基于生态系统服务供求评价的空间分异特征与生态格局划分——以长三角城市群为例

生态系统服务供给与需求能力存在显著的空间异质性与空间失衡,对区域经济发展与环境保护产生巨大影响。以长三角城市群区县为研究单元,分别核算其生态系统服务供给与需求值,引入梯度分析,分析生态系统服务供给与需求的空间特征,并基于供求分析提出长三角城市群生态格局分区方案,且针对性地提出相应片区的发展策略,为长三角城市群土地利用规划、区域协调发展提供科学依据。研究结果表明:(1)长三角城市群生态系统服务供给能力与土地利用类型密切相关,呈现从北到南逐渐升高趋势;(2)长三角城市群生态系统服务需求能力与社会经济发展联系紧密,在长江入海口附近形成生态系统服务需求高值区,然后向外围递减;(3)沪宁杭庐发展梯度带上,生态系统服务供需大致呈现负相关趋势;(4)基于生态系统服务供需关系构建,得到长三角城市群生态格局四大分区:生态保育区(高供给-高需求),生态修复区(低供给-高需求),生态重塑区(低供给-低需求),生态开发区(高供给-低需求)。     

青藏高原多年冻土区不同水分条件的高寒草甸根系功能性状对增温的响应

在青藏高原多年冻土广泛分布的风火山地区,选择小嵩草（Kobresia pygmea）草甸和藏嵩草（Kobresia tibetica）沼泽化草甸为研究对象,采用开顶增温室（Open top chambers, OTCs）模拟气候变暖,探讨模拟增温对土壤水分差异的两种草甸地下生物量及根系功能性状的影响。结果显示,（1）增温显著增加小嵩草草甸0—20 cm根系生物量,主要是由于表层（0—10 cm）根系生物量显著增加,而对藏嵩草沼泽化草甸根系生物量无影响。（2）增温显著增加了小嵩草草甸根组织密度,同时提高了藏嵩草沼泽化草甸10—20 cm的比根长和比根面积（3）增温降低了小嵩草草甸的根系碳含量及10—20 cm根系氮含量,增加了藏嵩草沼泽化草甸的碳含量及10—20 cm根系氮含量,显著提高了小嵩草草甸和藏嵩草沼泽化草甸深层（10—20 cm）根系碳氮比。这些结果预示着增温使得土壤水分较低的小嵩草草甸朝着资源保守的慢速生长型发展,以适应暖干化的环境;土壤水分较高的藏嵩草沼泽化草甸朝着资源获取的快速生长型发展,加速利用土壤中的养分满足植物生长需要。可见,土壤水分可以调节高寒草甸对气候变暖的演变趋势,强调了水分的重要性。     

上转换纳米材料在生物应用中的研究进展

上转换发光纳米材料(UCNPs)具有荧光寿命长、潜在生物毒性低、穿透深度大、对生物组织损伤小且几乎没有背景光等显著优点,近年来,在光动力治疗(PDT)、生物成像及生物检测等领域已经得到广泛应用.但在应用的过程中存在一些缺陷,如在PDT中UCNPs与光敏剂之间能量转移效率较低、正常组织过热;在生物成像中,荧光强度较弱、光敏剂和激活剂有能量回流、成像模式单一等问题.科研人员针对上述问题研究出了很多解决的方法,如缩短UCNPs与目标物之间的距离、改变照射激光的强度、改变UCNPs的结构、将UCNPs作为新型多功能平台整合成像与治疗于一体等,使部分问题得到了很好的解决.本文重点综述了UCNPs应用在PDT和生物成像中所出现的问题及解决方法,并对UCNPs在生物医学领域的应用发展趋势进行展望.     

莳萝蒿精油成分分析及抑菌活性机理探究

为了确定莳萝蒿精油的化学成分,并探究其抑菌活性及抑菌机理。该研究采用水蒸气蒸馏法提取莳萝蒿精油,并通过气相色谱-质谱联用法测定其化学成分。采用抑菌圈法、二倍稀释法和生长曲线法测定精油的抑菌活性,采用电导率法和扫描电镜法探究精油的抑菌机理。结果表明:(1)莳萝蒿精油的主要化学成分包括醇类(47.12%)和萜烯类(19.90%),在所有成分中桉油精(12.39%)含量最高,其次为松油醇(8.70%)。(2)精油对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌圈直径分别为(22.57±1.68)mm和(15.36±0.71)mm。(3)精油对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的最小抑菌浓度分别为3.25和7.5μL/mL,最小杀菌浓度分别为7.5和15μL/mL。(4)当精油浓度为1.625和3.25μL/mL时,其分别能够延缓金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的生长;当精油浓度为3.25和7.5μL/mL时,其能够完全抑制金黄色葡萄球菌的生长;当精油浓度为7.5和15μL/mL时,其能够完全抑制大肠杆菌的生长。(5)经精油处理之后的细菌,其相对电导率明显增大,且随精油浓度的增加而增大,同时其细胞膜发生了萎缩和破裂的现象。研究发现,莳萝蒿精油富含醇类和萜烯类等多种活性物质,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有良好的抑菌活性,且莳萝蒿精油能够改变细胞的膜结构,导致细菌中的内溶物发生泄漏,从而抑制细菌生长。     

