青藏高原两种高寒草地植被变化及其水温驱动因素分析

高寒草甸和高寒草原作为青藏高原两种重要植被类型,研究其植被变化与气候变化相关性,有助于为青藏高原两种高寒草地生态系统应对全球气候变化管理提供参考。以位于同纬度的三江源高寒草甸和阿里高寒草原为研究对象,基于植被净初级生产力(Net Primary Productivity, NPP)变化表征植被变化,利用NPP数据和气象数据,分别分析两地2000—2017年植被NPP、降水和气温时空变化差异;利用Sen+Mann-Kendall趋势检验,研究两种高寒草地气候与植被净初级生产力变化趋势;以县域统计年鉴牛羊肉产量表征放牧强度,研究放牧活动对高寒草地植被变化的影响;通过Pearson相关和偏相关分析方法,分别研究降水和气温对两种高寒草地植被NPP变化影响差异。研究结果表明:(1)2000—2017年三江源高寒草甸和阿里高寒草原区年平均气温以0.085℃/a和0.084℃/a的趋势上升,降水以平均每年3.87 mm和2.23 mm的趋势增加,高寒草甸区变暖变湿速率较高寒草原区快。(2)三江源高寒草甸和阿里高寒草原植被NPP均呈现由东南向西北逐渐降低空间格局;2000—2017年高寒草甸区57.7...     

黄土高原草地净初级生产力时空趋势及其驱动因素

草地净初级生产力是生态系统碳循环的关键环节和重要组成部分。本研究使用分段线性回归分析和Pearson相关分析,分析了黄土高原2000—2015年间土地利用类型未改变的草地净初级生产力(NPP)的变化趋势及气候核心因子(年降水量、年强降水量、年有效降水日数、年平均温度、年最高温度、年最低温度)对NPP变化的影响,并借助增强回归树逐像素分析了草地NPP的驱动因素。结果表明: 2000—2015年,研究区草地NPP总体呈增加趋势,显著增加区域占51.3%。年均NPP的变化速率从2000—2004年间的15.23 g C·m^-2·a^-1下降到2005—2015年间的3.58 g C·m^-2·a^-1。黄土高原草地NPP与降水指标呈显著正相关,与温度指标主要呈负相关。年降水量是研究区草地NPP变化最重要的驱动因素且具有最高的平均相对贡献率,年最高温度是高原中部草地NPP的主要限制因素,年最低温度主要影响高原西部高海拔地区的草地生长。     

内蒙古不同类型草原光合植被覆盖度对降水变化的响应

植被是影响土壤侵蚀过程的重要因素。论文基于MODIS遥感数据和同期降水数据,用相关和回归分析方法从不同时间尺度揭示了内蒙古草甸草原、典型草原和荒漠草原2002—2016年光合植被覆盖度(Fractional Photosynthetic Vegetation,f_(PV))的变化规律及其对降水变化的响应。结果表明:(1)2002—2016年间多年平均f_(PV)草甸草原为46.5%,典型草原和荒漠草原分别为36.3%和22.4%;草甸草原f_(PV)随时间变化呈不显著增长趋势(线性变化斜率为0.29%/a),典型草原和荒漠草原f_(PV)呈不显著下降趋势(线性变化斜率分别为-0.04%/a和-0.21%/a);相应时期年降水量随时间变化都呈现不显著波动上升趋势。(2)内蒙古草原的月植被覆盖度对月降水量存在明显的1—2个月滞后效应和显著的累积效应,且表现出草原类型越干旱,滞后效应越明显的特征;相比草甸草原和典型草原,荒漠草原植被对降水量变化更加敏感。(3)内蒙古3类草原年平均植被覆盖度对降水量的响应,均表现出年、季、月尺度上分别受当年降水量、生长季降水量以及6、7、8月份降水量的显著影响的特征;3类草原年植被覆盖度与生长季降水线性拟合结果都较好,内蒙古3种草原类型的年植被覆盖度与降水量具有的强相关性,可为区域土壤侵蚀动态评价提供科学依据。     

