阿拉善高原2种荒漠植物根系构型及生态适应性特征

根系构型决定了植物对资源的吸收方式，根系构型的变化是植物对环境的生态适应和有效生存策略。在阿拉善高原西南缘红砂（Reaumuria soongarica）-珍珠猪毛菜（Salsola passerina）混生群落采用传统挖掘法收集两种植物根系，基于量化的根系形态指标，利用几何拓扑学及分形理论分析了根系构型特征，探讨了该地区2种植物对干旱生境的生态适应策略。结果表明：红砂和珍珠猪毛菜根系均以水平分布占优，根系浅层化分布明显，混生的两种植物占据不同的生态位；2种荒漠植物均具有较大的比根长（SRL）和比表面积（SRA），红砂SRL=21.3 cm/g，SRA=7.6 cm²/g，珍珠SRL=22.4 cm/g，SRA=6.5 cm²/g，有利于水分和养分的获取；红砂根系拓扑指数（TI）、修正拓扑参数（q_a和q_b）分别为0.86、0.52、0.49，珍珠猪毛菜对应参数分别为0.93、0.76、0.73，表明2种植物根系均趋向于鱼尾形分支结构；根系分形维数值（FD_红=1.488、FD_珍=1.422）较小，而分形丰度值（lgK_红=1.855、lgK_珍=1.774）较大，表明2种植物分支相对简单，但空间拓展能力强，有利于对营养空间的占有。上述特征可能是阿拉善西南缘红砂-珍珠猪毛菜群落2种荒漠植物植物对干旱贫瘠生境的重要生态适应策略。     

Fractal root system of Melica przewalskyi along different aspect in degraded grassland

Aims Fractal root system is phenotypic plasticity result of plant root architecture to respond to environmental heterogeneity, may reflect the growth strategy of plants to adapt to environmental conditions. Our objective was to explore the relationship between root fractal dimension and fractal abundance of fractal root system of Melica przewalskyi population in response to aspect variation in the northwest of China. Methods The study site was located in a degraded alpine grassland on the northern slope in Qilian Mountains, Gansu Province, China. Survey and sampling were carried out at 40 plots which were set up along four slope aspects transects with 20 m distance between adjacent plots. Handheld GPS was used to determine the elevation, longitude and latitude of each plot. ArcGIS was used to set up digital elevation model (DEM). Community traits were investigated and six individuals roots of M. przewalskyi were collected randomly at each plot. The samples were cleaned and divided into different organs, then scanning the root with the Win-RHIZO for measurements of fractal dimension and fractal abundance in laboratory, and their biomass were then measured after being dried at 80 °C in an oven. Important findings With the slope aspect turned from north to east, west, and south, the density, height and soil moisture content of the plant community displayed a pattern of initial decline, the height, density, root fractal abundance of M. przewalskyi increased and the root fractal dimension decreased. The root fractal dimension was negatively associated with the fractal abundance in all aspects, but the relationship varied along the slope aspects gradient; there was a highly significant negative correlation (p < 0.01) between the root fractal dimension and fractal abundance at north slope and south slope aspect, whereas the correlation only reached a significant level (p < 0.05) at the east slope aspect and west slope aspect; indicating that there is a trade-off between the root fractal dimension and fractal abundance. In addition, when the slope aspect changed from north to east, west and south, the standardized major axis (SMA) slope of the regression equation in the scaling relationships between root fractal dimension and fractal abundance increased (p < 0.05), indicating that the roots of M. przewalskyi at the droughty southern slope have less branch and more sparse in the same soil volume of root exploitation and utilization. Consequently, the resource allocation pattern on reasonable trade-off between root fractal dimension and fractal abundance in different slope aspect of M. przewalskyi, reflects the relationship between the income and the cost of construction of plant root architecture.     

混合电子供体促进非光合微生物菌群固碳效率的分子生态机制

前期研究已从全国各地的表层海水中分离驯化得到了能有效固碳的非光合固碳微生物菌群(Non-photosynthetic microbial community,NPMC),并发现在好氧条件下,混合电子供体(Mixture of Electron Donors,MEDs)(配比为0.46%NaNO_2、0.50%Na_2S_2O_3和1.25%Na_2S)能显著提高其固碳效率。但其与最佳H_2作为电子供体相比促进效果如何,其促进机制是什么,尚未见有报道。本文在比较了NPMC以MED和H_2为电子供体的固碳效率基础上,从NPMC的固碳基因丰度和表达活性角度分析了MED促进NPMC固碳效率的分子生态学机制。结果表明:(1) MED系统的固碳效率可以达到H_2系统的水平,并显著高于传统的NH_4~+系统的固碳效率;(2)卡尔文循环关键基因cbbL和cbbM在MED系统中的较高基因丰度和同时较高的表达可能是MED促进NPMC固碳效率的一个重要原因;(3)由于MED系统含有不同价态的N和S,有利于多种微生物生长,丰富了微生物多样性,为形成不同菌种之间的相互作用促进cbbL和cbbM的同时高表达提供了条件。     

