极端强降水变化与泥石流侵蚀输沙特征相关性分析——以长江上游小江流域蒋家沟泥石流为例

根据长江上游小江流域蒋家沟泥石流l 965-2007年的观测资料与会泽气象站1970-2005年的日降水资料,详细分析了泥石流侵蚀输沙特征与极端强降水变化的相关性.分析结果表明,1990年以来,夏季极端强降水和夏季降水量以显著增加为主要特点,M-K检验表现为显著增加趋势(99%的置信度),1990-2005年的夏季平均极端强降水量比1970-1989年的夏季平均极端强降水量增加57.56 mm.该流域这个特点与蒋家沟泥石流在90年代出现的侵蚀输沙量的大量增加有相当紧密关系.     

陕西卤泊滩盐碱地“改排为蓄”后盐碱指标试验观测

针对陕西卤泊滩重度盐碱地治理的具体问题,在近10年期间,尝试了“改排为蓄”的治理新模式。期间,进行了大量的试验观测和重点田间试验。根据观测资料,分析了卤泊滩不同地块、不同深度、在不同时期土壤水分、盐分、pH值以及离子含量的变化情况。按照新的治理模式实践,使土壤中的盐分、pH值及离子含量得到有效地降低,有机质含量增加,土壤质量明显改善,结果表明“改排为蓄”模式下,卤泊滩盐碱地治理的效果显著。     

塔中地区近地层风沙流的结构特征

[目的]分析特定高度的风沙流结构,阐明其风沙流运动规律,为防沙治沙提供理论依据。[方法]采用全方位微梯度集沙仪和风速仪,收集2014年7月至2014年8月风沙流输沙样,通过对近地层0—85mm风沙流输沙率、风速进行分析。[结果]输沙率与风速的最佳拟合关系为幂函数,相关系数为0.968 7。随风速的增大,风沙流输沙率主要集中在0—35mm,0—5和15—35mm百分含量基本呈上升的趋势,5—15和35—85mm百分含量基本呈下降的趋势。[结论]风沙流运动是一种贴近地面沙物质的搬运过程,随风速的增大,输沙量越来越集中在0—35mm范围内。因此,采取各种措施改变近地表层的风状况及风沙流结构就能有效地削弱风沙活动的强度。     

两种不同配置灌木林防风固沙效益

[目的]探讨退化梭梭(Haloxylon ammodendron)林和仿真灌木+梭梭灌木林对风沙流的风速、输沙通量及其沙粒的分布影响,为干旱区退化的防风固沙林功能恢复和建立提供参考。[方法]同时测定不同高度下裸沙地、仿真灌木+梭梭林和梭梭林的风速、输沙通量及其沙粒径,比较分析其风速消减率、输沙通量变化及沙粒度随高度分布。[结果]在风速3.0~8.9m/s范围,仿真灌木+梭梭林内的20cm高度的风速平均削减率达到61.35%。梭梭林的输沙通量是仿真灌木+梭梭林的1.5倍,裸沙地平均输沙通量是仿真灌木+梭梭林输沙通量的4.13倍。梭梭林与仿真灌木+梭梭林的输沙通量随高度变化都呈指数递减,其风沙流含沙量及沙粒度的空间变化在10cm以下较大。[结论]仿真灌木+梭梭林降低了林地风沙流中黏粉粒(≤0.02mm)向空气中输送量,改变了风沙流的沙粒度空间结构,迫使风沙流的输沙集中在较低层。     

中国三类典型稻田CH4排放的稳定性碳同位素变化

Little is known about the stable carbon isotopes of methane(CH4) emitted(δ~(13)CH_(4emitted)) from permanently flooded rice fields and double rice-cropping fields.The CH4 emission and corresponding δ~(13)CH_(4emitted) under various field managements(mulching,water regime,tillage,and nitrogen(N) fertilization) were simultaneously measured in three typical Chinese rice fields,a permanently flooded rice field in Ziyang City,Sichuan Province,Southwest China,a double-rice cropping field in Yingtan City,Jiangxi Province,Southeast China,and a rice-wheat rotation field in Jurong City,Jiangsu Province,East China,from 2010 to 2012.Results showed different seasonal variations of δ~(13)CH_(4emitted) among the three fields during the rice-growing season.The values of δ~(13)CH_(4emitted) were negatively correlated with corresponding CH4 emissions in seasonal variation and mean,indicating the importance of CH_4 production,oxidation,and transport associated with isotopic fractionation effects to the δ~(13)CH_(4emitted).Seasonal variations of δ~(13)CH_(4emitted) were slightly impacted by mulching cultivation,tillage,and N application,but highly controlled by drainage.Meanwhile,tillage,N application,and especially mulching cultivation had important effects on seasonal mean CH4 emissions and corresponding δ~(13)CH_(4emitted) with low emissions accompanied by high values of δ~(13)CH_(4emitted).Seasonal mean values of δ~(13)CH_(4emitted) from the three fields were similar,mostly ranging from —60‰ to — 50‰,which are well in agreement with previously published data.These demonstrated that seasonal variations of δ~(13)CH_(4emitted) mainly depended on the changes in CH4 emission from rice fields and further indicated the important effects of methanogenic pathways,CH4 oxidation,and CH4 transport associated with isotope fractionation effects influenced by field managements on δ~(13)CH_(4emitted).     

