重金属污染土壤植物修复中的微生物功能研究进展

综述了国内外在重金属污染土壤植物-微生物联合修复领域的研究报道,总结了近5年的研究实例。植物-微生物联合修复体系具有生物固定与生物去除土壤重金属的两种功能,根际微生物可以菌根、内生菌等方式与根系形成联合体,通过增强植物抗性和优化根际环境,促进根系发展,增强植物吸收和向上转运重金属的能力。建立植物-微生物联合修复体系,可充分发挥植物与微生物作用功能的优势,提高污染土壤的修复效率。增强植物修复体系中微生物功能的重点是深入研究根际微生物、根系和介质载体三者之间复合功能,结合污染土壤类型与植物群落配置的特点筛选扩繁高效菌种与菌群。     

土地利用/覆盖变化对中国不同季节气温的影响

近几十年中国地区土地利用/覆盖变化(LUCC)较大,在区域气候模拟中尤其需要使用更加准确的土地利用/覆盖数据。基于模式原有的USGS和新开发的LUC90两种土地利用/覆盖资料,利用区域环境集成模拟系统(RIEMS2.0)分别进行连续10a模拟,分析LUCC对中国不同季节气温的影响。结果表明:1)采用LUC90资料后,中国及东北、华北、华南夏季平均气温增加,但只有东北模拟与观测值的偏差减小,且通过显著性检验(P0.01)。中国及东北、华南冬季平均气温增加,并且模拟与观测值的偏差减少。中国及华北和华南对冬季气温年际变率的模拟改善好于夏季。2)土地利用/覆盖变化通过影响潜热通量的变化和净吸收辐射通量的变化来影响不同季节气温的变化。冬季净辐射通量变化对气温变化的贡献较夏季大,而夏季潜热通量变化对气温变化的贡献较冬季大。雨养农田转变森林、草地、灌溉农田过程造成通量变化,其对气温变化的影响也存在不同分区季节的差异。     

雄安新区生态基础设施建设与城市发展协同度评价

雄安新区的建设目标是构建“绿色生态宜居新城区”,将城市发展与生态宜居并行。生态基础设施作为城市中提供生态系统服务的条件与过程,对构建绿色生态宜居新城区起到主要支撑作用。构建了生态基础设施建设与城市发展的指标体系。在现状分析的基础上,根据雄安新区规划文件,采用地区类比法等方法对生态基础设施建设与城市发展情况进行预测,以形态学空间格局分析(MSPA)模型处理得到的7类景观类型作为生态基础设施指标,并从人口、经济、产业、城镇化4方面构建雄安新区城市发展指标;其次建立耦合协同模型,分析2010、2015、2017、2025、2035、2050年6个年度雄安新区生态基础设施建设与城市发展的协同度水平。研究结果表明,雄安新区生态基础设施建设与城市发展在早期处于濒临失调状态,后续经过政策引导,雄安新区生态基础设施建设与城市发展协同程度逐渐提高,至2050年已达到良好协同状态。研究结果可为促进雄安新区生态基础设施建设与城市协同发展提供科学参考。     

生物启发的细菌表面人造矿物壳:通过仿生矿化保护活细胞

【目的】生物启发的细菌表面仿生矿化人造矿物壳被用于保护活细胞。【方法】将细菌限制在坚固而完整的矿物壳中,有限的物理空间和物质交换使其暂时进行休眠,降低长期保存期间的活力损失以及提高在各种极端环境中的生存能力,并且能够通过酸去除矿物壳而重新激活细菌。【结果】相较于未仿生矿化的细菌(EcN),矿化细菌(EcN@CaCO₃)在32 d的储存实验中活力最高提升262倍;在pH 2.5的强酸环境中存活率提高837倍;在pH 12.0的强碱环境中存活率提高171倍;在80 ℃的高温条件下存活率提高59.1倍;甚至在抗生素溶液中,EcN@CaCO₃中细菌的存活率是EcN的729.7倍。【结论】本研究利用仿生矿化提高了细菌的保存稳定性,使其能在酸刺激下去除涂层恢复活性,也能在极端环境下保留细菌的活力,为微生物在环境生态、食品制造和生物医药等领域的应用提供研究基础。     

毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域土壤水分和植被空间格局

应用地统计学和经典统计学方法,对毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域土壤水分和植被特征的空间分布格局及其相互关系进行研究,结果表明: 0-5 cm和5-10 cm土壤水分符合指数模型,10-15 cm土壤水分和植物群落物种数、植被盖度、植被密度都符合球状模型;0-5 cm土壤水分、植物群落物种数和植被盖度都具有强空间自相关性,5-10 cm、10-15 cm土壤水分和植被密度都具有中等程度的空间自相关性;从牛枝子群落到黑沙蒿群落,各层土壤水分与植物群落物种数之间具有相似的空间格局,都呈先升高后降低的变化趋势,而植被盖度和植被密度呈逐渐减小的变化趋势;0-5 cm土壤水分与植物群落物种数之间具有显著的正相关,是制约植被物种空间分布的关键因素。     

黑胸散白蚁肠道共生锐滴虫目鞭毛虫的多样性分析与原位杂交鉴定

低等木食性白蚁肠道内的鞭毛虫在纤维素降解过程中扮演着重要的角色。黑胸散白蚁Reticulitermes chinensis Snyder是一种广泛分布于我国的低等木食性白蚁,然而目前对于其肠道内的共生鞭毛虫却鲜见报道。采用锐滴虫目18S rDNA特异引物扩增鞭毛虫18S rRNA 基因并构建文库,对得到的基因进行系统发育多样性分析。针对得到的序列设计特异性的荧光探针,用荧光原位杂交技术对锐滴虫目鞭毛虫进行了鉴定。从黑胸散白蚁肠道得到11个锐滴虫目鞭毛虫18S rDNA序列,它们之间的相似性为86.9%-99.3%。系统发育分析表明,锐滴虫目鞭毛虫主要属于Dinenympha和Pyrsonympha两个属。应用荧光原位杂交技术鉴定出了Dinenympha parva、Dinenympha exilis和Pyrsonympha sp.三种锐滴虫。研究表明,在黑胸散白蚁肠道共生的锐滴虫为Dinenympha和Pyrsonympha属的鞭毛虫。     

冻土甲烷循环微生物群落及其对全球变化的响应

冻土是陆地生态系统中最容易受到全球气候变化影响的碳库,既发挥着碳源又起着碳汇的作用。人们非常关注贮存于冻土中有机碳的最终归宿,是因为全球气候变暖会加快冻土的解冻,释放更多的温室气体（二氧化碳和甲烷）到大气中,从而进一步加剧温室效应。据估计每年从北半球冻原陆地生态系统释放进入大气的甲烷约占全球自然界释放甲烷总量的25%。研究证实冻土生物源甲烷的产生和消耗分别由耐(嗜)低温的产甲烷菌(methanogens)和甲烷氧化菌(methanotrophs)介导。鉴于冻土甲烷循环对全球甲烷平衡的显著作用以及在冻土生物地球化学循环中的重要功能,对介导冻土甲烷循环的产甲烷菌和甲烷氧化菌的研究将有助于更好地评估冻土生态系统对全球气候变化的响应和影响,本文就冻土甲烷循环过程、产甲烷菌、甲烷氧化菌的群落结构、活动、生态功能及其对气候和环境变化的响应机制的最新研究进行综述,以期为我国开展冻土甲烷循环机理研究提供支持。     

