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[博士论文] 刘军立
遗传学 华中科技大学 2017(学位年度)
摘要:杜氏盐藻Dunaliella salina(Dunal)即是研究植物耐盐机制的经典模型,也是生产重要经济代谢产物β-胡萝卜素以及生物柴油前体的重要生物储备,具有重要的经济价值、营养价值以及商业价值。
  杜氏盐藻对高盐的适应过程是一个繁杂而精细的综合调节过程。到目前为止,已发现并且鉴定的杜氏盐藻耐盐基因少之又少。为了获取杜氏盐藻更多的耐盐基因,研究其高盐耐受机制,在构建杜氏盐藻高质量的cDNA文库的基础上,本研究通过高盐筛选策略筛选cDNA文库,共获取37个耐盐基因。这些耐盐基因编码翻译系统组件蛋白、F-box蛋白质(SKIP5)、蛋白质折叠相关蛋白(蛋白质异构酶DsPDI和肽酰脯氨酸顺反异构酶DsCYP1)、亚精胺合成酶等。它们异源(大肠杆菌)高表达能够提高大肠杆菌高盐耐受能力。采用相对定量PCR技术研究发现,Dscyp1基因表达水平受高盐调控(呈现先增加后降低至本底水平的动力学变化)。经分析可断定该基因可批量调控下游耐盐基因的表达。此外,我们还发现一些新的耐盐基因。伴随着这些耐盐基因的功能挖掘和注释,我们对杜氏盐藻耐盐机制的理解将会更深刻,了解的更清楚。通过与基因工程与操作技术、现代遗传育种技术相结合,来提高农作物的高盐耐受性,进而利用我国广大盐碱地种植农作物,提高农作物产量,进而解决目前所面临的农业难题。
  为了进一步完善杜氏盐藻基因组信息,我们采用二代测序技术,利用Illumina Hiseq2000测序平台,进行高通量测序。原始数据(约5.86 GB)经过纯化处理后为高质量序列(29,326,716条)。采用Trinity和CodonCode aligner软件,对这些序列从头进行拼接,得到39,820条单一基因(unigenes)。这些单一基因是进行功能注释以及聚类分析,挖掘杜氏盐藻耐盐相关的代谢过程以及重要酶的基础。为了挖掘杜氏盐藻遗传信息,搭建其核心代谢网络,本文描述了杜氏盐藻的代谢过程,主要详细描述了盐胁迫相关的化合物(渗透平衡产物以及多胺)、能量分子(脂质、淀粉)的代谢途径,为实现杜氏盐藻批量生产有经济价值代谢产物提供了候选基因和理论依据,增强了遗传操作的可行性及成功率。胁迫激活的信号调节杜氏盐藻的代谢机制预测使我们进一步了解了杜氏盐藻的耐盐机制。关于多胺代谢过程的分析暗示了降低精胺合成底物的提供会帮助杜氏盐藻在盐胁迫下实现持续生长。这样的话对实现杜氏盐藻批量生产有经济价值的代谢产物具有重要的指导意义。另外,经分析发现杜氏盐藻具备能量结合型碳酸盐转运系统,编码两种磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PPC),用以保证杜氏盐藻高效的固碳能力。更重要的是,杜氏盐藻第一个大规模的转录测序具有非常高的分辨率,这为将来进一步的比较基因组学研究提供了基础。
[硕士论文] 席文静
动物学 青海师范大学 2017(学位年度)
摘要:2015年5月~10月和2016年5月~10月,统计了青海西宁西山访花昆虫和虫媒植物的种类和数量,对虫媒植物的花部特征和主要访花昆虫类群的特征进行了比较分析。
  调查共记录到西宁西山重要访花昆虫可分为4目25科88种。其中包括鳞翅目昆虫9科36种,蝶类为主要访花昆虫;双翅目昆虫5科25种,食蚜蝇类为主要访花昆虫;膜翅目昆虫6科15种,蜜蜂类和熊蜂类为主要访花昆虫;鞘翅目昆虫5科12种。
  调查共记录西山虫媒植物31科93属153种,菊科、豆科、毛茛科、唇形科、十字花科和蔷薇科为西山虫媒植物的重要类群。
  通过对各虫媒植物花部特征的分析及对应传粉昆虫的记录显示,菊科植物主要访花昆虫为双翅目、膜翅目蜜蜂类和熊蜂类、鳞翅目和鞘翅目芫菁类和瓢虫类昆虫。豆科植物主要访花昆虫为双翅目食蚜蝇类、膜翅目蜜蜂类和鳞翅目蝶类。毛茛科植物主要访花昆虫为双翅目和膜翅目蜜蜂类昆虫。唇形科植物主要访花昆虫为双翅目和膜翅目蜜蜂类昆虫。十字花科植物主要访花昆虫为膜翅目和双翅目。蔷薇科植物主要访花昆虫为双翅目、膜翅目和鳞翅目蝶类昆虫。
  重要访花昆虫类群对虫媒植物的适应分析显示,双翅目昆虫偏爱伞形花序和聚伞花序;膜翅目昆虫喜爱采访花朵较大的、颜色鲜艳的花;鳞翅目昆虫中所采访的花多为花朵较大、鲜艳的单生花、总状花序和头状花序的花。鞘翅目昆虫多访问菊科黄色的花。
  西山访花昆虫群落月间动态分析、多样性分析以及相似性系数分析都显示出与虫媒植物的开花时间上的一致性。
  虫媒植物的花序、花冠、以及花色对访花昆虫的这些适应性特征,又使得访花昆虫在长期的进化过程中在身体结构方面发生了相应的变化。昆虫的不同口器、喙的长短对应了不同的访花方式。很多访花昆虫的胸部、腹部和附肢具毛,这些身体特征都有利于昆虫的访花的过程携带花粉,有效的提高了昆虫传粉的效率。另外蜂类的携粉足更是对访花行为的特异性进化。
[硕士论文] 史飞飞
地图学与地理信息系统 青海师范大学 2017(学位年度)
摘要:本文以青海省湟水流域为研究区,以HJ-1 A星HSI高光谱遥感影像,野外实测植被冠层光谱和其它辅助分类数据为数据源,借助新兴的高光谱遥感技术对研究区内典型植被类型进行高光谱遥感识别和分类研究。上述数据经预处理、光谱数据形式变换、高光谱数据降维和影像分类特征选取后,分别采用支持向量机(SVM)、BP神经网络(BPNN)、最大似然分类(MLC)、CART决策树(CART-DT)和波谱角填图(SAM)共5种分类方法进行典型植被遥感分类。考虑到研究区地形的复杂性、地物类型斑块破碎和植被类型多样性的特点,在分类特征数据中融入了地形辅助分类数据(包括数字高程模型、坡度和坡向)和光谱特征参量数据(绿峰幅值、红谷幅值和红边归一化植被指数)。本文的目标就是对上述5种分类方法的分类结果进行对比分析和精度评价,获取不同分类方法间的优劣性,同时寻求较优的光谱数据变换形式和高光谱影像降维方法,以探索适用于复杂地形区的植被高光谱遥感分类方法。主要研究结论如下:
  (1)本文采用的5种分类方法中,SVM的分类效果最优,其最高总体分类精度达89.21%,Kappa系数为0.88。BPNN的分类精度次于SVM分类精度,其最优总体分类精度达88.7%,Kappa系数为0.87。CART-DT的分类效果略低于上述两种分类器,其最优总体分类精度为87.69%,Kappa系数为0.85,但采用CART-DT方法的分类效率要显著高于SVM和BPNN分类器,且也能获得较优的分类精度。利用SAM方法分类精度低于上述3种,其最高总体分类精度达到了85.5%,Kappa系数为0.83,SAM分类器是目前广泛应用的高光谱遥感分类方法,对于高光谱影像分类较为适用,但该算法前期的端元光谱选取较为耗时,同时端元光谱的准确选择对于波谱角分类的精度也有较大影响。MLC分类效果最差,其最优总体分类精度为77.91%,Kappa系数为0.74。
  (2)针对研究区内8种典型植被类型,寒温性常绿针叶林的制图精度最高达86.05%,且5种分类器对于该种植被类型均有较高分类精度。温性落叶阔叶林的最优制图精度达88.00%,SVM和BPNN分类器的对该类型的识别精度要高于CART-DT和SAM,而MLC的识别精度最低,其制图精度仅为72.00%。对于灌丛植被最优制图精度达87.00%,CART-DT对于灌丛类型的识别精度要低于其它4种分类器,且4种分类器对于该种类型的识别精度均保持在86%左右。草原类型的最优制图精度达到88.15%,总体而言5种分类器对于草原类型的识别精度SVM较高,而SAM识别精度略低,其它3种分类器保持在85.00%左右。栽培植被最高制图精度为91.67%,5种分类器对栽培植被的识别效果依次为SVM>BPNN>CART-DT>SAM>MLC。高山流石坡植被的最高制图精度达到94.00%,SVM、BPNN和CART-DT对该种类型识别精度均最优,SAM次之,而MLC分类方法效果最差。无植被覆盖区的最优制图精度达93.85%,5种分类器对于该种类型的识别均能获得较高的精度,MLC和SAM分类法的识别精度要略低于其它分类方法,水体的最优制图精度达到93.33%,SAM对于该类识别效果要略低于其它4种分类器。
