Institutional Repository of Xinjiang Institute of Ecology and Geography, CAS
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新疆典型生态系统大气颗粒物与活性氮组分特征及其沉降通量
No full text大气污染是我国当前面临的最严峻的环境问题之一，而大气可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）以及NH3和NOx等大气活性氮组分均是重要的大气污染物。大气颗粒物（PM10、PM2.5）和大气活性氮都会对人类健康和生态环境造成危害。由于新疆特殊的自然环境，形成了山地、绿洲、荒漠三大主要生态区，因此选择草原、农田、城市、沙漠、荒漠与绿洲交错带和森林等典型生态系统为研究对象，能够整体上反映新疆的大气颗粒物（PM10为主、PM2.5为辅）污染及氮素沉降通量状况。本研究以中科院野外实验站为依托，通过多年多点采样及影响因素分析，来揭示新疆不同生态系统颗粒物的时空变异特征、大气活性氮干湿沉降通量和大气活性氮排放对大气颗粒物污染的影响。为全面了解新疆典型生态系统大气颗粒物和大气活性氮污染状况提供系统的数据资料，为新疆制定有效的颗粒物和大气活性氮污染控制对策提供理论依据。主要研究结果如下：
1. 在草原，森林，城市，农田，荒漠绿洲交错带和沙漠生态系统中，PM10的年均浓度分别为26.1、36.0、208、359、443和454 μg m-3。在长期采样点，PM10的浓度在年际间没有显著的差异。在各生态系统中，PM10的浓度存在显著的季节变化，在草原、森林、农田、荒漠与绿洲交错带和沙漠生态系统中，PM10的浓度在春夏季较高，在秋冬季较低；但是在城市生态系统，PM10的浓度在冬季最高，夏季最低。在南疆（天山以南）的采样点，PM10的浓度与风速呈显著的正相关。在北疆（天山以北）的采样点，PM10的浓度与温度呈极显著的负相关，与风速呈极显著的负相关。大气可吸入颗粒物（PM10）中阴阳离子和金属元素的浓度在不同生态系统间存在明显的时空差异。
2. 乌鲁木齐市PM2.5的污染程度非常严重，2010，2011和2012年PM2.5的年均浓度分别为152，171和87 μg m-3，是国家二级标准（年均35 μg m-3）的4.34，4.89和2.48倍。乌鲁木齐PM2.5的浓度存在显著的（p<0.05）季节变化，冬季浓度最高，夏季浓度最低，其春、夏、秋和冬季的浓度分别为114, 84.8, 118 和323 µg m-3。PM2.5中水溶性离子的浓度（NO3-、NH4+、SO42-、Cl-、Na+、K+、Mg2+和Ca2+）也存在着显著的季节变化，NO3-、NH4+、SO42-、Cl-、Na+、K+和Mg2+的浓度是冬季显著高于其他3个季节，而Ca2+的浓度则是春季最高。二次颗粒物的质量浓度和其在PM2.5中的比例都是冬季最高，夏季最低。二次颗粒物在PM2.5中的比例有俩个转折点，即每年的4月中旬后迅速降低，而在每年的10月中旬后迅速升高。进一步研究显示，冬季供暖“煤改气”行动可以显著降低了乌鲁木齐PM2.5浓度， 发现在“煤改气”初步完成的2013年1月（120 μg m-3）和全部完成的2014年1月份（78.9 μg m-3）乌鲁木齐PM2.5的月均浓度分别比2011和2012年同期（平均322.5 μg m-3）降低63%和76%。同时，“煤改气”也显著降低了PM2.5中水溶性无机离子（NH4+、NO3-、SO42-、Cl-、Na+、Mg2+和Ca2+）和金属元素（As、Cr、Mn、Ni、Cu、Cd、Pb和Al）浓度。
