西辽河流域植被NPP时空分布特征及其影响因素研究

为研究西辽河流域植被生长特征及受气候变化的影响,该文以2000年—2015年MOD17A3的年均植被净初级生产力(NPP)数据、植被类型数据、土壤类型数据以及气温、降水资料为基础,利用GIS和RS技术,分析了西辽河流域植被净初级生产力时空格局、演变特征及驱动因子。结果表明:(1)西辽河流域近16年来植被NPP总量呈波动增加的趋势,变化范围为156.89～260.90 g C·m^-2·a^-1,平均值为219.76 g C·m^-2·a^-1,空间分布呈“边缘高、中间低”的特征; 植被NPP变化斜率为-16.53～16.65,95.74%的区域NPP呈增加趋势。(2)不同植被类型的NPP总量大小排序为草原>栽培植被>阔叶林>灌丛>草甸>针叶林; 西辽河流域固碳的植被类型主要是草原、栽培植被以及阔叶林,固碳能力较强的为针叶林。(3)生长在棕壤、褐土和潮土的植被年均NPP较高,生长在栗钙土和风沙土的植被年均NPP较低。(4)16年间植被NPP增长主要受降雨影响。气候暖-湿化及生态建设工程的实施,促进了西辽河流域植被的生长。以上研究结果为后期流域生态环境治理提供了科学依据及数据支持。     

2010年中国农作物净初级生产力及其空间分布格局

采用2011-2012年全国实测水稻、小麦、玉米、大豆、油菜、棉花6种作物的生物量获得的干燥系数（DC）、收获指数（HI）和根冠比（R/S）,结合2010年以县为单位的农业统计数据估算了2010年中国农作物产生的净初级生产力（NPP）。2010年中国农作物产生的NPP为596 Tg C,其中地上NPP为517 Tg C,地下NPP为80 Tg C。NPP空间分布不平衡,主要集中在东北的松嫩三江平原、黄淮海平原、长江中下游平原、西南的四川盆地和华南的珠江流域。单位面积农作物产生的NPP介于9-2094 g C m^-2 a^-1之间,平均密度为519 g C m^-2 a^-1。NPP密度（NPPD）较高的地区主要分布在中国的东部的湿润、半湿润地区以及内陆灌溉条件较好的地区。9个农业区中,黄淮海区农作物产生的NPP最多,东北区NPPD最高,青藏区农作物NPPD最低,产生的NPP也最少。作物种植面积能解释98%农业区之间NPP差异。通过对每个区域内县域NPPD与气候因子和化肥因子做相关分析,发现化肥施用量、日照时数、气温和降水均对NPPD的空间分异有影响,但是9个区域的主导因素不同。     

河西走廊植被净初级生产力时空变化及其影响因子研究

干旱半干旱区植被NPP变化对全球碳循环有重要影响,该区域NPP对气候变化的响应表现出较大的时空异质性,其驱动机制并不十分清楚。选择中国河西走廊,利用随机森林算法估算了2002-2018年的NPP,基于偏导数法计算了气候与人类活动对NPP的影响。结果表明：（1）随机森林算法能较好的适用于干旱半干旱区NPP估算。（2）2002-2018年间河西走廊年NPP的平均值为153.32 gC m^-2 a^-1,总量为37.468 Tg C/a,呈东南向西北递减的分布特征,研究期间NPP呈2.37 gC m^-2 a^-1（P=0.09）增长趋势。（3）河西走廊NPP变化52.51%由气候因子贡献,47.49%由人类活动贡献。（4）在气候变化对NPP的影响中,降水主导了该区72.21%的区域,温度对NPP变化量的贡献占73.71%,前者影响着NPP变化格局,后者主导NPP变化数量。升温和增湿均有利于该区NPP增加,随着西北地区气候暖湿化,河西走廊植被会持续改善,该研究有助于理解干旱半干旱区NPP对气候变化的响应机制,为适应气候变化政策制定提供理论依据。     

