青藏高原草地降水利用效率时空动态及对气候变化的响应

本研究利用CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型模拟了2000—2013年青藏高原草地净植被生产力(Net Primary Production,NPP),结合实测数据、气象数据和土地覆被数据计算了草地降水利用效率（PUE）,探究其时空分布特征,以及不同草地类型PUE及其对气候变化的响应。结果表明：青藏高原草地PUE在研究年限内呈现波动增加趋势,增加速率为每年0.0035 g·m^-2·mm^-1,14 a的平均值为0.38 g·m^-2·mm^-1。PUE的空间分布具有明显的异质性,呈现东部高、中西部低的基本格局。PUE分布在0.2～0.4 g·m^-2·mm^-1之间的比例最大,占青藏高原总面积的55.63%,呈减少趋势的区域主要分布在青藏高原的北部和西部,以及东部的边界地区,呈增加趋势的地区集中在研究区的中部和南部。研究年限内PUE的变异系数分布在0.07～0.85之间,变化稳定的区域所占面积最大,为总面积的43.43%,主要分布在唐古拉山脉和横断山脉附近。不同草地类型间PUE均值存在差异,具体表现为：草甸（1.06 g·m^-2·mm^-1）>坡面草地（0.80 g·m^-2·mm^-1）>平原草地（0.30 g·m^-2·mm^-1）>高山与亚高山草甸（0.29 g·m^-2·mm^-1）>荒漠草地（0.23 g·m^-2·mm^-1）>高山与亚高山草地（0.094 g·m^-2·mm^-1）。总体上,青藏高原草地PUE与降水成负相关关系,而与气温呈正相关,PUE的变化对降水响应更加敏感。     

基于标准化降水蒸散指数的甘肃省干旱时空特征分析

为明确气候变化条件下甘肃省不同时间尺度的干旱特征,选用1951-2015年甘肃省33个气象站点逐日气象数据,计算了不同时间尺度的标准化降水蒸散指数SPEI,同时结合Mann-Kendall突变检验、复小波分析、经验正交函数分解、旋转经验正交函数分解等方法,对甘肃省65 a来干旱时空格局特征进行了分析。结果表明：在年际变化趋势方面,甘肃省干旱情势为由干变湿再变干,近年干旱趋势逐渐加重;四季均呈现由干变湿然后变干的趋势,近年春季变干趋势显著;干旱强度在全省范围内主要为轻旱和中旱等级,并表现为局域性轻旱和全域性中旱。在周期性变化方面,甘肃省的干旱时间周期性强弱依次为39、13、7、22 a尺度,但不同时间尺度表现出了不同的干湿震荡规律。在空间格局方面,甘肃省整体上呈西北部干旱缓解、东南部干旱加剧的趋势;春季干旱加剧最明显,冬季次之,夏季和秋季干湿状况基本相似。按照干旱区域敏感性强弱可将甘肃省分为东南地区东部（Ⅰ区）、西北地区（Ⅱ区）、中部地区（Ⅲ区）和东南地区西部（Ⅳ区）,其中Ⅲ区呈干旱缓解趋势,其他地区基本呈干旱加剧的趋势。     

近55年来河西地区干旱时空演变特征及其与ENSO事件的关系

根据河西地区14个气象站点1961-2015年的逐月气象观测资料,基于SPEI指数采用Mann-Kendall趋势检验法、反距离加权插值(IDW)等方法分析了近55年来河西地区年代际、四季干旱及空间变化特征,并探讨了ENSO 事件与该区干旱的关系。结果表明：在年代际变化上,自20世纪90年代以来河西地区干旱次数增多、干旱程度加重。季节时间变化上,河西地区春、夏、秋季均呈干旱化趋势,春季干旱化趋势最为突出,夏季次之,冬季略呈变湿趋势。空间变化上,整个河西地区春季均呈干旱化趋势,而且大部分地区的春旱趋势极为显著,其中春旱趋势最显著的地方是金塔;冬季整个研究区趋于湿润化。各季节干旱高频区分别集中在：春季在金塔、民勤地区,夏季在河西西北部,秋季在河西中东部及西部的安西—玉门一线,冬季在101°E以西的河西地区。河西地区秋季SPEI与SSTA指数的相关性最为显著,春季次之,夏季最弱。ENSO事件发生强度与河西地区SPEI影响因子的多项式拟合关系表明,ENSO事件强度对温度的影响高于降水;其中在ENSO暖事件(厄尔尼诺事件)发生年份,气温有明显的上升趋势;在ENSO冷事件(拉尼娜事件)发生年份,少数年份降水有所增加,对气温的影响较弱。     

