单细胞原生生物在海洋碳汇研究中的重要性和展望

海洋是地球上最大的碳库,通过对CO~2的固定以及与大气物质和能量的交换,海洋对全球气候的变化起到关键的调控作用。随着全球气候变化的加剧,增加海洋碳汇已经成为应对全球气候变化的热门研究课题和主要途径之一。海洋微型生物在海洋的固碳过程及碳循环中起到关键的作用,对海洋碳汇意义重大。本文综述了一类重要的海洋微型生物——单细胞原生生物在海洋碳汇研究中的重要性,分析了其中的代表——网粘菌门(Labyrintholomycota)原生生物在海洋碳循环和次级生产中的意义,并从清楚地认识海洋碳汇的过程和机制方面,提出未来该领域急需解决的科学问题和可能的研究方案,为丰富海洋碳汇研究的生物学基础提供理论依据。     

不同施肥处理对土壤活性有机碳和甲烷排放的影响

通过采集田间试验区连续3a施入有机肥的稻田耕层土壤,分析土壤中微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(ROC)和可矿化有机碳(readily mineralizable carbon,RMC)等活性有机碳的含量,稻田甲烷(CH_4)的排放通量,探讨施用有机肥的土壤活性有机碳变化及与CH_4排放的关系。研究结果显示:(1)施有机肥对土壤中的活性有机碳均有一定的促进作用。3a不同施肥处理土壤中DOC、ROC、MBC和RMC的平均含量分别为383.6、2501.2、640.4 mg/kg和291.7 mg/kg。3a施猪粪(猪粪+化肥,PM)、鸡粪(鸡粪+化肥,CM)和稻草(稻草+化肥,RS)的DOC的含量分别比化肥(CF)处理增加5.6%、6.7%和19.3%,ROC的含量分别比CF增加6.6%、8.4%和9.8%;MBC含量分别比CF增加5.1%、14.8%和21.5%,RMC增加6.8%、22.0%和33.9%。不同施肥处理的稻田土壤活性有机碳为分蘖期高于成熟期。(2)施肥处理显著增加稻田CH_4排放,CH_4分蘖期的排放通量是成熟期的143倍,3a PM、CM和RS处理的CH_4排放分别比CF处理增加37.0%(P0.05)、92.7%(P0.05)和99.4%(P0.05)。(3)不同施肥处理的DOC、ROC、MBC和RMC含量与CH_4排放通量均存在显著正相关关系,ROC与CH_4排放的相关系数最高,为0.754(P0.01),且4种有机碳间关系密切。稻田分蘖期土壤中的活性有机碳与稻田CH_4排放呈显著正相关关系。(4)综合分析,在4种有机碳中,土壤中ROC和MBC的含量直接影响CH_4排放。     

不同光照强度下豆链格孢菌对白车轴草生理生化特性的影响

通过盆栽实验研究了不同光照强度下,接种豆链格孢菌(Alternariaazukiae(hara)comb.nov)对白车轴草(TrifoliumrepensL.)叶组织细胞膜透性、色素含量、丙二醛(MDA)含量、蛋白质含量、脯氨酸含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的影响。结果表明:豆链格孢菌使白车轴草叶组织细胞膜透性上升,电导率显著升高,膜脂过氧化加强,MDA水平上升,色素含量、蛋白质含量以及脯氨酸含量下降。随着处理光照强度的减弱,以上各生理指标的变化趋势更为明显,电导率和MDA含量均与光照强度显著负相关,而色素含量、蛋白质含量及脯氨酸含量均与光照强度显著正相关。接种豆链格孢菌后,色素含量明显下降,且弱光下(75%遮阳),豆链格孢菌对白车轴草叶片色素含量的影响更为明显,对照组的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素(a b)和类胡萝卜素含量均显著高于接种组的色素含量。在豆链格孢菌的刺激下,活性氧清除系统遭到破坏,保护酶系统失衡,其中SOD和CAT活性显著下降,而POD活性却明显上升,并且SOD、POD和CAT三种酶活性均与光照强度存在着明显的负相关系。     

