动态地形可视化研究

动态地形是指在视景仿真过程中由于环境变化或仿真模型之间的交互而产生的高程和影像数据变化，它是战场仿真的重要研究对象，对战场仿真的逼真度和可信度有着重要影响，直接决定战场模型和地形之间的相互作用方式，如炮弹爆炸产生弹坑，弹坑影响车辆通行。因此，动态地形研究具有重要意义。 本文在开源地形渲染库libMini基础上对动态地形算法进行了研究。libMini库依据视点距离、视角和地形起伏程度对地形进行渲染，具有很好的细节层次模型连续性和较快的渲染速度，支持多分辨率分块地形，在国际上应用广泛，在此基础上进行算法改进和增强可以达到较好的实际应用效果。 首先介绍了libMini的地形渲染算法，并针对该算法计算地形粗糙度的自上而下方法的弱点，提出了自下而上的动态地形高程局部更新算法，将高程计算和渲染速度大约提高了三个数量级，大大改善了动态地形可视化的实时性。由于libMini缺乏动态地形影像更新功能，因此在OpenGL及S3TC纹理压缩算法的分析基础上设计了一种影像更新算法。然后结合高程和影像更新这两个算法实现了一种完整的能够适应多分辨率分块地形的动态地形可视化算法。 最后以虚拟地形工程为例给出了算法的实际应用过程以及相应的弹坑和堑壕模型的动态渲染结果，验证了算法的有效性、实时性和可用性。

基于libMini的动态地形实时渲染算法

为了减少地形动态变化时的地形计算时间,满足动态地形实时可视化的需要,在地形渲染库libMini的基础上,依据地形动态变化的局部性特点,以及库中LOD(Level ofDetail)算法的具体实现方式,运用局部更新的思想,提出了一种动态地形实时计算和渲染算法.算法避免了在地形动态变化时进行大量重复计算,使得在地形动态变化时所需的计算量大大减少,达到实时渲染要求.实验表明,算法使得局部地形动态变化时地形计算和渲染的时间从秒级降低到毫秒级,可以满足实时渲染要求.

环境因素影响草地柠条生长的主成分及典型相关分析

Principal Component and Canonical Correlation Analysis of the Environmental Factors Influencing the Growth of Caragana korshinskii Kom. in Grassland

高塬沟壑区董志塬沟头溯源侵蚀典型调查研究

详细调查了董志塬地区的西峰区、宁县以及庆城县的沟头溯源侵蚀情况,并对近年来发生前进的沟头进行了详细的实地测量和地形地貌特点分析,对董志塬沟头溯源侵蚀整体情况做出概括。在此基础上将溯源侵蚀的发生类型划分:水力冲刷型、陷穴诱发型、裂缝诱发型和人为诱发型。针对每种类型进行了典型的实例分析。

黄土高原土壤水库及其影响因子研究评述

土壤是疏松多孔体,具有存蓄和调节土壤水分的功能。就目前黄土高原土壤水库及其影响因子进行了评述,重点阐述了土壤水库功能及其与三个主要影响因子(气象因子、植被因子、土壤因子)的关系,并对今后的研究做了展望。土壤水库下边界的界定、不同因子对土壤水库的影响以及土壤水库模型的构建等都有待进一步的研究。

基于等高线的黄土高原小流域地形虚拟

黄土高原地形三维虚拟是"数字黄土高原"的基础,可为区域水土保持生态建设提供科技支撑。针对直接在地理信息系统软件中观察三维场景存在的控制交互能力不足问题,提出综合利用地理信息系统软件的地形插值算法,基于MFC框架下的OpenGL程序设计的思路,实现地形的真实感三维虚拟。以黄土丘陵沟壑区康家沟小流域为例,等高线数据在AutoCAD和ArcView软件中处理,生成ASCII格式的规则网格DEM数据,依据它们绘制三角形带,采用加权平均法求得各点的法向量,设置光照与材质模式,添加动态天空背景,实现了该流域地形的真实感三维虚拟,并增加交互能力,完成自由漫游与多角度观察。

低压条件下滴灌灌水均匀度试验研究

低压滴灌毛管进口工作压力、铺设长度、地面坡度及毛管管径是影响滴灌灌水均匀度的重要参数。试验研究结果表明,低压条件下毛管进口压力的变化对灌水均匀度的影响并不明显;灌水均匀度随着毛管铺设长度的增大呈降低趋势,管径越小,降低越显著,但在一定管长范围内,毛管铺设长度对灌水均匀度的影响并不明显;逆坡情况下,灌水均匀度随着坡度的增大而减小,顺坡情况下,灌水均匀度随着坡度的增大呈先增大而后减小的趋势,在2‰的坡度时达到峰值;灌水均匀度随着管径的增大而增大,当管径增大到一定程度后,灌水均匀度随管径增大的幅度减缓。

