灌木斑块格局对产流及产沙过程的影响

研究景观斑块盖度和连通方式影响下坡面径流、输沙及其水动力学参量的变化规律,对于揭示坡面土壤侵蚀过程的水动力机制和水文连通性具有重要意义。本研究采用野外人工模拟降雨试验,分析灌木样地不同覆盖度水平(0%、20%、40%、60%、90%)和不同连通方式(竖路径、横路径、S路径、随机斑块路径)下坡面径流、输沙及其水动力学参量的变化。结果表明: 随灌木覆盖度增加,产流量和产沙量均呈指数递减趋势;覆盖度增加到60%以上时,灌木减水减沙能力趋于稳定。随灌木覆盖度增加,流速、径流深、雷诺数、弗劳德数、径流功率和径流剪切力显著降低,曼宁糙率系数和Darcy-Weisbach阻力系数显著增大;但当灌木覆盖度增加到60%以上时,水力学参数特征值变化无显著差异。4种连通方式的产流率大小依次为竖路径>S路径>横路径>随机斑块;产沙率表现为竖路径最大,S路径次之,横路径与随机斑块无显著差异。连通性差的路径(横路径、随机斑块路径)与连通性好的路径(竖路径、S路径)相比,表现出较强的水力传输阻力和较差的水力挟沙能力。研究灌木斑块不同覆盖度和不同组合方式对坡面产流产沙量和水动力参量的作用,阐明植被减水减沙的临界盖度和合理配置方式,可为黄土高原水土流失治理和黄河流域高质量发展提供重要的理论依据。     

中国森林生态系统土壤呼吸温度敏感性空间变异特征及影响因素

土壤呼吸的温度敏感性(Q₁₀)是陆地碳循环与气候系统间相互作用的关键参数。尽管已有大量关于不同类型森林Q₁₀季节和年际变化规律的研究, 但是对Q₁₀在区域尺度的空间变异特征及其影响因素仍认识不足, 已有结果缺乏一致结论。该研究通过整合已发表论文, 构建了中国森林生态系统年尺度Q₁₀数据集, 共包含399条记录、5种森林类型(落叶阔叶林(DBF)、落叶针叶林(DNF)、常绿阔叶林(EBF)、常绿针叶林(ENF)、混交林(MF))。分析了不同森林类型Q₁₀的空间变异特征及其与地理、气候和土壤因素的关系。结果显示, 1) Q₁₀介于1.09到6.24之间, 平均值(±标准误差)为2.37 (± 0.04), 且在不同森林类型之间无显著差异; 2)当考虑所有森林类型时, Q₁₀随纬度、海拔、土壤有机碳含量(SOC)和土壤全氮含量(TN)的增加而增大, 随经度、年平均气温(MAT)、平均年降水量(MAP)的增加而减小。气候(MAT、MAP)和土壤(SOC、TN)因素间存在相互作用, 共同解释了33%的Q₁₀空间变异, 其中MAT和SOC是Q₁₀空间变异的主要驱动因素; 3)不同类型森林Q₁₀对气候和土壤因素的响应存在差异。在DNF中Q₁₀随MAP的增加而减小, 而其他类型森林中Q₁₀与MAP无显著相关性; 在EBF、DBF、ENF中Q₁₀随TN的增加而增大, 但Q₁₀对TN的敏感性在EBF中最高, 在ENF中最低。这些结果表明, 尽管Q₁₀有一定的集中分布趋势, 但仍有较大范围的空间变异, 在进行碳收支估算时应注意尺度问题。Q₁₀的主要驱动因素和Q₁₀对环境因素的响应随森林类型而变化, 在气候变化情景下, 不同森林类型间Q₁₀可能发生分异。因此, 未来的碳循环-气候模型还应考虑不同类型森林碳循环关键参数对气候变化的响应差异。     

