内蒙古典型草原地上净初级生产力对气候变化响应的模拟

利用内蒙古锡林浩特国家气候观象台1994～2009年牧草生长季逐月实测资料,对CENTURY模型进行检验,模拟内蒙古典型草原1953～2010年间地上净初级生产力(ANPP)动态,并与26个气象因子进行相关性分析。模型检验结果显示,模拟值与观测值之间的相关系数为R2=0.66,斜率b=0.95,误差平方根值为50.51g.m-2,平均绝对百分比误差为44.19%。结果表明:(1)CENTURY模型能比较准确地模拟这类草原的季节动态和年际变化;在过去的58年中,内蒙古典型草原温度增加,降水减少,ANPP下降;ANPP变化趋势与降水量相似。(2)用实际气象观测资料模拟获得的ANPP随气温和降水的变化呈现出明显的变化规律,生长季内地上生物量对降水和温度的季节性分布也非常敏感;相关分析进一步表明,ANPP对生长季内降水量和极端高温非常敏感,而与年极端最低气温、平均地面温度、日照时数、平均风速和最大积雪深度无显著相关关系;过去58年研究区ANPP下降是降水减少、温度升高以及干旱事件频发共同作用的结果。(3)根据预测,在SRES B2情景下,未来50～100年内蒙古典型草原生长季平均最高气温和最低气温都将呈升高趋势,2080s分别升高4.01℃、4.35℃,每10年增加速率分别为0.35℃和0.38℃;降水量略呈增加,2020s、2050s和2080s研究区生长季将分别增加3.17%、5.13%和7.03%,每10年增加速率为0.09mm;ANPP呈下降趋势年际间波动较大,2020s、2050s和2080s研究区将分别下降5.76%、7.52%和11.42%,每10年下降速率为0.76g.m-2。     

春兰内生真菌的分离及其抑菌活性的初步研究

采用平板分离法从皖西大别山野生兰花的根、茎、叶中分离内生真菌32株,用琼脂块法对获取的菌株进行抑菌活性筛选,其中有4种兰花内生真菌对供试菌株有抑菌作用,占总分离菌株的12.50%,对抑菌活性较强的一株内生真菌进行形态学鉴定,结果表明它属于无孢类群。     

动态及对气候变化响应的模拟分析

水分条件不仅影响半干旱区群落的组成, 而且在一定程度上决定了群落的功能。处于不同水分条件生境下群落的优势物种在水分利用和同化物利用效率方面的功能特征会存在差异, 这些差异将导致群落对于气候变化产生不同的响应, 进而影响到景观和区域尺度上对于全球变化下碳动态和格局的分析。该文选取了锡林河流域典型草原区沿水分梯度的4个代表群落, 在野外实验测定并结合长期定位研究成果基础上, 利用BIOME-BGC模型对代表群落的长期净初级生产力(Net primary productivity,NPP)动态进行了模拟和模型验证。 通过分析该地区1953～2005年气候变化趋势, 推测了未来可能的气候变化情景, 进而模拟了气候变化下4个群落长期NPP动态的响应。结果表明,当前气候条件下, 羊草(Leymus chinensis)群落NPP平均值为197.76 gC·m^-2 (SE=7.11), 大针茅(Stipa grandis)群落NPP平均值为198.95 gC·m^-2 (SE=6.41), 贝加尔针茅(Stipa baicalensis)群落NPP平均值为210.41 gC·m^-2(SE=7.87), 克氏针茅(Stipa krylovii)群落NPP平均值为144.92 gC·m^{- 2} (SE=4.64), 4个群落NPP平均值为188.01 gC·m^-2 (SE=3.72); 气候变化情景下, 温度增加下(P0T1),NPP平均下降14.2%,降水增加下(P1T0), NPP平均增加13.2%,温度与降水都增加情景下(P1T1), NPP平均下降2 .7%, 但由于生境水分条件差别和优势物种功能特征差异, 4个群落表现出了增减幅度不同的趋势。对气候因子的敏感性分析及回归分析表明, 降水是该地区NPP最主要的决定因子, 而温度决定作用相对较小,主要通过影响植物的呼吸和水分蒸散等过程影响NPP。在最有可能代表未来气候 变化的温度增加的两种情景下(P0T1、P1T1), NPP均呈下降趋势。群落NPP对气候变化的响应趋势与水分胁迫系数(Water stress index, WSI)、碳胁迫系数(Carbon stress index, CSI)变化密切相关。克氏针茅群落由于所处生境水分条件差,WSI高,对降水的依赖程度最大;贝加尔针茅群落一方面处于较好的水分生境,具有较小的WSI,另一方面,由于具有高碳氮比,维持呼吸消耗的光合产物比例低,CSI远低于其它3个群落, 未来气候变化下, NPP较其它3个群落仍较高。     

