Institutional Repository of Xinjiang Institute of Ecology and Geography, CAS
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新疆绿洲系统能值代谢结构、机制及效率研究
No full text绿洲系统是干旱区复合型生态系统，其特点具有脆弱性和不稳定性，也是人类活动的核心区域，其可持续发展能力的提升是绿洲经济社会发展的关键。由于人类的不合理开发等活动的干扰，绿洲的可持续性受到严重的威胁，导致当前新疆绿洲系统的结构功能出现一系列问题。本文以和田地区为例，尝试构建绿洲系统能值代谢的分析评价体系，探讨其运行机制以及代谢效率。论文首先基于能值理论，建立绿洲系统能值代谢的评价体系及模型；依据能值计算的理论方与法，从时空差异上系统分析和田地区绿洲能值代谢构成和复合指标分析评价；对和田地区的绿洲系统净能值量与能值可持续指数进行驱动因素的分解，剖析运行机理；在以上基础上凝练和田地区绿洲能值系统代谢效率的总体特征，提出和田地区代谢系统投入与产出改善的方向与潜力，并分析影响其代谢效率的各项因素；根据研究结果，结合绿洲地区的实际情况，提出和田地区绿洲能值代谢效率提高的路径。论文主要得出以下结论：（1）和田地区的能值水平较低，整个地区依然是以农业生产为主的绿洲生态系统。外界输入能值主要依靠中央财政拨付与援疆资金，进出口能值占比较小。空间分异上来看，和田地区内部各县市的差异明显，工业化进程缓慢，总能值量呈现两极分化的态势，经济发展依然摆脱不了以本地资源为主的经济模式。能值可持续指数持续下降，环境负载率较低，整个绿洲系统虽然在不断优化，但依然处于发展中阶段，仍然属于典型的以农业为主的生产系统。（2）在绿洲系统运行机制的研究中得出结论，经济因素是拉动净能值量增长最大的因素；劳动力因素在 10 年间对能值可持续指数减少的贡献排在第二位。因此大力提高人均生产总值与提高劳动生产率，既能够增加地区净能值量，对于经济发展与生态环境的可持续发展来说也是有利的。人口数量的增加并没有明显拉动净能值量的增加，和田地区对人口因素的调整重点在于应增强人口的素质，加大教育投入力度，调整三次产业人口比例，贫困人口的脱贫致富等方面。效率因素是减少净能值量的最大因素，结构因素的拉动作用有限。外界输入能值显示，国家仍然需要对和田地区进行援助，同时应提高投资与援助资金的使用效率，使其逐渐对经济产生拉动作用。技术因素与环境因素在很小的范围内对能值可持续指数有抑制与增加作用。（3）和田地区整体能值代谢效率偏低，代谢效率值较高与较低的县市间差距较大。资源环境投入未能达到相对较优的期望产出，能值代谢效率具有较大的提升空间。目前和田地区的发展仍然属于粗放型，以本地资源消费为主，经济对外开放度低。未来发展中，应从提高非可再生资源的投入和增加外界投入资金等方面来改善绿洲能值代谢效率。（4）分析绿洲能值代谢效率的影响因素得出结论，和田地区的经济增长方式过于粗放，不能有效利用资源，人口的有序增长对和田地区的经济发展与效率提升有促进作用。在现有经济发展水平下产业结构、国家支援力度、城市化发展水平和科学技术水平这些影响因素对和田地区的绿洲能值代谢效率产生的影响十分有限。（5）最后根据分析结果，针对绿洲地区的实际情况，为和田地区指出可持续发展的路径选择与政策建议。地区的经济发展水平、人口素质、产业结构、环境保护等的改善对绿洲能值系统的优化与效率的提升有着重要作用
胡杨水分选择性利用的定量分析
