最大信息熵原理与群体遗传平衡

建立了用最大信息熵原理推导群体遗传平衡定律的统一数学模型,并给出了模型的统一解,此解正是Hardy-Weinberg定律所给出的平衡群体的基因型频率,说明当群体信息熵达到最大时,群体基因型频率不再变化,即达到“平衡”。这证明了最大熵分布就是Hardy-Weinberg平衡分布。Hardy-Weinberg平衡定律与最大信息熵原理的内在一致性说明,杂交和随机交配是一个不可逆过程,使群体基因型信息熵增大,无序性增,是选择和近亲交配使群体的信息熵降低,有序性增加,育种过程实际就是调节群体信息熵的过程。过程信息熵的含义是表示一个概率分布的不确定性,最大熵原理意味着在一定的约束条件,选择具有最大不确定性的分布,从而其分布是最为随机的。最大熵原理在信息,工程,天文,地理,图像处理,模式识别等自然科学和社会科学领域都有广泛的成功应用,本文从群体遗传学角度证明了这一原理具有普遍适用性。熵是描述系统状态的函数,而最大熵原理则表明了系统发展变化的趋势,系统的最终状态必然是熵增加至最大值的状态,对于任何系统都是如此。因此,群体遗传系统的平衡定律可以统一用最大熵原理进行判定和描述;任意群体的基因型信息熵在随机交配世代传递时有不断增加的趋势;在一定约束条件下基因型信息熵达到最大值时,就称之为达到遗传平衡。本文将信息论原理应用于群体遗传学研究,揭示了基因信息熵的生物学意义,并表明可以用信息学和控制论的原理和方法来研究群体遗传学问题。     

生物法合成β-丙氨酸的分离纯化工艺研究

依据天冬氨酸和β-丙氨酸等电点的差异,采用静态吸附和动态吸附法,筛选适于分离β-丙氨酸的最佳树脂,并研究最佳树脂的吸附动力学和料液pH值、上样液流速,洗脱剂浓度等对β-丙氨酸分离的影响。结果表明:β-丙氨酸吸附的最佳树脂为HZ014,HZ014的静态吸附70 min达到动态平衡,吸附容量为72.92 g.kg-1,吸附率高于90%,最佳料液流速是2 ml.min-1,料液最佳pH为5.0,洗脱剂氨水浓度为4%。     

天机营养对春小麦抗旱适应性的影响

本文研究了无机营养对春小麦一些抗旱适应性的影响,主要包括：渗透调节的大小和变化过程、可溶性糖的积累、脯氨酸的积累、叶片导度的变化、离体叶片的失水速率、叶面积和耗水量的变化、根系生长和根／植冠值,并且分析了各个处理植株的水分利用效率(WUE)和产量的变异。认为,在干旱条件下,无机营养对于春小麦不同器官、不同生理功能,并不都具有一致的作用。有的利于提高植株的抗旱性,有的可以改变一些适应性产生的时间和发展过程,有的则不利于植株的抗旱性。通过综合分析,提出旱地施肥使作物增产的主要原因是,营养元素满足了作物生长所需,促进了根系发育,利于吸收水分、维持水分平衡和正常生理功能,但对作物自身的耐旱性并没有产生显著影响。     

干旱胁迫下内生真菌感染对黑麦草实验种群光合、蒸腾和水分利用的影响

 以黑麦草(Lolium perenne L．)为实验材料,研究在不同强度的干旱胁迫下内生真菌(Neotyphodium lolii (原 Acremonium lolii))感染对其净同化速率、蒸腾速率和水分利用效率的影响。结果显示：1)在干旱胁迫前期,内生真菌感染(EI)种群和非感染(EF)种群之间的群体净同化速率无显著差异;到胁迫后期,在重度胁迫下EI种群的净同化速率高于EF种群;复水后,各个胁迫强度EI和EF种群的净同化速率均迅速恢复,差异消失;2)在群体蒸腾速率上,干旱胁迫对其影响大于内生真菌的影响;3)在群体水分利用效率上,只是在重度胁迫后期,EI种群才高于EF种群。     

