林火干扰对大兴安岭主要林分类型地上生物量预测的影响模拟研究

林火干扰是北方森林最主要的自然干扰之一,对北方森林地上生物量影响是一个长期的过程。因此,在预测地上生物量动态变化时需要考虑林火的影响。运用空间直观景观模型LANDIS PRO,模拟大兴安岭林区林火对不同树种地上生物量预测的影响。选取研究区5种主要树种林分(兴安落叶松、樟子松、云杉、白桦和山杨),以无干扰情景为参考预案,在验证模型模拟结果的基础上,模拟林火在短期(0—50a)、中期(50—150a)和长期(150—300a)对地上生物量的定量化影响,及其对不同立地类型地上生物量的动态变化。结果表明:(1)基于森林调查数据参数化的2000年森林景观模拟结果能够较好地代表2000年真实森林景观,模拟的2010年森林林分密度和胸高断面积与2010年森林调查数据无显著性差异(P0.05),当前林火干扰机制模拟结果能够较好地与样地调查数据匹配,说明林火模拟能够代表当前研究区林火发生情况;(2)与无干扰预案相比,整个模拟时期内景观水平上林火减少了1.7—5.9 t/hm2地上生物量;(3)与无干扰预案相比,林火预案下主要树种生物量在短期、中期和长期变化显著(P0.05);(4)在不同模拟时期,林火显著地改变了地上生物量空间分布,其中以亚高山区地上生物量降低最为明显。研究可为长期森林管理以及森林可持续发展提供参考。     

福寿螺表型性状的空间尺度变异

格局和尺度是生态学的核心概念。尺度的变化可能导致生态学格局的改变。入侵物种性状的变异会对种群的建立和扩散产生重要的影响。为了研究入侵物种福寿螺(Pomacea canaliculata)表型性状的尺度变异并推测可能的作用机制,在广东省开展了福寿螺的体质量、体高、体宽、壳口宽4个表型性状在城市、乡镇、生境、样方、个体5个空间尺度上变异的研究。通过拟合混合模型,进行方差分解,结果发现个体和样方差异解释了近80%的性状变异,生境的差异解释了除体重外其他性状的剩余变异;除体重外乡镇和城市尺度上性状的变异并不明显。结果进一步表明,区域尺度的过程如气候特征等对福寿螺表型性状变异不起主要作用;福寿螺种群特征的研究及防控的重点应考虑其遗传结构特征及局部尺度环境因素。通过不同尺度下性状的变异系数和频度分布曲线的分析,进一步验证了以上结果。     

黑河下游湿地土壤有机氮组分剖面的分布特征

结合野外调查,用Bremner法研究了黑河下游湿地不同土壤类型的有机氮组分,结果表明:在0—50 cm土层,5种土壤有机氮均以酸解性氮为主,占全氮的71.04%—81.79%。泥炭土、沼泽土、草甸土、亚高山草甸土所含的酸解氮、非酸解氮和酸解氮组分氨态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮含量的剖面分布总体上均随土层深度的增加而呈降低趋势,而风沙土却相反,上述有机氮组分呈升高趋势。5种土壤酸解氮及其组分氨态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮占全氮比例的剖面分布总体上均随土层深度的增加而呈降低趋势,而非酸解氮却呈升高趋势。5种土壤酸解未知态氮含量及占全氮比例均在剖面分布上无明显特征。在0—30 cm各相同土层内,5种土壤酸解氮各组分含量及占全氮比例的大小顺序均为氨基酸态氮氨态氮未知态氮氨基糖态氮;而在30—50 cm土层,5种土壤酸解氮各组分含量及占全氮比例的大小顺序均无明显特征。此外,黑河下游湿地土壤干化、沙化过程中,表层0—10 cm土壤有机氮组分含量变化明显,其中土壤氨态氮对生态环境变化最为敏感。     

利用皇竹草处理城市污泥生产植物产品

利用大生物量植物——皇竹草(Pennisetum hydridum),处理城市污泥高效生产有用的植物产品。通过小型田间试验,采用根兜分株移栽和直接扦插方式种植皇竹草,比较土壤、新鲜污泥、土壤+新鲜污泥等体积混合、植物处理后的污泥4种介质的适应性,测定了皇竹草的成活率和生长状况,以及污泥自身性质的变化;通过盆栽试验及田间试验进一步探讨育苗后移栽在新鲜污泥上的可行性。结果表明,新鲜污泥上直接扦插的皇竹草无一存活,即使是根兜分株移栽其成活率也仅为16.67%,生长较差。而对于土壤+污泥混合物或植物处理后的污泥,采用直接扦插方式,皇竹草的成活率也分别达58.33%、75.00%,两个月干草产量达22.20、19.80 t/hm2,为土壤上的5.11、4.55倍。皇竹草吸收K较明显,3个有污泥的处理皇竹草K含量接近40 g/kg干重,N、P2O5、K2O的总含量大于70 g/kg,可作为有机K肥原料;皇竹草重金属Cu、Zn、Pb、Cd含量均符合国家饲料卫生标准(GB 13078—2001),作为饲料是安全的。盆栽试验及田间试验表明,采用育苗后移栽的方式,皇竹草在新鲜污泥上的成活率达66.67%以上。因此,城市污泥直接种植皇竹草可以实现资源化利用。     