No full text荒漠河岸林植物的生长与分布与水分关系密切，胡杨作为极端干旱区荒漠河岸林生态系统中的优势建群种，对其水分来源的研究可以掌握胡杨水分利用的规律，对于改善干旱区环境、保护并合理利用水资源、建立良好的生态系统群落、抑制荒漠化过程等方面具有十分重要的意义。目前利用氢氧同位素技术对胡杨的水分来源进行研究已经取得了很多成果，但由于氢氧同位素技术在水分来源定量应用时前提条件的限制以及模型（IsoSource 模型等）等计算时存在的问题均给准确区分植物的水分来源带来不确定性。因此需要构建适于干旱区胡杨水分来源的定量模型，探讨不同地下水埋深下胡杨水分来源的差异性，为干旱区植物水分来源的定量分析提供方法参考，为干旱区荒漠河岸林的保育、 修复和可持续发展提供科学依据。本研究通过塔里木河下游不同地下水埋深条件下胡杨的黎明前叶片水势、蒸腾量、木质部水同位素组成和土壤水、地下水等潜在水源的同位素组成以及对土壤水势等的测量与分析， 探究胡杨水分传输特征的基本规律； 将稳定同位素技术和植物水分传输过程相结合，构建适于胡杨水分来源估算的定量模型； 利用构建的定量模型，分析胡杨在日内和季节内，以及不同地下水埋深环境下胡杨对不同深度土壤水分的选择性利用。主要结果如下：1.在极端干旱的塔里木河下游，胡杨的树干液流变化具有明显的昼夜节律。白天胡杨液流速率的日变化曲线呈多峰型；夜间液流速率保持在一个较平稳状态。 研究分析： 太阳净辐射是影响该地区胡杨树干瞬时液流速率的最主要环境因子。2.在 6~8 月之间，胡杨黎明前叶水势和正午叶水势无显著差异，说明在观测期间胡杨水分来源未发生明显变化，胡杨吸收水分的主要土层在各月间差异不大，加上黎明前水势较高，即该研究区胡杨在观测期间可能主要利用深层土壤水或地下水。 而且， 黎明前叶水势数据说明胡杨仍在遭受轻微的水分胁迫。3.基于简单的植物生理过程，将植物水势数据和根系分布函数同稳定同位素技术结合起来，构建了适于估算胡杨水分选择性利用的定量模型。4.模型计算结果表明：塔里木河下游地区的胡杨主要利用 200cm 深度以下的土壤水和地下水，几乎不从 0~100cm 土壤层中吸收水分；在不同时间段内，各层来源水分对距河道不同距离样地胡杨的贡献率存在差异； 并且，在 6~8 月期间，胡杨吸收土壤水分的深度有随着时间的增加向深层土壤发展的趋势。与IsoSource 模型相比本文所构建的模型具有十分明显的优势
干旱区城市土地利用覆被变化对区域气候的影响及模型模拟适应性研究
No full text随着经济的快速发展，中国西北干旱区绿洲在过去二十年经历了快速的城市化和农田扩张， 2000 年到 2015 年哈密绿洲土地利用和土地覆被在空间上发生了巨大的变化，地表各种参数随着这些变化也发生了巨大变化，并且这些变化使地表与大气彼此相互作用。利用中尺度区域气候预报模型 WRF，首先使用哈密绿洲高精度土地利用及土地覆被数据替换模型内置数据， 优选出一套适合研究区的WRF 参数化方案，并检验改进后模型的模拟效果通过气象站点以及遥感反演。在此基础上，针对两期不同的土地利用和覆被数据进行模拟，研究土地利用和覆被变化对区域气候的影响， 同时研究针对城市与绿洲的不同位置组合进行研究，从气温、能量平衡、 风场变化等方面来研究土地利用覆被变化的区域气候效应，主要得到以下结论：（1）改进的 WRF 模型模拟效果表现较好，其中 2m 温度模拟值与观测值偏差、均方根误差、相关系数平均值分别为 0.4℃、 1.7℃、 84%， 2m 相对湿度观测值与模行输出值偏差、均方根误差、相关系数分别为 1.6℃, 5.8℃, 81%，且均有较小的偏差， 模型模拟地表温度与遥感反演地表温度空间相关性达到 93.14%；说明改进后的 WRF 模型完全适合对干旱区绿洲城市荒漠系统的模拟。