青藏高原草地植被覆盖变化及其与气候因子的关系

为揭示气候变化对青藏高原草地生态系统的影响及其生态适应机制,利用1982~1999年间的NOAA/AVHRR NDVI数据和对应的气候资料,研究了近20年来青藏高原草地植被覆盖变化及其与气候因子的关系。结果表明,18年来研究区生长季NDVI显著增加(p=0.015),其增加率和增加量分别为0.41% a^-1和0.001 0 a^-1。生长季提前和生长季生长加速是青藏高原草地植被生长季NDVI增加的主要原因。春季为NDVI增加率和增加量最大的季节,其增加率和增加量分别为0.92% a^-1和0.001 4 a^-1;夏季NDVI的增加对生长季NDVI增加的贡献相对较小,其增加率和增加量分别为0.37% a^-1和0.001 0 a^-1。3种草地(高寒草甸、高寒草原、温性草原)春季NDVI均显著增加(p<0.01;p=0.001; p=0.002); 高寒草甸夏季NDVI显著增加(p=0.027),而高寒草原和温性草原夏季NDVI呈增加趋势,但都不显著(p=0.106; p=0.087);3种草地秋季NDVI则没有明显的变化趋势(p=0.585; p=0.461; p=0.143)。3种草地春季NDVI的增加是由春季温度上升所致。高寒草地(高寒草甸和高寒草原)夏季NDVI的增加是夏季温度和春季降水共同作用的结果。温性草原夏季NDVI变化与气候因子并没有表现出显著的相关关系。高寒草地植被生长对气候变化的响应存在滞后效应。     

新疆草地净初级生产力(NPP)空间分布格局及其对气候变化的响应

分析植被物候与净初级生产力对气候变化的响应一直是研究全球变化的核心内容之一。新疆草地生态系统极为脆弱,对气候和环境变化的影响十分敏感,在新疆地区开展草地物候和净初级生产力及其对气候变化的响应有着独特的意义。基于遥感数据和野外台站实测数据,利用CASA模型模拟了新疆草地植被净初级生产力(NPP),阐述了2001—2014年新疆地区草地的NPP的空间格局及与气象因子的关系。(1)通过实测生物量精度检验表明,CASA模型基本可以反映新疆地区草地植被NPP。(2)2001—2014年新疆草地NPP平均值为102.49 gC m~(-2) a~(-1)。不同草地类型的NPPA存在明显差异。其中,山地草甸平均NPP最高,达到252.37 gC m~(-2) a~(-1);温性草甸草原次之,为204.93 gC m~(-2) a~(-1)。高寒荒漠和温性荒漠的平均NPP最低,分别为43.94 gC m~(-2) a~(-1),53.11 gC m~(-2) a~(-1)。(3)新疆NPP的空间分布格局具有如下特点:山区NPP高于盆地NPP,北疆NPP高于南疆NPP;(4)降水能够促进新疆草地NPP增加,其中,夏季和秋季的降水对草地NPP的影响最为明显,温度对新疆地区草地NPP影响不大。降雨可以促进新疆草原NPP的增加。特别是在降水量较少但温度较高的草原,如温带荒漠草原、温带草原沙漠、温带沙漠、低地草甸等,年降水量和夏秋降水量对草地NPP有显著影响。温度对新疆草地NPP的影响不大。通过对新疆草地空间格局的分析,研究了草地NPP对气候变化的响应,为合理规划新疆草地的生产和利用,以及草地生态系统的健康发展和应对气候变化提供决策依据。     

藏北高原典型植被样区物候变化及其对气候变化的响应

植被物候作为陆地生态系统对气候变化的响应和反馈的重要指示,已成为区域或全球生态环境领域研究的热点。基于非对称高斯拟合方法重建了2001—2010年MODIS EVI时间序列影像,利用动态阈值法提取藏北高原植被覆盖2001—2010年每年关键物候参数。选取研究区内东部高寒灌丛草甸、中部高寒草甸及西部高寒草原和高寒荒漠4种典型植被类型,并结合附近的4个气象台站气候资料,分析典型植被物候在近10a对关键气候因子的响应特征。研究结果表明:(1)4种不同典型植被的物候特征(EVImax降低、返青期延后和生长季长度缩短)均表现出高寒灌丛草甸→高寒草甸→高寒草原→高寒荒漠草原的过渡;(2)藏北高原近10a的年平均气温及春、夏、冬三个季度的平均气温均呈显著升高的趋势,升温幅度在0.8—3.9℃/10a,降水减少趋势不显著,在这种水热条件下典型植被均表现出返青提前(7.2—15.5d/10a)、生长季延长(8.4—19.2d/10a)的趋势,而枯黄出现时间为年际间自然波动;(3)高寒灌丛草甸EVImax主要受春季降水量和气温影响,且降水的影响程度大于气温;对高寒草甸植被而言,春、夏季的气温和降水均有较大的影响;而高寒草原和高寒荒漠草原主要受夏季平均气温和降水量影响;(4)高寒灌丛草甸的返青时间主要受前一年秋季降水量的影响,相关系数达-0.579;而高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠草原主要受春季平均气温影响,高寒荒漠草原的特征最为明显(r=-0.559)。     

