生态系统服务供给和需求研究评述及框架体系构建

生态系统服务供给和需求联系着自然生态系统与社会经济系统,对生态系统服务供给和需求的研究有助于加强生态系统管理和实现资源优化配置,从而保障区域生态安全与社会经济可持续发展。本文在系统梳理国内外相关研究的基础上,对生态系统服务供给和需求的概念内涵、评估方法和实践应用等方面进行全面综述。从理论发展的角度看,虽然目前已取得较为丰富的研究成果,但是现有研究仍较为分散,缺乏统一的生态系统服务供需研究框架体系。鉴于此,本文在对生态系统服务供给和需求的研究范畴进行拓展的基础上,按照“理论-方法-实践”相统一的研究脉络,构建了“定性-定位-定量-定策”的生态系统服务供给和需求研究框架体系,最后提出未来研究应围绕“重点关注生态系统服务供给和需求的空间转移规律、加强生态系统服务供给和需求的定量方法研究、深化生态系统服务供给和需求应用管理实践和建立生态系统服务供给和需求应用评价机制”等方面展开,以期促进生态系统服务供给和需求的理论与实践研究。     

不同硝化抑制剂对红壤氮素硝化作用及玉米产量和氮素利用率的影响

本研究分析添加不同种硝化抑制剂及其组合的高效稳定性氯化铵氮肥对红壤硝化作用、玉米产量和氮肥利用率的影响,旨在筛选出适合酸性红壤的高效稳定性氯化铵态氮肥。在氯化铵中分别添加硝化抑制剂2-氯-6-三甲基吡啶(CP)、3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)和双氰胺(DCD)及其组合,制成6种高效稳定性氯化铵态氮肥,以不施氮肥(CK)和施氯化铵(N)为对照,进行等氮量玉米盆栽试验。结果表明: 与N处理相比,CP+DMPP和DMPP+DCD处理红壤中铵态氮含量提高56%～62%,显著高于CP、DMPP和DCD处理;土壤表观硝化率显著降低33%～34%。添加硝化抑制剂及其组合的6个处理均显著提高了玉米生物量和氮肥吸收利用率。与N处理相比,单独添加硝化抑制剂处理生物量均显著高于硝化抑制剂组合处理,平均提高1.3倍;添加DCD处理效果最显著,玉米籽粒产量、吸氮量和氮肥吸收利用率分别显著提高4.1、6.3和4.4倍。为了达到既能低成本又能提高产量和氮肥利用率的效果,在红壤上添加硝化抑制剂DCD是最佳选择。     

江西省2010年柯萨奇病毒A组24型变异株的全基因组序列分析

急性出血性结膜炎(Acute hemorrhagic conjunctivitis,AHC)是目前人类最常见的眼病之一,柯萨奇病毒A组24型变异株(Coxsackievirus A24 variant,CV-A24v)是近年来报道引起该病的主要病原体。本研究选取10株来自江西省2010年AHC暴发疫情的CV-A24v,采用特异性引物扩增并测定其全基因组序列。对该10条CV-A24v的全基因组序列进行系统发育分析以及重组分析,计算本研究测定的江西10条以及GenBank中所有22条CV-A24v的全基因组序列的氨基酸置换熵值,并预测其正向选择位点。结果表明,在江西10条CV-A24v基因组序列中未检测到重组。基于全基因组序列构建的最大似然树表明江西10株CV-A24v属于GIV基因型,且分处于两条传播链。对上述32条CV-A24v序列的氨基酸置换熵值计算,共得到25个易突变位点(熵值>0.6),易突变概率最高的区段为2A区。基于Datamonkey中FUBAR和FEL模型分析,发现位于结构蛋白VP2区的234位氨基酸为两种模型共同获得的CV-A24v的正向选择位点。本研究分析了江西10株CV-A24v的全基因组序列特征,为CV-A24v引起的AHC防控工作提供了基础资料。     

一株牛源阿卡斑病毒的分离鉴定

阿卡斑病毒(Akabane virus,AKV)是能引起牛、绵羊、山羊流产、早产、新生胎儿畸形的虫媒性RNA病毒。为了解家畜虫媒病毒在我国西南边境地区的分布和流行情况,本研究对中缅边境西盟县的52份牛抗凝血和140份血清(牛70份、羊70份)中的蓝舌病病毒(Bluetongue virus,BTV)、鹿流行性出血热病毒(Epizootic hemorrhagic disease virus,EHDV)、AKV等虫媒病毒进行检测与分离,通过ELISA及qRT-PCR方法检测病毒,通过核酸阳性抗凝血接种BHK细胞传代以分离病毒,通过设计特异性引物,扩增分离毒株S基因721bp片段及M基因816bp片段,通过克隆测序及中和试验以鉴定病毒,最终从38号牛的抗凝血中分离到一株AKV,TCID50为10-3.5/0.1mL,经比对,分离株S片段与日本KS-2/Mo/06毒株亲缘关系最近,核苷酸同源性为97.66%,M片段与中国DHL10M110毒株亲缘关系最近,核苷酸同源性为96.56%。本研究首次报告了从云南边境地区牛群中分离到AKV,证实了西南边境存在AKV的流行,为AKV在我国的流行病学和边境地区疫病风险防控提供了重要参考及有力依据。     