NaHSO_3处理对大豆和玉米叶片气体交换及荧光参数的影响

为探讨亚硫酸氢钠(NaHSO_3)对植物光合的作用机制,研究了不同NaHSO_3浓度(0、1、2、5和10mmol·L-1)喷施处理对大豆和玉米叶片气体交换及荧光参数的影响。结果表明,不同浓度NaHSO_3对大豆叶片的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)的影响较为一致,即1、2 mmol·L-1浓度下无显著差异,5 mmol·L-1浓度下显著提高,而高浓度(10 mmol·L-1)下则显著降低;大豆叶片光呼吸速率(Rp)整体随NaHSO_3浓度的增加而先升高后略有降低,除1 mmol·L-1外,其它浓度下的光呼吸速率均显著高于对照。不同浓度NaHSO_3处理下玉米叶片的Pn、Tr和Gs则均无明显变化。大豆叶片的光系统I(PSI)的电子传递速率(ETRI)和光系统Ⅱ(PSⅡ)的电子传递速率(ETRⅡ)均随NaHSO_3浓度的增加而先升高后略有降低,整体来看喷施NaHSO_3后大豆叶片的ETRI和ETRⅡ呈上升趋势,而玉米叶片的ETRI和ETRⅡ均有所下降。本研究揭示了NaHSO_3是光呼吸抑制剂传统观点的局限性,并进一步证明了NaHSO_3对光合的作用过程与电子传递密切相关。     

重金属调控非选择性阳离子通道生理功能的研究进展

非选择性阳离子通道(NSCCs)是生物膜上能同时允许不通价态的阳离子通过的多种通道蛋白的集合体,参与了细胞的营养吸收、膨压控制、信号传导等许多生理过程。NSCCs能够快速转运Ca~(2+)、K~+、Mg~(2+)等细胞代谢必需的营养元素,也能转运有毒重金属离子。了解重金属离子与NSCCs的互作关系,对于调控植物对污染环境中有害重金属的吸收和转运过程具有重要意义。本文综述了重金属离子类型和浓度影响NSCCs门控机制的研究进展,为探索新型离子通道调控剂及其调控机理提供参考。     

茶树对可溶性有机和无机态氮的吸收与运转特性

【目的】 揭示亚热带茶树能否直接吸收利用分子态可溶性有机氮,探讨茶树吸收可溶性有机和无机氮后的运转特性差异。【方法】 采用13C、15N双标记甘氨酸、15N标记硫酸铵和15N标记硝酸钾为同位素示踪剂,采用茶树（黄金桂）幼苗为试验材料进行同位素示踪盆栽试验,用同位素质谱仪测定茶树植株地上和地下部的13C、15N丰度。【结果】 供试土壤施用13C、15N双标记甘氨酸态有机氮后,2 h和6 h茶苗地下部和整株中的13C增量/15N增量比值均接近于1:1的理论值;2 h和6 h茶苗地上部未检出13C增量,而72 h地上部13C增量达0.284 μmol/（g,DW）;施用铵态氮2 h、6 h和72 h茶苗地下部、地上部和整株中的15N增量均极显著高于施用硝态氮和甘氨酸态有机氮;施用铵态氮6 h茶苗地上部15N增量/地下部15N增量比率分别比硝态氮和甘氨酸态有机氮的比率高34.7%和65.0%,72 h茶苗地上部15N增量/地下15N增量比率分别比硝态氮和甘氨酸态有机氮的比率高88.6%和133.0%,差异均达极显著水平。【结论】 黄金桂茶苗具有从土壤中直接吸收利用甘氨酸分子态有机氮的能力,但吸收量不及铵态氮和硝态氮;吸收的可溶性分子态有机氮可以从茶树根系运转至地上部;不同形态氮素在茶树植株体内的迁移能力高低表现为:铵态氮>硝态氮>甘氨酸态氮,该研究结果进一步证明陆地生态系统植物直接吸收利用可溶性有机氮是普遍存在的现象。     

