库布齐沙漠南缘风沙-植被相互作用及其景观效应

干旱区尤其沙漠边缘地区的风沙与植被相互作用对塑造地表景观具有重要意义。选择库布齐沙漠南缘的油蒿灌丛地为研究区,开展了植被调查、风沙流观测和表层沉积物粒度采样测试,分析了顺风向植被盖度、风沙流结构与沉积物特征的沿程变化,探讨了风沙-植被相互作用及其对地表景观格局的影响。结果表明,风沙流与植被相互作用方式的改变使植物生长状况与地表蚀积模式发生变化,进而导致顺风向景观表现出明显的空间异质性。自上风向裸地过渡到均匀分布的新生油蒿和油蒿灌丛再至斑块状分布的灌丛沙堆,植被盖度与覆沙厚度先增大后减小,空气动力学粗糙度沿程不断增加且在过渡时其增幅最大,输沙率与沉积物粒度呈先减小后增大趋势,并在植被盖度与覆沙厚度最大处出现最小值。在沙漠边缘剥蚀高原上,起初适量风沙堆积促进油蒿定植与生长,均匀分布的油蒿灌丛进一步促进沙物质堆积,但当堆积厚度超过油蒿耐沙埋深度时发生退化,灌丛出现斑块状分布且风沙流在丘间地处侵蚀。据此,可理解为剥蚀高原风沙区景观异质性是风沙与植被相互协同与抑制作用的结果。     

黄土丘陵沟壑区典型小流域生态系统服务权衡与协同关系研究

黄土高原植被恢复状况制约生态系统服务的提升,本研究依托中国科学院水利部水土保持研究所安塞国家科学野外观测站的基础土壤、植被、气象和水文等数据,在黄土丘陵沟壑区选取纸坊沟和坊塌2个典型小流域,通过购买1998、2008和2018年遥感影像,采用InVEST(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs)模型对生态服务(碳储量、土壤保持量、生境质量和产水量)进行评估,探究植被恢复过程中生态系统服务的协同效应和权衡关系。通过对比得知：随着植被的恢复,坊塌和纸坊沟各生态服务(碳储量、土壤保持量、生境质量和产水量)均得到了大幅度的提升,其中2008—2018年增加幅度较小,而1998—2008年增加幅度较大,主要原因在于该阶段(1998—2008年)是退耕还林还草的初始10年,林地及草地面积增长较多,而后10年为退耕的延续阶段,退耕面积增长减缓。从1998—2018年,受自然因素和人为因素的影响,坊塌和纸坊沟流域生态系统服务表现出协同和权衡关系。对于坊塌流域,2008年生态系统服务主要表现为协同关系,1998、2018年以权衡关...     

A nonstructural protein encoded by a rice reovirus induces an incomplete autophagy to promote viral spread in insect vectors

Viruses can hijack autophagosomes as the nonlytic release vehicles in cultured host cells. However, how autophagosome-mediated viral spread occurs in infected host tissues or organs in vivo remains poorly understood. Here, we report that an important rice reovirus, rice gall dwarf virus (RGDV) hijacks autophagosomes to traverse multiple insect membrane barriers in the midgut and salivary gland of leafhopper vector to enhance viral spread. Such virus-containing double-membraned autophagosomes are prevented from degradation, resulting in increased viral propagation. Mechanistically, viral nonstructural protein Pns11 induces autophagy and embeds itself in the autophagosome membranes. The autophagy-related protein 5 (ATG5)-ATG12 conjugation is essential for initial autophagosome membrane biogenesis. RGDV Pns11 specifically interacts with ATG5, both in vitro and in vivo. Silencing of ATG5 or Pns11 expression suppresses ATG8 lipidation, autophagosome formation, and efficient viral propagation. Thus, Pns11 could directly recruit ATG5-ATG12 conjugation to induce the formation of autophagosomes, facilitating viral spread within the insect bodies. Furthermore, Pns11 potentially blocks autophagosome degradation by directly targeting and mediating the reduced expression of N-glycosylated Lamp1 on lysosomal membranes. Taken together, these results highlight how RGDV remodels autophagosomes to benefit viral propagation in its insect vector.     

