川南天然常绿阔叶林人工更新后土壤团粒结构的分形特征

运用分形模型研究了川南天然常绿阔叶林及其人工更新成檫木(Sassafras tzumu)林、柳杉(Cryptomeria fortunei)林和水杉(Metasequoia glyptostroboides)林后土壤团粒结构,探讨了分形维数与林地土壤水源涵养功能、肥力特征和微生物数量之间的关系。结果表明:天然常绿阔叶林人工更新后土壤团粒结构的分形维数和结构体破坏率增大、土壤物理性质变差、养分含量和微生物数量降低,3种人工林中,檫木林较好、水杉林次之、柳杉林最差;土壤团聚体、水稳性团聚体和水稳性大团聚体含量越高分形维数越小;在湿筛条件下,土壤结构体破坏率随分形维数的降低而减小;土壤团粒结构的分形维数与土壤物理性质、养分含量和微生物数量之间存在显著的回归关系。这表明天然常绿阔叶林人工更新后由于不同林分对林地土壤组成结构的维护效果不同,导致更新后林地土壤物理、化学和生物性质变化,林地土壤团粒结构的变化,进而影响其分形维数的大小。因此,分形维数可作为天然常绿阔叶林及其人工更新后林地土壤水源涵养功能、肥力特征和微生物活动情况的一项综合性定量化评价指标。同时,为保护天然常绿阔叶林、选择适宜的更新树种和天然常绿阔叶林人工更新后林地土壤的科学管理提供依据,也为退耕还林中树种的选择提供参考。     

不同土地利用方式下喀斯特峰丛洼地土壤微生物群落特征

基于对喀斯特峰丛洼地6种土地利用类型(坡耕地、草丛、灌丛、人工林、次生林、原生林)的土壤微生物、养分、矿物质和植被4组变量35个指标的调查分析,研究了不同土地利用方式下土壤微生物种群数量、微生物生物量C、N、P及其分形特征,以及土壤微生物与植被、土壤养分、矿物质的关系.结果表明:不同土地利用方式下喀斯特峰丛洼地的土壤微生物种群数量及组成不同.微生物种群数量均以原生林和坡耕地最高,人工林最低;3种森林土壤的细菌比率较大,坡耕地、草丛、灌丛的放线菌比率较大,真菌的比率均很小;土壤微生物生物量C、N、P的含量均很高,其中原生林最高;土壤微生物生物量碳与土壤微生物种群数量具有良好的分形关系,而土壤微生物生物量氮、磷与种群数量不存在分形关系;土壤微生物与植被、土壤养分、土壤矿物质显著相关,其中土壤微生物生物量碳与乔木层的Shannon指数、土壤速效氮、Fe₂O₃、CaO含量显著相关.     

土壤生态系统微生物多样性-稳定性关系的思考

自20世纪50年代以来,生物多样性与生态系统稳定性的关系一直是生态学中重点讨论的理论问题之一.在当今人类活动对自然生态系统产生重大影响的情况下,全面理解生态系统多样性与稳定性的关系,有助于我们更好地应对环境变化和生物多样性丧失等生态问题.在陆地生态系统中,关注重点多集中在地上植物生态系统;而对地下生态系统,尤其是对微生物多样性与系统稳定性关系的研究尚重视不够.事实上,土壤微生物作为生命元素循环的驱动者,主导和参与地下生态系统中一系列重要生态过程,对土壤能否正常有序地执行各项生态功能至关重要.对土壤微生物多样性的研究,能使我们明确土壤中微生物对各种环境条件(包括自然和人为因素)变化的响应机制,更好地维持土壤生态系统的稳定性及其生态服务功能.本文在介绍土壤微生物多样性概念、研究方法、地下生态系统稳定性的基础上,重点讨论了土壤微生物多样性对土壤生态系统稳定性的影响,对多样性-稳定性关系在土壤微生物生态学中的应用进行了较为深入和全面的思考.作者提出,土壤微生物系统是一个动态变化的自组织系统,通过遗传来维持其组成和结构的相对稳定性,通过变异而适应外界干扰,共同构成土壤微生物系统的抵抗力(resistance)和恢复力(resilience),维护土壤生态系统的稳定性.今后土壤微生物多样性-稳定性关系的研究,需要注重地上与地下生态系统的结合与统一,借鉴宏观生态学理论来构建微生物生态学的理论框架,建立微生物多样性-稳定性关系的机理模型,从定性描述向定量表征方向发展.     