1. 大鼠海马-前额叶回路在学习记忆中的作用2. 芬克罗酮改善恒河猴空间工作记忆的谷氨酸机制

一、大鼠海马-前额叶回路在学习记忆中的作用 解剖学研究证实大鼠和猴的海马结构（hippocampal formation, HF；本文‘海马 (hippocampus, Hip)’一词即指海马结构）和前额叶 (prefrontal cortex, PFC) 之间存在一条单向、同侧和单突触的神经回路，即海马-前额叶回路（Hip-PFC回路）。Hip和PFC均参与学习记忆等多种认知功能，PFC是工作记忆的关键脑区，而Hip是空间参考记忆的关键脑区。虽然人们已经对PFC和Hip进行了广泛深入的研究，但对Hip-PFC回路参与哪些认知功能还知之甚少。本研究的目的就是通过暂时阻断Hip-PFC回路，探讨其在学习和记忆中的作用。 在大鼠，Hip-PFC回路中的纤维主要从Hip腹部 (ventral hippocampus, VH)发出，投射到PFC的前边缘皮质(prelimbic cortex, PLC)、下边缘皮质 (infralimbic cortex, ILC) 和外侧前额叶 (lateral prefrontal cortex) 等亚区，其中PLC是Hip-PFC主要投射的区域。我们通过给动物安装慢性导管向脑内注射GABAA受体激动剂muscimol (MU) 阻断Hip-PFC回路。注射位点包括 ①双侧PLC，②双侧VH，③一侧VH和对侧PLC (VH-PLC)。我们首先观察了在PLC或VH局部注射MU对自由活动大鼠PLC和VH脑电功率的影响，并以此确定在行为实验中所用蝇蕈醇的剂量。然后采用T-迷宫空间交互延缓作业 (spatial delayed alternation task) 测试Hip-PFC回路被阻断的动物的空间工作记忆功能；采用被动回避作业 (passive avoidance task) 测试其情绪相关记忆的能力（训练前给药；24 h后重测试）；采用Morris水迷宫作业 (Morris water maze task) 测试其空间参考记忆的能力（每天训练前给药；训练期（3 d）结束24 h后重测试）。结果表明：在大鼠PLC或VH局部注射0.5 μg/0.25μl MU后30 min显著抑制VH 和PLC的脑电功率 (VH, p < 0.01; PLC, p < 0.05 vs. PBS/baseline)。注射MU (0.5 μg/0.25μl) 到 ①双侧PLC、②双侧VH、③VH-PLC均显著降低动物在空间交互延缓作业 (All p < 0.001, vs. PBS) 和空间Morris水迷宫作业中的成绩 (All p < 0.05, vs. PBS)，表明Hip-PFC回路在空间工作记忆（空间短时记忆）和在空间参考记忆（空间长时记忆）中均起重要作用。在空间交互延缓作业中，双侧PLC被抑制的大鼠的成绩显著低于双侧VH或VH-PLC被抑制的动物，说明PFC在空间工作记忆功能中占有主导地位。在被动回避作业中，双侧VH被抑制动物的回避反应的潜伏期显著短于对照动物 (p < 0.05 vs. PBS)，说明双侧VH被抑制动物的情绪记忆受损；而双侧PLC或VH-PLC被抑制的动物其回避反应的潜伏期与对照动物无显著差异 (PLC, p > 0.9; VH-PLC, p > 0.3 vs. PBS)，表明双侧PLC或VH-PLC被抑制的动物情绪记忆正常。被动回避作业的结果说明VH参与情绪记忆的形成，但Hip-PFC回路在情绪记忆形成中不起重要作用。 以上结果表明，大鼠Hip-PFC回路参与空间工作记忆和空间参考记忆而不是情绪记忆功能。情绪记忆的关键脑结构是杏仁复合体 (amygdala complex, AMC)，VH与AMC有密切的纤维联系。VH被抑制的大鼠情绪记忆受损，说明情绪记忆可能与AMC-Hip回路有关。情绪记忆与空间记忆（参考记忆和工作记忆）在解剖上的分离说明，对于不同类型的记忆来说，其在脑内的信息加工过程是并行的。神经回路内部的信息加工过程则是串行的，回路上任何一个结构的破坏均可导致回路功能的损伤。本研究的结果为学习记忆的“多重记忆系统”理论和记忆信息加工的串行并行机制提供了新的实验证据。 二、芬克罗酮改善成年恒河猴空间工作记忆的谷氨酸机制 芬克罗酮是中科院昆明植物所郝小江等合成的取代吡咯烷酮类化合物。中科院昆明动物所蔡景霞等发现芬克罗酮能改善东莨菪碱、育亨宾等导致的多种动物的不同类型的学习记忆障碍，提高老年动物的学习记忆能力，尤其是老年猴的空间工作记忆。已证实芬克罗酮为部分钙激动剂，可使脑缺血沙土鼠脑内升高的谷氨酸降低，而使正常的沙土鼠海马胞外谷氨酸释放增加。那么芬克罗酮能否提高正常动物的学习记忆，其对正常动物学习记忆的提高是否与其增加谷氨酸的释放有关？本研究采用空间延缓反应作业和谷氨酸NMDA受体拮抗剂MK-801在正常成年猴恒河猴上探讨了以上问题。 结果表明，口服芬克罗酮可显著提高成年猴的空间工作记忆，其量效曲线呈倒‘U’形，符合许多促智药的量效特点。0.25 mg/kg和0.5 mg/kg为芬克罗酮的最佳有效剂量 (p < 0.05 vs. 安慰剂)。肌注MK-801 (0.1 mg/kg) 显著降低成年猴的空间工作记忆 (p < 0.01 vs. 安慰剂)，而口服2.0 mg/kg和4.0 mg/kg的芬克罗酮则显著改善MK-801导致的工作记忆障碍 (p < 0.05 vs. MK-801)。芬克罗酮的所有测试剂量不影响猴在作业中的反应时 (p > 0.05 vs. 安慰剂)，表明芬克罗酮在该剂量范围不影响动物的运动能力。 本研究结果提示，芬克罗酮可能通钙激动作用促进谷氨酸的释放，在一定剂量范围内提高胞外谷氨酸水平，提高正常动物的空间工作记忆等认知功能。 关键词：芬克罗酮，恒河猴，空间工作记忆，空间延缓反应作业，谷氨酸，MK-801