Simulation of forest net primary production and the effects of fire disturbance in Northeast China

 森林净初级生产力(NPP)是衡量陆地碳源/汇的重要参数, 准确地估算森林生态系统的NPP, 同时通过引入干扰因子以期更加完整地描述生态学过程及其响应是目前森林生态系统碳循环研究的重点。因此, 该研究基于北方生态系统生产力(BEPS)模型, 结合遥感数据和气象数据等模拟2003年东北林区NPP; 将BEPS模型模拟的结果作为整合陆地生态系统碳收支(InTEC)模型的参考年数据, 模拟东北林区1901–2008年的NPP, 并在InTEC模型中加入林火干扰数据, 模拟大兴安岭地区1966–2008年的森林NPP。结果显示: 在1901年, 东北林区NPP平均值仅为278.8 g C·m^–2·a^–1, 到了1950年, NPP平均值增加到338.5 g C·m^–2·a^–1, 2008年NPP平均值进一步增加到378.4 g C·m^–2·a^–1。其中长白山地区的NPP平均值始终最高, 大兴安岭次之, 小兴安岭始终最低。到了2008年, 大、小兴安岭和长白山地区的NPP平均值都有较大涨幅, 其中涨幅最高的是长白山地区, 达到200–300 g C·m^–2·a^–1; 东北三省中, 黑龙江和吉林的NPP平均值和总量都比较高, 辽宁相对较低, 但相比于1901年的涨幅最高, 达到70%; 重大火灾(100–1000 hm²)对NPP的影响不是很大, 而特大火灾(>1 000 hm²)的影响比较大, 使NPP下降幅度达到10%左右, 其他火灾年份, NPP增长迅速并保持在较高水平; 对火灾面积在100 000 hm²以上的4个年份的NPP进行分析, 发现NPP平均值都大幅度下降, 其中1987年下降幅度最大, 为11%以上。     

气候变化与人类活动对内蒙古东部草地净初级生产力的影响

内蒙古东部草地是该区域的主体生态系统类型,属于脆弱的生态系统,对气候和人类活动反应敏感。基于土地覆被数据和改进CACS模型,估算得到的草地NPP,分析2000-2015年内蒙古东部草地和NPP时空格局与年际动态。进而,定义相对退化指数（RDI）,确定草地生产力变化过程中人类活动因素的贡献率,分析内蒙古东部地区2000-2015年RDI空间格局与年际动态。同时,分析16年间NPP和气候因子相关关系。结果表明：1）2000-2015年间,损失草地面积4743.80 km²,新增草地面积2705.57 km²。2）2000-2015年内蒙古东部地区草地植被平均NPP位于166.56-248.14 gC m^-2 a^-1之间,NPP在波动中呈现明显的上升趋势（3.65 gC m^-2 a^-1/a,R²=0.47）。3）2000-2015年RDI在16.64%-30.54%之间波动,RDI值呈缓慢下降趋势,表明人类活动对草地植被净初级生产力的干扰程度在下降。4）草地NPP变化主要是因为草地本身生产力下降。整体来看相关草地保护工作取得了阶段性进展,草地生境质量得到有效缓解,草地生态环境得到转变。     

