油蒿(Artemisia ordosica)抗旱生理生化特性研究初报

测定了宁夏沙坡头地区固沙植物油蒿体内活性氧自由基的变化，膜伤害的程度，抗氧化保护酶系统以及光合特性与叶绿素含量的变化，对油蒿适应干旱胁迫的机理进行了分析。结果表明：灌溉地油蒿的MDA、O^-2、H2O2，脯氨酸的含量以及CAT、SOD的活性低于固定沙丘的油蒿，而植物体内蛋白质的含量、POD的活性高于固定沙丘的油蒿，固定沙丘油蒿中的Chla、Chlb含量和H2O→PCIP电子传递速率低于灌溉地油蒿，因此，当油蒿受到干旱胁迫时具有一定的抗氧化胁迫的能力。     

油蒿(Artemisia ordosica)光系统Ⅱ光化学效率对去除降雨的响应

认识植物生理特征对极端干旱的响应有助于理解和预测气候变化对生态系统过程的影响。通过对叶绿素荧光连续监测,研究了油蒿(Artemisia ordosica)光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)和非光化学淬灭(NPQ)对去除降雨的响应,旨在探讨干旱环境下PSⅡ的光保护机制。结果表明:油蒿叶片ΦPSⅡ和NPQ受光合有效辐射影响呈现出明显的日变化。与对照相比,去除降雨条件下ΦPSⅡ降低、NPQ升高。去除降雨降低了ΦPSⅡ对环境因子的敏感性,提高了NPQ对环境因子的敏感性。去除降雨条件下F_v/F_m的降低是由于PSⅡ反应中心的可逆性失活。这些结果表明极端干旱影响油蒿PSⅡ光化学效率;油蒿通过增加非辐射热耗散来抵抗干旱胁迫。     

模拟沙地干旱环境研究电场对两种沙生植物抗旱性的影响

用不同电场条件处理沙生植物柠条（Caragana intermedia）和沙蒿（Artemisia songarica Schrenk）种子,采用人工模拟干旱试验方法,研究电场处理后这两种植物种子萌发和生物量对土壤干旱胁迫的响应。结果表明,电场处理缓解了两种植物随干旱程度加重出现的负效应,不同处理条件,种子萌发和生物量对干旱胁迫的适应性的影响不同,电场处理能够提高种子在干旱胁迫条件下的发芽率和发芽势,提高两种沙生植物生物量干重和鲜重。这些变化缓解了干旱胁迫对柠条和沙蒿种子的伤害,提高了对干旱胁迫的适应性。     

黄河三角洲贝壳砂干旱生境杠柳(Periploca sepium)叶片的光合作用特征

水分是黄河三角洲贝壳堤滩脊地带植被生长的主要限制因子。以4年生杠柳(Periploca sepium)苗木为对象,模拟贝壳砂干旱生境,设定对照(土壤相对含水量RWC为77.72%)、轻度(RWC为58.16%)、中度(RWC为42.98%)及重度(RWC为32.39%)干旱胁迫4组水分梯度,测定分析杠柳叶片气体交换参数的光响应以及叶绿素荧光参数。结果表明:(1)水分条件可显著影响贝壳砂生境杠柳叶片的光合效率。随干旱胁迫的加重,杠柳净光合速率(P_n)显著下降,重度干旱胁迫下,P_n最小,为0.62μmol·m~(-2)·s~(-1),仅是对照的5%。表观量子效率、光饱和点和暗呼吸速率随干旱胁迫的加重逐渐降低,而光补偿点逐渐升高。干旱胁迫导致杠柳叶片光照生态幅变窄,光能利用率降低。(2)随干旱胁迫加重,杠柳蒸腾速率显著下降。适度干旱胁迫可显著提高杠柳的水分利用效率,在轻度、中度干旱胁迫下维持较高值,而对照和重度干旱胁迫下显著降低。在轻度、中度干旱胁迫下,杠柳P_n下降主要受气孔限制,而重度干旱胁迫则以非气孔限制为主。(3)随干旱胁迫加重,杠柳叶片潜在光化学效率、实际光化学效率和非循环光合电子传递速率均显著下降,受到光抑制,电子传递效率下降;非光化学猝灭系数显著增加,光能热耗散增多。杠柳叶片通过调节光合效能来适应干旱胁迫逆境,对干旱逆境表现出一定的可塑性和适应性。     