地形可视性分析中观察点设置问题研究

观察点设置问题是地形可视性分析中的一类重要问题，对该问题的研究可以在空间信息辅助决策、通信、旅游、野生动物保护等领域发挥重大作用。本文在对地形可视性分析中观察点设置问题现有研究成果总结和分析基础上对该问题展开深入研究。 首先，针对现有解决方法只从智能算法或地形数据表示方法单一角度进行分析和研究的局限性，提出了一种问题相关的智能算法和数据表示方法相结合的解决问题新框架。该框架考虑了解决观察点设置问题时智能算法的优点和数据表示方式的特点相互配合问题，目的是充分发挥二者各自的优势以提高观察点设置问题解决的准确度与效率。 其次，在深入分析观察点设置问题本身特点的基础上，结合隶属云理论的基本理论和方法，对经典模拟退火算法从退温函数设计、温度产生过程、状态生成过程三方面进行了问题相关的改进，提出了一种适于观察点设置问题的改进模拟退火算法(Improved Simulated Annealing algorithm, ISA)。该算法一方面保持了经典模拟退火算法的稳定倾向特性，保证了算法满足伴随退火温度的不断下降，对恶化的新状态越来越难于接受这一模拟退火算法的最基本特征；另一方面其退火温度的连续性随机变化特性和隐含的“回火升温”过程，则有利于算法有效拒绝恶化解，加速算法收敛，能够更好地满足观察点设置问题对于算法收敛速度的要求。 再次，在分析地形数据的精度、误差等因素对观察点设置问题的解决准确性和解决效率影响程度的基础上，提出了一种基于离散余弦变换的地形数据内插方法(Discrete Cosine Transformation Interpolation method, DCTI)。新方法将传统空域上的地形内插转换到变换域上进行，同时充分利用了离散余弦变换的熵保持特性和能量压缩特性，简化了变换域上的内插过程，提高了地形数据内插的效率和精度。DCTI方法与其他现有典型地形数据内插方法相比，对地形可视性信息获取的准确性和效率影响最小，为平衡观察点设置问题解决过程中时间效率和准确度之间的关系，最终有效地解决观察点设置问题提供了数据基础。 最后，从智能算法和地形数据相结合的角度出发，提出了一种基于ISA和DCTI相结合的观察点设置问题多分辨率处理方法(Multi-Resolution Processing method, MRP)。新方法将模拟退火算法的逐次退火特点和地形数据的多分辨率表示充分结合，达到了发挥算法数据相结合的综合优势的目的。与现有单纯基于模拟退火算法的解决方法相比，在问题解决准确度保持不变的前提下，基于MRP方法的观察点设置问题解决的平均耗时减少85%~95%，为实际工程应用问题的解决提供了一条重要途径。

