氧对其组织造成的伤害,但胁迫超过一定程度后保护酶活性下降,表明降香黄檀幼苗的耐旱能力有限。     

基于草地资源可持续利用的干旱半干旱区草牧业发展策略——以新疆阿勒泰地区为例

发展草牧业在促进农业结构调整、保障国家食品安全和生态安全等方面具有重要的战略地位和作用。本文以新疆阿勒泰地区为例,从草-畜-人社会生态系统视角,运用人口、资源与环境经济学的理论和方法,在评价草地资源可持续利用状况及其耦合协调度的基础上,提出我国北方干旱半干旱区草牧业发展策略。研究区草地资源可持续利用的整体水平较低,具体表现为草地资源的生产性不高、保护性不够、稳定性不足、经济可行性较差、社会可承受性较低;草地生态系统的非平衡性特征,草-畜-人系统内部各子系统之间交互作用的复杂性、逻辑联系的特殊性,以及在牧区生态、牧业发展和牧民增收之间缺乏有效权衡,是导致研究区草地资源可持续利用耦合协调度较低的重要原因;大力发展优质牧草产业,着力构建现代牧业体系,全力提升新型牧民素质,推进草-畜-人系统耦合,从而增强草地系统的自然过程、经济过程和社会过程的融合演进,根本解决草畜矛盾、供需矛盾和"三生"矛盾,促进干旱半干旱区草牧业持续健康发展。加强多部门交流合作,集成多学科理论方法,整合多领域政策资源;科学编制中长期草牧业发展规划,促进草牧业高质量发展和草原牧区乡村振兴;深入开展草牧业科技创新、试验示范和推...     

杜鹃花属植物干旱胁迫研究进展

杜鹃花为世界三大高山花卉和中国十大传统名花之一,具有极高的观赏价值和广阔的园林应用前景。但是,杜鹃花大多自然分布于高海拔山地,受遗传机制制约,性喜冷凉湿润气候,干旱是制约其迁地保育和园林应用的关键因子。杜鹃花种类繁多、分布地域较广、生态类型多样,不同物种(品种)对干旱胁迫的响应机制存在差异。该文从种子发芽、形态与解剖特征、生理与生化指标、基因表达等方面综述了杜鹃花对干旱胁迫的响应机制以及外源物质提高杜鹃花抗旱性的国内外研究进展,分析了当前该研究领域存在的不足,提出了今后工作中应加强不同生态类型及不同抗旱性杜鹃的水分利用策略和抗旱机制,以及菌根真菌提高杜鹃花抗旱性的基因调控机制与优良菌株筛选等研究,为我国杜鹃花多样性保育、抗旱性资源发掘及园林应用等提供参考依据。     

拔节期干旱和复水对春玉米物候的影响及其生理生态机制

物候不仅是气候变化的指示指标,也是作物模型的关键参数。现有研究主要关注物候变化与气候环境因子的关系,关于植物物候变化的生理生态机制研究很少。基于春玉米拔节期干旱与不同时间(抽雄期和吐丝期)复水的田间模拟试验分析表明:(1)不同时间复水均使灌浆期延长,乳熟期推迟(9d),表明物候对前期水分胁迫存在记忆。(2)干旱条件下叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)和相对叶绿素含量(SPAD)均随物候进程呈先降后升再降趋势,且均在抽雄期达到极小值;不同时间复水均使P_n、T_r和G_s在吐丝期达到极大值,而SPAD则在灌浆期达到极大值;叶水势(LWP)随干旱进程整体呈下降趋势,不同时间复水均只是减缓了其下降速度,表明LWP可用于描述物候对前期水分胁迫的记忆。(3)通径分析和决策系数分析表明,P_n是最主要的物候影响因子,而影响LWP的土壤相对湿度(RSWC)则是物候的主要控制因子,物候的变化是由P_n的累积变化引起...     