柠条(Caragana korshinskii)、油蒿(Artemisia ordosica)、花棒(Hedysarum scoparium)叶片吸水潜力及影响因素

叶片吸水是干旱荒漠人工植被区植物利用小量级降水的主要方式,对缓解植物干旱胁迫具有重要的生态水文学意义。测定了腾格里沙漠人工固沙植被区1956、1964、1981年栽植的柠条(Caragana korshinskii)、油蒿(Artemisia ordosica)和花棒(Hedysarum scoparium)叶片单位面积吸水量(LWUC)、叶片含水量增加率(R_w)、叶片水分饱和亏(WSD)、比叶面积(SLA)和叶片干物质含量(LDMC),并分析了它们与叶片水势、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度及浅层、深层土壤水分之间的关系。结果表明:柠条、油蒿、花棒的叶片均具有吸收水分的能力,吸水量油蒿花棒柠条,LWUC分别为0.249～1.879、0.429～10.009、0.051～4.955 mg·cm~(-2)。LWUC最适合表征植物吸水能力的性状,柠条的LWUC与R_w、LDMC极显著正相关(P0.01),与SLA显著正相关(P0.05);油蒿的LWUC与R_w、WSD极显著正相关(P0.01);花棒的LWUC与R_w、WSD极显著正相关(P0.01),与SLA显著负相关(P0.05)。柠条和油蒿的叶片单位面积吸水量主要受叶片水势的影响,而花棒则受叶片水势和WUE的共同影响,但在不同年代的人工植被区,浅层土壤水分均为主要影响因子。     

不同气温与土壤湿度条件下籽蒿幼苗的表型可塑性

  植物表型可塑性是其适应环境的结果。为了探讨构件水平和全株水平表型可塑性的差异,我们选择籽蒿进行了双因素(气温:35 ℃、30 ℃、20 ℃; 土壤水分:对照、轻度、中度、重度胁迫)随机化区组实验以分析不同环境条件下植物的表型可塑性。结果表明,气温对籽蒿株高生长率有显著影响,土壤水分胁迫对籽蒿株高生长率无显著影响; 气温和土壤水分胁迫对籽蒿地上部生物量和根重生长率均无显著影响; 土壤水分胁迫对籽蒿幼苗根冠比有显著影响,而气温对其则无显著影响。这说明气温和土壤水分胁迫对籽蒿幼苗构件表型可塑性和全株表型可塑性的影响是有差异的。进一步分析表明,气温对籽蒿幼苗的叶含水量有显著影响,而对籽蒿幼苗的叶饱和亏无显著影响,这说明气温对籽蒿幼苗株高生长率的影响是通过影响其叶含水量来实现。     

逐渐干旱胁迫下生物土壤结皮中真藓和土生对齿藓的活性氧清除机制

真藓(Bryum argenteum)和土生对齿藓(Didymodon vinealis)是腾格里沙漠南缘沙坡头地区生物土壤结皮中重要的藓类植物组成成分。我们以真藓和土生对齿藓为材料,研究了逐渐干旱胁迫下两者的活性氧(ROS)清除机制及其差别。结果表明,逐渐干旱胁迫下,真藓的H2O2含量略微升高,丙二醛(MDA)含量显著下降,可溶性蛋白含量变化不大。在逐渐干旱胁迫下,真藓以过氧化氢酶(CAT)为主,超氧化物歧化酶(SOD)为辅,清除其体内活性氧自由基(ROS),抗坏血酸过氧化物酶(APX)和过氧化物酶(POD)作用不明显,而谷胱甘肽还原酶(GR)和还原性谷胱甘肽(GSH)则主要在中度干旱胁迫下起作用。逐渐干旱胁迫下,土生对齿藓的H2O2和MDA含量均显著上升,而可溶性蛋白含量显著下降。在逐渐干旱胁迫下,土生对齿藓以GSH为主,SOD、CAT为辅,清除其体内ROS,APX和GR的作用不明显,而POD则主要在中度干旱胁迫下起主要作用。     