  (3)本文采用了MNF降维结果+辅助分类数据、PCA降维结果+辅助分类数据、ICA降维结果+辅助分类数据共3种分类数据形式,通过对该3种数据类型的12种分类结果分析发现,采用MNF降维结果+辅助分类数据的分类精度要优于其它两种,其平均总体分类精度达86%,采用PCA降维结果+辅助分类数据的分类效果次之,其平均总体分类精度达84%,而采用ICA降维结果+辅助分类数据的平均总体分类精度达81%。因采用的辅助分类数据均相同,所以可以得出文中对HSI高光谱数据采用最小噪声分离(MNF)、主成分分析(PCA)和独立主成分分析(ICA)共3种高光谱降维方法,其降维效果依次为MNF>PCA>ICA。
  (4)本文经数据形式变换获得原始(R)、倒数(1/R)、对数(log(R))和连续统去除(CR)4种高光谱影像数据,并利用该4种数据类型,采用波谱角填图进行典型植被类型分类,通过精度评价表明,采用CR数据分类精度最优,其总体分类精度达85.5%,Kappa系数为0.83。采用 log(R)数据其总体分类精度达84.82%,Kappa系数为0.82。采用R数据其总体分类精度达82.29%,Kappa系数为0.79。而采用1/R数据分类精度较低,其总体分类精度为80.61%,Kappa系数为0.77。结果表明针对原始光谱数据选取较为适用的数据变换形式能够提高分类器的识别精度,4种数据形式进行典型植被分类其效果依次为 CR>log(R)>R>1/R。
[硕士论文] 徐丹丹
地下水科学与工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:西北干旱半干旱地区,降水稀少、蒸发强烈、地表水资源匮乏,地下水作为重要的供水水源是影响社会经济发展和生态环境的重要因子。但是由于地下水不合理开采导致旱区生态植被受损,因此地下水与植被相互作用研究,对旱区水资源调控、可持续发展具有重要意义。其中植被耗水量的确定以及水位下降后植被的响应研究,是地下水与植被相互作用研究的主要内容。
  针对上述问题,本文从场地尺度与区域尺度开展研究。利用从位于陕西省榆林市的国土资源部地下水与生态野外科学观测研究基地获得的观测数据,计算毛乌素沙地优势乔木(旱柳和小叶杨)的蒸腾量,研究其耗水量与气象因子的关系。为将场地尺度的蒸腾量观测结果推广至其他气候区、水位埋深及土壤条件,利用hydrus1D软件,模拟西北地区不同气候区48个气象站点在不同水位埋深及土壤条件下的植被蒸腾量。根据模拟结果提出预测模型,并进行了验证。Hydrus模型作为地下水与生态关系研究的常用方法,但在很多模拟中无法获取到实测的初始条件,本文系统开展了初始条件对模拟结果的影响。通过本次研究,取得如下主要结论:
  (1)利用树干液流计算植被耗水量时,要考虑不同方向和不同深度的监测结果,如果忽略这种方位间和深度上的变化,整树耗水结果的计算误差可达104%。
  (2)树干液流密度与气象因子的相关分析表明,旱柳和小叶杨的蒸腾量与大气辐射相关性最好,其次为气温。时滞分析表明,旱柳与小叶杨的耗水量与净辐射之间没有时滞,与水汽压亏缺间存在1小时的滞后。
  (3)毛乌素沙地优势乔木旱柳日平均耗水量2.9L,小叶杨日平均耗水量2.4L。
  (4)随着地下水位的下降,植物蒸腾量呈指数衰减;植物蒸腾量与多年平均降雨量呈线性正相关。根据这两种相关关系,建立了以多年平均降雨量为变量的预测方程,来预测地下水位变化后的植物蒸腾量的变化。野外验证表明,该预测方程具有较普遍的适用性。
  (5)水位埋深大和土壤干燥时,初始条件对模拟结果的影响时间越长。降雨会减低初始条件对模拟结果的影响。当缺少观测数据时,Spin-up可作为获取初始条件的一种有效方法,将初始条件设为田间持水率是误差较大。
  论文综合利用原位观测技术与数值模拟、数学统计、遥感等多种技术方法,开展了场地尺度和区域尺度地下水与生态的关系研究。查明了单株植被耗水规律及与气象因子的相关关系,评估了地下水位、多年平均年降雨量对植被耗水量的控制影响作用,提出预测模型,并针对仪器安装及模型设置中的一些技术方法进行了改进,为旱区地下水合理开发与生态环境保护提供了技术支撑。
[博士论文] 郝瑞娟
水文学及水资源学 长安大学 2017(学位年度)
摘要:碳捕捉和存储技术(CCS)是目前降低二氧化碳排放量,应对全球气候变化的新举措。然而,二氧化碳的存储安全问题一直是这项技术的关键点和难点。存储的二氧化碳一旦发生泄漏,就会以气或汽水的形式进入大气、土壤,影响土壤—植被系统,甚至会影响到整个生态系统。严重时还会给人、畜的生存带来压力。为了确保二氧化碳存储安全,本研究依托青海省海东市平安地区三合镇天然二氧化碳泄漏场,对土壤—植被系统的响应特征进行原位观测,揭示了天然高浓度二氧化碳泄漏条件下,土壤特征的变化、土壤高光谱特征的变化;植被生理生态特征的响应、植被高光谱特征的响应。在此基础上建立了高光谱参数与叶绿素之间的响应模型,提出了动态监测二氧化碳泄漏的科学方法,确立了二氧化碳地质存储泄漏下土壤—植被系统的监测体系,提出二氧化碳泄漏的阈值指标。该研究成果更接近于二氧化碳地质存储泄漏的实际情况,对二氧化碳地质安全存储与监测预警具有重要的理论指导和实际应用价值。
  (1)CO2泄漏后会显著影响泄漏点附近大气CO2浓度,踞喷发点5cm处CO2浓度在489476-641ppm之间,对生物具有危害性;70cm处CO2浓度在5010-429ppm之间,对生物具有潜在危害性;140cm以上,CO2浓度显著降低,最大浓度仅为1350ppm,最小值与空气中的二氧化碳含量一致。不同方位CO2扩散结果表明,风向导致二氧化碳在各个方向上的分布不均。主风向上CO2浓度在2300-400ppm之间,显著高于非主风向上CO2浓度。对喷发的CO2气体进行碳同位素测定,其值在0.04±0.36‰之间,远低于空气中CO2的碳同位素组成。结合其他学者的研究结果得出,喷发的CO2主要来源于地壳。
  (2)受泄漏场内CO2喷发泉间歇式喷发作用影响,5米范围内土壤表层为片状钙积层,极紧实,颜色较浅,呈黄褐色;10米范围内受间歇式喷发泉作用减弱,土壤表层为团粒状覆盖层,紧实度降低,颜色较深,呈灰褐色。随土壤结构的改变,对水分的渗透和保持作用会发生改变。总体上,随土壤剖面深度增加,其水分含量呈现出先升高后降低的变化规律。但由于钙积层的阻碍作用,近喷发泉土壤剖面各层水分含量变化趋势较大,远离喷发泉土壤剖面各层水分含量变化趋势较平缓。
  (3)在土壤水分条件未达到饱和状态时,含水量越高光谱反射率越低;土壤颜色越浅高光谱反射率越高;土壤表面覆盖率越高光谱反射率越低。通过对原始反射光谱作数据转换和微分处理,发现CO2胁迫下土壤光谱及数据转换后的一阶微分处理曲线在580和680nm处的吸收峰变化随土壤受CO2泄漏作用不同而存在显著差异,尤其是倒数一阶微分处理曲线波动最小,是一种较理想的处理方法。
  (4)当CO2体积分数达到20%时,大豆叶片和荚果出现不同程度卷曲,叶片颜色受到影响,较健康植株呈黄绿色,茎干出现不同程度倒伏,植株表现出矮小特征。马铃薯也表现出相似变化规律,叶片呈黄绿色,植株较矮小,结薯数少,且单薯重量低。地上与地下部分干/鲜重极显著低于对照组,且地下部干/鲜重对CO2浓度变化更敏感。
  (5)CO2浓度增加使马铃薯在叶片水平上表现为气孔导度降低;在植株水平上表现为光合作用和蒸腾作用减弱,但水分利用率却有所提高。净光合速率与胞间CO2浓度呈正相关,说明马铃薯光合作用减弱是由气孔因素控制的。
  (6)大豆、马铃薯叶片红边位置、红肩位置、吸收宽度与叶绿素含量变化趋势一致,对称度与叶绿素含量变化趋势相反。吸收谷波长、绿峰波长与叶绿素含量之间没有确定的数值关系。大豆叶绿素含量与绿峰处反射率成负相关,与吸收谷底位置、红边波长呈正相关,特征方程为:Y=11.9X1-45.1X2+17.6X3-19575;马铃薯叶绿素含量与吸收谷底反射率、红边波长和吸收宽度呈正相关,特征方程:Y=-2260.315+1769.767X1+0.068X2+12.366X3。
