科学评估我国典型粮食主产区耕地的潜在水分条件状况,继而"以水定地"实现耕地空间重构布局,对保障国家粮食安全、促进农业高质量发展具有重要现实意义.以河南沿黄的原阳县等6个产粮大县为研究区,从作物种植视角出发,基于耕地及作物分布数据、MODIS数据和长时间序列气象数据,通过构建区域遥感蒸散模型和水分平衡评价模型,精准揭示当地水分平衡状况及耕地利用下水分平衡效应,进而构建多智能体空间优化配置模型来实现耕地作物种植的空间重构.结果表明:(1)沿黄6县耕地面积占土地总面积的比例持续下降,其中2020年冬小麦和夏玉米播种面积分别占耕地总面积的74.75％和48.91％,种植模式以玉米小麦轮作为主,夏玉米单一型耕地分布零散且对应田块规模偏小;(2)地表蒸散量与有效降水量的时空错位引致当地水分平衡状态存在较大差异,全境缺水且水分亏缺量呈东北高、西南低的分布规律,应依据作物水分平衡态势的空间差异进行差别化灌溉管理;(3)耕地空间重构表现出明显的空间尺度性效应,且县域尺度的优化结果优于单一整体尺度,在保障粮食安全前提下,重构后的冬小麦和夏玉米水分亏缺情势均得到一定程度缓解,田块的空间积聚性和连片性更加有利于作物日常灌溉管理.河南沿黄区需大力推行"以水定地"耕地空间重构战略,以缓解耕地用水压力、促进农业可持续发展.

目的 挖掘黄柏的隐性功能,扩大其现实应用范围.方法 通过历代主流本草文献考察分析黄柏的功能主治,同时利用《普济方》数据库管理系统,对黄柏进行跨病种检索,获得含黄柏复方在各种疾病中的分布情况,了解含黄柏复方所治病证的构成、各病证配伍此药频数.在此基础上,再与历代本草和2020版《中华人民共和国药典》记载的功能主治进行分析比较,依据频次统计分析与逻辑归纳判断,以获取对黄柏的药物传承和隐性功能的整体认识,借以发现黄柏业已失传的隐性功用,并通过论证扩大现实应用范围.结果 由历代本草文献中总结出来的解毒疗疮、泻火除蒸、清热燥湿等功用一直沿用至今,而散结消癥、定惊、安神、止渴、止血、止痛等功用至今鲜有应用.《普济方》数据库中含黄柏复方治疗癥瘕积聚、消渴、出血、疼痛等病症,《中华人民共和国药典》未曾收录.结论 结合现代药效学研究,初步确认黄柏的隐性功能是散结消癥、止渴、定惊、安神.

[目的]前山带是天山北坡山地-绿洲-荒漠生态系统的重要组成部分,探讨植物对干旱胁迫的动态生理适应性和抗旱性评价方法,筛选植被恢复的适宜树种,对该区域植被生态恢复具有重要意义.[方法]以新疆天山北坡前山带种植的12种植物为研究对象,观测灌水后土壤水分时空变化,分析干旱和复水对植物光合和抗逆生理指标的影响,采用主成分分析评价12种植物的抗旱能力.[结果](1)干旱胁迫后,土壤水分散失在0-20 cm层最快,20-40 cm层次之,40-60 cm层最慢,不同植物采用不同策略改变生长情况来适应干旱;(2)干旱胁迫后,叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、电子传递速率(ETR)和叶绿素含量降低,而抗逆生理指标超氧化物歧化酶(SOD)活性、脯氨酸含量、丙二醛(MDA)含量及非光化学淬灭系数(qN)升高,复水后各指标都有一定程度的恢复,但均未达到初始水平;(3)主成分分析结果显示,P、叶绿素含量、ETR和MDA含量等指标贡献率较大,梭梭、柽柳、刺蔷薇和柠条锦鸡儿抗旱性较强,'中亚沙棘'、'新棘5号'、'新棘1号'和山杏次之,而'新棘4号'、'新棘3号'、文冠果和'新棘2号'较弱.[结论]Pn、叶绿素含量、ETR和MDA含量可作为评价植物适应干旱的重要指标;新疆天山北坡前山带植被生态恢复应优先选择梭梭、柽柳、刺蔷薇及柠条锦鸡儿进行建植.

