中国天然林资源保护工程综合评价指标体系与评估方法

天然林资源是国家重要的战略资源与生态资源,在维护国土生态安全、应对气候变化、保护生物多样性等方面发挥着不可替代的重要作用。作为覆盖范围最广、投资规模最大的天然林资源保护工程（简称天保工程）自2000年正式启动以来,对长江上游、黄河上中游地区以及东北、内蒙古、新疆、海南等重点国有林区的森林资源保护修复、区域生态环境改善及经济社会可持续发展等多方面都产生了巨大、深远影响。天保工程二期于2020年结束,全面定量评估天保工程的生态、经济和社会综合效益和国内外的巨大影响,可为全面推进我国天然林资源保护修复提供科技支撑,为后续政策修订提供决策依据。本文基于空间信息技术、样地调查、生态站观测、比较分析等手段,构建了适用于天保工程的综合评价指标体系与评估方法,涵盖森林资源、生态效益、社会经济效益、生态修复措施和政策设计5个方面,对全面贯彻落实国家生态文明战略和《天然林保护修复制度方案》具有重要的现实意义和深远历史意义,为开展全国性的重大生态工程评估提供借鉴和参考。     

皖北石灰岩山地植被对地表节肢动物组成及多样性的影响

调查皖北石灰岩山地退化生态系统不同植被恢复类型地表节肢动物群落组成、类群多样性以及功能群组成,揭示退化生态系统植被恢复进程中土壤地表节肢动物群多样性变化规律及其影响因素,为石灰岩山地植被恢复成效评价提供科学依据。采用陷阱法对皖北石灰岩山地侧柏+构树混交林、酸枣+牡荆灌丛和荩草+牡荆草灌丛样地地表节肢动物群落组成、多样性以及功能群进行调查。共采节肢动物个体数11601,隶属8纲14目44科。酸枣+牡荆灌丛样地采集到节肢动物37科,占所有类群的84.1%,荩草+牡荆草灌丛和侧柏+构树混交林采集到土壤节肢动物类群为35和26科,分别占总科数的79.6%和59.1%。在目的分类单元下,直翅目、等足目和鞘翅目类群相对多度较高,而科的分类单元下,潮虫科、金龟甲科、蚁科和蟋蟀科为皖北石灰岩山地优势地表节肢动物类群。酸枣+牡荆灌丛节肢动物类群丰富度和荩草+牡荆草灌丛多样性指数最高,侧柏+构树混交林两者均最低。3个样地地表节肢动物营养功能群均以植食性为主。不同植被恢复类型间群落相似性也有变化,酸枣+牡荆灌丛和荩草+牡荆草灌丛间相似性较高,而侧柏+构树混交林与其他2种类型之间相似度均较低。研究结果表明石灰岩山地生境不同植被群落组成、数量和结构及其驱动形成的土壤理化特性、表层的凋落物数量、质量和微生境条件的变异,引起地表节肢动物群落组成、结构和多样性和营养功能群的不同。     

黄腻舌苔和薄白舌苔微生物种群差异

【背景】舌苔是指舌头上覆盖的由食物残渣、微生物、舌苔上皮角质细胞组成的物质。根据舌苔的厚度、颜色等苔质情况来鉴别病人的健康与疾病状况,是“望”诊的重要内容之一,是中医临床辨证施治的主要依据之一。但是舌苔苔质的形成和微生物菌群的关系还有待深入研究。【目的】探索黄腻舌苔和薄白舌苔菌群群落组成的差异及与舌苔苔质形成的关系。【方法】以薄白舌苔和黄腻舌苔为研究对象,用刮舌板刮取青年学生人群的舌苔表面,获得舌苔样品进行总DNA提取,PCR扩增微生物16S rRNA基因,通过高通量测序获得16S rRNA基因序列,然后通过交互序列分析软件分析样品中细菌菌群种类及差异。【结果】黄腻和薄白舌苔原核微生物群落组成具有明显差异。其中,在门水平上,Patescibacteria和蓝细菌门细菌在黄腻舌苔上明显比薄白舌苔多,具有极显著差异(P<0.01);在属和种水平上,放线菌(Actinomyces)的组成具有显著差异(P<0.05),黄腻舌苔中放线菌含量明显高于薄白舌苔;而薄白舌苔中的卟啉单胞菌属(Porphyromonas)和莫拉氏菌属(Moraxella)的含量明显高于黄腻舌苔,差异显著(P<0.05)。【结论】黄腻舌苔苔厚、色黄、有异味,有可能是放线菌含量过高导致。而且,有些放线菌可以导致侵袭性细菌性疾病,称作放线菌病。因此,健康人出现黄腻苔,可在一定程度上提示体内潜在的炎性预警。薄白舌苔正常菌群莫拉氏菌属(Moraxella)和卟啉单胞菌属(Porphyromonas)显著比黄腻舌苔上的多,说明这两种正常菌群可能在维护正常口气和舌苔功能方面具有重要的作用。     

