Effects of grazing intensity and grazing exclusion on litter decomposition in the temperate steppe of Nei Mongol,China

Aims Grazing intensity and grazing exclusion affect ecosystem carbon cycling by changing the plant community and soil micro-environment in grassland ecosystems. The aims of this study were: 1) to determine the effects of grazing intensity and grazing exclusion on litter decomposition in the temperate grasslands of Nei Mongol; 2) to compare the difference between above-ground and below-ground litter decomposition; 3) to identify the effects of precipitation on litter production and decomposition. Methods We measured litter production, quality, decomposition rates and soil nutrient contents during the growing season in 2011 and 2012 in four plots, i.e. light grazing, heavy grazing, light grazing exclusion and heavy grazing exclusion. Quadrate surveys and litter bags were used to measure litter production and decomposition rates. All data were analyzed with ANOVA and Pearson’s correlation procedures in SPSS. Important findings Litter production and decomposition rates differed greatly among four plots. During the two years of our study, above-ground litter production and decomposition in heavy-grazing plots were faster than those in light-grazing plots. In the dry year, below-ground litter production and decomposition in light-grazing plots were faster than those in heavy-grazing plots, which is opposite to the findings in the wet year. Short-term grazing exclusion could promote litter production, and the exclusion of light-grazing could increase litter decomposition and nutrient cycling. In contrast, heavy-grazing exclusion decreased litter decomposition. Thus, grazing exclusion is beneficial to the restoration of the light-grazing grasslands, and more human management measures are needed during the restoration of heavy-grazing grasslands. Precipitation increased litter production and decomposition, and below-ground litter was more vulnerable to the inter-annual change of precipitation than above-ground litter. Compared to the light-grazing grasslands, heavy-grazing grasslands had higher sensitivity to precipitation. The above-ground litter decomposition was strongly positively correlated with the litter N content (R² = 0.489, p < 0.01) and strongly negatively correlated with the soil total N content (R² = 0.450, p < 0.01), but it was not significantly correlated with C:N and lignin:N. Below-ground litter decomposition was negatively correlated with the litter C (R² = 0.263, p < 0.01), C:N (R² = 0.349, p < 0.01) and cellulose content (R² = 0.460, p < 0.01). Our results will provide a theoretical basis for ecosystem restoration and the research of carbon cycling.     

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。     

羊草草原枯枝落叶分解的研究——主要优势植物的分解速率和损失率

分解速率和损失率从不同侧面反映了枯枝落叶分解动态,羊草草原主要优势植物,羊草（Leymus chinensis),拂子茅（Calamagrostis epigejos),减蓬（Suaeda glauca),碱茅（Puccinellia tenuiflora),五脉山黎豆（Lathyrus quinqueneruivs),碱蒿（Artemisia anethifolia)分解速率的季节变化动态近似倒“V”字型,损失率的季节变化呈S型,反了枯枝落叶的失重情况,枯枝落叶的化学组成成分是造成不同种植物间分解差异的主要原因,特别是C／N比与分解快慢有密切关系,分解初期,枯枝落叶的损失符合指数衰减模型,枯枝落叶损失95％所需时间,羊草群落约为8．8a,杂类草群落约为9．7a,碱茅群落约为7．1a,碱蓬群落约为4．7a。     

一个嗜热分解纤维素的梭菌新种的分离和鉴定

本文描述了一个严格厌氧,形成芽孢,嗜热,分解纤维素、糖和蛋白质的梭菌新种。这个种的两株菌(H11,H12)是从奶牛场的青贮饲料(山草)中分离出来的。在PYC液体培养基中细胞杆状,0．3mO．6×1．5—-5．5μm,单生或成对,很少成链。革兰氏阴性,能运动,有周生鞭毛。芽孢卵至球形,端生和次端生,使细胞膨大。游离芽孢球形,有孢子外壁和附属丝。在PYC琼脂滚管中,深层菌落呈双凸镜状,湿润,浅黄色,直径1—2mm,边缘完整。生长的最适条件是50—53℃和pH 7．5。所需要的生长因子是生物素、维生素B6、B12和对氨基苯甲酸。发酵纤维素或纤维二糖产生琥珀酸、乙酸、乙醇、氢和二氧化碳。DNA的G十C含量是38.8 mol％。参考这个种在非挥发酸中的主要产物是琥珀酸的特性,将它定名为产琥珀酸梭菌(Clostridium succinogenum Ten & Wang sp.nov．)。     

自生固氮菌和纤维素分解菌的混合培养

本文对作者筛选的自生固氮菌和纤维素分解菌进行了混合培养。在较高的起始菌浓情况下,混合接种后,菌浓仍呈现上升趋势。同时混合培养与单独培养对比,其菌数有增无减。实验表明作者筛选的自生固氮菌和纤维素分解菌,可以进行混合培养并做成混合制剂。     

我国商品糖化酶酶制剂中分解生淀粉糖化酶活力的比较

共收集国内有代表性酶制剂厂生产的糖化酶商品样２１份,测定其分解生淀粉糖化酶活力结果表明,万单位糖化酶含分解生淀粉糖化酶活力最高样品为１０８３８单位,最低为１０３９单位,平均为５４５０单位。取分解生淀粉糖化酶活力高、中、低的样品,进行了生淀粉吸附分离,并经凝胶电泳鉴定,其吸附的酶与测定的酶活力高低相符。     