甘油二酯(diacylglycerol,DAG)是油脂代谢的中间产物,在人体中具有重要的生理功能,主要通过脂肪酶水解油脂制备.但对 1,2-甘油二酯(1,2-diacylglycerol,1,2-DAG)、1,3-甘油二酯(1,3-diacylglycerol,1,3-DAG)的检测分离方法及脂肪酶的催化特异性的研究较少,限制了其广泛应用.基于以上问题,本研究首先通过超临界流体色谱与蒸发光散射检测器联用,优化检测分析参数,建立了 1,2-DAG(0.025?0.200 g/L)和 1,3-DAG(0.025?0.150 g/L)的高效定量检测方法.进一步基于疏棉状嗜热丝孢菌脂肪酶(Thermomyces lanuginosus lipase,TLL)与三油酸甘油酯的分子对接,挑选了 5 个潜在底物结合位点并通过定点饱和突变构建了突变体库,利用超临界流体色谱方法对突变体催化特异性进行筛选.突变文库中I202V表现出最高的 1,3-位置选择特异性,较野生型TLL提高了 11.7%.本文基于半理性设计方法实现了对TLL位置催化特异性的改造,并建立了一种能够高效分离检测DAG位置异构体的方法,为脂肪酶催化特异性研究提供了参考.

目的:比较鲜竹沥不同炮制品多糖的化学特征,并评估其体外抗氧化活性,为鲜竹沥物质基础研究提供理论依据.方法:分别采用苯酚-硫酸法、改良福林-酚试剂(Lowery)法、高效分子排阻色谱联用蒸发光散射检测器分析法(HPSEC-ELSD)、高效分子排阻色谱联用多角度激光散射与示差折光仪分析法(HPSEC-MALLS-RID)、扫描电子显微镜(SEM)对不同炮制工艺鲜竹沥多糖的化学特征进行多维度比较,采用 1,1-二苯基-2-苦基肼基(DPPH)自由基清除能力检测试剂盒评价体外抗氧化活性.结果:干馏、火制和水提鲜竹沥的多糖含量、多糖的糖含量及蛋白含量有明显差异,特别是干馏法鲜竹沥多糖的蛋白含量和HPSEC-ELSD指纹图谱与其他两种炮制品的差异较大;进一步HPSEC-MALLS-RID分析表明,干馏法鲜竹沥多糖色谱峰 1 的相对分子质量远大于其他炮制品,且相对分子质量分布较其他炮制方法更分散;SEM分析发现,干馏法鲜竹沥多糖的表面及断面较其他炮制品更光滑.体外抗氧化活性检测显示,3 种炮制品多糖均有一定的抗氧化活性,其中干馏法鲜竹沥多糖具有最强的抑制活性,水提法次之,火制法最弱.结论:不同炮制工艺不仅影响鲜竹沥多糖的含量,也影响其化学特征及生物活性.研究结果揭示了鲜竹沥多糖的潜在药用价值,同时为多糖作为鲜竹沥炮制工艺的质控指标提供了科学依据.

贺兰山作为守护西北生态安全的最后一道屏障,既遏制了腾格里沙漠的东移,又削弱了西北寒流的侵扰,其植被功能对于维护区域气候变化和北方干旱荒漠带生态安全具有重要意义.以气象、NDVI和植被类型为输入数据,利用CASA模型模拟2000-2020年贺兰山地区NPP值并估算了该地区的植被固碳量,探讨了植被固碳功能的空间分异特征及其主要驱动因子.结果表明:(1)2000-2020年间贺兰山地区植被固碳量显著增加,植被固碳功能得到提升.空间上呈现四周低中间高、西部低东部高、南部低北部高的分布特征;(2)植被固碳量随海拔升高呈现先增后减的趋势,且东西坡差异明显;随着坡度的增加,东西坡植被单位面积固碳量增加;(3)研究区温度、降水及潜在蒸散发对植被固碳的驱动能力有差异性,其中降水为主要驱动因子;贺兰山大部分土地利用类型转换对植被固碳功能的提升有促进作用.本研究以期为贺兰山地区的生态建设提供科学参考.

在生态系统防风固沙功能研究中,土壤湿度因子是重要参量之一.传统方法多使用气象站点观测的潜在蒸发量、降雨量和灌溉量等估算土壤湿度,在空间连续性和数据可利用性方面均具有较大局限.基于遥感技术在土壤湿度探测方面的发展,本研究选择4种土壤湿度的遥感指标(MODIS蒸散比值法、SMAP 土壤湿度比值法、可见光-短波红外干旱指数法、遥感湿度指数法)对修正风蚀方程模型(RWEQ)中的土壤湿度因子的计算过程做出改进,并利用改进后的算法分析辽西北地区2001-2021年防风固沙服务的时空变化及驱动因素.结果表明:MODIS蒸散比值法计算的土壤湿度与传统气象方法的相关性最高,二者经拟合后得到的公式可用于RWEQ模型中土壤湿度因子的计算改进.2001-2021年,辽西北地区防风固沙能力呈现北部及东部地区较强、中部及西部地区较弱的空间分布特征.经Mann-Kendall趋势检验,辽西北地区72.7％的区域防风固沙能力呈上升趋势.应用地理探测器模型进行驱动因素分析发现,防风固沙能力的变化是一个多因素相互作用的过程,受土壤类型、年均风速以及经济发展水平的影响较大,且各驱动因素之间的交互作用对防风固沙的影响高于单因素的影响.本研究结果可为RWEQ模型估算做出改进,同时为辽西北地区长时间的生态功能形成机制与驱动力分析提供技术支撑.