氮和水分添加对内蒙古荒漠草原放牧生态系统土壤呼吸的影响

土壤呼吸是生态系统碳循环的重要组成部分, 同时也是评价生态系统健康状况的重要指标, 对于评估退化草地恢复过程中生态系统功能具有重要意义。该研究在内蒙古四子王旗短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原长期放牧实验平台上进行, 该平台设置对照(CK)、轻度(LG)、中度(MG)和重度(HG) 4个放牧强度。通过在4个放牧处理区设置氮、水添加实验处理, 探讨不同放牧强度背景下, 氮、水补充对荒漠草原土壤呼吸过程的影响。结果表明: (1)历史放牧强度除2015年对土壤呼吸无显著影响, 2016和2017年都有显著影响, 放牧区3年平均土壤呼吸速率基本都高于对照区。此外, 氮和水分添加显著增加了MG区土壤呼吸速率, HG区氮、水同时添加对土壤呼吸速率有显著增加作用; (2)无论是历史放牧强度, 还是氮、水添加处理, 都没有改变荒漠草原生长季土壤呼吸速率的季节动态变化趋势, 土壤呼吸速率基本表现为单峰曲线模式, 峰值出现在水热同期的7月份; (3)不同年份生长季土壤呼吸速率对氮、水处理的响应并不相同, 氮添加至第3年产生显著影响。水分添加在平水年份(2015和2017年)对土壤呼吸产生显著影响, 但在丰水年份(2016年)无显著影响。氮、水共同添加分别在CK、LG和HG区3年平均土壤呼吸速率显著高于单独加水处理, 说明氮添加的有效性依赖于水分条件, 两者表现为协同作用; (4)不同处理下荒漠草原土壤呼吸的温度敏感性(Q₁₀)值介于1.13-2.41之间, 平均值为1.71。在无氮、水添加时, 放牧区的Q₁₀值都小于CK区, 总体表现为CK 大于 MG 大于 LG 大于 HG; 加水和氮水共同添加处理后, Q₁₀值都有明显增加, 其中NW处理下Q₁₀值都增加到2.0以上。上述结果说明在过去受不同放牧强度影响的荒漠草原在停止放牧后的恢复过程中, 土壤水分仍是影响土壤呼吸的主导环境因子, 外源氮添加只有在满足一定水分供给的基础上才起作用, 尤其是过去的重度放牧区土壤呼吸速率对氮、水补充的响应最为强烈。该研究结果可以为评估荒漠草原恢复过程中土壤呼吸速率受养分和水分影响提供基础资料和依据。     

多重压力下重点生态功能区农户生计脆弱性——以甘南黄河水源补给区为例

农户作为农村社会中最小的生计单元,面临着多重压力的冲击,这些压力不仅加剧了重点生态功能区农户的生计脆弱性,更威胁到该区生态服务功能的提升,当前亟需准确评估多重压力下农户的生计脆弱性,为制定可持续的生计政策提供借鉴。以甘南黄河水源补给区为例,利用入户调查数据,评估了多重压力下农户的生计脆弱性,分析了多重压力下农户生计脆弱性的形成过程。结果发现：（1）家人患病、子女学费开支高和自然灾害三种生计压力对甘南黄河水源补给区农户生计的影响最为剧烈,经济压力是该区农户面临最频繁的压力类型,但自然压力对该区农户的生计脆弱性影响最大;（2）经济示范区农户的生计敏感性最高,重点保护区农户的适应能力最低;（3）重点保护区农户的生计脆弱性最高,经济示范区次之,恢复治理区最低,自然压力冲击下农户的生计脆弱性最高;（4）不同类型的生计压力影响农户生计脆弱性的路径不同,自然压力通过影响自然资源依赖度与自然资本、社会压力通过影响饮水条件与社会资本、经济压力通过影响家庭抚养比与金融资本来影响生计脆弱性,生计压力之间的交互作用会增强农户的生计脆弱性。     