  (7)采用六种方法提取大豆、马铃薯叶片红边位置,其中最大一阶导数法和拉格朗日插值法提取的大豆红边位置与叶绿素含量相关性最高,四点内插法相关性最低。倒高斯拟合法和线性四点插值法提取的马铃薯红边位置与叶绿素含量相关性最高,多项式拟合法相关性最低。
  (8)借助遥感和高光谱手段,建立了大气—植被—土壤—地下水一体化监测二氧化碳地质存储安全体系。将地表位移变化,土壤、植被光谱变化,植被生理生态特征变化,土壤微生物、动物和理化性质变化以及地下水化学特征相结合,进行CCS的安全存储监测,提出了CCS安全监测阈值体系,多尺度、多角度保证二氧化碳地质存储的安全性。
[硕士论文] 武燕
生物化学与分子生物学 兰州理工大学 2017(学位年度)
摘要:土壤盐渍化是荒漠化的主要类型之一。黑果枸杞(Lycium ruthenicum Murr.)广泛分布于中国西北荒漠区,对盐渍土壤表现出较强的适应能力,黑果枸杞盐碱适应性的研究对荒漠区植被的恢复及生态环境的治理具有重要意义。本文以荒漠植物黑果枸杞为研究对象,野外调查了黑河下游额济纳地区优势荒漠植物黑果枸杞的8个自然群落的种群分布格局、群落物种组成及结构,测定了黑果枸杞14项叶片功能性状指标(TWC、RWC、LDMC、SLA、SLV、LT、Suc、LD、C、N、P、C/N、C/P、N/P),分析了群落多样性与土壤离子、土壤盐分及pH之间的关系,种内叶片功能性状分化变异特征,及性状之间、性状与土壤盐分之间的关系;室内采用NaCl与复合盐碱(NaCl、Na2SO4、NaHCO3、Na2CO3)对黑果枸杞种子与幼苗进行胁迫处理,分析了NaCl与复合盐碱(NaCl、Na2SO4、NaHCO3、Na2CO3)处理对黑果枸杞种子与幼苗生理特性的影响。主要结果如下:
  (1)对黑河下游额济纳地区8个离主河道不同距离、不同水盐环境、不同荒漠土壤类型的优势种黑果枸杞群落进行的野外生态调查显示,群落由7科15属15种植物组成,优势植物包括:黑果枸杞、花花柴(Karelinia caspica)、红砂(Reaumuria soongorica);离河道最远的轻度盐碱沙漠群落黑果枸杞种群呈随机分布,其它黑果枸杞群落种群呈聚集分布格局;群落多样性优势度指数范围0.51-0.94,丰富度指数的范围为1.33-4.1,均匀度指数范围0.16-0.80,香奈-维纳指数范围在0.11-0.88;通过CCA排序分析显示,土壤盐分离子Mg2+、K+、SO42-含量主要影响优势度指数、香奈-维纳指数,而CO32-、K+、SO42-、Ca2+离子含量及 pH值共同决定均匀度指数,Cl-、Mg2+、HCO3-离子主要影响丰富度指数。黑果枸杞群落物种组成相对稀少,物种分布不均匀,结构总体上比较简单,群落物种多样性偏低。
  (2)黑果枸杞叶片功能性状及其土壤环境响应的研究中,SLA与LDMC和LD之间呈极显著负相关(P<0.01),SLV与LDMC呈极显著负相关(P<0.01)、与TWC呈极显著正相关(P<0.01)、与RWC呈显著正相关(P<0.05),LDMC与LD呈极显著正相关(P<0.01),C与P呈显著负相关(P<0.05),P与N/P和C/P之间呈极显著负相关(P<0.01),N与C/N之间呈极显著负相关(P<0.01);群落样地表层土壤盐分(0-20cm)与叶片LT、SLV、Suc、TWC均呈显著正相关(P<0.05),与RWC呈极显著正相关关系(P<0.01),与C和N之间存在极显著负相关关系(P<0.01)、与C/N呈极显著正相关(P<0.01)。SLA、LDMC、SLV可以作为反映黑河下游黑果枸杞适应不同土壤环境的关键叶片水分性状;黑果枸杞叶片C/P与N/P值主要取决于P含量的变化,C/N值主要取决于N含量的变化;叶片N/P值(8.78)<14,反映出黑河下游荒漠黑果枸杞的生长更易受N元素限制;叶片功能性状与土壤表层(0-20cm)盐分之间的关系反映了荒漠植物耐盐抗旱的适应策略。
  (3)NaCl胁迫试验显示,当NaCl浓度为150mmol·L-1时,黑果枸杞幼苗各器官含水量、干重、幼苗株高值均最高;与对照相比,盐处理能显著提高黑果枸杞叶和茎中的Na+浓度,地上部分Na+浓度高于根部;黑果枸杞根和茎在NaCl胁迫下能较好地维持K+的稳定;与对照相比,50、100、150和200mmol·L-1 NaCl分别使黑果枸杞根ST值增加了167%、68%、106%和98%。研究表明,150mmol·L-1NaCl是黑果枸杞最适生长浓度;黑果枸杞幼苗地上部分Na+的积累可以改善地上部分的水分状况;黑果枸杞是一种积盐型植物。
  (4)复合盐碱胁迫试验显示,总盐浓度在5-25mmol·L-1,A、B、C组(不同碱性)种子萌发指数均高于对照,当总盐浓度大于75mmol·L-1,随盐浓度的增大,各组种子萌发受到抑制;高盐浓度(350mmol·L-1)胁迫下,电解质外渗率最大,并随碱性增强,黑果枸杞叶片电解质外渗率增加;一定盐浓度范围(5mmol·L-1-125mmol·L-1)黑果枸杞叶和茎中维持较稳定的含水量,当盐浓度大于125mmol·L-1,随盐浓度的增大,各组叶和茎中含水量均减少,盐浓度为350mmol·L-1时,各组叶和茎中含水量最少,随碱度增大,含水量减少;一定盐浓度范围(5mmol·L-1-200mmol·L-1)内黑果枸杞幼苗长势良好,当盐浓度大于200mmol·L-1,随盐浓度的增大,各组幼苗存活率均降低,盐浓度为350mmol·L-1时,C、D、E组幼苗存活率最低。结果表明,低浓度总盐(5-25mmol·L-1)和适当的碱性条件可以促进黑果枸杞种子萌发;总盐浓度,总盐浓度与pH间协同交互作用对茎、叶含水量、幼苗存活率影响显著。
[硕士论文] 李博
植物学 包头师范学院 2017(学位年度)
摘要:目的:
  澄清点柄乳牛肝菌复合群(Suillus granulatus complex)的种类组成,对该复合群下新种进行描述并揭示其地理分布。
  方法:
  通过形态鉴定对点柄乳牛肝菌复合群真菌进行鉴别,由于用以区别的形态特征不明显,进而对分子材料进行DNA提取及PCR扩增,获得了ITS、LSU、EF1a三个基因片段,再结合从GenBank中下载的相关序列,利用不同的序列分析软件构建系统发育树并分析点柄乳牛肝菌复合群种类组成、各个种之间的相互关系及其地理分布,为新种的识别和描述提供依据。
  结果:
  根据ITS、LSU、EF1a的系统发育树拓扑结构显示,该复合群形成了一个支持率高达100%的主支和三个次级进化枝,并显示出一定的地理分布特点。
  结论:
  点柄乳牛肝菌是具有至少三个不同类群的复合群,该复合群主要包括Suillus granulatus、Suillus flavipunctipes和 Suillus tenuistipitatus三个种,其中的 S. tenuistipitatus和 S. flavipunctipes拟定为新种。根据点柄乳牛肝菌真菌与共生树种的共生专一性,推测该复合群与共生树种间具有协同进化的现象,并具有典型的洲际间分布特征。
[硕士论文] 李鑫
自然地理学 四川师范大学 2017(学位年度)
摘要:开都河是我国最大内陆淡水湖“博斯腾湖”的主要入湖河流,也是焉耆绿洲及下游地区工农业生产、生态用水的重要来源。开都河出山径流量不仅取决于降水、温度等气候因子,还与流域内的植被存在相互依存关系。本文以开都河大山口为界,研究其上游集水流域内不同海拔植被长势的变化,为进一步阐明水文特征对植被生态的响应提供科学依据。研究基于1977~2015年Landsat遥感影像,结合数字高程模型(DEM),首先利用Arcgis、ENVI等工具对影像进行了校正、拼接和裁剪,在该过程中针对影像拼接缝问题提出了利用MATLAB编程的削弱方法。其次,通过MATLAB编程绘制了不同海拔上的“NDVI-盖度”分布曲线,并以其形态和分布特征值为依据确定了植被垂直带。最后,从生长状况和盖度两方面对整个研究区及各垂直带内的植被长势进行了季节和年际变化分析,为今后动态监测高山草甸植被的垂直演变提供了方法,研究结果为进一步分析该区域植被与河流径流量间的相关性提供了依据。经研究分析,本文主要研究结果和结论如下:
