基于自组织特征映射模型(SOFM)网络的中国自然资源生态安全区划

自然资源生态安全是国家安全的重要组成部分,自然资源生态安全区划对保障区域可持续发展提供了重要途径。基于自然资源数据、生态环境数据和相关区划资料,从生态敏感性与生态服务重要性角度构建了自然资源生态安全评价指标体系,进而揭示了中国自然资源生态安全的空间格局;通过建立区划的原则和指标,按照一级区主要反映自然资源空间分布格局,二级区主要揭示自然资源生态安全水平的差异,采用SOFM网络制订了中国自然资源生态安全区划方案。结果显示：(1)中国自然资源生态安全水平整体偏低,以中警与重警状态区域为主,安全和较安全状态的区域仅占24.22%,其中低安全等级区多分布于400mm等降水量线以西的干旱、半干旱区,高安全等级区则集中分布于水热资源与生物资源较为丰富的东南部地区;(2)中国自然资源生态安全区划方案包括8个一级区与27个二级区,总结归纳各大区自然资源的特征和威胁生态安全的问题,并针对二级区自然资源生态安全状况提出了对策建议。研究结果可为分区、分类推进全国自然资源可持续利用和国土空间优化提供理论支持与决策依据。     

降雨因素对生态系统生产总值核算结果的影响

目前生态系统生产总值(GEP)核算工作已在全国多地开展,并在不少地方已将其纳入政绩考核指标,但GEP核算中相关生态系统服务多基于实际降雨数据和多年平均降雨数据,导致在进行年际间GEP变化分析时,结果难以反应实际的生态系统质量和数量的变化,从而影响GEP管理应用的效果。本文以深圳为研究案例,提出了更能代表本地降雨一般化特征的可比降雨条件,以及基于主成分分析的确定方法,并且在可比降雨条件和实际降雨条件下核算了可比降雨年和临近年共3种情景下的生态系统生产总值(GEP),分析了不同情景下的GEP构成以及降雨因素对年际间GEP变化的影响能力。研究发现：(1)2019年为深圳可比降雨年,且符合2008—2020年间各年《深圳市气候公报》对降雨情况的阐述;(2)可比降雨条件下,与降雨相关的4项生态系统服务价值(减少泥沙淤积、减少面源污染、涵养水源、削减洪涝)呈年际间增长趋势,实际降雨条件下,减少泥沙淤积、减少面源污染价值增长,涵养水源、削减洪涝价值下降;(3)降雨因素显著影响GEP年际变化,不同降雨条件下,深圳2019—2020年GEP变化差异高达24.78亿元,而可比降雨条件可以有效减少非人为因素...     

红和绿香椿芽贮藏过程中花青素和木质素含量变化及相关基因表达分析

为了探究低温贮藏对香椿芽品质的影响,研究以贵州省织金县板桥镇红光村种植的红和绿香椿芽为材料,在4℃低温黑暗贮藏过程中对其叶片和叶柄进行外观形态和组织细胞学观察,花青素、木质素含量及其相关合成基因表达水平分析。结果表明,(1)红香椿芽贮藏3 d后色泽保持较好,而绿香椿芽贮藏1 d后开始出现黑色斑点,且黑色斑点的数量随贮藏时间的延长逐渐增加;(2)红香椿芽叶脉和叶柄木质部细胞比相应绿香椿芽小且数量少;红、绿香椿芽贮藏过程中次生细胞壁均逐渐增厚,且绿香椿芽叶脉和叶柄细胞染色程度较深;(3)在低温贮藏过程中,红、绿香椿芽花青素含量均降低,木质素含量均升高,红香椿芽花青素含量始终高于绿香椿芽,而其木质素含量始终低于绿香椿芽,且红香椿芽升降幅度较小;(4)在采后低温贮藏过程中,香椿芽叶片和叶柄中花青素和木质素相关合成基因的表达水平与花青素和木质素含量的变化趋势基本一致。研究表明,红、绿香椿芽贮藏过程中均发生了木质化和蒸腾失水,花青素含量降低,但绿香椿芽的变化更明显;香椿芽花青素和木质素含量的差异与其合成相关基因的表达水平具有相关性。     