基于CASA模型的内蒙古典型草原植被净初级生产力动态模拟

 植被净初级生产力及其对气候变化的响应研究是全球变化的核心内容之一。在利用内蒙古典型草原连续13年的地上生物量资料对基于遥感信息的生态系统碳循环过程CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型验证的基础上, 分析了内蒙古典型草原1982~2002年植被净初级生产力(Net primary productivity, NPP)的时间变异及其影响因子。结果表明: 1) 1982~2002年21年间内蒙古典型草原的平均年NPP为290.23 g C·m^–2·a^–1, 变化范围为 145.80~502.84 g C·m^–2·a^–1; 2)内蒙古典型草原NPP呈增加趋势, 但没有达到显著性水平, 其中1982~1999年的18年间NPP呈现非常显著的增加趋势(p<0.01), NPP增加的直接原因是由于生长旺季生长本身增强所致; 3)内蒙古典型草原NPP与年降水量呈极显著的相关关系, 年降水量显著影响NPP的变异, 而NPP与年均温无显著相关关系。     

沿水分梯度草原群落NPP动态及对气候变化响应的模拟分析

 水分条件不仅影响半干旱区群落的组成, 而且在一定程度上决定了群落的功能。处于不同水分条件生境下群落的优势物种在水分利用和同化物利用效率方面的功能特征会存在差异, 这些差异将导致群落对于气候变化产生不同的响应, 进而影响到景观和区域尺度上对于全球变化下碳动态和格局的分析。该文选取了锡林河流域典型草原区沿水分梯度的4个代表群落, 在野外实验测定并结合长期定位研究成果基础上, 利用BIOME-BGC模型对代表群落的长期净初级生产力(Net primary productivity,NPP)动态进行了模拟和模型验证。 通过分析该地区1953～2005年气候变化趋势, 推测了未来可能的气候变化情景, 进而模拟了气候变化下4个群落长期NPP动态的响应。结果表明,当前气候条件下, 羊草(Leymus chinensis)群落NPP平均值为197.76 gC·m^-2 (SE=7.11), 大针茅(Stipa grandis)群落NPP平均值为198.95 gC·m^-2 (SE=6.41), 贝加尔针茅(Stipa baicalensis)群落NPP平均值为210.41 gC·m^-2(SE=7.87), 克氏针茅(Stipa krylovii)群落NPP平均值为144.92 gC·m^{- 2} (SE=4.64), 4个群落NPP平均值为188.01 gC·m^-2 (SE=3.72); 气候变化情景下, 温度增加下(P0T1),NPP平均下降14.2%,降水增加下(P1T0), NPP平均增加13.2%,温度与降水都增加情景下(P1T1), NPP平均下降2 .7%, 但由于生境水分条件差别和优势物种功能特征差异, 4个群落表现出了增减幅度不同的趋势。对气候因子的敏感性分析及回归分析表明, 降水是该地区NPP最主要的决定因子, 而温度决定作用相对较小,主要通过影响植物的呼吸和水分蒸散等过程影响NPP。在最有可能代表未来气候 变化的温度增加的两种情景下(P0T1、P1T1), NPP均呈下降趋势。群落NPP对气候变化的响应趋势与水分胁迫系数(Water stress index, WSI)、碳胁迫系数(Carbon stress index, CSI)变化密切相关。克氏针茅群落由于所处生境水分条件差,WSI高,对降水的依赖程度最大;贝加尔针茅群落一方面处于较好的水分生境,具有较小的WSI,另一方面,由于具有高碳氮比,维持呼吸消耗的光合产物比例低,CSI远低于其它3个群落, 未来气候变化下, NPP较其它3个群落仍较高。     

