黄河流域植被格局变化对水分利用效率的影响

黄河流域横跨3个气候带,是全球人类活动最为强烈的地区之一,特殊的地理位置和复杂的下垫面导致其碳-水循环过程较为复杂。研究黄河流域碳水循环不仅是区域水资源利用的基础,也是实现气候变化条件下双碳目标的关键。水分利用效率(WUE)作为表征碳水过程的重要指标,可用于反映生态系统碳水耦合规律及其相互作用关系。基于此,利用全球陆表特征参量数据(GLASS)的净初级生产力(NPP)和蒸散(ET)产品以及中国逐年土地利用与覆盖数据集(CLUD-A),分析了黄河流域植被格局变化背景下WUE在1990—2018年的时空变化特征及其驱动力。结果表明：(1)黄河流域全域WUE在29 a的均值处在0.18—1.53 g C/kg H₂O之间,存在明显的空间异质性,上游地区WUE明显高于中下游地区,分别在0.66—0.92 g C/kg H₂O和0.43—0.62 g C/kg H₂O之间波动,二者均存在波动上升态势。(2)黄河流域全域WUE在以2000年为中间点的10 a的增速达到近29 a的峰值,流域植被格局变化所带来的流域内NPP与ET变化速...     

陕西省野生拟黑虫草的多基因分子生物学鉴定

虫草是中国重要的生物资源,为明确从陕西省旬邑县石门山林区采集到的1种野生虫草种类及其虫生真菌(虫草菌DY6F)的分类地位,研究在利用PCR技术对该虫草子实体的核糖体内转录间隔区(internal transcribed spacer, ITS)、延伸因子1α(elongation factor 1α,EF-1α)和RNA聚合酶Ⅱ大亚基(RNA polymeraseⅡlarge subunit, RPB1)的基因片段进行扩增与测序的基础上,分别基于这3个基因片段构建单基因系统进化树,并基于EF-1α和RPB1 2个基因联合序列构建多基因系统进化树。结果显示,该虫草子实体的这些基因序列与线虫草属拟黑虫草菌(Ophiocordyceps nigrella)的相应基因序列相似度为99%～100%,且在进化树上,二者聚于同一分支,支持率均为100%。因此,虫草菌DY6F被鉴定为拟黑虫草菌,该虫草为拟黑虫草。     

小麦根系特征对干旱胁迫的响应

干旱胁迫时, 小麦(Triticum aestivum)根系率先产生应激响应, 同时向地上部发出信号, 诱导地上部发生生理反应, 从而提高植株抗旱能力。根系构型包括平面几何性状和立体几何结构(即拓扑构型), 具有遗传稳定性和可塑性。干旱胁迫影响根系理化特性, 如根源化学信号、根系细胞酶类和根系渗透作用的响应。根系通过调整其解剖学结构和水分吸收动力等来适应干旱胁迫。该文从根系构型、理化特性和解剖学结构3个方面, 系统阐述了小麦根系特征对干旱胁迫的响应, 并探讨了其与干旱胁迫的关系和当前研究中存在的问题, 以期为相关研究提供参考。     

松栎林天然更新模拟与不确定性分析

森林天然更新的复杂性和不确定性是森林生态系统动态预测中的关键问题。本研究引入贝叶斯技术和全局敏感性分析,构建基于竞争、气候和地形3类因子的秦岭松栎林天然更新模型。备选模型形式以泊松(Poisson)模型、负二项(negative binomial,NB)模型、零膨胀泊松(zero-inflated Poisson,ZIP)模型和零膨胀负二项(zero-inflated negative binomial,ZINB)模型为基础。同时,根据模型参数传递的不确定性量化分析结果,阐释影响森林更新小概率事件的主导因子。结果表明: ZINB模型在油松和锐齿栎更新模拟中均优于其他模型。林分总断面积、光截留、坡位和生长季最低温是影响松栎林中油松天然更新的最关键因子;而林分总断面积、坡向与海拔的组合、年均温和最热季节降水量则是影响松栎林中锐齿栎天然更新的关键因子。油松更新模拟中,各类因子对模型输出的不确定性贡献率从小到大依次为: 竞争因子(25%)＜气候因子(29%)＜地形因子(46%);锐齿栎更新模拟中为: 气候因子(12%)＜竞争因子(24%)＜地形因子(64%)。油松天然更新数量对生长季最低温和最干季节降水量为正响应,对最干季节均温为负响应;锐齿栎天然更新数量对年均温、生长季最低温和最热季节降水量为正响应,对最干季节均温为负响应。基于贝叶斯技术的ZINB模型可以量化森林更新的影响因子,并解释参数传递的不确定性,是预测森林天然更新的有力工具。     