3. 新疆典型生态系统13个采样点大气可吸入颗粒物（PM10）的沉降通量变化范围为36.9-1316 kg ha-1 yr-1。草原、森林、城市、农田、荒漠与绿洲交错带和沙漠生态系统的PM10沉降通量分别为36.9、49.9、288、486、614和629 kg ha-1 yr-1。Cl-、Na+、K+、SO42-、Mg2+和Ca2+在草原和森林生态系统沉降量较低，除K+外，其他五种离子在沙漠生态系统沉降通量最高，K+在城市生态系统沉降通量最高。大气可吸入颗粒物（PM10）中As、Ni、Zn、Cd和Al的沉降通量在城市生态系统中最高，Mn、Li、Cr、Cu和Pb在城市生态系统的沉降通量相对较高，Mn和Li在城市生态系统的沉降通量略低于在沙漠生态系统的沉降通量，Cr、Cu和Pb在城市生态系统的沉降通量略低于在荒漠与绿洲交错带的沉降通量。
4. 在不同的生态系统NH3的浓度为草原生态系统（2.23 μg m-3）<沙漠生态系统（3.47 μg m-3）<森林生态系统（5.37 μg m-3）<荒漠与绿洲交错带（8.59 μg m-3）<城市生态系统（13.1 μg m-3）<农田生态系统（15.6 μg m-3）。在不同的生态系统NO2的浓度为草原生态系统（1.93 μg m-3）<森林生态系统（5.98 μg m-3）<沙漠生态系统（8.03 μg m-3）<荒漠与绿洲交错带（13.1 μg m-3）<农田生态系统（15.5 μg m-3）<城市生态系统（48.2 μg m-3）。长期采样点出吐鲁番2010年NH3年均浓度（4.29 μg m-3）显著低于2011（8.50 μg m-3）和2012年（7.88 μg m-3）NH3的年均浓度外，其他长期采样点NH3年均浓度没有显著的年际差异；长期采样点的NO2的年均浓度也没有显著的年际差异。NH3存在显著的季节差异，冬季浓度要远低于其他三个季节。NO2也存在显著的季节差异，在草原、森林和沙漠冬季浓度最低，在城市、农田和荒漠与绿洲交错带冬季浓度最高。在农田、荒漠与绿洲交错带、沙漠、森林、草原和城市生态系统水溶性离子在PM10中所占的比例分别为9.40、11.9、21.0、29.1、29.2和35.5%，二次颗粒物所占比例分别为4.70、7.07、9.42、18.2、15.1和25.5%。二次颗粒物（NH4+、NO3-和SO42-之和）在PM10中所占比例也是冬季最高，春夏季较低。
5. 各采样点大气活性氮沉降通量变化范围为1.82-41.5 kg N ha-1 yr-1，沙漠、草原、森林、荒漠与绿洲交错带、农田和城市生态系统的大气活性氮沉降通量分别为1.82、6.22、10.5、13.0、13.4和38.5 kg N ha-1 yr-1，其中草原和森林生态系统的大气活性氮沉降以沉降为主，约占大气活性氮沉降总量的64%，而沙漠生态系统、荒漠与绿洲交错带、农田生态系统和城市生态系统氮素主要以干沉降为主，约占总沉降通量的80.0-97.1%
应用耐盐混合藻固定烟气中的CO2和处理重金属废水研究
No full text减少二氧化碳（CO2）排放是全球环境演变的重要议题。煤炭是CO2主要的排放源之一，其中燃烧排放的烟气中含有的SO2、NOx、烟尘等有害成分增加了大气污染的危害。煤炭占中国一次能源利用的70 %，减少煤炭燃烧烟气中的CO2及其他有害气体的排放具有非常重要的意义。
植物的光合作用是固定并减少CO2的重要方法。藻类作为水生生态系统的初级生产者，因其具有个体小、生长速度快、代谢迅速等优势，相比较陆生植物而言，固定CO2速率较高。此外，藻体在重金属污染环境的修复领域也具有很好的应用前景，利用藻活细胞处理含重金属废水也正逐步成为生物法去除重金属离子的发展方向。
本研究从干旱区一微咸水湖中采集并培养具有耐盐，且环境适应性能较强的混合藻，对比光照、盐度、钙浓度等环境因素对藻生物量、叶绿素含量及叶绿素荧光参数Fv/Fm及对空气中CO2固定的影响，采用优化因子的控制条件进一步培养混合藻，并构建藻的两种生物反应器，并分别用于煤烟气中的CO2、SO2及NOx等气体的固定并处理尾矿淋滤液中的重金属。通过测定煤燃烧反应器运行中藻生长参数、烟气中CO2、SO2、NOx的去除率及尾矿淋滤液反应器中的重金属浓度变化，探讨混合藻固定CO2及去除尾矿淋滤液中重金属的机理，以期为混合藻应用于固碳及重金属污染区域的生物修复提供理论依据。