  (1)提出一种削弱遥感影像拼接缝的方法:利用MATLAB编程,单波段对相邻影像重叠区的所有有效像元值进行拟合,根据拟合关系确定两幅影像重叠区对应像元值间的相关性函数,利用相关性函数对整幅影像的像元值进行校正后再拼接。
  (2)提出一种基于遥感影像确定植被垂直带的方法:以各像素的NDVI值确定植被生长状况;以某海拔范围内有效NDVI覆盖面积占总面积的百分比确定植被盖度。然后依据“NDVI-盖度”分布曲线和分布特征值确定植被长势,根据长势的差异确定植被垂直带边界。该方法确定的植被垂直带与前人实地踩点根据群落类型划分的垂直带相吻合,这对今后动态监测植被垂直带的移动及更加精确的确定植被垂直带边界提供了方法。
  本文以2006年的TM影像为基准,在研究区1528~4808m海拔范围内从低到高依次确定了6个植被垂直带(Ⅰ~Ⅵ);从Ⅰ带到Ⅲ带,植被长势与海拔呈正相关关系,生长状况平均值在0.5以下,盖度平均在38.6%以下;从Ⅲ带到Ⅵ带,植被长势与海拔呈负相关关系,生长状况平均值低于0.42,盖度平均低于20.55%。第Ⅲ带(2338~3308m)面积最大,为13043km2,植被长势也最好,NDVI平均值和盖度分别为0.58、96.77%;同时,第Ⅲ带又划分了6个亚带,即:Ⅲ-1~Ⅲ-6。另外,通过“NDVI-盖度”分布曲线确定了15年2~11月各月份的植被生长带(用①~⑥表示),分析了植被带随季节的垂直演变及带内植被长势的季节变化。
  (3)植被长势年际变化
  从整个研究区来看:1977~2015年间植被生长状况与盖度的年际变化趋势基本同步,1977、2014、2015年的植被长势最好,生长状况分别为0.59、0.63、0.63,盖度分别为97.64%、90.10%、89.63%;1993年的植被长势最差,生长状况和盖度分别为0.4和43.38%。从各植被垂直带空间变化来看:不同年份中第Ⅲ带的植被长势都好于其它各带;Ⅰ~Ⅲ带,植被长势随海拔的升高整体变好;Ⅲ~Ⅵ带,植被长势随海拔的升高逐渐变差。从各垂直带植被长势年际差异来看:1977~2006年,各带植被长势都由极大值降至最小值,后逐渐恢复;2006~2011年,各带植被长势整体呈下降趋势,但是波动频繁,不同垂直带波动幅度不同,其中各带植被长势在2008年下降幅度最大;2011~2015年,各带植被长势整体呈上升趋势。
  (4)植被长势季节变化
  从整个研究区来看:8月份植被长势最好,长势和盖度分别为0.63和89.63%;2~7月份植被盖度波动较大,生长状况则不断变好;9~11月份植被生长状况近似直线递减,盖度也明显下降。从各植被带来看:各带植被长势在8、9月份最好;2~7月份各带植被长势差异较大;9~11月份,各带植被长势均呈下降的趋势。各植被带随季节的垂直移动:2~3月份,各带海拔范围整体向上移动;3~6月份各带海拔范围整体向下移动;6~9月份,④、⑤带的海拔垂直移动幅度较大;9~11月份,各带的海拔分布范围没有明显移动。
[硕士论文] 王泽辉
地图学与地理信息系统 四川师范大学 2017(学位年度)
摘要:植被与人类生存和发展休戚相关,严重影响人类的可持续发展。对植被覆盖度的监测是人类长期面临的焦点问题。而植被的生长发育与外界环境因素密切相关,所以通过选取不同影响因子对植被的时空格局进行分析,挖掘植被变化的潜在因素能更加有效保持生态坏境的稳定性。本文通过2000年、2005年、2010年、2015年四期Landsat遥感影像,应用像元二分模型提取九江市的植被分布,并对其进行分类,通过标准差分析法,转移矩阵法,差值法分析植被在时空中的演变。并结合气候与地形因子综合考虑植被在时空上的演变规律。研究得出以下结果:
  (1)2000年研究区域的植被覆盖度在总体角度上以中高植被覆盖度为主,占总植被覆盖的74%;2005年九江市植被以高植被覆盖度为主,大于60%覆盖度的超过总体面积的2/3;2010年与2015年和2005年分布趋势类似。
  (2)研究区域植被的稳定性在整体角度上以较强和中稳定性为主,整体上研究区域的植被的稳定性较强,植被的波动变化幅度不大。2000-2015年时间段内,低植被覆盖面积减少1104平方公里,中植被覆盖面积减少1302平方公里;高植被覆盖面积增加3467平方公里;全植被覆盖面积增加7340平方公里。
  (3)通过与平均温度,温差与降水气候因子分析,研究区域植被与降水的相关系数-0.27呈弱的负相关关系;九江市的植被与温度之间的相关系数为0.24,呈低度的线性相关性;基于像元对植被与温差的相关系数统计得出相关系数是0.11,呈低度线性正相关。
  (4)植被与地形因子的关系主要表现在,低海拔植被平均密度低,波动性强;坡度较低区域的植被稳定性差,密度低;在南坡,东南坡,东坡分布的植被密度更大。
[硕士论文] 景宜然
生态学 中南林业科技大学 2017(学位年度)
摘要:石漠化是我国岩溶地区土地退化的一种极端形式,是严重制约石漠化地区经济发展的重大生态问题。石漠化植被恢复的基础理论和相关技术是其综合治理的主要难题之一。本研究以邵阳县轻度、中度和重度3种石漠化的灌丛生态系统为研究对象,设置样地及土壤剖面,调查不同石漠化程度的植物多样性,研究样地中的常见植物以及0-15、15-30、30-45 cm3个土层的土壤理化性质、植物钙含量特征及其相关关系,探索了该地区植物对高钙环境的适应特征,研究结果可为石漠化地区的植被恢复工作及其可持续发展提供理论依据和基础数据。主要研究结果如下:
  (1)湘西南石漠化地区植物群落特点:湘西南石漠化样地中共有植物81种,其中,轻度石漠化样地40种,中度石漠化55种,重度石漠化47种,中度石漠化样地植物多样性指数高于轻度与重度石漠化样地。3种石漠化样地中重要值最高的均为草本植物,在轻度和重度石漠化样地中重要值最高的物种为芒(Miscanthus sinensis),分别为35.62和33.05;在中度石漠化样地中重要值最高的是野菊(Dendranthemaindicum),为17.41。灌木植物中木蓝(Indigofera tinctoria)、糯米条(Abelia chinensis)、锥栗(Castanea henryi)、火棘(Pyracantha fortuneana)、六月雪(Serissa japonica)、牡荆(Vitex negundo)和草本植物中的芒、青蒿(Artemisia carvifolia)、地榆(Sanguisorbofficinalis)和黄背草(Themeda japonica)在3个样地中重要值均大于1,适应能力较强。
  (2)湘西南石漠化地区土壤理化性质及其相关性:轻度和中度石漠化土壤质地为粘土,重度石漠化土壤为粉粘土和壤粘土。土壤容重呈增大趋势,总孔隙度、毛管孔隙度与毛管持水量均呈现下降趋势。土壤呈酸性,pH值随石漠化程度加深而逐渐升高。有机质、全N、全P含量均为中度>轻度>重度,全K含量为中度>重度>轻度。表层土壤有机质与全N含量高于15 cm以下土壤,全P与全K含量在不同土层之间变化不明显。全N含量与有机质、全P含量呈显著正相关;全K含量与有机质含量呈显著负相关。土壤容重与有机质、全N含量均呈极显著负相关;土壤总孔隙度、毛管孔隙度、毛管持水量与土壤养分元素含量成显著正相关,与全P含量的相关性不显著。
  (3)湘西南石漠化地区土壤钙含量特征:土壤全钙含量平均值为2.40 g·kg-1,交换性钙含量平均值为1.46 g·kg-1,且全钙与交换性钙含量均随着石漠化程度加深升高,且差异显著,而在不同土层之间差异不显著。土壤全钙与交换性钙含量分别与土壤pH值呈极显著正相关。
  (4)石漠化地区常见植物钙含量及其高钙适应方式:41种常见植物地上部分钙含量平均值为19.67 g·kg-1,植物地下部分为10.79 g·kg-1。在3种石漠化程度样地中植物的地上部分均显著高于地下部分,而不同石漠化程度之间植物的钙含量差异不显著。固氮植物地上部分钙含量高于非固氮植物,地下部分钙含量低于非固氮植物,差异不显著;双子叶植物、C3植物地上部分与地下部分钙含量均显著高于单子叶植物与C4植物;不同生活型植物之间地上部分和地下部分钙含量差异显著,灌木钙含量显著高于草本植物。地榆的地上部分和地下部分、野菊与锥栗的地下部分和黄背草的地上部分与土壤交换性钙含量呈显著正相关,对高钙环境适应方式为随遇型;糯米条、檵木(Loropetalum chinense)、六月雪、算盘子(Glochidion puberum)、木蓝、白舌紫菀(Aster baccharoides)等植物为高钙型;火棘、牡荆、盐肤木(Rhus chinensis)、菝葜(Smilax china)、芒、青蒿、白茅(Imperata cylindrica)、风轮菜(Clinopodiumchinense)、马唐(Digitaria sanguinalis)等植物属于低钙型。