七星瓢虫保幼激素环氧水解酶基因克隆及表达分析

保幼激素(juvenile hormone, JH)可以调控昆虫滞育,保幼激素环氧水解酶(juvenile hormone epoxide hydrolase, JHEH)是调节保幼激素代谢的关键酶之一。为探索JHEH在七星瓢虫Coccinella septempunctata L.滞育中的调控作用,利用RT-PCR和RACE技术克隆获得七星瓢虫JHEH全长基因,命名为Csjheh(GenBank登录号:MH932586),该基因cDNA全长2 077 bp,开放阅读框(ORF)1 380 bp,编码459个氨基酸,预测蛋白质分子量为51.39 kD,理论等电点(pI)为8.79。疏水性分析结果显示该基因具有典型环氧水解酶的N末端疏水结构。氨基酸序列比对结果表明,Csjheh与中欧山松大小蠹、赤拟谷盗、丽蝇蛹集金小蜂、内华达古白蚁保幼激素环氧水解酶同源性达到64.24%。利用实时荧光定量PCR技术研究其时空表达模式,结果表明Csjheh基因在七星瓢虫成虫初羽化阶段表达量较高,滞育诱导条件下表达量呈先下降后上升的趋势,滞育60 d时与初羽化阶段接近。本研究结果对揭示JHEH参与JH的调控作用,进而调控昆虫滞育提供了理论参考。     

棉铃虫脂肪酸结合蛋白的克隆与表达

为深入了解棉铃虫Helicoverpa armigera脂肪酸结合蛋白HaFABP1在参与细胞内脂肪酸代谢过程中的功能,基于酵母单杂交结果从幼虫中肠cDNA中扩增得到HaFABP1的开发阅读框,构建重组菌株BL21-pET28a-HaFABP1,进行融合蛋白His-HaFABP1的诱导和纯化,并利用实时荧光定量PCR检测棉铃虫不同时期和组织中HaFABP1的表达规律,最后检测2-十三烷酮处理下棉铃虫6龄幼虫中肠组织内HaFABP1的变化情况。结果显示,克隆获得的棉铃虫HaFABP1为405 bp,编码134个氨基酸,相对分子量和等电点分别为15.08 kD和5.54;在37℃下用0.5 mmol/L异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)诱导重组菌株4 h后,得到约18.4 kD的可溶性蛋白His-HaFABP1,纯化后的融合蛋白条带单一且大小符合预期;HaFABP1在棉铃虫的脂肪体、中肠、体壁和头部中都有表达,在头部的表达量最低,在中肠中的表达量最高;HaFABP1在棉铃虫幼虫的每个发育时期都有表达,表达量总体呈现先降低后升高的趋势,4龄时最低而1龄时最高;10 mg/g 2-十三烷酮处理饲料饲喂棉铃虫6龄幼虫6 h和15 h后,中肠内HaFABP1的表达量与对照相比显著提高,且随着时间的延长逐渐增加。表明HaFABP1与棉铃虫的生长发育有关,并且有可能参与了昆虫的解毒过程。     

胡杨叶黄期对气候变化的时空响应与区域差异

利用中国绿洲的41个胡杨分布区地面气象站点近57 a的逐日平均气温资料,运用线性趋势、Arc GIS的反距离加权(IDW)插值法、Morlet小波功率谱、Mann-Kendall检验和相关分析法等方法,分析中国绿洲胡杨叶黄期的时空特征、区域增暖响应与差异。结果表明:近57 a来,中国绿洲胡杨叶黄起止日均明显推迟、叶黄期呈延长的变化趋势,变化倾向率分别为0.72 d·(10a)^-1、1.39 d·(10a)^-1(α≥0.05)和0.66 d·(10a)^-1;胡杨叶黄起止日均呈自西南向东北逐渐提前的变化规律,其中,柴达木绿洲推迟趋势最明显,新疆南部绿洲不明显。除新疆北部外,叶黄期呈自南向北逐渐缩短的变化规律,空间差异十分明显;且分别存在2.2 a、3.0 a和5.2~5.6 a的短周期,与大气环流2~4 a和厄尔尼诺2~7 a的周期相吻合;胡杨叶黄起止日及叶黄期分别在2003年、1990年、1961年发生了突变,各绿洲区突变不尽相同;研究区胡杨叶黄起止日与叶黄期分别与前期(6-8月和7-9月)月平均气温、所在月(9-11月)平均气温呈显著相关,相关系数分别为0.703、0.697和0.715(α≥0.001)。反映了中国绿洲胡杨叶黄期对全球气候变暖的响应既敏感又有区域差异。     