（2）本研究量化了土地利用覆被转换之间地表温度、 2m 相对湿度、潜热通量、 感热通量以及 2m 气温之间的变化，其中研究区土地利用变化对气象要素的综合效应表现为： 2m 气温升高 1.2℃，相对湿度增加 2%;下垫面由绿洲转变为城市， 2m 气温增加 2.5-3℃，地表温度增加 3-5℃，相对湿度减小 4-8%， 潜热降低-20~-100W/m2，感热升高 30~120 W/m2;由荒漠变为城市， 2m 气温增加 1-2℃，地温增加 3-6℃，相对湿度减小 1-4%;由荒漠变为绿洲， 2m 气温降低 1.5-4℃，地温降低 0-7.5C，相对湿度增加 4-16%。（3）绿洲和城市位置的不同组合对区域气候产生不同的影响，其中当城市位于绿洲中心时，城市对绿洲的影响大于城市位于绿洲边缘时；同时对低层风场和温度场的影响与高层不同，在低层风场和温度场中心基本重合，但在高层风场和温度场中心并不重合，温度场中心在风场中心下游
盐旱交互胁迫对醉鱼草、桃叶卫矛生长和生理生化特性的影响
No full text塔克拉玛干沙漠是世界第二大流动性沙漠，也是我国重要的天然气和石油储备基地。塔中四号油田基地位于沙漠腹地， 该地区风沙活动强烈，环境条件极其恶劣，严重影响油田正常的作业和工人的身体健康。修建风沙防护林和扩大作业区植物绿化面积是降低油田生产风险和改善作业区生活环境的重要手段之一。植物的适应性研究是油田防护林生态工程建设中植物的筛选和引种的基础工作。本研究位于塔克拉玛干沙漠腹地塔中植物园内，依据塔克拉玛干沙漠植物园已有的植物灌溉制度，通过田间人工控制试验、室内分析和统计分析，开展了主要引种物种对塔克拉玛干沙漠腹地生存环境适应性的研究。研究重点为：不同盐浓度灌溉下引种植物生长和生理变化，引种植物应对干旱和盐胁迫的防御机制，所得到的主要结论如下：（1）在干旱、盐及交互作用的不同胁迫处理下醉鱼草、桃叶卫矛的成活率有所不同，醉鱼草平均成活率达到了 78.86%，而桃叶卫矛平均成活率只有 46.86%。当盐浓度大于 11 g/L 时，不同灌水量处理下幼苗成活率都出现下降， 醉鱼草在盐浓度 17 g/L 下幼苗有部分可以生存，桃叶卫矛在重度盐胁迫下几乎不能生存。（2）醉鱼草干、鲜重生物量在干旱、盐及交互胁迫下表现出先增加后减少的趋势，单一胁迫下，两种因子均对生物量有显著影响，在交互胁迫下只有盐胁迫对幼苗生物量有显著影响。桃叶卫矛干、鲜重生物量在干旱、盐及交互胁迫下表现出不断下降趋势，在单一胁迫时，盐胁迫对幼苗的干，鲜重生物量均有显著影响。（3）醉鱼草幼苗株高、标定枝长和基径在干旱、盐及交互胁迫下呈现随着胁迫的加重，生长抑制更加明显，株高和基径增长量在盐浓度 5 g/L 下出现上升，随后不断下降，在重度胁迫下各指标的生长情况均差于其他处理。桃叶卫矛幼苗株高、标定枝长和基径在干旱、盐及交互胁迫下随着干旱胁迫的加重，各指标增长量均不断减少，交互胁迫下在盐浓度大于 11 g/L 时，处理间各灌水量下的增长量变化不大。（4）醉鱼草幼苗叶片抗氧化酶 SOD、 POD 和 CAT 活性在干旱胁迫下表现出随着灌水量的减少，活性逐渐增加的趋势。而盐胁迫下，随着胁迫程度的加重，酶活性表现出先增加后减少再增加的趋势。桃叶卫矛幼苗叶片抗氧化酶 SOD、POD 和 CAT 活性，在干旱胁迫时变化与醉鱼草相似，同样表现出逐渐升高的趋势。盐胁迫时呈先增加后减少现象， SOD 和 CAT 活性在盐浓度 13 g/L 下达到最大值，随后不断下降。（5）在干旱、盐及交互作用的不同胁迫处理下，醉鱼草 MDA 含量在胁迫不断加重处理下表现出先降低再升高的趋势。桃叶卫矛叶片 MDA 含量在干旱胁迫灌水量 30 L 时出现最小值，最低点与醉鱼草出现的位置不同，桃叶卫矛表现出对干旱胁迫更敏感的反应。盐旱交互胁迫下叶片 MDA 含量呈先下降后上升的趋势，与相同处理下抗氧化酶活性呈现负相关关系。（6）盐胁迫对醉鱼草和桃叶卫矛的影响显著大于干旱胁迫，醉鱼草在盐浓度小于 13 g/L，灌水量 20 L 以上生长良好；桃叶卫矛在盐浓度小于 11 g/L，灌水量20 L 以上生长良好。</p