高寒草甸物种多样性对藏系牧羊放牧行为的影响

为探究草原植物物种多样性对家畜放牧行为的影响及其机制,在青藏高原高寒草甸开展藏系牧羊轮牧试验,调查植被物种多样性,观察藏系牧羊采食速率、觅食速率和采食时间,并计算藏系牧羊日采食量。结果表明：两年间,植物物种丰富度与藏系牧羊采食速率呈显著正相关关系（P<0.05）;觅食速率、采食时间和日采食量对放牧率响应敏感（P<0.05）,呈夏秋增冬春减的趋势。植物Shannon-Wiener指数与藏系牧羊的采食时间显著负相关（P<0.05）;在暖季或8羊/hm²放牧率下植物Shannon-Wiener指数与藏系牧羊日采食量呈显著正相关（P<0.05）。Pilelou均匀度指数与藏系牧羊采食速率和采食时间显著负相关（P<0.05）;在暖季或8羊/hm²放牧率下Pilelou均匀度指数与藏系牧羊日采食量呈显著负相关（P<0.05）。植物物种丰富度对藏系牧羊放牧行为贡献较大,且放牧藏系牧羊的采食速率和采食时间比觅食速率和日采食量对植物物种丰富度响应更敏感,以用植物物种丰富度为自变量可以更好预测藏系牧羊放牧行为。放牧管理通过影响植被物种多样性从而进一步影响了藏系牧羊放牧行为。放牧行为不仅是评价草地营养价值和家畜生产力的关键指标,也是草地健康管理的基础。因此,明确草原植物物种多样性-藏系牧羊放牧行为的互作机制有助于更好的提高藏系牧羊地生产力,维护草原生态健康。     

生物质炭添加对喀斯特地区坡耕地黄壤水分入渗过程的影响

为探究生物质炭添加对喀斯特地区土壤水分入渗特性的影响,本研究以坡耕地黄壤为对象,采用室内土柱模拟的方法,研究不同添加量(质量分数为0、1%和2%)和不同粒径(粒径大小为<0.25、0.25～1和>1 mm)生物质炭添加下土壤水分累计入渗量、入渗速率及湿润锋进程的变化特征,并对入渗过程进行模拟。结果表明: 在定容重条件下,添加生物质炭后土壤的入渗过程明显受到抑制,添加生物质炭土壤的累计入渗量和入渗速率显著低于未添加生物质炭土壤,生物质炭添加量为1%和2%土壤的累计入渗量和入渗速率无显著差异。不同粒径生物质炭添加下,土壤累计入渗量从大到小依次表现为<0.25、0.25～1和>1 mm。与CK相比,当添加量为1%时,土壤300 min累计入渗量分别下降20.9%、35.2%和45.0%;当添加量为2%时,分别下降21.5%、37.5%和44.2%,说明大粒径生物质炭对土壤入渗的抑制作用显著强于小粒径生物质炭。土壤湿润锋进程对不同含量和不同粒径生物质炭添加的响应趋势与累计入渗量的变化趋势基本一致。Horton和Kostiakov模型能够用于模拟本研究中的土壤水分入渗过程,Horton模型拟合精度高,R²最大(0.91～0.98),均方根误差(RMSE)最小(0.14～0.21),而Kostiakov模型拟合得到的初始入渗速率更接近实测结果。研究结果可为生物质炭的合理施用提供科学依据,也可为喀斯特坡耕地土壤改良和水土保持提供有益参考。     

西南地区野生狗牙根种质资源的SSR与AFLP联合分析

为了制定科学的资源保护策略、促进其开发利用以及新品种的选育,对西南地区55份野生狗牙根材料,联合采用 SSR 和 AFLP 方法分析其遗传多样性.通过进行引物筛选,筛选出有效引物组合18对和11对;SSR 和 AFLP 扩增总条带353和626条,多态性条带267和592条,平均每对引物扩增出多态性条带19．61和53．83条,多态性位点百分率为75．10％和94．57％.聚类分析表明 GS＝0．806时,可将所有供试材料分成6个组群,当 GS＝0．82时,可将第 VI 个组群分成4个小组,当 GS＝0．836时,第 VI 组群中第3小组的14个材料分为3个组群基于 Shannon 多样性指数,类群内的遗传变异占总变异的67．41％,类群间的遗传变异占总变异的32．59％.基于 Nei 氏无偏估计的遗传一致度的聚类分析表明,各生态地理类群间的遗传分化与其所处的生态地理环境具有一定的相关性.通过两种标记的相关性分析,表明 SSR 和 AFLP 标记之间具有显著的相关性,而且相关性较高,证明供试材料的聚类和其生态地理环境间有一定的相关性;采用 SSR 和 AFLP 两种联合分析,结果会更加合理和有效.     