太白山栎属树种叶片生态化学计量特征沿海拔梯度的变化规律

植物叶片碳（C）、氮（N）、磷（P）化学计量学能够反映植物对环境的适应性以及环境变化对植物的影响,是生态化学计量学的热点之一。研究亲缘关系相近物种对环境变化的适应差异对于深入了解植物的化学计量策略具有重要意义,而目前对于亲缘关系相近物种沿海拔梯度各如何变化未获得一致性的结论。因此,本研究在秦岭太白山海拔约1100-2200 m范围内,对槲栎（Quercus aliena）、栓皮栎（Q.variabilis）、锐齿栎（Q.aliena var.acuteserrata）、辽东栎（Q.wutaishansea）这4种栎属树种的叶片C、N、P含量进行测定与分析,考察叶片化学计量特征随海拔的变化趋势,同时量化气候、土壤和地形3种影响因素对其变异规律的解释程度。结果表明：（1）总体来看,4树种叶片C含量随海拔升高先上升后降低,叶片N含量和N：P则表现出随海拔升高而降低的趋势,而叶片C：N随海拔升高而升高。（2）不同树种随海拔的变化趋势不同：槲栎与锐齿栎具有相似性,叶片N、P含量都随海拔升高显著降低,C：N都随海拔升高显著升高;栓皮栎的叶片N含量和C：N与前两者呈现相反趋势;辽东栎叶片C含量随海拔上升而下降,与栓皮栎相同,但其叶片P含量和N：P分别呈现先升高后降低、先降低后升高的曲线变化趋势。（3）叶片不同化学计量特征值受到不同因子的影响。其中,叶片N含量和C：N主要受气候因子影响（解释度为39.91%和36.59%）;叶片C含量主要受土壤因子影响（解释度为25.22%）;叶片P含量、N：P和C：P则主要受到土壤因子和坡度影响（解释度有23.70%-39.83%）,且这两个因子的交互效应影响较大（交互效应解释度有16.24%-24.72%）。本研究结果说明：（1）亲缘关系较近的物种在应对环境变化时,也会有不同的变化格局及对应的养分策略,而且这能在一定程度上解释它们的地带性分布规律;（2）地形因子会与土壤因子共同影响植物的化学计量特征,在研究山地森林生态系统时,坡度也是需要考虑的重要影响因子。     

黄龙山林区不同演替时期典型树种光诱导的气孔动力学研究

光诱导的气孔动力学响应快慢是影响植物叶水分利用效率的重要因素,为探索黄土高原不同演替阶段树种水分利用效率差异的生理机制,该研究以黄龙山林区典型树种(演替早期种山杨和白桦、演替后期种辽东栎)的幼龄实生苗为材料,采用盆栽试验,研究了叶片光诱导的气孔导度动力学参数差异及其与气孔特征、叶长期水分利用效率的关系。结果表明：(1)山杨和白桦气孔开放过程中气孔导度(g_s)增加的时间常数(K_i)小于辽东栎,但气孔关闭过程中气孔导度降低的时间常数(K_d)则大于辽东栎,表明山杨和白桦气孔开放更快,而辽东栎的气孔关闭更快。同时,气孔开放过程中山杨和白桦的g_s响应幅度均大于辽东栎,气孔关闭过程中山杨的g_s响应幅度亦大于辽东栎。(2)3种树种中,辽东栎的气孔密度最大,气孔最小,气孔指数最大,辽东栎气孔特征无法解释其慢速的气孔开放过程。 (3)山杨和白桦具有高的光合速率、最大羧化效率和最大电子传递速率,3种树种碳同位素比率(δ¹³C)表征的长期水分利用效率表现为山杨>白桦>辽东栎。研究认为,演替早期种山杨和白桦的高水分利用效率与其快速的气孔开放有关,而演替后期种辽东栎快速的气孔关闭并未增加其水分利用效率,且长期水分利用效率低于山杨和白桦,可能与辽东栎慢速的气孔开放限制了其光合速率有关。     

青海省大果圆柏群落物种多样性与土壤因子的关系

大果圆柏(Juniperus tibetica)群落是三江源地区主要森林群落之一,在保障中国水生态安全、保育生物多样性和延缓气候变化等方面发挥着重要作用。该研究以青海省果洛州班玛县大果圆柏天然群落为对象,通过野外调查和室内分析,以明确群落的物种组成,以及物种多样性与土壤因子的关系,为大果圆柏群落物种多样性保护和资源植物开发利用提供参考。结果表明：(1)大果圆柏群落内共有植物169种,隶属36科101属,其中菊科(Compositae)、蔷薇科(Rosaceae)和毛茛科(Ranunculaceae)植物物种最多,分别占总物种的14.20%、13.61%和9.47%。(2)大果圆柏群落的灌、草层物种多样性特征差异显著,草本层的丰富度(2.90)、多样性(2.35)和优势度指数(0.80)均高于灌木层丰富度(1.03)、多样性(1.45)和优势度指数(0.70),而均匀度指数(0.79)低于灌木层(0.89)。(3)0~60 cm土层林地土壤有机质、全氮、全磷含量及pH均值分别为(87.54±20.32) g·kg^-1、(4.68±1.36) g·kg^-1、(0.83±0.18) g·kg^-1和6.73±0.51。(4)灌木层Margalef指数、Shannon Wiener指数与土壤有机质含量呈极显著正相关关系(P<0.01);草本层Margalef指数、Shannon Wiener指数与土壤全钾含量呈显著负相关关系(P<0.05),与土壤pH呈显著正相关关系(P<0.05)。研究认为,青海省大果圆柏林地土壤有机质、全钾含量和pH是影响群落物种多样性的主导因子。     