青杨组(Section Tacamahaca Spach)杨树不同种群对土壤干旱和重金属锰污染的生态生理响应

土壤是人类赖以生存的自然环境和农业生产的重要资源，世界面临的粮食、资源和环境问题与土壤密切相关，目前危害土壤的主要因素是干旱和重金属污染。杨树具有适应性强、生长快和丰产等特性，本论文以青杨组杨树为模式植物，采用植物生态、生理及生物化学等方法，研究杨树对土壤干旱和锰胁迫的生态生理反应以及种群间差异，研究成果可为我国干旱半干旱地区营造人工林、防止沙漠化提供理论依据，也为恢复与重建重金属污染地区退化生态系统提供科学指导。主要研究结果如下： 1. 青海杨不同种群对干旱胁迫的响应差异 干旱胁迫显著降低了两个青海杨种群（干旱种群和湿润种群）生物量积累，包括株高、基径、干物质积累等，通过植物结构的调整，有更多的生物量向根部分配。干旱胁迫还显著降低了叶绿素和类胡萝卜素含量，增加了游离脯氨酸和总氨基酸含量。另一方面，干旱胁迫诱导了活性氧的积累，作为第二信使，激活了抗氧化系统，包括抗坏血酸（ASA）含量和酶系统如超氧化物歧化酶（SOD），愈创木酚过氧化物酶（GPX），抗坏血酸过氧化物酶（APX）和谷胱甘肽还原酶（GR）。这样，杨树既有避旱机制又有耐旱机制，使其在干旱胁迫下有相当程度的可塑性。与湿润种群相比，干旱种群杨树有更多的生物量分配到根部，积累了更多的游离脯氨酸和总氨基酸来进行渗透调节，并且有更有效的抗氧化系统，包括更高含量的ASA 和更高活性的APX 和GR，这些使得干旱种群杨树比湿润种群杨树对干旱有更好的耐性。 2. 喷施硝普钠（SNP）对青海杨阿坝种群干旱胁迫耐性的影响 干旱胁迫显著的降低了青海杨阿坝种群的生长和生物量积累以及叶片相对含水量，还诱导了脯氨酸的合成以进行渗透调节。干旱胁迫下过氧化氢（H2O2）显著累积从而造成对膜脂和蛋白的伤害，使得丙二醛和蛋白羰基含量升高。干旱胁迫下喷施SNP可以减轻干旱胁迫造成的伤害，包括增加叶片的相对含水量，增加脯氨酸和总氨基酸的积累，并激活抗氧化酶系统如SOD，GPX和APX，从而减少丙二醛（MDA）和蛋白羰基（C＝O）的积累，但是在水分良好情况下SNP的效果不显著。 3. 青杨不同种群对锰胁迫的生长与形态响应差异 在同一锰浓度下，干旱种群的耐性指数都要高于湿润种群，这表明青杨对干旱和高锰胁迫具有交叉耐性。两个种群的株高，生物量和叶绿素含量都随锰浓度的升高而逐渐下降。就累积浓度而言，0 和0.1 mM 锰胁迫下，干旱种群积累的锰浓度要高于湿润种群，而在高浓度锰胁迫下(0.5 和1 mM)，湿润种群要高于干旱种群。在0，0.1 和0.5 mM下，锰大多积累在根中，叶片次之，茎中最少。而在1 mM，锰更多的积累在叶片中。就累积总量而言，在各个锰浓度胁迫下，根，茎和叶相比，两个种群青杨都是叶片累积的锰总量要高于根和茎。两个种群间比较，对照中没有显著区别，0.1 mM 锰胁迫下，湿润种群根中累积的锰要高于干旱种群，而在地上部中，干旱种群要高于湿润种群。而0.5 和1 mM 锰胁迫下，根、叶、茎+叶、根+茎+叶中，锰累积总量都是湿润种群高于干旱种群。锰胁迫下，青杨叶片数和叶面积包括总叶面积和平均叶面积都显著降低。叶片横切面的光学显微观察结果表明未经锰胁迫的栅栏组织的细胞饱满，海绵组织发达、清晰；胁迫后杨树叶片栅栏组织细胞出现不同程度的皱缩，海绵组织几乎不可见，此外还发现输导组织在胁迫下密度变小和分生组织严重割裂等现象。 4. 青杨不同种群对锰胁迫的生理与生化响应差异 青杨两个种群脱落酸（ABA）含量在锰胁迫下都显著增加，干旱种群的增幅更大。三种多胺含量在锰胁迫下显示了不同的响应趋势：腐胺在两个种群的各个锰处理下都增加，亚精胺只在干旱种群中显著增加，而精胺除了干旱种群在1 mM 下有所增加外，在锰胁迫下变化很小。谷胱甘肽含量随锰浓度升高而增加，在0.5 mM 锰时达到最高值，1mM 时有所下降。植物络合素（PCs）含量与非蛋白巯基（NP-SH）趋势相似，随锰浓度的升高而增加，且干旱种群中含量要高于湿润种群。锰处理还引起氧化胁迫，表现为过氧化氢和丙二醛含量增加。SOD 活性在湿润种群中，在0 到0.5 mM 锰胁迫下活性升高，但在1 mM 锰胁迫时，其活性有所下降。而在干旱种群中，SOD 活性变化较小，并始终维持在一个较高的水平。APX 活性在两个种群中都随锰浓度的升高而增加，干旱种群活性要高于湿润种群。锰胁迫还显著增加了酚类物质的含量，同时GPX 和多酚氧化酶（PPO）活性也随锰浓度的升高而增加。干旱种群的酚类含量和GPX 与PPO 活性都要高于湿润种群。锰胁迫还改变了氨基酸的含量和构成，根据锰胁迫下浓度变化的不同，可以将游离氨基酸分为三组：第一组包括，谷氨酸，丙氨酸和天门冬氨酸，这一组氨基酸含量在锰胁迫下有所下降。第二组包括缬氨酸，亮氨酸和苏氨酸含量在锰胁迫下基本不变化或变化很小。剩下的氨基酸为第三组，这组氨基酸含量在锰胁迫下显著增加，而根据增加的幅度又可以将它们分为两个亚组，丝氨酸，酪氨酸，苯丙氨酸，组氨酸和脯氨酸，在1 mM 下的含量是对照的4 倍以上。异亮氨酸，赖氨酸，精氨酸和甘氨酸含量在1 mM 下是对照含量的2 倍以下。同时，同一锰浓度下，干旱种群比湿润种群积累的氨基酸含量要高。 Soil is the indispensable environment for human survival and important resource foragriculture development. Food and environmental problems facing the world are all closelyrelated to soil and nowadays it is threatened by many factors, among which drought stress andheavy metal pollution are the most serious ones. Poplars (Populus spp.) are importantcomponents of ecosystem and suitable as a source of fuel, fiber and lumber due to their