环境因素影响的结果显示，当光照强度为200 μmol·m-2·s-1时，该混合藻生长迅速，生物量及叶绿素含量分别达到最大32.75 g·L-1和4.64 mg·L-1，且固定空气中CO2的效果也较好。该混合藻生长和固定空气中CO2的适宜条件为200 μmol·m-2·s-1的光照强度、1.2 %的盐度、100 mg·L-1的钙浓度。
该混合藻在盐度为0.5 %、1.2 %时能较好的生长。尤其当盐度为1.2 %时，其生长状态好于0.5 %盐度。而当盐度达到3.5 %时，即明显抑制混合藻的生长。该藻在钙浓度为0 - 400 mg·L-1范围内均可生长。0 - 100 mg·L-1浓度时，随着钙浓度升高，藻生长及固定空气中CO2趋势与钙浓度呈正相关关系。在优化条件200 μmol·m-2·s-1的光照强度、1.2 %的盐度、100 mg·L-1的钙浓度条件下，进一步培养该混合藻构建了两类反应器。煤燃烧反应器运行结果显示，该混合藻对煤烟气中的CO2、SO2、NOx去除效果较好。添加了100 mg·L-1的Ca(Ⅱ) 对藻生长及去除烟气中CO2、SO2、NOx等气体成分有促进作用；且通入烟气中含10 % (v/v) CO2 时，去除效果最佳。在处理尾矿淋滤液的实验中，结果显示混合藻对Ca(Ⅱ) 及其中重金属、类金属As具有较高的耐受性。三个反应器（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）中尾矿淋滤液中所含重金属及Ca(Ⅱ) 浓度不同，在配位络合、藻钙化等化学作用下，各反应器中重金属的去除率有所差异。相比淋滤液中总As的去除率（52 - 73 %），Cd和Pb的去除率均较高，其均值范围达到91 % - 93 %。
由上可见，本研究筛选出的耐盐混合藻对烟气中CO2、SO2、NOx 成分具有较强的吸附能力，并能较易去除尾矿淋滤液中重金属及类金属，为废气消减及含重金属的废水生物修复的示范应用提供了数据支持和理论基础
高寒沼泽湿地退化对长江源流域夏汛期径流的影响
No full text高寒沼泽湿地在长江源流域由于气候变化的原因退化显著。高寒沼泽湿地在长江源流域具有重要的水源涵养和径流调节的功能，它的退化会对长江源径流特别是夏汛期径流过程和洪峰特征因子引起变化。认识高寒沼泽湿地退化对长江源流域夏汛期的径流过程的影响，有利于科学认识长江源地区的气候与水文相互作用机制。因此，本文不同于以往的研究只是点观测研究高寒沼泽湿地退化对长江源水文过程的影响，利用发展的具有高寒沼泽湿地模块分布式水文模型(SWAT-ASW)，结合高寒沼泽湿地在流域的退化情况，探讨了高寒沼泽湿地对高寒流域(长江源)的夏汛期径流的影响，并分析湿地的涵养水源和调流条件功能。取得了以下结论：
1）高寒沼泽湿地面积在长江源区1975-2004年30年间退化严重，达到了28%。其中1990-2004年间退化程度比1975-1990年间更显著。面积退化的高寒沼泽湿地植被NPP下降趋势高于面积未退化的。并且在同等降水条件下，面积未退化的高寒沼泽湿地生态系统稳定性好于面积退化的。湿地地表蓄水量分别在3个时期(1975年，1990年，2004年)为13.58×108m3，12.44×108m3和9.75×108m3。分别占流域平均径流的1.06%，0.91%和0.73%。
2）SWAT模型在直门达模拟径流结果是“满意” (NSE=0.63和R2=0.58)，在沱沱河站日径流模拟基本刚刚达到“满意”(NSE=0.51和R2=0.57)，模拟的结果说明SWAT基本能够反映长江源流域的径流过程。此外，在春汛期径流也存在不足的问题。
3）SWAT-ASW模型具有滨河湿地和隔离湿地的水文循环过程，能够很好的反映长江源流域夏汛期(7.15-9.30)径流的过程。SWAT-ASW模型比SWAT模型和SWAT-HEW模型在夏汛期径流的模拟结果更好(NSE = 0.65和R2=0.64)。此外，该模型能够从模型机理角度很好的解释高寒沼泽湿地在长江源流域的涵养水源和调节洪峰功能。