干热河谷9种造林树种在旱季的水分关系和气孔导度

 对元谋干热河谷人工混交林中9个树种叶片的水势、饱和渗透势、气孔导度、渗透调节和季节变化进行了测定,同时对树高和胸径也进行了比较。水分生理特征表明: 1)随着旱季的深入,除刺槐（Robinia pseudoacacia）、黄荆（Vitex negundo）、滇榄仁（Terminalia franchetii）落叶外,其余常绿树种叶片的气孔导度、水势和饱和渗透势都呈下降的趋势,在最旱的三、四月份,它们适应干旱的方式有4种：①低水势、气孔导度近似关闭的厚荚相思（Acacia leptocarpa）、大叶相思（A. auriculiformis）和肯氏相思（A. cunninghamii）;②低水势、低气孔导度的赤桉（Eucalyptus dulebsis）、娟毛相思（A. holosericea）和车桑子（Dodonaea wiscosa）loserice气孔导度的柠檬桉（Eucalyptus citriodora）和新银合欢（Leucaena leucocephala）;④较高水势、气孔导度近似关闭的马占相思（Acacia mangium）。2)在干旱胁迫过程中,主要渗透调节物质出现的先后顺序是K+、游离脯氨酸、游离氨基酸和可溶性糖, K+和可溶性糖贡献最大,分别在干旱的前后期起渗透调节作用,游离脯氨酸和游离氨基酸在干旱的中期起渗透调节作用。大多数树种适应干热河谷生境的主要抗旱途径是有效的吸水能力和完善的保水机制。     

拟单性木兰不同季节断根和剪枝后蒸腾和光合特性的变化

在2005年春季、夏季和秋季,对10a生拟单性木兰(Parakmeriaomeiensis)进行断根和剪枝处理,模拟移栽,用LICOR-6400测定了植株叶片的蒸腾速率、光合速率等生理指标,探讨这些生理指标对不同季节移栽成活率的影响。结果表明,春季处理后叶片能迅速关闭部分气孔,蒸腾速率和光合速率都减小,两者最低时约为对照的60%,生理机能的减弱有利于维持地上、地下部分的平衡,因而最有利于植株成活。夏季处理后叶片气孔导度显著增加,光合速率和蒸腾速率也随之增大,最高时约为对照的2倍左右,此时,若主要依靠剪枝来降低水分消耗,很难保证水分代谢平衡,移栽成活率低。秋季处理后植株叶片气孔导度高于对照,光合速率和蒸腾速率也增加,但增加幅度相对夏季较小,前期最高约增加40%,此时移栽可以通过适当的剪枝和增加土壤水分含量等措施提高成活率。可见,与水分相关的生理机能的调节机制,决定了移栽后的成活水平,即处理后能迅速调节自身生理机能、减少水分消耗的植株,成活率就高,反之就低。     

大水面放养水葫芦对富营养化湖泊水体可培养细菌群落结构的影响

【目的】了解大水面放养水葫芦对富营养化湖泊水体可培养细菌群落结构和多样性的影响。【方法】采用稀释平板法,分别对云南滇池紫根水葫芦放养区(ZW)、野生型普通水葫芦放养区(PW)、未放养水葫芦对照区(CK)水体中细菌进行分离,并对其16S r RNA序列进行分析。【结果】分别从ZW、PW、CK 3种水体分离得到54、49、40株菌落形态差异的细菌,Shannon-Wiener多样性指数分别为3.17、3.07、2.73,细菌数量分别为1.35×107、8.35×106、2.70×106 CFU/L。16S r RNA序列分析表明,ZW、PW、CK 3种水体可培养细菌主要包括变形菌门α亚群(Alphaproteobacteria,35.1%、32.4%和40%)、放线菌门(Actinobacteria,18.9%、32.4%和20%)、变形菌门β亚群(Betaproteobacteria,13.5%、5.9%和16.0%)、变形菌门γ亚群(Gammaproteobacteria,13.5%、14.6%和12.0%)、拟杆菌门(Bacteroidetes,13.5%、8.8%和8.0%)和厚壁菌门(Firmicutes,2.7%、5.9%和4.0%)。在属的水平上,3种水体仅有鞘氨醇盒菌属(Sphingopyxis)、红细菌属(Rhodobacter)、黄色杆菌属(Xanthobacter)、新鞘脂菌属(Novosphingobium)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、假单胞菌属(Pseudomonas)、微杆菌属(Microbacterium)、链霉菌属(Steptomyces)、黄杆菌属(Flavobacterium)、芽孢杆菌属(Bacillus)等10个属的细菌为共有菌属。【结论】大水面放养水葫芦提高了富营养化湖泊水体中可培养细菌的多样性,改变了细菌的群落结构。     

