甘肃省草地植被NDVI时空变化特征及驱动因素研究

本文基于甘肃省2000—2019年归一化植被指数（normalized different vegetation index，NDVI）数据及气象数据，研究了甘肃省草地NDVI时空变化特征及驱动因素。结果表明：近20年，生长季草地NDVI整体水平较低但呈波动上升趋势，增速为0.030·（10a）^-1，草地NDVI分布呈现东南高西北低的格局；20年间生长季NDVI呈显著增加趋势的面积占甘肃省草地的19.08%，主要分布在陇中黄土高原；甘南高原和祁连山地生长季NDVI保持稳定，其中高寒草甸NDVI整体较高且稳定性较强；生长季草地NDVI受夏季降水量的影响较大；人类活动主要促进了草地NDVI的增长。整体而言，甘肃省草地NDVI呈现增长趋势且稳定性较高，降水量对草地NDVI的影响较强。另外，生态工程也促进了草地NDVI增长，需长期实施。     

气候变化对藏药独一味适生区分布格局的影响

本研究通过实地调查，运用最大熵（MaxEnt）模型和环境气候数据模拟未来气候变化对青藏高原地区藏药独一味（Lamiophlomis rotata（Benth.）Kudo）适生区空间分布格局的影响，探索其适生区变迁规律。通过ArcGIS和SPSS对模拟结果分析显示，当前气候条件下独一味最适宜生长地区主要分布于青藏高原地区的四川与西藏，甘肃与青海交界处，占青藏高原总面积的24.87%，其中西藏自治区适生区面积最大，其次是四川和青海，甘肃和云南占比最小；未来气候变化使适生区几何中心向西南方向迁移97.1 km，且海拔上升267 m；气候变化带来的适生区扩大面积约为退化面积的2倍，各省适生区面积均呈现增加，西藏增加最多，其次是四川，青海略有增加，云南和甘肃变化不大；如果气候变暖持续发生，人工引种驯化应选择海拔相对较高区域，而低海拔地区由于退化风险，应作为物种保护区域重点监测。本研究将为气候敏感地区野生濒危药用植物的引种驯化及资源保护提供参考依据。     

正交设计优化青蒿SRAP-PCR反应体系及引物筛选

为了建立青蒿的SRAP最佳扩增体系,并筛选出SRAP多态性引物,本研究以青蒿叶片DNA为模板,采用正交试验设计,以Mg^2+、dNTP Mix、Taq DNA聚合酶、引物和DNA模板5种因素5个水平,对青蒿SRAP反应体系进行研究。结果表明,青蒿SRAP-PCR最佳反应体系为:引物0.6μmol/L、Mg^2+2.0 mmol/L、模板DNA 5.1 ng、Taq DNA聚合酶2.0 U、dNTPs 0.25 mmol/L,总体积为25μL。各因素对扩增反应均有不同影响,其中引物浓度的影响最大,dNTPs的影响最小。运用该体系对不同种质资源的青蒿进行验证,证明该体系稳定可靠,并在30个引物组合中筛选出了25对扩增条带清晰,多态性丰富的引物组合。这一结论为今后利用SRAP标记技术进行青蒿分子遗传学研究提供了科学依据。     

2种水分生境下红砂叶片功能性状的响应及适应机制

干旱是中国西北荒漠生态系统的主要特点之一，干旱对植物的生长、发育、繁殖及分布等产生重要的影响。红砂是广泛分布在我国温带荒漠草原生态系统中的优势种和主要建群种之一，对多种环境胁迫尤其是干旱胁迫具有极强的耐受性。因此，研究红砂对不同水分生境的响应及适应机理有着重要的科学意义。对不同水分条件自然生境中(小红山地区和长流水地区)的红砂叶片形态、表皮微形态及超微结构进行分析，揭示红砂适应干旱胁迫的叶片形态结构特征。结果表明，随着生境中土壤含水量的降低，红砂叶片厚度增大，叶面积及气孔开度减小，角质层增厚，从而降低植物蒸散过程中体内水分的散失。表皮细胞面积减小，表皮细胞密度增大，细胞壁增厚，增加了表皮细胞弹性，有助于降低干旱胁迫下植物失水造成的机械损伤。与此同时，栅栏组织增厚，且细胞排列更加致密，海绵组织的厚度减小，在一定程度上促进叶片的光合作用进行。因此，红砂叶片的形态结构特点使其对干旱具有极强的耐受性。研究揭示了荒漠植物红砂的叶片形态结构对不同水分条件的响应，为理解荒漠植物对水分限制的响应机制提供数据支持。     