4）高寒沼泽湿地的退化，会引起夏汛期径流的减少。 当高寒沼泽湿地退化10%和退化30%，日平均径流分别下降了6.8%和10.7%。这说明了湿地退化越严重，径流减少程度越大。同样的情况发生在高寒沼泽湿地退化对地表径流和壤中流的影响。当高寒沼泽湿地退化10%和退化30%，地表径流分别减少16.4%和29.7%，壤中流分别减少9.6%和14.9%。而高寒沼泽湿地退化对地下水和ET的影响正好相反，当高寒沼泽湿地退化10%和退化30%，地下水分别增加7.6%和14.1%，ET分别增加1.6%和3.2%。此外，高寒沼泽湿地退化越多，会造成夏汛期稀疏较大径流发生频率增加和中等径流发生频率减少。夏汛期直门达降水径流系数随着高寒沼泽湿地退化加剧而减少，而沱沱河降水径流系数则增大。夏汛期洪峰因子特征分析结果表明，随着高寒沼泽湿地的退化，直门达和沱沱河的洪峰次数增加，而持续时间和上升时间都缩短了
咸水滴灌条件下塔里木沙漠公路防护林土壤水盐时空动态及数值模拟
No full text土壤水作为荒漠生态系统水分的主要存在形式，是制约植被生长的最大限制因子，不仅对沙地土壤的发生、演化和土地生产力产生重大影响，而且在荒漠生态系统的结构稳定性保持和功能正常性发挥等方面具有重要意义。塔里木沙漠公路防护林生态工程纵贯塔克拉玛干沙漠，由于该地区的高强度蒸发，其沙地土壤水分很难维持一个相对平衡状态，从而无法满足大多数植物的正常用水需求，故防护林生态工程的核心便是解决水的问题。然而，长期利用咸水尤其是高矿化度咸水灌溉植被引起的土壤积盐甚至盐渍化问题等，已成为防护林后期建设与维护的重要障碍性因子。基于此，对其开展水盐动态及其数值模拟研究等很有必要。本研究通过野外土壤水盐实时监测揭示了该区土壤水盐的时空动态规律，并分析了其主要影响因子；同时基于室内土壤水分特征曲线试验等进行了土壤水盐运移的数值模拟，并分析了其沙质土壤的水分物理性质。本研究可为区域土壤盐渍化防治、土壤水盐动态预报等提供科学支撑，同时也对防护林后期建设与维护及其灌水制度的进一步优化等具有重要指导意义。
（1）防护林土壤水盐时空动态规律性显著
咸水滴灌下，防护林土壤水盐动态具有显著的周期性规律。时间变化方面：在灌水周期间（4－7月），水分随月变化整体呈下降趋势，而盐分整体有所上升；一个灌水周期内(1－15 d)，水分先后经历了快速下降(1－4 d)、缓慢变化(4－10 d)和基本稳定(10－15 d)三个时期，整体呈幂函数递减规律(y＝8.746t-0.270，t＝1, 2, 3…)；盐分则先后经历了脱盐(1－7 d)和积盐(7－15 d)两个阶段，整体变化规律符合抛物线函数(y＝0.009t2－0.138t＋2.269，t＝1, 2, 3…)。空间分布方面：水平0～60 cm距离内的土壤水分呈一元线性递减分布，而盐分呈一元线性递增分布；垂直0～120 cm距离内的土壤水分表现为较明显的单峰曲线，其峰值位于20 cm土层处，而盐分分布满足逆函数模型，并在表土层距滴头45～60 cm处有显著积盐现象，含盐量高达10～20 gkg-1。
（2）防护林土壤水分特征曲线实测与拟合效果优良
各土层土壤水分特征曲线的表现不尽相同。其中，表土层（0～5 cm）处的曲线除与中间层曲线（40～60 cm）的差异性不明显外，与其它土层曲线的差异性均较显著（P＜0.05），而其它各土层之间的曲线差异性均不显著（P＞0.05）。同时，各土层水分曲线特征反映出的差异与其表现出的基本物理性质差异一一对应，即容重较小、粉粘粒含量较多的土层的曲线位置较高，对应的持水性较强，饱和含水率和凋萎含水率也较高，反之则较低。模型拟合方面，三种曲线模型均可用于拟合防护林试验地的土壤水分特征曲线，但各有优缺点。其中，在拟合精度上，VG模型和BC模型在低吸力段的拟合精度均较高，Gardner模型在中吸力段的拟合精度稍高，但VG模型和BC模型的整体拟合效果优于Gardner模型。
（3）防护林土壤水分物理性质表现出一定层间差异性