喀斯特地区土壤温度变化特征及其与环境因子的关系

喀斯特地区土壤温度变化特征对研究该区土壤活性及小气候变化具有重要意义。为探明喀斯特地区土壤温度变化特征及其与环境因子的关系,以喀斯特高原峡谷区四种典型土地类型（花椒地、金银花地、火龙果地、荒地）为研究对象,采用土壤含水量监测系统（ECH2O）对各样地土壤温度变化进行连续定点监测,分析土壤温度的动态变化特征及其与环境因子的关系。结果表明：10 cm处土壤温度日变幅最大,土层越深日变幅越小;土壤温度日变幅为夏季较大,秋、冬季较小。火龙果地、金银花地土壤温度日变幅明显大于花椒地、荒地;随着土层加深,土壤温度日变化出现滞后现象;不同季节土壤温度均为火龙果地 > 荒地 > 花椒地 > 金银花地。夏季土层越深,土壤温度越低;秋、冬季土层越深,土壤温度越高;土壤垂直温度变异系数表现为冬季大于夏季。相关分析表明,土壤温度与气温、太阳辐射及土壤含水量均呈显著正相关（P<0.05）,土壤温度变化与容重、孔隙度、土壤质地、有机碳等土壤理化性质相关性显著。花椒地土壤温度日变幅最小,与其较高的土壤含水量和总孔隙度、容重小、土壤持水性强密切相关。综上,花椒地对土壤温度的调节效果较好,因此,在喀斯特地区生态恢复的过程中,种植花椒能在一定程度上改善土壤性质,提升土壤肥力。本研究为喀斯特地区的生态恢复提供了科学依据,为植被生态效益评价提供一定参考。     

高寒草甸黄帚橐吾种群根际/非根际土壤可培养微生物群落特征

黄帚橐吾（Ligularia virgaurea）是高寒草甸常见的毒杂草,被认为是指示一个地区草地植被退化的重要物种,研究其根际/非根际土壤微生物在不同海拔梯度上的群落特征具有重要意义。以甘南州高寒草甸不同海拔梯度黄帚橐吾根际/非根际土壤可培养微生物为研究对象,采用稀释涂布平板法和最大可能数法（MPN）测定了土壤微生物的数量及土壤理化因子的变化。结果表明：细菌在微生物总数中占比最大,根际微生物数量随海拔升高呈先增加后减小的变化,非根际则表现为递增的趋势,微生物功能群在根际和非根际土壤中均逐渐增加;根际土壤的微生物和功能群数量均高于非根际土壤。RDA分析发现,土壤温度、有机碳、电导率、pH、全氮、全磷、速效氮及脲酶对根际/非根际土壤微生物数量及功能群变化影响较大。通径分析可知：根际土壤中,细菌和真菌受速效氮和有机碳影响较大,放线菌主要受土壤温度和电导率的影响;根际土壤固氮菌和氨化细菌决策系数速效氮 > 有机碳 > 全氮;根际和非根际土壤中硝化细菌的影响因子各不相同,根际土壤决策系数最大和最小分别为全磷和全氮,非根际则是pH和脲酶。     

河西走廊不同产地‘赤霞珠’酿酒葡萄果实品质评价

为了确定河西走廊地区‘赤霞珠’酿酒葡萄核心品质指标,建立‘赤霞珠’酿酒葡萄品质综合评价模型。从张掖、武威、嘉峪关3个酿酒葡萄主产市的代表性果园采集6份‘赤霞珠’葡萄样品进行品质测定,通过主成分分析和聚类分析法确定‘赤霞珠’葡萄核心品质指标,运用层次分析法确定指标权重并建立‘赤霞珠’葡萄品质综合评价模型。结果表明:(1)不同产地‘赤霞珠’酿酒葡萄品质指标存在明显差异性,张掖市国风葡萄酒庄园的‘赤霞珠’葡萄果糖、蔗糖、草酸、柠檬酸含量均高于其他地区,且可溶性固形物、可溶性糖、总酚、苹果酸含量在各产地中也均保持在最高水平。(2)相关性分析发现,葡萄果实葡萄糖含量与可溶性固形物含量、果糖与可溶性糖含量之间呈极显著正相关,固酸比和糖酸比均与可滴定酸含量呈极显著负相关关系。(3)综合主成分分析、聚类分析和相关性分析结果,确定维生素C(Vc)、单宁、果糖和固酸比是‘赤霞珠’葡萄核心品质指标,应用层次分析法建立了‘赤霞珠’葡萄品质综合评价模型为Y=0.0960×Vc含量+0.1611×单宁含量+0.2771×果糖含量+0.4568×固酸比(各指标含量均经过标准化处理)。研究发现,河西走廊地区‘赤霞珠’葡萄果实品质最佳产地是张掖市,果实Vc、单宁、果糖和固酸比是‘赤霞珠’葡萄的核心品质指标,以其建立的评价模型可用于‘赤霞珠’葡萄品质的综合评价。     