不同磷水平下玉米-大豆间作系统根系形态变化

本研究通过盆栽试验,探讨不同磷水平(0、50、100 mg P₂O₅·kg^-1,分别用P₀、P₅₀、P₁₀₀表示)下玉米与大豆间作系统根系形态的变化及其与磷吸收的关系,以明确玉米-大豆间作系统促进磷吸收的作用机制。结果表明: 不同磷水平下,间作显著改变了玉米和大豆的根系形态参数,提高了大豆根冠比。与单作模式相比,间作使玉米和大豆的根长、根表面积、根体积、根系干重分别显著增加25.6%、22.0%、39.2%、34.3%和28.1%、29.7%、37.3%、62.3%,而平均根直径分别显著降低15.2%和11.7%。不同磷水平下,磷素吸收当量比(LER_P)>1,玉米-大豆间作具有明显的磷吸收优势,且LER_P不受磷水平调控。间作诱导根系形态改变与磷吸收增加密切相关,其中玉米根系表面积增大、大豆根系长度增加是驱动玉米-大豆间作系统磷高效吸收的主要机制。根据回归方程,玉米根表面积和大豆根系长度增大10%,磷吸收量提高5%～10%。因此,与中等施磷水平(P₁₀₀)下的单作相比,玉米-大豆间作条件下磷肥减施1/2(P₅₀)并未降低玉米的磷吸收量。综上,玉米-大豆间作体系在减施磷肥条件下具有维持作物磷吸收的潜力。     

植物-固定化菌剂联合修复多环芳烃污染土壤

以火凤凰根际土壤中发现的3种优势菌[分枝杆菌(Ⅰ)、产黄纤维单胞菌(Ⅱ)、少动鞘氨醇单胞菌(Ⅲ)]构建的多菌剂体系为供试菌剂,针对大港油田原油污染土壤,将固定化供试菌剂接种于修复植物火凤凰根际,探讨供试菌剂强化火凤凰修复多环芳烃(PAHs)污染土壤的效果。结果表明: 处理ⅠⅢ(有效活菌数为10⁹ cfu·mL^-1)和ⅠⅡⅢ(有效活菌数为10⁷ cfu·mL^-1)对PAHs的降解有促进作用,PAHs降解率分别为32.2%和41.4%,均显著高于相应对照处理。此外,处理ⅠⅡⅢ对火凤凰的地下生物量有明显促进作用,比对照处理增加了31.2%。表明由3种优势菌构建的多菌剂ⅠⅡⅢ可以作为火凤凰修复PAHs污染土壤的强化手段,为微生物强化植物修复技术提供了新的修复思路及方法。     

不同水位时期东洞庭湖湿地土壤微生物生物量碳氮和酶活性变化

为从土壤微生物的角度分析东洞庭湖不同植被类型湿地土壤质量状况,本研究选取了苔草、芦苇和柳树3种典型植被类型为对象,在平水期、丰水期和枯水期对其土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)和酶活性进行监测,并分析其主要影响因子。结果表明: 1)3个水位时期,各植被类型湿地土壤MBC、MBN、蔗糖酶和纤维素酶活性(枯水期纤维素酶除外)均表现为0～10 cm高于10～20 cm,而土壤过氧化氢酶活性则相反。2)各植被类型湿地0～20 cm土层土壤MBC、MBN和MBC/TOC(总有机碳)、MBN/TN(总氮)皆以丰水期最低。3)各植被类型湿地0～20 cm土层土壤蔗糖酶活性峰值均出现在枯水期,而纤维素酶活性峰值出现在平水期,过氧化氢酶活性季节性波动较小,以丰水期稍高。4)不同植被类型间比较:平水期和丰水期,芦苇湿地土壤蔗糖酶活性显著高于其他植被类型,而其土壤纤维素酶活性最低,枯水期不同湿地间两种酶活性差异不显著。土壤过氧化氢酶活性在平水期以苔草湿地最高,枯水期以柳树湿地最高,丰水期以芦苇湿地最低。5)相关性分析表明,土壤MBC、MBN和蔗糖酶与TOC、TN、总磷(TP)呈显著正相关,而与pH值呈显著负相关。土壤纤维素酶和过氧化氢酶与TOC、TN、TP呈显著负相关,与pH值呈显著正相关。表明季节性水位波动影响土壤C、N、P和pH值,并对土壤微生物生物量碳、氮和酶活性产生显著影响,使其呈现明显的季节性变化特征。     