2000—2015年青藏高原草地归一化植被指数对降水变化的响应

降水变化是造成青藏高原草地植被生长年际变异的重要因素,降水量、分配方式及发生时间是降水变化的重要特征.利用2000—2015年青藏高原及附近区域145个气象站点的降水资料,以年降水量表征降水整体状况,以改进的降水集度(PCI)表征年内降水的分配状况,以定义的降水重心(PC)表征降水的集中时期,分析青藏高原降水变化的时空特征;并进一步以归一化植被指数最大值(NDVI_max)表征植被生长状况,探讨了青藏高原草地对降水年际变化的响应.结果表明: 青藏高原年降水量和PCI存在明显的梯度特征,PC在西藏南部形成中心.青藏高原灌丛草地NDVI_max年际变化对PCI变化响应敏感,降水越均匀越有利于NDVI_max的增加,但受到降水量的限制;高寒草甸对降水特征没有表现出显著的相关关系;草原植被NDVI_max的年际变化同时受PCI和PC的控制;高寒荒漠植被NDVI_max的年际变化主要受降水量的控制.在研究降水变化对青藏高原不同类型植被的影响时,除降水量之外,还需进一步考虑降水的分配格局等特征.     

中国草地样带不同功能群植物叶片氮磷含量随水热因子的变化规律

中国草地样带贯穿我国主要草原区域,具有规律性的草地类型转换和气候条件变化,探究其不同功能群植物氮磷含量随水热因子(温度和降水)的变化规律,对于揭示区域植物N、P元素特征对气候变化的响应机制具有重要意义。本文以中国草地样带为平台,共设置132个样地,采集329份植物叶片样品,基于生态化学计量学理论,对中国草地样带青藏高原高寒区域和内蒙古温性草原区域植物群落功能群组成(豆科、禾本科、莎草科、杂类草)进行N、P元素组分分析,揭示青藏高原高寒区域和内蒙古温性草原区域植物N、P元素含量随温度和降水的变化规律。结果显示:1)青藏高原高寒区域的植物N、P元素含量显著高于内蒙古温性草原区域;2)豆科植物N、P元素含量最高,禾草类植物N、P元素含量最低;3)总体上,随年降水量和年均温度变化,不同功能群中仅杂类草与莎草科植物叶片N、P元素含量变化显著。研究表明,物种组成会影响到草地植被N、P元素生态化学计量学特征,不同功能群植物N、P元素含量对温度和降水变化的响应不同,杂类草和莎草科植物元素含量对中国草地样带植物整体水平N、P元素含量随水热因子的变化规律有重要贡献。     

青藏高原草地生态系统对气候变化的响应

青藏高原高寒草地生态系统对气候变化高度敏感,其如何响应和反馈气候变化一直以来受到极大关注.本文系统综述了近5年来有关青藏高原草地生态系统在物候、生产力、碳循环等方面对气候变化的响应过程以及应对气候变化的适应性管理的最新研究成果,发现气候变化对高寒草地生态系统的诸多影响还存在很大的不确定性.多数研究结果表明,增温使高寒草甸的植被物候提前和初级生产力水平提高,而高寒草原有相反的影响趋势,说明不同地域、不同群落类型对不同季节温度变化的响应模式不同.而气候变化对物种多样性和碳循环有关过程的影响结果尚没有一致的结论,时空尺度和方法上的差异可能是导致不同结果的主要原因.因此,建议在增强时空异质性的响应与反馈研究的同时,更需要加强生态过程和机理的研究.     

