基于Landsat8-OLI影像的山蒿植被信息提取研究

山蒿是一种广布于我国北部干旱半干旱区低山丘陵中高海拔地带的次生植物,根据部分地区现场调查和笔者的前期研究,认为其具有生态保护和资源利用价值。为了实现山蒿优势群落集中分布区调查方法开发,以内蒙古自治区兴安盟突泉县为例,选取了2017年多时相Landsat8-OLI遥感影像,根据地形特征、NDVI指数和GNDVI指数建立规则集,构建山蒿植被信息提取决策树模型,并进行了典型区山蒿提取和精度验证。结果表明,遥感提取总体精度为78.65%, Kappa系数为0.63,山蒿信息提取的制图精度为72.13%,用户精度为75.7%,目标于初步分布区域调查,使用此模型方法进行山蒿信息提取是可行的,研究成果能够为进一步改进和构建植被信息提取方法提供思路,也能够为山蒿植被空间分布监测及其生态保护规划管理提供决策支持。     

油蒿扩繁丛枝菌根真菌的效果及土壤条件优化研究

为验证油蒿(Artemisiaordosica)作为宿主植物扩繁AM真菌的潜能,试验选用了艾蒿、三叶草、黑麦草和紫花苜蓿4种植物为对照,采用盆栽方法研究培养30 d、60 d、100 d后植物根围AM真菌孢子密度的变化,测定了100 d后植物根系的真菌菌丝侵染率、丛枝侵染率,并针对油蒿研究了不同类别土壤对其扩繁的影响,分析孢子密度与土壤理化因子的相关性。结果表明:油蒿和艾蒿两种植物的菌丝侵染率平均值约达40%,显著高于其它3种植物(23%—25%),表现出与AM真菌良好的共生性。以油蒿为宿主经过100 d扩繁后,其根围孢子密度平均达57个·10g-1干土,显著高于其它4种植物。油蒿扩繁最大值出现在60 d,其它4种植物虽然孢子密度随培养时间的延长而增加,但60 d—100 d增长不显著,建议60 d为AM真菌盆栽扩繁最佳期限。相关分析表明植物根围AM真菌孢子密度与真菌菌丝侵染率、土壤速效磷呈显著正相关,但与土壤pH值呈负相关性。当选用油蒿为宿主植物分别4种土壤类型进行AM真菌扩繁时,土壤养份较高的腐殖质土孢子密度最大。     

库布齐沙漠南缘风沙-植被相互作用及其景观效应

干旱区尤其沙漠边缘地区的风沙与植被相互作用对塑造地表景观具有重要意义。选择库布齐沙漠南缘的油蒿灌丛地为研究区,开展了植被调查、风沙流观测和表层沉积物粒度采样测试,分析了顺风向植被盖度、风沙流结构与沉积物特征的沿程变化,探讨了风沙-植被相互作用及其对地表景观格局的影响。结果表明,风沙流与植被相互作用方式的改变使植物生长状况与地表蚀积模式发生变化,进而导致顺风向景观表现出明显的空间异质性。自上风向裸地过渡到均匀分布的新生油蒿和油蒿灌丛再至斑块状分布的灌丛沙堆,植被盖度与覆沙厚度先增大后减小,空气动力学粗糙度沿程不断增加且在过渡时其增幅最大,输沙率与沉积物粒度呈先减小后增大趋势,并在植被盖度与覆沙厚度最大处出现最小值。在沙漠边缘剥蚀高原上,起初适量风沙堆积促进油蒿定植与生长,均匀分布的油蒿灌丛进一步促进沙物质堆积,但当堆积厚度超过油蒿耐沙埋深度时发生退化,灌丛出现斑块状分布且风沙流在丘间地处侵蚀。据此,可理解为剥蚀高原风沙区景观异质性是风沙与植被相互协同与抑制作用的结果。     