环境DNA技术在地下生态学中的应用

地下生态过程是生态系统结构、功能和过程研究中最不确定的因素。由于技术和方法的限制,作为"黑箱"的地下生态系统已经成为限制生态学发展的瓶颈,也是未来生态学发展的主要方向。环境DNA技术,是指从土壤等环境样品中直接提取DNA片段,然后通过DNA测序技术来定性或定量化目标生物,以确定目标生物在生态系统中的分布及功能特征。环境DNA技术已成功用于地下生态过程的研究。目前,环境DNA技术在土壤微生物多样性及其功能方面的研究相对成熟,克服了土壤微生物研究中不能培养的问题,可以有效地分析土壤微生物的群落组成、多样性及空间分布,尤其是宏基因组学技术的发展,使得微生物生态功能方面的研究成为可能;而且,环境DNA技术已经在土壤动物生态学的研究中得到了初步应用,可快速分析土壤动物的多样性及其分布特征,更有效地鉴定出未知的或稀少的物种,鉴定土壤动物类群的幅度较宽;部分研究者通过提取分析土壤中DNA片段信息对生态系统植物多样性及植物分类进行了研究,其结果比传统的植物分类及物种多样性测定更精确,改变了以往对植物群落物种多样性模式的理解。同时,环境DNA技术克服传统根系研究方法中需要洗根、分根、只能测定单物种根系的局限,降低根系研究中细根区分的误差,并探索性地用于细根生物量的研究。主要综述了基于环境DNA技术的分子生物学方法在土壤微生物多样性及功能、土壤动物多样性、地下植物多样性及根系生态等地下生态过程研究中的应用进展。环境DNA技术对于以土壤微生物、土壤动物及地下植物根系为主体的地下生态学过程的研究具有革命性意义,并展现出良好的应用前景。可以预期,分子生物学技术与传统的生态学研究相结合将成为未来地下生态学研究的一个发展趋势。     

黄土丘陵区小流域侵蚀环境对土壤微生物量及酶活性的影响

土壤侵蚀环境直接影响土壤的特性,对土壤微生物的形成和稳定具有重要的影响。土壤微生物量推动着土壤的物质循环和能量流动,对土壤中各种环境的变化有很强的敏感性。土壤酶活性能表示土壤微生物功能的多样性,与土壤微生物量有着紧密的联系。为了探究不同侵蚀环境对土壤微生物量和酶活性的影响,以黄土丘陵区陈家坬小流域为研究区,选择5种不同侵蚀环境下0—10cm和10—20cm土层的土壤为研究对象,对土壤微生物量及其土壤蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性进行了研究。结果表明:(1)土壤微生物量碳、氮、磷含量均表现为0—10cm大于10—20cm土层;土壤微生物量碳和磷在阴沟坡最大,在阳梁峁坡和峁顶较小,且阴沟坡和峁顶差异显著;土壤微生物量氮在阳沟坡最大,阴阳梁峁坡最小,差异性显著(P0.01)。(2)土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性均表现为0—10cm大于10—20cm土层,且在不同侵蚀环境下均表现为阴梁峁坡最大,阳梁峁坡最小。(3)相关性分析表明,土壤微生物量碳、氮、磷与土壤脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶活性之间均有极显著的正相关。     