植物磷转运子 PHT1 家族研究进展

【目的】磷是植物生长发育所必需的大量营养元素。植物 PHT1 磷转运蛋白家族在植物磷吸收、运转及再利用等过程中发挥了重要作用。迄今已在多种高等植物中相继分离出大量 PHT1 家族基因。本文综述了国内外关于植物 PHT1 家族的主要研究进展,详细阐述了植物 PHT1 家族的表达模式、功能及可能的调控途径。 主要进展植物 PHT1 家族属于 MFS (major facilitator superfamily) 超家族,不同物种 PHT1 家族蛋白的结构非常保守,通常具有 12 个亲脂跨膜结构域,形成“6 螺旋–亲水大环–6 螺旋”式的结构镶嵌于质膜当中。同时,该家族具有 H₂PO₄–/nH+ 共运子、糖转运子和 MFS 通用转运子等特征结构域和一段保守的氨基酸特征序列 GGDYPLSATIMSE。一般情况,植物 PHT1 家族基因吸收转运 1 个无机磷需要 2～4 个质子协同进入质膜,并伴随膜电位的变化。植物 PHT1 家族的磷转运特性差异较大,其动力学参数 Km 值差别较大。高等植物 PHT1 家族成员众多。在拟南芥、水稻、大豆、茄科植物及其他物种中的研究发现,PHT1 家族各成员间的时空表达模式存在差异,多数成员受低磷信号调控且主要在根部表达,少部分成员在除根以外的其他器官中表达,并行使相应的磷转运功能。已有研究表明,植物 PHT1 家族基因的转录水平受到多因素的调控,例如外界环境中的无机磷浓度,转录因子如 MYB 家族、WRKY 家族以及 ZAT6 等基因能与 PHT1 家族基因启动子区的特殊调控元件如 MYCS 元件、P1BS 元件及 W-box 元件等结合,调控基因的转录。此外,部分 PHT1 家族基因的转录水平受丛枝菌根真菌 (arbuscular mycorrhizal fungi,AMF) 的调控。除了转录水平的调控,关于植物 PHT1 家族转录后水平的调控途径同样取得了较大进展。PHF1 基因、含 SPX 结构域的蛋白家族、MicroRNA、蛋白磷酸化与去磷酸化、染色质修饰及其他等一系列调控途径均参与到 PHT1 家族基因的转录后调控及信号转导。植物激素如生长素、乙烯和细胞分裂素等也参与这一调控过程。 建议与展望植物对磷吸收利用的分子调控机理及信号转导途径十分复杂,因此,培育磷高效利用基因型作物任重而道远。关于植物 PHT1 家族基因的研究已从模式植物向作物及其他高等植物中扩展,然而对该家族蛋白的生化及结构生物学等研究还待进一步深入。同时,对于一些基因组较复杂的多倍体物种如甘蓝型油菜、小麦、大麦及棉花等,仍有待开展进一步研究。     

Evaluation of water flux prediction with heat-pulse technique in saturated soils

Heat-pulse technique (HPT) has shown promise for predicting soil water flux (J_w). This study evaluated the accuracy of HPT in predicting J_w in packed saturated columns of quartz, sand, silt loam, and sandy clay loam. J_w was predicted using the maximum dimensionless temperature differences (MDTD), ratio of downstream to upstream temperature increases (T_d/T_u), and an improved T_d/T_u method. Results indicated that J_w predictions had a good linear relationship with measurements (R² > 0.93). The HPT underestimated J_w to varying degrees, and the underestimations increased as J_w increased and soil texture became fine. The T_d/T_u method outperformed the MDTD and the improved T_d /T_u because of its higher accuracy, fewer parameters, and simpler calculations. The MDTD exhibited the poorest performance. In coarse-textured soil materials (e.g. quartz and sand), J_w predictions by the T_d/T_u method were most accurate, and even with high J_w (up to 72.4 μm s^?1), relative errors still remained within 9.8%. However, in fine-textured soil materials, J_w was underestimated significantly by 16.9% in silt loam and by 23.3% in sandy clay loam. The lower J_w limits were 1.0, 2.3, 2.4, and 4.0 μm s^?1 for quartz, sand, silt loam, and sandy clay loam, respectively (P > 0.05).