喀斯特地区贫困乡村景观格局及生态风险分析

为揭示喀斯特不同地貌乡村景观格局及生态风险的差异，以贵州省石门乡（喀斯特中山）、宗地镇（峰丛洼地）、周覃镇（低山丘陵）、掌布镇（峰丛峡谷）4种典型喀斯特地貌的贫困乡村为例，利用ArcGIS 10.1、Fragstats 4.2软件对乡村景观格局进行分析，并定量评价景观生态风险。结果表明，不同地貌乡镇的各斑块面积占比（PLAND）、斑块数量（NP）、斑块密度（PD）、斑块形状指数（LSI）存在较大差异。掌布镇景观水平上指标特征与石门乡相反，而宗地镇和周覃镇景观水平上指标特征介于掌布镇和石门乡之间。周覃镇与掌布镇景观生态风险低于石门乡以及宗地镇。石门乡中北部景观生态风险高于东部和西南部，与中北部以未利用地和建设用地景观为主、东部和西南部以灌草丛和林地景观为主有关。宗地镇中部比重较大的未利用地使其景观生态风险较高，而东部和西部比重较大的灌草丛使其景观生态风险较低。除西部地区外，周覃镇大部分地区耕地、林地和灌草丛的连片分布使得景观生态风险较低。中北部占主导地位的林地以及南部各地类的镶嵌分布，使掌布镇中北部景观生态风险明显低于南部。研究结果可为喀斯特地区乡村土地利用调控及生态风险管理提供科学依据。     

薄膜扩散梯度（DGT）技术在环境微界面物质运移过程研究中的应用

土壤、沉积物、水体和生物体之间的接触和作用形成了多种环境微界面。这些环境微界面是物质迁移转化的重要场所,而高度时空异质性的界面特征使得对其中化学反应信息的捕捉变得极其复杂且困难。薄膜梯度扩散(DGT)技术以其原位测量元素生物有效态和高空间分辨率等优势,适用于研究化学异质性的界面过程。本文系统总结了DGT技术在环境微界面的物质运移过程研究中的应用现状,包括以下3方面内容:一是一维物质浓度测定;二是二维化学分布成像;三是与薄膜扩散平衡技术(DET)、平衡式孔隙水采样器(Peeper)和平面光极(PO)等技术联用同步获取多种溶质分布信息。现有研究证据表明,DGT适合在亚毫米(几十至几百微米)至毫米尺度研究环境微界面营养盐和污染物运移的生物地球化学过程,并可与其他化学成像技术结合研究物质跨界面运移的驱动因子和动力学特征。最后,在DGT技术发展与应用场景扩展等方面提出了几点展望。     

枸杞Lb_PPR1的克隆及其在不同育性品种中的表达分析

三角状五肽重复（Pentatricopeptide repeats，PPR）蛋白定位于多种细胞器中，参与细胞核和细胞器中特异单链RNA的转录后修饰和编辑，在植物生长发育的多个阶段均发挥着重要的作用。分别从枸杞（Lycium barbarum）雄性可育系‘宁杞1号’和不育系‘宁杞5号’中克隆了Lb_PPR1基因，并对其编码蛋白质进行理化性质、亚细胞定位、保守结构域、蛋白结构以及系统进化等方面进行预测分析。结果显示，‘宁杞1号’和‘宁杞5号’中Lb_PPR1基因的开放阅读框均为1 977 bp，编码658个氨基酸，但其中存在20个碱基和14个氨基酸的差异。Lb_PPR1蛋白包含14个串联重复的PPR保守基序，属于PLS家族，该蛋白定位在细胞膜和细胞质。二级、三级结构预测显示该蛋白以α螺旋为主。同源进化分析得出Lb_PPR1蛋白与同属茄科的辣椒和烟草PPR蛋白亲缘关系最近。利用实时荧光定量PCR检测Lb_PPR1在枸杞不同组织器官及不同发育阶段花药中的表达特性。结果显示，Lb_PPR1在枸杞不同组织中均有表达，但在可育系花蕾中表达量最高，不育系‘宁杞5号’各组织中表达量均显著低于可育系‘宁杞1号’。以上结果表明，Lb_PPR1基因可能与枸杞花药发育有关。     

起垄沟播和常规平播下滴灌棉田土壤水盐的运移

为明确滴灌条件下植棉方式对土壤水盐运移的影响，采用田间调查与室内分析相结合的方法，在滨海重度盐碱地开展了起垄沟播和常规平播植棉方式下的水盐运移试验，调查了滴灌前后两种植棉方式不同点位及不同土壤深度的土壤水分、盐分和土壤溶液电导率等指标，分析不同植棉方式土壤水分、盐分和土壤溶液电导率的时空分布特征。结果表明：滴灌条件下起垄沟播的水分入渗深度和盐分淋洗深度均明显大于常规平播植棉方式，起垄沟播植棉膜下(0~20 cm)土壤溶液电导率明显低于常规平播植棉；滴灌对两种种植方式膜外土壤水分和盐分运移未产生明显影响。起垄沟播联合滴灌技术更有利于为棉花生长的水盐环境。研究结果可为盐碱地植棉提供理论参考和实践依据。     