不同土壤培肥措施对华北高产农田原生动物丰度的影响

为了解华北高产农田生态系统中秸秆还田、有机肥和化肥投入水平等土壤培肥措施对原生动物群落丰度的影响,1999年10月~2000年9月在山东桓台冬小麦套种夏玉米的田间试验中进行了取样分析。田间处理1~处理9,依序为:全还,麦还,全还 化肥1,麦还 化肥1,全还 化肥2,麦还 化肥2,全还 化肥3,麦还 化肥3和全还 化肥1 有机肥处理。应用3级10倍环式稀释培养法对土壤中鞭毛虫、纤毛虫、肉足虫3类群原生动物的丰度进行了测定。结果显示:该研究地块肥力状况良好;土壤鞭毛虫和肉足虫占有绝大比例,分别为总丰度的39.47%和59.22%,纤毛虫仅占1.31%;土壤原生动物丰度在不同培肥处理中表现出相似的季节性动态变化特征;比较不同土壤培肥措施条件下的原生动物丰度水平为:全还>麦还,全还 化肥1 有机肥>麦还 化肥1,麦还 化肥2,麦还 化肥3>全还 化肥1,全还 化肥2,全还 化肥3;化肥对原生动物丰度表现出明显的抑制作用,而有机肥对原生动力丰度表现出明显的促进作用。化肥的施用量水平对土壤原生动物丰度的影响无显著性差异,作物秸秆采取何种还田方式对土壤原生动物丰度的影响也是不显著的,如麦还 化肥培肥地块的原生动物丰度仅略高于全还 化肥。     

基于RS和GIS的开封市土地覆盖分形

以RS和GIS为技术手段,利用开封市0.61m空间分辨率的QuickBird卫星遥感数据,采用分形几何方法研究了斑块的面积效应和覆盖类型分形的关系,并对覆盖类型的分形特征差异等进行了分析。结果表明,开封市防护林地和农田的平均斑块面积较大,分维数也较大,而水体的分维数较小,说明防护林和农田斑块的边界结构特征比水体更为复杂。斑块的分维值具有尺度依赖性,同一类型中大的斑块往往具有较大的分维值,其原因是大斑块经常出现不同类型的斑块相互嵌套,小斑块则很少出现甚至不出现这种现象。     

贵州红壤水稻土淹水培养过程中Fe-氢酶微生物的多样性

【目的】研究水稻土淹水培养过程中Fe-氢酶微生物的多样性,对于揭示Fe-氢酶微生物的群落演替规律和产氢微生物的生化代谢机理具有重要的意义。【方法】采用PCR-变性梯度凝胶电泳和实时定量PCR技术进行基于梭菌属Fe-氢酶基因的多样性和丰度的分析。【结果】水稻土淹水培养过程中Fe-氢酶基因的变性梯度凝胶电泳图谱显示,培养1-5 d时Fe-氢酶基因条带数增加,10 d时Fe-氢酶基因条带数减少,20-40 d时Fe-氢酶基因条带数再次增加并保持稳定,对应的含Fe-氢酶微生物的群落结构随着培养过程的进行发生了显著变化。主成分分析表明,1 d与20 d、5 d与10 d、30 d与40 d的含Fe-氢酶微生物群落结构相似性较高,随着培养时间的增长含Fe-氢酶微生物群落结构趋于稳定。α多样性指数分析显示,1 d和10 d的丰富度指数(R)、Shannon-Weaver指数(H’)、Simpson指数(DS)与其他时间点相比较小,说明这2个时间点的Fe-氢酶多样性低,对应的含Fe-氢酶微生物群落结构较为简单,表明淹水培养过程中微生物的群落结构发生了演替变化。变性梯度凝胶电泳指纹图谱15个Fe-氢酶的优势条带测序后构建的系统发育树表明,培养前期的优势条带与梭菌属的Fe-氢酶关系较近,培养后期出现了非梭菌属的Fe-氢酶。淹水培养过程中Fe-氢酶基因的拷贝数在106/g干土的水平,占细菌的相对比例为1‰–2‰。【结论】水稻土淹水培养过程中发现了4种梭菌属Fe-氢酶和3种非梭菌属Fe-氢酶基因,对应的含Fe-氢酶微生物在培养前期群落结构发生显著演替变化,培养后期趋于稳定。     

