基于DSSAT模型对豫北地区夏玉米灌溉制度的优化模拟

合理的灌溉制度是提高农业水资源利用效率、保证夏玉米高产稳产的前提。采用农业技术转化决策系统(DSSAT,Decision Support System for Agrotechno1ogy Transfer)探究了河南省北部地区夏玉米不同降水年型下的最优灌溉制度。经过参数的校正和验证,归一化均方根误差(nRMSE)、均方根误差(RMSE)和一致性指数(d)均表现出模拟值与实测值的吻合度很好,DSSAT-maize模型可以准确模拟夏玉米物候期、地上部分生物量、产量和土壤水分状况。然后基于模型模拟了不同灌溉处理下的夏玉米生产潜力,从而评估夏玉米缺水量,并对比分析不同生育时期灌水对产量的影响确定最优灌溉时期,综合考虑产量和水分利用效率确定最优灌溉制度。结果表明:夏玉米生长季的缺水量年际间差异显著,多年平均值为38.91 mm,波动范围为0—193.03 mm。在丰水年,不需要灌溉;在平水年,开花期灌水30 mm;在枯水年,开花期和灌浆期灌水50 mm;在特别干旱年,苗期、拔节期和开花期至少灌水180 mm。优化的灌溉制度下丰水年、平水年和枯水年的WUE达到最高且产量分别占其最高产量的100%、99.72%和97.89%,实现了作物高产节水协同提高的目标。     

2002-2016年华北平原植被生长状况及水文要素时空特征分析

基于MODIS增强型植被指数（EVI）资料,结合降水、GRACE重力卫星水储量（TWS）、地下水、土壤水等资料,分析华北平原植被2002-2016年间的生长状况及各水文要素时空分布特征。研究结果表明：（1）2002-2016年间华北平原植被呈好转趋势,降水、水储量、土壤水、地下水等水文要素值呈减少趋势。（2）黄淮平原区植被以农作物为主,植被覆盖度呈增加趋势,而降水、水储量、地下水、土壤水均呈减少趋势,超采地下水灌溉农作物是短期内保障粮食安全的重要措施。（3）燕山-太行山山麓平原区、冀鲁豫低洼平原区的城乡居民用地区域植被覆盖显著减少,而降水增多,水储量、土壤水、地下水减少,人类活动对植被和水文要素贡献量大。（4）山东丘陵农林区分布着林地和草地,这些区域生长季的植被指数呈减少趋势,与降水量减少呈正相关关系。在气候变化和人类活动影响的大背景下,探讨不同生态环境的植被生长特征,清楚植被对水文变化的响应机理,可以消除影响植被生长的不利因素,为制定合理用水制度提供理论依据。     

库布齐东段不同植被恢复阶段荒漠生态系统碳氮储量及分配格局

为科学评价植被恢复促进沙漠化逆转对碳氮储量的影响,以流动沙地、半固定沙地、油蒿固定沙地、柠条固定沙地、沙柳固定沙地5个阶段荒漠生态系统为研究对象,采用时空替代法分析植被恢复过程中荒漠生态系统碳氮储量及分配格局。结果表明:不同恢复阶段碳氮储量均表现为:流动沙地(3320.97 kg C/hm~2、346.69 kg N/hm~2)半固定沙地(4371.46 kg C/hm~2、435.95 kg N/hm~2)油蒿固定沙地(6096.50 kg C/hm~2、513.76 kg N/hm~2)柠条固定沙地(9556.80 kg C/hm~2、926.31 kg N/hm~2)沙柳固定沙地(19488.54 kg C/hm~2、982.11 kg N/hm~2)。植被层碳氮储量均呈现随植被恢复逐渐增加的趋势,除流动沙地外,其他阶段碳氮储量均以灌木层为主,占比分别为66.65%—91.41%和52.94%—93.39%,草本和凋落物占比较小。灌木各器官生物量及碳储量分配均为:茎根叶,氮储量分配无明显规律,草本各器官生物量及碳氮储量分配均为地上部分高于地下部分。土壤层是荒漠生态系统碳氮储量的主体,碳储量占比为68.64%—99.62%,氮储量占比为89.26%—99.89%,同样呈现随植被恢复逐渐增加的趋势。碳氮储量随土层加深逐渐降低,具有明显的表层富集特征,且随植被恢复过程富集性显著加强。这说明人工建植促进植被演替实现沙漠化逆转可以显著增强荒漠生态系统的碳氮固存能力。     

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.     

