北方风沙区生态修复的科学原理、工程实践和恢复效果

北方风沙区位于欧亚草原的东部,是我国生态环境最为脆弱的地区之一,其在北方生态安全屏障和丝绸之路经济带建设中具有十分重要的战略地位。在国家一系列生态保育工程的支持下,该地区的生态环境得到明显改善。但是,由于受人类活动和全球气候变化的影响,该地区仍然面临着严峻的环境压力。在中国科学院科技服务网络计划(STS计划)等项目支持下,开展了北方风沙区土地沙化成因及退化土地空间分布研究,集成了北方风沙区重点脆弱区生态恢复的理论和技术体系,以内蒙古中部的阴山北麓地区、内蒙古浑善达克沙地和蒙辽交界的科尔沁沙地为重点研究区域,进行了高效人工草地建植、天然草地恢复和管理、沙化草地治理等相关工程技术的示范,开展生态恢复模式的效果跟踪监测和生态效益评估,确定生态恢复技术和模式的技术参数和指标,明确不同集成技术与模式在北方风沙区的适用区域和范围,为技术模式的推广应用提供科学依据。通过上述研究,可以为中央和地方政府制定生态系统管理和退化生态系统恢复政策、建立我国北方生态安全屏障提供决策依据,为生态修复产业提供技术指南,为相关研究提供全面系统的基础数据支撑。     

西部欠发达地区生态经济系统能值分析——以青海省海西蒙古族藏族自治州为例

青海省海西蒙古族藏族自治州（简称海西州）生态环境脆弱,快速发展的工业活动对当地生态环境造成严重破坏。海西州地处青藏高原东北部,是我国重要的生态安全屏障之一,在全国生态建设中处于特殊地位。能值分析法是一种基于热力学理论的环境核算方法。利用能值分析法对海西州生态经济系统运行现状进行评估;并应用能值指标评价海西州生态经济系统的可持续发展水平;通过对能值指标的时间序列分析揭示海西州生态经济系统的发展趋势,以期为海西州生态经济系统的可持续发展提供参考依据。研究结果表明,2016年支撑海西州生态经济系统运行的总能值投入量为6.69×10²⁴ sej,是2010年总能值投入量的1.94倍。在2010-2016年的7年内,不可更新资源的能值投入占当年总能值投入量的比例均超过90%,而可更新资源能值投入量与从系统外输入到海西州的能值量占比均较低。基于能值的指标分析显示：海西州的人均能值使用量、能值密度、能值货币比率、环境负载率分别从2010年的8.84×10¹⁸ sej/人、1.15×10¹³ sej/m²、3.05×10¹⁴ sej/US$、103.02增加到2016年的1.65×10¹⁹ sej/人、2.22×10¹³ sej/m²、9.12×10¹⁴ sej/US$、213.47;而相应的能值产出率、能值可持续发展指数则分别从2010年的2.66×10³和25.84降低到2016年的1.23×10³和5.74。研究结果表明虽然海西州经济得到发展、人民生活质量得到提高,而经济发展对当地不可再生资源依赖较大,给环境造成的压力不断增加。为从长远角度实现海西州的可持续发展,亟需转变经济发展方式,降低对不可更新能源的过度开发。此外,研究结果显示,海西州的能值交换率小于1,这说明研究时间范围内,海西州在对外贸易过程中处于不利地位,因此需增加单位产品的附加值以促进能值流的合理流动。     

多源空间数据整合视角下的城市开发强度研究

城市开发强度能直观表征人类活动强度,对指导城市规划与管理、促进城市可持续发展具有重要价值。采用社会-经济-生态系统耦合视角构建城市开发强度的多维测度体系,整合多源空间数据,测度了杭州市主城及3个副城的开发强度并揭示了其空间分布特征。结果表明,杭州城市开发强度由主城向副城呈波动降低,高强度开发过度集中于主城,主城的功能疏散有待加强;各副城开发强度不一,江南城与主城呈现跨江融合,临平城、下沙城空间上较为独立;各开发维度中,建筑强度、功能强度及效益强度热点区分布基本一致,环境响应高强度区则集聚于主副城交界处,表现出空间异质性。多维测度体系可较好表征城市开发强度,对城市规划及精细化管理具有一定的应用价值。     