合肥秋冬季茶园天敌对假眼小绿叶蝉和茶蚜的空间跟随关系

为了合理保护和利用天敌及科学地选取抽样方法,开展了合肥地区秋冬季4个品种茶园假眼小绿叶蝉Empoasca vitisGothe和茶蚜Toxoptera aurantii Boyer与其天敌之间空间关系研究,运用地学统计学方法求得天敌和害虫各自的变程,用灰色关联度分析方法分析害虫与天敌变程的关联度,关联度值越大的天敌在空间上对害虫的跟随关系越密切。分析了2010年9月28日至11月25日期间假眼小绿叶蝉和茶蚜数量最少的舒茶早茶园和二种害虫数量最多的平阳特早茶园天敌对害虫空间上的跟随关系,结果表明,二种茶园的假眼小绿叶蝉和茶蚜及其4种主要天敌均为聚集分布,舒茶早茶园与假眼小绿叶蝉空间上跟随关系密切的前二位天敌是斜纹猫蛛Oxyopes sertatus L.Koch(0.8594)和草间小黑蛛Erigonidium graminicolum Sundevall(0.8397),与茶蚜空间上跟随关系密切的前二位天敌是草间小黑蛛(0.7448)和斜纹猫蛛(0.7433);平阳特早茶园与假眼小绿叶蝉空间上跟随关系密切的前二位天敌是八斑球腹蛛Theridion ocomaculatum Bose.et Str(0.8207)和斜纹猫蛛(0.8104),与茶蚜空间上跟随关系密切的前二位天敌是八斑球腹蛛(0.8324)和斜纹猫蛛(0.7730)。其中,11月25日4种茶园假眼小绿叶蝉和茶蚜数量均较多。分析了该日另外二个茶树品种福云六号和龙井长叶茶园假眼小绿叶蝉和茶蚜与其天敌的空间关系,结果表明,二种茶园假眼小绿叶蝉和茶蚜及其天敌均为聚集分布,福云六号茶园与假眼小绿叶蝉变程值(3.8182)最接近的天敌是斜纹猫蛛(4.7222),与茶蚜变程值(6.5854)最接近的天敌是斜纹猫蛛(4.7222);龙井长叶茶园与假眼小绿叶蝉变程值(1.0000)最接近的天敌是八斑球腹蛛(1.0000),与茶蚜变程值(4.5000)最接近的天敌是斜纹猫蛛(7.6316)。总之,秋冬季4个品种茶园斜纹猫蛛在空间上是假眼小绿叶蝉和茶蚜跟随关系最密切的天敌,其次是八斑球腹蛛和草间小黑蛛。     

亚热带典型树种对模拟酸雨胁迫的高光谱响应

对亚热带地区6种典型树种幼苗在不同模拟酸雨梯度下的光谱响应特征进行了研究。结果表明,针叶树种和阔叶树种对酸雨敏感性具有明显差异。针叶树种马尾松、杉木和香榧对酸雨敏感性高于阔叶树种刨花楠、香樟和杨梅。针叶树种内部,马尾松和杉木叶绿素含量随酸雨浓度变化的幅度明显高于香榧;而阔叶树种内部,刨花楠、香樟和杨梅三者之间无显著差别。马尾松、香樟和香榧不能承受长时间高浓度酸雨胁迫,叶绿素含量呈先增加后减少趋势,杉木则先减少后增加,杨梅能承受长时间高浓度酸雨胁迫,pH值2.5处理下叶绿素含量高于pH值5.6处理。刨花楠4期试验中叶绿素含量变化无明显规律。各受试植物光谱反射率红边位置与其叶绿素含量变化规律基本一致。针叶树种马尾松和香榧主要表现为"蓝移",杉木则先"蓝移"后"红移",表现出对高浓度酸雨长时间的抗性;阔叶树种香樟先"红移"后"蓝移",对高浓度模拟酸雨表现出先促进后抑制现象,杨梅光谱反射率一阶导数曲线比较平缓,无明显"红移"和"蓝移"现象,刨花楠则"红移"和"蓝移"交替出现,与其叶绿素含量变化相一致,对酸雨敏感性不明显。     

荒漠植物准噶尔无叶豆结实、结籽格局及其生态适应意义

连续2a采用野外记录的方式对荒漠植物准噶尔无叶豆的结实、结籽格局进行了比较研究。结果表明:植株内花序生成格局表现为不同大小的花序在总花序中的比重与其结实率存在显著正相关,其中含有中等花数目的花序所占的比重及其结实率均最高,此种分布格局能够最大程度的保证繁殖成功;果序内果实生成格局表现为单花着生位置(从近柄端算起)与其结实量占总结实量的比例成线性负相关,花序基部的结实比例最高,顶部结实比例近为0;荚果内种子生成格局表现为:中间位置的胚珠败育率最低。另外,年际间荚果内仅有(1.08±0.03)粒和(1.07±0.03)粒种子能够完全成熟,此种结籽格局是准噶尔无叶豆保证后代质量的最佳策略。