吉林省降雪初终日时空变化特征

利用吉林省1961-2015年逐日降水和天气现象资料,对降雪初、终日的时空变化特征进行了分析。结果表明:吉林省降雪平均日期始于10月22日,止于次年4月18日。降雪初、终日存在空间差异,东部山区开始早结束晚,西部平原开始晚结束早。降雪初、终日的空间第一模态为全省一致的偏早(晚)型,初日第二空间模态为南北反向型,终日第二向量场为东西反向型。初日集中在10、11月,以10月中旬出现概率最大,终日集中在3-5月,以4月中旬出现概率最大。初日存在8 a强显著周期,终日存在5 a强显著周期。降雪初、终日与大气环流有直接关系,初日推迟年西太平洋副高面积偏小、偏北,提前年副高面积偏大、偏南;终日推迟年副高面积偏小、偏南,提前年副高面积偏大、偏北。降雪初、终日还与地理环境有关,降雪初日随海拔的降低呈推迟趋势,终日则随着纬度升高和海拔降低呈提前趋势。     

近55 a内蒙古极端降水指数时空变化特征

基于内蒙古100个气象站点1960-2014年日降水数据,选取气候变化监测与指数专家组(ETCCDI)推荐的9个极端降水指数,采用Sen’s斜率法和Mann-Kendall非参数统计检验方法以及空间地统计方法,研究了极端降水指数时空演变特征。结果表明:研究区区域平均的全部极端降水指数均呈不同程度的下降趋势,且年际波动显著;分区的年际趋势有所差异,即东部地区潮湿日数(NW)呈增加趋势,其余极端降水指数均呈减少趋势,其中持续干燥指数(CDD)呈显著下降趋势(P<0.05);中部地区所有极端降水指数均呈减少趋势,其中年总降水量(PRCPTOT)减少趋势较明显;西部地区持续湿润指数(CWD)、强降水量(R95)、单日最大降水量(Rx1day)、5日最大降水量(Rx5day)呈减少趋势,其余指数均呈增加趋势。从极端降水指数变化趋势的空间分布特征来看,区域差异显著,总体上呈下降趋势的站点主要分布于内蒙古东部和中部地区,而呈上升趋势的站点主要分布于内蒙古东北部和西部地区。     

基于改进沙丘活动指数的晋北地区土地沙化风险动态分析

土地沙化是全球主要环境问题之一,晋北地区由于地处北方干旱半干旱区,土地沙化是该区经济发展的制约因素之一。文中在传统的沙丘活动指数的基础上,结合地表环境特征对其进行了改进,探讨了基于改进的沙丘活动指数的2001-2012年来晋北地区土地沙化风险的时空分布和变化特征。结果如下:1)改进的沙丘活动指数将气候因子、植被因子和土壤因子纳入考虑。基于改进的沙丘活动指数分析,2001-2012年晋北主要以未沙化风险为主,轻度沙化风险居中,中度沙化风险和重度沙化风险较少。中度以上沙化风险主要集中在西南部的保德县和东北部的南郊区、阳高县和天镇县部分区域。2) 2001-2012年间,晋北沙化土地风险呈现一个持续逆转的态势;呈"明显逆转"和"逆转"的沙化土地风险主要集中在晋西北和左云县、怀仁县、大同县、阳高县等地,呈"发展"和"严重发展"的沙化土地风险则主要集中分布在大同的南郊区和天镇县。研究区重度沙化风险的区域面积在逐渐降低;轻度、中度沙化风险的土地面积在减少,未沙化风险的区域面积在逐渐增加; 3)文中探讨了基于改进的活动沙丘指数的晋北地区土地沙化风险,研究发现该指数在一定程度上能反映整个晋北地区的土地沙化风险特征。但是,该指数也存在一定的不足,人类活动(如国家退耕还林政策)对土地沙化风险会产生一定的影响,未来需要进一步验证指数的合理性。