胡杨(Populus euphratica)对盐胁迫和干旱胁迫的生理响应特征北大核心CSCD

采用盆栽两年生幼苗,研究胡杨(Populus euphratica)在盐胁迫(NaCl浓度0、100、200、300、400 mmol·L^(-1))和干旱胁迫(干旱0、7、14、21、28 d)条件下的生理响应过程及其响应差异。结果表明:在抗氧化酶系统方面,随着盐胁迫和干旱胁迫程度的增加,保护酶超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性均呈现先增加后减小的趋势,不同保护酶的活性应对干旱胁迫和盐胁迫的反应速度和持续时间不同,胡杨通过将多种保护酶进行综合调节以形成整个抗氧化酶系统的防御功能。在渗透调节系统方面,随着盐胁迫和干旱胁迫程度的增加,可溶性糖含量持续增加,其积累对于不同程度的盐胁迫和干旱胁迫的反应速度和持续时间不同,胡杨通过持续性积累有机物质维持渗透平衡以形成渗透调节系统的长效防护功能。在细胞膜系统方面,随着盐胁迫程度的增加,丙二醛含量先减少后缓慢增加,基本维持在较低的水平,而随着干旱胁迫程度的增加,丙二醛含量持续增加,胡杨能够在盐胁迫和轻度干旱胁迫下通过细胞膜系统的适应性调节维持细胞膜结构功能的完整性以实现细胞膜系统的保护作用。在盐胁迫和干旱胁迫时,胡杨通过抗氧化酶系统、渗透调节系统和细胞膜系统进行适应性的调整,从而增强其耐盐性和抗旱性。进行胡杨盐胁迫和干旱胁迫生理响应研究对于黑河下游胡杨幼苗的培育和恢复具有重要意义。     

沙丘差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)群落与裸地土壤呼吸特征

沙丘差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)群落与裸地的土壤呼吸是荒漠生态系统碳循环的重要过程。运用LI-6400土壤呼吸配套系统对科尔沁半流动沙丘差巴嘎蒿群落与裸地土壤呼吸进行测定,分析了沙丘差巴嘎蒿群落与裸地土壤呼吸的日、季变化及其影响因子。结果表明:(1)沙丘差巴嘎蒿群落与裸地土壤呼吸的日变化,夜间显著高于昼间(P0.01和P0.05),且呈多峰型,与空气湿度呈显著的幂函数正相关(P0.05)。(2)土壤呼吸的季变化,除重度干旱胁迫的7月7日、19日以外,其余观测日均为差巴嘎蒿群落显著高于裸地(P0.01)。(3)土壤呼吸的季变化与土壤温度相关不显著(P0.05),但在控制测试日土壤含水量的条件下,沙丘差巴嘎蒿群落与裸地土壤呼吸和土壤温度的偏相关显著(P0.05),偏相关系数分别为0.602与0.562;在控制测试日土壤温度的条件下,沙丘差巴嘎蒿群落与裸地土壤呼吸和土壤含水量的偏相关显著(P0.05),偏相关系数分别为0.804与0.624。土壤表层(10 cm深处)细菌数量与土壤呼吸呈极显著的幂函数正相关(P0.01),可解释沙丘差巴嘎蒿群落与裸地土壤呼吸变化的80.8%与65.4%。     

适宜汾河太原段河岸带香蒲、水蓼和萎蒿生长的土壤水分条件实验研究

选择在汾河太原段河岸带生长的香蒲(Typha orientalis)、水蓼(Polygonum hydropiper)和萎蒿(Artemisia selengensis)作为实验对象,于2019年3月15日至9月4日,在太原理工大学水利科学与工程学院室外实验棚内,在土壤深积水(植株全淹)、土壤浅积水(植株半淹)、土壤自然状况(土壤含水量为25%)、土壤轻度干旱(土壤含水量为15%)和土壤干旱(土壤含水量为5%)5种条件下,开展实验。在实验过程中,每15 d计算3种植物的存活率;在实验第30天、第60天、第90天、第120天和第150天,测定3种植物的株高、活叶片数、最大叶片长度和生物量。研究结果表明,在相同的土壤水分条件下,香蒲、水蓼和萎蒿的存活率不同,其中水蓼相对更耐淹,萎蒿相对更耐旱;在土壤深积水、土壤干旱和土壤半干旱条件下,3种植物的活叶片数和最大叶片长度在实验期间呈单峰型变化,株高和生物量都逐渐增大;在土壤自然状况下,3种植物的株高、活叶片数、最大叶片长度、生物量等都显著大于其它水分条件下的指标;与土壤深积水、土壤浅积水和土壤干旱条件下相比,在土壤轻度干旱条件下,水蓼和萎蒿的活叶片数、生物量、最大叶片长度以及萎蒿的株高都偏大;15%～25%的土壤含水量是适宜香蒲、水蓼和萎蒿生长的土壤含水量。     