2001-2019年太行山南麓栓皮栎人工林叶面积指数与气候因子的关系

栓皮栎(Quercus variabilis)是我国天然分布最广的树种之一,太行山南麓属我国林业工程重点区域,对气候变化较敏感,研究该地区栓皮栎人工林叶面积指数(LAI)与气候因子的关系对我国林业生态工程建设、温带森林碳汇功能评估有重要意义。依托河南黄河小浪底地球关键带国家野外科学观测研究站,利用LAI实测数据对2001—2019年基于MODIS地表反射率反演的LAI产品进行校正,分析了近19年来太行山南麓的气候变化趋势,以及40年生栓皮栎-刺槐-侧柏混交人工林LAI的变化特征及其与气候因子的关系。结果表明：2001—2019年实验区气候为变暖、变湿润趋势,气温升高温变化率为0.70℃/10a,生长季增温高于非生长季,生长季和非生长季降水量分别为增加和减少趋势。近10年来气候暖湿化趋势加快,高温天气发生的频率和强度增加。实验区栓皮栎混交人工林LAI为增加趋势,近19年平均值为2.09,增长率为0.21/10a,近熟林时期LAI增长率低于中龄林时期。气温是影响LAI季节和年际变异的主导气候因子,降水量主要影响LAI的季节变异。近熟林时期高温天气超过35 d的年份LAI比上一年度减小。     

拮抗植物病原真菌的纤维素/木质素降解菌株的筛选及鉴定

【背景】秸秆还田在改善土壤肥力和丰富营养等方面有重要作用,但是也存在秸秆难以快速降解利用和病原真菌病害威胁的问题。【目的】为解决还田秸秆的降解和病原真菌病害问题,从长期秸秆还田地区采集样品,从中筛选出具有降解秸秆和抑菌功能的菌株。【方法】采用稀释分离法、苯胺蓝染色法和刚果红染色法等对秸秆高效降解菌株进行筛选,通过16S rRNA基因测序及构建系统发育树进行菌株鉴定。采用对峙培养法测定筛选到的秸秆降解菌株对玉米大斑病菌(Setostphaeria turcica)、梨黑斑病菌(Alternaria kikuchiana)、马铃薯早疫病菌(Alternaria solani)、链格孢属真菌(Alternaria alternata) ACCC38230和ACCC38231等5种供试植物病原真菌的抑制作用。以玉米大斑病菌(Setostphaeria turcica)为后期供试植物病原真菌,测定拮抗菌株代谢产物的抑菌能力;通过观察拮抗菌株粗提液对玉米大斑病菌分生孢子萌发和菌丝生长的影响,从而测定菌株对病原真菌的抑制作用。【结果】从秸秆还田土壤中分离筛选获得3株高效降解纤维素及木质素菌株并命名为JY122、ZY133和JY215。通过形态学观察和16S rRNA基因测序鉴定上述菌株全部为芽孢杆菌属(Bacillus)。通过系统发育树分析结果表明,JY122与蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)相似性为99.4%,ZY133与枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)相似性为100%,JY215与贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)相似性为99.1%。平板对峙实验结果显示,JY122、ZY133和JY215菌株对不同种属的植物病原真菌均有较强的抑制作用,抑制率高达43.74%-67.54%。此外,上述芽孢杆菌代谢产物具有抑菌活性及很强的热稳定性,经95℃处理后依然具有良好的抑菌效果。【结论】筛选获得的JY122、JY133和JY215菌株具有高效降解纤维素/木质素能力,抑制多种植物病原真菌生长,代谢产物抑菌能力强且热稳定性高。这为玉米秸秆还田提供菌株资源,也为进一步解决秸秆还田难点提供了新方法和思路。     

1990-2020年三峡库区植被物候时空格局及其演变机制

作为长江上游生态屏障的核心区,三峡库区特殊的地理位置使其在推动长江经济带发展和生态文明建设中肩负着重大使命。三峡库区的生态环境在蓄水前后发生了较大改变,其变化能通过植被物候的变动体现,研究三峡库区植被物候时空演变特征及其驱动力,对于区域生态可持续发展和长江经济带生态文明建设具有重要意义。借助动态阈值法提取物候参数,整合多源遥感物候参数提取结果,分析1990-2020年三峡库区植被物候时空格局;结合Theil-Sen Median趋势分析与Mann-Kendall检验等方法,定量分析三峡库区蓄水前后植被物候时空演变特征;运用地理加权回归分析、Pearson相关性分析以及主成分分析等方法,定量探究三峡库区植被物候时空演变的影响因素。结果表明:(1)近31年来,三峡库区植被的生长季开始时间(Start of Growing Season, SOS)主要出现在60 DOY(Date of Year),生长季结束时间(End of Growing Season, EOS)主要出现在301 DOY,生长季长度(Length of Growing Season, LOS)总体为248 d。在空间上,SOS与EOS均呈现出从库首至库尾逐渐提前的趋势,LOS的空间异质性较小。(2)库区植被物候表现出SOS提前、EOS推迟和LOS延长的特征,SOS提前的平均幅度为0.3 d/a,库首区域最为典型;EOS推迟的平均幅度为0.8 d/a,库尾区域尤为明显;LOS延长的平均幅度为1.7 d/a,库尾区域更加突出。植被物候对库区蓄水的响应表现出一定的滞后性。(3)人为因素与间接人为因素(水位、人口和水域面积等)是影响库区植被物候时空分异的主要因素。     