[硕士论文] 梁珂
测绘工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:陆地净初级生产力(NetPrimary Production, NPP)是指植被在单位面积、单位时间内通过光合作用所获取的生物量的净增加值。作为陆地碳循环研究的重要组成部分,NPP的估算不仅具有评价生态系统碳汇能力的作用,还可以直接反应陆地植被在自然条件下的生成能力,同时也是衡量生态系统调节能力强弱的重要因素之一。许多研究成果表明NPP值越大,表明植被通过光合作用固定的二氧化碳量以及沉积的氮元素越多,对应大气中的二氧化碳含量将会降低,也就间接表明温室效应减弱。因此,NPP是研究大气碳循环的关键指标,也是评价陆地生态系统质量的重要参数,在分析全球气候变化和碳平衡中起着重要作用。
  本文基于CASA模型的理论基础,以MODIS-NDVI遥感数据、陕西省降雨量数据、气温数据、太阳辐射数据和植被类型数据作为模型输入参数,实现了2000-2014年陕西全省植被NPP的估算,并对其时空格局进行了分析,论文主要研究内容如下:
  (1)鉴于最大光能利用率在不同植被类型中的差异,对 CASA模型进行了部分改进,建立了陕西省陆地净初级生产力的光能利用率模型,使其估算结果更符合陕西省区域特征,有效提高了模型的适应性和精度。
  (2)利用CASA模型估算出陕西省2000-2014年间的NPP值,建立研究区NPP时空数据集,分析2000-2014年陕西省植被NPP的时空分布及年际、月际变化趋势。
  (3)基于2000-2014年间陕西全省NPP的估算值,重点研究了NPP值与气候、气象、地表覆盖的关联关系,探讨了NPP评价生物碳排放及陆地生态系统质量的可能性。
[硕士论文] 李晓敏
草学 内蒙古大学 2017(学位年度)
摘要:小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam.)、中间锦鸡儿(Caragana intermediaKuang er H.C.Fu.)、柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)是内蒙古高原锦鸡儿属(Caragana Fabr.)的三个地理替代种,均为多年生灌木。本研究取选内蒙古高原自然分布的锦鸡几种群,包括5个小叶锦鸡儿种群、8个中间锦鸡儿种群、3个柠条锦鸡儿种群,分析其形态特征;利用SSR分子标记技术对三个物种的遗传多样性进行研究;结合气象、土壤等环境因子分析对形态及遗传多样性的影响。
  本研究主要内容包括:⑴三个锦鸡儿种群形态(株高、冠幅)的变异程度为中间锦鸡儿>小叶锦鸡儿>柠条锦鸡儿,除了物种间的差异,形态特征与有效积温、年降水量、土壤PH值、土壤全磷含量有显著相关关系。⑵三种锦鸡儿都具有较丰富的遗传多样性,多态位点百分数,Nei'S遗传多样性指数与Shannon信息指数均表明,遗传多样性由大到小顺序为柠条锦鸡儿>中间锦鸡儿>小叶锦鸡儿。⑶居群间的遗传分化程度由大到小顺序为中间锦鸡儿>小叶锦鸡儿>柠条锦鸡儿,在三种锦鸡儿中中间锦鸡儿从典型草原到荒漠广泛分布,较高的遗传分化是其适应多种环境拓展分布空间的遗传基础。⑷从聚类图中可以看出,三种锦鸡儿各自聚为一类,能够明显的区分开,中间锦鸡儿在聚类中表现出过渡性,与其地理分布的渐变性相一致。⑸Mantel检验显示地理距离与遗传距离没有显著相关关系。⑹逐步回归显示,三种锦鸡儿遗传多样性指标与有效积温、日照时数、平均气温、土壤有机碳、土壤全氮含量有显著相关关系。
[硕士论文] 李梦萱
生态学 内蒙古大学 2017(学位年度)
摘要:在2015-2016年,以短花针茅(Stipa breviflora)、本氏针茅(Stipa bungeana)、洽草(Koeleria macrantha)为实验对象,研究了盐分环境变化对其种子萌发、出苗过程的影响,比较分析了三种植物在营养生长期对不同浓度盐水灌溉处理的生理、生态学响应,得到以下结论:
  (1)盐分环境变化对三种植物种子萌发过程的综合不利影响表现为洽草>本氏针茅>短花针茅,洽草、本氏针茅和短花针茅的种子萌发致死盐浓度分别为0.94%、1.14%和1.67%。低盐浓度会显著抑制两种针茅的出苗率,中等盐浓度(0.6%~0.8%)却根据浓度变化对出苗率有促进作用或影响不显著。洽草的种子出苗率对盐分环境反应更为敏感。
  (2)三种植物叶片死亡率与盐浓度、盐处理时间之间分别存在极显著的正相关性,用浓度为25mmol/L的盐水浇灌时,三种植物的叶片相对死亡率始终低于50%。盐浓度≤50mmol/L的盐水灌溉对三种植物草群高度都无显著影响,用25mmol/L的盐水灌溉可显著增加洽草的分蘖数、生物量和根体积;25mmol/L以上盐水灌溉对两种针茅的生物量都产生了显著的抑制影响,用50mmol/L~75mmol/L的盐水灌溉超过55d,两种针茅的分蘖数发生持续显著降低,盐浓度75mmol/L处理对两种针茅高度生长速率的不利影响显著大于洽草;盐浓度≥150mmol/L时对三种植物高度生长速率、分蘖数不利影响程度顺序均为洽草>本氏针茅>短花针茅。
  (3)当盐浓度≤50mmol/L时,三种植物相对净光合速率与盐浓度之间都存在显著或极显著的负相关关系。用浓度≥75mmol/L的盐水灌溉对三种植物相对净光合速率不利影响程度表现为本氏针茅<短花针茅<洽草。在各浓度盐水灌溉下,短花针茅的平均蒸腾速率下降幅度最小、平均瞬时水分利用效率下降幅度显著高于其它两种植物。
  (4)三种植物各盐浓度处理下的丙二醛含量随着盐处理时间延长都发生显著下降。盐处理30d时,各处理下短花针茅的叶绿素含量、SOD酶活性均显著增加,本氏针茅POD酶活性则显著降低,洽草在50mmol/L浓度下的POD酶活性显著升高,盐胁迫至106d时,各个盐浓度下两种针茅的丙二醛含量和SOD酶活性均显著低于对照。
  综上所述,两种针茅在种子萌发期和出苗期的抗盐性显著大于洽草,盐浓度25mmol/L的盐水灌溉对三种植物的营养生长均无显著的不利影响,盐浓度≤75mmol/L的盐水灌溉对洽草的不利影响小于两种针茅,盐浓度>75mmol/L时结果相反,两种针茅、洽草的存活期分别为60~70d和50d左右。
[硕士论文] 田玮
自然地理学 延边大学 2017(学位年度)
摘要:图们江下游地处与中国、朝鲜、俄罗斯三国交界处,是吉林省重点保护湿地之一,该区湿地开垦为水田现象较为普遍,导致土壤中氮磷发生变化,从而影响湿地植物群落组成。因此,本文以农田/湿地交错区为研究对象,通过分析水田、天然湿地1(有水)、天然湿地2(无水)、与水田接壤湿地(过渡区1:有水)、水田沟渠接壤区(过渡区2:无水)土壤与典型湿地植物(狭叶甜茅)不同组织器官(主根、须根、茎、叶)氮磷变化特征及其之间的关系,探究环境条件导致氮磷变化对湿地植物体氮磷影响。研究结论如下:
  (1)过渡区1土壤中总氮(TN)、总磷(TP)、有效氮(AN)、有效磷(AP)的平均含量显著高于水田和天然湿地,过渡区2中TN、AN、AP小于水田和天然湿地,TP大于水田和天然湿地;天然湿地中TN、TP大于水田,AN、AP小于水田。土壤TN、TP、AN、AP平均含量均表现为:天然湿地1>天然湿地2,N∶P表现为:天然湿地2>天然湿地1。过渡区1土壤中TN、AN、N∶P随距离农田的增加呈现出先升高后降低特点,过渡区2土壤氮磷含量具有一定差异。双因素方差分析表明水条件(有水与无水)是影响土壤中TN、AN、AP主要因素,土地类型(过渡区与天然湿地)是影响TP含量主要因素,土地类型和水条件是共同影响土壤中TN的主要因素。