黄土高原生物结皮对SCS-CN模型初损率的影响

水文模型是水文过程研究的有效工具,初损率(λ)是径流模型SCS-CN模型的参数,对模拟流域水文过程具有重要意义。为了确定生物结皮对λ的影响,提高该模型在黄土高原生物结皮广泛分布的退耕地的预测精度,本研究以陕西省定边县鹰窝山涧流域不同盖度的生物结皮坡面为对象,采用模拟降雨试验,分析土壤潜在最大入渗量(S)与实际入渗量(F)的关系,以及生物结皮盖度对λ的影响,并修订了λ;在此基础上,采用陕西省安塞县纸坊沟流域生物结皮径流小区的模拟降雨试验数据校验了参数修订后的模型。结果表明: 生物结皮坡面S与F的关系式为: S/F=2.5×60/T(其中T为降雨历时);模型参数λ与生物结皮盖度(C_BSC)呈极显著负相关关系,二者关系式为: λ=0.0791×e^{(-0.015×C_BSC}),R²=0.60;较λ取标准值,依生物结皮盖度修订λ后,SCS-CN模型Nash效率系数提高338.7%,合格率提升16.1%。研究结果为黄土高原生物结皮坡面λ的确定提供了科学依据,对准确评估黄土高原退耕还林(草)工程的水文效应具有重要意义。     

丛枝菌根真菌对青杨抗溃疡病生物量和抗病酶活性的影响

本研究以青杨Populus cathayana 1年生扦插苗为试验材料,接种丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）异形根孢囊霉Rhizophagus irregularis和杨树溃疡病菌聚生小穴壳菌Dothiorella gregaria,测定AMF对青杨根茎叶生物量,丙二醛（MDA）、脯氨酸和茎部纤维素含量,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、多酚氧化酶（PPO）、几丁质酶、多聚半乳糖醛酸酶和果胶甲基酯酶等抗病酶活性的影响。结果表明,接种AMF可以增加青杨根茎生物量,增加茎纤维素含量来增强树势,降低溃疡病发病率;接种AMF能够显著降低感病杨树茎部和根系MDA含量,增加叶片和根系脯氨酸含量,提高根茎叶PPO活性、茎SOD活性和叶片CAT活性;接种AMF前期可以提高茎和根系几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性,也可以提高叶片和茎多聚半乳糖醛酸酶、果胶甲基酯酶活性,接种病原菌条件下AMF效果更加显著。结论认为,AMF通过积累脯氨酸,降低MDA含量,提高SOD、CAT和PPO活性,增强杨树抗溃疡病能力;同时也可提高多聚半乳糖醛酸酶和果胶甲基酯酶活性来抑制病原菌菌丝的生长,减弱菌丝的扩展能力,增强杨树抗病性。     

楸树实生苗和嫁接苗根相关真菌群落结构和多样性

以1、2、3年生的楸树实生苗和嫁接苗（梓树砧木）根系为研究对象,通过对ITS rDNA区域标记扩增子的Illumina MiSeq测序,分析不同苗龄楸树实生苗和嫁接苗根相关真菌的结构组成和多样性。获得根相关真菌OTU共842个,分属4门、24纲、70目、134科、233属、347种;丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi）AMF-OTU共42个,分属1门、1纲、3目、3科、3属、13种。根相关真菌和AMF的OTU数量、丰度和多样性在实生苗中均随苗龄的增加而降低,而在嫁接苗中则随着苗龄的增加而增加。门水平上,实生苗与嫁接苗根相关真菌的优势菌都是子囊菌门Ascomycota、担子菌门Basidiomycota和接合菌门Zygomycota,但它们的相对丰度有所差异;属水平上,实生苗和嫁接苗根相关真菌的优势菌种在组成和数量上都具有一定的差异性。楸树根相关真菌拥有3种营养模式和12个生态功能群,其中实生苗根系中病理营养型真菌的比例大于嫁接苗,腐生营养型则差异不大,而共生营养型则小于嫁接苗。生态功能群分析显示大多数楸树根系真菌表现出多种生存策略,部分真菌可以在植物-真菌-动物中跨界侵染。该研究可为楸树根相关真菌的利用提供一定的理论依据和基础。