重金属Zn2+胁迫下麦长管蚜的取食行为

为了探索重金属锌长期胁迫对麦长管蚜(Sitobion avenae)取食行为的变化影响,在模拟自然的实验室条件下,用不同浓度Zn~(2+)溶液浇灌土壤,通过土壤-小麦-蚜虫体系连续处理麦长管蚜15代,用EPG(刺探电位技术)对第1、5、10、15代成蚜的取食行为进行了监测。结果表明,第1代和第5代时,200 mg/kg的Zn~(2+)处理后np波和C波的总持续时间和数量显著低于对照,800mg/kg的Zn~(2+)使其显著增加。到第15代,高剂量的Zn~(2+)处理后np波和C波的总持续时间和数量均显著高于对照。涉及分泌唾液的E1波持续时间及涉及被动取食营养的E2波出现次数并未受到低剂量Zn~(2+)的显著影响,但高剂量的Zn~(2+)处理后单独E1波、伴随稳定E2的E1波总持续时间及E2波的数量均显著降低。麦长管蚜的取食行为会受到重金属锌的影响并且会在高剂量Zn~(2+)的胁迫条件下产生积累效应,而低剂量的Zn~(2+)则促进麦长管蚜对小麦的取食行为。针对重金属而言,此效应发生改变的关键浓度为400 mg/kg,蚜虫取食行为发生改变的关键世代为第5代和第10代。     

紫金牛叶杆菌RC6b及其诱变菌株对二苯砷酸的降解特征

【目的】阐明紫金牛叶杆菌Phyllobacterium myrsinacearum RC6b及其诱变菌株对二苯砷酸(Diphenylarsinic acid,DPAA)的降解特征与代谢产物。【方法】以紫金牛叶杆菌RC6b为出发菌株,分别以蔗糖、葡萄糖和乙酸钠为外加碳源,优化共代谢降解条件;采用亚硝基胍(N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine,NTG)对出发菌株进行化学诱变,比较诱变前后菌株对DPAA降解能力的变化,鉴定诱变菌株对DPAA的降解代谢产物。【结果】以DPAA为唯一碳源时,培养28 d后RC6b菌株对DPAA的降解率低于2%;分别添加蔗糖、葡萄糖和乙酸钠为外加碳源培养28 d后,DPAA的降解率显著提高,分别达到14.08%、15.21%和15.05%;采用250μg/m L的NTG诱变后获得3株诱变菌,在以DPAA为唯一碳源培养28 d后,3株诱变菌对DPAA的降解率与出发菌株相比均显著提高,其中N-RC6b2对DPAA的降解率最高,达36.71%;代谢产物鉴定结果表明,诱变菌株N-RC6b2对DPAA的代谢产物中有单羟基化DPAA的生成。【结论】RC6b出发菌株难以直接利用DPAA为唯一碳源生长,外加蔗糖、葡萄糖和乙酸钠等共代谢碳源可显著提高菌株RC6b对DPAA的降解率;NTG化学诱变可进一步提高RC6b菌株对DPAA的降解效果,代谢产物为单羟基化DPAA。     

基于功能性状评价5种植物对热带珊瑚岛环境的适应性

植被新建是保护和改善热带珊瑚岛生态系统的关键环节,热带珊瑚岛极端干旱生境是影响植物存活和定居的主要限制因子之一,因此选取适生植物对热带珊瑚岛植被新建至关重要。通过测定在海南省文昌市苗圃和热带珊瑚岛上的草海桐(Scaevola taccada)、厚藤(Ipomoea pescaprae)、木麻黄(Casuarina equisetifolia)、花生(Arachis hypogaea)、椰子(Cocos nucifera)5种植物的光合/水力相关功能性状,探讨植物对热带珊瑚岛生境的适应性。研究发现:与对照(文昌苗圃)相比,热带珊瑚岛上的草海桐、厚藤、木麻黄最大光合速率(A_(max))均显著升高;除椰子外,其余4种植物的比叶面积(SLA)降低,长期水分利用效率升高(其中木麻黄和花生升高显著);5种植物的叶片碳含量(LC)均有不同程度降低。此外,厚藤、木麻黄、椰子的叶片导水率(K_(leaf))显著升高;厚藤和花生的叶片膨压丧失点(Ψ_(tlp))显著降低;厚藤和木麻黄的气孔导度(g_s)显著升高。研究结果表明草海桐、椰子、花生主要通过非气孔调节方式(提高K_(leaf),降低Ψ_(tlp)、SLA等)适应热带珊瑚岛干旱环境;而厚藤和木麻黄同时通过气孔调节(降低g_s)及非气孔调节(提高K_(leaf),降低Ψ_(tlp)、SLA等)两种方式促进植物碳同化和水分利用。综上所述,草海桐、厚藤、木麻黄具有更高的光合能力和水分利用效率,能有效协调碳同化和水分利用,表现出良好的适应能力,适合用于热带珊瑚岛的植被新建。     