气候和密度对刺槐径向生长和干旱脆弱性的影响

为评估气候和竞争对刺槐径向生长、抗性和弹性的影响,使用年轮气候学方法建立河南省民权和济源不同密度刺槐的生长年表,确定不同密度刺槐径向生长与气象因子的关联,利用胸高断面积增量变化获得干旱事件前后不同密度刺槐的干旱脆弱性,旨在确定气候和密度对刺槐径向生长和干旱脆弱性影响。结果表明：在生长前期,不同密度刺槐的径向生长无显著差异,随着树木的生长,高密度刺槐的年轮宽度和胸高断面积增量(BAI)开始显著低于低密度(P<0.05)。Pearson相关分析结果显示,生长季的标准化植被蒸散指数、降水、相对湿度、温度和饱和水汽压亏缺是影响刺槐生长的重要因素。路径分析结果显示降水和温度是年尺度上影响刺槐生长关键因素。受干旱事件的影响,刺槐的年轮宽度和BAI均下降,低密度刺槐恢复力、弹性、相对弹性均显著高于高密度(P<0.05),在第1次干旱事件发生后,不同密度刺槐均恢复生长,但无法恢复到干旱前的生长水平。在多次干旱事件后,高密度刺槐相对弹性趋于或小于0,表明受多次干旱影响,其生长不能恢复到干旱前水平。随着时间的推移,济源刺槐在经历3次干旱后仍保留一定的弹性,但民权高密度刺槐在第2次干旱事件后相对...     

一株产褐藻胶裂解酶的需钠弧菌筛选及酶解产物分析

[背景]褐藻胶裂解酶种类丰富、降解机制多样,是高效环保降解褐藻胶、制备褐藻寡糖的工具酶,成为褐藻植物高值化开发利用的研究热点.[目的]从海泥中筛选获得褐藻胶裂解酶高效产酶菌株,确定菌株发酵产酶最优条件,鉴定和分析酶降解产物,进而解析该酶的降解特性.[方法]以褐藻胶为唯一碳源,从海带养殖场附近海泥中筛选菌株,通过形态学观...     

一株连香树根际促生细菌LWK2的分离鉴定及其全基因组序列分析

【背景】植物根际促生细菌是一类位于植物根际并能对植物生长产生促进作用的有益菌,在微生物肥料领域具有重要的应用价值。【目的】对濒危植物连香树根际的植物根际促生细菌进行分离筛选和连香树接种效应评价,挑选对连香树生长促进作用最为显著的菌种进行促生特性分析、菌种鉴定及全基因组序列测定与促生相关基因分析。【方法】利用相应筛选培养基对连香树根际土壤中解有机磷、溶无机磷和解钾细菌进行分离筛选,通过根际接种验证各菌株对连香树实生苗的促生能力。从中选取促生作用最为显著的细菌,进行解钾能力、产吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)和1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylate,ACC)脱氨酶能力测定。利用菌体形态观察、16S rRNA基因序列分析及全基因组序列的平均核苷酸一致性比对进行菌种鉴定。最后利用基因组功能注释和比较基因组学分析对该菌株中的植物促生及重金属抗性相关基因进行解析。【结果】从连香树根际土壤中共筛选得到3株解有机磷细菌、2株溶无机磷细菌和2株解钾细菌,其中解钾细菌LWK2对连香树实生苗的生长促进作用最为显著。该菌株能够产...     

基于最大熵模型的青海祁连山雪豹生境适宜性评价

近年来,各种人为和自然因素导致了青海祁连山山区局部出现了严重的生态破坏,加剧了祁连山雪豹生境的退化,如何有效地对雪豹生境进行适宜性评价是恢复和改善祁连山生态环境的重要途径。本研究基于3S技术,在青海祁连山雪豹分布区利用红外相机监测、日常巡护监测以及雪豹粪便、脚印等痕迹获得其分布点数据并综合考虑气候、地形、植被、人为干扰等关键环境变量,运用MAXENT模型对青海祁连山区域雪豹生境适宜性进行分析评价。研究结果表明：岩羊密度、降雨和海拔是影响雪豹生境选择的关键因子,适宜生境总面积为13935.98 km²,占研究区域的37%,而大约48%的适宜生境分布在保护区外。现有功能区下雪豹保护的关键区域为位于保护区中部及西北部区域的祁连山中段疏勒南山-托勒南山区域,另有部分最适宜区位于保护区管辖范围之外的祁连县北部的沙龙滩管护站、托勒河源管护站及瓦乎斯管护站所在区域。