重点脆弱生态区生态恢复综合效益评估指标体系

生态恢复是扭转由人类活动引起的生态环境退化和生物多样性损失,并保证生态系统服务可持续供给的一项主要战略措施。20世纪90年代以来我国针对重点脆弱生态区(北方风沙区、黄土高原区、西北干旱区、青藏高原区和西南喀斯特地区)实施了一系列的生态恢复工程。科学合理地评估重点脆弱生态区生态恢复综合效益,对生态恢复措施的进一步优化调整具有重要的理论与实践意义。然而,在重点脆弱生态区生态恢复综合效益评估的集成研究方面,由于缺乏统一的指标体系,阻碍了区域内综合性和长期性的生态恢复综合效益评估和监测,因此亟需构建一套面向我国重点脆弱生态区的生态恢复综合效益评估指标体系。以我国5个重点脆弱生态区为研究区,根据"生态恢复-生态系统结构-质量-服务-效益"级联式概念框架,在指标筛选原则和方法的指导下,参考现有的生态恢复评估成果,构建科学化、系统化和规范化的生态恢复综合效益评估指标体系。研究结果以期为重点脆弱生态区生态恢复评估研究和管理应用提供理论与技术支撑。     

西藏年楚河流域湿地土壤纤毛虫群落特征

为了研究西藏年楚河流域湿地土壤纤毛虫群落特征及其影响因素，于2020年5月、8月和10月春夏秋三个季节，根据年楚河流域湿地分布特征选取了5个湿地样地共计75个土壤样品，采用"非淹没培养皿法"和"活体观察法"对土壤纤毛虫进行了培养和鉴定，共鉴定出土壤纤毛虫154种，隶属于9纲、19目、43科、70属。结果表明土壤纤毛虫优势类群为前管目（Prorodontida），占11.69%；刺钩目（Haptorida）为次优势类群，占11.04%；罕见类群为游仆虫目（Euplotidae）、瓶纤目（Armophorida）、肾形目（Colpodida）、嗜污目（Philaslasterida）、齿管目（Chlamydodontida）和吸管目（Succorida），共占16.23%。湿地土壤纤毛虫多样性指数在三个季节间均无显著性差异（P>0.05），SD4样地的多样性指数在5个样地中最高；湿地土壤纤毛虫C/P（0.35）<1，表明其土壤环境未污染；土壤纤毛虫群落相似性位于极不相似到中等不相似之间，说明不同样地的物种组成差异性较大；土壤含水量（SWC）、土壤温度（ST）和速效钾（RAK）是影响土壤纤毛虫群落分布的因素。     

L-异亮氨酸高产菌选育及其培养基优化

旨在诱变选育L-异亮氨酸高产菌,并探索突变株最佳发酵条件。利用传统化学诱变结合常压室温等离子体生物诱变体系对实验室保藏的Brevibacterium flavum I-12进行逐级诱变,选育2-噻唑丙氨酸(2-TA)和磺胺胍(SG)高抗性和在琥珀酸平板上能快速生长的突变菌株。随后,在单因素实验的基础上,利用响应面设计优化出目的突变株摇瓶发酵培养基组分的最佳参数水平。结果显示,经过一系列诱变和筛选,成功选育出一株在40 g/L的2-TA和5 g/L的SG,且以琥珀酸为唯一碳源的培养基上快速生长突变株,命名为B. flavum TA-6,该菌株产酸达26.2±0.5 g/L,比出发菌株提高了44.75%,而副产物L-缬氨酸和L-亮氨酸积累量明显降低。经响应面法优化发酵条件后,突变株产酸可达27.8±0.5 g/L,比优化前提高了6.1%。通过传统化学诱变结合ARTP生物诱变体系,成功选育出一株杂酸降低的L-异亮氨酸高产菌TA-6,该菌株具有潜在生产应用价值。     