基于数字相机图像的西藏当雄高寒草地群落物候模拟

物候现象是环境条件季节和年际变化最直观、敏感的综合指示器, 其发生时间不仅反映了陆地生态系统短期的动态特征, 其微小的变化还会对陆地生态系统产生重要的反馈作用。高寒草地是青藏高原分布广泛、极具代表性的植被类型, 准确地获取高寒草地群落的物候特征, 对于理解和预测气候变化对青藏高原生态系统的影响具有重要意义。该文以西藏当雄高寒草地为研究对象, 探讨了近地面数字相机图像在高寒草地群落季相监测中的作用, 结果如下: 1)通过比较不同绿度指数的差别, 确定了准确表征高寒草地植被群落季相变化的绿度指数——绝对绿度指数(2G_RB); 2)结合土壤含水量数据, 通过线性回归分析得知高寒草地植被群落生长过程与表层(≤10 cm)土壤含水量的变化较为一致(R ² > 0.70); 3)通过对比分析, 发现降水在高寒草地群落季相“变绿”过程中具有“触发”作用。研究表明, 数字相机技术可作为物候监测手段, 实现高寒草地植被群落季相的实时、连续获取, 为更好地揭示气候变化影响下景观尺度季相演变特征, 诊断地方、区域和全球尺度上生态系统对气候变化的快速响应提供了有效的手段。     

植被和梯田对黄土高原小流域泥沙连通性的影响

黄土高原经过长期水土流失治理,泥沙问题得到有效解决,但植被恢复和梯田修建对泥沙空间输移的影响尚未完全揭示。通过土地利用数据和Landsat影像确定梯田分布和植被覆盖情况,使用能表征植被和梯田对泥沙输移的阻滞作用的植被覆盖与作物管理因子和工程因子计算泥沙连通性指数(IC),分析泥沙连通性的时空动态变化,量化植被与梯田共同影响下黄土高原第三副区典型流域泥沙连通性。调整权重因子模拟不同情景下泥沙连通性指数的计算,分析植被与梯田对泥沙连通性的单独影响。结果表明由于植被快速恢复和梯田大面积修建,IC在35年间(1986—2020年)从-3.42到-9.17显著下降。情景模拟发现,在1986—1999年间,梯田为泥沙连通性减弱主要驱动因素,1999年后植被与梯田共同作用。植被影响下的IC从1986年到2020年下降73.05%,在1986—2020年间梯田影响下IC下降26.75%。在空间上梯田及高植被覆盖度区域呈弱泥沙连通性,中下游主沟及部分支沟区域为强泥沙连通性。总体而言,植被恢复和梯田修建减弱泥沙输移能力,流域输沙路径集中于主沟中下游及部分支沟区域。研究结果有助于深化黄土丘陵区小流域植被恢复...     

基于VOSviewer和CiteSpace的昆虫肠道微生物领域可视化分析

【背景】近年来，昆虫肠道微生物领域受到科研工作者的广泛关注，相应发表了大量的科研论文和著作。然而目前尚缺乏对昆虫肠道微生物全面、系统的文献计量分析。【目的】了解国内外昆虫肠道微生物领域的历史、研究热点和新兴趋势。【方法】以昆虫肠道微生物为搜索主题对中国知网(China National Knowledge Infrastructure, CNKI)数据库和Web of Science (WOS)数据库进行检索，利用文献计量工具VOSviewer和Cite Space对关键词进行分析。【结果】1991-2022年间该领域全球研究发文量整体呈现上升趋势，国内外对昆虫肠道微生物领域的关注点和研究方向逐渐扩大。关键词聚类锚定了3个新兴研究领域：昆虫饮食(insect meal)、次生代谢物(secondary metabolites)和生物降解(biodegradation)。【结论】基于文献计量学研究的发现提供了昆虫肠道微生物领域的现状和趋势，可能有助于确定该领域的热点话题和探索新的方向。     

