大兴安岭天然沼泽湿地生态系统碳储量

采用碳/氮分析仪测定法与标准木解析法,研究大兴安岭5种典型天然沼泽湿地(草丛沼泽、灌丛沼泽、毛赤杨沼泽、白桦沼泽和落叶松沼泽)的生态系统碳储量(植被和土壤)、净初级生产力、植被年净固碳量及其沿沼泽至森林方向过渡带水分环境梯度的分布格局,揭示其空间变异规律性,并定量评价寒温带5种典型天然沼泽湿地的碳储量与固碳能力及其长期碳汇作用。结果表明:①5种天然沼泽湿地的植被碳储量分布在(0.48±0.08)—(8.33±0.66)kgC/m2之间,沿过渡带环境梯度呈递增趋势;②土壤碳储量分布在(19.21±6.17)—(38.28±4.86)kgC/m2之间,沿过渡带环境梯度却呈递减趋势;③生态系统碳储量分布在(27.54±7.16)—(38.76±4.58)kgC/m2之间,沿过渡带环境梯度基本呈恒定分布规律性,且以湿地土壤碳储量占优势地位(69.8%—98.8%);④植被净初级生产力分布在(0.68±0.10)—(1.08±0.12)kg.m-.2a-1之间,毛赤杨沼泽最高,草丛沼泽、灌丛沼泽、白桦沼泽居中,落叶松沼泽最低,且总体上低于温带森林湿地而高于寒温带天然落叶松林;⑤植被年净固碳量分布在(0.32±0.09)—(0.51±0.06)kgC.m-.2a-1,毛赤杨沼泽最高(高于全球植被平均年净固碳量)、灌丛沼泽和白桦沼泽居中(达到或接近全球平均值)、草丛沼泽和落叶松沼泽最低(略低于全球平均值),故这5种沼泽湿地均属于碳汇功能相对较强的湿地植被类型。     

农田土壤磷素淋溶及其预测

农田土壤磷的淋溶损失,不仅造成肥料利用率降低、农业生产成本上升,还能引起地下和地表水体富营养化。在综合大量中外文献的基础上,阐述了农田土壤磷素淋溶问题的提出、淋溶对水体富营养化的贡献、淋溶液中磷素的形态及其比例、影响土壤磷素淋溶的因子、淋溶机理、预测方法,并对农田土壤磷素淋溶及其预测作了展望。     

洪湖水体藻类藻相特征及其对生境的响应

藻类是水生态系统的重要成分,它的群落结构、细胞密度变化与水环境相适应,随水环境的变化而改变,因此藻相变化是评价水体质量的一项重要指标。2009—2010年在洪湖水面不同方位布点采样,对水体的浮游藻类藻相(群落结构、密度)和水质状况(水位(water level,H)、水温(water temperature,tw)、透明度(transparency,SD)、总氮(total nitrogen,TN)、总磷(totalphosphorus,TP)、高锰酸盐指数(permanganate index,CODMn)和叶绿素含量(chlorophyll a,Chl-a)等)进行了逐月的调查、监测,采用湖库营养状态指数法对湖泊富营养化评价,并运用多元逐步回归方法建立水体藻类与生境因子的回归方程。结果表明:洪湖水体总体上已达到轻度富营养化状态;藻类以蓝藻门、硅藻门和绿藻门为主,共鉴定出7门65属,藻细胞密度为1.14×106—3.24×107个/L,藻相季节变化特征明显。藻类组成以蓝藻门密度最高(52.93%),硅藻门(25.96%)和绿藻门(16.83%)次之,隐藻门(1.98%)、金藻门(1.64%)、裸藻门(0.42%)和甲藻门(0.25%)相对较低。藻类藻相及优势种在不同季节有所差异,冬春季节(12—5月)以硅藻门的直链藻、小环藻和针杆藻为优势种,夏秋季节(7—11月)以蓝藻门的鱼腥藻和微囊藻为优势种;湖泊藻类细胞密度与tw、CODMn呈正显著相关关系,与H、TN、TP、SD相关关系不显著;藻细胞生长逐步回归方程为y=3.7815+0.0794tw+0.5670CODMn-1.3467SD,藻细胞生长主要受水温和有机污染物等的影响,氮磷不是藻类生长的控制因子;在湖泊不同区域,环境条件存在差异,导致藻类生长过程中起主导作用的环境因子存在一定的差异,蓝藻生长主要受tw、CODMn和SD控制,绿藻生长主要受H、tw和CODMn影响,而硅藻生长决定于水体CODMn。     