新疆重点城市建设用地扩张与人地配置协调性分析
No full text新疆维吾尔族自治区作为拥有重要战略地位的边疆省区，始终受中央政府的格外关注，上世纪末以来先后获得西部大开发、对口援疆、“一带一路”等重大项目实施，经济水平和社会生活得到了极大的发展，基础设施不断完善，城市建设面积持续增加。然而土地城市化与建设用地低效利用、耕地流失、生态安全等方面之间的诸多矛盾随之产生，问题的根源在于人地冲突，而解决的基本出路是人地关系地域系统的协调共生。因此， 本研究可以新疆未来城市空间发展趋势与土地合理开发管理提供有价值的参考， 对于实现城市可持续发展具有重要的现实意义。本文从土地城市化角度出发， 利用遥感与 GIS 技术， 以 1990 年、 2000 年、2010 年的土地覆被数据和 2016 年的遥感影像为数据源，分析 26 年间新疆重点城市建设用地扩张的时空特征， 对比分析东西部城市扩张过程， 探寻城市扩张驱动机制，并从城市土地扩张与人口增长、经济发展之间相互关系视角探寻人地配置协调性的空间耦合演化特征和存在问题。主要得出以下结论。（1） 1990-2016 年，新疆大多数城市经历了剧烈的建设用地扩张过程，城市建设用地扩张面积始终较大的城市集中于天山北坡城市群， 2010 年对口援疆工作极大促进了南疆城市的建设， 喀什、库尔勒、 阿克苏的城市扩张显著，而偏远城市（如和田、 霍城和阿勒泰）由于交通不便、 资源困乏等原因，城市建设用地面积变化微弱。新疆城市建设用地的扩张主要来源于对草地、 农田等生态服务用地的占用，由草地、森林等自然植被用地转换为建设用地主要发生在水源充足的天山北坡地区，喀什、 石河子等农业城市在扩张过程中占用的农田最多， 裸地则是库尔勒、哈密城市扩展的最主要贡献源。通过量化新疆城市扩张类型和景观格局指数，发现新疆城市在研究期间类型以边缘型为主，景观格局趋于紧凑。城市集聚-扩散-再集聚过程与城市的发展程度有关， 由于城市发展速度相对较慢，新疆城市扩张过程相对延长，特别是对于不发达和发展中的城市， 在整个研究期只经历了一个或者两个阶段， 而对于乌鲁木齐、库尔勒、昌吉等较发达的城市， 城市扩张过程则可以在 20 余年经历一个完整的集聚-扩散-再集聚周期。（2） 根据城市的功能与产业结构,本文选取了乌鲁木齐、 喀什、 克拉玛依、石河子等四个典型城市作为实例进行内部结构演化研究，并进行东西部城市比较研究。结果发现新疆城市新增建设用地受政府规划和政策影响显著， 以工业园区与经济开发区为主， 功能较单一。 与东部城市相比， 新疆城市扩张起步较晚， 扩张过程整体上较平稳。（3） 综合空间要素耦合匹配和地理探测器模拟的分析结果， 得出影响城市扩张的主导因素， 进一步分析各主导因素对城市扩张分异的驱动机制。结果表明经济增长和人口增长是城市扩张的主要驱动因素，政府财政支出在很大程度上决定了城市扩张的规模和方向，静态地理位置对城市发展和建设的影响有限，而交通的发展是推进城市扩张的更有力的因素。至于城市扩张规模的自然因素，除海拔与城市扩张规模呈现负相关外，其他自然因素对城市扩张影响微弱。（4）新疆城市人地配置协调性分析结果表明新疆建设用地扩张与人口增长的协调关系以土地扩张型为主，与经济发展之间则处于较协调的状态。 在整个研究期内， 城市建设用地与人口增长的协调关系主要属于土地快速扩张型； 协调性在时间序列上不断减弱，主要协调类型由土地扩张型向土地扩张型与人口增长型并重转变；空间上，天山北坡、南疆的城市主要为土地扩张型，北疆则以人口增长型城市为主。城市建设用地扩张与经济发展速率处于比较平衡的状态，时间序列上呈现出较强-增强-减弱的趋势，经济快速发展型城市逐渐增多；协调型城市空间上主要分布于经济状况与基础建设均较良好的天山山脉附近。</p
