基于多尺度协同的长沙市生态网络构建与层级优化

城市化背景下人类与自然环境的矛盾呈现出多尺度、层级化特征，而传统生态网络的构建方式较少考虑不同尺度下生态要素的关系，无法从区域落实到中心城区，难以形成系统性的解决方案。研究在综合梳理各尺度生态网络构建方法的基础上，以长沙市为例，基于形态学空间格局分析（Morphological Spatial Pattern Analysis，MSPA）、景观连通性原理和生态斑块重要性评价识别生态源地，并通过多层级生态阻力面的确定，综合运用最小费用路径（Least-cost path method，LCP）、电路理论、层级传导理论、尺度嵌套等方法对市域、都市区、中心城区的生态网络进行了协同构建和层级优化，最后基于不同尺度生态网络的特点应用并落实到多层级的国土空间规划体系中。研究结果表明：（1）长沙市域生态网络和都市区生态网络具有较好的层级嵌套特征；共识别两尺度生态叠合源地14个、生态叠合廊道15条，主要通过中心城区内的湘江、浏阳河和捞刀河部分河段与外围生态绿圈相衔接，形成"外环内楔"的空间格局。（2）确定市域重要廊道、市域潜在廊道、生态叠合廊道、都市区重要廊道、都市区潜在廊道的核心保护面积共501.14 km²，并提取位于生态廊道核心保护区范围内的生态夹点和生态障碍点，以进一步落实生态保护修复策略。（3）得到具有重要生态连通功能的中心城区生态绿道长度441.2 km，生态修复单元56个，并结合生态阻力值划分为5级进行针对性修复。（4）基于不同尺度生态网络的衔接、嵌套，最终构建"市域总体生态安全格局-都市区城市生态空间发展格局-以城市绿道为基础的中心城区生态修复单元"，并与不同层级的国土空间规划体系相对应。研究结果将为以大城市为中心的跨尺度生态系统修复和生态安全格局构建提供科学参考。     

Responses of Crop Water Use Efficiency to Climate Change and Agronomic Measures in the Semiarid Area of Northern China

It has long been concerned how crop water use efficiency (WUE) responds to climate change. Most of existing researches have emphasized the impact of single climate factor but have paid less attention to the effect of developed agronomic measures on crop WUE. Based on the long-term field observations/experiments data, we investigated the changing responses of crop WUE to climate variables (temperature and precipitation) and agronomic practices (fertilization and cropping patterns) in the semi-arid area of northern China (SAC) during two periods, 1983–1999 and 2000–2010 (drier and warmer). Our results suggest that crop WUE was an intrinsical system sensitive to climate change and agronomic measures. Crops tend to reach the maximum WUE (WUEmax) in warm-dry environment while reach the stable minimum WUE (WUEmin) in warm-wet environment, with a difference between WUEmax and WUEmin ranging from 29.0%-55.5%. Changes in temperature and precipitation in the past three decades jointly enhanced crop WUE by 8.1%-30.6%. Elevated fertilizer and rotation cropping would increase crop WUE by 5.6–11.0% and 19.5–92.9%, respectively. These results indicate crop has the resilience by adjusting WUE, which is not only able to respond to subsequent periods of favorable water balance but also to tolerate the drought stress, and reasonable agronomic practices could enhance this resilience. However, this capacity would break down under impact of climate changes and unconscionable agronomic practices (e.g. excessive N/P/K fertilizer or traditional continuous cropping). Based on the findings in this study, a conceptual crop WUE model is constructed to indicate the threshold of crop resilience, which could help the farmer develop appropriate strategies in adapting the adverse impacts of climate warming.     

微生物菌剂对楸树幼苗生长及根际土细菌群落结构的影响

为探究球毛壳ND35微生物菌剂对楸树幼苗生长及土壤肥力的作用机制，本研究楸树幼苗为研究对象，采用室内盆栽试验，设计0（CK），10（T1），15（T2），20（T3）4种微生物菌剂施用量，测定幼苗生长情况、土壤微生物组成结构、土壤酶和土壤养分等特征。研究结果如下：（1）球毛壳ND35微生物菌剂可显著促进楸树幼苗的生长，株高、地径、地上及地下生物量显著提高（P<0.05），T2处理下促生效果最好。（2）施用球毛壳ND35微生物菌剂可显著提高土壤中有机质、硝态氮、铵态氮含量及脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性（P<0.05）。（3）球毛壳ND35微生物菌剂可显著影响土壤细菌群落组成，提高细菌群落的丰富度和多样性，使土壤中β-变形菌纲（Betaproteobacteria）、γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）的相对丰度显著下降，α-变形菌纲（Alphaproteobacteria）、δ-变形菌纲（Deltaproteobacteria）的相对丰度呈显著提高，可使土壤中鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）的相对丰度显著提高21.88%-103.56%（P<0.05），芽孢杆菌属（Bacillus）的相对丰度提高66.28%-65.97%（P<0.05），酸杆菌属（Acidibacter）的相对丰度提高12.76%-38.06%。（4）冗余分析（RDA）结果表明，土壤硝态氮、铵态氮、有机质是影响土壤细菌群落分布和多样性的重要环境因子，土壤细菌群落结构的改变会显著影响土壤脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶的活性。因此，施用球毛壳ND35微生物菌剂可通过影响植物根际土壤的化学性质及生物性质，促进楸树幼苗的生长。这一研究结果为楸树繁育提供了新的指导方向，亦为将其用于困难立地及退化生态系统植被恢复提供基础理论指导。     