毛茛科和芍药科叶绿体基因组密码子特征和系统发育比较

为研究和比较毛茛科和芍药科叶绿体基因组密码子使用模式和系统进化关系,以完成测序的毛茛科33种植物、芍药科7种植物叶绿体基因组为材料,采用分析软件CodonW在线软件CUSP和R软件对叶绿体基因进行密码子特征分析。用MAFFT软件,MEGA软件进行系统发育分析。研究结果表明芍药科植物叶绿体基因组和毛茛科植物（耧斗菜属除外）叶绿体基因组高频密码子一致性高,具有29个高频密码子,基本偏向与于A/U结尾,但最优密码子存在差异。毛茛科和芍药科叶绿体基因组密码子偏好性的形成因素主要受自然选择的影响,且芍药科叶绿体基因组密码子偏好性受自然选择的影响大于毛茛科。基于叶绿体基因组全序列和基于叶绿体基因组CDS序列的系统进化关系表明,芍药科基于叶绿体基因组全序列和基于叶绿体基因组CDS序列的系统进化关系虽然部分不同,但都可以被划分为芍药组和牡丹组。毛茛科基于叶绿体基因组的系统进化关系不符合中国植物志分类关系,但支持把毛茛科划分为4亚科14族。系统进化分析结果也支持芍药科独立于毛茛科和毛茛目,被划分到虎耳草目,同时证明了叶绿体基因组作为超级DNA条形码的可行性。     

灌浆前期高温和干旱胁迫对小麦籽粒蛋白质含量和氮代谢关键酶活性的影响

为探讨花后逆境胁迫影响小麦籽粒氮代谢及蛋白质合成的生理机制,采用盆栽和人工气候室模拟花后高温的方式,研究了灌浆前期短暂高温和干旱胁迫对两个不同品质类型小麦品种籽粒蛋白质含量、组分及谷氨酰胺合成酶(GS)、谷丙转氨酶(GPT)活性的影响。结果表明,灌浆前期高温、干旱及其复合胁迫均显著提高两品种籽粒蛋白质及组分含量,但降低谷/醇比。逆境胁迫使蛋白质积累量和粒重显著下降,其中高温处理使两品种蛋白质产量分别下降20.7%和12.4%,粒重下降23.2%和24.0%;干旱胁迫使两品种蛋白质产量分别下降16.2%和11.9%,粒重下降18.0%和16.0%;复合胁迫使两品种蛋白质产量分别下降26.1%和15.8%,粒重下降29.9%和28.9%。高温、干旱及其复合胁迫下两品种籽粒氮代谢关键酶活性升高。花后8,17,23,29 d的GS活性和花后11,17 d的GPT活性与蛋白质含量呈显著或极显著正相关,花后23,35 d的GS和花后8,17,23 d的GPT活性与蛋白质产量呈显著或极显著负相关,花后8,17,23,29,35 d的GS和花后8,11,17,23 d的GPT活性与籽粒产量呈显著或极显著负相关。试验条件下,高温处理对籽粒蛋白质合成的影响大于干旱胁迫,二者具有叠加效应,强筋小麦品种郑麦366受逆境胁迫的影响较大。     

光谱和光强度对西花蓟马雌虫趋光行为的影响

利用行为学方法研究了光谱、光强对西花蓟马Frankliniella occidentalis (Pergande)雌成虫的趋、避光行为的影响。结果显示：（1）在340~605nm波谱内14个波长其光谱趋光行为反应为多峰型,峰间主次较明显。趋光行为反应中,蓝绿区498~524nm有一较宽峰,趋光率20.31%;其它各峰依大小次序分别位于紫光380nm、蓝光440nm;（２）避光行为反应中,蓝光440nm处略高,避光率17.19%;紫外340nm处亦有一峰,避光率15.63%;（３）随光强增强其趋光反应率增大,白光、380nm和524nm刺激时其光强趋光行为反应呈一倒“L”型式样,498nm为峰型,440nm时为一较缓的平直线型;光强最弱时仍均有一定趋光率 ,最强时均未出现高端平台;（４）随光强增强其避光反应率增大,440nm为较平缓直线;340nm刺激时为较缓波动线。结果表明：光谱对其趋光行为有很大影响,光强度的影响较大且影响大小与波长因素有关。     