基于NPP分配的生产和生态功能协同提升模式——以西藏拉萨河谷半农半牧村为例

在人类占用净初级生产力（HANPP）等研究基础上,提出了净初级生产力（NPP）权衡假设,即生态系统供给、调节服务的权衡受到HANPP各组分分配比例的影响;基于NPP权衡假设构建了生产生态协同提升模式效果的分析框架。以西藏拉萨河流域白朗村为例,基于实地采样、监测数据,分析了生态修复前、协同提升及河谷种草模式下,白朗村的HANPP组分、空间格局,以及生产、生态功能（牲畜养殖数量、碳固定服务和空气净化服务）。结果表明：在实施生态修复前,白朗村共有牲畜15990羊单位,HANPP为35.0 g C/m²,占潜在NPP的13.8%,其中收获导致的HANPP_harv占40.0%;生态系统空气净化服务为12.0 g SO₂ m^-2 a^-1,碳固定服务为6245.4 g C m^-2 a^-1。协同提升后,HANPP总量基本保持不变,但结构发生了变化,其中HANPP_harv提高了4.2%,土地利用导致的HANPP_luc降低了1.8%。同时,养殖牲畜数量增加6.3%,生态系统调节服务基本保持同一水平。在河谷种草模式下,HANPP总量相比实施生态修复前降低了67.0%,结构变化更加剧烈。HANPP_harv增加了84.2%,为25.8 g C/m²;HANPP_luc降低了167.0%,为-14.2 g C/m²。牲畜数量大幅增加了2.2倍（35195.0羊单位）;而空气净化服务也提高了15.1%（13.8 g SO₂ m^-2 a^-1）,碳固定服务提高了5.0%（6560.1 g C m^-2 a^-1）。研究表明,NPP权衡假设可以为定量分析区域尺度生态系统服务权衡提供一定的理论支持,促进生产生态功能协同提升的生态修复模式优化。     

Modeling the interannual variation and response to climate change scenarios in gross and net primary productivity of Pinus elliottii forest in subtropical China

In this study, the BIOME-BGC model, a biogeochemical model, was used and validated to estimate GPP (Gross Primary Productivity) and NPP (Net Primary Productivity) of Pinus elliottii forest in red soil hilly region and their responses to inter-annual climate variability during the period of 1993–2004 and climate change scenarios in the future. Results showed that the average total GPP and NPP were 1941 g C m^?2a^?1 and 695 g C m^?2a^?1, and GPP and NPP showed an increasing trend during the study period. The precipitation was the key factor controlling the GPP and NPP variation. Scenario analysis showed that doubled CO₂ concentration would not benefit for GPP and NPP with less than 1.5% decrease. When CO₂ concentration fixed, GPP responded positively to precipitation change only, and temperature increase by 1.5°C with precipitation increase, while NPP responded positively to precipitation change only. When CO₂ concentration was doubled and climate was changed, GPP and NPP responded positively to precipitation change, and GPP also responded positively to temperature increase by 1.5°C with precipitation change.     

北部湾南流江流域植被净初级生产力时空分布及其驱动因素

分析北部湾南流江流域净初级生产力时空动态变化特征及其驱动机制,为该区域生态环境保护及应对气候变化提供科学依据。基于光能利用率模型（CASA）,利用遥感数据、气象数据和植被类型数据估算了研究区2000-2015年流域的净初级生产力（NPP）,借助于Theil-Sen趋势、Mann-Kendall检验以及Hurst指数等数理统计方法对研究区NPP的时空变化特征、未来趋势及其驱动因素进行了定量化分析。结果表明：①时间尺度上,流域NPP总体上呈现出波动上升趋势,增速为44.03 g C m^-2（10 a）^-1,快于广西自治区,上游和下游地区NPP快于全区,而中游地区慢于全区;②空间尺度上,流域NPP的分布规律表现出明显的地域分异,中游最高（1098.99 g C/m²）,下游次之（1041.71 g C/m²）,而上游最小（1013.22 g C/m²）。NPP的Sen趋势度介于-77.10-74.80 g C m^-2 a^-1之间,在空间上呈现出增加的趋势。③空间波动性上,流域NPP的变异系数较大,其值介于0.01-0.71,其中洪潮江水库、小江水库周边以及玉林市的城乡建设用地扩张区域处于高波动状态,而流域中部的六万大山以及五皇山地带则处于低波动状态;④未来变化趋势上,流域NPP的Hurst指数范围介于0-0.99之间,平均值为0.70,呈现单峰右偏分布,预示着流域NPP未来处于持续性增加的趋势;⑤驱动机制上,流域NPP与多年平均气温呈正相关关系,与年均降水量呈负相关关系,气温是该流域植被NPP的主控因子。由耕地转化为建设用地所导致的NPP损失值最大,其值达到4715.62 t/a,而草地转换为建设用地导致NPP损失值最小,其值仅为184.63 t/a。     