16S rRNA基因高通量测序方法检测奶牛场常用干草表面微生物群落结构及多样性

【目的】随着中国奶牛业的发展,干草需求量与日俱增。作为天然牧草,干草可以成为家畜传播病原体的载体。以干草表面附着物为研究对象,了解干草中细菌群落结构以及致病菌属特征。【方法】对来自6个不同奶牛场饲草舍的干草样本,应用Illumina Mi Seq高通量测序技术测定干草表面附着物细菌的16S r RNA基因V3-V4变异区序列,分析不同干草样本细菌群落组成。【结果】干草样本中的细菌在97%的相似水平下共得到OTU个数为15 416,涵盖了29门87纲144目219科323属的细菌。微生物多样性分析表明,干草样本具有很高的细菌多样性,不同样本多样性存在差异。对干草样本菌群中丰度较高的14种病原菌属进行分析,发现相较于人工种植牧草制备的干草,天然牧草制备的干草中病原菌属丰度较高。【结论】研究解析了干草样本中微生物的多样性、丰度及主要病原菌属的特征,对奶牛场疾病防控有一定指导意义。     

中国陆地生态系统碳源/汇整合分析

国家尺度陆地生态系统碳收支及其循环过程的研究对于提升地球系统科学与全球变化科学的科技创新能力、提高我国参与应对全球气候变化国际行动和维护国家利益的话语权、保障国家生态安全和改进生态系统管理都具有重要意义。近年来,我国已经在气候变化与陆地生态系统碳循环领域开展了大量的研究工作,主要包括国家清查、生态系统模型模拟、大气反演等手段。然而,由于大尺度陆地生态系统碳源/汇的估算存在很大的不确定性,目前尚未形成国家尺度的陆地生态系统碳源/汇的整合分析。通过搜集已发表的关于中国陆地生态系统及其组分碳源/汇的59篇文献,整合国家清查、生态系统模型模拟、大气反演3种研究手段,分析中国陆地生态系统碳源/汇大小以及时间尺度上的动态变化。结果表明,在1960s-2010s期间中国陆地生态系统碳汇整体呈上升趋势,平均为（0.213±0.030）Pg C/a,其中森林、草地、农田和灌木生态系统碳汇分别为（0.101±0.023）Pg C/a、（0.032±0.007）Pg C/a、（0.043±0.010）Pg C/a和（0.028±0.010）Pg C/a。森林生态系统中的植被碳汇远大于土壤碳汇,然而这种格局在草地和农田生态系统却相反,而且1960s-2010s期间中国主要植被类型的生态系统碳汇总体上随时间呈增加趋势。融合多源数据（地面观测、激光雷达、卫星遥感等）、多尺度数据（样地尺度、站点尺度、区域尺度）以及多手段数据（联网观测、森林清查、模型模拟）,有助于全面准确地评估中国陆地生态系统碳源/汇及其对气候变化的响应。     

甲烷代谢古菌分离培养研究进展

全球变暖是全人类面临的一个巨大挑战,而温室气体排放持续上升是全球变暖的关键因素,并引发一系列生态环境问题。甲烷是第二温室气体,对全球变暖的贡献达20%。然而,在甲烷代谢中发挥重要作用的产甲烷古菌和厌氧甲烷氧化古菌(anaerobic methanotroph,ANME)较难培养,极大地限制了人们对甲烷代谢及其影响碳源-汇关系与机制的研究。本文综述了最新产甲烷古菌和ANME富集、分离和培养方法,包括富集培养、原位培养、共培养、微流控技术、稀释分离和固体分离技术、ANME反应器和培养瓶富集培养,以及宏基因组预测和反向基因组学,并对这些方法的优缺点进行了评估,对未来甲烷代谢古菌的富集、分离和培养提出新的建议。     

下一代益生菌Akk菌的研究进展

Akk菌(Akkermansia muciniphila)是具有巨大发展潜力的下一代益生菌,被广泛认为是改善炎症性肠病、肠易激综合征、糖尿病、肥胖症和渐冻症等疾病的一种新的潜在候选菌。近年来,随着人们对肠道共生菌重视程度的加深和各种组学技术的发展,Akk菌迅速成为益生菌研究领域的热点。然而,目前国内外有关Akk菌最新研究进展的归纳总结仍较少。因此,本文对近十年国内外有关Akk菌取得的最新研究进展进行综述,从Akk菌对宿主健康的调控作用,Akk菌的分离、鉴定和培养,以及Akk菌研究面临的挑战、机遇和前景等几方面进行阐述,以期为国内外同行对Akk菌的进一步深入研究和开发提供参考。     