基于形态学及多基因位点的枸杞褐斑病病原鉴定

枸杞Lycium barbarum Mill.是一种药食两用的名贵中药材,褐斑病是2010年在甘肃省枸杞种植区发生的由无性态类真菌新种枸杞小黑梨孢Stigmella lycii引起的新病害,据2015年-2018年调查,该病害已扩展至甘肃省各枸杞种植区,常年发病率45%～65%,严重度2～3级。本研究首次对枸杞小黑梨孢有性态形态进行描述,并结合分子生物学方法,确定该病病原菌的系统发育地位,为该病的防治提供一定的理论依据。枸杞褐斑病菌在离体培养条件下和越冬病叶上均可形成有性态。子囊壳球形至亚球形,大小185.6μm×176.6μm,有喙,喙的大小为(35.7～53.6)μm×(32.0～53.55)μm;子囊袋状,大小(103.2～165.7)μm×(15.7～22.4)μm,含8个子囊孢子;子囊孢子砖格状,大小(25.9～36.5)μm×(9.4～14.1)μm,平均31.2μm×12.3μm,具(4～)6～7个纵隔和1～3个横隔。通过ITS、LSU、RPB2和EF1-α多基因位点联合构建系统发育树,确定该菌为子囊菌门格孢腔菌目格孢腔菌科真菌。秋末冬初清洁田园,减少来年初侵染源,是有效防治枸杞褐斑病的关键措施。     

Importance of mitochondrial calcium uniporter in high glucose-induced cardiac myocyte apoptosis

AIM: To investigate the role of mitochondrial calcium uniporter (MCU) in high glucose(HG)-induced apoptosis of cardiac myocytes. METHODS: Cardiac myocytes were exposed to normal glucose (5.5 mmol/L glucose+ 19.5 mmol/L mannitol), HG (25 mmol/L glucose), or HG combined with 5 μmol/L spermine for 72 h. Mitochondrial free Ca²⁺ concentration ([Ca²⁺]_m), MCU at mRNA and protein levels, pyruvate dehydrogenase (PDH) activity, mitochondrial membrane potential (Δψ_m), the levels of ATP and reactive oxygen species (ROS), and apoptosis were determined. RESULTS: The [Ca²⁺]_m, the mRNA and protein levels of MCU, PDH activity, ATP levels, and Δψ_m were reduced (P<0.05), while ROS content and the protein levels of caspase-9 and caspase-3 were increased in HG group (P<0.05). Adding 5 μmol/L spermine returned these parameters toward control levels (P<0.05). Moreover, apoptosis was reduced by adding spermine and HG treatment (P<0.05). CONCLUSION: HG-induced cardiac myocyte apoptosis may be associated with the decreased MCU expression and activity, abnormal mitochondrial Ca²⁺ handling, deviant mitochon-drial respiratory chain, and mitochondrial dysfunction.     

基于P-S-R框架模型试点研究高寒地区生态承载力——以甘肃省迭部县为例

全面客观评价生态资源承载能力,进而为区域可持续发展提供理论依据。以甘肃省迭部县为例,首先,采用压力-状态-响应(P-S-R)模型构建生态承载力评估指标体系,运用层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)确定各指标权重,评估生态环境承载力现状;其次,在生态功能区层面对迭部县水源涵养功能及生物多样性功能进行评价;最后,对生态承载力状况进行成因解析。研究结果表明：（1）迭部县整体生态承载力得分为0.239,处于“较强”承载力状态,构成整体生态承载力的生态弹性力、资源和环境承载力和人类社会影响力得分分别为0.222、0.062和0.063。（2）2016年,迭部县单位面积水源涵养量为111.76 mm,水源涵养功能处于“高”状态,其中,水源涵养功能较高地区主要集中在以草地和针阔混交林为主的区域。（3）自然栖息地面积占迭部县总面积的83.67%,其自然栖息质量指数(Natural Habitant Quality Index,NHQI)处于“高”状态。（4）从自然和经济2个因素进行分析,发现迭部县生态环境条件较好,但林草地面积已呈现出逐渐减少状态,因此需要通过合理科学的开发引导,发展文化旅游事业,推动迭部县的可持续发展。     

Cultivation effects on soil texture and fertility in an arid desert region of northwestern China