芪蝎活血通络汤对局灶性脑缺血再灌注损伤模型大鼠神经功能、氧化应激及炎症因子的影响

目的:探讨芪蝎活血通络汤对局灶性脑缺血再灌注损伤模型大鼠神经功能、氧化应激及炎症因子的影响。方法:50只SD大鼠随机选取40只采用线栓法构建脑缺血再灌注模型,其中36只成功,4只死亡。随机数字表法将36只脑缺血再灌注模型大鼠分为模型组、低剂量组(芪蝎活血通络汤2.0 mg/kg灌胃处理)、中剂量组(芪蝎活血通络汤4.0 mg/kg灌胃处理)和高剂量组(芪蝎活血通络汤8.0 mg/kg灌胃处理),每组9只,剩余10只大鼠仅切开皮肤分离和夹闭血管(对照组)。建模后芪蝎活血通络汤各剂量组给予相应剂量灌胃,对照组和模型组给予同剂量生理盐水灌胃,持续4周。用药4周后测评各组大鼠神经功能缺损程度、双侧贴纸去除时间、平衡木过杆时间,并测定各组大鼠脑组织中含水量、脑梗死面积以及氧化应激[过氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)]和炎症因子[白细胞介素-1β(IL-1β),白细胞介素-6(IL-6),肿瘤坏死因子-α(TNF-α)]指标。结果:与对照组比较,模型组大鼠m NSS评分、脑组织含水量、MDA含量、IL-6、IL-1β、TNF-α水平升高(P<0.05),双侧贴纸去除时间、平衡木过杆时间延长(P<0.05),脑梗死面积增大(P<0.05),SOD、GSH-Px、CAT活性降低(P<0.05);与模型组比较,芪蝎活血通络汤各剂量组大鼠m NSS评分、脑组织含水量、MDA含量、IL-6、IL-1β、TNF-α水平降低(P<0.05),双侧贴纸去除时间、平衡木过杆时间缩短(P<0.05),脑梗死面积缩小(P<0.05),SOD、GSH-Px、CAT活性升高(P<0.05);与低剂量组比较,中、高剂量组大鼠m NSS评分降低(P<0.05),双侧贴纸去除时间、平衡木过杆时间缩短(P<0.05);高剂量组大鼠脑梗死面积、脑组织MDA、IL-6、IL-1β、TNF-α低于低剂量组(P<0.05),SOD、GSH-Px、CAT高于低剂量组(P<0.05)。结论:芪蝎活血通络汤可降低大鼠脑缺血再灌注损伤,改善神经功能,其治疗作用可能与抗氧化,抗炎作用有关,8.0 mg/kg剂量效果最显著。     

淫羊藿苷缓解腹部皮瓣缺血再灌注损伤模型大鼠的作用及机制研究

摘要 目的：研究淫羊藿苷缓解腹部皮瓣缺血再灌注损伤（IRI）模型大鼠的作用及机制。方法：取30只SD级大鼠作为研究对象,将其按照随机数字表法分作假手术组、模型组以及淫羊藿苷组,每组各10只。其中模型组和淫羊藿苷组大鼠均制作大鼠腹部皮瓣IRI模型,假手术组以及模型组大鼠予以生理盐水腹腔注射,淫羊藿苷组大鼠则予以淫羊藿苷腹腔注射。对比各组大鼠皮瓣存活面积及存活率、血清炎症因子以及氧化应激指标水平、皮瓣组织中p38丝裂原活化蛋白激酶（p38 MAPK）信号通路相关蛋白表达情况。结果：模型组、淫羊藿苷组大鼠的皮瓣存活面积及存活率均低于假手术组,但淫羊藿苷组大鼠的皮瓣存活面积及存活率均高于模型组（P＜0.05）。模型组、淫羊藿苷组大鼠血清白细胞介素-10（IL-10）均低于假手术组,但淫羊藿苷组高于模型组;模型组、淫羊藿苷组大鼠血清肿瘤坏死因子-?琢（TNF-?琢）均高于假手术组,但淫羊藿苷组低于模型组（P＜0.05）。模型组、淫羊藿苷组大鼠血清超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽（GSH）水平均低于假手术组,但淫羊藿苷组大鼠血清SOD、GSH水平均高于模型组;模型组、淫羊藿苷组大鼠血清丙二醛（MDA）水平均高于假手术组,但淫羊藿苷组大鼠血清MDA水平低于模型组（P＜0.05）。模型组、淫羊藿苷组大鼠皮瓣组织p38 MAPK、丝裂原活化蛋白激酶磷酸酶-2（MKP-2）相对表达量均高于假手术组,但淫羊藿苷组皮瓣组织p38 MAPK相对表达量低于模型组,而MKP-2相对表达量高于模型组（P＜0.05）。结论：淫羊藿苷可通过调控p38 MAPK信号通路缓解炎症反应及氧化应激,发挥减轻腹部皮瓣IRI的作用。     