石羊河下游不同立地类型黑果枸杞种群分布格局

在样地调查的基础上,结合相邻格子取样方法,采用扩散系数(C)、丛生指标(I)、负二项参数(K)、聚块性系数(Ca)、平均拥挤指标(m*)、聚集度指标(G)、Moristia指数(Iδ)、Green指数(IG)等8个指标,对石羊河下游不同立地类型黑果枸杞种群分布格局、聚集强度进行了研究,结果表明:①沙地和盐碱地黑果枸杞个体数量较多,聚集程度相对较高,砾石和固定半固定沙地黑果枸杞的个体数量较少,聚集程度相对较低;②盐碱地和沙地黑果枸杞种群呈现聚集分布,固定半固定沙地和砾石样地相对于沙地和盐碱地的聚集程度有所减弱,有一定的随机趋势;③不同发育阶段的黑果枸杞种群格局类型总体呈现聚集分布的特点,随着龄级的增大,黑果枸杞种群分布格局表现出由聚集向均匀分布的变化趋势。     

黄河三角洲河道演变与景观格局分析

以黄河三角洲地区东营市部分为研究区域,研究了黄河三角洲河道演变规律与景观格局分布规律,并着重研究了该地区河道演变与景观格局分布的联系。结果表明:近20年间黄河总取水量呈上升趋势;2002~2010年裸地沼泽面积明显减少,植被面积增多。2010~2019年,建设用地面积明显增加;土地利用景观格局的形式从沿海区域开始向内陆演变呈现一定的规律,最外环为海洋、向内依次为是浅海滩涂、滩涂、水产湿地、盐田、旱地、沼泽湿地、植被、建设用地;受季节影响较大的图可以利用ENVI提取其对应的植被覆盖图来消除影响。在NDVI植被归一化指数的基础之上建立植被覆盖图,通过NDVI指数分析植被的长势和营养状况。     

晋北干旱区盐碱地柽柳形态特征及其与土壤养分的关系

【目的】研究困难立地植被地上和地下部分对环境胁迫的响应,探讨植物叶、根形态对不良环境的适应策略,是逆境生理生态学研究的有效途径,可为困难立地造林及管理提供科学依据。【方法】以30年生柽柳Tamarix chinensis人工纯林为研究对象,分析其比叶面积(SLA)、细根比根面积(SRA)和比根长(SRL),并对0~60 cm不同土壤层次的全N、全P、速效K、Na、Mg、Ca、Zn、Fe、Cu等营养元素进行含量测定,研究盐碱地植物柽柳地上及地下部分形态特征及其与盐碱地土壤养分垂直分布格局的相关性。【结果】1)在晋北干旱区重度盐碱胁迫下的柽柳SLA显著高于轻度和中度胁迫(F=3.301,P=0.041);SRA在重度盐碱胁迫下高于轻度和中度胁迫,与轻度胁迫差异显著(F=0.154,P=0.015);SRL在不同盐碱胁迫等级下无显著差异(F=0.808,P=0.632),但在重度盐碱胁迫下其值明显高于轻度和中度胁迫。2)土壤全N含量表现为浅层高于深层,且重度胁迫盐碱含量明显低于轻度胁迫,全P、Cu含量在不同盐碱胁迫及不同土壤深度差异均不显著,速效K、Fe含量在不同盐碱胁迫下表现出完全不同的分布格局,Na含量在不同盐碱胁迫下差异显著,Mg、Ca、Fe含量在15~60 cm土壤表现出重度盐碱胁迫高于轻度和中度盐碱胁迫土壤,Zn含量在不同盐碱胁迫间差异不显著。3)不同的土壤营养元素对柽柳叶、根形态特征的作用机制不同,土壤速效K与柽柳SLA、SRA和SRL均呈显著正相关关系(P<0.05),Zn与柽柳SRA、SRL呈显著负相关关系(P<0.05),土壤全P和Fe含量与SRL呈显著正相关关系(P<0.05),其中以30~45 cm土壤养分含量与柽柳形态特征的关系最为密切,此土壤深度全N含量与SLA、SRA和SRL均呈显著负相关关系(P=0.038,0.019,0.006)。【结论】研究结果可为树种立地适应性评价、该区域植被恢复以及生态环境改善提供理论参考。     

小麦热激蛋白转录因子C家族基因的结构及其在干旱胁迫中的表达

小麦热激蛋白转录因子在热胁迫和耐热性产生的过程中发挥重要作用。为进一步了解小麦热激蛋白转录因子C亚家族,本研究采用全基因组信息保守结构域比对和进化聚类分析,共鉴定了24个小麦TaHsfC基因,并对TaHsfC亚家族成员染色体定位、基因结构、亚细胞定位、对应蛋白质的氨基酸特点、基因表达进行了分析。结果表明,24个TaHsfCs主要分布在5条染色体上,其中A基因组中有7个,B基因组中9个,D基因组中有6个,另外两个所在染色体位置不清楚。TaHsfCs含有0～2个内含子,其中 TaHsfC1亚族基因含有1～2个内含子, TaHsfC2亚族基因则含有0～1个内含子。聚类分析表明,小麦TaHsfC成员共分为 TaHsfC1和 TaHsfC2两个亚族。24个TaHsfCs成员全部定位于细胞核。在15%PEG模拟干旱条件下,干旱敏感品种矮抗58和耐旱品种晋麦47中有10个TaHsfC基因显著上调表达,其中 TaHsfC2亚族基因的表达量上调倍数均高于 TaHsfC1亚族基因(其中 TaHsfC2j和 TaHsfC2k未在晋麦47中检测到表达量)。本研究可为探索小麦热激蛋白转录因子C家族基因在小麦抗旱中的分子机制提供一定的理论支撑。