川西亚高山针叶林土壤颗粒的分形特征

分形理论为土壤等复杂体系的定量化研究提供了一种有效工具。本文以12个川西亚高山针叶林土壤颗粒组成数据为基础,运用分形模型研究了亚高山针叶林土壤颗粒的分形维数。结果表明,12个川西亚高山针叶林表层土壤颗粒的分形维数D为2.5209~2.7978。通过逐步多元回归分析,土壤颗粒分形维数仅与<0.001 mm颗粒含量的相关系数达极显著。土壤颗粒分形维数与土壤有机质含量、全氮含量和pH相关性不显著,然而土壤有机质含量与全氮含量呈极显著正相关。本研究探讨了利用土壤颗粒粒径分布的分形维数来定量表征川西亚高山针叶林土壤的特征。     

重金属污染对土壤微生物生态的影响

土壤重金属污染面积大,波及范围广,是一个全球性的环境问题。重金属的大量积累会降低土壤中微生物的生物量和活性,甚至会影响微生物群落的结构和多样性。土壤微生物由于其高灵敏度和及时对环境因素作出变化而越来越多地被用作监控土壤质量的生物指标。现主要针对土壤中重金属污染在土壤微生物活性、生物量、微生物群落结构等方面的影响进行综述。结合现有研究因素综合考虑,对微生物生态学研究指标在重金属土壤修复领域进行展望,为重金属污染土壤研究提供更为全面的质量评价和有效指标。     

全球变暖背景下土壤微生物呼吸的热适应性:证据、机理和争议

土壤微生物呼吸的热适应性被认为是决定陆地生态系统对全球变暖反馈作用的潜在重要机制,可能显著改变未来的气候变化趋势,然而学术界对于这一机制是否真实存在尚有分歧。阐述了土壤微生物呼吸的热适应性概念,从证据、机理和争议3方面对已有研究进展进行了综述和分析。土壤微生物呼吸的热适应性是微生物在群落尺度上对温度变化的适应性,具有坚实的生物学与生态学理论基础,研究者们运用各类指标已在许多实验中证实土壤微生物物种及群落的呼吸过程能够在高温环境产生适应性变化。土壤微生物呼吸的热适应性机理涉及生物膜结构变化、酶活性变化、微生物碳分配比例变化和微生物群落结构变化等方面。关于土壤微生物呼吸热适应性的争议可能是由研究方法、微生物物种及环境条件的差异引起的。根据对已有研究的分析,认为土壤微生物呼吸的热适应性是真实存在的,未来的研究可进一步探索土壤微生物呼吸的热适应性机理,深入研究环境和全球变化对土壤微生物呼吸的热适应性影响,定量评估土壤微生物呼吸的热适应性对陆地生态系统反馈过程的影响。     

微生物对砷的作用机理及利用真菌修复砷污染土壤的可行性

利用真菌修复砷污染土壤和水体具有很大的发展潜力,是环境科学领域研究的热点.环境中存在的砷虽然不能像有机污染物那样被微生物降解,但可以通过微生物对砷的氧化/还原、吸附/解吸、甲基化/去甲基化、沉淀/溶解等作用影响其生物有效性,从而达到降低环境中的砷毒害、修复砷污染环境的目的.本文阐述了微生物对砷的作用机理,综述了真菌对砷累积与挥发研究的最新进展,探讨了其在修复砷污染土壤方面的可行性,旨在为利用真菌来修复砷污染土壤提供理论依据.     