防护林土壤各土层持水性由强至弱依次为：0～5 cm，40～60 cm，100～150 cm，60～100 cm和5～40 cm；各土层供水性由强至弱依次为：5～40 cm，60～100 cm ，0～5 cm，40～60 cm和100～150 cm，且整体在低于1.5×105 Pa吸力值时表现较强；各土层有效水含量和进气吸力值均自上而下递减，均值分别为17.3%和13.0 cm H2O。饱和持水量、毛管持水量和田间持水量也随土层自上而下呈同步下降趋势，并与容重成显著一元线性负相关。有效水范围内，防护林地土壤有效水上限对应0.3×105 Pa的吸力值，易效水与难效水的临界点吸力值以1.5×105 Pa为宜；各土层的易效水均多于难效水，总体上，前者均值为13.1%，是后者的3倍；5～40 cm和60～100 cm土层的易效水多，0～5 cm和40～60 cm土层的难效水多，二者比例均为同类最高；同层内易效水比例与土壤持水性之间负对应。
（4）基于根系吸水模型的防护林土壤水盐运移数值模拟具有一定可靠性
在土壤根系密度分布方面：水平方向（0～60 cm）上，梭梭的根长密度分布特征满足指数函数形式；垂直方向（0～120 cm）上，梭梭根长密度函数在0～30 cm土层内呈线性递增，而在30～120 cm土层内呈线性递减。在土壤水盐运移数值模拟方面：基于含根系吸水项的一个灌水周期内防护林土壤水盐运移的数值模拟具有一定的可靠性。其中，土壤水分运移的数值模拟精度整体相对稍好（RSME均值约为0.01），而土壤盐分运移的模拟精度则相对稍差（RSME均值约为0.17）。整体而言，该模拟可用以进行区域土壤水盐动态的预报
水源圈内植物群落和土壤种子库变化特征
No full text在干旱区牧场，由于饮水需求导致牲畜经常性地集中在水源点周围，从而使草地生态系统形成以水源点为中心的梯度退化，形成“水源圈”。作者在新疆准噶尔盆地东部荒漠草原上选择典型水源点，以水源点为中心，在8个方向上设置50 m、100 m、200 m、400 m、800 m和1200 m距离分别设置6个采样距离进行调查取样。记录了水源圈内植物群落功能群组成、数量特征、物种重要值、地上生物量、物种多样性变化特征和土壤种子库组成、密度以及多样性的变化特征，在此基础上分析了土壤种子库与地上植物群落的关系。结果表明：
1）水源圈内，随着距水源点距离的增加，荒漠草原植物群落特征呈现明显梯度变化。
2014年5月和10月分别记录到8科20种植物和6科13种植物。多年生草本植物、特别是博洛塔绢蒿（Seriphidium borotalensis）优势度逐渐增加，一年生草本植物优势度逐渐下降；植物群落、多年生草本植物和一年生草本植物的物种丰富度逐渐降低；群落总盖度逐渐增加，与建群植物博洛塔绢蒿的盖度显著正相关。由于有毒植物骆驼蓬盖度和高度随着与水源点距离的减小而增加，导致群落地上生物量在不同距离间没有出现梯度变化。一年生和多年生杂草在水源点附近优势度的提高，表明随放牧强度升高，水源点附近植物群落趋于退化。
2）放牧改变了水源圈内土壤种子库物种组成和空间分布。
从土壤种子库共鉴定出17种植物种子，分属于8科，即菊科、藜科、禾本科、十字花科、豆科、莎草科、蒺藜科和蓼科，其中藜科和菊科居多。其中一年生植物10种，多年生草本植物7种。水源圈内土壤种子库密度在211.5～362.5粒﹒m-2之间，距水源点50 m处土壤种子库密度最低，距水源点1200 m处最高。距离水源点越近，土壤种子库的物种数量显著增加（Spearman相关分析，R=-0.74，P<0.01），一年生草本植物种数所占比例减小，多年生草本植物种数所占比例增大。相邻采样点，土壤种子库物种组成相似性指数较高，为0.70～0.84，显示出较小的空间异质性。距离水源点越近，土壤种子库密度显著减小（ANOVA，df=5，F=15.47，P<0.05），多样性指数、丰富度指数和均匀度指数增大。水源圈效应增加了土壤种子库物种数量，导致主要建群植物种子的减少，短命、类短命草本植物种子的增加。
3）水源圈内植物群落和土壤种子库物种组成上有较高的相关性，地上植物群落与土壤种子库相似性系数变化范围为0.36～0.81，且距水源点越近，相似性越高，在距水源点50 m处达到最高值0.81
木蓼属的谱系地理格局及进化历史研究
No full text为了研究中国北方干旱区植物空间遗传格局以及对第四纪环境变化（例如冰期循环、沙漠扩张）的响应，我们选择木蓼属（Atraphaxis）以及属下的木蓼（Atraphaxis frutescens）在属和种的水平对其谱系地理格局进行了研究。
