磷酸盐生物矿化处理低浓度含铀废水的研究进展

生物矿化修复技术处理低浓度含铀废水具有环境友好、适用范围广、产物稳定性好等优点,引起了研究学者们的广泛关注,具有较大的研究价值和广阔的应用前景。本文首先从生物矿化常用微生物、生物矿化作用机理及发展瓶颈等方面简单介绍生物矿化,然后从微生物群落调控、溶液参数等方面对强化生物矿化进行展望,以期为今后含铀废水污染地区的治理提供新的思路和技术。     

群落/生态系统功能多样性研究方法及展望

功能多样性是指影响群落/生态系统功能的物种性状值和范围,是解释和预测生态系统结构和功能的有效手段之一,可将植物个体尺度与群落尺度和生态系统尺度的相关生态学问题联系起来。虽已发展出多种功能多样性定量化研究方法,但不同方法结果差异较大,难以进行多研究间的比较研究。比较探讨各功能多样性研究方法的优缺点有利于拓展功能多样性内涵,也有助于功能生态学的应用与发展。回顾了当前10种功能多样性的定量化研究方法,并指出选取合适功能多样性方法的关键在于,应考虑选取群落/生态系统中的哪些物种、哪些功能性状、选取的功能性状数目、以及如何对功能性状权重等。对比发现,功能分散性指数和Rao二次熵系数的研究方法在众多方法中优势明显,具有较高的应用潜力;标准化功能多样性的研究方法在未来仍需进一步完善。利用功能多样性指数预测群落/生态系统过程和功能当前仍多侧重于理论研究,野外实证研究较为缺乏,是功能生态学未来研究的重点和难点之一。     

贝叶斯支端定年法推断分异时间和演化速率

贝叶斯支端定年法是近些年开发的推断类群分异时间和演化速率的方法。它克服了传统分步计算的缺陷,但涉及的统计学知识也更多。本文从贝叶斯统计计算的角度分层剖析了支端定年法的原理和计算过程,按照分异时间的先验分布、演化速率的先验分布、特征状态变化的模型和马氏链蒙特卡罗算法几个部分,叙述并讨论了定年计算中的主要模型和算法。旨在一定程度上为古生物学家分析实际数据提供参考。     

中国古人类活动遗址形成过程研究的进展与思考

中国境内分布着数千处古人类活动遗址,是早期人类演化与适应行为研究的重要区域。虽然以往的研究一直关注地学手段在解读遗址地貌和地层形成过程中的作用,然而,作为正确鉴别遗址完整性和早期人类生存行为研究的遗址形成过程（或遗址成因）分析,长期以来缺少系统性的研究和关键指标的选择。本文结合古人类活动遗址保存的地貌和主要沉积物类型,依据河湖相沉积、洞穴（岩厦、裂隙）发育区、黄土与红土分布区等类型中遗址的特点,回顾近10年来我国在该领域的研究进展。通过对不同分布区遗址的地貌和沉积特点的介绍,结合重要遗址的形成过程研究的进展,总结不同分布区遗址埋藏类型对研究视角与分析指标的选择差异。在上述基础上,作者对目前我国遗址成因研究现状、存在问题和未来研究方向进行讨论,为该领域研究提供参考信息。     