fastgrowth. In this study, different populations of Section Tacamahaca spach were used as modelplants to investigate the adaptability to drought stress and manganese toxicity and differencesbetween populations from dry and wet climate regions. Our results can provide theoreticalevidence for the afforestation and prevention of desertification in the arid and semi-arid areas,and also can supply scientific direction for the reconstruction and rehalibitation of ecosystemscontaminated by heavy metals. The results are as follows: 1. Differences in ecophysiological responses to drought stress in two contrastingpopulations of Populus przewalskii Drought stress not only significantly affected dry mass accumulation and allocation, butalso significantly decreased chlorophyll pigment contents and accumulated free proline andtotal amino acids. On the other hand, drought also significantly increased the levels ofabscisic acid and reactive oxygen species, as secondary messengers, to induce the entire set ofantioxidative systems including the increase of reduced ascorbic acid content and the activities of superoxide dismutase, guaiacol peroxidase, ascorbate peroxidase and glutathioneredutase. Thus the combination of drought avoidance and tolerance mechanisms conferredpoplar a high degree of plasticity in response to drought stress. Compared with the wetclimate population, the dry climate population showed lower dry matter accumulation andallocated more biomass to root systems, and accumulated more free proline and total aminoacids for osmotic adjustment. The dry climate population also showed more efficientantioxidant systems with higher content of ascorbic acid and higher activities of ascorbateperoxidase and glutathione redutase than the wet climate population. All these made the dryclimate population superior in adaptation to drought stress than the wet climate population. 2. Effect of exogenous applied SNP on drought tolerance in Populus przewalskii Drought stress significantly increased hydrogen peroxide content and caused oxidativestress to lipids and proteins assessed by the increase in malondialdehyde and total carbonylcontents, respectively. The cuttings of P. przewalskii accumulated proline and other aminoacids for osmotic adjustment to lower water potential, and activated the antioxidant enzymes such as superoxide dismutase, guaiacol peroxidase and ascorbate peroxidase to maintain thebalance of generation and quenching of reactive oxygen species. Moreover, exogenous SNPapplication significantly heightened the growth performance of P. przewalskii cuttings underdrought treatment by promotion of proline accumulation and activation of antioxidant enzymeactivities, while under well-watered treatment the effect of SNP application was very little. 