基于碳排放核算的中国区域旅游业生态效率测度及比较研究

旅游业作为国民经济发展的战略性支柱产业在区域发展中具有重要作用。借鉴生态效率的基本思想,考虑区域能源消费结构差异,使用自下而上的方法将旅游交通、旅游住宿与游憩活动碳排放进行加总估算出2000—2013年中国旅游业碳排放量;接着运用单一比值法计算出2000—2013年中国及各地区旅游业生态效率值,利用变异系数、莫兰指数对测度结果进行分析并与可持续发展生态效率值进行比较。研究结果表明:(1)2000—2013年,中国旅游业碳排放量不断增加,从2000年的1202.71万t增加到2013年的4151.57万t。旅游业部门之间碳排放量差异较大,尤其是旅游交通部门占到旅游业碳排放量的90%左右;(2)得益于2000—2013年旅游业发展的促进政策,中国及各地区旅游业生态效率总体上呈现不断改善的趋势,中国旅游业生态效率由2000年0.1193 kgCO_2-e/$下降到0.0309 kgCO_2-e/$。(3)时间维度上,中国旅游业生态效率的区域不平衡问题仍然存在,相比于2000年旅游业生态效率变异系数0.7114,2013年的变异系数反而增加到0.7483;空间维度上,各地区旅游业生态效率聚集模式发生了明显变化,莫兰指数由0.3036减少到0.0278。(4)通过将测度结果进行比较,中国旅游业自2000年开始进入可持续发展阶段,中国旅游业的整体可持续水平要优于其他产业,各地区的旅游业在2010年全部进入可持续发展状态。最后,对结果进行了讨论并提出旅游业生态效率的优化应从旅游收入增加与旅游业减排两方面进行。     

圈养马麝的个性分类

本研究在甘肃兴隆山国家级自然保护区马麝繁育场展开,分别于2012年7月和2013年8月,针对374只圈养马麝,采用基于量表的个性评价法进行评价调查。结果表明:可建立包含17个个性项目的圈养马麝个性量表,因子分析显示每个项目公因子方差和载荷均大于0. 4,各因子累计贡献率为60. 33%,表明此量表具有较好的结构效度。此外Cronbach’sα系数为0. 787,表明量表具有较高的内部一致性信度,量表设计合理;因子分析和聚类分析结果显示,可将圈养马麝划分为五大个性维度:侵略性、社会性、刻板性、温顺性、活跃性。研究发现,圈养马麝个性维度与野生个体的个性类型划分存在差异,主要是受圈养条件和人为干扰等影响。圈养马麝个性量表和五大个性维度的建立对指导马麝繁育管理具有重要实践价值,填补了马麝个性研究的空缺,并为进一步进行麝类动物个性研究奠定了基础。另外,此类个性层次研究方法具有较好区分度,可为其他动物个性的初期研究提供参考。     

ESI-Q-TOF-MS直接进样法比较陕西五个不同地区丹参的化学成分差异（英文）

该研究采用ESI-Q-TOF-MS直接进样分析法对陕西商州、洛南、大荔、丹凤和铜川等五个地区丹参的化学成分进行了比较分析,通过丹参水溶性和脂溶性成分的质谱丰度差异评价了不同地区丹参化学成分含量的变化,对不同产地丹参的化学成分进行了鉴定,综合分析选出了最优的丹参种植产地。结果表明:五地丹参均含有丹参酮ⅡA、隐丹参酮、丹参酮Ⅰ、二氢丹参酮、丹参酚酮、次丹参醌、丹参醌Ⅱ等9种脂溶性化学成分和丹参素、咖啡酸、阿魏酸、迷迭香酸、原紫草酸、紫草酸、原儿茶醛、丹酚酸A、丹酚酸B等9种水溶性化学成分,其中丹参素钠、紫草酸、丹酚酸B和隐丹参酮的含量普遍较高,质谱丰度均大于30%。但是,随着种植环境不同,不同地区丹参的化学成分含量差异很大,如商州产丹参中含有较多具有生物活性的丹参酮类物质,其中丹参酮Ⅰ含量远远高于其他四个产地,质谱丰度达到72.6%,而其他地区丹参酮Ⅰ的质谱丰度为1.8%～11.3%。这表明丹参质量按照地区排序为商州>铜川>大荔>洛南>丹凤。该方法为中药药材质量评价提供了科学、可靠、便捷的途径,为药材规格等级的制定提供了新途径,为陕西丹参种植区域的选择提供了重要信息。     