在木蓼的谱系地理研究中，我们共采集了木蓼33个自然居群的272个样本。通过对psbK-psbI以及psbB-psbH两个叶绿体基因间隔区测序，共确定了10个单倍型。对其居群的遗传结构进行分析，结果发现木蓼的总遗传多样性(HT=0.858)较高，而居群内遗传多样性(HS=0.092)比较低。分子方差分析结果认为其居群遗传变异主要发生在地理组之间。BEAST分子钟分析结果认为单倍型之间的遗传变异主要发生在更新世中晚期，我们推断其遗传分化主要是由居群隔离以及干旱化扩张等因素引起。古尔班通古特沙漠以及库姆塔格沙漠的扩张促使了木蓼在西部、中部、东部居群的遗传分化。另外，两个可能的避难所被确定，包括伊犁河谷以及准噶尔盆地北缘。另外，早全新世之后，气候逐渐变暖以及适宜栖息地的扩张促使了木蓼的近期扩张。
在对木蓼属的研究中，我们总共采集了木蓼属在中国分布的11个种72个居群总共564份样本。我们分析了木蓼属的种内谱系地理格局、祖先栖息地以及可能隔离/迁移事件。结果表明木蓼属除一些广布种以及同域分布的单倍型外，其它单倍型都是每个物种独有的。我们检测到木蓼属较高的总遗传多样性(hT=0.919)。BEAST分析认为木蓼属的主要分歧时间发生在更新世早期至更新世晚期（2.31-0.05 Ma），与中国北方沙漠的形成时间趋于一致。我们认为腾格里沙漠的扩张催生了沙木蓼这一物种。S-DIVA分析结果认为木蓼属的祖先栖息地包括伊犁河谷、准噶尔盆地、塔里木盆地以及黄土高原的大部分地区
拟南芥ndr1突变体对UV-B辐射的抗性生理响应研究
No full text在增强的UV-B辐射（ultraviolet-B radiation）作用下，植物体会受到一定的影响，产生活性氧自由基（ROS），造成DNA、蛋白质的损伤，使茉莉酸、水杨酸及乙烯等植物激素的含量发生变化。迄今为止，有研究发现植物在受到UV-B辐射时有两条通路在抵御紫外线伤害时发挥作用，一条是通过特异的紫外光受体UVR8来启动自身的应答机制来减弱辐射的伤害程度，另外一条是通过MAPK途径传导UV-B辐射，但是这两条通路的研究都还并不完善。本实验以模式植物拟南芥哥伦比亚（col）野生型、cim7（Constitutive immunity 7）突变体和ndr1（Non-race-specific disease resistance 1）突变体为研究材料，目的是揭示NDR1（Non-race-specific disease resistance 1）基因缺失时紫外线辐射对植物生理生化的影响及初步探讨紫外线辐射下植物的保护机制。 主要结果如下：
（1）在增强UV-B辐射后，拟南芥野生型、ndr1突变体及cim7突变体的生长都受到了抑制。从增强UV-B辐射后三种拟南芥叶片的表型看出，辐射对叶片造成了不同程度的损伤， cim7叶片受到损伤最为严重，叶片明显萎蔫，叶色变为黄绿色；野生型其次，叶片萎蔫，叶色稍暗；ndr1突变体受到伤害相对较小。通过电子透镜的观察，ndr1内部叶绿体结构完整。进一步确认ndr1突变体的叶片对UV-B辐射的敏感性较弱，野生型和cim7突变体对UV-B的敏感性较强。
（2）在生理生化方面，增强UV-B辐射后，三种拟南芥受到了氧化胁迫，细胞内的活性氧物质过氧化氢的含量明显上升，丙二醛含量也明显升高，叶绿素含量均降低，其中ndr1突变体膜脂氧化程度较高。三种拟南芥的紫外吸收物质的含量有所上升。col野生型、ndr1突变体和cim7突变体细胞中的抗坏血酸和谷胱甘肽的含量都有所升高，其中ndr1突变体在处理前后SOD、POD活力较高，处理后的CAT和APX活力也明显高于另外两种拟南芥。
（3）通过Real time PCR分析，拟南芥中UVR8途径中的AtHY5基因的表达量有明显升高，同时，拟南芥细胞内的抗逆相关基因AtPR1、AtPAL2的表达量也有明显的上调。在ndr1突变体中，苯丙烷代谢相关的AtC4H基因以及和类黄酮合成相关的At4CL3和AtCHS基因在处理前表达量较高，AtPAL2基因在处理后表达量明显