天山北坡不同海拔梯度山地草原生态系统地上净初级生产力对气候变化及放牧的响应

以天山北坡三工河流域为例,利用改进后的Biome-BGC模型分别模拟了仅气候变化（Clm）、气候变化与放牧联合作用（ClmGra）下研究区不同海拔梯度3种山地草原生态系统（低山干旱草原,LAG;森林草甸草原,FMG;高寒草甸草原,AMG）1959—2009年地上净初级生产力（Aboveground Net Primary Production,ANPP）的动态,并通过假设27种放牧强度情景（0—8 羊/ha）模拟了其ANPP随放牧强度增加的变化趋势。近50年气候变化致使研究区各海拔梯度草原生态系统ANPP整体均呈上升趋势,但在放牧联合作用下,不同草原类型ANPP变化趋势差异显著;放牧导致FMG和AMG的ANPP呈下降态势,分别减少30.0%和33.2%,对比之下,由于1980前较低放牧强度促进了LAG的ANPP,放牧导致其ANPP整体增加1.3%。随着放牧强度增加,LAG的ANPP呈先增后减趋势,且在干旱年份最为显著;而FMG和AMG的ANPP呈显著非线性递减趋势。这些结果表明,近50年气候波动可能有利于中亚干旱区山地草原生态系统生产力的提高,但日益增强的放牧活动导致其净初级生产力显著降低;放牧对FMG与AMG生产力的负面效应随放牧强度增加而增强,但适度放牧可能促进LAG净初级生产力,尤其在干旱年份。     

古银杏内生真菌的分离及其抑菌活性

采用组织分离法从古银杏健康组织中分离得到55株内生真菌, 其中28个分离菌株在PDA培养基上不产孢子, 占总分离菌株的50.9%, 其它菌株根据其在PDA培养基上的培养特征, 10株被鉴定为青霉、6株为曲霉、4株为交链孢霉、3株为简梗孢霉, 另外酵母、毛霉、小单头孢霉、镰孢霉各1株。考察内生真菌培养上清对7种受试指示菌的抑制作用, 共筛选得到23株至少对一种指示菌的生长有抑制作用的菌株, 其中11株为不产孢真菌, 占活性菌株的47.83%。对活性最强的一株菌进行形态学和分子生物学鉴定, 将其确定为Xyla     

西洋参内生真菌抑菌活性的初步研究

以金黄色葡萄球菌、蜡状芽胞杆菌、枯草芽胞杆菌、大肠杆菌、鼠伤沙门氏菌及肠炎沙门氏菌为测试菌种,对从西洋参(Panax quinquefolium L.)的茎和叶中分离得到的36株内生真菌进行抑菌活性试验,并测定活性菌株的代谢产物和不同极性物质对测试病菌的抑菌活性。试验筛选出2株具有明显抑菌活性的内生真菌,它们的代谢产物和不同极性物质对金黄色葡萄球菌和蜡状芽胞杆菌的抑菌效果最佳,其中胞外多糖和正丁醇提取物的抑菌效果较好。     