环境胁迫对不同水分管理措施下稻田土壤功能稳定性的影响

随着全球变化和人类活动干扰的加剧,维持和提高土壤生态功能具有重要意义.本研究以室内模拟干扰下土壤功能稳定性为核心,研究环境胁迫(干燥、高温和干燥高温)对常规淹水、裸地旱作、秸秆覆盖旱作3种水分管理措施下土壤功能稳定性(抵抗力和恢复力)的影响.结果表明:相对于单一的干燥或高温胁迫,复合胁迫虽然显著增加了土壤可溶性有机碳和铵态氮含量,但是降低了胁迫1 d后的土壤真菌和细菌生物量、土壤呼吸、土壤功能抵抗力,同时也显著降低了56 d后的土壤功能恢复力.相关性分析结果表明,细菌生物量和真菌生物量与土壤功能抵抗力和土壤功能恢复力均呈显著相关.不同水分管理措施能够调节环境胁迫对土壤功能稳定性的影响,无论是单一胁迫还是复合胁迫条件下,秸秆覆盖旱作均显著增加了可溶性有机碳、铵态氮含量和真菌、细菌生物量,其功能抵抗力和功能恢复力均高于常规淹水和裸地旱作.总之,在多种胁迫存在的条件下,秸秆覆盖旱作能够提高土壤生态系统在环境胁迫下的功能稳定性,是稻田节水旱作适宜的农业管理措施.     

基于集合经验模态分解去趋势的水分利用效率对气候变化响应的高程分异——以“21世纪海上丝绸之路”沿线省份为例

水分利用效率(WUE)是表征陆地碳-水循环耦合关系的重要指标，但其对气候变化响应的高程分异仍不清楚。通过集合经验模态分解(EEMD)去趋势和偏相关方法，以"21世纪海上丝绸之路"沿线省份为研究区，揭示WUE对气候变化的响应及其随高程的分异。研究结果表明：(1)研究区内WUE多年均值由中心向南北递减。不同植被类型的WUE多年均值由高到低依次为：常绿针叶林、混交林、常绿阔叶林、稀树灌木草地、耕地和城市建设用地。(2)51.11%的区域表现出均温与WUE的正相关；而81.46%地区表明温差的扩大会使得WUE增加；有近一半的研究区表明最高温的升高有利于提高WUE，而最低温的作用则相反；有67.99%的区域表明降水增多反而会导致WUE的减少。(3)在大多数土地覆盖类型，日温差和最低温主要与WUE呈正相关，而最高温和降水主要与WUE呈负相关。在常绿针叶林、耕地和城市建设用地，日均温与WUE呈负相关。在其他三种植被类型下则呈正相关。(4)在低海拔地区，均温与WUE呈负相关而在中高海拔地区则转变为正相关关系。而最高温则正好相反。降水与WUE的负相关关系系数随高度的增加而不断加强，而温差和最低温与WUE的正相关关系也随高度的增加而剧烈波动增强。     

海洋生物多糖的研究与发展

多糖具有多种生理功能,随着陆地资源的消耗,海洋生物多糖的作用逐渐被发现,它不仅具有明显的生物学活性,而且无毒副作用,该将主要从海洋生物多糖的生物学活性及研究现状进行简述。     

土壤微生物RAPD分析体系的优化研究

采用正交实验设计,对影响土壤微生物RAPD扩增体系的Mg2+、dNTP浓度及引物浓度进行了研究,同时对退火温度、延伸时间及循环次数进行摸索。结果表明,适宜土壤微生物PCR扩增反应在25μl体积中进行,包括7ng土壤微生物DNA样品、20pm随机引物l、.5uTaq酶、3.0mmol.L-1Mg-CL2和0.2mmol.L-1dNTP。PCR扩增反应进程如下:94℃3min,使土壤DNA变性;然后再进行39个循环,每个循环包括94℃1min,37℃40s,72℃90s,结束后72℃延伸7min。