基于环境因子对叶绿素影响的典型草原植物生活型优势研究

针对环境因子与草原植物叶绿素含量的联动是否关系到植物生活型优势的问题, 该研究以锡林浩特典型草原为研究区, 选取2020年7月实测的11个样地50种植物共185个牧草样品的叶绿素含量, 运用相关分析、单因素方差分析、冗余分析(RDA)、逐步回归分析和通径分析等方法, 系统性地分析了多环境因子对草原植物不同生活型叶绿素指标的影响, 进而分析植物竞争优势形成的潜在驱动机制。研究结果表明: 1)典型草原区植物叶绿素a、叶绿素b含量均与总叶绿素含量呈极显著正相关关系, 相关系数分别为0.807和0.936, 草原植物总叶绿素含量受叶绿素b含量的影响程度更大; 2)草原植物4类生活型的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均为小/半灌木>多年生禾草>一/二年生植物>多年生杂类草; 3)环境因子对植物生活型叶绿素含量的解释程度存在差异, RDA显示环境因子对小/半灌木的叶绿素含量解释程度最大(28.0%), 其次为一/二年生植物(18.3%)和多年生杂类草(17.7%), 多年生禾草各项叶绿素指标的解释度最低(12.7%); 4)植物生活型各叶绿素指标受多种环境因子的影响, 回归分析显示小/半灌木的叶绿素b含量受到土壤有机碳含量和大气相对湿度的影响, 总叶绿素含量主要受到大气相对湿度的影响, 多年生杂类草叶绿素b含量主要受到地表温度的影响, 一/二年生植物的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量主要受到土壤pH的影响; 5)在草原生境中, 通径分析的综合研究显示植物叶绿素a含量主要受到土壤环境因子的影响, 植物叶绿素b和总叶绿素含量主要受到大气环境因子的影响, 相比较而言, 多年生禾草不易受环境因子的牵动, 成为更能忍受外界环境变化的植物种类, 因此, 在群落演替进化中这类植物逐渐占据优势地位。     

塔里木盆地南缘旱生芦苇生态特征与水盐因子关系

选择位于塔里木盆地南缘极端干旱区的克里雅河流域于田绿洲为靶区,结合经典统计学和冗余分析技术,研究了旱生芦苇生态特征与水盐因子的分布规律及相互关系。统计学分析显示:芦苇沿河岸至荒漠方向株高、盖度和地上生物量减少、地下生物量增加,水分与土壤盐分也呈现一定的梯度变化规律。冗余分析结果表明:水分为芦苇生态特征变化的关键驱动因子,地下水埋深和土壤水分与芦苇的生态特征呈现极显著的相关关系,钠吸附比、全盐与芦苇的生态特征呈现显著的相关关系,其他指标与芦苇生态特征的相关性均不显著。水盐因子对芦苇生态特征影响的重要性排序为地下水埋深土壤水分钠吸附比全盐HCO-3pH值Cl-/SO2-4。综合水盐要素,水分对芦苇生态特征的影响大于盐分。     

锦州湾浮游植物群落结构特征及其对环境变化的响应

锦州湾是我国北方污染严重的海湾,以水体的富营养化和重金属污染为特征。基于2011年8月(夏季)和2012年5月(春季)在锦州湾进行的航次调查,研究了该湾水采浮游植物的群落结构、时空分布及其对生态环境变化的响应。研究结果表明:锦州湾海域浮游植物群落主要由硅、甲藻组成,其生态类型主要为温带近岸型。春季和夏季共鉴定出浮游植物4门41属62种,硅藻在两个季节的物种数和细胞丰度上均占绝对优势,且底栖硅藻比例较高。夏季浮游植物细胞丰度平均值为41.44×103个/L,主要优势种为海链藻Thalassiosira spp.和叉角藻Cerarium furca;春季浮游植物细胞丰度平均值为13.80×103个/L,主要优势种为新月柱鞘藻Cylindrotheca closterium和中肋骨条藻Skeletonema costatum。锦州湾春季和夏季浮游植物群落组成差异明显,冗余分析(Redundancy analysis,RDA)表明硝酸盐浓度和水温分别是夏季和春季影响浮游植物群落结构的最重要环境因子。与历史资料相比,锦州湾优势种发生了显著变化,适于富营养化环境的微型浮游植物和部分耐污种在群落中占优势,表明人类活动引起的水体富营养化以及其它污染物,可能对浮游植物种类组成及分布产生了一定影响。     

