基于实测高光谱与Sentinel-2B数据的银北土壤Na+含量估测

为了探讨不同传感器对土壤Na⁺含量的估测能力,本研究以宁夏银北地区典型样点土壤实测光谱和Sentinel-2B影像光谱为对象,运用逐步回归(SR)和主成分回归分析(PCA)方法对光谱数据进行敏感参量筛选,然后采用偏最小二乘回归(PLSR)、支持向量机(SVM)和反向传播神经网络模型(BPNN)分别建立实测光谱和影像数据的土壤Na⁺含量估算模型。结果表明: 除Band9外,实测重采样数据与影像数据呈极显著相关。基于SR筛选方式建立的模型估算精度普遍高于PCA(SVM模型除外),PCA-SVM模型为影像最佳Na⁺含量估算模型,预测精度为0.792;SR-BPNN模型为实测最佳Na⁺含量估算模型,预测精度达到0.908。经重采样实测光谱模型校正后的SR-PLSR影像光谱土壤Na⁺含量估算模型精度从0.481提高到0.798,有效提高了较大尺度下的土壤Na⁺含量估算精度。本研究实现了遥感监测土壤Na⁺含量由点向面的空间转换,为Sentinel-2B影像监测盐渍化土壤Na⁺含量提供了科学参考。     

大尺度区域生态环境治理及国家生态安全格局构建的技术途径和战略布局

陆地生态系统是地球生物圈系统的核心组分,是人类生活、生产及社会经济活动的场所。然而,人类文明发展和科学技术进步在不断地扩大对资源的利用规模和强度,也导致了严重威胁社会可持续发展的全球气候变化、生物多样性丧失、环境污染、资源枯竭、生态系统退化等环境问题。社会公众期望生态学研究能够为区域、大陆及全球尺度的生态系统的利用和保护、维持人类社会可持续发展提供科学理论及系统性的解决方案。本研究以服务中国生态文明建设、生态安全格局构建、区域生态环境治理,以及宏观生态系统科学发展为目标,回顾了中国的区域生态环境治理成效及经验;分析了我国生态文明建设对大尺度生态系统科学研究的科技需求与时代特征,提出了利用基于自然的宏生态系统途径的新思路提升区域生态环境治理及安全格局构建的设想。在此基础上,讨论了中国的大尺度区域安全格局构建及生态环境治理的新思路、战略布局、技术途径与科技支撑体系,为中国安全、健康和美丽的国土空间利用及生态文明建设进步提供理论参考。     

草酸青霉YTY及其突变体解磷能力、pH和分泌有机酸的关系

本研究利用离子束-UV复合诱变草酸青霉YTY选育高效解磷突变体,分析了出发菌株YTY及其突变体解磷过程中的解磷能力、pH和有机酸的变化及其相关性,探讨草酸青霉的解磷机理。结果表明: 离子束-UV复合诱变选育获得5株高效解磷突变株P9-8、P9-9、P15-4、P15-6和P15-7,解磷能力均较YTY提高60%以上。解磷过程中突变株解磷能力及解磷速率均高于YTY,而pH显著低于YTY,同时,突变体分泌有机酸种类及含量发生了不同程度的变化,突变体和YTY均可分泌乳酸、乙酸和草酸,P9-8还产生了柠檬酸。皮尔逊相关分析显示,YTY及5株突变株的解磷能力和pH值呈显著负相关;YTY及其突变体(P15-4除外)的解磷能力与有机酸浓度和pH呈显著相关。分泌有机酸和降低环境pH值可能是草酸青霉解磷的内在机制,离子束-UV复合诱变可引起草酸青霉YTY有机酸分泌种类和分泌量的变化,还可能诱发YTY启动其他H⁺释放途径降低pH参与解磷。本研究为高效解磷青霉的开发及青霉解磷机理阐明提供了生物材料及理论依据。     

C/N驱动优势细菌菌群变化影响堆肥碳氮损失和腐殖质合成

为了探明C/N如何驱动堆肥过程中优势细菌菌群的变化而影响碳氮损失和腐殖质合成,设置3个C/N处理(20∶1、25∶1和30∶1),以羊粪和玉米秸秆为原料进行堆肥试验。结果表明: 与20∶1处理相比,30∶1和25∶1处理堆肥的碳、氮损失分别降低了33.5%、18.9%和23.6%、10.8%。优势细菌菌群、碳氮损失及有机碳组分的冗余分析表明,高C/N提高了堆肥中固氮细菌的种类和丰度,降低了反硝化细菌的种类和丰度,减少了堆肥过程中的碳氮损失;高C/N促进了木质纤维素类降解菌的生长繁殖,促进了富里酸和胡敏素降解而合成更多胡敏酸,提高了堆肥腐殖化程度。可见,C/N可通过影响堆肥中关键优势细菌菌群而影响堆肥过程和堆肥质量,调节堆肥原料C/N可以调控堆肥中碳氮损失和腐殖质的合成,从而提高堆肥质量并减少堆肥的二次环境污染。     