为了揭示盐胁迫下AM真菌对苗木光合生理特性的影响,试验采用盆栽法,对接种AM真菌根内球囊霉(Glomus intraradices,GI)与未接种AM真菌(CK)的沙枣幼苗进行浓度为0、100、200、300mmol/L NaCl处理,测定不同处理沙枣苗木叶片的净光合速率Pn、气体交换参数(蒸腾速率Tr,气孔导度Gs,胞间二氧化碳Ci)、色素含量(叶绿素a、b,叶绿素,类胡萝卜素)、叶绿素荧光参数(最大荧光效率Fv/Fm,光系统Ⅱ效率ΦPS Ⅱ,光化学淬灭系数qP,非光化学淬灭系数NPQ,表观电子传递速率ETR,光反应中心PSⅡ潜在活性Fv/Fo,热耗散速率HDR)等指标.结果表明:(1)随着盐浓度的增加,GI和CK处理对沙枣幼苗叶片Pn、Tr、Gs及Ci影响的变化趋势基本一致,均显著下降,但是在同一个盐浓度下,接种GI沙枣叶片的这些指标显著高于CK处理组(P＜0.05),并且与不加盐处理为对照,其各参数的变化幅度显著低于CK组.(2)接种GI组和CK组的沙枣幼苗叶片随着盐浓度的增加色素含量各参数变化趋势基本一致,均降低或升高,但是与不加盐处理相比,CK处理组的变化幅度显著高于GI处理.(3)随着各处理盐浓度增加,接种GI处理的Fv/Fm、ΦPS Ⅱ、qP、ETR、Fv/Fo呈先升高后下降的趋势,NPQ、HDR呈先降低后升高的趋势,相对应的CK处理组各值呈显著下降的趋势,而NPQ和HDR则呈先降低后升高以及逐渐升高的趋势,与不加盐处理为对照,GI处理组的变化幅度显著低于CK组.研究结果进一步揭示了AM真菌在盐生境中通过提高植物的光合和叶绿素荧光特性发挥重要的作用,而盐胁迫强度也是AM真菌发挥这一作用的影响因素.盐生植物与AM真菌共生用于盐碱地的改良具有一定的应用前景.

基于黑河流域及周边地区17个气象站1951-2014年逐日气象资料,依靠处理定性概念与定量描述不确定性转换的云模型对潜在蒸散量(ET0)及其影响因子的不确定性进行研究,同时采用通径分析对ET0的影响因子进行分析.结果表明:近60年黑河流域年均ET0呈较小幅度增长趋势;ET0在时间尺度上的熵值和超熵比空间尺度小,说明ET0的时间变化较为连续,空间分布较为模糊、随机;气象因子的熵值和超熵变化范围较小,说明气象因子的空间分布较为均匀、稳定,熵值、超熵值的空间分布和均值的空间分布差异较大;ET0空间分布总体表现为由南向北递增,与日照时数、风速和气温的空间分布规律相似,与相对湿度相反;ET0的主要影响因素为相对湿度,其次为风速和气温;其中直接作用中风速＞相对湿度＞气温,间接作用中相对湿度＞气温＞风速,气温和相对湿度通过风速对ET0的负向作用较为明显.

2014年5-10月,在宁夏六盘山香水河小流域选择了一个东南坡向的典型华北落叶松人工林坡面,设立上、中上、中、中下、下5个坡位的样地(P1、P2、P3、P4、P5),利用热扩散探针法监测树干液流,并同步监测气象、土壤水势等环境因子.结果表明:研究期间林分日蒸腾(Tr,mm·d-1)存在显著的坡位差异,不同坡位Tr为:P2(0.975) ＞P4(0.876) ＞P3(0.726) ＞P1(0.653) ＞P5(0.628).Tr与日最高气温(Tmax)、日均太阳辐射强度(SR)、日均饱和水汽压差(VPD)、日潜在蒸散(PET)、日均土壤水势(Ψ)呈显著正相关,与日均大气相对湿度(RH)、日降水量(P)、日最低气温(Tmin)呈显著负相关.基于边界线的斜率绝对值分析表明,从坡上到坡下,Tr对日均气温(T)、RH、VPD、PET和Ψ的响应呈现逐渐减小的趋势,而对SR、土壤体积含水量(VSM)的响应程度则逐渐增大.进一步回归分析和偏相关分析表明,VPD、PET和RH对不同坡位Tr的影响均占主导地位,Ψ和T对上坡样地Tr影响较大,而下坡样地Tr受SR、Tmin和VSM的影响较大.总体来看,Tr的坡位差异是土壤水分和气象条件共同作用的结果,在利用特定观测样地的液流速率尺度外推计算坡面Tr时,需同时考虑土壤水分和气象因子随坡位的变化.