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1. chinaXiv:202012.00058 [pdf]

古尔班通古特沙漠降雨过程中梭梭与白梭梭冠层养分的变化特征

岳跃蒙; 李晨华; 徐柱; 唐立松
Subjects: Geosciences >> Geography

干旱区养分相对匮乏,雨水流经冠层后有效的养分输入对干旱区植物的生长发育意义重大。本文通过对古尔班通古特沙漠南缘主要建群种梭梭(Haloxylon ammodendron)与白梭梭(Haloxylon persicum)降雨过程中冠层养分的研究,分析树干茎流、穿透雨以及雨水中碳、氮、磷的浓度差异,明确雨水流经植物冠层后各离子的变化特征。结果表明,雨水在经过梭梭与白梭梭冠层后总有机碳(TOC)、总氮(TN)浓度增加显著,总磷(TP)增加并不显著。铵态氮(NH4+-N)浓度变化与TN基本一致,硝态氮(NO3--N)、亚硝态氮(NO2--N)浓度差异性不完全显著;其中,树干茎流有机氮(TON)的比例最高,在TN中所占比例始终大于50%。对于不同养分输入的平均浓度,除TP、NO3--N外,其他离子均有所增加;TP、NO3--N、NO2--N浓度较低,在树干茎流、穿透雨以及雨水中的变异系数较大。

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2. chinaXiv:202012.00025 [pdf]

基于UHD185 成像光谱仪的冬小麦叶绿素监测

王伟东; 常庆瑞; 王玉娜
Subjects: Geosciences >> Geography

以关中地区冬小麦为研究对象,无人机为平台搭载的UHD185成像光谱仪获得冬小麦农田高光谱影像,并从中提取波段信息,以传统光谱指数和新光谱指数为自变量构建预测模型,比较模型精度并制作冬小麦叶片叶绿素含量分布图。结果表明:各预测模型中以新光谱指数构建的预测模型精度明显高于传统光谱指数模型,其中,SPAD-NDSI模型精度最高(R2=0.6308,RMSE=1.9766);通过反演叶片叶绿素分布图并对填图结果进行检验可知,SPAD-NDSI模型填图效果最佳(R2=0.7013,RMSE=1.4548),可以作为冬小麦叶片叶绿素含量无人机高光谱影像遥感反演估算的基本模型。

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3. chinaXiv:202012.00026 [pdf]

青藏铁路沱沱河段取土场草本根系力学强度试验

周林虎; 徐志闻; 周国英; 胡夏嵩; 许桐; 申紫雁; 刘昌义
Subjects: Geosciences >> Geography

以青藏铁路沱沱河段取土场作为研究区,选取生长年限为10 a的碱茅[Puccinellia distans (Linn.) Parl.]、垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)、冷地早熟禾(Poa crymophila L.)和星星草[Puccinellia tenuiflora (Griseb.) Scribn.] 4种草本作为试验供试种,分别进行室内单根拉伸与剪切试验,较为系统地评价了4种草本其单根力学强度特征。结果表明:(1)取土场4种草本单根平均抗拉强度由大至小为:碱茅(66.29 MPa)>垂穗披碱草(50.78 MPa)>冷地早熟禾(46.11 MPa)>星星草(40.62 MPa),单根平均抗剪强度由大至小为:碱茅(44.37 MPa)>垂穗披碱草(37.74 MPa)>冷地早熟禾(36.80 MPa)>星星草(26.66 MPa),且两者均与根径之间符合幂函数负相关关系;(2)对生长年限为5 a和10 a的4种草本单根抗拉力和抗剪力对比分析得出,4种草本根系抗拉力增长幅度为11.71%~62.31%,抗剪力增长幅度为26.30%~92.61%;(3)比较4种草本根系其不同根径级别的力学强度,得出碱茅和垂穗披碱草根系力学性能相对优于其他2种草本,可优先作为研究区固土护坡植物种。本研究可为青藏铁路沱沱河段及周边优势护坡植物的筛选提供一定理论依据。

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4. chinaXiv:202012.00027 [pdf]

面向对象分割与混合像元分解相结合 提取沙化土地信息

滑永春; 李增元; 高志海
Subjects: Geosciences >> Geography

以甘肃省民勤县作为研究区域,使用了3景Landsat 8 OLI数据进行民勤县沙地信息的提取,提出了一种混合像元分解(FCLSU)和面向对象图像分割技术相结合的新方法。该方法不仅实现了沙地、盐碱地和裸土的分类识别,还实现了流动沙地、半固定沙地和固定沙地的定量区分,新方法总体沙地分类精度为87.23%,高于面向对象图像分类的84.82%,在沙地定量划分中新方法有着更为明显的优势。