Soil respiration of two dominant tundra communities under controlled temperatures in Changbai Mountain, Northeast China

Numerous seasonal snowpacks exist on alpine tundra of Changbai Mountain, Northeast China. The structure and species composition are distinct between snowpack and nonsnowpack communities, implying the difference in ecological processes in the subsurface. In order to clarify the relationship between soil respiration with thermal condition in snowpacks, as well as its seasonal variation, the respiration in response to temperature was measured based on simulated experiments. In addition to soil temperature, primary productivity was also investigated by harvesting the current-year aboveground growth. Field sampling was conducted in two community types: Rhododendron aureum community occurred in snowpack and Vaccinium uliginosum var. alpinum community (as reference) in snow-free area. An Li-8100 soil respiration system (Li-COR Co.) was used for measuring CO₂ release. Soil organic matter, total nitrogen and available nitrogen were analyzed. Hydrolizable nitrogen in Vaccinium community was 370–585 mg kg^?1, total nitrogen was 0.298%–0.468%, and organic matter was 13.5%–17.3%. In Rhododendron community, hydrolizable nitrogen was 445–583 mg kg^?1, total nitrogen was 0.465%–0.696%, and organic matter was 15%–22%. Organic matter within 10 cm depth was 4.07 kg m^?2 in Vaccinium community, and 5.31 kg m^?2 in the other. Temperature-dependent equations indicated that Q₁₀ values in both communities were around 2, with the ranges of 1.81–2.67 in Vaccinium community and 1.67–2.21 in Rhododendron community. The temperature-dependent equation was formed as y = ae^bx, where y is respiration rate (μmol kg^?1 h^?1), a and b are coefficients, and x is temperature in Celsius degree. Coefficient a was 52–148 in Vaccinium community and 34–167 in Rhododendron community, with significant variation among samples taken in different years. The daily respiration (g C kg^?1 d^?1) equation was y = 0.021733e^0.084063x for Vaccinium community, and y = 0.023482e^0.06x for Rhododendron community, both varied significantly with season. As to yearly respiration rate, it was 8.57–17.96 g C kg^?1 a^?1 in Vaccinium community, with a peak in May and relatively even in other time. The yearly respiration calculated by an integrated equation fitted with samples taken in all seasons was 10.24 g C kg^?1 a^?1. By covering Vaccinium community with a quilt in the field during the winter, soil temperature was slightly raised. During the frozen season, the temperature was raised by approximately 1.5 °C. Hence the annual respiration was 544.41 g C m^?2, 12 g C m^?2 higher than that of the reference. Respiration for Rhododendron community was in the range of 4.57–21.15 g C kg^?1 a^?1, with its maximum in May. By the integrated equation, it was 10.35 g C kg?1a^?1or 537 g C m^?2 a^?1. The yearly respiration was 441–544 g C m^?2 a^?1 in Vaccinium community and 449–486 g C m^?2 a^?1 in Rhododendron community. Taking the form of respiration on the basis of per kg of organic carbon, it was 118 g C (kg C)^{? 1} a^?1 in Vaccinium community and 101 g C (kg C)^{? 1} a^?1 in Rhododendron community. In particular, winter respiration in Vaccinium community was 2.10 g C kg?1, or 20.50% of yearly total, and merely 1.59% in the coldest month. While in Rhododendron community, it was 3.40 g C kg?1, or 32.84% of yearly total, significantly higher than that in Vaccinium community. The respiration in Rhododendron community at elevation 2260 m was 468.21 g C m^?2 a^?1, and the biomass growth was 400 g C m^?2 a^?1. In contrast, due to the thinner snow cover, in elevation 2036 m the biomass growth was 225.0 g C m^?2 a^?1 versus the respiration rate of 486.60 g C m^?2 a^?1. Leaf area index varied significantly in Rhododendron communities, ranging from 1.48 to 3.14, also owing to the difference in snow depth. As a contrary, in Vacciniumu community, the biomass growth was 120.75 g C m^?2 a^?1 and the leaf area index was 1.58. In conclusion, snowpacks provide a suitable condition for microbiomes in the winter, and contribute a large proportion of respiration. This also implies the vigorous activity in nitrogen release during the frozen season, which results in the rapid thriving of plants after snowmelt.     