3. Morphological responses to manganese toxicity in the two contrasting populations ofPopulus cathayana High concentration of manganese caused significant decrease in shoot height andbiomass accumulation. The tolerance index of the dry climate population was significantlyhigher than that of the wet climate population, suggesting the superior Mn tolerance in theformer and the existence of cross-tolerance of drought stress and high Mn toxicity. Injuries tothe leaf anatomical features were also found as the reduced thickness in palisade and spongyparenchyma, the decreased density in the conducting tissue and the collapse and split in themeristematic tissue in the central vein. As for the Mn concentrations in the plant tissues, under0, 0.1 and 0.5 mM, most of the Mn accumulated in the roots, then leaves, and stem the least, while under 1 mM, most of the Mn accumulated in the leaves. As far as the total amounts ofMn extraction are concerned, the leaf extracted more Mn than the root and stem in the twopopulations under various Mn concentrations. There is no difference between the twopopulations under control. Under 0.1 mM, the wet climate population extracted higher Mn inthe root than the dry climate population, while in the shoot, the dry climate populationextracted much more Mn. Under 0.5 and 1 mM, the wet climate population translocated moreMn both in the root and the shoot than the dry climate population. 4. Physiological and biochemical responses to manganese toxicity in the two contrastingpopulations of Populus cathayana Mn treatment resulted in oxidative stress indicated by the oxidation to lipids, proteinsand DNA. A regulated network of defence strategies was employed for the chelation,detoxification and tolerance of Mn including the enhanced synthesis of ABA and polyamines,the accumulation of free amino acids, especially His and Pro, and the activation of theenzymes superoxide dismutase and guaiacol peroxidase. Contents of non-protein thiol,reduced glutathione, phytochelatins and phenolics compounds and activities of superoxide dismutase, guaiacol peroxidase and polyphenol oxidase also increased significantly forantioxidant or chelation functions. The wet climate population not only accumulated lessabscisic acid, free amino acids, phytochelatins and phenolics compounds, but also exhibitedlower activities of superoxide dismutase, guaiacol peroxidase and polyphenol oxidase thusresulting in more serious oxidative damage and more curtained growth.