土壤微生物群落抵抗力和恢复力研究进展

人类活动的不断加剧使得土壤生态系统承受着环境干扰压力。土壤微生物受到环境干扰的响应程度（抵抗力）及恢复至原来状态的能力（恢复力）决定着土壤生态系统的可持续性。梳理和总结了土壤微生物群落对环境干扰的抵抗力和恢复力方面的研究进展。首先,在介绍土壤微生物群落抵抗力和恢复力概念的基础上,阐述了通过评估微生物群落的结构和功能的变化来系统表征抵抗力和恢复力;随后,分析了最近十年（2012-2021年）有关文献,发现土壤微生物群落的结构和（或）功能在环境干扰后的恢复力总体较弱,但耕作、有机物料添加和轮作等农田管理措施下的响应趋势表现出一定的规律性;继而,从个体水平的休眠和胁迫忍耐、种群水平的生存策略、群落水平的多样性和相互作用以及生态系统水平的历史遗留效应等方面分析了土壤微生物群落抵抗力和恢复力的维持机制;最后,从功能性状、多功能性和植物-土壤微生物整体性对未来研究做出了展望,以期为构建土壤健康评价体系及预测环境干扰对土壤功能的影响提供科学依据。     

Influence of fractal kinetics on molecular recognition

Molecular recognition is a central issue for nearly every biological mechanism. The analysis of molecular recognition to has been conducted within the framework of classical chemical kinetics, in which the kinetic orders of a reaction have positive integer values. However, recent theoretical and experimental advances have shown that the assumption inherent in this classical framework are invalid under a variety of conditions in shown that the assumptions inherent in this classical framework are invalid under a variety of condition in which the reaction environment may be considered nonideal. A good example is provided by reactions that are spatially constrainal and diffusion limited. Bio molecular reactions confined within two-dimensional membranes, one-dimensional channels or fractal surfaces in general exhibit kinetic orders that are noninteger. An appropriate framework for the study of these nonideal phenomena is provided by the Power-Law formalism, which includes as special cases the Mass-Action formalism of chemical kinetics and the Michaelis–Menten formalism of enzyme kinetics. The Power-Law formalism is an appropriate representation not only for fractal kinetics per se, but also for other nonideal kinetic phenomena, provided the range of variation in concentration is not too large. After defining some elementary concepts of molecular recognition, and showing how these are manifested in classical kinetic terms, this paper contrasts the implications of classical and fractal kinetics in a few simple cases. The principal distinction lies in the ability of fractal kinetics to nonlinearly transform, rather than proportionally transmit, the input S/N ratio. As a consequence, fractal kinetics create a threshold for the input signal below which no recognition occurs and above which amplified recognition takes place. Thus, fractal kinetics implies an intimate relationship between design of the physiological mechanisms regulating the environment of the process and design of the molecular process itself. These results also suggest that recognition in the presence of a favorable input ration would emphasize rapid reactions, while recognition in the presence of an unfavorable input ratio would emphasize slow reactions.     

植被格局的分形模型：植被格局的分形特征

 目前植被格局研究存在一些问题,分形模型是解决这些问题的有力工具。选择从分枝到景观的各个等级层次上若干有代表性的研究实例进行介绍,给出了尺度、自相似性和分形维数在植被格局研究中的应用方法,说明了分形模型描述植被格局的实用性和优越性。在此基础上提出植被格局的分形机制,认为植被格局是具有自组织特征的分形体。最后对植被格局的分形模型进行了评价,提出研究中需要注意的若干问题以及未来的发展方向。     

植被格局的分形特征

目前植被格局研究存在一些问题,分形模型是解决这些问题的有力工具。选择从分枝到景观的各个等级层次上若干有代表性的研究实例进行介绍。给出了尺度,自相似性和分形维数在植被格局研究中的应用方法,说明了分形模型描述植被格局的实用性和优越性。在此基础上提出了植被格局的分形机制,认为植被格局是具有自组织特征的分形体。最后对植被格局的分形模型进行了评价,提出了研究中需要注意的若干问题以及未来的发展方向。     

Visual discrimination of fractal borders.

The ideas of fractals and fractal dimension are here translated into the realm of visual psychophysics. Borders between two fields of different luminance were used. Because of the finite grain of the visual system, fractal dimension need be defined only within a certain size range. For a fractal dimension of 1.15, the just-detectable difference in fractal dimension was found to be about 0.0085, rising to about 0.015 for a fractal dimension of 1.25. Reducing exposure duration from 1 s to 0.33 s decreases sensitivity to differences in fractal dimension, but there was no gain in increasing the exposure duration. Good visual observers who are naive to the task require some training before reaching optimal performance. The ability to discriminate fractal dimension differs between fractal edges of the same fractal dimension that were generated with differing statistical programs. Even after considerable training, an observer makes 29% errors when asked to distinguish a fractal edge generated with a Gaussian random walk from one with a rectangular random walk. Gaussian random walk fractals can be more easily distinguished from Poissonian and Cauchy ones.     