土壤氮素异质性分布和马先蒿寄生对长芒棒头草生长发育及根系分布的影响

无论在农田还是自然生态系统中,土壤养分异质性普遍存在。植物具有感知土壤养分异质性的能力,并通过调节根系生物量分配及空间分布以获取更多资源。了解寄生胁迫在不同养分条件下对寄主生长发育及根系空间分布的影响,对解析寄主应对寄生胁迫和养分胁迫的适应策略,进而指导寄生性杂草防控具有重要的指导意义。该文采用分根试验,通过对寄主分根,并控制根室两侧氮供应水平及寄生胁迫程度,考察了氮胁迫及两种寄主依赖程度不同的马先蒿的寄生对寄主长芒棒头草生长发育及根系空间分布的影响。结果表明:(1)土壤氮水平与马先蒿寄生均可显著影响长芒棒头草生物量及根冠比,并且两者之间存在显著交互作用,其中土壤氮水平为主要影响因子。(2)两种马先蒿对长芒棒头草的危害程度不同。在NPK和2NPK处理时,三色马先蒿的寄生显著降低长芒棒头草生物量(茎叶:37. 1%、51. 5%;根系:35. 6%、63.6%);在NPK处理时,大王马先蒿的寄生显著增加长芒棒头草生物量(茎叶:29.9%,根系:61.2%)。(3)长芒棒头草的根系生长和空间分布受氮营养的异质分布和寄生的影响,具有明显的感知养分空间分布及调节根系生长能力。     

毛乌素沙地优势克隆半灌木生物量配置对小尺度植被盖度变异的响应

克隆植物根据其构型可以分为游击型和密集型。游击型克隆植物的间隔子长,分株在水平空间的扩展范围大,可以利用更大空间范围内的资源,其通过克隆生理整合作用发生的非局部反应的能力强。由此可以得出的推论之一是,小生境斑块的环境发生变化,生长于其中的密集型克隆植物的反应可能会更灵敏。这种反应可能会体现在生物量以及配置格局的变化上。以毛乌素地区沙生半灌木群落中两种优势克隆植物羊柴(H edy sarum laeve)和油蒿(A rtem isia ord osica)为研究对象,前者是典型的游击型克隆植物,后者是密集型克隆植物。采取野外调查的方式,观测在不同植被盖度的小生境斑块内二者地上生物量分配格局的变化情况,并结合二者的克隆构型和生活史特征试图探讨产生这种格局的原因。结果表明:羊柴的地上各部分生物量对植被盖度变化的响应不如油蒿敏感。这或者是因为羊柴的游击型克隆构型决定其可以跨越小尺度斑块实现克隆生理整合,可以利用不同小生境斑块的资源导致的。油蒿只能利用小生境斑块内的资源,当小生境斑块的条件改变,其生物量以及配置方式也随之发生相应的变化。在繁殖方式上,羊柴的有性繁殖结构以及有性繁殖投资显著小于油蒿。在资源有限的条件下,对一种繁殖方式的投资常常会削弱另一种繁殖方式。羊柴主要依靠克隆繁殖,这或者符合并支持配置理论的观点。     

科尔沁沙地盐蒿种群的空间分布格局及关联性

以科尔沁沙地半固定沙丘和流动沙丘两种不同沙丘上的盐蒿(Artemisia halodendron)种群为研究对象,采用空间点格局方法研究了 0～20 m尺度上盐蒿种群的空间分布格局及其关联性.结果表明,半固定沙丘上盐蒿种群的数量远大于流动沙丘,不同生长发育阶段的种群结构呈偏正态分布,属于稳定型种群;流动沙丘上不同生长发...     