基于CRISPR/Cas系统的单碱基编辑技术研究进展*

基于CRISPR/Cas系统出现的单碱基编辑技术可以实现高效且简便的单个碱基的替换编辑,其原理是将胞嘧啶脱氨酶(cytosine deaminase)或腺苷脱氨酶(adenosine deaminase)与Cas9n(D10A)形成融合蛋白,通过CRISPR/Cas精准识别和定位DNA上的靶位点后,利用胞嘧啶脱氨酶或腺苷脱氨酶将靶点距离sgRNA位点基序(protospacer adjacent motif,PAM)序列端的4~7位的单个碱基发生单碱基转换或颠换。对基于CRISPR/Cas系统的单碱基编辑技术发现的历史、组成和分类、工作原理进行了概述,并总结了该系统最新进展及应用。     

B(a)P暴露干扰细胞周期调控蛋白影响孕早期小鼠卵巢黄体功能

该研究旨在探讨苯并(a)芘[Benzo(a)pyrene,B(a)P]对孕早期小鼠卵巢黄体功能的影响及机制。体内模型:将昆明小鼠每晚按雌雄3:1的比例合笼,次晨查得阴栓记为孕第1天(d1);将其随机分为对照组和B(a)P处理组,每日早晨称重后以0.1 mL/10 g动物体质量灌胃给予0.2 mg/(kg·d)的B(a)P,对照组灌胃等体积的玉米油,收取d4、d7小鼠卵巢组织。体外模型:培养小鼠卵巢颗粒细胞KK-1,将其分为对照组(0.1%DMSO)、HCG组(1.0 IU/mL HCG)、HCG+BPDE(1.0 IU/mL HCG和0.5μmol/L BPDE)联合处理组,处理细胞24 h后进行后续检测。ELISA检测小鼠血清雌激素(E2)、孕激素(P4)水平;qRT-PCR检测体内外卵巢雌、孕激素合成限速酶3β-HSD、17β-HSD和P450SCC的mRNA水平;免疫组化检测卵巢组织切片中Ki67、PCNA的表达,CCK-8检测KK-1细胞增殖情况;Western blot、免疫组化和免疫荧光检测周期相关蛋白CyclinA1、CDK2、CDK4、CyclinB1以及GAS1的表达情况。透射电镜和Mitotracker探针观察线粒体形态。与对照组相比,B(a)P暴露导致孕早期小鼠血清中E2、P4水平明显降低;同时,卵巢雌、孕激素合成限速酶3β-HSD、17β-HSD和P450SCC mRNA水平下调;CCK-8结果显示,BPDE暴露导致细胞活力下降;体内B(a)P暴露导致卵巢黄体中Ki67、PCNA表达下调;Western blot、免疫组化和免疫荧光结果显示,B(a)P或BPDE暴露下调细胞周期相关因子CyclinA1、CDK2、CDK4、CyclinB1及GAS1水平;电镜和免疫荧光结果显示,BPDE暴露导致线粒体形态异常。B(a)P及其代谢物BPDE干扰细胞周期调控,影响线粒体功能,进而导致孕早期小鼠卵巢黄体功能异常。     

三疣梭子蟹软壳硬化阶段肝胰腺的营养成分及脂肪酸组成分析

采用常规营养物质测定方法和气质联用(GC-MS)技术,研究了三疣梭子蟹软壳硬化阶段肝胰腺的基本营养成分和脂肪酸组成。结果发现在其软壳硬化的过程中肝胰腺指数、粗脂肪和灰分含量逐渐降低,而粗蛋白含量趋势相反;表明脂类是主要的能源物质。共检测出42种脂肪酸,其中C16:0(棕榈酸)、C18:1(n-9)(油酸)和C22:6(n-3)(DHA)是主要脂肪酸;蜕壳后0～6 h,单不饱和脂肪酸(MUFA)在肝胰腺中的含量显著降低(P<0.05),而饱和脂肪酸(SFA)和多不饱和脂肪酸(PUFA)的含量则均有不同程度的上升;6～48 h,MUFA在肝胰腺中的含量逐渐上升,PUFA的含量则与其相反;SFA在6～24 h时降低,随后升高;∑EPA+DHA在肝胰腺中的含量与∑PUFA的含量变化趋势一致。