模拟氮沉降对两种竹林不同凋落物组分分解过程养分释放的影响

利用原位分解袋法研究了华西雨屏区苦竹(Pleioblastus amarus)和撑绿杂交竹(Bambusa pervariabilis × Dendrocala mopsi)人工林几种凋落物组分在模拟氮沉降下分解过程中养分释放状态,试验周期为2 a。氮沉降水平分别为对照(CK, 0 g · m^-2 · a^-1)、低氮(5 g · m^-2 · a^-1)、中氮(15 g · m^-2 · a^-1)和高氮(30 g · m^-2 · a^-1),每月下旬定量地对各处理施氮(NH₄NO₃)。结果表明,苦竹林和杂交竹林凋落物主要由凋落叶、凋落箨和凋落枝组成,其中凋落叶约占80%;两个竹种凋落物在分解过程中养分元素释放的种间差异主要与初始养分元素含量有关;凋落物养分元素初始含量对元素释放模式和最终净释放率的大小具有重要的决定作用;目前,这两种竹林生态系统土壤氮输入主要以大气氮沉降(8.24 g · m^-2 · a^-1)为主,同时凋落物氮输入(苦竹和杂交竹林分别为1.93,5.07 g · m^-2 · a^-1)也是一个重要途径;模拟氮沉降对苦竹凋落物碳、磷、钾、钙元素和杂交竹凋落物碳、氮、磷、钾、钙、镁元素释放的抑制作用较弱,处理与对照之间元素总释放率差异一般小于10%;氮沉降显著抑制了苦竹林凋落物氮元素释放,减小幅度为19.0%-27.2%,但由于氮沉降增加对土壤肥力的直接改良作用,氮沉降的增加并不会因为凋落物分解速率的降低造成植物生长所需养分供应的减少;从短期来看,在氮沉降继续增加的情况下,该地区这类竹林生态系统的碳吸存能力仍可能会因为N沉降对植物生长的促进作用而增加。     

农田节肢动物类群不同分类级别和个体数对物种数的替代效果

农田生物多样性评价中常采用指示类群基于物种鉴定水平的数据计算多样性指数,如果能用高级别的分类鉴定结果(如科)或直接用该指示类群个体数来代替该类群物种水平上的多样性指数,可以极大地节省鉴定的成本和降低鉴定难度。同时采用多个指示类群田间取样数据和多种分析方法验证这个问题有助于获得更为普适的结论。为研究农田节肢动物不同分类级别和个体数对于物种丰富度的替代效果,于2019年5-8月在浙江省宁波市的两片不同管理措施和多生境的农田景观区进行了节肢动物群取样调查,并对蜘蛛和蜂类两个类群进行了科级和物种级别的鉴定。通过分析目级和科级分类水平的数目、指示类群的个体数与物种丰富度之间的相关性;并基于这4个指数进行不同管理措施和生境间的双因素方差分析;同时基于目级、科级和物种级别数据,采用非度量多维尺度分析(NMDS)对比他们在不同管理措施和生境间的种类组成差异。结果显示:(1)将蜘蛛、蜂类分类至科级可分别拟合其物种水平数据63%和89%的变异性,并且比目级的数据相关性更大。(2)两个指示类群的个体数与物种数之间都有极为显著的相关性,且r≥0.7。(3)比起目级数,科级数和个体数在不同管理措施和生境间的差异结果和物种数更类似。(4)基于分科数据的NMDS在不同管理措施和生境间差异的结果也和物种级别数据的结果更类似。因此,在农田生物多样性的评估中,可以在一定程度上采用较高层次分类的数据,其中科级水平的数据作为首选,从而降低分类鉴定难度并提高工作效率。在需要快速进行蜘蛛和蜂类等基于大量标本数目的生物多样性评估时,可直接统计指示类群个体数量来替代物种数结果。     