新疆野苹果 MsICE1 和 MsCBF1 转录因子的克隆及功能验证
No full text抗冷过程是一个由众多基因参与的复杂生物过程。目前，已经基本清楚，冷反应基因激活的一条主要途径是 ICE1-CBF 调节通路。在这个信号通路中，ICE1 是 CBFs 的上游关键的 bHLH 类调控因子，在低温条件下 ICE1 可以诱导CBFs 基因的表达，进而激活其下游 COR 靶基因的表达，增强植物的坑冷性。新疆野苹果是现代栽培苹果的祖先，能耐极端最低温-35°C~-30°C，耐旱力较强，并能耐瘠薄土壤，是非常珍贵的天然基因资源库。但是近年来由于人为及虫害的原因，新疆野苹果的面积急剧锐减，因此开展新疆野苹果抗逆机制的研究以及抗逆基因的深入挖掘尤为重要。本研究以新疆野苹果 RNA 为模板， RT-PCR 扩增出 ICE1、 CBF1 基因的cDNA 序列，分别命名为 MsICE1、 MsCBF1。 MsICE1 基因完整开放阅读框 ORF长 1 596bp，编码 531 位氨基酸，分子量为 57.29kD，理论等电点为 5.42。亚细胞定位分析显示， MsICE1 蛋白定位于细胞核。酵母自激活分析显示， MsICE1转录因子的激活活性区在 N 端第 46~133 位氨基酸之间。基因表达分析显示，MsICE1 基因在根、茎、叶中均有表达，且在叶中表达量最高。在干旱（300mmol.L-1 甘露醇）、盐（200 mmol.L-1 NaCl）、冷（4°C）等胁迫处理下， MsICE1基因的表达量均无明显变化。MsCBF1 基因完整开放阅读框 ORF 长 660bp，编码 219 位氨基酸，具有 CBFs类转录因子典型的 AP2 保守结构域。亚细胞定位显示 MsCBF1 蛋白作用于细胞核；转录自激活活性分析显示 MsCBF1 蛋白具有转录激活活性，其激活活性区域位于 C 端第 166~219 位氨基酸之间。基因表达分析显示， MsCBF1 基因在根、茎、叶中均有表达，且表达量相似。 MsCBF1 基因响应盐（200 mmol.L-1 NaCl）、冷（4°C）胁迫诱导，不响应干旱（300 mmol.L-1 甘露醇）胁迫诱导。</p
咸海湖盆盐/沙尘变化过程及其影响因素遥感研究
No full text咸海作为亚洲中部干旱区为数不多的超大型内陆湖泊之一，其生态功能在区域尺度上的重要性不言而喻。自上世纪 60 年代开始，在流域大规模开展灌溉农业生产以及气候变化的综合作用下，咸海水域发生灾难性萎缩，大面积湖床干涸暴露于地表，形成富含盐分的新型荒漠。这片荒漠由于积累了巨厚的湖相或海相沉积物，在强物理风化作用下，干裂破碎形成松散颗粒物质，受地带性强风的频繁侵蚀，极易形成裹挟大量盐类物质的沙尘暴，对咸海区域的生态安全和周边居民的生理健康构成巨大威胁。已经得到广泛研究证实风蚀盐/沙尘及形成的气溶胶通过多种形式，直接或间接影响地气能量交换及全球物质循环过程，在地球表观系统中起着至关重要的作用。针对咸海湖盆频发的盐/沙尘灾害现象，本文基于地面调查、遥感和 GIS 技术，从中亚五国所在区域大气气溶胶的大背景调查出发，首先对该地区气溶胶的时空分布特征及其主要来源作了探讨，并重点研究了气溶胶热点区——咸海湖盆的气溶胶变化。为查明与盐/沙起源密切相关的下垫面状况，借助多尺度遥感数据研究了咸海湖盆尺度地表覆被变化及演变趋势。在利用 MODIS 遥感影像监测盐/沙尘事件中，针对多种沙尘监测指数所存在的阈值不稳定的问题，提出指数改进方案，通过监测效果对比验证了改进指数的优异性，并由此获取自2000 年以来起源于咸海湖盆的盐/沙尘暴序列以及点源的空间分布。最后通过建立包括地表覆被类型、植被覆盖度、地形因子以及近地表风速等风蚀影响因素的综合评价体系，对湖盆尺度的风蚀风险进行评估和制图。