西藏布达拉宫节肢动物群落特征及其变化

为了解西藏布达拉宫古建筑内节肢动物群落特征及时空分布,为古建筑室内生物多样性资源提供基础数据,同时为布达拉宫的修缮及防虫工作提供科学依据,结合布达拉宫2015年5月至7月防虫工作的开展,在布达拉宫古建筑室内设置5个样点,对室内节肢动物群落特征和时空变化进行了初步研究。采用杀虫剂击倒法和手捡法共捕获室内节肢动物1 124只,隶属于2纲7目12科17种(类)。其中,优势种有3种,分别为拉萨索砚甲(Solskia lhasana Ren et Yu.)、棕蛛甲(Ptinus clavipes)和藏显缘短跗窃蠹(Ernobius sp.)。随时间变化,布达拉宫节肢动物物种数(S)、群落多样性指数(H)及均匀性指数(E)在5月至7月总体呈上升趋势。随空间变化,列康顶库房和扎厦三层节肢动物丰富度最大,德阳厦地垄丰富度最小。藏显缘短跗窃蠹在五个样点均有分布,是布达拉宫木材的主要害虫。     

亏祖山秋季不同海拔土壤纤毛虫优势种生态位及其与环境因子的关系

为深入了解拉萨河流域亏祖山不同海拔梯度秋季土壤纤毛虫优势种生态位及其与环境因子的关系,于2015年10月在亏祖山共设置11个样点,用土壤采样器采用梅花五点式采集土样,同时记录相应的理化因子,土样在实验室自然风干后,采用"非淹没培养法"和"活体观察法"进行培养和形态学鉴定。亏祖山11个样点中,共鉴定到土壤纤毛虫132种,隶属3纲14目48科66属,其中14个优势种(Y＞0.02)。土壤纤毛虫优势种生态位宽度最大的是明显长颈虫(Dileptus conspicuus),生态位宽度最小的是卵圆前管虫(Prorodon ovum)和似肾形虫(Colpoda simulans)。土壤纤毛虫优势种生态位重叠值位于0.02-0.99之间,生态位重叠值最低的为似肾形虫(Colpoda simulans)和卵圆前管虫(Prorodon ovum),而生态位重叠值最高的为念珠角毛虫(Keronopsis monilata)和膨胀肾形虫(Colpoda inflata)。亏祖山14个优势种生态响应速率之和为负值,表明土壤纤毛虫优势种处于衰退阶段。土壤纤毛虫优势种与环境因子的典范对应分析(CCA)结果显示,轴1和轴2累计解释物种变异的37.8%,表明轴1和轴2能较好地反映优势种与环境因子的关系;总氮是显著解释变量,对优势种变异的解释率为17.6%。综上分析得出,明显长颈虫(Dileptus conspicuus)、点滴半眉虫(Hemiophrys pectinata)和前口瞬目虫(Glaucoma frontata)对土壤环境适应能力较强,具有广泛的生态适应幅度;土壤纤毛虫优势种生态位重叠值低,种间竞争比较弱;土壤纤毛虫优势种之间以及优势种和环境之间尚未达到相对的动态平衡,优势种正处衰退阶段;总氮是影响拉萨河流域土壤纤毛虫优势种分布和生态位的主要环境因子。     

流域生态系统服务热点与冷点时空格局特征

生态系统服务热冷点的识别及其空间格局特征研究对生态保护规划有着重要的意义。目前有关生态系统服务热冷点的识别多采用直接分类法,缺乏对空间关系特征的综合研究。以延河流域为例,综合集成多源数据来模拟4种生态系统服务(土壤保持、植被碳固定、产水、洪水调节)的热点与冷点时空格局变化特征。主要结论为:(1)2001—2012年,延河流域土壤保持服务在流域下游高于上游,中游地区增长较快。植被碳固定服务和洪水调节服务在流域南部地区较强,且在中下游呈上升趋势。产水服务呈现"南北低、中间高"的分布格局,在流域上游呈下降趋势,在中下游呈上升趋势。(2)生态系统服务热点主要分布在延河中下游南部地区,冷点主要分布在延河上游地区。延河中下游南部地区4种生态系统服务均较强。生态系统服务保护效率最高的是延河上游。(3)延河流域林地的土壤保持服务、植被碳固定服务和洪水调节服务均强于其他土地利用类型,而产水服务较弱,湿地则相反。草地的土壤保持服务和植被碳固定服务相对较强。耕地的4种服务强于裸露地,裸露地的4种服务均较弱。湿地的土壤保持服务、植被碳固定服务和洪水调节服务保护效率最高,林地的产水服务保护效率最高。研究结果以期为流域生态系统服务保护与恢复决策提供理论支撑。     