基于遥感与地理信息数据的科尔沁沙地生态环境状况动态评价

科尔沁沙地处于蒙古、华北与兴安植物区系交汇处,是蒙古高原向东北平原的过渡区,具有丰富的生物多样性,属于典型农牧交错区,亦是东北平原的重要生态屏障。建国以来,受全球气候变化以及城镇化扩张、草原开垦及过度放牧等多重因素影响导致该区生态退化,生态系统服务功能下降。为此,利用遥感和地理信息数据,采用综合评估的方法,对近30年该区重大生态修复工程的实施过程及修复效果进行科学评估,具有重要的理论与实践意义。研究结果表明：1990、2000、2010、2015、2020年该区生态环境指数分别为75.19、70.20、73.51、74.27和74.7,其生态环境的变化可大致分为3个阶段,即退化期(1990—2000年)、恢复期(2000—2010年)和稳定期(2010—2020年)。2000年后,多项国家重点生态工程的实施对生态环境的改善具有明显推动作用,即科尔沁沙地生态环保工程的保护成效显著。城市化进程加快和水资源短缺是该区生态环境改善的主要制约因素,生态保护和地下水资源利用工程的实施仍需加强。研究可为科尔沁沙地生态保护和修复提供科学依据和实践参考。     

毕赤酵母中外源表达脂肪酰-CoA还原酶生产脂肪醇

【目的】通过在毕赤酵母Komagataella pastoris GS115中外源表达来源于霍霍巴[Simmondsia chinensis(Jojoba)]的脂肪酰-Co A还原酶Jojoba FAR,利用微生物发酵生产脂肪醇。【方法】以质粒p RL105为模板PCR扩增获得霍霍巴脂肪酰-Co A还原酶的编码基因,以p GAPZαA为载体构建重组表达质粒p GAP-far,并通过电转化法转入K.pastoris GS115,筛选转化子并发酵,气相色谱-质谱联用检测发酵产物。【结果】构建了毕赤酵母重组菌株p GAPZ-far-GS115,通过摇瓶发酵检测到脂肪醇的合成。随后在7 L规模的发酵罐上发酵验证,得到脂肪醇产量为134.74 mg/L,产率为1.22 mg/(L·h)。【结论】实现了脂肪醇在毕赤酵母中的生物合成,为工业上利用毕赤酵母生产脂肪醇奠定了一定基础。     

生物法转化甘油生产1,3-二羟基丙酮的研究进展

1,3-二羟基丙酮(DHA)是一种重要的化工医药中间体,广泛应用于化妆品、医药和食品等领域,开展提高DHA生产效能的研究对于工业生产具有指导意义。甘油生物转化生产DHA是目前主要的工业生产方法,但存在菌株转化效能有待提高、底物和产物抑制、溶氧限制等问题。本文概述了DHA的生物合成途径、菌株改良策略、生产工艺及分离提取等方面的研究进展,指出利用代谢工程技术改造菌种、优化生产工艺、简化分离提纯方法是今后的研究方向。     

淮河流域蒸散发时空变化与归因分析

蒸散发（Evapotranspiration,ET）是联结土壤-植被-大气过程的纽带,对理解地表水热平衡至关重要。因此,量化分析ET时空变化特征、揭示其主要控制因子对区域用水管理和农业生产十分重要。利用遥感数据和气象数据,基于BEPS模型估算了1981-2019年的淮河流域ET,分析了该区域ET时空分布特征,并通过敏感度系数和贡献率方法对该区域的ET多年变化特征进行了归因分析,最后借助数值实验方法深入探究影响特湿润年（2003年）ET较低的主要原因。结果表明：（1）1981-2019年淮河流域多年平均ET为549.83 mm,其中夏季ET占全年ET的比值达到47.63%;1981年以来区域ET整体呈极显著上升趋势（4.41 mm/a,P<0.01）;季节上,除冬季外,其他三个季节的ET增幅均呈显著性增加（P<0.05）,四季增幅速率大小依次为：夏季>春季>秋季>冬季;空间上,中东部和南部ET较高,重心模型显示ET高值区域呈显著的由北向南的移动趋势;（2）归因分析结果表明,淮河流域ET对气温变化最敏感,其次为相对湿度、太阳总辐射、叶面积指数（LAI）和降水,但ET对LAI的正敏感性逐渐增强导致LAI的显著升高对流域ET年际变化贡献最大（44.5%）,其次是气温的升高（25.93%）;同时,LAI是春、夏、秋三季ET变化的主导因素,气温是冬季ET变化的主导因素;（3）数值实验显示高相对湿度是引起特湿润年（2003年）ET明显偏低的最主要因素,这与导致长时间序列ET变化的原因不同。因此,建议今后加强极端气候条件下ET变化的归因分析,为更有效地应对全球气候变化提供决策服务。研究结果能够为认识淮河流域环境变化对水循环影响及合理分配区域水资源提供科学参考。