流溪河流域景观空间特征与河流水质的关联分析

人类活动影响或改变流域景观空间结构,并有可能对河流水质产生不同程度的影响,以流溪河流域为研究区,分析流域景观空间格局特征与水质指数之间的相关关系。将流域划分为27个子流域,采集水样分析水质状况,所选用的水质指标有氨氮(NH3-N)、硝态氮-亚硝态氮(NO3-N+NO2-N)、总磷(TP)、化学需氧量(CODCr)。结果表明:1)该流域土地利用结构与水质具有显著相关性,其中居住用地对水质的影响作用最强,林地对河流水质具有净化功能,与水质指标之间的关系表现为负相关,园地与水质指标关系具有不确定性;2)流域景观特征从上游到下游之间表现为城市化增强的梯度,水质状况响应这个梯度变化表现为上游优于下游,人类活动及城市化发展引起的土地利用变化及土地管理方式对水质变化有显著影响;(3)景观破碎度与水质呈现显著正相关性,是影响水质的重要指标,景观聚集程度和斑块形状复杂程度与水质有负相关关系;子流域尺度和河岸带尺度景观空间特征对水质的影响差异不明显。     

不同污染程度下毛白杨叶表面PM2.5颗粒的数量及性质和叶片气孔形态的比较研究

选择了北京市环境PM_(2.5)浓度不同的两个采样点的毛白杨(Populus tomentosa Carr.)作为研究对象,利用环境扫描电镜及X-射线能谱仪对杨树叶片表面滞留的PM_(2.5)颗粒进行了观察、统计和成分分析,并研究了叶片气孔对环境颗粒物污染的适应性变化。结果表明:夏秋两季西直门叶片样品上下表面的PM_(2.5)数量均多于森林公园样品这说明环境PM_(2.5)浓度是影响叶片表面滞留颗粒物数量的主要原因;其中叶片上表面是滞留PM_(2.5)颗粒的主要区域。森林公园样品中PM_(2.5)颗粒性质比较单一,硅铝酸盐颗粒和石英颗粒占很大比例,二者的主要来源均为天然源,如土壤扬尘、矿物颗粒等;而西直门采样点叶片样品滞留的PM_(2.5)颗粒的元素组成更为复杂,其中50%以上的硅铝酸盐颗粒检测出了明显的铜、钾、氯、钠等元素的谱峰其来源主要是工业排放;西直门样品PM_(2.5)的含硫量高于森林公园样品,且夏季明显高于秋季。研究还发现有少数PM_(2.5)颗粒进入了毛白杨叶片的气孔而且不同污染程度下气孔的形态特征存在差异。与森林公园毛白杨叶片的气孔相比,西直门处的毛白杨叶片气孔的长度、宽度、面积和气孔密度均较小,说明较高的PM_(2.5)污染程度对毛白杨叶片的形态发育有一定影响。研究结果可以为揭示植物叶片阻滞、吸收大气颗粒污染物的机制、合理选择和优化城市绿化树种从而改善空气质量提供一定的科学理论依据。     

玉米联合固氮菌Kosakonia radicincitans GXGL-4A的分离鉴定与固氮特性研究

【目的】固氮微生物是生物固氮的主体,其菌种的选育更是生物固氮研究的基础。本实验室分离鉴定出一株新的固氮菌,并对其固氮相关活性进行初步研究。【方法】固氮菌采用Ashby无氮培养基进行分离纯化。通过形态特征分析、生理生化特征分析、16S r RNA基因序列分析和基因组扫描对固氮菌进行鉴定。利用靛酚蓝-分光光度法检测固氮菌的泌铵能力。固氮酶活性的测定使用乙炔还原法。【结果】从玉米根部分离到一株固氮菌株GXGL-4A,菌体短杆状,大小约为1.5μm×0.5μm,单个或常见2个菌体细胞串联在一起,革兰氏染色结果为阴性。16S r RNA基因序列分析结果表明该菌株与Kosakonia oryzae Fo8A1d 16S r RNA基因序列有95%的相似性,结合形态特征、生理生化特征和基因组扫描,将其命名为K.radicincitans GXGL-4A。对其进行固氮基因nif H的检测,经PCR扩增得到预期的296 bp条带;采用靛酚蓝-分光光度法,测得发酵液中铵态氮含量为2.5 mg/L,表明该菌株具有较好的泌铵能力。乙炔还原法测其固氮酶活性,以乙烯生产量表示,结果显示GXGL-4A菌株在无氮培养基上能够有效地还原乙炔,达到232.94 nmol C2H4/(m L·h)。【结论】菌株GXGL-4A是一株可较好地分泌铵的新的固氮菌,具有很好的研究价值。     