硅提高植物抗旱性的生理机制研究进展

干旱作为限制作物产量和品质的主要非生物胁迫之一,对全球社会、经济和生态造成巨大损失。在全球气候变化背景下,提高植物抗旱性的重要性日益突显。硅能够提高植物的抗旱性：外源硅的施用可以影响气孔导度,改变蒸腾速率,改善植物水分状况;通过调节气孔动力学、合成光合色素,促进光化学反应,从而改善光合作用;此外硅可通过渗透调节以平衡植物对矿质元素的吸收,以及调节抗氧化防御系统,减轻植物在干旱胁迫中的氧化损伤。总结了硅对干旱胁迫下植物水分利用、光合作用、矿质元素吸收、抗氧化系统、植物激素代谢等方面的作用及相关生理机制。建议未来从复合逆境胁迫、低硅积累植物等方面进一步揭示硅提高植物抗旱性的作用机制,从而为农林生态系统合理利用硅素来提高生产效率提供科学依据和理论基础。     

大豆种子蛋白和油脂含量调控的研究进展

作为重要的粮油饲兼用作物,大豆为世界膳食提供高达约71%的蛋白质和29%的油脂。随着人口不断增长和大豆消费需求的不断提高,在有限的耕地面积和单产条件下,大豆品质的遗传改良则更具重要意义。该文综述了大豆种子蛋白和油脂含量两个重要品质性状调控的研究进展,总结了调控大豆蛋白和油脂合成的关键酶和转录因子及因子间的相互作用,并根据蛋白和油脂合成代谢调控途径中关键酶和转录因子作用机制,绘制了大豆蛋白和油脂合成代谢的分子调控网络。此外,该文还讨论了当前大豆种子蛋白油脂含量调控研究存在的瓶颈及对策,以期为大豆种子品质的遗传改良和高产品种培育提供参考。     

城市内涝与基于自然的解决方案研究综述

受全球变暖和快速城市化的影响,城市可持续发展面临重大挑战。近10年,基于自然的解决方案(Nature-based Solutions,NbS)受到广泛关注与认可,为解决城市所面临的生态环境问题、提升城市韧性和可持续性提供了新的思路和途径。本文首先回顾了NbS的提出背景与发展历程,剖析了其核心内涵与框架准则,进而以城市中日益突出的内涝问题为例,介绍了NbS在应对和解决城市典型生态环境问题中的应用;通过汇总现有实施案例、整合多方观点,对比分析了NbS与国内外城市内涝管理的常用方法在概念框架、理论内涵和应用实践等方面的区别与联系;综合论述了基于NbS开展城市内涝管理所采用的技术手段、计量方法、评价模型的发展现状;最后,对NbS在我国的应用进行了展望,认为其在适应气候变化、提高城市韧性等方面具有巨大的潜力,但大范围的推广也面临理论认知尚不深入、实践过程存在障碍、专业人才与本土研究不足等多项挑战。     

基于CiteSpace的磷转化微生物研究文献计量和可视化分析

【背景】磷转化微生物对于自然环境中的磷循环具有重要作用。此类微生物通过对环境中磷素的溶解矿化和吸收转运等作用促进资源高效利用,减少环境污染,对粮食安全和生态系统稳定也具有积极的影响。【目的】探究近年来国内外关于磷转化微生物的发展热点及趋势,展示该领域的知识结构和知识演化过程,为后续研究提供可行性的参考和启示。【方法】应用Cite Space可视化软件对2002-2022年发表在中国知网(CNKI)和WebofScience(WOS)数据库中的文献通过关键词共现分析、关键词聚类分析、关键词突现分析、发文数量分析、国家分布、作者合作共现及机构合作共现等方式对磷转化微生物的研究现状及新兴趋势进行分析。【结果】最终共筛选出887篇有效文献。磷转化微生物研究在2016年后开始蓬勃发展,近几年增速加快;中国和美国学者是此领域重要的研究力量;中国是发文量最多的国家,中国科学院是发文量最多的机构;热门的研究领域为菌株的分类与筛选、代谢途径、营养元素循环以及环境污染与生态保护。【结论】磷转化微生物具有广阔的发展前景。目前,生物炭及磷转化微生物的响应机制正在成为新的研究热点。此类技术在未来的广泛应用是必然...     