离体诱变定向培育高油花生新品种宇花9号

笔者前期研究发现经干旱胁迫处理后的花生叶片水势与其籽仁含油率呈显著正相关。文中对羟脯氨酸作为水势(渗透压)调节物质用于离体定向筛选花生高油突变体及培育花生新品种进行了研究。以花生品种花育20号胚小叶作为外植体,平阳霉素作为诱变剂添加于体胚诱导培养基上进行离体诱变培养。形成的体胚转移到添加6 mmol/L羟脯氨酸(培养基水势为-2.079 MPa)的体胚萌发和再生培养基上诱导体胚萌发成苗,同时进行高油突变体定向筛选。再生小苗经嫁接移栽田间,从再生植株后代中获得了132份含油率55%以上的高油突变体,其中27份含油率超过58%,2份超过60%。再生植株后代结合系谱育种法育成了高产高油花生新品种宇花9号,在辽宁省花生新品种备案试验中,籽仁产量比对照品种增产14.0%,并通过了国家非主要农作物品种登记。宇花9号含油率达61.05%,比亲本花育20号高11.55个百分点,是目前国际上含油率最高的花生品种。本研究结果表明,利用离体诱变、培养基低水势定向筛选及其再生植株后代结合常规育种法选择是定向培育高油花生品种的有效方法。     

利用偏振光散射方法检测癌细胞

血液中病变细胞的检测是疾病诊断的重要依据.在癌症的诊断过程中,血液中存在癌变细胞说明身体已经有癌变组织.因此,识别和检测这些细胞在医学上具有重要的意义.偏振是光的固有属性,可以通过检测光与物质相互作用后的偏振变化来检测物质的性质.本文首次利用偏振光散射方法对悬浮在磷酸缓冲液中的癌细胞进行研究,利用红细胞和癌细胞以及活着的癌细胞和死亡的癌细胞在偏振特征上的不同,对其进行了成功的分辨.该方法具有非侵入、无损伤、高灵敏、高分辨的特点.为癌症诊断和治疗效果评估提供新思路.     

21世纪以来闽三角城市群人类景观开发强度的时空演变——基于能值-GIS方法

在快速的城市化进程中,城市群作为城市发展到成熟阶段的高级空间组织形式,其在推进城市群区域社会经济一体化的同时,也在一定程度上加剧了城市群的人地关系矛盾和景观开发强度。为量化城市群的人类景观开发强度,揭示自然环境对人类资源消耗过程的压力响应机制,选取闽三角城市群在2000、2005和2013年的夜间灯光数据(DMSP/OLS)作为刻画人类经济活动范围的基础数据,通过能值分析理论,耦合可更新能源(太阳能、风能、地热能和降雨化学能等)与基于统计数据的不可更新能源进行能值核算,并进一步描述人类景观开发强度(Landscape development intensity,LDI)的时空演变特征,基于人类活动对自然生态系统的干扰程度划分为5级进行空间展示与分析。结果表明:(1)在时间尺度上,闽三角城市群的年可更新能值密度均值在2000、2005和2013年,分别为9.42×10~(16) sej/hm~2、7.25×10~(16) sej/hm~2和7.88×10~(16) sej/hm~2,呈现出先减后增的趋势,在空间尺度上,闽三角城市群可更新资源由环海湾地带向内陆地区呈环形逐层增加,其中在2000年表现尤为明显;(2)在不可更新资源的利用上,闽三角城市群的本地不可更新能源能值投入在2000、2005和2013年,分别为4.64×10~(24) sej、4.63×10~(24) sej和4.66×10~(24) sej,只出现轻微浮动,而外部输入能源的能值投入则在2000、2005和2013年,分别为1.41×10~(24) sej、3.18×10~(24) sej和5.71×10~(24) sej呈现逐年上升趋势,且其中对原煤的需求表现最高,占比高达90%;(3)LDI在空间分布上,自内陆至沿海干扰等级逐渐上升,其中,强度干扰与剧烈干扰主要覆盖厦门市、龙海市、晋江市和石狮市;在时间分布上,呈现出强度干扰和剧烈干扰逐渐增大的趋势。研究有助于政府对不同干扰等级区域的城乡建设与规划管理提供决策依据,为实现城市群可持续发展提供数据参考。     

合成支架在代谢工程中的研究进展

代谢工程作为通过引入外源合成途径或改造优化代谢网络,进行高附加值的天然代谢产物生物合成的技术,已经得到广泛应用。但随着目标合成产物的结构日渐复杂,构建多基因的从头合成途径造成宿主生物代谢失衡与中间产物对宿主细胞产生毒害作用等一系列问题发生的可能性也随之增加。为解决这些问题合成支架策略应运而生,合成支架将途径酶共定位以提高局部酶和代谢物的浓度,来增强代谢通量并限制中间产物与宿主细胞环境间的相互作用,成为生物催化和合成生物学研究的热点之一。尽管由核酸、蛋白质构成的合成支架策略已经应用于多种代谢物的异源合成,并取得了不同程度的成功,但合成支架的精确组装仍然是一项艰巨的任务。文中详细介绍了合成支架技术的研究现状,详细阐述了合成支架技术的原理和实例,并初步探讨了其应用前景。