太湖流域河流与湖泊间主要水质指标的空间关联特征

基于2006—2012年太湖流域主要观测断面水质监测资料,应用冗余分析法,研究分析了流域上游入湖河流、下游出湖河流与太湖湖体间水质在5、10、20、40和80 km等不同观测尺度上的关联性。研究表明,2006—2012年,太湖流域水质总体较差,但不同观测尺度内主要水质指标超标率存在较大差异,太湖湖体水质好于上游入湖河流,上游入湖河流水质总体好于下游出湖河流;上游入湖河流是太湖湖体营养盐输入的主要来源,其溶解氧、总磷和氨氮对太湖湖体相应指标超标率的累计方差贡献率均超过50%,分别达到75.9%、67.4%和57.4%;在单尺度上,太湖湖体水质主要对上游0~5 km内环湖河流水质变化的响应较显著,而对其他尺度河流水质无明显响应。在下游出流区,太湖湖体主要水质指标对出湖河流相应水质指标超标率的累计尺度和单尺度方差贡献率均低于7%,河流水质受太湖湖体水质的影响总体较小,且尺度效应不明显,下游出流区河流主要水质指标的高超标率更多受陆源污染的影响。     

小流域土壤水分空间异质性及其与环境因子的关系

以丹江口库区五龙池小流域为研究区域,利用双向指示种法将观测期(2008年4-10月)划分为不同干湿时段;运用前向选择法和Monte Carlo检验法对显著影响不同时段土壤水分空间格局的环境因子进行筛选;利用冗余分析排序法分析不同时段土壤水分格局与环境因子的关系;运用偏冗余分析定量分离环境、空间及其交互作用对土壤水分变异的影响.结果表明:观测期土壤水分被划分为7个子类,分别属于干旱、半干旱、半湿润和湿润4个时段;在干旱期,土地利用类型是影响土壤水分空间格局的主控因子,土层厚度、相对高程、剖面曲率、土壤容重和土壤有机质的影响也达到显著水平;在半干旱期,土层厚度起主导作用,土地利用类型、地形湿度指数、土壤容重和剖面曲率显著影响土壤水分;在半湿润期,地形湿度指数的影响最大,土地利用、坡向正弦值的作用显著;在湿润期,地形湿度指数和坡向正弦值是主要影响因子,相对高程、汇水面积的影响显著.不同干湿期土壤水分的空间分布与环境空间的生态梯度格局吻合较好.从干旱期到湿润期,环境因子独立作用不断减小,但始终处于主导地位,空间位置独立作用总体变化不大且一直维持在较低水平,环境-空间位置交互作用的贡献逐渐增大.     

冬小麦（Triticum aestivum）分蘖冗余生态学意义以及减少冗余对水分利用效率的影响

通过盆栽试验,以旱作冬小麦（Triticum aestivum）为材料,分别在拔节和抽穗期对分蘖进行人工干扰,来模拟不可预测的自然干扰,对冬小麦分蘖冗余的生态学意义以及减少这些冗余对水分利用效率影响进行研究。设置3个处理：从拔节期开始剪去所有小的分蘖,仅保留主茎和一个大的分蘖（A）;在拔节期剪去主茎和两个大的分蘖,保留所有小的分蘖（B）;在孕穗期剪去主茎和有效分蘖,保留无效分蘖（C）。没有被干扰的植物作为对照（CK）。通过花期测定叶片的叶绿素含量、叶绿素荧光参数、气孔导度和蒸腾速率等生理指标来评价植物的生理与生化活性。结果显示,在拔节期和抽穗期去除主茎和大蘖后,无效分蘖的生理活性被激活,开始执行有效分蘖的功能。到花期时,这些无效分蘖已经在生理活性上满足了补充和替代有效茎的要求。虽然株高和穗的整齐度、穗数和产量显著下降,但并没有防碍小麦的繁衍子代,因此,正是这些由早期“无效分蘖”补充而来的有效茎,避免了小麦绝种的风险。 而在拔节期去除无效分蘖后,对小麦产量没有显著影响,但提高了水分利用效率,和对照相比水分利用效率提高了10%。因此,可以认为小麦在分蘖上存在着对水分利用不利的生长冗余,减少这些冗余有望节约用水、提高作物的水分利用效率。     