升高。在ndr1突变体中，和DNA损伤修复相关的切除修复基因，如AtCSA、AtDDB1b和AtRAD54的表达量有明显的升高。在野生型和cim7突变体中，和DNA损伤修复相关的切除修复相关基因AtDDB2、AtUVH1和错配修复基因AtMSH2、AtMSH6的基因表达量都有上调。处理前后ndr1突变体的细胞周期相关的AtCYCLIN、AtHIS4基因的表达量较低。处理后的cim7突变体中AtCYCLIN基因有明显下调，野生型中的AtSIM基因有明显上调。
从上述实验结果得到结论：拟南芥ndr1突变体对于增强的UV-B辐射较野生型不敏感，NDR1基因的缺失对植物抵抗UV-B辐射来说有一定积极作用。Ultraviolet-B（UV-B）radiation is a negative impact factor to plant growtrh. It cause the reactive oxygen species(ROS) burst in plant cell and damage to DNA and protein. Meanwhile, the contents of plant hormone such as jasmonic acid, salicylic acid and ethylene were changed by UV-B radiation. Up to now, two biological paths were found to against UV-B radiation stress in plant. One is to start their own response mechanism through specific receptors of UVR8 ultraviolet radiation to reduce the damage, and another is through the MAPK pathway to avoid the harmful from UV-B. But there did not have detail researchs focus on these two pathways. Using Arabidopsis thaliana wild-type col, mutant ndr1（Non-race-specific disease resistance 1） and mutant cim7（Constitutive immunity 7）, we explored the physiology and biochemistry responses and the protection mechnisms of plant to strong UV-B radiation. The results were as follows:
(1) Under strong UV-B radiation, the growth of wild-type, ndr1 and cim7 have been suppressed. Radiation caused varying degrees of damage on Arabidopsis thaliana leaves. cim7 was severely damaged, and leaves was turned to obvious wilt and yellow-green. leaves of col were also wilted and turned to dark. ndr1 were minor injured. By the transmission electron microscope, we found chloroplasts structure were intact in ndr1 plants. Its further confimerd that ndr1 were less sensitivity to UV-B radiation than col and cim7.
