太行山北段地区荆条灌丛和三裂绣线菊灌丛群落谱系结构

灌丛是太行山地区最重要的生态系统类型之一, 灌丛群落生物多样性的维持及其生态系统服务功能对京津冀地区的生态安全具有重要作用。本研究选择太行山最具代表性的两种灌木群落——荆条(Vitex negundo var. heterophylla)灌丛和三裂绣线菊(Spiraea trilobata)灌丛为研究对象, 利用净亲缘关系指数(net relatedness index, NRI)和多元回归等方法探究了两种灌丛群落构建机制的异同及主要的环境影响因子, 同时还利用谱系结构主坐标分析(principal coordinates of phylogenetic structure, PCPS)对决定群落谱系结构的关键系统发育节点进行了探究。结果表明: 两种灌丛群落内灌木植物的物种多样性没有显著差异, 但谱系结构差异显著。三裂绣线菊群落表现出显著的谱系发散趋势, 而荆条群落谱系聚集程度高于三裂绣线菊群落, 但未表现出显著的谱系结构。三裂绣线菊灌丛群落构建的驱动机制是生态位分化, 荆条灌丛中生境过滤作用有所增加, 与生态位分化共同驱动其群落构建过程。与干旱胁迫相关的生境过滤因素增加是荆条灌丛群落谱系聚集程度增加的重要原因。PCPS二维排序结果表明: 荆条灌丛群落谱系趋向聚集与其群落内缺乏蔷薇目、壳斗目等亲缘关系较远的类群有关, 而三裂绣线菊灌丛群落内物种则包含较多的演化分支。总体而言, 环境过滤不是决定太行山地区灌丛群落构建的主要驱动因素, 但水分条件仍然是影响区域群落谱系结构的重要因素。     

草地土壤有机质不同组分氮库对长期氮添加的响应

土壤氮库对生态系统的养分循环至关重要。目前多数研究主要关注氮沉降对土壤总氮的影响, 而对土壤不同有机质组分的氮库对氮沉降响应的研究较为缺乏。该研究基于内蒙古典型草地的长期多水平施氮(0、8、32、64 g·m^-2·a^-1)实验平台, 利用土壤密度分级方法, 探究氮添加处理13年后典型草地中两种土壤有机质组分(颗粒态有机质(POM), 矿质结合态有机质(MAOM))氮含量的变化及调控机制。结果显示: 土壤总碳含量、POM和MAOM的碳含量在施氮处理间均没有显著差异。土壤总氮含量则随着施氮水平增加呈显著增加的趋势, 同时施氮处理下POM的氮含量显著上升, 而MAOM的氮含量没有变化。进一步分析发现, 施氮促进植物地上生物量积累, 增加了凋落物量及其氮含量, 从而导致POM的氮含量增加。由于MAOM主要通过黏土矿物等吸附土壤中小分子有机质形成, 其氮含量受土壤中黏粒与粉粒含量影响, 而与氮添加水平无显著相关关系。该研究结果表明长期氮添加促进土壤氮库积累, 但增加的氮主要分布在稳定性较低的POM中, 受干扰后容易从生态系统中流失。为了更准确地评估和预测氮沉降对陆地生态系统的氮循环过程的影响, 应考虑土壤中不同有机质组分的差异响应。     