同时结合 HYSPLIT模式，模拟咸海湖盆盐/沙尘的扩散传输路径和影响范围。主要研究结论如下：（1）气溶胶指数（AI）和气溶胶光学厚度（AOD）均显示 2005 年以来，中亚地区气溶胶整体水平呈明显上升趋势，气溶胶高值主要出现在春季和夏季，具体指 4、5、6、7 四个月份。其中咸海及其周边荒漠是中亚气溶胶的热点，表明气溶胶主要来源于沙尘和盐尘。咸海湖盆作为气溶胶高值中心，从1979 年开始 AI 水平一直在上升，增幅达 100%，AOD 从 2002 年至 2016 年的年均增幅也达到 3.12%。（2）基于 Landsat 数据的地表覆被变化结果表明，1977 年至 2015 年咸海水域面积减少 82.45%，形成大面积含盐表层（盐壳和盐土）和其它裸地，荒漠化面积达到 47566.45 km2（占湖盆面积的 70.28%），植被覆盖仅占 15.38%。根据 Markov-CA（马尔科夫-元胞自动机）模型的预测，若以过去 40 年来的地表覆被转化概率，2025 年咸海东南部将完全干涸。针对 MODIS 时序数据的集成学习分类实验表明相对于 AdaBoost、Bagging 和随机森林算法，旋转森林算法能显著提高分类精度。基于旋转森林方法的 2000～2015 年分类结果揭示了 16年间最显著的地表覆被变化是咸海东南部水体。覆被变化的驱动力分析表明，引水灌溉等人文因素占主导作用，区域气候变化，尤其是明显升温则在一定程度上加剧了咸海湖盆的荒漠化进程。（3）通过线性波谱分离方法，引入沙尘光学浓度(α)改进 NDDI 所形成的EDI，在与 BTD、NDDI、MEDI 和 BADI 几种通用沙尘监测指数对典型盐/沙尘事件监测效果的对比评估中， EDI 有效解决了监测阈值不稳定的问题，而且与AOD 的相关性最高，在识别沙尘空间分布和浓度方面的表现更好，适用于长距离传输的沙尘事件监测。由 EDI 监测并建立的 2000～2016 年的盐/沙尘暴事件序列表明咸海湖盆的盐/沙尘活动一直很活跃，年均出现频率达到 15.3 次，峰值出现在 2014 年达 25 次。由高值频率法分析 AI 和 AOD 产品的结果显示，东部早期干涸湖岸是盐/沙尘点源的集中分布地带。（4）根据 HYSPLIT 前向径迹模拟，起源于咸海湖盆的盐/沙尘传输扩散模式的季节变异较大，在盐/沙尘暴多发的春季和夏季，其中春季 41%向南部扩散，44%向东北方向扩散；夏季 53%向西南方向扩散，总体上看，咸海南部受盐/沙尘影响最为严重。综合地形、地表覆被类型、植被覆盖度和近地表风速等四种风蚀影响因素的风蚀风险评估模型及制图显示，咸海东部风蚀风险最为严重，风蚀可能性高达 93%，其次是中部（82%）和南部（67%）
两种极端耐干苔藓抗逆性及其居群遗传分化研究
No full text极端耐干藓类 (Dessication tolerance moss， DT) 具有“干而不死” (配子体可耐受 98 %的组织脱水 (相当于-540 MPa)、“死而复生” (遇水 30 s 内恢复正常生理活动) 的耐干特性，近年来，其特殊的耐干特性越来越受到关注，已成为抗逆生物学研究的热点之一。 齿肋赤藓 (Syntrichia caninervis Mitt.) 和银叶真藓(Bryum argentums) 是沙漠生物结皮的建群种，也是极端耐干苔藓代表种，前人已开展了大量的研究，奠定了坚实的理论基础与系统的研究方法。然而一直以来，有关这 2 种单克隆材料大量扩繁体系尚需进一步完善，其耐干 (干燥-复水循环）过程及耐受极端高温的形态及生理适应性仍需精细刻画，银叶真藓适应不同生境(沙漠、高山、戈壁、 绿洲) 的遗传基础尚未明晰。