反例微视频教学法在“微生物学实验”课程中的实践研究

"微生物学实验"是生物类相关专业的一门必修课程,该课程的开展对提高学生实验技能和理解微生物学知识原理至关重要。因此,不断探索和改进实验课程教学方法、减少学生的错误实验操作、提高实验课堂教学效率是任课教师的基本任务。反例微视频教学法是将传统的案例教学法、反例教学法和当下流行的微课程相结合的一种教学方法。本文阐述了该教学法的原理、基本操作流程、课堂应用效果和存在的问题。该教学法的实施能较好地提高实验课堂效率,大幅减少学生错误实验操作的次数,值得在本科生物类实验课堂中进行推广。     

马醉木二萜成分及其乙酰胆碱酯酶抑制活性研究

为研究马醉木叶中的二萜成分及其乙酰胆碱酯酶抑制活性,该研究根据薄层色谱显色特征,使用硅胶、MCI和半制备高效液相等色谱技术对其进行分离与纯化,并通过波谱数据(NMR和MS)分析且结合文献报道数据进行对比,鉴定了所得化合物的结构,同时采用Ellman法首次对其乙酰胆碱酯酶抑制活性进行评价。结果表明：从马醉木叶中分离并鉴定了8个二萜化合物,分别是pierisformoside F (1)、3-epi-grayanotoxinⅩⅧ(2)、3-epi-grayanotoxin B (3)、asebotoxin-X (4)、pierisformosin B (5)、asebotoxinⅢ(6)、rhodojaponinⅢ(7)和pierisformosin C (8)。其中,化合物1为首次从该植物中分离得到,化合物8表现出乙酰胆碱酯酶抑制活性。综上表明,马醉木中含有丰富的二萜成分和活性成分。该研究结果丰富了马醉木的化学成分多样性,为其后续综合开发和利用提供了一定的理论依据,也为寻求更多的活性成分提供了借鉴。     

高黎贡山南段海拔梯度森林乔木层时空动态

研究群落物种组成和多样性的时空动态对揭示生物多样性的分布规律以及预测全球变化情景下生物多样性的变化趋势具有重要意义。然而,在山地生态系统中,不同海拔梯度的森林群落物种多样性和系统发育多样性如何随着时间尺度的变化仍不清楚。该研究以高黎贡山南段东、西坡海拔梯度(960～2 878 m)森林群落固定监测样带的17个样方为研究对象,基于2004、2008和2013年乔木层(DBH ≥ 5 cm)重调查数据,分析样方内物种组成、物种多样性和系统发育多样性的时空动态变化。结果表明:(1)沿着海拔梯度,物种多样性呈现单峰分布格局,系统发育多样性呈现上升的趋势,系统发育结构呈现聚集到离散或者随机的结构。(2)在时间尺度上,森林乔木层在物种多样性和系统发育多样性上并未发生显著性变化。然而,系统发育结构随着时间的推移呈现更加聚集的趋势。(3)在海拔梯度上,东坡低海拔区域(960～1 381 m)的森林群落样方呈现显著的物种丧失,其植被完全被耕地所替代。其中,诃子(Terminalia chebula)、麻栎(Quercus acutissima)、清香木(Pistacia weinmanniifolia)、枳椇(Hovenia acerba)和假香冬青(Ilex wattii)等为主要的丧失物种。相反,物种获得主要集中在西坡低海拔的样方,群落中丰富度显著增加的物种主要为曼青冈(Cyclobalanopsis oxyodon)、华山矾(Symplocos chinensis)和台湾杉(Taiwania cryptomerioides)等。据此,我们推测高黎贡山海拔梯度森林乔木层的群落结构和多样性的动态变化在中高海拔受群落演替和气候变化的制约,而在低海拔主要受人类活动的影响。该研究结果加深了对高黎贡山亚热带常绿阔叶林植物群落动态变化的认识,也有助于该地区精准保护策略的制定。