黄河上游甘蒙柽柳生长对极端旱涝的响应

青藏高原黄河上游河岸带是典型的生态脆弱区, 然而近年来气候变暖加剧了该地极端旱涝事件的频繁发生, 高原河岸带生态脆弱区植被是否能够应对极端旱涝事件的干扰成为流域生态环境管理工作所关注的重点问题。为了研究黄河上游河岸林中主要树种对极端旱涝的响应, 该研究选取青海省同德县和兴海县3处河岸林中的47株甘蒙柽柳(Tamarix austromongolica), 分别从树干面向邻近山体一侧及与之垂直的一侧分别获取1根树轮样本, 分析其历史生长。通过对比两个方向上的生长速率判断甘蒙柽柳是否受到地质灾害影响从而将其划分为受伤组和对照组, 分析两组甘蒙柽柳在过去63年中径流极值年的抵抗力状况及两个方向的生长差异。研究发现, 甘蒙柽柳对干旱和洪涝均有着很强的抵抗力, 河岸带多样化的水分来源有助于甘蒙柽柳在极端干旱环境中较好地生长; 但洪涝伴随泥石流等地质灾害的频发使甘蒙柽柳面向山体侧面受到严重的生长抑制, 表现出显著的方向性差异, 从而影响甘蒙柽柳的形态。较长的创伤恢复期带来的遗留效应可能造成甘蒙柽柳对外界干扰的较高敏感性。研究黄河上游甘蒙柽柳生长对极端旱涝的响应, 将有助于评估生态脆弱区生态弹性过程, 同时为高原河岸带生态建设和恢复提供科学依据。     

生物废水处理系统的细胞自动机模型

建立了活性污泥处理生物废水的细胞自动机模型,对活性污泥生物量与有机物浓度动态进行了研究,提出了计算活性污泥回流循环比的方法.结果表明,在Moore邻居模型下废水达标排放所需时间较Von. Neumann邻居模型少,不同生长阶段的微生物浓度波动具有时滞性.稳定期有机物浓度和生物量不受活性污泥初始浓度的影响.活性污泥处理生物废水的细胞自动机模型有助于为污水处理提供理论依据.     

国家标本资源共享平台(NSII)支撑生物多样性科学研究的成效分析

随着生物多样性信息学的迅速发展,越来越多开放的生物数据可供科研人员使用。以一个公开数据平台为例分析我国生物多样性领域的研究热点与发展趋势,有助于生物多样性工作者和决策者及时了解我国生物研究的现状及动向,为生物多样性建设提供决策支持。该文以“国家标本资源共享平台(NSII)”及相关词为检索对象,对中国知网和谷歌学术上2013—2023年间的文献进行全文检索,共检索出1 070篇NSII支撑的文献,包括期刊论文(822篇)、学位论文(233篇)、科普文章(5篇)、会议文章(6篇)和报道(4篇)。基于NSII支撑的822篇期刊论文,通过文献计量学的手段和方法,从发文情况、研究主题与热点、研究机构等方面探究NSII支撑的生物多样性研究现状、热点与态势。关键词共现网络图谱分析结果显示,基于数据平台的生物多样性研究热点集中在物种分布分析和建模、气候变化、分类学、生物多样性研究、研究平台建设五个方面。当前我国生物多样性信息学领域发展较快,未来仍需从数据源建设、资源整合、共享能力、业务能力和国际合作等方面努力提升,持续推动生物多样性科学研究的发展。     

西藏及其东南地区被子植物与其不同生活型的果实类型分析

统计了分布在西藏自治区的被子植物及各生活型果实的类型及比例,并与藏东南地区做了比较。结果如下,西藏自治区果实以蒴果为主(占37.74%),其次为瘦果、坚果、浆果等;干果的比例远远大于肉果;不同生活型的果实类型谱差异较大,乔木中核果的比例最高,藤本中浆果比例最高,灌木中瘦果比例最高,草本中蒴果占优势;4个生活型中,肉果的比例乔木为最高,其次为藤本、灌木、草本。藏东南地区植物的果实类型也以蒴果为主,其次为瘦果、浆果、核果等;藏东南乔木中核果比例最高,藤本中浆果比例最高,灌木和草本植物以蒴果占优势;乔木肉果的比例最高,其次为藤本、灌木、草本。藏东南肉果比例大于全藏区,而干果比例则相反。果实类型的这些性状特征与各自的环境相适应,是植物长期适应自然环境的进化结果,该研究对于理解植物果实对生态环境的长期适应进化具有一定的意义。     