(2) In physiological and biochemical aspects, three kinds of Arabidopsis thaliana faced oxidative stress under strong UV-B radiation, ROS substance such as hydrogen peroxide obviously increased, MDA was also increased, the chlorophyll content was decrease. The ndr1 mutant of Arabidopsis thaliana had a higher degree of membrane lipid oxidation. The ultraviolet absorption substances were increase. The content of ascorbic acid and glutathione were increase in col, ndr1 and cim7. ndr1 had a high activity of SOD and POD before and after treatment. The activity of CAT and APX were higher than others after treatment.
(3) Using Real time PCR technique, gene expression data indicated that the expression of AtHY5 gene which is a key gene in the UVR8 pathway was up-regulated in all three Arabidopsis thaliana . Resistance related gene of Arabidopsis, such as AtPR1 and AtPAL2 was also up-regulated expression. In ndr1, phenylpropanes metabolizing gene AtC4H and flavonoid biosynthesis related geneAtcyclin genes At4CL3 and AtCHS were also expressed with high level before treatment, but AtPAL2 gene had a obviously increase after treatment. After treatment, DNA excision repair genes, like AtCSA, AtDDB1b and AtRAD54 were up-regulated in ndr1. DNA excision repair genes AtDDB2, AtUVH1, mismatch repair gene AtMSH2 and AtMSH6 were up-regulated. Cell cycle genes AtCYCLIN and AtHIS4 showed lower expression in ndr1 before and after treatment. After treatment, expression of AtCYCLIN was down-regulated in cim7, expression of AtSIM was up-regulated in col.
In conclusions: ndr1 was not sensitive to strong UV-B radiation compared to wild-type, the deletion of NDR1 gene have certain positive effect in resistant to UV-B radiation
塔里木河下游河岸胡杨耗水模型研究
No full text在生态系统中，森林是一个巨大的水分利用系统，它通过降水量，储存水分，减少地表径流，提高水分的利用。胡杨是干旱区的重要特种树木，根系发达，主要依靠地下水生存。在降水量偏小，气候极端干旱的西北地区，水资源紧缺，水分蒸发量快。在绿化造林和植被恢复过程中，通过胡杨树干液流量来估算胡杨林的耗水量，从而控制水分浪费，可以有效地利用塔里木河水资源。利用热扩散技术测定树木耗水量是当前的研究热点。
本研究以塔里木河下游的三种不同树龄的胡杨作为研究对象，从1月到12月连续测定胡杨树干液流量，以液流量日变化、月变化和季节变化来分析液流量变化规律并对液流量和环境因子进行同步监测。目的是研究胡杨树干液流量的日液流量变化，月液流量变化和季节液流量变化规律，找出影响胡杨树干液流量的最大影响因子，建立液流量与环境因子之间的回归方程，为塔里木河下游地区的胡杨输水情况和水资源的合理利用提供理论基础和参考依据。研究结果表明：
1) 三种不同树龄胡杨树干液流量有相似的变化规律，但是在液流量上存在一些差异。植物液流速率不仅受到自身的生理影响，而且还受到周围环境的影响；
2) 胡杨树干液流量的日变化规律存在明显的昼夜变化。晴天液流启动早、停止晚、高峰持续时间长；阴天则启动晚、停止早、高峰持续时间短，液流速率小，夜间液流速率依靠根压来进行微弱的活动，并且所占比例随着气候的变化也大有不同，夏季胡杨树干液流速率由于大气温度和太阳净辐射量的增加，占全年液流速率的比例远大于春季、秋季以及冬季；
3) 相关性分析表明，胡杨树干液流速率与气象因子存在着良好的相关性，在一定范围内，与太阳净辐射、大气温度呈显著性正相关，与相对湿度呈负相关，与风速的相关性较差；至于土壤因素，虽然相关性较小，但仍然起着重要的作用；胡杨日液流量与地下水位和胡杨胸茎横截面积也具有极高的相关性，并与地下水位呈显著性负相关，与横截面积呈显著性正相关。
4) 三个回归模型均表现出较好的模拟效果，其中非线性回归模型的模拟精度最高，三年拟合系数分别为0.5326、0.6760和0.6949，具有使用简便、影响因子易测定、一定精度等优点，能够更好刻画植被腾发量的复杂的非线性特性，为干旱区自然植被耗水量估算、模拟和生态需水量计算提供了新的思路和方法