药用植物二色补血草内生真菌分离及其抑菌活性初步研究

对药用植物二色补血草内生真菌进行分离,以番茄灰霉病菌、黄瓜枯萎病菌、枸杞黑果病菌、黄瓜立枯病菌、小麦全蚀病菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌为靶标菌,采用对峙法和改进的菌块法进行抗菌活性初步筛选。结果表明:(1)从二色补血草根、茎、叶组织器官中分离出18株内生真菌,其中以叶部最多,根部和茎部次之;经形态学初步鉴定归于2目,2科,4属。(2)有10株内生真菌对2种或多种植物病原真菌有不同程度的抑制作用,占分离菌株总数的55.6%;8株内生真菌对1种或多种供试细菌具有不同程度的抑制作用,占分离菌株总数的44.4%;菌株LBEFL001和LBEFL006分别对5种供试真菌具有明显抑制作用,属于曲霉属和青霉属;菌株LBEFR006、LBEFS002分别对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌2种供试细菌具有明显抑制作用,属于梭孢霉属;菌株LBEFL004对枯草芽胞杆菌和金黄色葡萄球菌2种供试细菌具有明显抑制作用,属于曲霉属。研究发现,二色补血草具有较为丰富的内生真菌资源,对植物病原真菌具有明显的抑菌活性,且抑菌范围较宽;对病原细菌抑制作用具有一定的选择性,总体上对金黄色葡萄球菌抑制作用明显。     

白木香内生真菌的分离鉴定及其抑菌活性

从白木香Aquilaria sinensis（Lour．）Gilg木质部的树脂形成部位和健康部位中共分离获得42株内生真菌,经初步鉴定,产孢的33株分属于3目4科7属,其余未产孢的9株暂归为无孢菌群。采用杯碟法和MTT法分别测定了各菌株的发酵上清液对3种病原菌的体外抑菌活性和2种肿瘤细胞的体外细胞毒活性。结果表明,白木香木质部健康部位内生真菌以枝顶孢霉属为优势属,而树脂形成部位的内生真菌种类比健康部位要多,且以青霉属为优势属。其中26株至少能抑制一种指示菌,占总数的61．9％;7株对指示瘤株具有细胞毒活性,占总数的16．7％。抑菌活性菌株主要分布在枝顶孢霉属和青霉属。枝顶孢霉属菌株抑菌活性较强,其抗菌活性成分值得进一步研究。     

白花泡桐内生真菌的分离鉴定及抗菌活性筛选

从白花泡桐根、茎、叶中分离出19株内生真菌,对分离出的真菌分别利用琼脂块法和纸片扩散法进行初选和复选,通过形态学特征观察和rRNA基因ITS序列系统发育分析对抗菌活性菌株进行鉴定。抑菌试验结果显示JSD-8、JM-1和JM-10等3株内生真菌对枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)CGMCC1.769、大肠杆菌(Escherichia coli)CGMCC1.1103和白色念珠菌(Candida albi-cans)ATCC10123均有一定的抗菌活性。鉴定结果表明,JSD-8、JM-1、JM-10分别属于串珠赤霉菌(Gibberella moniliformis)、长柄链格孢菌(Alternaria longipes)和托姆青霉菌(Penicilium thomii)。     

天山花楸内生真菌的分离及其抗菌活性物质的初步研究

采用组织块分离法从天山花楸茎、叶、果实中分离出17株内生真菌,分别运用对峙培养法和菌丝生长速率法进行初筛、复筛和抑菌活性试验,为抗菌活性菌株的应用以及抗菌物质的分离提纯奠定基础。结果表明:(1)菌株L18对棉花枯萎病菌和棉花黄萎病菌的抑菌作用较强。(2)形态学特征观察和rRNA ITS序列系统发育分析结果初步鉴定菌株L18为波兰青霉(Penicillium polonicum)。(3)该菌株发酵液中抑菌活性物质对温度较敏感,40℃处理后抑菌活性降低至对照的59.1%;对日光不稳定,而对紫外光较稳定;能被蛋白酶降解。(4)乙酸乙酯萃取该抑菌活性物质效果较佳,表明其极性较小,初步推测此活性物质属于蛋白质或肽类物质。     