三种豆科灌木对干旱胁迫的响应与适应

干旱胁迫是全球范围内影响植物生存、生长和分布的重要环境因子。岷江上游干旱河谷区，由于生态环境的脆弱性和长期人类活动的干扰和过度利用，导致植被严重退化，水土流失加剧，山地灾害频繁，干旱化和荒漠化趋势明显。这种趋势若不能遏制，将严重阻碍区域社会经济的快速协调发展，并且威胁成都平原地区的发展和长江中下游地区的生态安全。因而开展干旱河谷生态恢复研究成为解决这些问题的关键。水分匮乏是限制干旱河谷生态恢复的关键因子，在全球气候变化的背景下，干旱胁迫在区域尺度上可能会更加严重，并使干旱河谷的生态环境更加恶化。因此，深入研究干旱河谷乡土植物对干旱胁迫的响应和适应机理，具有非常重要的理论和实践意义。 本论文以岷江上游干旱河谷的三种乡土豆科灌木，白刺花（Sophora davidii）、小马鞍羊蹄甲（Bauhinia faberi var. microphylla）和小雀花（Campylotropics polyantha）理论和实践意义。为研究对象，在人工控制条件下设计了4-5个连续性干旱胁迫处理，系统地研究了灌木幼苗的生长、生物量积累和水分利用效率（WUE）、形态结构和生理过程等对干旱胁迫的反应，揭示了幼苗的干旱适应能力及种间差异。主要研究结论如下： 1) 灌木生长和繁殖对干旱胁迫的反应 在干旱胁迫下，幼苗生长速率显著减小，叶片衰老和脱落比率增大，这些变化随着胁迫强度的增加具有累积效应。叶片比茎对干旱胁迫的反应更敏感。在严重干旱胁迫下，幼苗的有性繁殖被限制，但在中等程度干旱胁迫下，幼苗的有性繁殖能力被提高。 2) 灌木生物量积累及其分配和WUE对干旱胁迫的反应 在干旱胁迫下，灌木各器官的生物量都显著减小，但是生物量的分配侧重于地下部分，使得根茎比在干旱条件下增大。幼苗的耗水量（WU）随着干旱胁迫的增加而显著减少。白刺花和小马鞍羊蹄甲WUE在干旱胁迫下降低；小雀花的WUE在中等干旱胁迫下升高。 3) 灌木叶片结构特征对干旱胁迫反应 白刺花叶片具有较为典型的旱生型结构，而小马鞍羊蹄甲和小雀花则为中生型结构。在1至2年的干旱胁迫下，灌木叶片结构组成未发生本质性的改变，主要是细胞大小的变化。在中等和严重干旱胁迫下，叶肉组织厚度明显减小；并且气孔和表皮细胞面积也显著减小，气孔和表皮细胞密度显著增大；叶肉细胞层数、P/S值、表皮厚度等无显著变化。 4) 灌木对干旱胁迫的生理响应 气体交换参数和叶片相对含水量（RWC）在中等干旱胁迫下发生了明显的改变，而叶绿素荧光参数和光合色素含量在严重干旱胁迫下才发生显著变化。在干旱胁迫下，净光合作用速率（Pn）、气孔导度（gs）和RWC呈下降趋势，而叶片温度（Tl）呈增加趋势，蒸腾速率（Tr）的变化不明显。除了日最大Pn减小以外，干旱胁迫对气体交换参数的日变化无显著影响，但是对光合-光响应曲线有显著的影响，使有效光合时间缩短。在严重干旱胁迫下光系统受到损害而代谢减弱，PSⅡ中心的内禀光能转换效率（Fv/Fm）、量子产量（Yield）、光化学淬灭参数（qP）显著降低，而非光化学淬灭参数（NPQ）明显增加。气孔限制和非气孔限制对Pn的影响与干旱胁迫强度有关。在中度胁迫下，气孔限制起主导作用，在严重胁迫下非气孔限制起主导作用，40% FC水分条件可能是灌木由气孔限制向非气孔限制的转折点。 5) 灌木对干旱胁迫的适应能力及其种间差异 三种灌木对干旱胁迫具有较好的适应能力，即使在20% FC，幼苗未因干旱胁迫III而死亡；80% FC适宜于幼苗生长。白刺花生长速率慢，耗水量较少，具有较强的耐旱和耐贫瘠能力，并具有干旱忍受机制，能够在较干旱的环境中定居和生长。小马鞍羊蹄甲和小雀花，生长快，水分消耗量较大，尤其是小雀花，对干旱胁迫的忍受能力较弱，具有干旱回避机制，因而适宜于在较为湿润的生境中生长。综合分析表明，生长速率较慢的物种抗旱能力较强，其更适宜于作为干旱地区植被恢复物种。 Drought is often a key factor limiting plant establishment, growth and distribution inmany regions of the world. The harsh environmental conditions and long-termanthropogenic disturbance had resulted in habitat destruction in the dry valley ofMinjiang river, southwest China. Recently, it tended to be more severe on the vegetationdegradation, soil erosion and water loss, natural disaster, as well as desertification, whichimpact on regional booming economy and harmonious development, and would be verydangerous to the environmental security in the middle and lower reaches of Yangzi River.Therefore, ecological restoration in the dry valley is one of the vital tasks in China. Waterdeficit is known to affect adversely vegetation restoration in this place. Moreover, in thecontext of climate change, an increased frequency of drought stress might occur at aregional scale in the dry valleys of Minjiang River. The selection of appropriate plantingspecies for vegetation restoration in regard to regional conditions is an important issue atpresent and in further. The research on responses of indigenous species to drought stresscould provide insights into the improvement of the vegetation restoration in the dry valleys of Minjiang River. In this paper, the responses of three indigenous leguminous shrubs, Sophora davidii,Bauhinia faberi var. microphylla and Campylotropics polyantha, to various soil watersupplies were studied in order to assess drought tolerance of seedlings, and to compare interspecific differences in seedlings’ responses to drought stress. The results were as follows: 1 Growth and reproduction of shrubs in response to drought stress Seedling growth reduced significantly while leaf senescence accelerated underdrought stress, the cumulative responses to prolonged drought were found. The capacityfor reproduction was limited by severe drought stress, and improved by moderate droughtstress. Leaf responses were more sensitive than shoot to various water supplies. 2 WUE, biomass production and its partitioning of shrubs in response to drought stress Drought stress reduced significantly the total dry mass and their components ofseedlings, and altered more biomass allocation to root system, showing higher R/S ratiounder drought. Water use (WU) and water-use efficiency (WUE) of both S. davidii and B.faberi var. microphylla declined strongly with drought stress. The WU C. polyantha ofalso declined with drought stress, but WUE improved under moderate drought stress. 