树轮木质素甲氧基稳定氢同位素比率测定方法研究进展

在森林树木合成的有机化合物中,氢元素(H)主要源于大汽水,经植物光合与生理代谢参与生物地球化学循环。近年来,树轮木质素甲氧基稳定氢同位素比率(δ²H_LM)作为新的古气候和古环境研究的代用指标,重建了多个地区的降水稳定同位素比率及气候变化信息,展现了其特有的优势。本文综述了现有树轮δ²H_LM测定的详细分析方法和基本原理,从树轮木质素含量、单体组成等方面对树轮δ²H_LM测定方法的稳定性和有效性进行评价,阐述了树轮木质素甲氧基稳定同位素指标现有研究成果。中纬度地区森林树轮δ²H_LM在记录气温变化和降水稳定同位素变化等方面有着巨大的潜力。但是树轮δ²H_LM的研究尚处于起步阶段,主要表现为: 1) 研究区局限于北半球中纬度地区,研究对象局限于针叶树种;2) 高分辨率树轮δ²H_LM研究有待开展,以弥补硝化纤维稳定氢同位素记录的局限;3) 树轮δ²H_LM在植物生理和森林生态研究方面的潜力有待开发。     

柴达木沙漠链霉菌S10T阿糖腺苷的大孔树脂分离工艺优化与结构鉴定

为了获得具有药用价值的活性天然产物,采用4种大孔吸附树脂对柴达木沙漠链霉菌（Streptomyces qaidemensis）S10^T发酵液进行静态吸附和解吸实验,优化分离工艺。结果显示,AB-8型树脂具有良好的吸附和解吸性能,该树脂对柴达木沙漠链霉菌S10^T发酵液中的活性天然产物吸附工艺为发酵液pH值9,吸附时间4 h,洗脱液70%甲醇溶液。经正向硅胶、反相硅胶和葡聚糖凝胶Sephadex LH-20分离得到了一个化合物,¹H-NMR和¹³C-NMR结合高分辨质谱（LC-HR-MS）鉴定该化合物为阿糖腺苷（vidarabine）,是一种具有抗病毒活性的核苷类抗生素,并简单探究了其在柴达木沙漠链霉菌中的生物合成过程。     

祁连山国家公园青海片区雪豹栖息地适宜性评价

雪豹是全球生物多样性保护的旗舰物种,精准评估雪豹栖息地质量可为其种群保护提供科学参考。本文选取地形、气候、植被类型和人为干扰等环境因子,采用景观连接度和MaxEnt模型两种方法,对祁连山国家公园青海片区雪豹栖息地质量进行评价。结果表明：高适宜栖息地主要分布在研究区的西部和中部,适宜面积占青海片区总面积的71.8% ~ 77.5%,两种方法预测的适宜栖息地重叠区为8 979.1 km²,占青海片区总面积的56.7%;39.8% ~ 43.3%的适宜栖息地分布在一般控制区,56.7% ~ 60.2%的适宜栖息地分布在核心保护区;疏勒河源区适宜栖息地面积最多,石羊河源区适宜栖息地面积最少,黑河源区适宜栖息地面积占比最高,约为77.1% ~ 91.8%。适宜栖息地面积整体呈现自东向西递增的趋势。一般控制区分布有较大面积的雪豹栖息地,人类活动将是一般控制区雪豹栖息地的潜在威胁。本研究对优化雪豹就地保护措施提供科学借鉴与参考。     

基于MaxEnt模型的甘肃安西极旱荒漠国家级自然保护区北山羊生境评估

明晰甘肃安西极旱荒漠国家级自然保护区珍稀濒危物种北山羊的分布格局,并阐释气候变化和人类活动对北山羊的影响,对今后北山羊生境管理和物种保护具有重要意义。基于北山羊实测分布点记录和环境变量数据,结合MaxEnt模型和ArcGIS空间分析功能,利用CMIP6的8个气候模式均值预测中度发展路径（SSP2-4.5）下,基准期（1970-2000年）和未来气候（2041-2060年、2081-2100年）变化情景下,甘肃安西极旱荒漠国家级自然保护区北山羊的潜在适生区分布范围及变化,并综合贡献率和置换重要性值对北山羊生境选择关键环境因子进行了分析。研究结果表明：（1） MaxEnt模型的预测精度较高,三种气候条件下ROC曲线下面积（AUC,Area Under Curve）>0.97,且真实技巧统计（TSS,True Skill Statistic）>0.90,模拟结果可靠。（2）影响北山羊生境选择的主要环境因子为气候条件（降水量季节性变异系数和等温性）、海拔和人为干扰（距泉和居名点距离）。水是保护区北山羊生存的最基本要素,气候条件共同控制北山羊生境条件。此外,北山羊习性决定其生境宜选择高海拔和远离人类活动影响地区。（3）基准期保护区北山羊主要分布在北片和南片高海拔山区,面积365.77 km²（占整个保护区的4.31%）,北山羊适生区面积北片>南片、中高等适生区主要位于保护区北片。（4） CMIP6未来气候变化情景下,随着保护区生态环境改善和濒危物种保护措施的实施,北山羊潜在适生区面积呈增加趋势,但是受北山羊近亲繁殖的影响,整体上北山羊数量和适生区面积增加并不显著且有向南部及高海拔地区转移趋势。     