In arid desert regions of northwestern China, reclamation and subsequent irrigated cultivation have become effective ways to prevent desertification, expand arable croplands, and develop sustainable agricultural production. Improvement in soil texture and fertility is crucial to high soil quality and stable crop yield. However, knowledge on the long-term effects of the conversion of desert lands into arable croplands is very limited. To address this problem, we conducted this study in an arid desert region of northwestern China to understand the changes in soil physical-chemical properties after 0, 2, 5, 10, 17, and 24 years of cultivation. Our results showed that silt and clay contents at the 17-year-old sites increased 17.5 and 152.3 folds, respectively, compared with that at the 0-year-old sites. The soil aggregate size fraction and its stability exhibited an exponential growth trend with increasing cultivation ages, but no significant change was found for the proportion of soil macroaggregates (>5.00 mm) during the 17 years of cultivation. The soil organic carbon (SOC) content at the 24-year-old sites was 6.86 g/kg and increased 8.8 folds compared with that at the 0-year-old sites. The total (or available) nitrogen, phosphorus, and potassium contents showed significant increasing trends and reached higher values after 17 (or 24) years of cultivation. Changes in soil physical-chemical properties successively experienced slow, rapid, and stable development stages, but some key properties (such as soil aggregate stability and SOC) were still too low to meet the sustainable agricultural production. The results of this long-term study indicated that reasonable agricultural management, such as expanding no-tillage land area, returning straw to the fields, applying organic fertilizer, reducing chemical fertilizer application, and carrying out soil testing for formula fertilization, is urgently needed in arid desert regions.     

1969-2018年黄河实测径流与天然径流的变化

[目的] 分析黄河实测径流与天然径流的变化规律，为探究人类活动对径流的影响提供依据。[方法] 基于1969—2018年黄河干流8个水文站的天然径流和实测径流数据，使用Mann-Kendall趋势检验与突变检验法，对比分析近50 a黄河干流实测径流和天然径流的变化规律。并结合近15 a各分区耗水数据探讨人类活动对于径流的影响。[结果] ①1969—2018年黄河上中下游实测径流整体呈降低趋势，兰州、花园口、利津3个代表站多年平均降低速率分别为5.10×10⁷，3.55×10⁸，4.13×10⁸ m³/a。②近50 a天然径流和实测径流趋势突变主要集中在1986和1990两个年份，结合前人研究和重要水事分析，1986年突变可能与1984年以来一系列水土保持措施实施以及1986年龙羊峡水库修建有关；而造成1990年径流突变的原因可能是80—90年代黄河流域用水量激增和流域下垫面改变。③天然径流与实测径流的差值从上游至下游水文站断面逐渐增大，这主要与近15 a平均耗水量也沿程增大相一致；另外多年平均实测径流在利津站仅占天然径流的42%。耗水量最大的两个分区为花园口以下和兰州—头道拐段，分别达到了1.06×10¹⁰和1.04×10¹⁰ m³。[结论] 人类活动中的各项耗水（尤其是农田灌溉）是造成兰州站以下地区天然径流与实测径流差值大的主要原因，因此，应进一步推进黄河流域节水农业的发展，合理分配各项耗水量。     

氧化石墨烯和五价砷在改性多孔介质中的共迁移特征

砷是农田土壤重金属污染的主要元素之一,在砷污染农田土壤的修复过程中往往忽视纳米颗粒能够使结合态的砷重新释放,导致有效态砷浓度升高,探究土壤中黏土矿物对氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)和五价砷(As(V))在多孔介质中迁移行为的影响,对进一步完善农田土壤砷修复理论以及提高农作物产量、保护人体健康具有重要意义。该研究利用蒙脱石和高岭石改性石英砂,通过砂柱迁移试验系统地研究了GO、As(V)和GO-As(V)在填加0%、10%、30%和50%的蒙脱石和高岭石改性石英砂柱中的迁移行为。研究结果表明,随着高岭石和蒙脱石改性石英砂填加比例的增加,GO和As(V)的迁移能力均呈降低趋势,且GO和As(V)在不同条件下的迁移曲线均存在显著差异(P0.05);GO在50%高岭石和蒙脱石改性石英砂柱中的回收率相对于石英砂柱分别下降了14%和17%,As(V)分别下降了15%和12%;在共迁移试验中,GO和As(V)在石英砂柱中回收率分别上升至99%和100%。分析表明,As(V)在蒙脱石改性石英砂柱中的迁移能力大于高岭石改性石英砂,而GO与之相反;当GO和与As(V)共迁移时,二者在介质中的迁移能力均大于其单独迁移。本研究表明GO、As(V)释放到土壤后,能够加速As(V)的迁移,造成土壤砷污染的扩大化。