产L-苏氨酸重组大肠杆菌的构建和发酵性能

【背景】大肠杆菌由于生长性能优良、遗传背景清晰,常被用作苏氨酸生产菌。【目的】敲除大肠杆菌Escherichia coli THR苏氨酸合成途径的非必需基因,并异源表达苏氨酸合成必需的关键酶,构建一株苏氨酸高产菌株。【方法】利用FLP/FRT重组酶系统,敲除E. coli THR中lysC、pfkB和sstT,同时进行谷氨酸棒杆菌中lysC~(fbr)、thrE和丙酮丁醇梭菌中gapC的重组质粒构建并转化到宿主菌中。【结果】以E. coli THR为出发菌株,敲除其苏氨酸合成途径中表达天冬氨酸激酶Ⅲ (AKⅢ)的基因lysC、磷酸果糖激酶Ⅱ基因pfkB及苏氨酸吸收蛋白表达基因sstT,使菌株积累苏氨酸的产量达到75.64±0.35g/L,比出发菌株增加9.9%。随后异源表达谷氨酸棒杆菌中解除了反馈抑制的天冬氨酸激酶(lysC~(fbr))、苏氨酸分泌转运蛋白(thrE)及丙酮丁醇梭菌中由gapC编码的NADP+依赖型甘油醛-3-磷酸脱氢酶,获得重组菌株E. coli THR6菌株。该菌株积累苏氨酸的产量提高到105.3±0.5 g/L,糖酸转化率提高了43.20%,单位产酸能力提高到5.76 g/g DCW,最大生物量为18.26 g DCW/L。【结论】单独敲除某个基因或改造某个途径不能使苏氨酸大量合成和积累,对多个代谢途径共同改造是构建苏氨酸工程菌的最有效方法。     

区域生态系统服务供需风险时空演变特征——以陕西省产水服务为例

生态系统服务评估是地理学与生态学研究的重要议题。目前的生态系统服务评估研究主要着眼于服务供给能力的退化风险评估,缺乏将服务的供需匹配特征、供需动态变化趋势以及服务之间的权衡协同关系综合考虑的生态系统服务风险评价框架及案例研究。首先通过系统地梳理生态系统服务供需风险评估研究进展,提出了区域尺度的生态系统服务供需风险研究框架,并以陕西省产水服务为例进行案例分析,揭示其供需风险时空格局变化特征。讨论了生态系统服务供需风险评估的影响因素、研究意义和未来研究方向。结果显示:①在产水服务供需时空格局方面,2000—2010年陕西省产水服务供给与需求总量均有所增加。陕南地区是主要的产水服务供给区,而产水服务需求量较大的地区主要分布在关中地区和汉中盆地。②在产水服务供需匹配方面,2010年陕西省产水服务供给不能满足需求的区域相对于2000年减少3.93%,供需空间匹配状况整体有所改善。③在产水服务供需风险方面,2000—2010年陕西省产水服务供需高风险区域占全省的13.37%,主要分布在关中地区和榆林市;低风险区域占全省的86.63%,主要分布在陕南地区以及延安市和宝鸡市。与2000—2005年相比,2005—2010年陕西省产水服务供需风险水平明显降低,高风险区域比重减少1.63%。研究结果以期为生态系统服务风险评估研究与管理应用提供理论支撑。