濒危植物七子花内生真菌的分离鉴定及抗菌活性筛选

首先从濒危植物七子花中分离到38株内生真菌,综合运用形态特征和分子生物学技术,明确其分类地位。38株植物内生真菌分属于6个属和1个无孢子群,其中交链孢属和刺盘孢属为优势菌群,葡萄座腔菌属、镰刀菌属、赤霉菌属、拟茎点霉属和无孢子群为常见属。以大肠埃希菌、白色念珠菌、金黄色葡萄球菌为靶标菌对获得菌株发酵液粗提物进行抑菌试验,发现95%以上的菌株对试测细菌具有一定的抗菌活性,表明七子花内生真菌的抗菌活性十分普遍;其中QZHⅡ10对大肠埃希菌具有较好的抑菌活性,抑菌圈直径为12.0 mm;而QZHⅡ07则对金黄色葡萄球菌的抑菌活性较强,抑菌圈达到15.5 mm。这表明七子花内生真菌具有开发为微生物源杀菌剂的价值。     

青蒿内生真菌分离、分子鉴定及深绿木霉对青蒿的促生作用研究

为从青蒿(Artemisia annua L.)内生真菌中筛选有促生作用的菌株,用组织分离法从青蒿侧枝中分离内生真菌并进行分子鉴定,对其中1株真菌深绿木霉对青蒿幼苗的促生作用进行了研究。结果表明,从青蒿侧枝中获得23株内生真菌,鉴定出16种,以炭疽菌属占优势。深绿木霉发酵液对青蒿种子发芽和幼苗生长具有显著抑制作用;深绿木霉液体发酵菌丝体在4-5月对青蒿幼苗生长具有显著的促进作用,但7月以后没有明显促进作用。因此,深绿木霉可作为青蒿苗肥,与化肥配合可施用于成株。     

气候变化对阔叶红松林潜在地理分布区的影响

物种地理分布主要取决于它对气候、地形等环境因子的适应性。基于22个环境因子和阔叶红松林的4类主要建群树种——红松、紫椴、水曲柳和蒙古栎的地理分布数据,采用最大熵模型模拟了阔叶红松林的潜在分布区域,并分析决定阔叶红松林地理分布的主要气候和地形因子,最后利用政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的3种排放场景(SRES-A2、SRES-A1B、SRES-B1)下2020、2050、2080年的气候数据预测阔叶红松林的未来潜在分布区。结果表明:各树种的受试者工作特征曲线下面积(AUC值)都大于0.8,说明模型有很好的预测能力;影响阔叶红松林分布的主导环境因子是年降雨量、季节性降雨量、海拔、年平均温度、最湿季度的平均温度。在基准气候条件下,阔叶红松林的高度适宜分布区主要分布在长白山和小兴安岭地区,占研究区总面积的11.69%,低度适宜区面积、不适宜区面积分别占研究区总面积的23%和65.31%。模型预测结果显示,未来在A2、A1B和B1气候情景下,阔叶红松林高度适宜区的南界与北界都向北移动,其面积有缩减的趋势,而低度适宜区的面积有增加的趋势。     

天麻内生真菌菌群组成的初步研究

从采自贵州、陕西、四川和云南的天麻组织中共分离获得62株内生真菌。经形态学与分子生物学相结合鉴定,62株内生真菌分属于3个亚门、5纲、7目、9科、13属。研究结果还表明采自不同地点的天麻以及天麻不同部位的内生真菌的类群与分布存在明显差异。     

北细辛不同部位内生真菌的多样性与抑菌活性

为探讨北细辛(Asarum heterotropoides)不同部位可培养内生真菌种群结构的差异,采用植物组织平板分离法分离北细辛根、根状茎、越冬芽三个部位内生真菌,结合形态学和分子生物学方法鉴定菌株,并系统分析和比较其种类和多样性。从北细辛三个部位共分离得到117株内生真菌,其中97株归属于6纲6目8科9属17种。相似性和多样性分析表明,北细辛不同部位内生真菌的组成结构上存在差异,根部内生真菌的多样性指数最高,越冬芽最低。采用菌饼法检测其抑菌活性,G 3-3、G 4-10-1、G 2-2-1、GZJ 2-12-2对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)有抑制作用,G 3-3、G 2-2-1、GZJ 2-12-2、GZJ 1-6、G 3-8对枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)有抑制作用。GZJ 2-12-2对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌(Escherichia coli)、枯草芽胞杆菌均有抑制作用。