中国科学院清原森林生态系统观测研究站塔群平台的功能和应用

森林生态系统结构与生态服务功能关系是森林生态学和林学的永恒研究主题。受传统森林调查方法及技术手段的限制,对复杂地形下森林生态系统结构和功能的监测及二者关系的研究面临诸多挑战。在中国科学院野外站网络重点科技基础设施建设项目的支持下,中国科学院清原森林生态系统观测研究站在独立流域内建成了以观测塔群(三座观测塔覆盖各自子流域代表性森林类型)为主体,集激光雷达(LiDAR)、通量仪器、水文站网、固定标准地和数据中心为综合体的“次生林生态系统塔群激光雷达监测平台”(简称塔群平台)。塔群平台采用激光雷达扫描获取森林点云数据,描述森林生态系统的全息三维结构;依托独立流域/子流域内的通量监测系统、水文监测站网和通量源区内的长期固定标准地,可保证碳-水过程观测的可靠性,并用于验证复杂地形下的通量监测技术与方法,揭示森林生态水文与碳交换过程,准确估算森林生态系统主体生态服务功能(水源涵养和固碳)。所有“塔-站”数据通过无线网络实时汇集于数据中心,便于数据监视、管理与共享。此外,塔群平台将侧重研究森林生态系统结构量化的新方法和新指标,探索复杂地形森林生态系统中H₂O/CO₂/痕量气体通量观测的理论与方法,为阐明森林结构与功能的关系、服务于森林生态系统管理提供基础数据。     

多种营养素强化饮料、膳食纤维饮料对健康影响的定性循证研究

目的：检索国内外相关文献,综合分析多种营养素强化饮料、膳食纤维饮料与健康的关系。方法：在PubMed、Embase、Medline、Cochrane、中国生物医学文献服务系统、万方数据知识服务平台和中国知网等7个数据库检索自1998年1月—2019年6月国内外公开发表的相关研究文献,纳入以人为研究对象的研究,排除重复、不完整、无法获得全文的文献等,语种限定为中文和英文。结果：本次检索到文献3 913篇,共纳入9篇作为本次研究的主要证据。多种营养素（维生素、矿物质）强化的饮料对儿童和孕妇进行干预后,血红蛋白水平升高了（2.76~8.6g/L）,血清铁蛋白水平升高了（15.42pmol/L~0.25μmol/L）,贫血率下降了（42%~51%）。膳食纤维饮料与肠道健康之间的关系尚不明确,一项研究结果显示,饮用膳食纤维饮料能显著增加双歧杆菌群和乳酸菌群,但显著降低梭菌数量;另一项研究却发现,饮用膳食纤维饮料后各种菌群均无显著性差异。食用膳食纤维的食品或饮料可以使BMI降低0.84kg/m2,体重降低2.52kg,体脂降低0.41%,还可以降低食欲。膳食纤维食品/饮料的干预,可以使空腹血糖降低0.17mmol/L,空腹胰岛素降低15.88pmol/L;在早餐后、午餐后和整个测试期间,葡萄糖反应分别降低了53%、17%和34%;胰岛素应答分别降低了78%、11%和22%。结论：饮用多种营养素强化饮料可以减少儿童、孕妇的贫血率,饮用含膳食纤维的饮料可以帮助控制体重和血糖水平,但是含膳食纤维的饮料与肠道健康之间的关系尚需进一步研究。     