  (2)过渡区1狭叶甜茅植物体内主根、须根、茎、叶TN、TP的平均含量最高,天然湿地次之,过渡区2最低。过渡区1植物体内茎、叶N∶P最大,天然湿地主根N∶P最大,过渡区2须根N∶P最大。过渡区2植物体内主根、须根、茎、叶氮磷含量明显低天然湿地与过渡区1植物体内氮磷含量,过渡区1叶片中N∶P含量最高。双因素方差分析表明水条件是影响植物体氮磷变化主要因素,而土地类型和水条件共同作用影响须根中氮含量。
  (3)综合比较植物各器官氮内稳性系数(HN)、磷内稳性系数(HP)及氮磷比内稳性系数(HN∶P),叶HP(2.78)>HN(1.75),根HP(2.22)>HN(1.47),须根HN∶P(2.38)>HP(1.52)>HN(1.45),茎HN∶P(2.08)>HP(1.79)>HN(1.69),该种植物体主根、须根、茎、叶的氮的生态化学内稳系数小,表明该种植物为氮限制植物。水条件是影响土壤和植物氮磷含量主要因素,而过渡区1土壤TN含量最高,是影响该区土壤AN最潜在因素,即为影响植物生长重要因素。进一步通过土壤氮磷与植物体氮磷的相关分析发现,天然湿地中植物体氮磷仅与土壤AN、AP显著相关(p<0.05),但是过渡区植物体氮磷与AN、AP显著相关之外,其部分器官还与土壤中TN、TP显著相关(p<0.05)。对比天然湿地与过渡区环境氮磷与植物体氮磷之间关系,表明土壤氮磷对植物体氮磷影响方式发生了变化,水田对过渡区植物生长环境氮磷影响是导致该区植物体氮磷变化的重要因素。
  综上所述,农业活动导致土壤中磷含量增加,潜在影响湿地土壤氮含量累积,外加湿地水环境影响,促进土壤中有效氮含量增加,长期作用可能会影响湿地植物群落结构,威胁湿地生态系统结构与功能的稳定性,应加强对水田管理措施以保护湿地。
[硕士论文] 樊齐
生态学 内蒙古大学 2017(学位年度)
摘要:随着产业结构的调整、经济的发展和人口的快速增长,我国进入快速城市化阶段,城市空间快速扩张。城市扩张不仅造成城市区域景观格局的改变,也对边缘区产生影响,同时也影响区域植物多样性。内蒙古地区景观类型丰富,生态环境较脆弱,城市化对区域景观格局及生物多样性产生重大影响。
  本文选取中温型草原区城市锡林浩特市、二连浩特市和暖温型草原区城市鄂尔多斯市东胜区、康巴什新区为研究对象,以TM影像为基础,并通过实地植物群落调查,研究了城市及其边缘区景观格局变化及对植物多样性的影响,并得出以下结论:
  (1)中温型草原区城市和暖温型草原区域市扩张导致建设用地面积增大,区域景观破碎化程度、景观异质化程度增强,各斑块之间的连通性减弱。中温型草原区城市草地面积减小,破碎化程度增加,耕地、林地、建设用地、未利用土地面积增加,草地向建设用地、林地和未利用土地转变。暖温型草原区域市耕地、草地、未利用土地面积减小,破碎化程度增加,林地、建设用地面积增大,连通性增强。
  (2)时间尺度上,城市扩张导致中温型草原区城市和暖温型草原区城市边缘区建设用地面积增大,结合度增强。中温型草原区城市边缘区景观破碎化程度、异质化程度增加,斑块间连通性减弱,斑块形状趋于规则,建设用地进一步增大,成主要景观类型时,景观破碎化程度、异质化程度减弱。同时,城市扩张导致中温型草原区城市边缘区草地减少,未利用土地增加。暖温型草原区城市扩张过程中,边缘区景观格局变化无明显规律,草地、未利用土地减少,城市建成区扩张范围内耕地减少。
  (3)空间尺度上,随着与城市距离的增加,中温型草原区城市和暖温型草原区城市边缘区中各斑块形状趋于规则。中温型草原区城市边缘区景观破碎化程度、景观异质化程度降低,连通性增强。暖温型草原区城市边缘区景观破碎化程度无明显规律。
  (4)中温型草原区城市和暖温型草原区城市市区中植物物种总数显著高于自然群落,多年生草本所占比例显著低于自然群落,中生植物所占比例显著高于自然群落,且市区中有湿生植物出现。市区植物多样性高于自然群落,但均匀度低于自然群落。植物主要集中在豆科、菊科、禾本科等世界大科中。中温型草原区城市市区多年生草本植物所占比例明显低于暖温型草原区城市。
[博士论文] 谢东锋
生态学 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:金银花在沂蒙山区被广泛用作水土保持造林和药用经济栽培植物,为沂蒙山区的生态恢复和经济发展做出了卓越贡献。但是沂蒙山区春夏季土壤重度干旱发生概率呈增大趋势,加之沂蒙山区干旱瘠薄的立地条件,增加了金银花受到重度干旱胁迫的风险,严重制约了金银花的生长发育和生产力。当土壤干旱发生后,金银花通过一系列生理生态学机制去抵御和适应胁迫,金银花光合生理对干旱胁迫的响应过程与复水后的恢复过程相关联,因此需要通过量化其光合生理参数与土壤水分含量的关系来对金银花外在形态特征和内部生理机制的变化过程进行深入的研究,以便对金银花进行科学高效的水分管理。但是目前关于金银花光合生理对干旱胁迫响应的研究尚少,关于重度土壤干旱胁迫对金银花光合生理的影响以及复水后金银花光合生理的恢复性尚未见报道,这些研究的缺乏不利于金银花应对干旱胁迫的水分管理措施体系的建立。
  本文以沂蒙山区常见的水土保持植物和经济树种——金银花一年生苗木为试验材料,于2016年3—10月在山东农业大学林学试验站温室内进行盆栽试验,并结合实验室室内分析试验,进行土壤水分的控制条件下金银花光合作用气体交换参数、叶绿素荧光参数、光谱特征参数和酶活性指标的监测,以净光合速率(Pn)、水分利用效率(WUE)为衡量土壤水分(RSWC)影响金银花光合作用产量和效率的指标(简称为“产”、“效”),以光合作用气孔调节机理、叶绿素荧光变化机理和叶片形态变化特征为依据,分析了金银花光合生理在“干旱胁迫—胁迫持续—复水”过程中的变化特征,探讨了金银花对连续多级土壤水分梯度、重度土壤干旱胁迫的光合生理响应以及重度土壤干旱后复水金银花光合生理的恢复性机理,并在此基础上,得出了从土壤饱和含水量至 Pn=0土壤含水量(凋萎含水量,此时金银花开始萎蔫并逐渐凋落)范围内水分有效性分级体系和重度土壤干旱水分阈值(RSWCSL-NSL、RSWCPn=0),并根据金银花在重度干旱下光合作用“产”、“效”降到最低值的速度(简称为“速”)以及复水后金银花光合作用“产”、“效”恢复到最大值的速度(“速”),得出了基于“速—产—效”金银花响应干旱胁迫光合作用降低及复水后光合作用恢复性的关键阈值,形成了金银花在重度土壤干旱下光合作用降低及复水后光合作用恢复性的动态过程体系,为重度土壤干旱下金银花的水分管理工作提供科学依据,而且本文研究中确定的不同水分阈值具有普遍的生理生态学意义,对其它植物也具有适用性。论文主要的结论如下:
  1)金银花叶片光合作用气体交换参数、叶绿素荧光参数、光谱特征参数和酶活性指标对土壤水分含量(RSWC)具有阈值响应特征,土壤水分过高或过低都会影响金银花光合作用。
  基于金银花光合作用受抑制的特征将金银花从土壤饱和含水量至 Pn=0含水量之间土壤水分范围按照水分胁迫程度划分为适宜金银花生长的水分范围(70.54%≤RSWC≤83.50%)、轻度水分胁迫水分范围(55.07%≤RSWC<70.54%或RSWC>83.50%)、中度水分胁迫水分范围(29.71%<RSWC<55.07%)、重度水分胁迫水分范围( RSWC≤29.71%)。以Pn和 WUE为表征金银花光合作用“产”和“效”的指标,应用临界值分类法将土壤水分梯度分为“无产无效水”(RSWC≤13.82%)、“低产低效水”(13.82<RSWC≤29.71%)、“中产中效水”(29.71%<RSWC≤30.64%或 RSWC>93.39%)、“中产高效水”(30.64%<RSWC≤51.53%)、“高产中效水”(83.76<RSWC≤93.39)和“高产高效水”(51.53<RSWC≤83.76%)6个等级(利用类型)。金银花重度干旱水分范围(RSWC≤29.71%)包括土壤水分有效性分级中的“低产低效水”和“无产无效水”,在该水分范围内,以金银花气孔机理转折水分点(RSWCSL-NSL)和Pn为0水分点(RSWCPn=0,即金银花叶片萎蔫水分点)作为金银花重度干旱胁迫的关键水分阈值。
  2)金银花对土壤水分胁迫的响应,同时与土壤水分胁迫程度及其胁迫持续时间有关。