集约种植雷竹林土壤细菌群落结构的演变及其影响因素

应用PCR-DGGE技术研究了雷竹林种植过程中土壤细菌群落结构的变化,并运用冗余分析（RDA）手段提取雷竹林土壤细菌群落多样性的干扰控制因子.结果表明：水稻田改种雷竹后,土壤细菌群落的Shannon指数及丰富度指数均显著增加;长期的集约种植过程对雷竹林土壤细菌群落结构产生了影响,主要细菌种群发生了变化,多样性指数表现为先增加、后期大幅降低的趋势.RDA分析表明,土壤pH、总氮、碱解氮以及速效钾这4个变量能够解释高达76.1%的样本总变异,其中土壤pH对细菌群落结构影响最大,但未达到显著水平,表明长期集约种植的雷竹林土壤细菌群落结构的变化是多种环境因子共同作用的结果.     

好氧高温猪粪堆肥中重金属砷、铜、锌的形态变化及钝化剂的影响

采用连续提取法研究了猪粪好氧堆肥处理中重金属浓度和形态的变化以及添加不同比例的重金属钝化剂对其浓度和形态的影响.结果表明：经过堆肥处理后,猪粪中重金属As、Cu和Zn的总浓度均有所增加.从重金属结合形态的变化来看,可交换态As和Zn含量降低,残渣态As和Zn含量升高,表明As和Zn存在着向有效性相对较低的形态转化的趋势;重金属Cu则表现出不同的变化趋势,即可交换态与残渣态Cu含量下降,而碳酸盐结合态、铁锰结合态及有机结合态Cu含量有所增加,在今后的堆肥利用中应注意其可能带来的环境风险;3种重金属钝化剂及不同添加比例的处理中,5.0%的海泡石和2.5%的膨润土分别对重金属As、Zn表现出较好的钝化效果,堆肥后残渣态As和Zn的增幅分别达到79.8%和158.6%,均高于不加钝化剂处理.与对照相比,堆肥后7.5%的海泡石对残渣态Cu的降低幅度最小,为39.3%.猪粪堆肥中添加适量的重金属钝化剂,可以在一定程度上降低重金属的有效性以及猪粪堆肥利用中重金属污染的风险.     

CO2浓度升高与氮添加对三江平原湿地小叶章生长的影响

利用开顶箱薰气室,设置正常大气CO₂浓度(350 μmol·mol^-1)、高CO₂浓度(700 μmol·mol^-1)2个CO₂水平和不施氮(0 g N·m^-2)、中氮(5 g N·m^-2)和高氮(15 g N·m^-2)3个氮素水平,研究CO₂浓度升高和氮肥施用对三江平原草甸小叶章生长的影响.结果表明：随着CO₂浓度升高,小叶章物候期提前,其中抽穗期提前1～2 d,成熟期提前3 d;不施氮、中氮和高氮水平下, CO₂浓度升高使小叶章的分蘖分别增加8.2%(P<0.05)、8.4%(P<0.05)和5.5%(P>0.05);在小叶章生长初期,CO₂浓度升高对其生物量的增加有促进作用,拔节期和抽穗期小叶章地上生物量分别增加12.4%和20.9%(P<0.05);生长后期则对小叶章地下生物量的促进作用增大,腊熟期和成熟期的地下生物量分别增加20.5%和20.9% (P<0.05).小叶章生物量对高浓度CO₂的响应与供氮水平有关,供氮充足条件下, 高浓度CO₂对生物量的促进效应更大.     

蛋白质结构型的定义和识别

提出紧结构域的概念,由二级结构序列中一段或几段连续的α螺旋和β折叠构成的空间紧密堆集的最大折叠体称为紧结构域.利用3种紧结构域(α域,β域和α/β域)定义球蛋白的5种结构型:α型蛋白,β型蛋白,α/β型蛋白,多域蛋白和ζ型蛋白.将1 261个代表性的蛋白质(1 022家族)进行分类,并和SCOP库的分类做了比较.进行了删去序列冗余的分析.在此基础上提出结构型的预测方案,成功率在82%～85%.