泾河流域分县景观格局特征及相关性

景观生态主要是研究生态系统的空间格局。因而很有必要对空间格局进行数量化的分析,在此基础上进行科学管理。应用斑块数、斑块面积、斑块密度、优势度、聚集度和分维数计算了泾河流域31个县景观格局的特征,首次以景观特征值为基础,将研究区域各县景观进行分类,并对不同类型的景观特征及相关性进行分析。结果表明,近年来流域破碎化程度有所增加,各景观指数值在研究区域之间变异很大。优势度和聚集度比较高的区域土地利用较单一,常常是以农用地为主导如咸阳、泾阳和乾县,或以农地和草地共同主导如环县。而优势度和聚集度较低的区域,土地利用较多样化,农地、林地和草地面积比例相近,如泾源、平凉、陇县、宁县和旬邑,这些县位于黄土丘陵沟壑区和黄土高塬沟壑区。高优势度、高聚集度和低分维数的区域为陕西省咸阳市,为泾河流域冲积平原区,土地利用以大面积的农用地为主导。景观指数的相关分析表明,3种主要的土地利用面积比例之间存在极显著负相关,林地面积和优势度、聚集度有极显著负相关,而草地面积和分维数存在极显著正相关,分维数高的县位于泾河流域中游的黄土高原沟壑区,分维数低的县位于下游河谷阶地和关中平原和黄土高原交界处。这种相关性表明了自然地貌及人类活动对景观的影响和干扰作用。     

火地塘生态定位站不同植物群落与小蠹类群多样性

为探讨不同森林植物群落中植物类群与小蠹类群的结构特征以及小蠹类群随海拔高度而发生的变化,于2001~2003年夏季,采用取样调查法,依据海拔高度将秦岭火地塘生态定位站植物群落划分为山麓农田和侧柏群落(群落Ⅰ)、油松-华山松-锐齿栎群落(群落Ⅱ)、油松-华山松-栓皮栎群落(群落Ⅲ)、油松-华山松-辽东栎群落(群落Ⅳ),亚高山云杉林群落(群落Ⅴ),亚高山冷杉林群落(群落Ⅵ)6种类型的植物群落中,分乔木层、灌木层、草本层3个层次,分别计算出高等森林植物群落和针叶树小蠹类群的Shannon-W iener多样性指数、B erger-Parker生态优势度和P ie lou均匀度指数。结果表明,在山麓灌丛群落至针阔混交林群落之间,森林植物物种多样性指数、群落均匀度指数和物种丰富度呈递增趋势;在针阔混交林群落与亚高山云杉林群落、亚高山冷杉林群落之间,物种多样性指数、群落均匀度指数和物种丰富度呈下降趋势。从总体看,阔叶林中森林植被的多样性程度高于亚高山云杉林和冷杉林。群落优势度指数的变化规律则与之相反。不同森林群落类型中针叶树小蠹类群的多样性、均匀度和优势度研究结果表明,针叶树小蠹物种多样性指数和均匀度由高到低的排列顺序依次为:油松-华山松-栓皮栎群落、油松-华山松-锐齿栎群落、油松-华山松-辽东栎群落、亚高山云杉林群落、亚高山冷杉林群落、山麓农田侧柏群落;针叶树小蠹群落优势度的变化趋势与之相反。6种类型的植物群落中,共获得针叶树小蠹21种。讨论了小蠹这一昆虫类群对森林植物群落的指示意义、海拔高度对森林植物和小蠹组成及分布的主要影响、研究森林生态系统各部分组成及相互关系的必要性以及进一步深入研究森林群落物种多样性需要注意的问题。     

不同频振灯光源对花生田天敌昆虫的诱集作用比较

2011～2012年在湖北省大悟县新城镇花生田比较了5种频振灯光源对花生田天敌昆虫的诱集作用。五种光源在花生田诱集到的主要天敌有瓢虫、寄生蜂、草蛉、隐翅甲和步甲。灯诱结果表明:2011年5月8日和2012年7月18日是瓢虫的两个高峰日;2011年5月8日和2012年4月18日是寄生蜂的两个高峰日;2011年5月8日是草蛉的高峰日;2011年5月31日和2012年5月12日是隐翅甲的高峰日;2011年5月8日是步甲的高峰日。在五种光源中,光源Ⅳ对瓢虫杀伤力最小,光源Ⅱ对寄生蜂和草蛉杀伤力最小,光源Ⅴ对隐翅甲和步甲杀伤力最小。综合分析表明,光源Ⅳ对花生田天敌昆虫的总杀伤力最小。研究结果不仅筛选出对花生田天敌昆虫杀伤力最小的光源,而且明确了天敌昆虫容易遭受杀伤的时间。     