因此， 本文通过调查 2 种极端耐干苔藓齿肋赤藓 (S. caninervis) 和银叶真藓(B. argenteum) 组织培养的影响因素，探讨无菌培养条件下 2 种苔藓快速扩繁体系和不同年龄阶段齿肋赤藓繁殖体的繁殖潜力，最终确定最优快繁方式。 基于水和温度两个重要生态因素开展调查研究，一方面通过两种荒漠苔藓对失水-复水三次循环的不同响应，调查不同生理指标和配子体再生情况指标，探索两种荒漠苔藓在极端环境中的耐干机制，丰富耐干生物学认识；另一方面通过两种荒漠苔藓对极端高温的响应性变化，探查高温胁迫下耐干植物组织化学染色变化 (DAB(二氨基联苯胺法) 和 NBT 染色 (四唑硝基蓝) )、表观形态及内部细胞器超微结构变化 (扫描电镜 SEM 和透射电镜 TEM)、重要基因高温响应表达变化(RT-qPCR 方法) 以及不同阶段配子体再生能力变化等，进而综合阐述 2 种苔藓植物耐高温响应机制。 此外， 利用石蜡切片解剖学和分子遗传标记研究，探查不同生境下银叶真藓的的解剖结构变化及遗传分化，进而解析其环境适应的形态结构及遗传基础。 总结出以下三点重要结论：1. 极端耐干苔藓齿肋赤藓和银叶真藓具有强大的克隆扩繁能力极端耐干苔藓具有强大的克隆繁殖能力，破碎化的繁殖体能够直接产生原丝体和植物新个体。 不同组织碎片的再生能力不同，茎、茎尖和绿色叶片的碎片组织更迅速繁殖再生，原丝体扩展更长的距离，并产生了更多的新个体。不同组织碎片与原始出芽时间 (P = 0.0033)，原始扩展距离 (P = 0.0002) 和新个体数量 (P <0.0001) 的相互作用呈显著性相关。对银叶真藓组织培养研究， 进一优化了步对消毒方式、培养基筛选、激素及糖源的添加指标等方案。在培养基筛选过程中发现， 1/2MS 培养基适合短期获得鲜绿的个体材料； MS 培养基适合原丝体的获得； Knop 培养基适合银叶真藓长期稳定的组培。2.两种耐干苔藓植物具有极端耐高温，干和盐的能力齿肋赤藓和银叶真藓经过多次脱水-再水化处理，仍可 100 %恢复到完全脱水及完全复水状态，具有超强的耐干性，而小立碗藓作为本实验研究的参照材料，仅能回复到初始状态的 65 %左右， 是一种耐干敏感物种， 此外，小立碗藓只能适应中低度的胁迫，当胁迫浓度过高 (150 mmol/L NaCl， 15 % PEG) 则会抑制本身的生长； 齿肋赤藓对干旱胁迫处理在生理上有一定响应； 5 % PEG 对真藓和小立碗藓的生长有一定促进作用。该结果对进一步利用这些材料进行抗逆分子生物学研究提供数据支持。在极端高温条件处理下， 2 种极端耐干苔藓创造了一个耐热新记录，齿肋赤藓和银叶真藓分别能够在 120° C 20 min 和 120° C 30 min 的极端条件下保持再生能力。本实验从表观结构、生理、细胞、分子等多方面对耐热性进行了研究。结果表明， 120° C 的高温胁迫，苔藓叶片细胞膜和细胞器出现一定程度损害，但能够保持配子体再生能力。随着胁迫温度的升高，细胞的形态完整性遭到破坏，叶绿体解体，但膜结构仍然保持完整。 细胞的颜色随胁迫温度的升高和处理时间的延长而加深，表明细胞受损伤程度增加。 分子水平上， 热相关基因 (HSP70 和HSF) 、 光合相关基因 (ELIP, LHCA 和 LHCB) 及干旱相关功能基因 (ERF,Tr288 和 DHN) 等对极端温度都具有显著的响应。3. 银叶真藓遗传多样性丰富，且生态适应性强银叶真藓遗传多样性非常丰富，居群间具有较大的遗传分化。对银叶真藓的AMOVA 分子方差分析结果显示，居群内部的变异占 23 %，居群间的变异占77 %，表明其叶绿体 DNA 变异主要存在于居群间。此外，基因单倍型分析结果表明，不同的生态环境塑造了特定的基因单倍型，以适应特定环境。通过干旱地区不同区域、不同生境下 18 个居群共计 540 个个体银叶真藓形态及叶片解剖结构进行对比研究，以探查苔藓植物形态结构变异及其对环境的适应机制。