松嫩平原苏打盐渍土区不同潜水埋深下羊草的光合特征

通过人工控制地下水位模拟试验,研究了不同潜水埋深下羊草净光合速率和蒸腾速率。结果表明地下潜水埋深直接影响羊草的正常生理活动。潜水埋深在1.0—2.5m之间,潜水埋深越浅,羊草表现为净光合速率和蒸腾速率越高;随着潜水埋深的增加,羊草净光合速率和蒸腾速率减小,生理活动下降。不同月份羊草净光合速率和蒸腾速率与潜水埋深呈幂函数关系,不同时间羊草净光合速率和蒸腾速率与潜水埋深呈幂函数、指数函数和对数函数关系,相关系数均在0.90以上,因此可以用函数方程来估算不同潜水埋深下的羊草净光合速率和蒸腾速率。结果为松嫩平原苏打盐渍土区植被恢复与环境保护提供科学依据。     

中国东部南北样带典型针叶林土壤酶活性分布格局

选取中国东部南北样带不同气候区(寒温带、温带和亚热带)的针叶林作为研究对象,分析了多酚氧化酶、过氧化物酶、几丁质酶以及β-葡萄糖苷酶活性的变化。结果表明,土壤溶解性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)含量从北到南依次减小,寒温带显著高于亚热带;土壤p H值在3个气候区差异显著,温带最高,亚热带最低。分解木质素的多酚氧化酶和过氧化物酶活性不存在显著性差异;而与氮循环密切相关的几丁质酶活性表现为温带显著高于寒温带和亚热带;与碳循环密切的β-葡萄糖苷酶活性在温带最高,并显著高于亚热带地区。逐步回归分析表明,土壤MBN与p H值影响土壤几丁质酶活性,而土壤β-葡萄糖苷酶活性主要受p H的控制。研究认为,在中国东部南北样带针叶林中,土壤几丁质酶和β-葡萄糖苷酶活性存在显著性差异,而p H与MBN可能是影响土壤酶活性的主要因素。     

六盘山典型森林伴随降水的总有机碳(TOC)通量变化特征

在六盘山香水河小流域,选择6种典型森林样地,测定了2011年生长季的大气降水、穿透水、干流、枯落物渗漏水和主根系层(0—30 cm深)土壤渗漏水的总有机碳(TOC)浓度及其相应的通量变化。结果表明,在降水转化为由穿透雨和干流组成的林下降水中,所有样地的TOC浓度都不同程度地增大;虽然林冠截持使林下降水减小,但因雨水淋洗和与林冠发生碳交换,各样地林下降水携带的生长季TOC通量(kg/hm2)(华北落叶松人工林132.28、华山松次生林106.56、油松人工林94.10、灌木林79.49、桦木林66.52、辽东栎次生林63.01)都比林外降水(53.17)不同程度地明显增大,整体看来,林冠的TOC淋出作用在针叶林很大,在阔叶林较弱。在6种森林样地的枯落物层渗漏水中,其TOC浓度彼此相差不大,平均为24.51 mg/L,高于林冠穿透水的TOC浓度;受枯落物截持部分降水及与枯落物TOC交换的影响,4个样地枯落物渗漏水的TOC通量(kg/hm2)(桦木次生林84.35、野李子灌丛129.35、辽东栎次生林79.21、油松人工林114.93)都比其林下降水TOC通量增加了,但华北落叶松人工林和华山松次生林的TOC通量分别降至90.76和104.90 kg/hm2。在测定的华北落叶松人工林和华山松次生林的主根系层(0—30 cm)土壤渗漏水中,TOC浓度均低于枯落物渗漏水;由于水量减小和与土壤发生碳交换,土壤渗漏水的TOC通量均显著低于枯落物渗漏水,两个林分样地分别降至43.04和66.33 kg/hm2。整体来看,林外降水携带的TOC输入通量在林地TOC输入中占有重要地位,林冠的TOC淋洗使其程度不同地增加TOC通量,枯落物层具有增加或减少TOC通量的作用,但主根系层土壤会显著减少TOC输出通量,所以是固定TOC的重要场所。