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5. chinaXiv:202012.00028 [pdf]

基于三维生态足迹模型的天山北麓绿洲生态安全评价

李鹏辉; 徐丽萍; 刘笑; 吴品儒
Subjects: Geosciences >> Geography

运用改进三维生态足迹模型对2000—2016年天山北麓绿洲生态安全进行评价。结果表明:(1)17 a来天山北麓绿洲的整体生态环境处于不可持续的发展状况,生态占用面积持续增加,生态足迹广度由8.38×106 hm2上升到2.73×107 hm2,平均增速为1.11×106 hm2·a-1,生态安全受到严重威胁。(2)2002年后天山北麓绿洲不可持续状况的相对差异逐渐减小,内部各行政单元的人均生态赤字相对差异逐渐缩小。(3)天山北麓绿洲生态利用效率整体上呈现增加趋势,17 a间翻了三番,对于资源的利用程度日趋充分,单位资源创造的经济价值不断增加,但在各年份变化率波动较大,波动幅度在-18.23%~120.84%之间。(4)天山北麓绿洲生态适度人口虽呈现出波动增长趋势,但对于资源的需求和利用也在迅速增加,持续增加的人口规模给生态环境造成巨大压力。最后为缓解生态压力,减小生态赤字,促进天山北麓绿洲的可持续发展提出了建议和对策。

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6. chinaXiv:202012.00029 [pdf]

玛纳斯河流域绿洲区耕地扩张的CA-Markov 模型参数敏感性分析

朱磊; 夏鑫鑫; 杨爱民; 靳含
Subjects: Geosciences >> Geography

元胞自动机模型是土地利用变化模拟最有效和常用的方法之一,其模拟精度受元胞大小、时间间隔和邻域结构及大小等参数的影响。以玛纳斯河流域绿洲区耕地为研究对象,基于1975年、1995年、2005年、2010年及2015年土地利用数据构建耕地扩张CA模型,定量分析CA模型的参数敏感性。结果表明:(1)CA模型模拟精度具有时空尺度依赖性,时间间隔越短,精度越高,其中时间间隔为5 a的数量精度、位置精度及Kappa精度分别比时间间隔为20 a的高13.89%、2.63%和8.49%;空间尺度上,元胞大小越小,模拟精度越高,元胞大小为30 m的Kappa系数值(0.8671)高于120 m的模拟结果(0.8259)。(2)邻域结构及大小模拟结果表明,摩尔邻域模拟精度优于冯诺依曼邻域;同等邻域下,邻域大小为7×7模拟精度比3×3邻域模拟精度高,7×7摩尔邻域是模拟耕地的最优选择。(3)耕地模拟结果表明,2020年耕地面积较2015年相比减少149.29 km2,耕地占比已由2015年的67.40%降至66.18%,表现出因增长饱和而逐渐减缓的趋势。此研究可为全面了解元胞自动机模型敏感性提供一定的理论基础。

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7. chinaXiv:202012.00030 [pdf]

松叶猪毛菜瞬时转化体系的建立及初步验证

夏春兰; 李亚楠; 闻志彬
Subjects: Geosciences >> Geography

松叶猪毛菜(Salsola laricifolia)是典型的荒漠C3-C4中间型植物,隶属于藜科(Chenopodiaceae)猪毛菜属,是研究C4途径进化以及光呼吸减少机制的最佳物种。以松叶猪毛菜无菌苗为试验材料,通过农杆菌介导的瞬时转化方法,分别对质粒载体、苗龄、农杆菌侵染浓度、侵染时间和乙酰丁香酮浓度进行研究,探究各因素对松叶猪毛菜植株瞬时遗传转化效率的影响,以确立最佳的瞬时转化体系;并在上述体系的基础上,过表达松叶猪毛菜叶绿体型NADP-苹果酸酶基因(SaNADP-ME1),通过GUS组织化学染色和荧光定量PCR验证瞬时转化效果。结果表明:(1)采用pCAMBIA1301构建表达载体,以30 d苗龄植株作为转化受体,在侵染液中添加200 μmol·L-1乙酰丁香酮,农杆菌菌液OD600为0.8,侵染6 h条件下,瞬时转化效率最佳(92%);(2)构建过表达载体并瞬时转化松叶猪毛菜植株,通过染色检测到GUS活性,并且荧光定量PCR检测到SaNADP-ME1的表达量相比对照组显著增高,该基因成功瞬时过表达转化至植株中。综上所述,本试验在松叶猪毛菜植株中建立了一种快速基因功能验证方法,为以后研究松叶猪毛菜功能基因奠定了基础。

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8. chinaXiv:202012.00031 [pdf]