水分和种植密度对干热河谷车桑子生长性状及种内相互关系的影响

水分是干热河谷植物生长过程中最主要的限制因子,种植密度增加也会引起植物生长的资源限制,两者交互作用下植物生长性状及种内关系的变化特征还不清楚。以干热河谷优势植物——车桑子为研究对象,根据元谋干热河谷年均生长季降雨量设置3种水分梯度：高水分、中水分和低水分,同时在各水分梯度下设置4个种植密度：1、2、4、9株/盆,探究水分、种植密度及其交互作用对车桑子生长性状、生物量分配及种内相互作用的影响。结果表明：（1）低水分条件下,车桑子生长和水分生理受到抑制,但车桑子在较低的叶水势下依然能够保持较高的相对含水量;（2）干旱胁迫显著降低了车桑子总生物量和单株生物量,显著增加了枯叶生物量比例,低水分和中水分条件下,增加种植密度对总生物无显著影响;而高水分条件下,增加种植密度显著提高了车桑子总生物量;（3）低水分显著增加了茎、叶生物量的异速生长指数,将更多生物量分配到叶,而种植密度增加显著降低了茎、叶生物量的异速生长指数,增加了茎的生物量分配;（4）通过相对邻体效应的计算,各处理条件下,车桑子种内关系均表现为竞争作用,并且,这种竞争作用的强度随水分的减少和密度的增加而增加。在高密度条件下（9棵/盆）,增加水分不会减轻种内竞争作用。综上,水分和种植密度均会对车桑子个体的生理生长产生影响,在植被恢复过程中,应考虑水分和种植密度对车桑子个体产生的资源限制作用。     

不同地下水位灰化薹草分解过程中木质素降解与碳、氮、磷释放的关系

为研究湿地植物分解过程中木质素分解与碳、氮、磷元素释放之间的关系及其对不同地下水位环境梯度的响应,在鄱阳湖典型碟形湖泊-白沙湖设置了200 m×300 m分解试验样地,沿地下水位梯度划分4个试验样带(从湖岸到湖心依次为GT-A, GT-B, GT-C, GT-D),采用分解袋法模拟了典型湿地植物灰化薹草在不同地下水位环境的分解过程。结果表明,分解15 d后,地下水位的升高促进了木质素的分解和碳、氮、磷元素的释放;在分解第60—90天,碳、氮、磷元素的相对归还指数随着木质素分解速率的升高而显著增大,并且相关性程度随着分解时间先增强,后减弱;分解过程中土壤pH、含水量和微生物量碳、氮对木质素的分解和碳、氮、磷元素的归还具有显著的促进作用。研究结果将有助于深化对湿地植物分解和生物地球化学循环过程的认识,为湿地自然保护区的科学有效管理提供理论依据。     

益生菌与宿主疾病关系的研究进展

人类肠道中含有的多种微生物,称为肠道菌群,它们对宿主的健康起着至关重要的作用。肠道菌群的组成包括细菌、病毒和真核生物,已经被证明与宿主健康有密切的联系,尤其是其中的益生菌。益生菌通过多种途径发挥作用,包括与宿主微生物的相互作用、抵御病原菌的定殖、改善肠道屏障功能、调节免疫功能、产生相关代谢产物,在宿主的代谢、免疫和神经系统中发挥有益作用。综述益生菌的作用机制,讨论了近年来益生菌应用临床研究实例以更好地理解其对疾病风险和健康可持续性的贡献,将为新的治疗干预和疾病预防策略提供参考。     