盐分胁迫对啤酒大麦幼苗生长、离子平衡和根际pH变化的影响

盐分胁迫不仅影响植物的生长,而且会影响植物根际微域环境。根际pH的改变对土壤养分的有效性和微生物群落组成的变化有重要影响。为了探究啤酒大麦幼苗对不同类型盐分胁迫的生理生态响应机制和根际pH变化影响的生理机制,采用水培法,通过不同类型盐分(对照、混合Na盐、混合Cl盐和NaCl)胁迫处理啤酒大麦幼苗,对其生长、离子平衡和根际pH变化进行了研究。结果表明,1)在3种不同类型盐分胁迫下,啤酒大麦幼苗地上部干重、含水量均有所降低,而根冠比增加,尤其在NaCl胁迫下啤酒大麦幼苗地上部干重较对照显著降低了17.88%,而根干重和根冠比则分别增加了19.12%和43.86%。不同类型盐分胁迫抑制了啤酒大麦幼苗根长的生长,尤其在混合Na盐胁迫下根长降低明显(P0.05),但促进了根表面积和根体积的增加,尤其在混合Cl盐胁迫下,根表面积和根体积分别增加了41.76%和84.38%。2)不同类型盐分胁迫下啤酒大麦幼苗地上部离子平衡发生改变,在混合Na盐和NaCl胁迫下啤酒大麦幼苗主要吸收Na~+,地上部K~+/Na~+、Ca~(2+)/Na~+和Mg~(2+)/Na~+显著降低;混合Cl盐和NaCl胁迫下则过量吸收Cl~-,抑制了H_2PO_4~-、NO_3~-和SO_4~(2-)的吸收。3)在混合Na盐、混合Cl盐和NaCl盐分胁迫下,啤酒大麦幼苗对阴离子的吸收总量高于对阳离子的吸收总量,离子平衡计算结果表明根际呈碱化现象,与原位显色结果一致,且在混合Cl盐胁迫下根际碱化程度最大。     

非生物胁迫对烟草悬浮细胞胞内和胞外ATP水平的影响

以烟草悬浮细胞BY-2（Nicotiana tabacum ‘Bright Yellow-2’）为材料,研究了NaCl、PEG（6000）、低温3种非生物胁迫对细胞内ATP（intracellular ATP,iATP）和细胞外ATP（extracellular ATP,eATP）水平的影响。结果显示：50~200 mmol·L^-1 NaCl处理导致烟草悬浮细胞膜通透性显著增加（P<0.05）,100和200 mmol·L^-1 NaCl处理时iATP和eATP水平显著降低（P<0.05）。随着PEG质量浓度的增加（50、100、200 g·L^-1）,烟草悬浮细胞膜通透性和eATP水平逐渐增加,其中在200 g·L^-1 PEG处理时eATP水平显著增加至对照的3.4倍（P<0.05）,而iATP水平则在200 g·L^-1 PEG处理时显著降低至对照的0.5倍（P<0.05）。0~10 ℃低温处理后,烟草悬浮细胞膜通透性和iATP水平呈不同程度增加,其中0 ℃处理时iATP水平增加至对照的1.9倍,而eATP水平在10 ℃时显著下降至对照的0.8倍（P<0.05）。上述结果表明,虽然植物的iATP是eATP的来源,但在非生物胁迫下iATP不是影响eATP水平变化的唯一因素,细胞运输ATP等因素可能也影响着eATP的水平。     

乡村生态系统文化服务供需关系研究——以浙江省湖州市为例

充分利用乡村文化资源,发挥生态系统的文化服务价值,是满足新需求发展新经济、推动乡村文化振兴的重要路径。以浙江省湖州市的乡村区域为研究对象,结合地理信息数据、社会调查数据和兴趣点数据(POI),优化Maxent模型的要素评价体系,对生态系统文化服务量化制图,同时对文化服务供需水平进行空间自相关分析,确定湖州市文化服务价值的分布特征。研究结果表明：(1)湖州市乡村地区3种文化服务类型中科教人文价值最高,自然风光价值和休闲娱乐价值次之;休闲娱乐价值所占面积最大,自然风光价值和科教人文价值次之。在空间分布上,德清县北部、安吉县南部和长兴县的西北部为文化价值突出区域。(2)POI、土地利用/覆被和距道路距离是贡献度最高的3个要素,POI的应用对提高结果可靠性、提升文化服务价值制图精度有较明显的积极作用;(3)结合常住人口和旅游人口,吴兴区的大部分区域具有最高的文化服务需求,其余依次为安吉县的北部和中部、长兴县、德清县的东部、南浔区;(4)根据文化服务供需匹配关系,将湖州市乡村地区划分为发达区、需求区、潜力区、发展区,四种类别面积相对平均但分布具有较强异质性。基于供需关系视角,探索了乡村地区生态系统文化服务发展路径的研究方法,为乡村文化服务综合开发奠定理论基础。