基于InVEST模型的疏勒河上游产水量时空变化特征分析

开展山区流域产水量的定量评估研究,有利于区域水资源保护规划的制定、生态补偿机制的建立以及生态平衡的维系。然而,目前对我国西部高寒山区产水量的时空变化评估及其影响因素的研究依然较为缺乏。选取青藏高原东北缘祁连山西段疏勒河上游为研究区,基于InVEST(Integrate Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs Tools)模型定量估算并分析了2001-2019年产水量的时空变化特征及影响因素。结果表明:(1)2001-2019年,研究区年均气温和年实际蒸散量呈增加趋势(P>0.05),年降水量和NDVI则显著增加(P<0.05);(2)年均总产水量为13.66×10⁸ m³,空间分布呈现山地高海拔区较高,河谷低海拔区较低的特征;(3)19年来产水量以0.26×10⁸ m³/a的速率显著增加(P<0.01)。其中,高海拔区的产水量显著增加,约占整个研究区的32.01%;然而,仅有8.39%的低海拔区产水量显著下降(P<0.05)且集中分布在西北部;(4)产水量与降水量显著正相关,同气温、实际蒸散量、归一化植被指数(NDVI, Normalized Difference Vegetation Index)和根系深度显著负相关(P<0.001);(5)产水功能一般重要级别区占研究区面积的47.26%,极重要和高度重要级别区占总面积的28.25%。研究为祁连山国家公园水资源的动态评估、有效管理和可持续发展提供了科学参考。     

青藏高原多年冻土区不同高寒草地类型地表形变特征

作为气候变化"指示器"的青藏高原多年冻土,近几十年来受到越来越多学者关注。但是已有冻土区地表形变的研究,多单纯针对地表抬升和沉降量进行分析,鲜有针对不同高寒草地类型进行深入挖掘的。在位于青藏高原多年冻土区腹地的五道梁地区,利用ASAR数据和SBAS-InSAR方法反演了区域内2005年4月到2010年7月的地表形变状况。结果显示研究区地表形变速率基本位于±8 mm/a之间。其中,变形率为正、地表呈现抬升的区域占57.70%,地表形变为负、地表沉降的区域占42.30%。此外,高寒草地整体表现地表下沉的现象,而且高寒草原的地表沉降现象明显强于高寒草甸地区。计算获得3种生态遥感指数后,分析地表形变与生态遥感指数的相关性,发现针对不同草地类型,其地表形变的主导因子存在差异。高寒草甸的地表形变有可能更多的受限于温度变化,而高寒草原的地表形变则可能更多的由水分条件所影响。以上研究说明青藏高原多年冻土区植被类型条件越好,地表沉降量越小。因此今后的相关研究需要对植被类型条件差的区域增加更多的关注,因为这些地区易发生地表沉降,导致其生态系统稳定性较差。     