3 Anatomical characteristics and ultrastructures of leaves in response to drought stress There were xeromorphic for S. davidii leaves and mesomorphic for B. faberi var.microphylla and C. polyantha at the all water supplies. The foundational changes in leafstructures were not found with drought stress. However, mesophyll thickness, the areas ofstomatal and epidermis reduced slightly while the densities of stomatal and epidermisincreased under severe drought stress. Variations in these parameters could mainly be duoto cell size. Other structures did not displayed significant changes with drought stress. 4 Physiological responses of shrubs to drought stress The gas exchange parameters and leaf relative water content (RWC) were affectedby moderate stress, while chlorophyll fluorescence and chlorophyll content were onlyaffected by severe stress. Drought stress decreased net photosynthesis rate (Pn), stomatalconductance, light-use efficiency and RWC, and increased leaf temperature. Therespiration rates (Tr) were kept within a narrower range than Pn, resulting in aprogressively increased instantaneous water use effiecency (WUEi) under drought stress.Moreover, drought stress also affected the response curve of Pn to RAR, there was adepression light saturation point (Lsat) and maximum Pn (Pnmax) for moderate andsevere stressed seedling. However, diurnal changes of gas exchange parameters did notdiffer among water supplies although maximum daily Pn declined under severe stress.VISevere stress reduced Fv/Fm, Yield and qP while increased NPQ and chlorophyll content.Photosynthetic activity decreased during drought stress period due to stomatal andnon-stomatal limitations. The relative contribution of these limitations was associatedwith the severity of stress. The limitation to Pn was caused mainly by stomatal limitationunder moderate drought stress, and by the predominance of non-stomatal limitation undersevere stress. In this case, 40% FC water supply may be a non-stomatal limitation 5 Interspecific differences in drought tolerance of shrubs Three shrubs exhibited good performance throughout the experiment process, evenif at 20% FC treatment there were no any seedlings died, 80% FC water supply wassuitable for their establishment and growth. S. davidii minimized their water loss byreducing total leaf area and growth rate, as well as maintained higher RWC and Pncompared to the other two species under drought stress, thus they might be more tolerantto the drought stress than the other two species. On the contrary, it was found that C.polyantha and B. faberi var. microphylla had higher water loss because of their stomatalconductance and higher leaf area ratios. They reduced water loss with shedding theirleaves and changing leaf orientation under drought stress. Based on their responses, thestudied species could be categorized into two: (1) S. davidii with a tolerance mechanismin response to drought stress; (2) C. polyantha and B. faberi var. microphylla withdrought avoidance mechanism. These results indicated that slow-growing shrub speciesare better adapted to drought stress than intermediate or fast-growing species in present orpredicted drought conditions. Therefore, selecting rapid-growing species might leavethese seedlings relatively at a risk of extreme drought.

水文地貌关系正确DEM的建立方法

水文地貌关系正确DEM(hydrologically correct DEMs,Hc-DEM),是指符合水文地貌学基本原理,正确反映水文要素(水流方向、水流路径、水系网络、流域界线等)与地貌特征发生和位置关系的DEM。区域尺度水文和土壤侵蚀等研究中,地形因子参数只能利用DEM来提取,为了准确反映地面形态,有效提取地貌和水文特征因子,建立Hc-DEM是必需的。笔者对Hc-DEM的概念、建立方法进行了讨论和介绍;以黄土高原为例,提出了利用多种比例尺数字地形图和ANUDEM软件建立DEM的关键参数;通过与TIN方法建立的DEM的比较,对所建立的DEM进行了简要评价。研究表明,利用我国已有的数字地形图和ANUDEM软件,可以建立Hc-DEM,为流域水文和区域尺度水土流失定量分析模拟、区域尺度植被适宜性评价等研究提供更加直接的数据支持。