辐射对里海盐爪爪内生微生物群落多样性的影响

刘晓静; 唐琦勇; 张丽娟; 顾美英; 张志东; 王博; 王玮; 朱静
Subjects: Geosciences >> Geography

为研究不同辐射强度对里海盐爪爪不同组织中内生微生物群落的影响,利用Biolog-Eco微平板法结合土壤的理化性质,对新疆不同辐射强度污染区的里海盐爪爪地上部分和根部内生微生物群落代谢活性、碳源利用类型、多样性、主成分和环境因子间的差异进行了分析。结果表明:(1)各处理间代谢活性随培养时间的延长而提高,植物不同组织内生菌群落代谢活性存在明显差异。(2)地上部分样品中的主要菌群为利用碳水化合物类、氨基酸类的微生物;根部样品中的主要菌群为利用碳水化合物类、氨基酸类、羧酸类和多聚物类的微生物。(3)不同辐射强度污染区植物样品及植物不同部位的内生菌群落结构也存在显著差异。尤其在根部样品中,中度辐射污染区的代谢活性和多样性指数显著低于其他污染区。(4)土壤全氮、有机质、速效钾和氯根与微生物群落多样性显著相关,但辐射强度与里海盐爪爪内生菌群落多样性之间没有显著的相关性。本研究揭示了不同辐射强度对植物内生微生物生长代谢、碳源利用及群落多样性的影响,为辐射污染区微生物资源的开发和利用提供了科学依据。

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9. chinaXiv:202012.00032 [pdf]

唐古特白刺抗旱优良家系早期选择研究

李珍; 李毅; 苏世平; 种培芳; 李佩佩
Subjects: Geosciences >> Geography

为选择抗旱优良的唐古特白刺家系,本实验于2015、2016年和2018年分别对来自兰州和武威试验点的31个唐古特白刺家系进行可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)、游离脯氨酸(Pro)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)以及叶绿素(Chl)含量测定,运用主成分分析法和隶属函数法对家系抗旱性进行综合评价选择出抗旱优良家系并进行对比分析。结果表明:运用2种综合评价方法结果重合率在80%以上,以20%入选率选择抗旱优良家系,2试验点的j3-9、jc-8、w3-15、w3-12等4个家系在2015年、2016年均入选,在2018年抗旱性明显优于其他家系,入选家系在不同年份不同试验点的抗旱性表现一致,说明唐古特白刺抗旱优良家系在不同生理阶段不同环境下抗旱性表现稳定,对其进行早期选择具有可靠性。

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10. chinaXiv:202012.00033 [pdf]

降水变化和氮添加对红砂幼苗根系形态特征的影响

白亚梅; 李毅; 单立山; 苏铭; 张婉婷
Subjects: Geosciences >> Geography

水分和氮素是荒漠生态系统植物生长的主要限制因子,了解降水变化和氮沉降加剧如何影响典型荒漠植物根系形态特征,有助于揭示全球气候变化背景下的典型荒漠植物响应和适应机制,为有效进行荒漠植物恢复建设及管理提供理论依据。采用盆栽试验,研究了红砂(Reaumuria soongorica)幼苗根系形态特征对不同氮添加量(0g·m-2·a-1)、4.6 g·m-2·a-1、9.2 g·m-2·a-1和13.8 g·m-2·a-1和降水处理[(70%(W-)、100%(自然降水W)、130%(W+)]的响应。结果表明:(1)降水对红砂幼苗总根长、总表面积、总根体积、根系生物量、比根长和比表面积均有极显著影响(P<0.01);(2)氮添加对红砂幼苗总根体积有极显著影响(P<0.01),对根系生物量影响显著(P<0.05);(3)降水变化和氮添加交互作用对红砂根系形态指标无显著影响(P>0.05)。同一氮水平下,随降水量的增加红砂总根长、总表面积、总根体积、根生物量、比根长、比表面积均呈现增大的趋势,且在降水量130%处理下(W+)各相关指标达到最大值;在降水量70%(W-)和降水量不变(W)的条件下,红砂根系各形态指标随着氮添加量的增加呈现出先增大后减小的趋势,而在降水量130%条件下(W+),各指标随着氮含量的增加大致呈先减小后增大的趋势,且各个指标均在增水、高氮水平时最大。可见,红砂根系生长主要取决于降水,且红砂根系生长存在明显的水氮耦合效应,在高水、高氮条件下,红砂根系生长促进效应最明显。在我国西北干旱和半干旱区,可以在雨季降水量大时通过施入氮肥(N3)来促进红砂根系快速生长、下扎;在干旱少雨时,通过施入适量的氮肥(N1)来促进红砂根系的生长,缓解干旱对红砂根系的限制作用。

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