营养盐加富和鱼类添加对浮游植物群落演替和多样性的影响

浮游植物是水体生态系统敞水区最重要的初级生产者,其组成与多样性反映了群落的结构类型和存在状态。通过围隔实验,模拟水库春季发生的营养盐加富和鱼类放养的干扰,分析在这两种干扰下的浮游植物群落演替过程中优势种和稀有种的变化,并通过以丰度与生物量为变量的香农和辛普森多样性指数的计算,分析浮游植物群落演替过程中的多样性变化特征。结果表明,营养盐加富干扰下的浮游植物群落的优势种变化和演替更为明显,营养盐加富与鱼类添加对浮游植物群落多样性变化的影响符合中度干扰理论。在优势种优势度变化较大的浮游植物群落演替过程中,多样性指数与浮游植物生物量有较高的负相关性。在浮游植物群落演替过程中,香农和辛普森多样性指数的变化趋势基本一致,采用丰度与生物量为变量的两种多样性指数的计算结果对实验系统中浮游植物群落多样性的分析结果没有明显的影响。     

黄土高原南麓县域耕地土壤速效养分时空变异

在生态脆弱的黄土高原南麓合阳县,以1983、2006年耕地土壤速效氮、磷、钾含量为对象,利用空间自相关、变异函数及分形维数等方法,研究县域土壤速效养分时空变异特征及主要影响因素.结果表明,从1983到2006年,除土壤速效钾外,耕地速效氮、磷的平均含量分别提高73.98％和92.69％;土壤速效养分全局Moran's I指数和空间相关距均呈递减变化、分维数增加,预示其空间结构减弱,随机变异性增强.土壤速效氮、磷含量在绝大部分研究区域内呈现不同程度累积,而速效钾含量则在59.65％的耕地上减少;导致其不同变化的因素有耕地利用方式、施肥管理、灌溉、土壤类型等,其中以土地利用方式和施肥管理措施的影响最大.     

ESI-Q-TOF-MS直接进样法比较陕西五个不同地区丹参的化学成分差异

该研究采用ESI-Q-TOF-MS直接进样分析法对陕西商州、洛南、大荔、丹凤和铜川等五个地区丹参的化学成分进行了比较分析,通过丹参水溶性和脂溶性成分的质谱丰度差异评价了不同地区丹参化学成分含量的变化,对不同产地丹参的化学成分进行了鉴定,综合分析选出了最优的丹参种植产地。结果表明:五地丹参均含有丹参酮ⅡA、隐丹参酮、丹参酮Ⅰ、二氢丹参酮、丹参酚酮、次丹参醌、丹参醌Ⅱ等9种脂溶性化学成分和丹参素、咖啡酸、阿魏酸、迷迭香酸、原紫草酸、紫草酸、原儿茶醛、丹酚酸A、丹酚酸B等9种水溶性化学成分,其中丹参素钠、紫草酸、丹酚酸B和隐丹参酮的含量普遍较高,质谱丰度均大于30%。但是,随着种植环境不同,不同地区丹参的化学成分含量差异很大,如商州产丹参中含有较多具有生物活性的丹参酮类物质,其中丹参酮Ⅰ含量远远高于其他四个产地,质谱丰度达到72.6%,而其他地区丹参酮Ⅰ的质谱丰度为1.8%～11.3%。这表明丹参质量按照地区排序为商州>铜川>大荔>洛南>丹凤。该方法为中药药材质量评价提供了科学、可靠、便捷的途径,为药材规格等级的制定提供了新途径,为陕西丹参种植区域的选择提供了重要信息。     

ESI-Q-TOF-MS直接进样法比较陕西五个不同地区丹参的化学成分差异（英文）

该研究采用ESI-Q-TOF-MS直接进样分析法对陕西商州、洛南、大荔、丹凤和铜川等五个地区丹参的化学成分进行了比较分析,通过丹参水溶性和脂溶性成分的质谱丰度差异评价了不同地区丹参化学成分含量的变化,对不同产地丹参的化学成分进行了鉴定,综合分析选出了最优的丹参种植产地。结果表明:五地丹参均含有丹参酮ⅡA、隐丹参酮、丹参酮Ⅰ、二氢丹参酮、丹参酚酮、次丹参醌、丹参醌Ⅱ等9种脂溶性化学成分和丹参素、咖啡酸、阿魏酸、迷迭香酸、原紫草酸、紫草酸、原儿茶醛、丹酚酸A、丹酚酸B等9种水溶性化学成分,其中丹参素钠、紫草酸、丹酚酸B和隐丹参酮的含量普遍较高,质谱丰度均大于30%。但是,随着种植环境不同,不同地区丹参的化学成分含量差异很大,如商州产丹参中含有较多具有生物活性的丹参酮类物质,其中丹参酮Ⅰ含量远远高于其他四个产地,质谱丰度达到72.6%,而其他地区丹参酮Ⅰ的质谱丰度为1.8%～11.3%。这表明丹参质量按照地区排序为商州>铜川>大荔>洛南>丹凤。该方法为中药药材质量评价提供了科学、可靠、便捷的途径,为药材规格等级的制定提供了新途径,为陕西丹参种植区域的选择提供了重要信息。