测定植株个体高度、芒尖长度、叶片的长和宽、植株横切面直径、叶细胞长、宽，并计算叶片和叶细胞的面积及各指标的变异系数 (CV) 和可塑性指数(PI) 等指标。结果表明：总体上，各个指标之间都存在差异性变化，随着海拔高度的增加，个体株高降低，叶片芒尖增长，叶面积减小。从细胞解剖结构上看茎叶的横切面大体相似，但高海拔地区 (P9-P18 居群) 茎直径和叶片细胞面积的变异系数和可塑性指数较大。说明银叶真藓的个体和叶片解剖结构具有可塑性，且该特性是银叶真藓适应各种环境的重要方式和策略
塔里木河干流地表水—地下水转化关系研究
No full text塔里木河深居亚欧大陆内部， 是中国最大的内陆河，塔里木河干流是塔里木河水源重要耗散区， 其水资源短缺已成为制约整个干流沿岸社会、经济、生态持续发展的限制性因素。加强对塔里木河干流地表水地下水转化关系研究及未来气候变化影响下径流量预估，对于塔里木河干流沿岸水资源合理开发利用、 优化配置、评价， 以及社会经济发展， 下游绿色长廊的维持具有十分重要的意义。 本文选取具有明确物理基础的分布式水文模型 MIKE SHE 建立研究区水文模型， 并采用 1998-2003 年水文站流量实测数据识别模型， 2004-2007 年流量实测数据、2013 年地下水数据验证模型。 基于识别验证的模型， 研究了塔里木河干流地表水地下水转化关系，得到以下主要结论：（1） 通过识别验证塔里木河干流径流模拟结果与实测值，率定期塔里木河干流三个水文站日径流相关系数均在 0.86 以上，纳什系数均在 0.65 以上；验证期干流各水文站日径流相关系数均在 0.86 以上，纳什系数均在 0.59 以上， 2013年地下水验证结果显示有 73%的观测井均方根误差 RMSE 小于 0.8， 表明 MIKESHE 水文模型在干流模拟的适用性较好。（2）采用流域水均衡分析法计算出 1990-1995 年、 1996-2000 年、 2001-2005年、 2006-2010 年四个时期河道渗漏补给量分别为 23.95 亿 m³、 26.83 亿 m³、 21.80亿 m³、 16.79 亿 m³。（3）根据 MIKE SHE 数值模拟得出以下结论： 丰水年水文情景下，河水补给地下水量为 9.90×108m³/a，占总补给量的 16.25%，蒸散发量为 49.79×108m³/a，占总排泄量的 81.77%。平水年水文情景下，河水补给地下水量为 7.22×108m³/a，占总补给量的 9.05%， 较丰水年 1964 年减少了 2.68×108m³。蒸散发量为61.69×108m³，占总排泄量的 77.34%。枯水年水文情景下，河水补给地下水量为 5.89×108m³/a，比平水年减少 1.33×108m³，占总补给量的 8.96%。蒸散发量为 50.82×108m³/a，占总排泄量的 77.34%， 地下水补给河水为 1.78×108m³/a，占总排泄量的 2.7%。（4） 各气候情景下多年月平均气温较基准期呈现显著增加趋势， 三种情景升温幅度在 1.7-2.2℃之间，且以夏秋二季增温较大；降水在各水文站各气候情景下呈现整体增加趋势，且具有春季增幅较大，秋季增幅较小的特征，表明未来气候可能将趋向暖-湿状态。（5） 未来气候情景下， 三个水文站径流量均有不同程度地减少，其中恰拉水文站减少比例最大达 5.04%， 新其满水文站减少比例最小为 0.6%。由于气温升高， 整个干流蒸发将加强， 因此使得各水文站径流量呈不同程度地减少趋势。在各气候排放情景中， RCP2.6 情景下各水文站减少量最小， RCP8.5 情景下则最大。 与此相对应的河水补给地下水的补给量变化较小，表明气候情景主要影响干流各水文站的年径流量变化，对地表水地下水转化作用微弱