rDNA ITS序列在ACCC真菌鉴定中的应用

【目的】真菌无处不在,并与人类生活紧密相关。真菌的鉴定是科学研究和资源开发利用的基础。本研究从中国农业微生物菌种保藏管理中心(ACCC)随机选取已经定名的112株库藏真菌菌株作为实验材料,通过DNA测序,评估核糖体DNA内转录间隔区(rDNA ITS)序列在真菌属级鉴定上的应用。【方法】采用真菌DNA条形码rDNA ITS的序列测定和在GenBank中查寻比对的方法,对这些菌株进行属水平的鉴定复核。【结果】通过研究,供试菌株中有80株的属名与原鉴定相符,同时表明序列中套峰的情况降低与Gen Bank中序列比对的相似性。【结论】rDNA ITS序列测定法可以用于真菌菌株进行属水平的鉴定复核,国家菌种保藏机构应对已入库保藏和即将入库的所有真菌菌株都进行属水平的鉴定复核,并对菌株鉴定结果作审慎处理,原定名的名称及其变更历史应以"曾用名"在数据库中保留。     

氮水添加对放牧背景下荒漠草原生产力的影响

水分与氮素作为干旱和半干旱草原生产力的共同限制性因子在退化草原的生态快速修复过程中备受关注。以不同放牧强度背景下的短花针茅荒漠草原为研究对象,开展围封模拟放牧利用实验,同时添加氮素和水分。通过分析历史放牧强度与年份对生产力的影响,以及添加氮素和水分对不同功能群植物生物量的作用,探讨放牧强度对短花针茅草原生产力的内在作用机制,以及如何实现荒漠草原资源合理开发和可持续利用。研究结果显示,降雨量与放牧强度决定着短花针茅草原的植物群落结构。氮素和水分添加可分别提升11%-29%和12%-32%的群落地上生物量,且二者存在显著的交互作用。不同功能群植物的地上生物量对氮素与水分添加的响应存在差异,多年生丛生禾草对氮素和水分添加响应最敏感。氮素与水分添加可显著提高多年生丛生禾草的地上生物量,但与自然降水量相关。氮素添加对地上生物量的影响在正常降雨和稍旱年份作用显著,而水分添加在干旱年份作用显著。在正常降雨年份,以半灌木植物为优势种的轻度放牧背景以添加水分对提升生产力最宜,以多年生丛生禾草和半灌木为共优种的中度放牧背景和以多年生丛生禾草为优势种的重度放牧以同时添加水分和氮素对提升生产力最为宜;在干旱年份不同放牧强度背景下均以同时添加水分和氮素对提升生产力最为宜。我们的结果表明了养分与资源的改善有利于退化短花针茅草原的快速恢复和可持续生产。     

荞麦、高粱根系分泌物对玉米根边缘细胞和根生长的影响

植物的根系分泌物是植物根系与周围环境之间的化学媒介,通过传递特定的信息,调节根际微环境,影响周围植物的生长。玉米(Zea mays L.)和荞麦(Fagopyrum esculentum Moench)是农作物间套作体系中典型的不能搭配的组合,其障碍因素尚不清楚。以玉米为受体植物,采用根悬空培养的方法,研究了荞麦、高粱(Sorghum bicolor(L.) Moench)根系分泌物对玉米根边缘细胞和根生长的影响。结果发现,玉米根边缘细胞离体培养条件下,用荞麦根系分泌物中的小分子物质处理4、8 h显著诱导边缘细胞凋亡、死亡,细胞活率分别比对照降低了71.6%和72.3%;荞麦根系分泌物中的小分子物质对玉米根产生氧化胁迫,诱导根SOD、POD和CAT活性分别比对照高22.6%、33.9%和107.2%,根中超氧阴离子(O₂^-·)和脯氨酸含量分别比对照高33.9%和49.8%;荞麦根系分泌物中小分子物质的胁迫使根细胞膜透性增大,与对照相比升高80.0%,丙二醛(MDA)含量比对照升高31.5%;荞麦根系分泌物中小分子物质诱导根内源激素(IAA)含...     