施肥和覆膜垄沟种植对旱地小麦产量及水氮利用的影响

通过大田试验研究了施肥和覆膜垄沟种植对旱地冬小麦群体动态、产量构成及水氮利用的影响。结果表明,覆膜垄沟种植和追肥处理可显著提高旱地冬小麦穗数,追肥处理可减少后期无效分蘖;覆膜垄沟种植和追肥处理产量分别比农户模式提高了11.73%和13.91%,穗数和穗粒数是其产量提高的关键因素;覆膜垄沟种植方式可减少土壤水分损耗,水分利用率为11.60 kg · hm^-2 · mm^-1,显著高于其他处理;追肥处理能有效促进小麦生育中后期对氮素的吸收利用,在基施氮量165 kg/hm²上再追肥30 kg/hm²,地上部分吸氮总量增加15.45 kg/hm²,追肥氮的利用率显著高于底肥氮利用率,为51.5%。     

土壤食细菌线虫与细菌的相互作用及其对N、P矿化生物固定的影响及机理

采用悉生微缩体系,研究了４０ｄ 培养期内不添加外源基质条件下食细菌线虫（Ｐｒｏｔｏｒｈａｂｄｔｉｓ ｓｐ．）和细菌（Ｐｓｅｕｄｏｍ ｏｎａｓｓｐ．）的相互作用及其对Ｎ、Ｐ转化的影响。在种植及不种植小麦的土壤中,发现接种线虫后细菌数量显著增加,非根标土壤细菌的增加量又比根际土明显。在种植小麦体系中,根际与非根际土壤线虫均比不种作物体系有增加趋势,其中根际土壤线虫种群的提高尤为显著。只加细菌处理中土壤Ｎ、Ｐ均无净矿化,相反培养前期出现轻微的生物固定。线虫的引入显著提高了土壤矿质Ｎ、微生物量Ｎ 和微生物量Ｐ的含量,但对土壤有效Ｐ影响很小。这表明线虫活动主要是促进了Ｎ的矿化,而Ｐ表现出较强的生物固定。文中还分析了线虫捕食对细菌的增殖作用以及线虫——细菌相互作用在Ｎ、Ｐ矿化和生物固定中的机理。     

中国能源作物甜高粱的空间适宜分布及乙醇生产潜力

甜高粱作为能源作物在世界范围内广受关注,但目前对于甜高粱的空间分布及乙醇生产潜力尚缺乏专门的定量研究。依据气候、土壤、地形和土地利用等空间数据以及相关文献资料,探讨了甜高粱在中国的空间适宜分布。研究表明,我国大部分区域均可种植甜高粱;其中可种植的未利用地面积达5919.2×104hm2,主要集中于新疆和内蒙古等省区;而最适宜甜高粱种植的未利用地面积为286.7×104hm2,主要分布在黑龙江、内蒙古、山东和吉林等地。中国未利用地甜高粱乙醇生产潜力较大,在不考虑其它社会经济限制因素下,总乙醇生产潜力可达11838.5×104t以上。最适宜未利用地的甜高粱乙醇生产潜力为573.4×104-2637.8×104t,平均为1075.2×104t,可满足中国目前E20乙醇汽油84.8%的需求。如在适宜性较差和较适宜的未利用地种植甜高粱,应充分考虑开发成本和能源投入等问题。     

采煤塌陷地不同施肥处理对土壤微生物群落结构的影响

采用磷脂脂肪酸(PLFA)分析方法,对山西长治襄垣五阳煤矿采煤沉陷区复垦土壤的微生物群落结构进行了研究。结果表明:施肥处理能够不同程度的增加土壤微生物的PLFA总量、细菌PLFA量和真菌PLFA量,其中化肥+有机肥处理下的土壤微生物PLFA总量,细菌PLFA量和真菌PLFA量增加作用比较明显,差异显著于对照处理;对不同施肥处理的复垦土壤微生物群落PLFA进行主成分分析也可得出化肥+有机肥处理下的土壤微生物的群落结构变化比较大,从因子载荷图上进一步分析可知,化肥+有机肥处理下的土壤中代表真菌的不饱和脂肪酸C18∶2ω6t、C18∶3ω6、18∶1ω9t、18∶3ω3的含量较高,这些脂肪酸将化肥+有机肥处理与单施化肥和对照处理区分开来,产生了明显的优势种群。土壤PLFA总量与土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量都有很好的相关性,相关系数分别为0.76,0.85,0.67和0.67。