基于地理加权回归拓展模型的天然次生林碳储量空间分布

为精准获取区域尺度天然次生林的碳储量及其空间分布格局,以吉林省汪清林业局浪溪林场的天然次生林为研究对象,基于165块局级固定样地,以林分因子、地形因子和土壤因子为影响因子,将普通地理加权回归模型(GWR)作为基础,从空间维度、参数异质性特征和残差空间自相关性3个方面进行改进,构建7类拓展模型,即地理海拔加权回归模型(GAWR)、半参数地理加权回归模型(SGWR)、半参数地理海拔加权回归模型(SGAWR)、地理加权回归克里格模型(GWRK)、地理海拔加权回归克里格模型(GAWRK)、半参数地理加权回归克里格模型(SGWRK)和半参数地理海拔加权回归克里格模型(SGAWRK)。运用7类拓展模型对研究区的森林碳储量及其分布情况进行模拟估测,采用决定系数(R²)、均方误差(MSE)和赤池信息准则(AIC)对各种模型的拟合效果进行评价;最后,运用最优回归模型的拟合结果绘制森林碳储量空间分布图,分析研究区森林碳储量的分布规律。结果表明: 林分因子和地形因子对天然次生林碳储量产生了较大的影响,其中林分平均胸径是影响最大的变量,两者呈显著正相关;SGWR和SGAWR模型能够进一步降低GWR模型残差的空间自相关性;地理加权回归拓展模型能进一步提升GWR模型的拟合效果。其中,SGWRK模型具有最高的R²和最低的MSE和AIC。将海拔作为空间权重未能有效提高模型的拟合效果;浪溪林场森林总碳储量为205×10⁴ t,碳密度为8.56～145.74 t·hm^-2,平均值57.98 t·hm^-2,整体上呈现西北高、东南低,边缘高、内部低的分布格局。通过改进地理加权回归基础模型对参数异质性特征和残差空间自相关性的处理,可以更好地揭示研究区森林碳储量与相关变量间的空间关系,提升模型对区域尺度森林碳储量及其空间分布的估测精度。     

DNA宏条形码技术在食草动物食性研究中的应用

随着测序技术的快速发展,整合DNA条形码和高通量测序的DNA宏条形码技术已经成为当前研究热点之一,在食草动物的食性鉴定中有很大潜力。放牧动物食性研究是动物营养学和草地生态学领域的重要研究内容。而与传统食性研究方法相比,宏条形码技术可通过对植物DNA条形码的高通量测序,获得样本中的物种组成进而分析动物食性。介绍了传统食性分析手段的局限,重点综述了DNA宏条形码技术的产生、操作原理以及在食草类动物食性鉴定领域中的应用,同时还简述了可能存在的挑战,并对该技术今后的发展方向进行了展望。     

尕海湿地退化演替过程中土壤有机氮组分的变化特征

为探究尕海湿地退化演替过程中土壤有机氮各组分变化规律,采用野外采样与室内分析相结合的方法,研究尕海湿地未退化(UD)、轻度退化(LD)、中度退化(MD)和重度退化(HD)4个退化演替阶段的土壤总氮(TN)和有机氮组分[未知态氮(HUN)、酸解氨态氮(AMN)、酸解氨基酸态氮(AAN)以及氨基糖态氮(ASN)]含量及其分布特征。结果表明: 当尕海湿地退化演替到LD时,0～10 cm层土壤TN、HUN、AMN和AAN含量分别降低17.3%、19.4%、8.6%和-5.6%,MD时分别降低28.0%、19.4%和17.1%和0,HD时分别降低35.8%、28.8%、28.6%和55.6%;10～20 cm层,LD时上述氮素含量分别降低4.0%、10.3%、2.9%和9.1%;MD时分别降低21.0%、18.3%、-2.9%和-9.1%;HD时分别降低9.9%、38.9%、21.2%和51.4%;而20～40 cm无显著变化;4个退化阶段各酸解氮组分占TN比例大小顺序为HUN(25.9%～32.5%)> AMN(6.7%～11.1%)> AAN(4.8%～11.1%)> ASN(1.2%～4.4%)。冗余分析显示,土壤含水量是土壤有机氮组分变化的主要驱动因子。尕海湿地退化显著降低了0～10 cm层土壤TN及酸解氮各组分含量,减弱了土壤氮“汇”功能,AAN和ASN对湿地退化最为敏感。     