泡桐丛枝和枣疯病植原体tuf基因上游序列结构、功能和遗传变异比较分析

【目的】探究泡桐丛枝和枣疯病植原体tuf基因上游序列结构、功能差异及其遗传多样性。【方法】利用热不对称交错式PCR(TAIL-PCR)扩增枣疯病植原体tuf基因上游未知序列,利用启动子探针载体pSUPV4构建了泡桐丛枝和枣疯病植原体tuf基因上游序列的大肠杆菌异源表达体系,分析泡桐丛枝、苦楝丛枝、莴苣黄化、桑萎缩、长春花绿变等16SrI组和枣疯病、樱桃致死黄化、重阳木丛枝等16SrV组株系tuf基因上游调控序列的遗传变异特征和启动子活性。【结果】泡桐丛枝等16SrI组植原体株系tuf基因和其上游fus A基因之间的间区序列长129-130 bp,预测有完整的启动子保守结构。泡桐丛枝植原体tuf基因上游130 bp片段具有启动子活性,此间区序列在5种35株16SrI组株系中存在4种变异类型;枣疯病植原体等16SrV组株系fusA和tuf基因间区长53-54 bp,未预测到完整启动子结构。枣疯病植原体tuf基因上游144 bp和346 bp片段均未检测到启动子活性,fus A和tuf基因间区序列在3种20株16SrV组株系中存在2种变异类型。fus A-tuf基因间区序列相对保守,基于此序列构建的进化树可清晰区分不同组别的植原体株系。【结论】研究方法和结果为深入研究植原体基因表达与调控、揭示植原体生长繁殖规律及其致病机理等奠定了良好的基础。     

植被和梯田对黄土高原小流域泥沙连通性的影响

黄土高原经过长期水土流失治理,泥沙问题得到有效解决,但植被恢复和梯田修建对泥沙空间输移的影响尚未完全揭示。通过土地利用数据和Landsat影像确定梯田分布和植被覆盖情况,使用能表征植被和梯田对泥沙输移的阻滞作用的植被覆盖与作物管理因子和工程因子计算泥沙连通性指数(IC),分析泥沙连通性的时空动态变化,量化植被与梯田共同影响下黄土高原第三副区典型流域泥沙连通性。调整权重因子模拟不同情景下泥沙连通性指数的计算,分析植被与梯田对泥沙连通性的单独影响。结果表明由于植被快速恢复和梯田大面积修建,IC在35年间(1986—2020年)从-3.42到-9.17显著下降。情景模拟发现,在1986—1999年间,梯田为泥沙连通性减弱主要驱动因素,1999年后植被与梯田共同作用。植被影响下的IC从1986年到2020年下降73.05%,在1986—2020年间梯田影响下IC下降26.75%。在空间上梯田及高植被覆盖度区域呈弱泥沙连通性,中下游主沟及部分支沟区域为强泥沙连通性。总体而言,植被恢复和梯田修建减弱泥沙输移能力,流域输沙路径集中于主沟中下游及部分支沟区域。研究结果有助于深化黄土丘陵区小流域植被恢复...     