古田山亚热带常绿阔叶林粗根空间分布特征及影响因子分析——探地雷达途径

粗根在森林生态系统内扮演重要角色,粗根空间分布不仅与环境因素有关还受到生物因素的影响,根系密度可以在一定程度上反映森林群落地下生长及种间竞争情况.根系研究一直是生态学领域极具挑战性的工作,传统的挖掘法具有费时、费力、破坏样地、不能连续测定等缺点.在自然保护区,原则上禁止使用破坏性取样方法进行研究.因此,应用非破坏性方法进行森林粗根研究具有重要的实践意义.应用探地雷达技术,对古田山自然保护区24公顷监测样地内山脊、山坡、山谷3种生境及胸径大于50 cm优势树种甜槠、木荷的地下粗根密度进行研究.结果发现:(ⅰ)探地雷达探测3种生境粗根密度均值为88.04 roots/m2.粗根主要集中在地表0~40 cm土层范围,土壤深度增加,粗根密度迅速下降.粗根密度集中于树种周围,较开阔样地或距树木一定距离处粗根密度较低;(ⅱ)山脊、山坡、山谷间总粗根密度差异显著,山脊、山谷粗根密度大于山坡;优势种甜槠粗根密度大于木荷.直径>3 cm的粗根在山谷分布数量显著大于山坡、山脊,该部分粗根在20~40 cm土层密度值最大;(ⅲ)粗根密度随树种丰富度的增加而显著降低,优势树种甜槠、青冈、马尾松个体数对粗根分布有影响显著;(ⅳ)0~40 cm是粗根的"基础分布层",大部分粗根分布于此范围,粗根密度均值为84.18 roots/m2,与地形变化、树种丰富度、稀疏树种丰富度、地上树木密度均没有显著回归关系;40~60 cm土层,环境与生物因素均会影响粗根密度的大小,是森林根系减小空间重叠、邻根干扰、缓解竞争压力的"潜在分布层".研究表明,应用探地雷达技术可以实现对粗根空间分布及影响因子较准确、有效的非破坏性研究.     

果实生态学的概念、研究现状及研究方向

总结了果实生态学的概念及主要研究内容,对国内外的果实生态学研究领域的进展进行了综述,分析了这些研究尚存在的不足之处,并指出了未来研究的科学问题.迄今为止,果实生态学在果实与种子的关系、果实颜色与环境、果实化学成分与环境、群落果实构成式样的地理分布特征、果实及食果动物的协同进化等方面已经取得了若干进展.果实重量谱等物理性状的空间分异格局及机理、果实化学成分的时空变异格局、果实类型的组成式样及大尺度地理分布格局及其机制的探讨、果实传播与食果动物的协同进化等是未来亟待开展的工作.     

特有植物多样性分布格局测度方法的新进展

特有植物是生物多样性保护的重要对象,对其分布格局的研究可以为生物多样性优先保护区的确定提供重要参考.研究人员利用多种测度和分析方法,在不同地理区域对特有现象的分布格局开展了大量研究.随着分子系统学方法的不断完善及一些空间统计分析方法的引入,新的生物多样性测度方法应运而生.本文介绍了生物多样性测度方法的类型及其特点、应用现状与前景.这些测度方法的发展经历了从单一的时间或空间格局到时空格局统一的过程,具体涉及物种丰富度、谱系多样性、进化特异性以及这3种测度方法整合空间分布加权的算法.其中,谱系多样性指数(phylogenetic diversity)、谱系特有性指数(phylogenetic endemism)以及空间加权的进化特异性指数(biogeographically weighted evolutionary distinctiveness)尤其值得关注.中国特有植物分布格局的研究需要在以下4个方面进一步开展工作:(1)完善特有物种的分布格局研究;(2)加强物种的测序工作,完善谱系多样性格局的分析;(3)结合系统发育信息,揭示谱系多样性及进化历史的分布格局,进而深入开展物种p多样性和谱系p多样性的研究;(4)加强物种分布区变化的模拟,在时间维度上探讨特有现象的变化格局,为生物多样性保护提供更完善的理论支持.