大口黑鲈的卵巢发育周年变化及反季节繁殖研究

文章研究了华中地区池塘养殖大口黑鲈(Micropterus salmoides)卵巢的发育规律, 分析了水温与光照条件变化对卵巢发育的影响, 探究了大口黑鲈反季节繁殖的方法, 旨在充分利用本地区的气候条件, 化劣势为优势, 从根本上解决本地大口黑鲈产业所面临的问题。实验采用形态学、组织学等方法比较分析了大口黑鲈卵巢发育特征, 采用人工控温和人工促熟的方法探究了温度和性激素对大口黑鲈性腺启动发育的影响。研究发现, 华中地区大口黑鲈雌鱼性腺指数(GSI)周年变化在0.63%—7.95%, 10月中旬至12月初水温由20.6℃降至11.0℃期间, 卵巢开始发育至Ⅲ期, 并以Ⅲ期越冬, 至4月中旬繁殖产卵, 5月底结束, 繁殖前约80%的雌鱼绝对繁殖力在4.5万—6.5万粒, 但受水温升高的影响, 卵巢中15%成熟卵母细胞未能产出而逐步退化, 产卵结束时仍有一半以上卵未产出(GSI为4.6%); 雌鱼GSI与肠系膜脂肪系数(MFI)、肝体比(HSI)在10月份至次年4月份呈显著负相关(P<0.05), 表明在此期间, 机体储存的营养物质部分转移至性腺, 优先保证性腺发育。在大口黑鲈反季节繁殖实验中, 采用井水[水温(20±1)℃]降温和控温处理的方法能够促进大口黑鲈性腺的启动发育, 经过3个月处理, 控温组雌鱼卵巢发育至Ⅳ期末, GSI达到4.06%, 而对照组雌鱼卵巢处于Ⅲ期, GSI为2.52%, 两组差异显著(P<0.05), 两组雄鱼精巢均发育至Ⅳ期末, 控温组GSI达0.89%, 对照组为0.73%, 这表明可以通过温度处理来调控大口黑鲈性腺的发育。最后针对反季节繁殖中亲本的培育方法和处理时间等进行了总结, 以期为后续培育反季节大口黑鲈提供依据。     

长江生态考核指标: 基于被动声学监测的长江江豚数量

长江是复杂的生态系统, 但是随着长江生态环境的持续变化, 尤其是人类扰动所致的变化, 长江中的几种极其重要的大型物种先后因此而走向“灭绝”, 或“极可能灭绝”, 或“极度濒危”, 因此在现阶段有必要以现存于长江中的大型物种的生存状况为核心, 建立一项新的生态考核指标, 以综合表征长江生态系统的健康状况和生物多样性的完整性, 为“十年禁捕”和《长江保护法》的顺利实施提供科技支持。长江江豚(Neophocaena asiaeorientalis asiaeorientalis)仅分布于长江中下游及洞庭湖、鄱阳湖, 是长江中极可能仅存的大型水生哺乳动物, 多年来一直受到社会各界的高度关注, 已成为长江“明星”物种。长江江豚种群分布和数量的变化与长江生态环境和鱼类资源的变化密切相关, 具有综合表征生态环境质量和生物多样性及其变化的基本属性。在复杂的水下声环境中, 长江江豚的声纳信号具有独特的时频特征, 具有较强的可监测性和可量化特征, 并且已被广泛应用于长江江豚的被动声学监测、实时识别和群体估算。同时, 在自然水域对长江江豚进行被动声学监测是一项方便和高效的工作。在沿江和沿湖设置一些样地水域, 布置水下声学仪器, 开展长期被动声学监测, 不但可以掌握长江江豚的分布规律、群体规模及其变化, 而且可以为定量分析样地水域生态环境质量和鱼类等水生生物的丰度提供可信的依据, 继而可以为定量评价所监测水域人类活动对生态环境及水生生物扰动提供长期数据支撑。因此, 基于被动声学监测的长江江豚种群数量, 可作为一项重要的生态考核指标, 用于定量评价长江生态环境质量和水生生物多样性及其在时间和空间上的变化, 并用于考核相关保护工作的落实情况和实际的保护效果。     

滇西并流河谷区土壤酶活性化学计量学特征与环境因子的关系

横断山河谷区具有极高的景观异质性,气候与植被类型多样化程度较高。为探讨土壤C、N、P、S四种生物元素在滇西怒江、澜沧江、金沙江及元江并流河谷区的区域循环特征,在各河谷的森林、草地、农田中分别取浅层(0～10 cm)土样,测定了土壤中C、N、P、S的循环酶,即β-葡萄糖苷酶(BG)、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(AP)、硫酸脂酶(SU)活性,分析了土壤酶活性及其化学计量学特征与环境因素之间的关系。结果表明: 不同流域和不同土地类型下AP、NAG活性均有显著差异;4种酶活性之间均呈显著正相关,BG、NAG、SU活性由东南向西北随采样点的海拔升高而逐渐升高;在各流域土壤中,酶活性的生态化学计量比均为AP∶SU > BG∶SU > NAG∶SU > BG∶NAG > BG∶AP > NAG∶AP;与各流域内的林地和草地相比,农田土壤BG∶NAG较高,而NAG∶AP较低(元江流域除外);农田土壤中AP∶SU、BG∶SU、NAG∶SU在元江流域小于草地和林地,在澜沧江流域和金沙江流域则大于林地而小于草地。土壤酶活性及其化学计量学特征受到土壤理化性质、气候及区位的综合影响,其中土壤理化性质的影响最大。农业活动对C∶N∶P相关酶化学计量学特征具有显著影响,降低了土壤中N分解酶与其他酶活性的计量比,表现为增加了BG∶NAG,降低了NAG∶AP,农业活动对其他酶化学计量学特征的影响较小。     