莳萝蒿适应盐渍环境的Na~+区域化方式和生理特征

莳萝蒿是广泛分布在我国北方的一种特殊类型的菊科盐生植物,阐明莳萝蒿特殊的耐盐机制和生理特征有助于丰富植物抗盐性研究的内容。用0、100、200、300、400 mmol/L Na Cl处理莳萝蒿7 d后,比较莳萝蒿盐处理植株与对照植株在生长和生理方面的差异,并详细分析了Na+在莳萝蒿体内的积累水平和区域化方式。结果显示:莳萝蒿虽然能够耐受400 mmol/L Na Cl,但盐处理显著抑制了莳萝蒿的生长,整株鲜重随着盐处理浓度的升高逐渐减小。在水分生理方面,随着盐处理浓度的升高,莳萝蒿叶片细胞的渗透调节能力逐渐增强,其叶片肉质化程度却呈逐渐降低的趋势。分析盐处理对光合作用的影响发现,盐处理后莳萝蒿叶片光合速率与气孔导度显著下降,而其PSⅡ光化学活性并未受到抑制,叶绿素含量甚至逐渐增大,说明盐处理后莳萝蒿叶片光合速率的降低主要是由于气孔因素造成的,而不是由于光合结构被破坏。莳萝蒿体内的Na+含量随着盐处理浓度的升高显著增加,400 mmol/L Na Cl条件下叶、茎、根中的Na+含量分别高达321.4、242.1和182.3μmol/g鲜重;莳萝蒿体内的Na+70%以上积累在叶片内,而叶片内98%左右的Na+积累在叶片原生质体中,叶片原生质体中的Na+平均浓度是质外体1.2—1.8倍,推测其叶片细胞内存在着有效的Na+区域化机制。盐处理后莳萝蒿叶片液泡膜V-H+-ATPase的质子泵活性比对照增加了30%—50%,液泡膜Na+/H+逆向转运活性则增加至对照的4—7倍,进一步证实莳萝蒿叶片具有较强的液泡Na+区域化能力。随着盐处理浓度的升高,Na+在叶片中的分布比例相对减少,V-H+-ATPase的质子泵活性和Na+/H+逆向转运活性增幅也减缓。这种Na+区域化能力使莳萝蒿获得了较强的耐盐性,有效保护了其光系统,降低了细胞汁液渗透势。但是盐处理后这种耐盐方式并不能阻止莳萝蒿叶片肉质化程度和光合活性下降,莳萝蒿生长仍然受盐抑制,说明Na+区域化是莳萝蒿适应盐渍环境的必要条件而非充分条件。     

内生真菌Colletotrichum sp. B501的寡糖提取物对黄花蒿发根中青蒿素生物合成的诱导

在黄花蒿(Artemisia annua L.)发根液体培养中,黄花蒿内生炭疽菌(Colletotrichum sp. B501)细胞壁寡糖提取物可促进发根青蒿素的合成.经寡糖诱导子(20 mg/L)处理4 d后,发根青蒿素含量达1.15 mg/g, 比对照高出64.29%.诱导作用与诱导子浓度、作用时间相关.诱导处理1 d后,X射线能谱分析表明黄花蒿发根细胞中Ca2+积累量显著增高,电镜观察发现液泡内出现高电子致密物,具活性氧清除作用的过氧化物酶表现出高活性(6.5 unit*min-1*g-1 FW).诱导处理第三天,细胞核DNA呈梯度条带降解,部分细胞出现程序化死亡.内生菌细胞壁寡糖提取物引起的生理反应有利于细胞中青蒿素的生物合成.     

播娘蒿种子脂肪油组分的GC-MS分析

播娘蒿[Descurainia sophia（L．）Webb ex Prantl]为十字花科（Cruciferae）播娘蒿属（Descuainia Webb et Berth）1～2年生草本植物,其成熟的种子俗称南葶苈子,为临床常用中药材。葶苈子味辛、苦、大寒,具泻肺降气、祛痰平喘、行水消肿之功效。用于痰涎壅肺、喘咳痰多、胸肋胀满、胸腹水肿、小便不利、肺原性心脏病水肿等症。     

无载体固定化黄花蒿细胞生产青蒿素

疟疾是一种严重危害人类健康的流行病,主要由疟原虫经蚊虫叮咬引起。目前,在临床上疟原虫对治疗疟疾的药物(如氯奎等)有较强的耐药性,并表现出明显的交叉耐药性。来自黄花蒿的青蒿素具有极其明显的抗疟活性,成为临床首选的药物,因此青蒿素的获取成为关键。本研究采用无载体固定化法培养黄花蒿生产青蒿素,初步研究了无载体固定化细胞的生长特性。检测发现,利用该方法生产的青蒿素是常规细胞培养法的9倍,因此该方法有望成为青蒿素生产的首选方法。