农业旱灾研究进展

农业旱灾是我国发生范围最广、频率最高、灾情和影响最严重的灾害。为了全面地认识旱灾,有效地进行旱灾风险管理,减轻旱灾损失和影响,该文对干旱指标与监测、干旱影响、旱灾评估、旱灾区域分异规律、减灾管理等方面的国内外研究进展进行了综述。     

Meteorological and Streamflow Droughts: Characteristics,Trends, and Propagation in the Milwaukee River Basin

This study examined meteorological and streamflow droughts for the period from 1951 to 2006 using the Milwaukee River basin in Wisconsin as the study area in an effort to improve the understanding of drought propagation. Specifically, this study aimed to answer the following research questions: (1) What are the temporal trends of meteorological and streamflow droughts identified by drought indicators? (2) How do the drought indicators manifest drought propagation? Meteorological droughts were identified using the Effective Drought Index (EDI), and streamflow droughts were identified using a threshold-level approach. The intensity and duration of both types of drought were found to have decreased over time, most likely due to increasing precipitation. Therefore, in the study area, and likely in the larger region, drought has become of less concern. The propagation of meteorological drought into streamflow drought was detected generally after moderate and severe sequences of negative EDI that eventually led to extreme meteorological drought events. The study finds that both EDI and the threshold-level approach are effective in diagnosing meteorological and streamflow drought events of all durations.     

Drought identification and characterization in Jordan

A comparison between identified droughts was carried out through local and regional analysis. Comprehensive analyses of data for stationarity and randomness have been carried out with three tests, Student's t -test, Kendall's τ test and Turning point test. The calendar year, water year, and trimester time-scales were considered. For each series four different thresholds were used, mean, median, mean minus standard deviation and 35% quantile. The numbers of the drought periods, for the calendar series, are almost the same locally. Different periods and percentages are noticed with water year series, and with no consistency in results. Trimester series are with more drought periods and longer. The last decade has been characterized by more frequent and longer droughts in Jordan.     

干旱指标研究的进展与展望

对气象干旱指标、农业干旱指标、水文干旱指标和社会经济干旱指标4个方面的研究成果进行了较为全面的对比分析,并提出了干旱指标研究中仍存在的主要问题以及今后研究的重点与展望。干旱气候的影响具有持续时间长、范围广、灾害程度重的特点,而干旱指标是衡量干旱气候的标准。分析指出,按照大气、土壤、水文和作物干旱的相互关系及其因果关系,应该首先考虑大气干旱,而考虑大气干旱时,最好利用降水百分数或距平百分率,这样便于统一比较各个地区的干旱程度。其次,再根据不同的领域和对象,考虑土壤、农作物、牧业和水文干旱等。在研制干旱指标时,要注意要素的可收集性及其适时性,考虑主要要素和监测业务的可行性,干旱指标要简单、明了,可计算性强,以便于业务使用和推广。     

农业干旱业务化监测研究进展与展望

业务化农业干旱监测系统是农业干旱监测和预测以及农业风险评价和防范的有力工具,为了更好地促进农业干旱业务化监测的发展,系统回顾了基于气象变量、土壤湿度、植被状态和多变量等4类常用干旱指数,详细分析了美国、中国、欧洲和联合国粮食及农业组织等业务化农业干旱监测系统的特征,讨论了业务化农业干旱监测系统中存在的问题：如数据的质量及融合不稳定、综合干旱指数的构建不确定、监测的时间分辨率有待提高、缺乏考虑水文条件以及作物的生长过程等影响的问题。展望了未来农业干旱业务化监测,应从利用多源数据监测干旱、构建综合指标时需考虑区域时空差异及不同指标间的累积性和滞后性、加强机器及深度学习在综合指标构建中的作用、发展日时间尺度监测干旱以应对骤旱事件的发生、强化作物生长过程模型和先进的技术手段在干旱监测中的作用等方面深入发展。     