大豆种子蛋白和油脂含量调控的研究进展

作为重要的粮油饲兼用作物,大豆为世界膳食提供高达约71%的蛋白质和29%的油脂。随着人口不断增长和大豆消费需求的不断提高,在有限的耕地面积和单产条件下,大豆品质的遗传改良则更具重要意义。该文综述了大豆种子蛋白和油脂含量两个重要品质性状调控的研究进展,总结了调控大豆蛋白和油脂合成的关键酶和转录因子及因子间的相互作用,并根据蛋白和油脂合成代谢调控途径中关键酶和转录因子作用机制,绘制了大豆蛋白和油脂合成代谢的分子调控网络。此外,该文还讨论了当前大豆种子蛋白油脂含量调控研究存在的瓶颈及对策,以期为大豆种子品质的遗传改良和高产品种培育提供参考。     

根瘤菌系统学研究进展与展望

根瘤菌(Rhizobia)原指能与豆科植物共生固氮的革兰氏阴性细菌,归属于变形杆菌门的α-变形杆菌纲和β-变形杆菌纲。近年来,细菌系统学研究方法的发展及大量新菌株的研究,大大改变了根瘤菌的分类方法和分类系统。最新的分类体系中,对α-纲内的根瘤菌属(Rhizobium)进行了重新划分:一部分种仍保留在根瘤菌属内,新增了副根瘤菌属(Pararhizobium)和新根瘤菌属(Neorhizobium),恢复并修订了土壤杆菌属(Agrobacterium)和其它根瘤菌属(Allorhizobium),且所有属中都包括了共生和非共生的细菌。α-纲内的中华根瘤菌属(Sinorhizobium)学名虽已被剑菌属(Ensifer)取代,但在研究共生的细菌时,前者的名称仍被广泛使用。在分类方法方面,最重要的进展是全基因组序列测定及平均核苷酸一致性(ANI)已取代传统的DNA同源性分析。由于16S rRNA基因序列在根瘤菌系统发育中的保守性,目前它多用于确定系统发育中属的分类地位,而多基因序列分析、全基因组序列比较来确定种的分类地位已成为确定根瘤菌基因种的"黄金标准"。加上生理生化特性、脂肪酸、醌等的快速测定获得表型和化学分类数据,使得近十年来根瘤菌的系统学快速发展。可以期待,未来基于全基因组序列分析的根瘤菌分类系统将更趋稳定,但大量的新种仍有待描述,而这仍会导致建立一些新属,或在原本不包括根瘤菌的细菌属内分离到一些共生固氮的种或菌株。另外,药用豆科植物苦参与含有不同结瘤基因型的多种根瘤菌共生混杂性的发现,突破了原来对共生专一性的认识,为豆科植物与根瘤菌之间共生关系的研究开拓了新思路。     

利用环境胁迫提高破囊壶菌二十二碳六烯酸生产的研究进展

破囊壶菌由于具备生产多种高值天然活性物质的能力,如二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid, EPA)、二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid, DHA)、角鲨烯和类胡萝卜素等,目前已被视为商业脂质生产的优质来源。本文首先对破囊壶菌的生态作用和生物技术价值进行介绍,并概述了脂肪酸的两条生物合成途径;其次重点阐述了NaCl、温度、溶氧和pH这4种环境胁迫因子对破囊壶菌生长、脂质积累、脂肪酸组成和DHA生产的影响;随后总结了当前利用环境胁迫因子的渗透调节策略、分段发酵策略和缓解氧化应激策略提升破囊壶菌DHA生物合成能力的研究现状;最后指出了破囊壶菌在环境胁迫的分子调控机制、分段式发酵策略、菌株进化及代谢工程等方面存在的问题,并对如何改进这些问题以及未来可能的发展方向进行了展望。该综述旨在为破囊壶菌实现高效工业化生产DHA提供有效的参考。     

肠道病毒组在疾病中的治疗潜力及其机制研究进展

肠道病毒组是人体肠道微生态系统中的重要组成部分。近年来,肠道微生态与疾病的关系受到广泛关注,越来越多的证据表明粪菌移植过程中病毒组的转移对粪菌移植的疗效起到了不可忽视的作用。本文根据近些年的相关研究,综述粪菌移植中肠道病毒组在疾病中的治疗潜力,总结肠道病毒组在疾病治疗中的可能机制,同时对肠道病毒组在未来疾病治疗中的应用作出展望。