荞麦、高粱根系分泌物对玉米根边缘细胞和根生长的影响

植物的根系分泌物是植物根系与周围环境之间的化学媒介,通过传递特定的信息,调节根际微环境,影响周围植物的生长。玉米(Zea mays L.)和荞麦(Fagopyrum esculentum Moench)是农作物间套作体系中典型的不能搭配的组合,其障碍因素尚不清楚。以玉米为受体植物,采用根悬空培养的方法,研究了荞麦、高粱(Sorghum bicolor(L.) Moench)根系分泌物对玉米根边缘细胞和根生长的影响。结果发现,玉米根边缘细胞离体培养条件下,用荞麦根系分泌物中的小分子物质处理4、8 h显著诱导边缘细胞凋亡、死亡,细胞活率分别比对照降低了71.6%和72.3%;荞麦根系分泌物中的小分子物质对玉米根产生氧化胁迫,诱导根SOD、POD和CAT活性分别比对照高22.6%、33.9%和107.2%,根中超氧阴离子(O₂^-·)和脯氨酸含量分别比对照高33.9%和49.8%;荞麦根系分泌物中小分子物质的胁迫使根细胞膜透性增大,与对照相比升高80.0%,丙二醛(MDA)含量比对照升高31.5%;荞麦根系分泌物中小分子物质诱导根内源激素(IAA)含...     

肠道病毒组在疾病中的治疗潜力及其机制研究进展

肠道病毒组是人体肠道微生态系统中的重要组成部分。近年来，肠道微生态与疾病的关系受到广泛关注，越来越多的证据表明粪菌移植过程中病毒组的转移对粪菌移植的疗效起到了不可忽视的作用。本文根据近些年的相关研究，综述粪菌移植中肠道病毒组在疾病中的治疗潜力，总结肠道病毒组在疾病治疗中的可能机制，同时对肠道病毒组在未来疾病治疗中的应用作出展望。     

拟南芥MAX2蛋白功能研究进展

独角金内酯(strigolactone, SLs)是一类新型植物激素,在植物生长发育的进程中发挥多种重要功能,包括调控植物的分枝,促进种子的萌发,以及影响根系建成等。MAX2 (more axillary growth 2)是SL信号传导途径的关键调控因子,位于合成途径基因MAX1、MAX3和MAX4的下游,几乎影响独脚金内酯所控制的所有表型。近年来,MAX2多样化的功能逐步得到揭示,大量数据表明MAX2不仅仅是SL信号的重要组分,同时也参与SL和多种激素信号间的交叉互作,在植物生长发育的各个环节,以及抵御生物和非生物胁迫的反应中都发挥至关重要的作用,但具体调控机制还有待更加深入的研究。对目前已知的MAX2功能进行了总结和阐述,以期为全面揭示MAX2功能及其调控多种激素信号的交叉机制提供理论参考。     

贵州兴义喀斯特洞穴土可培养细菌多样性及其产蛋白酶、淀粉酶活性筛选

【目的】进一步了解贵州喀斯特洞穴土可培养细菌的物种多样性组成及其产蛋白酶、淀粉酶生物活性能力。【方法】选取11种分离培养基,利用稀释直接涂布平板法对贵州黔西南兴义市喀斯特地区白碗窑镇魔家大溶洞洞内土壤进行可培养细菌分离;利用两种鉴定培养基对相关细菌进行生物活性判定。【结果】根据16S rRNA基因序列的系统进化分析,将分离得到的217株细菌分别归类到24个属的63个不同种类,其中红球菌属(Rhodococcus)和链霉菌属(Streptomyces)为该洞内土壤可培养细菌的优势菌群,分别占24.42%和21.66%。大多数菌株与已知典型菌株的16S rRNA基因序列相似性为97.90%-99.99%,其中至少有4株菌株(D3T01、D911、D961和D502)为潜在的新分类单元。对217株细菌进行蛋白酶和淀粉酶活性筛选,其中具有蛋白酶或淀粉酶活性的99株,占分离菌株的45.62%,分别属于18个属的38个不同种;同时具有蛋白酶和淀粉酶活性的36株,占具有酶活性菌株的36.36%,占分离菌株的16.59%。【结论】贵州兴义喀斯特洞穴土中存在丰富多样的细菌类群,且蕴藏着一定数量的潜在新物种资源;此外功能酶菌株在喀斯特洞穴土壤中大量存在,为工业应用奠定了资源基础,极具进一步发掘和研究的价值。