土壤水分对土壤产生气态氮的厌氧微生物过程的影响

气态氮[一氧化氮(NO)、氧化亚氮(N₂O)和氮气(N₂)]的释放是土壤氮损失的一种重要途径。硝化和反硝化作用是土壤气态氮损失的主要微生物过程,但是异养硝化作用、共反硝化作用和厌氧氨氧化过程对土壤气态氮损失的贡献尚不清楚。本研究利用¹⁵N标记和配对法,结合硝化抑制剂双氰胺(DCD),通过土壤培养试验来量化厌氧条件下各种微生物过程对NO、N₂O和N₂产生的贡献。结果表明: 在厌氧条件下培养24 h后,土壤孔隙含水率为65%时,3种气体总的¹⁵N回收率最高,占加入¹⁵N总量的20.0%。反硝化过程对NO、N₂O和N₂产生的贡献率分别为49.9%～94.1%、29.0%～84.7%和58.2%～85.8%,是产生3种气体的主要过程。异养硝化过程也是产生NO和N₂O的重要过程,特别是在土壤孔隙含水率很低时(10%)对两种气体产生的贡献率分别为50.1%和42.8%。,共反硝化过程对N₂O产生的贡献率为10.6%～30.7%,共反硝化和厌氧氨氧化过程对N₂产生的总贡献率为14.2%～41.8%,表明共反硝化过程在N₂O和N₂产生中的作用不可忽视。¹⁵N标记和配对法是区分气态氮损失的各种微生物过程的有效手段。     

基于过程模型CROBAS的全局灵敏度分析方法比较

过程机理模型在开发过程中常受限于生理学参数无法直接或准确测量。全局灵敏度分析可以评估模型预测结果对于生理学参数变化的响应,为模型结构改进、数据收集和参数校准提供参考。本研究基于过程模型CROBAS,以华山松为例,选取模型中描述树木结构关系的10个参数,以树高和各器官生物量的Nash-Sutcliffe效率(NSE)为目标函数,比较了3种应用较广泛的全局灵敏度分析方法,即Morris筛选法、基于方差的Sobol指数法和扩展的傅里叶幅度检验法(EFAST)。结果表明: 参数灵敏度排序在不同方法中仅略微有所变化,但对于不同目标函数则区别明显。对算法耗时和收敛效率而言,Morris和EFAST性能较高,Sobol效率相对较低。所有模型输出变量均对单位面积年最大光合速率、比叶面积、消光系数敏感,林冠光截留状态对于林木生长量有着关键性影响,意味着光合固碳量是CROBAS在模型校正和林木生长动态模拟中需要优先进行数据收集、验证与测试的模块。灵敏度分析同时表明,碳平衡理论在林木生物量模拟中最为核心部分是树叶生物量模块的计算与验证。对于复杂过程模型的参数灵敏度分析,如需定性研究可选Morris,而量化评估采用EFAST更适合。     

中国国家森林公园碳储量及固碳速率的时空动态

森林生态系统在调节气候变化和维持碳平衡中具有重要作用。国家森林公园是森林保护的主要载体,探明其碳储量和固碳速率的变化对于森林生态系统的固碳能力评估和可持续经营管理具有重要意义。本研究采用生态系统过程模型CEVSA2模型,模拟了1982—2017年中国881处国家森林公园的碳密度、碳储量和固碳速率的空间分布特征。结果表明: 国家森林公园平均碳密度为255.18 t C·hm^-2,高于中国森林生态系统平均碳密度。2017年,国家森林公园总碳储量为3.56 Pg C,占全国森林生态系统总碳储量的11.0%~12.2%。1982—2017年国家森林公园平均固碳速率达到0.45 t C·hm^-2·a^-1,各地区国家森林公园固碳速率都在0.30 t C·hm^-2·a^-1以上。东北和西南地区国家森林公园的总碳储量最高。东北地区国家森林公园的土壤有机碳固碳速率最高,而华东和中南地区国家森林公园的植被碳固碳速率最高。国家森林公园面积占中国森林总面积的5.8%,在森林碳汇管理中占据着重要地位。准确评估国家森林公园的森林生长状况、固碳潜力和碳吸收特征,可为我国森林公园生态系统服务功能的总体评估提供借鉴和参考。     