  在重度土壤干旱各水分阈值(即水分阈值1:RSWCSL-NSL,水分阈值2:RSWCPn=0)及其胁迫持续时间(30d)耦合作用下,金银花净光合速率(Pn)、水分利用效率(WUE)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、气孔限制值(Ls)、表观光合量子效率(Φ)、最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)、暗呼吸速率(Rd)、最大荧光(Fm)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、表观光合电子传递速率(ETR)、叶绿素(Chl)荧光光化学淬灭(qP)、非光化学淬灭(NPQ)、水分指数(WI)、叶绿素归一化指数(ChlNDI)、归一化颜色指数(NDCI)以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的酶活性显著降低,胞间 CO2浓度(Ci)、光补偿点(LCP)、初始荧光(Fo)、光化学反射指数(PRI)、丙二醛(MDA)含量显著上升,导致金银花“产”、“效”下降的主要原因是非气孔限制,干旱胁迫期间金银花叶片出现萎蔫并逐渐凋落,叶片光合机构受到不可逆破坏,金银花光合产量严重降低。确定了水分阈值1(RSWCSL-NSL)、水分阈值2(RSWCPn=0)分别持续25d和5d的干旱胁迫为金银花基于“速—产—效”光合作用降低的水分阈值(即阈值1(25)、阈值2(5)),干旱胁迫重于此阈值时,Pn、WUE将达到最低值(0值)。
  3)金银花复水后光合作用的恢复性(恢复程度和恢复速度)同时与复水前重度土壤干旱不同水分阈值及其胁迫持续时间有关,而且金银花在重度土壤干旱后光合作用的降低和复水后光合作用的恢复性紧密联系。
  金银花在不同水分阈值(RSWCSL-NSL、RSWCPn=0)处分别进行持续胁迫后复水其气体交换参数、叶绿素荧光参数、光谱特征参数和酶活性指标在复水的前15d左右恢复相对较快,之后或者达到稳定状态或者继续缓慢恢复。根据金银花复水后光合生理的恢复性,将其在水分阈值2持续胁迫时的萎蔫情况分为临时萎蔫,即水分阈值2(RSWCPn=0)持续0d(阈值2(0))时的萎蔫;以及永久萎蔫,即水分阈值2(RSWCPn=0)持续10d以上(即阈值2(10)、阈值2(20)、阈值2(30))。
  以金银花“产”、“效”最高的水分处理(RSWC=79.59%)的光合生理参数平均值(PAR=1200μmol·m-2·s-1)为对照,以所有水分处理(土壤饱和含水量到Pn=0含水量)的光合生理参数平均值(PAR=1200μmol·m-2·s-1)为均值,对各复水处理光合生理参数的恢复效果进行评价。根据金银花在重度土壤干旱胁迫后复水光合作用基于“速—产—效”的恢复性,确定了RSWCSL-NSL持续0d的干旱胁迫(即阈值1(0))为金银花光合生理恢复性的第1级水分阈值,干旱胁迫轻于此阈值,复水15天内Pn、WUE恢复到甚至超过对照水平;以RSWCSL-NSL持续10d、RSWCPn=0持续0d的干旱胁迫(即阈值1(10)、阈值2(0))为恢复性的第2级水分阈值,干旱胁迫轻于此阈值而重于第1个阈值时,复水25d内Pn、WUE恢复至均值以上水平;以RSWCSL-NSL持续20d、RSWCPn=0持续10d的干旱胁迫(即阈值1(20)、阈值2(10))为恢复性的第3级水分阈值,当干旱胁迫重于此阈值时,复水到30d时,Pn、WUE都没有恢复到均值水平。
[硕士论文] 刘君
环境工程 江苏大学 2017(学位年度)
摘要:在诸多生态系统中入侵植物与本地植物常共存。入侵植物具有一些本地植物所不具备的功能性状。目前,基于功能性状的研究是植物群落功能多样性研究的重要内容之一。此外,不同入侵程度的入侵植物对本地植物群落的影响也存在差异。因此,本研究通过对不同入侵程度的加拿大一枝黄花和与其共存本地植物的功能性状及植物群落物种多样性和功能多样性进行分析,探究不同入侵程度的加拿大一枝黄花和本地植物功能性状的差异及不同入侵程度的加拿大一枝黄花对本地植物群落物种多样性和功能多样性的影响。本研究结果对阐明以加拿大一枝黄花为代表的入侵植物成功入侵的机理及构筑外来植物防控理论体系具有重要支撑作用。
  本研究主要结论如下:
  1.加拿大一枝黄花株高随其入侵程度的增加而显著增加,这使其在生长过程中获取更多有利资源(尤其是光)。
  2.与高度入侵的加拿大一枝黄花共存本地植物的株高、叶柄直径、叶宽均显著高于与低度和中度入侵的加拿大一枝黄花共存的本地植物。高度入侵的加拿大一枝黄花对本地植物的胁迫加强,反而促进本地植物功能性状的增加以提升自身竞争力。
  3.加拿大一枝黄花株高、茎干直径、叶柄直径和叶厚在低度、中度和高度三种入侵程度下均明显高于与其共存的本地植物。更高的株高有利于其获得更高资源(特别是光)竞争的优势,并进一步荫蔽与其共存的本地植物,从而促进其进一步入侵。
  4.低度入侵的加拿大一枝黄花和本地植物的功能性状相似,二者的共存生境过滤起主要作用。随加拿大一枝黄花入侵程度的增加,加拿大一枝黄花和与其共存的本地植物之间的竞争逐渐加剧,两者生态位臻于分化,故在中度和高度的加拿大一枝黄花和本地植物的共存中限制相似性发挥作用凸显。
  5.高度入侵的加拿大一枝黄花显著降低本地植物群落的物种多样性(即物种种类、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数)。这可能是因为高度入侵的加拿大一枝黄花相对丰度显著高于本地植物,且高度入侵的加拿大一枝黄花的生存竞争优势明显高于与其共存的本地植物。
  6.加拿大一枝黄花中度和高度入侵显著增加本地植物群落的功能多样性(即植物特征加权平均数指数、Rao’S二次熵指数、Masonα和Masonβ功能多样性)。由于中度和高度入侵的加拿大一枝黄花的诸多功能性状显著高于与其共存的本地植物,导致其物种生态位分化,而群落功能多样性的增加更能充分利用环境资源,从而使加拿大一枝黄花的种群更加稳定以利于其入侵。
[硕士论文] 吴倩倩
生态学 浙江理工大学 2017(学位年度)
摘要:浙江清凉峰国家级自然保护区具有明显的亚热带中山山地季风气候的特征,植被类型可分为针叶林、针阔叶混交林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、灌丛、竹林、草甸。本次调查共建立54个群落样地,记录乔木胸径≥5cm的维管植物共41个科,93个属,150个物种,共记录乔木植株2436个。
  本研究通过分析珍稀植物群落的物种多样性、谱系结构和功能多样性来反映珍稀植物群落的多样性格局及聚群机制。其中对珍稀植物台湾水青冈(Fagushayatae)群落进行具体的谱系结构及功能多样性的动态变化分析,即利用2006年、2011年、2016年3次群落动态调查数据,从10m、20m、50m3个空间尺度上研究该群落在10年间的谱系结构动态变化,探究调控台湾水青冈群落动态变化的主要因子。获得如下结果:珍稀植物群落的物种多样性比非珍稀植物群落高;在谱系多样性上,珍稀植物与非珍稀植物群落无异,主要与植被类型有关;珍稀植物群落功能均匀度(FEve)较高,对资源的利用较充分;其他功能多样性没有差别;珍稀植物群落总体叶片较大,种子传播方式主要依靠重力,传播范围小;在10年森林动态变化过程中,台湾水青冈群落的MPD指数下降,MNTD指数增加。NRI和NTI指数在大尺度上随时间显著增加,但在小尺度上无显著变化;随着空间尺度的增加,上述指数的动态变化趋势均不断增强;(7)台湾水青冈群落植物的总体功能性状较为单一,功能丰富度(FRic)及功能离散度(RaoQ)不断减小,而功能均匀度(FEve)不断增加。以上结果表明,珍稀植物群落的谱系结构主要表现为聚集,功能均匀度较高,种子传播范围小。大尺度上的环境过滤和小尺度上的随机过程和种间竞争作用可能是浙江清凉峰地区群落构建及动态变化的主要生态学过程。
[硕士论文] 李珊珊
植物学 石河子大学 2017(学位年度)