基于土地利用/覆被变化的伊河流域生态系统服务供需风险时空演变

生态系统服务的供需矛盾造成土地利用方式不合理,引发各种生态环境问题,制约和影响流域可持续发展和居民福祉提升,加强生态系统服务供需关系的研究具有重大意义。以具有“山地—丘陵—平原”景观的河南省伊河流域为研究区,首先利用基于土地利用的生态系统服务矩阵对生态系统服务的供给与需求进行制图,分析生态系统服务供需的时空变化;其次,结合供给动态趋势、需求动态趋势、供需比及供需比趋势比4个指标对伊河流域生态系统服务供需风险时空演变特征分析。结果表明：(1)1980—2018年伊河流域生态系统服务需求水平持续增加,供给水平持续降低,上游调节服务供给水平较强,中下游的供给服务提供水平较高,下游生态系统服务需求远大于上游。(2)栅格尺度下,1980—2018年流域生态系统服务供需高、低风险区占比分别为3.57%、96.43%,2000—2018年高风险等级面积较1980—2000年有所增加。(3)1980—2018年伊河流域7.69%的子流域高风险等级面积大于10%,7号和26号子流域风险等级相对本流域而言处于较高风险程度,2000—2018年的子流域这一比例达15.38%,且都分布于下游,整体上看,近20...     

基于分布式水文模型的水源涵养不同功能评估方法——以渭河涵养区为例

为了实现水源涵养量计算和不同功能的综合评估,基于分布式水文模型(WEP-L)提出了一种新方法,即利用WEP-L模型计算次降水过程中降水量和地表产流、冠层截留量的差值作为水源涵养量,并分别评估削洪(地表径流量)、补枯(地下径流量)、维持植被生态系统用水(植被蒸腾量)等不同水源涵养功能的评估方法。为了验证该方法的合理性,以渭河流域咸阳站以上区域为例,对比了该方法和InVEST模型方法的计算结果,由于两种方法在评估内容和使用模型上都存在差异,为了保证计算结果的可比性,先对比了基于相同评价内容的WEP-L模型法I和InVEST模型方法,再对比了基于不同评价内容的WEP-L模型法I和WEP-L模型法II,结论如下:基于相同评价内容的WEP模型法I和InVEST模型法计算结果数值接近,研究区2000-2018年水源涵养量年均值分别为12.43 mm(5.76亿m³)和12.08 mm(5.6亿m³),两种方法所得结果空间分布特征相似,稍有差异之处与InVEST模型的参数没有经过本地化处理有关;基于不同评价内容的WEP-L模型法Ⅰ和WEP-L模型法II计算结果数值相差较大,研究区2000-2018年水源涵养量均值分别为12.43 mm和432.57 mm,空间分布特征上有差异的地方分布于研究区的北部、东部及东北部,主要与两种方法评价时是否考虑蒸散发有关。WEP-L模型法II评估结果中削洪、补枯、维持植被生态系统用水等功能多年变化趋势分别为:2006-2010年期间增加、2012年以后下降以及增加。2012年后补枯功能和维持植被生态系统用水功能之间可能存在权衡关系。通过不同方法计算结果差异原因分析,证明了基于WEP-L模型的不同涵养功能评估方法的合理性,其结果也可为渭河涵养区水资源和生态保护策略的制定提供更多依据。     

重点生态功能区农户的生计风险多维感知及影响因素——以甘南黄河水源补给区为例

重点生态功能区承担着保护与修复生态环境、提供生态产品的重要任务,农户作为该区最重要的生态保护主体,面临着多重风险的冲击,其对生计风险的多维感知不仅会影响其生产行为决策,更关系到重点生态功能区主体功能的发挥,因此,急需准确地了解农户的生计风险多维感知及影响因素,为制定有效的生计风险防范体系提供借鉴。以甘南黄河水源补给区为例,基于多维度生计风险感知测量框架,利用入户调查数据,分析了农户的生计风险感知,并采用经济计量模型分析了影响农户生计风险感知的关键因素。结果表明:①甘南黄河水源补给区农户面临的主要生计风险为家庭发展需求风险、健康风险、社会风险,且重点保护区农户面临环境风险、家庭发展需求风险、政策风险的比例均显著高于恢复治理区和经济示范区农户。②农户对家庭发展需求风险的熟悉性、自愿性、持续性感知均最高,对健康风险的恐慌性、严重性及可能性感知均最高,对社会风险的可控性感知最高。其中,重点保护区农户对政策、市场及健康风险的可控性感知均高于其他区域。③人力资本对可能性感知、严重性感知、恐慌性感知、熟悉性感知产生了显著影响;物质资本对自愿性感知产生了显著影响。最后,提出了农户防范生计风险的对策建议...