杨树受机械损伤与光肩星天牛危害的防御性反应

杨树是我国“三北”地区防护林建设的主栽树种,自20世纪70年代以来长期受到光肩星天牛的严重危害。北抗杨对光肩星天牛有一定的抗性,但产生抗性的生化机制尚不清楚。本研究采用试剂盒法与高效液相色谱法以未受害、机械损伤、虫害北抗杨为研究材料,对其树皮和木质部中的次生代谢产物和防御酶含量进行检测,以探索其抗性机制。结果表明,北抗杨受到机械损伤和光肩星天牛危害后其反应不同:1)次生代谢产物,北抗杨受到机械损伤后,树皮中的水杨苷和白杨甙含量显著上升,槲皮苷含量降低;而受光肩星天牛危害后,树皮中的水杨苷和槲皮苷含量显著上升,白杨甙含量无显著变化。机械损伤的北抗杨木质部总酚含量高于虫害与未受害木质部,后两者间无显著差异;光肩星天牛危害的北抗杨木质部白杨甙和亚麻木酚素含量高于机械损伤木质部与未受害木质部。遭受机械损伤与虫害后北抗杨木质部的总酚苷含量显著高于未受害木质部。2)防御酶活性分析表明,与未受害北抗杨树皮相比,受到机械损伤与虫害后的树皮苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性显著升高,但两者间无差异;受到机械损伤与虫害后的树皮超氧化物歧化酶(SOD)活性高于未受害树皮,且机械损伤树皮高于虫害树皮;北抗杨受机械损伤与虫害后木质部中的过氧化物酶(POD)活性高于未受害木质部,但两者间无差异。3)与未受害北抗杨相比,北抗杨受机械损伤、虫害后部分次生代谢物和防御酶都有不同程度的增加,推测这些物质可能与北抗杨抗逆性反应有关。     

参麦注射液联合西药对急性心肌梗死患者疗效及机制研究

目的:研究参麦注射液联合西药对急性心肌梗死患者的疗效及机制。方法:选择我院2016年3月~2019年12月收治的101例急性心肌梗死患者,根据随机数字表法分为对照组和观察组。对照组口服替格瑞洛治疗,观察组联用参麦注射液治疗,观察两组治疗的疗效及治疗前后血浆乳酸、脑钠肽(Brain natriuretic peptide,BNP)和血清降钙素原(Procalcitonin,PCT)、超敏C反应蛋白(Hypersensitive C-reactive protein,hs-CRP)水平及心功能指标变化。结果:观察组的有效率明显高于对照组(P<0.05);两组治疗前的血浆乳酸、BNP和PCT、hs-CRP水平无明显差异(P>0.05),治疗后,两组的上述指标明显降低(P<0.05),且观察组低于对照组(P<0.05);两组治疗前的左心室射血分数(Left ventricular ejection fraction,LVEF)、左心室舒张期末内径(End diastolic diameter of left ventricle,LVEDd)、CO和左心室收缩末期直径(leftventricular end systolic diameter,LVESd)无明显差异(P>0.05),治疗后,两组的上述指标明显改善(P<0.05),且观察组优于对照组(P<0.05);观察组的药物不良反应率为14.00%(7/50),与对照组的11.76%(6/51)相比无明显差异(P>0.05)。结论:参麦注射液联合替格瑞洛能减轻急性心肌梗死患者体内的炎症反应,改善心功能,可能与其机制有关。     

一株产透明质酸酶的菌株鉴定及酶学性质研究

透明质酸酶可用于药物渗透剂、动物皮革松散及低分子量的透明质酸制备.实验室前期筛选了一株具有较高透明质酸降解能力的菌株,本研究对其进行了 16S rRNA基因和生理生化反应鉴定,鉴定为弗氏柠檬酸杆菌,但弗氏柠檬酸杆菌来源的透明质酸酶的功能还未见报道.因而,以透明质酸为底物研究其酶学性质,结果表明:该酶最适pH值为5.5,在pH值4.0～8.0下处理1 h可以保持60％以上酶活力;最适温度为50℃,在50℃和60℃下处理1h后剩余60％以上的酶活力.该酶和人源透明质酸酶最适pH相似,但其耐热性更高.因此,本研究挖掘到了新颖的透明质酸酶的资源,并为其开发利用提供了参考价值.