亚热带6个典型树种吸收细根寿命与形态属性格局

根周转是地下生态过程的主要驱动力, 根属性指征了物种生态策略, 根寿命与属性是理解生态系统碳氮循环和群落多样性的关键。目前对亚热带常绿阔叶林根周转等生态过程的直接观测资料缺乏。该研究对中亚热带江西樟树试验林场6个树种吸收细根动态进行了2年观测, 获取了2.8万张微根管照片, 分析了吸收细根寿命年际和季节变化特征及其与根形态属性的关系。结果显示: 1)亚热带6个树种间吸收细根寿命变异为4.6倍, 变异系数可达73%。中值寿命排序为: 红豆杉(Taxus wallichiana)(426天) >复羽叶栾树( Koelreuteria bipinnata)(155天) >竹柏( Nageia nagi)(145天) >樟( Cinnamomum camphora)(126天) >东京樱花( Cerasus yedoensis)(93天) >深山含笑( Michelia maudiae)(92天); 2)树木吸收细根寿命年际、季节变异较大, 可能是适应伏秋旱、雨热不同期、年际变化大的亚热带季风气候的结果; 3)吸收细根寿命与直径呈显著正相关关系, 与比根长呈显著负相关关系, 表明根的构建成本可以在一定程度上预测寿命。这些结果为预测亚热带地下生态过程、揭示亚热带常绿阔叶林碳氮循环、物种共存机制提供依据。     

爪哇棒束孢侵染美国白蛾过程及抗氧化酶活性变化

[目的]爪哇棒束孢Isaria javanica是一种重要的虫生真菌,已广泛应用于多种害虫的防治.本研究从美国白蛾Hyphantria cunea僵虫尸体中分离出对美国白蛾具有致病作用的爪哇棒束孢BE01菌株,为了解该菌株对美国白蛾的侵染过程,并通过研究宿主体内抗氧化酶系对爪哇棒束孢BE01菌株入侵的响应,评价该菌的杀虫作用,为爪哇棒束孢BE01防治美国白蛾提供依据.[方法]采用扫描电镜技术,观察爪哇棒束孢BE01分生孢子侵染的美国白蛾3龄幼虫,并测定美国白蛾接菌后体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)含量的变化.[结果]爪哇棒束孢对美国白蛾侵染过程包括:分生孢子粘附在美国白蛾的角质层上,接种后6h孢子开始萌发,24h产生附着胞,48 h菌丝在体表继续生长,96h菌丝从虫体内长出并产分身孢子,120 h菌丝覆盖整个虫体.在受到爪哇棒束孢BE01侵染后,美国白蛾幼虫体内的3种抗氧化酶SOD、POD、CAT酶活性明显升高,并在侵染48 h时达到峰值.随着侵染时间的增加,48 h后3种酶的活性开始下降, 60 h后酶活性均低于对照组.[结论]爪哇棒束孢BE01孢子活力高、萌发速率快,导致美国白蛾体内的保护酶系难以发挥保护作用.爪哇棒束孢BE01菌株能够快速侵染美国白蛾幼虫,具有开发成新的高效生物防治菌株的潜能.     

1O2-Mediated and EXECUTER-Dependent Retrograde Plastid-to-Nucleus Signaling in Norflurazon-Treated Seedlings of Arabidopsis thaliana

Chloroplast development depends on the synthesis and import of a large number of nuclear-encoded pro- teins. The synthesis of some of these proteins is affected by the functional state of the plastid via a process known as retrograde signaling. Retrograde plastid-to-nucleus signaling has been often characterized in seedlings of Arabidopsis thaliana exposed to norflurazon （NF）, an inhibitor of carotenoid biosynthesis. Results of this work suggested that, throughout seedling development, a factor is released from the plastid to the cytoplasm that indicates a perturbation of plastid homeostasis and represses nuclear genes required for normal chloroplast development. The identity of this factor is still under debate. Reactive oxygen species （ROS） were among the candidates discussed as possible retrograde signals in NF-treated plants. In the present work, this proposed role of ROS has been analyzed. In seedlings grown from the very beginning in the presence of NF, ROS-dependent signaling was not detectable, whereas, in seedlings first exposed to NF after light-dependent chloroplast formation had been completed, enhanced ROS production occurred and, among oth- ers, 1O2-mediated and EXECUTER-dependent retrograde signaling was induced. Hence, depending on the developmental stage at which plants are exposed to NF, different retrograde signaling pathways may be activated, some of which are also active in non-treated plants under light stress.