从城市到城市群：京津冀物质代谢特征及影响因素

随着城市化进程和一体化战略的持续推进,城市管理者急需了解城市规律以消减生态-资源-环境挑战,并提供坚实物质基础。以京津冀城市群及其组成城市为研究对象,创新性地从城市群和城市两尺度核算并分析了2000—2017年物质消耗状况及变化趋势,识别并对比了主要贡献物质、贡献部门和影响因素。研究表明：(1)研究期间,京津冀城市群物质消耗量总体上升。从物质类型看,主要由非金属矿物(>34.2%)拉动;从产业结构看,受到工业部门(>58%)绝对影响。首要驱动因素为经济规模(>50%)。(2)各城市物质消耗量与城市群较为类似,总体也呈增长态势,几乎均受到非金属矿物和工业部门驱动,且经济规模起到正向促进作用,不同的是物质消耗强度作用类型多样,且产业结构效应在城市中贡献更为突出。研究结果在一定程度上明确了城市及城市群代谢的规律,能够为优化资源利用效率和资源配置结构奠定基础,为城市及城市群生态管理与调控提供切实可行的落力点。     

定量分析调控人类免疫缺陷病毒潜伏与激活的动力学机制

目的 治疗艾滋病最大的障碍在于无法根除人类免疫缺陷病毒（HIV）潜伏于人体细胞所形成的病毒存储库。构建描述病毒存储库建立分子机制的动力学模型需考虑生物体内的噪声环境和多重影响因素,本文通过一种全新的动力学结构分解方法将随机微分方程的确定性部分与随机性噪声分开,从而在仅需分析常微分方程不动点的情况下即可判断不同药物靶点的作用效果。方法 使用连续的随机微分方程构建了HIV转录过程的动力学模型,简化了描述系统所需方程的维度,增大了模型的可探索空间,在此基础上,通过计算得到的势能函数和概率分布函数直观表示病毒潜伏与激活的不同表达状态以及它们之间的关系。结果 定量分析了不同动力学参数对系统稳态和势函数的影响程度,分别得到了系统处于双稳态和单稳态时的参数范围,并将不同因素对动力系统分岔的影响程度与生物学实验结果对比,验证了本工作的理论基础。结论 本文突破了以往离散、随机的方法,可以通过常微分方程定量分析HIV转录调控的动力学机制,有利于推广到处理高维情况,进一步研究艾滋病在生物体内的发生发展,从而指导设计实验寻找临床上的治疗方案。     

黄土丘陵区代表性乔灌草植物凋落物关键代谢产物释放的室内模拟研究

凋落物源代谢产物在植物-土壤系统中发挥着重要生态作用,该研究以黄土丘陵区刺槐、油松、沙棘、狗尾草和达乌里胡枝子等5种代表性乔灌草植物的凋落物为研究对象,以土壤混水振荡沉淀后收集上清液的方式提取客土微生物,通过均匀喷施上清液对凋落物进行接种,并在室温(25℃)恒湿(凋落物持水率维持在约100%)条件下进行室内分解模拟,研究该过程中7种代谢产物的降解和释放特征,以期更深入地理解凋落物分解过程及其可能的后续生态学效应,为林草生态系统管理提供依据。结果显示：(1)150 d的分解过程中,5种凋落物的木质素均呈分解前期(0～60 d)少部分降解(<30%)、后期趋于停滞的趋势;水溶性酚、凝缩单宁和黄酮呈分解前期(0～30 d)快速释放大部分(>80%)、后期显著减缓的趋势;萜类呈持续释放、甚至在试验后期明显加速的趋势;可溶性糖和氨基酸的释放均呈现在短时间内快速释放、随后缓慢释放的趋势。总体而言,除木质素呈慢速降解状态外,其他代谢产物均呈超速释放状态。(2)7种代谢产物的年降解或释放速率总体均呈现沙棘和刺槐凋落物显著高于达乌里胡枝子、狗尾草和油松凋落物的规律(P<0.05)。(3...     

短期氮沉降改变毛竹林凋落物和土壤有机质化学组成

为了探究短期氮沉降对凋落物和土壤有机质化学组成的影响,以亚热带毛竹林为对象,于2020年7月—2022年1月设置氮沉降增加(施氮量50 kg N·hm^-2·a^-1)处理,利用热裂解气相色谱质谱联用(Py-GC/MS)技术,对毛竹林毛竹叶/根凋落物和土壤的有机质化学组分进行了分析。结果表明：与对照相比,短期氮沉降处理土壤有机质中酚类的相对含量显著增加了50.9%,而脂肪酸的相对含量显著减少了26.3%;叶凋落物中烷烯烃和木质素的相对含量显著增加了51.9%和33.5%,酚类和多糖的相对含量显著减少了52.2%和56.3%;根凋落物中多杂环芳香烃的相对含量显著减少了16.6%。土壤有机质中脂肪酸的相对含量与叶凋落物中多糖的相对含量呈显著正相关;土壤有机质中酚类的相对含量与叶凋落物中木质素的相对含量呈显著正相关,与多糖的相对含量呈显著负相关。短期氮沉降对毛竹林毛竹叶/根凋落物和土壤的总有机碳、总氮和碳氮比均无显著影响,但是会显著改变三者的有机质化学组成;另外,短期氮沉降下土壤有机质化学组成的变化受叶凋落物有机质化学组成的影响。