近17年新疆干旱时空分布特征及影响因素

新疆是我国西北区重要的粮食和商品棉生产基地,受地理环境的影响,干旱频发,给社会经济及农业生产造成了巨大的损失。基于MODIS遥感数据和气象数据,估算温度植被干旱指数(Temperature Vegetation Dryness Index, TVDI),分析新疆2000—2016年干旱的年际、年内时空变化特征及其与气象因子的关系,结果表明:1)TVDI可以有效地描述新疆的干旱状况,适用于对该地区进行干旱监测;2)2000—2016年间新疆TVDI空间分布具有较强的地域分异性,呈现为天山山脉以北及昆仑山脉地区较湿润,塔里木盆地地区较干旱,新疆TVDI多年均值为0.751,整体上处于中旱状态。年内TVDI季节空间分布差异显著,不同季节的干旱程度大小为:夏季>春季>秋季>冬季;3)新疆各地州TVDI年内月变化整体上呈现为先增加后降低的趋势,最小值在1月(0.267),最大值在6月(0.930),在14个地州中,伊犁哈萨克、阿勒泰和博尔塔拉多年间基本处于无旱状态;4)17年间不同土地利用类型干旱程度表现为林地<草地<建筑用地<耕地,干旱类型转移的主要特点为无...     

岷江上游干旱河谷矮探春叶片特征与环境因子的关系

对岷江上游干旱河谷矮探春(Jasminumhumile L.)的叶片形态解剖特征进行了显微观察,分析了海拔梯度上叶片形态与环境因子的关系。结果表明,矮探春叶片呈长椭圆形,叶肉组织分化明显;随着海拔升高,叶面积、厚度、干重、饱和含水量、海绵组织厚度,中脉厚度以及厚角组织厚度/中脉厚度之比(M/C)等呈增大趋势,而栅栏组织厚度/海绵组织厚度之比(P/S)则减小;叶片长/宽比、表皮厚度、栅栏组织厚度和比叶重在海拔梯度上无明显差异。叶面积、干重、饱和含水量、叶厚度和海绵组织厚度等参数两两之间呈显著正相关,而它们与P/S均呈显著负相关。叶面积、干重、海绵组织厚度和M/C等主要受土壤含水量的影响,并随着土壤含水量增加而增大;P/S随着土壤含水量和年降水量增加而减小;叶片厚度、饱和含水量和中脉厚度均随着温和度的降低而增大。岷江上游干旱河谷区土壤水份和生长季温度可能是影响矮探春叶片形态解剖特征的主要因子。     

宁夏沙坡头干旱沙漠自然保护区生态系统稳定性评估

稳定性是生态系统的基本特征之一,也是决定生态系统兴亡的重要特征。宁夏中卫沙坡头国家级自然保护区是位于干旱沙漠区以荒漠为背景的自然保护区,具有脆弱性（生态与环境）、过渡性（草原向荒漠、沙漠向城市）与复合性（自然与人工生态系统并存）的特点,对其进行生态系统稳定性评估研究,对于维护腾格里沙漠西南缘生态安全和实现宁夏中卫市社会经济持续健康发展具有重要意义。在总结国内外生态系统稳定性评估研究基础上,基于稳定性三维内涵（恢复力稳定性、抵抗力稳定性和演替稳定性）、评估指标构建（原则与逻辑框架及指标体系）、评估方法确立（红绿灯综合评估法）等,针对性地开展沙坡头国家级自然保护区生态稳定性示范性评估,发现：1）近20年19个单项指标中,多数指标情况趋于变好,少部分进一步恶化,保持基本稳定仅两个。2）影响生态系统稳定性的要素由群落组成为主转变为以生境条件为主;2001年、2005年、2007年、2010年、2012年和2014年6个关键年份中,生态系统稳定性3个内涵对稳定性的贡献基本以抵抗力稳定性或恢复力稳定性为主。3）保护区整体生态稳定指数ESI由0.41增至0.661,稳定状态从临界到稳定,总体上保护区生态系统稳定性增强。这主要得益于长期的治沙防沙与生态修复工程实施、大规模推沙造林、各种生态监测和维护、大规模取黄河水灌溉等。