摘要:新疆北塔山地区地处奇台、木垒和巴里坤县的北端,是新疆准噶尔盆地东端与蒙古国西南部的边境界山,是一个狭长的山体,东西长约350km,南北宽约30~55km。本文以新疆北塔山地区的维管植物为研究对象,通过野外实地考察、标本采集与鉴定,结合相关文献资料,在前期研究的基础上开展了系统的形态分类学研究,并对该植物区系的特点做了进一步的分析,对该区资源植物的类型和种类做了较全面的阐述和初步评价。
  研究表明:该区维管植物种类较为丰富,共有54科251属519种,分别占到了新疆维管植物总科、属、种数的44.26%、33.83%和14.80%,其中新修订和补充5属28种。
  该区系大科(≧50种)有菊科Compositae(36属/73种)和禾本科Poaceae(32/64),较大科(含20-49种)有5科,如豆科Leguminosae(13/48)、藜科Chenopodiaceae(19/41)、十字花科Cruciferae(21/33)、蓼科Polygonace(6/24)、蔷薇科Rosaceae(5/23)。两者占总科数的12.96%,而所含属和种数却占到了52.40%和58.88%,优势明显,是该地区的优势科。中等科(含10-19种)有7科,寡种科(含2-9种)有30科,48属,80种,单种科有10科。
  该区系属的组成特点:大属(≥10种)有5属,分别是黄耆属Astragalus(21)、棘豆属Oxytropis(14)、委陵菜属Potentilla(14)、早熟禾属Poa(11)、蒿属Artemisia(10),占总种数的13.49%,为该区的优势属;多种属(含6-9种)有7属,有蒲公英属Taraxacum、藜属Chenopodium、蓼属Polygonum、葱属Allium、霸王属Zygophyllum、鹤虱属Lappula和猪毛菜属Salsola,分别占该区植物总属数和总种数的2.80%和9.63%。而寡种属(2-5种)有94属,含254种,单种属有145属145种,两者占总属数的95.21%,总种数的76.26%,表明属的多样性比较丰富,但所含种类少。
  该地区东西两段的植被明显不同,西段北塔山植被种类较丰富,有54科243属500种,以中生植物为主,与阿尔泰山植物区系相似;东段绵延230余公里的4座干旱小山的植被则较少,有29科69属88种,且多以旱生植物为主,与准噶尔盆地植物区系基本相同。
  该区植物生活型类型有7个类型,其中多年生草本植物占优势(达63.97%),其次为一年生草本植物(19.27%),灌木、半灌木、乔木与寄生植物占少数。植物生态型类型有旱生、中生、湿生、水生及盐生植物等5个类型,以中生和旱生植物为主,分别占到总种数的73.79%和17.15%。
  该区种子植物科的分布区类型有5个分布区类型和5个分布区变型;属的分布区类型有9个分布区类型和12个分布区变型。该区种子植物属的区系地理成分体现出了明显的温带特性,占59.83%,并和地中海、西亚、中亚地区有一定的联系,占15.26%;热带、亚热带成分极少,仅有个别种。
  该区资源植物的类型较多、物种较丰富。主要有药用植物176种,观赏植物164种,饲用植物120种,芳香植物40种,防风固沙植物28种,食用植物26种,蜜源植物种22种,纤维植物20种,油脂植物18种,有毒植物17种,鞣料植物15种,绿肥植物7种、野生珍稀濒危植物14种等资源类型。其中以药用植物、观赏植物、饲用植物、芳香植物的种类比较丰富。
  本文较全面、系统地揭示了新疆北塔山地区维管植物的种类和区系特征,以及资源植物的主要类型和种类,补充和丰富了该地区基础植物学研究的新内容与新资料,也为当地的生态环境建设、生物多样性保护、特色资源植物的合理利用提供了理论基础与科学依据。
[硕士论文] 谭治刚
植物学 石河子大学 2017(学位年度)
摘要:新疆西昆仑山处于新疆和西藏接壤地带,西北和中国帕米尔高原邻接,西南和中国喀喇昆仑山相接,东部和中昆仑山毗连,南面和藏北高原毗邻。整个山区东西长900多公里,南北宽130~200公里。本论文涉及的范围主要是南疆喀什地区的莎车、叶城县与和田地区的皮山、和田、策勒、于田、民丰等县以南的西昆仑山北翼山区,海拔约1500~5000米。该地区天气严寒干燥,很少降雨,植被类型独具特色,形成了山地旱生型垂直带谱,主要包括山地荒漠带、山地荒漠草原带、山地草原带(局部含针叶林)、高寒草甸带、冰雪带。
  研究表明:新疆西昆仑山地区单子叶植物计有10科61属215种,约占新疆单子叶植物科、属、种总数的52.63%、45.86%、26.35%。其中发现新疆西昆仑山新记录植物有16种,分别为宽叶香蒲Typha latifolia、无苞香蒲Typha laxmannii、狭叶香蒲Typha angustifolia、阿拉套羊茅Festuca alatavica、雀麦 Bromus japonicus、偏穗雀麦Bromus squarrosus、多花偃麦草Elytrigia elongatiformis、偏穗鹅观草Elymus komarovii、密丛鹅观草Elymus praecaespitosus、绿穗鹅观草Elymus viridula、伊吾赖草Leymusyiunensis、天山赖草Leymus tianschanicus、阿勒泰灯心草Juncus aletaiensis、砂韭Allium bidentatum、草地韭Allium kaschianum、蒙古韭Allium mongolicum。
  该区系科的组成特点:单属科(含1属)有5科5属,为香蒲(1/4)、水麦冬科(1/2)、泽泻科(1/1)、灯心草科(1/9)、鸢尾科(1/6),寡属科(含2-5属)有2科6属,为眼子菜科(2/9)、百合科(4/15),中等科(含6-15属)有2科13属,为莎草科(7/27)、兰科(6/6),多属科(≥16属)有1科37属,为禾本科(37/136),分别占该区该类植物总科数的50.00%、20.00%、20.00%、10.00%,总属数的8.20%、9.84%、21.31%、60.66%;单种科(含1种)有1科1种,为泽泻科(1/1),寡种科(含2-9种)有6科36种,有香蒲科(1/4)、眼子菜科(2/9)、水麦冬科(1/2)、灯心草科(1/9)、鸢尾科(1/6)、兰科(6/6),中型科(含10-19种)有1科15种,为百合科(4/15),多种科(≥20种)有2科163种,有禾本科(37/136)、莎草科(7/27),分别占该区该类植物总科数的10.00%、60.00%、10.00%、20.00%,总种数的0.47%、16.74%、6.98%、75.81%。禾本科和莎草科为该区单子叶植物的优势科。
  该区系属的组成特点:大属(≥10种)有5属77种,为早熟禾属(23)、披碱草属(18)、针茅属(14)、苔草属(11)、葱属(11),为该区单子叶植物的优势属,多种属(含6-9种)有7属56种,为眼子菜属(8)、羊茅属(8)、碱茅属(9)、赖草属(9)、拂子茅属(7)、灯心草属(9)、鸢尾属(6),寡种属(含2-5种)有18属51种,单种属(含1种)有31属31种,分别占该区该类植物总属数的8.20%、11.48%、29.51%、50.82%,总种数的35.81%、26.05%、23.72%、14.42%。单种属所占比例最高,但所含种数很少;多种属和大属虽然属的比例很低,但所含种数较多,包括133种,占该地区单子叶物种总数的61.86%。
  该区系特有现象有一定表现,有新疆西昆仑山特有种4种和中国新疆西昆仑山仅分布种2种。
  该区系的生活型类型较为简单,除了少数的一年生草本(24种,占总种数的11.16%)以外,其余均为多年生草本,共191种,占总种数的88.84%。
  该区系生态型以中生植物(85种,占39.53%)和旱生植物(80种,占37.21%)为主,而湿生植物相对较少,只有50种,占该地区单子叶植物总种数的23.26%。
  该区系地理成分较复杂,有8个分布类型和4个变型。其中以温带分布及其变型(占64.58%)为主,与热带分布(占22.92%)联系密切,且与地中海西亚与中亚及其变型分布有一定联系。
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