牡荆素对大鼠脑缺血再灌注损伤后的小胶质细胞/巨噬细胞M2极化的影响

摘要 目的：探究牡荆素（Vitexin）对大鼠脑缺血再灌注损伤（CIRI）后的小胶质细胞巨噬细胞M2极化的影响。方法：采用改良的Longa法建立大鼠右侧中动脉阻塞/再灌注（MCAO/R）模型。建模后,将大鼠分为假手术组（Sham,n=10）、MCAO/R组（n=12）、Vitexin组（n=12）和Vitexin+脂多糖（LPS）组（n=12）。Sham组和MCAO/R组腹腔注射2 mL 0.9%生理盐水,Vitexin组腹腔注射2 mL牡荆素溶液（3 mg/kg）,Vitexin+LPS组腹腔注射1 mL牡荆素溶液（3 mg/kg）和1 mL LPS溶液（0.5 mg/kg）。1次/d,连续14 d。给药14 d后,根据Zea Longa 5分法对大鼠进行神经功能评分。通过2,3,5-三苯基四唑氯化物（TTC）法检测脑梗死体积。采用双重免疫荧光染色方法检测大脑缺血半影区CD16/32+/Iba1+、CD206+/Iba1+的共表达。通过qRT-PCR或Western blot检测大脑缺血半影区Toll样受体4（TLR4）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）、IL-1β、IL-4、IL-10、核因子-κB（NF-κB）p65的mRNA或蛋白表达。使用商用试剂盒检测大脑缺血半影区丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的含量。结果：与MCAO/R组相比,Vitexin组神经功能评分降低,脑梗死体积降低,MDA水平降低,SOD和GSH-Px水平升高（P<0.05）。与MCAO/R组相比,Vitexin组CD16/32+/Iba1+的阳性细胞数量降低,CD206+/Iba1+的阳性细胞数量升高,TNF-α和IL-1β的mRNA水平降低,而IL-4和IL-10的mRNA水平升高（P<0.05）。与MCAO/R组相比,Vitexin组TLR4 mRNA和蛋白水平降低,细胞核NF-κB p65的蛋白表达水平降低（P<0.05）。然而,LPS给药逆转了牡荆素对上述指标的影响（P<0.05）。结论：牡荆素部分通过TLR4/NF-κB信号通路促进大鼠CIRI后小胶质细胞/巨噬细胞向M2表型极化,从而促进神经功能恢复。     

近20年内蒙古鄂托克旗草地降水利用效率时空演变的驱动力量化

降水利用效率(PUE)是评价干旱半干旱地区草地生产力与降水关系的有效指标。为进一步探究气候变化和人类活动对草地PUE的驱动机理,本研究采用改进的CASA模型估算了2001—2020年鄂托克旗草地净初级生产力(NPP),结合同期降水量的空间插值数据获取了研究区草地PUE,利用简单线性回归和分段线性回归分析了PUE的时空演变特征及其空间格局对6类气候因子的响应,并引入基于偏导数的量化分析方法定量评估了气候变化和人类活动对PUE动态的相对贡献。结果表明: 鄂托克旗草地PUE多年均值为0.748 g C·m^-2·mm^-1,年际波动呈显著下降趋势,下降速率为0.014 g C·m^-2·mm^-1·a^-1;PUE在空间上西低东高,沿气温、降水、相对湿度、日照时数和ET₀的增长梯度呈显著的单峰分段线性模式,而沿风速梯度表现为先快后慢的持续显著增长模式;研究区94.3%的草地表现为PUE衰减态势,且有43.6%为严重衰减,这一突出问题是气候变化和人类活动共同作用导致的,二者的贡献分别为-1.162×10^-2和-0.240×10^-2 g C·m^-2·mm^-1·a^-1,而气候变化是首要驱动力,其中降水是关键气候驱动因子。     

荒漠短命植物地上和地下生产力对极端干旱和降水的响应

在古尔班通古特沙漠南缘沙垄4个坡位和坡向,设置减少65%和增加65%生长季降水量以模拟极端干旱和极端降水事件,研究极端干旱和极端降水事件对沙垄不同坡位和坡向短命植物层片生产力的影响。结果表明: 极端干旱使地上净初级生产力和地下净初级生产力分别显著降低48.8%和13.7%,极端降水使地上净初级生产力和地下净初级生产力分别显著增加37.9%和23.2%。地上净初级生产力对极端干旱和极端降水的敏感性(0.26和0.21 g·m^-2·mm^-1)显著强于地下净初级生产力的敏感性(0.02和0.03 g·m^-2·mm^-1)。沙垄东坡地上净初级生产力(24.22 g·m^-2)和地下净初级生产力(5.77 g·m^-2)与西坡相比显著增大29.7%和71.7%,而地上净初级生产力和地下净初级生产力对降水变化的敏感性在不同坡位和坡向之间差异不显著。     

心肌缺血再灌注手术改变炎症相关肠道菌群

目的探讨心肌缺血再灌注损伤对大鼠肠道菌群结构特征的影响。方法18只雄性Sprague Dawley大鼠随机分为假手术组(n=7)和模型组(n=11),分别对大鼠冠状动脉左前降支进行结扎和再灌注。再灌注60 min后,通过TTC染色检测总梗死面积,H&E染色和免疫组织化学观察炎症细胞浸润情况、16S rRNA高通量测序分析心肌缺血前和再灌注后粪便中微生物的结构组成变化。结果与假手术组相比,模型组心肌梗死面积增加,心肌中炎症细胞浸润以及CD68阳性巨噬细胞明显增多,变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度增加,厚壁菌门(Firmicutes)的相对丰度降低。结论心肌缺血再灌注损伤改变了肠道菌群的分布,这可能与促进了受损心脏的炎症细胞浸润有关。