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

土壤微生物生物量是土壤有机质的活性部分,是反映土壤质量和碳氮循环机制的重要指标。本文以青藏高原东北缘疏勒河源高寒草甸为研究对象,对土壤微生物生物量碳（SMBC, mg/kg）和微生物生物量氮（SMBN, mg/kg）的不同季节（春、夏、秋、冬）和土层（0—10、10—20、20—30、30—40、40—50 cm）变化特征及其影响因素进行研究。结果表明：（1）不同土层SMBC均表现为春季开始逐渐升高、夏季达到最大值、秋季逐渐降低、冬季值最小,而SMBN春季开始逐渐降低、夏季值最小、秋季逐渐升高、冬季达到最大值。（2）SMBC、SMBN随着土壤深度的增加而下降,0—10 cm层SMBC、SMBN显著高于40—50 cm层,且SMBC、SMBN0—10 cm层的季节变幅显著大于40—50 cm层。（3）0—50 cm土层SMBC/SMBN表现为春季开始逐渐升高、夏季达到最大值、秋季逐渐降低、冬季值最小,其季节变化范围为8.77—23.59,处于较高水平。（4）SMBC、SMBN、SMBC/SMBN的季节和土层变化主要受植被地下生物量和土壤温度的影响。（5）各土层SMBC/SOC均表现为春季开始逐渐升高、夏季达到最大值、秋季逐渐降低、冬季值最小,而SMBN/TN春季开始逐渐降低、夏季值最小、秋季逐渐升高、冬季达到最大值。除夏季土层间无显著差异外,SMBC/SOC与SMBN/TN均表现为0—10 cm层显著高于40—50 cm层。（6）0—50 cm土层SMBC/SOC夏秋季显著高于冬春季且其季节变化范围为0.58%—1.18%,而SMBN/TN秋冬季显著高于夏季且其季节变化范围为0.39%—0.72%。综上,季节变化和剖面深度均对SMBC、SMBN产生显著影响且0—10 cm土层对SMBC、SMBN的累积能力最强。     

含植被覆盖影响的石羊河流域土壤水分遥感估算及空间格局分析

土壤水分是地表和大气循环的纽带,对植被生长和高效农业灌溉起着关键作用。以石羊河流域为研究区,采用植被覆盖度/表面反照率梯形特征空间散点图计算裸土反照率,减少植被对遥感获取土壤水分误差,以提高遥感土壤水分估算精度。同时通过稳定性、空间自相关和地理探测器等分析了SM的空间格局及其影响因素。结果表明：（1）裸土反照率模型在石羊河流域的SM反演精度较高,为流域尺度的SM计算提供了新的方法思考。（2） SM具有明显的空间自相关性,Moran''s值为0.88（Z-score=1852.94,P<0.01）,上游林地高-高聚集,下游荒漠低-低聚集,且SM与FVC显著相关（P<0.01）。（3）石羊河流域年内SM稳定性整体良好,其中稳定性好和较好区域占研究区88.34%。（4） SM空间分布受多因子影响,各因子解释能力存在显著差异,其中植被覆盖度 > 土壤类型 > 高程 > 土地利用,且因子间交互作用增强了对SM空间分异的解释力。（5）不同土地利用类型的SM差异较大,其中未利用地大部分SM小于7%;草地和耕地SM居于中等水平,SM值为7%-15%;林地水平最高,SM值大于25%。     

发育阶段和海拔对岷江源区陇蜀杜鹃小枝功能性状及生物量分配的影响

本研究分析了岷江源区卡卡山典型高山灌丛植物陇蜀杜鹃不同发育阶段(花芽期和开花期)及不同海拔(3600 m低海拔和3800 m高海拔)下功能小枝和叶片性状的差异,以及空间异质性对花芽期和开花期小枝功能性状相关性及其权衡作用的影响。结果表明: 低海拔同一生长期陇蜀杜鹃小枝长度显著大于高海拔,高海拔开花期小枝的花数量和花质量显著高于低海拔。同一海拔花芽期的小枝质量、叶片数量、总叶质量、总叶面积和总叶柄质量均显著大于开花期,单叶质量和单叶柄质量均显著小于开花期。与花芽期相比,开花期叶生物量占比减少了13%,而小枝质量占比显著增加。小枝的生物量权衡表明,花芽期性状倾向于小枝质量,开花期倾向于总叶质量;花芽期的叶偏好分配于单叶质量,低海拔和高海拔开花期叶片分别偏好分配到单叶柄质量和单叶质量。低海拔开花期小枝质量与总叶面积、总叶质量均为异速生长,单叶柄质量和单叶面积为异速生长。海拔和发育阶段共同影响了陇蜀杜鹃功能小枝和叶片的性状。     

蓝细菌对汞耐受机制的研究进展

蓝细菌对不同形态的汞具有很强的耐受和富集能力，能够改变环境中的汞浓度，影响汞的生物地球化学循环。同时，蓝细菌是生态系统中重要的初级生产者，经过蓝细菌富集的汞更容易进入食物链，影响人类健康。本文系统总结了蓝细菌对汞的耐受机制，主要包括：(1)在细胞壁外合成胶质鞘隔离汞；(2)通过与自身化合物结合钝化汞的毒性；(3)利用自身抗氧化机制修复汞对细胞的损伤；(4)利用自身酶转化汞的形态降低毒性；(5)与抗汞细菌共生抵御汞。基于此，本文展望了蓝细菌汞耐受机制的进一步研究方向，以及利用蓝细菌进行汞解毒和污染修复的前景。