利用APSIM模型分析不同播期和耕作方式对旱地小麦籽粒干物质积累的影响

黄土丘陵区旱地小麦籽粒干物质积累的准确模拟可为调控小麦生产提供重要的技术支持。本研究利用甘肃省定西市安定区1971—2017年的气象资料和甘肃省定西市安定区凤翔镇安家沟村2016—2017年的大田试验数据,基于APSIM模型对旱地小麦籽粒干物质积累与分配进行模拟,并在模型验证的基础上,定量分析了播期和耕作方式对小麦籽粒干物质积累的影响。结果表明: 3个播期(早播、正常播、晚播)和4种耕作方式(传统耕作、传统耕作+覆盖、免耕、免耕+覆盖)下,籽粒干物质模拟值与实测值间的均方根误差(RMSE)为57.5～143.1 kg·hm^-2,归一化均方根误差(NRMSE)为1.4%～9.9%,模型模拟精度较高。不同播期下,耕作方式对籽粒干物质积累的促进效果排序均表现为: 免耕+覆盖>传统耕作+覆盖>免耕>传统耕作,免耕+覆盖最有利于小麦籽粒干物质积累,而免耕与传统耕作差异不显著。不同耕作方式下,小麦干物质积累过程均表现为早播好于正常播和晚播,晚播对干物质积累的影响较大,积累过程最不理想。     

老年人身体意象三维图像的研制及验证

目的：研制适用于我国老年人的身体意象三维图像,并验证图像的效度和信度。方法：运用文献资料及专家咨询法,参考我国及WHO成年人BMI分级标准等,采用3D Studio Max和Adobe Photoshop CC软件绘制我国男性、女性不同体型老年人的身体意象三维图像。抽取山东省济南市61名60岁及以上的老年人进行身体意象三维图像的验证。通过问卷调查和体格检查,检验调查对象选择体型和实际体型的符合度。采用双能骨密度仪（DXA）测定身体成分,检验图像的结构效度。使用图像和效标问卷调查身体满意度,检验图像的实证效度。初次调查14 d后进行重复调查,并请3名专家对调查对象目前体型进行评分,检验图像的重测信度和评定者间信度。采用Pearson、Spearman、Kendall相关分析和Kappa一致性分析等方法评价图像的效度和信度。结果：研制老年人身体意象三维图像两组,老年男性用一组和老年女性用一组,每组各包括8幅图像。实际体型按实测BMI和腰高比进行分类,分别有65.6%和68.9%的调查对象选择体型与实际体型相符,Kappa系数分别为0.579和0.624（P<0.01）。调查对象选择体型与体重及体成分指标如脂肪含量等呈正相关,结构效度为0.327~0.712（P<0.05）。效标问卷与图像的身体满意度得分呈正相关,实证效度为0.285（P<0.05）。两次调查结果呈正相关,重测信度为0.857~0.916（P<0.01）。3名专家对调查对象目前体型的评分呈正相关,评定者间信度为0.855~0.917（P<0.01）。老年男性和女性各评价指标间无显著差异（P>0.05）。结论：老年人身体意象三维图像研制原则及参考依据可靠,图像的效度尚可、信度较好,可作为测评我国老年人体型认知和满意度的工具,有助于促进健康、预防疾病。