高职药学类专业《微生物学》课程定位研究

基于药学专业的特点和教学实际,对高职药学类专业<微生物学>课程的目标、性质、功能与内容设计等方面的定位进行了探讨,为该课程教学方法的改革提供一定依据.     

长江上游暗针叶林优势树种峨嵋冷杉的树体分维结构研究

以长江上游亚高山地区水碛物、坡积物上的原始峨嵋冷杉为研究对象,采用分形几何理论剖析了树体分枝结构,结果表明,峨嵋冷杉树冠的最大冠幅出现在树冠下部的20％处,其体积可以用圆台与圆锥来模拟,主干与侧枝分枝均长短相间排列,树冠表面积和侧枝发枝结构具有分形分布特征,分形维数分别为2．3232和1．8119,相关系达0．99。     

Numerical taxonomic study of the graft chimaera + Laburno-cytisus adamii (Cytisus purpureus + Laburnum anagyroides)

A numerical taxonomic study of a graft chimaera is presented. This was made with the primary aim of elucidating the phonetic relationships between the chimaera and the two parents, but also illustrates some points concerning the weighting of characters and congruence between different sets of characters.
Branches were used as Operational Taxonomic Units, three of each of the biological kinds. The different branches of each kind were highly similar, with the chimaera being the most variable. Phonetically, the chimaera lay well offset from the line joining the parents, but otherwise about midway. Analyses made with characters determined mainly by one parent or the other showed that there is considerable interaction between the parental genotypes to yield the phenotype of the chimaera.
These relationships are much the same whether based on spatial or non-spatial quantitative characters, provided that the values are standardized; otherwise size and shape differences may be misleading. Qualitative characters can give rise to difficulties in such work, though they had little effect in the present example. The findings are discussed in relation to gene dominance.     

Detection of a fractal system of tripling periods known from physical,geophysical, biophysical,and biological phenomena in technical appliances

The authors expand the analysis of the so-called fractal of tripling periods manifested in various physical, geophysical, biophysical, and biological phenomena to demonstrate the adjustment of processes that occur in complex technical devices to the same pattern. As a result, an opportunity for significant improvement of the efficiency of design of such devices by a priori adjustment of the key periods to the periods of the fractal is revealed. The research on technical systems showed that the lower limit of the fractal of tripling periods lies in the microwave frequency range; therefore research on medical and healthcare applications of the phenomena observed appears to be relevant.     

瞬态诱发耳声发射分形特性研究

耳声发射的产生是耳蜗非线性动力学机制作用的结果 ,是外毛细胞的非线性生物机构放大过程的一种能量泄露。我们将分形理论用于对耳声发射信号波形形态的研究 ,并通过基于数学形态学的分形维数计算方法对数例瞬态诱发耳声发射信号进行了分析。实验结果表明该信号具有较好的分形特性 ,为耳声发射进一步的深入研究和理解提供了一定的帮助。     

油藏微生物多样性的分子生态学研究进展

油藏微生物是一类宝贵的资源,在油层生态系统的物质循环和能量流动中发着主导作用.传统上,主要依赖纯培养技术,使得大部分油藏微生物都没能得到充分认识.分子方法克服了纯培养方法中遇到的问题,能更好地了解环境微生物群落多样性.近年来,在油藏微生物群落多样性研究中的应用进展迅速,对油藏微生物学和生态学的发展产生了重要影响.文中评述了近年来国内外在油藏微生物分子生态方面的研究进展,并对进一步的研究提出了展望.