地理学视角的干旱传播概念、特征与影响因素研究进展

从地理学视角理解干旱传播时空维概念内涵,沿着“概念界定—特征量化—过程描述”这条主线全面揭示干旱传播特征、模式与机制及其研究现状,对于深刻理解干旱发展始终全过程中干旱演变过程与驱动因素具有重要的理论意义。论文首先从地理学时空完备性进行干旱传播概念界定;分析干旱传播的时空两维特征并归纳其研究思路与方法;探究干旱传播的主要影响因素;并归纳出基于“特征—过程—机制”的干旱传播研究框架与展望。通过梳理国内外文献并综述表明,干旱传播具有时空维概念与特征,其主要受下垫面因素(水系特征)、气候变化与人类活动(土地利用行为)控制。目前,干旱传播主要集中于干旱传播时间维度上的滞后性特征及传播概率研究,在探索其空间维度特征、演绎干旱传播过程并揭示其驱动机制方面尚有不足。揭示气象干旱、水文干旱、农业干旱至社会经济干旱形成与演变的过程机制和规律是干旱研究的重要内容,是制定高效的御旱抗旱措施的首要前提,从地理学视角揭示干旱传播概念内涵并探究其特征与过程机制应是干旱研究的题中要义。     

20世纪下半叶干旱对新疆农业的影响及灾害链效应

利用历史灾害数据对20世纪下半叶新疆农业的干旱影响及灾害链效应进行了评价。同时对干旱灾害的时间特征也做了分析。结果表明,1950-2001年的52年里,新疆年平均农田旱灾成灾面积为109.25×103hm2,其中.2000年最高达312.0×103hm2,1950年最低仅为2.01×103hm2。1950-1997年48年年平均受灾人口与减产粮食分别为285.63×103人和174.85×103t。从1950-2001年,新疆农田成灾面积大致上呈上升趋势,虽然其间也有暂时的下降时段,即20世纪70年代早期和90年代早期。1950-1997年受旱人口和减产粮食也存在大致的上升趋势。有两个时期(20世纪60年代和80年代到90年代早期)干旱灾害相对较严重。另外,还发现干旱灾害与沙尘天气和草原蝗灾有明显的相关性,表现出了明显的干旱灾害链性。本评价的结果暗示干旱及其相关灾害的增多可能意味着天气和气候极端事件的增多;20世纪80年代中期以来,尽管区域年降水和径流量的增多对减轻干旱及其灾害具有很大的正效应,但由于降水和径流的年内分布不均匀性,加上耕地向易旱区的扩张,区域干旱灾害还是比较严重,并表现出了与降水和径流增加不一致的趋势。     

区域干旱帕默尔旱度指标的修正

帕默尔旱度模式是评估干旱严重程度的重要模型,20世纪引入中国后,安顺清等人相继进行了修正,但是多采用的是单个站点数据进行运算,在研究大尺度的区域时则不适用,文章将各研究区站点数据平均整合,并以辽宁省范围内辽河流域片的7个代表性区域进行建模,以海滦河流域、淮河流域、黄河流域、长江流域的23个代表性区域相关资料为权重因子进行修正,同时利用综合水平衡模型对原帕默尔旱度模式中的水量平衡模型进行替换,经过对修正模式的验证,结果显示符合实际情况,对于区域干旱研究具有实际意义。     

宁夏中南部地区干旱变化趋势分析

采用国家最新发布的综合气象干旱指数,详细分析了宁夏中南部地区干旱发生频率、日数和强度的变化趋势。发现宁夏中南部地区春、夏季干旱变化趋势基本相似,而与秋季干旱变化趋势基本相反。20世纪60年代至80、90年代,宁夏中南部地区春、夏季干旱总体呈弱减轻趋势,而秋季干旱呈非常显著的加剧趋势,80、90年代秋季干旱强度较60年代增强了两倍多;进入21世纪以来,春、夏季干旱显著加剧,中部干旱带春、夏季干旱、南部山区夏季干旱强度较20世纪90年代平均增加了约1~2倍,而秋季干旱出现了明显减弱的新趋势。随着春、夏季干旱加剧,对农林牧业\,生态环境、人畜饮水的影响越来越严重,旱灾造成的损失也在不断增大,应引起高度重视。最后提出了应对干旱加剧的措施建议。     

黄土高原干旱指数分析

采用田间持水量差额与土壤最大有效含水量的比值作为干旱指数,描述了黄土高原的干旱规律。在此基础上,根据年干旱月数,把黄土高原地区划分为５种干旱型,并提出了各干旱型的农业生产防旱和抗旱措施。