猪伪狂犬病病毒流行株HLJ-01的分离鉴定及致病性分析

【背景】自2011年以来,猪伪狂犬病毒(pseudorabies virus,PRV)发生变异,经典的疫苗株已不能完全抵抗PRV变异株的感染,国内多个猪场出现伪狂犬病的暴发,PRV变异毒株开始在我国大规模流行。【目的】通过分离PRV流行变异毒株,并对其进行遗传进化和致病性分析,为PRV流行病学调查及疫苗研制提供实验数据。【方法】采集黑龙江某猪场感染PRV的脑组织病料,根据GenBank PRV gE和gB保守序列设计引物,进行PCR鉴定。通过对gE和gC基因进行序列测定和遗传进化分析。利用BHK-21细胞分离病毒,采用噬斑纯化方法对病毒进行纯化。通过电镜、间接免疫荧光对病毒进行鉴定,测定病毒生长曲线并进行致病性研究。【结果】经PCR和测序鉴定分离株为PRV流行株,将其命名为HLJ-01。遗传进化分析结果显示,该分离毒株与我国近几年分离的流行变异株位于同一分支;氨基酸序列分析结果显示,gE和gC存在国内流行变异株的特征序列,表明该分离毒株为流行变异株。生长曲线显示,分离株HLJ-01在感染48h时滴度最高(10^8.5TCID₅₀/mL)。电镜观察结果显示,病毒颗粒直径约150nm,呈球形,有囊膜,囊膜外有放射状纤突,呈现典型PRV病毒特征。动物感染实验结果显示,10^7.0TCID₅₀剂量感染组死亡率为100%;10^6.0TCID₅₀剂量感染组死亡率为80%;10^5.0TCID₅₀剂量感染组死亡率为60%。仔猪在接种病毒后均出现PRV感染的典型症状和病理变化,证实分离毒株对仔猪有较强致病力。【结论】分离获得一株猪伪狂犬病毒,经鉴定该分离株为流行变异株,而且具有较强的致病力,这为PRV流行病学分析及疫苗候选株的筛选奠定了基础。     

基于机器学习的肠道菌群数据建模与分析研究综述

人体肠道菌群与人类的健康和疾病存在密切关系,对肠道菌群的宏基因组数据进行建模和分析,在疾病预测及诊断相关领域科学研究和社会应用方面均具有重要意义。本文从大数据分析和机器学习的角度,对人体肠道菌群数据的建模、分析和预测算法的原理、过程以及典型研究应用实例进行综述,以期推动肠道菌群分析相关研究发展以及探索结合机器学习算法进行肠道菌群分析的有效方式,同时也为开发基于肠道菌群数据的新型诊疗手段提供借鉴,推动我国精准医疗事业发展。     

基于随机森林法的山核桃林地土壤速效养分含量空间分布特征研究

土壤氮磷钾是土壤肥力管理的重要元素,是植物生长的必要养分元素。对土壤氮磷钾的空间分布进行特征解译,可为精准管理临安山核桃产区林地土壤肥力,促进山核桃林产业可持续发展提供理论依据。研究以临安山核桃主产区为研究区域,利用随机森林（RF）、普通克里格（OK）和Shapley加性解释（SHAP）方法,结合地形因子、气候因子、土壤因子、遥感因子等环境变量,对山核桃林地土壤碱解氮（AN）、有效磷（AP）、速效钾（AK）的空间分布特征进行分析。研究结果表明：相比于OK模型,基于环境协变量所构建的RF模型对AN、AP和AK含量空间分布预测表现最佳,R²分别为0.68、0.60和0.64,均方根误差（RMSE）分别为20.005、10.287和22.426,平均绝对误差（MAE）分别为15.425、7.709 和21.628。RF模型SHAP分析显示,AN和AK含量分布主要受土壤有机质（SOM）的影响,并且SOM与AN和AK存在正相关性;AP主要受pH的影响,其次为色调指数,AP与pH和色调指数均具有负相关性;AK和AP同时受到海拔和坡向的影响。两种模型预测的氮磷钾空间分布趋势总体相似,不同速效养分存在明显的空间异质性。碱解氮高值区域主要分布于研究区东部;有效磷高值区域主要分布于研究区西部,但分散度高;速效钾高值区域则主要分布于研究区中部。总体而言,基于随机森林模型可以高精度模拟山核桃林地土壤氮磷钾含量空间分布特征,并依据主要环境协变量对土壤氮磷钾的影响关系,提出相应改良措施。在有效磷含量低值区域可以施用石灰来缓解土壤酸化,同时补追磷肥;碱解氮含量高值区域可以合理减少氮肥施用;速效钾含量低值区域合理施加钾肥;对于海拔较高及迎风坡多降雨的区域,可以构建林下高效水土保持植被,减轻水土流失;在林地施用有机肥料,改善土壤理化性质,增加土壤养分含量。