镉胁迫对吊兰及银边吊兰生长及镉富集特性的影响

选择吊兰和银边吊兰为试验材料,采用水培法研究其在不同Cd²⁺处理浓度(0、20、80、200 μmol·L^-1)下生长及生理特性的变化。结果表明: 20 μmol·L^-1镉对两种吊兰的影响较小,单叶面积、总叶面积、叶绿素(Chl)a含量、总叶绿素[Chl (a+b)]含量、类胡萝卜素含量、Chl a/Chl b值、胞间二氧化碳浓度(C_i)和蒸腾速率(T_r)与对照(CK)基本无显著差异;80 μmol·L^-1镉胁迫下两种吊兰叶片初始荧光(F_o)和非光化学淬灭系数(NPQ)升至最高水平;200 μmol·L^-1镉胁迫下,两种吊兰生物量、叶绿素含量、最大净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)、最大光化学量子产量(F_v/F_m)、实际光化学量子产量Y_(II)、转移系数(TF)以及各部分生物量均降至最低水平,而两种吊兰的过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)及过氧化氢酶(CAT)活性和银边吊兰的丙二醛(MDA)含量均有不同程度的增加。随着镉处理浓度的增加,两种吊兰各器官Cd含量持续升高,且主要富集在根部;吊兰各器官Cd含量及富集系数(BCF)在胁迫处理下均高于银边吊兰。研究表明,两种吊兰对镉具有一定的耐性,其中吊兰对Cd的耐受能力强于银边吊兰,可考虑作为绿化植物用于修复镉污染水体或土壤。     

土地类芽胞杆菌(Paenibacillus terrae)NK3-4 EsxA结构与系统发育分析

前期研究在植物根际促生菌土地类芽胞杆菌(Paenibacillus terrae )NK3-4中发现一个EsxA编码基因,为明确该基因编码的蛋白的性质、结构及系统发生关系,对该基因进行了生物信息学分析。分析表明,该EsxA含有91个氨基酸,分子质量10 276.53 Da,理论pI 5.29,分子式为C₄₄₅H₇₁₁N₁₂₅O₁₄₆S₄,弱酸性,亲水,具有WEG保守基序,属于WXG超级家族成员;建模预测表明,自然状态下EsxA 形成不对称的同源二聚体,其中每个亚基都由一个β折叠连接两个α螺旋组成,两个α螺旋反向平行排列;二聚体中两个亚基的肽链呈反向排列,所有N末端和C末端均暴露在外,形成棒状表面形态,其中一个亚基的N端的不规则卷曲形成与棒状二聚体垂直的短柱形凸起;系统发育分析显示,EsxA在种内及种间进化关系虽是不保守的,但类芽胞杆菌源的EsxA与病原细菌的EsxA同源性较低,暗示类芽胞杆菌源EsxA可能与病原微生物的EsxA具有截然不同的功能。结果为包括NK3-4菌株在内的类芽胞杆菌属EsxA外源分泌表达条件,活性保持及功能的深入研究提供了理论依据。     

双孢蘑菇对高温胁迫的响应及耐热机理

本研究以双孢蘑菇Agaricus bisporus工厂化菌株A15和筛选得到的耐高温菌株A15-TH为研究对象,比较了高温胁迫对两个菌株菌丝生长的影响,并从氧化损伤修复及基础碳代谢-糖酵解途径两个角度探索双孢蘑菇对高温胁迫的响应及耐热机理。高温胁迫下,对照菌株A15的菌丝生长速度降低,菌丝分叉增加;而耐高温菌株A15-TH菌丝生长速度高于A15,菌丝形态优于对照菌株,表现出对高温具有一定的耐受性。对两个菌株高温胁迫下氧化损伤及抗氧化酶系统进行研究发现,高温胁迫30-90min导致对照菌株A15的三磷酸腺苷（ATP）含量下降54.4%-59.6%,线粒体复合物I、II、III活性升高,超氧阴离子（O₂^-）含量增加了34.9%-71.3%;此外高温胁迫降低了超氧化物歧化酶（SOD）的活性,影响了O₂^-的清除效率。耐高温菌株在受到高温胁迫后的氧化损伤及氧化修复效果与对照菌株不同,一方面体现在正常状态下维持较低的细胞能量代谢和较高的ROS合成量;另一方面抗氧化系统中sod1、sod2、cat1与对照菌株相比有不同程度的上调,SOD和过氧化氢酶（CAT）活性增强,可以更有效地清除过量的活性氧,减轻高温对菌丝的氧化损伤。尤其在高温胁迫120min时,A15的线粒体功能及抗氧化系统受到严重损伤,线粒体复合物I、II、III活性和CAT活性大幅度下降,但是A15-TH线粒体复合体I、III活性分别增加至正常状态下的1.4倍和8.9倍,CAT活性比对照菌株高128%,维持了正常的线粒体功能及对活性氧的有效清除。进一步研究发现高温胁迫下,双孢蘑菇菌丝的己糖激酶和丙酮酸激酶活性增加,糖酵解途径加快;耐高温菌株A15-TH在正常状态下和高温胁迫下,己糖激酶和丙酮酸激酶的活性均高于对照菌株A15,具有更活跃的碳代谢。