增温对青藏高原高寒草甸呼吸作用的影响

生态系统呼吸(ER)和土壤呼吸(SR)是草地生态系统碳排放的关键环节,其对气候变化极为敏感。高寒草甸是青藏高原典型的草地生态系统,其呼吸作用对气候变化的响应对区域碳排放具有重要的影响。以高寒草甸生态系统为对象,于2012—2016年采用模拟增温的方法研究呼吸作用对增温的响应。结果表明:增温对高寒草甸ER的影响存在年际差异,2013年和2014年增温对ER无显著影响,其他年份显著增加ER(P0.05),综合5年结果,平均增幅达22.3%。增温显著促进了高寒草甸SR(P0.05),较对照处理5年平均增幅高达67.1%;增温总体上提高了SR在ER中的比例(P0.05),最高增幅达到59.9%。ER和SR与土壤温度有显著的正相关关系(P0.05),与土壤水分没有显著的相关关系(P0.05)。对照样地中,土壤温度分别能解释33.0%和18.5%的ER和SR变化。在增温条件下,土壤温度可以解释20.5%和13.0%的ER和SR变化。在增温条件下,SR的温度敏感性显著增加,而ER的温度敏感性变化较小,导致SR的比重进一步增加。因此,在未来气候变暖条件下,青藏高原高寒草甸生态系统碳排放,尤其是土壤碳排放有可能进一步增加,土壤碳流失风险增加。     

宁德水产养殖区水质状况及驱动力分析

水产养殖对海岸带生态系统的水环境有显著影响,研究水产养殖地区的水质动态及其驱动力对海洋牧场建设和海岸带生态系统管理有着重要意义。以宁德为研究区域,基于2017年夏季和冬季水质监测和遥感影像等数据,通过地理信息系统技术和统计分析软件,分析了水产养殖区域的水质现状、水质变化和驱动力。结果表明,该海域水质处于重污染状态,富营养化水平较高。除了悬浮物和总磷之外,其他水质指标都呈现出显著的季节性差异,不同季节影响水质的因素也不相同。水质的季节性变化是初始水质状况、养殖活动和自然因素共同作用的结果。基于研究结果,笔者建议结合高分遥感技术对养殖区水面覆盖和利用进行监测,对养殖类型和行为(如饵料类型和投放方式)进行调控,开展水质长期监测和风险应急管理,保障海洋牧场社会经济效益的同时降低生态环境影响、防控生态和人体健康风险。     

气候因素对黑线姬鼠种群动态影响的非线性效应

受全球气候变化的影响,气候因素与害鼠种群变化之间的关系成为害鼠防治研究中的热点问题。以西安市长安区周边分布的黑线姬鼠为研究对象,通过标志重捕法进行种群动态监测,掌握其种群数量的动态变化规律,并结合非线性的统计方法广义可加模型,对该地区2015—2018年黑线姬鼠种群密度和气候因素数据进行分析,探讨该鼠种群变化与气候因素之间的关系。结果表明,该地区黑线姬鼠种群数量总体显现为下降趋势。黑线姬鼠种群密度存在显著的正向自我调节效应(F_(1.00, 5.77)=27.062,P0.01),且与上一月种群密度存在线性的正相关。当月平均温度与该鼠种群密度之间存在显著的非线性效应(F_(1.90, 5.77 )=4.696,P0.05),两者之间显现为钟型关系,当温度21℃时,两者之间显现为正相关,黑线姬鼠种群密度随温度的升高而升高,反之显现为负相关。当月累计降雨量与其种群密度之间也存在显著的非线性效应(F_(1.87, 5.77)=3.879,P0.05),同样,两者之间也显现为钟型关系,当降雨量90 mm时,两者之间显现为负相关,种群密度随降雨量的增加而降低,反之显现为正相关。因此,温度和降雨对黑线姬鼠种群变化具有调节作用,低温干旱和高温多雨均不适合该鼠的繁殖与生长。     

增温和刈割对高寒草甸土壤呼吸及其组分的影响

评估土壤呼吸及其组分对增温等全球变化的响应对于预测陆地生态系统碳循环至关重要。本研究利用红外线辐射加热器(Infrared heater)装置在青藏高原高寒草甸生态系统设置增温和刈割野外控制实验。通过测定2018年生长季(5—9月)土壤呼吸和异养呼吸,探究增温和刈割对土壤呼吸及其组分的影响。研究结果表明：(1) 单独增温使土壤呼吸显著增加31.65% (P<0.05),异养呼吸显著增加27.12% (P<0.05),土壤自养呼吸没有显著改变(P>0.05);单独刈割对土壤呼吸和自养呼吸没有显著影响(P>0.05),单独刈割刺激异养呼吸增加32.54% (P<0.05);(2) 增温和刈割之间的交互作用对土壤呼吸和异养呼吸没有显著影响(P>0.05),但是对自养呼吸的影响是显著的(P<0.05),土壤呼吸和异养呼吸的季节效应显著(P<0.05);(3)土壤呼吸及其组分与土壤温度均成显著指数关系,与土壤湿度呈显著的正相关关系(P<0.05),处理影响它们的响应敏感性。本研究表明青藏高原东缘高寒草甸土壤碳排放与气候变暖存在正反馈。     

基于景观生态学的城市人居环境代谢研究范式与研究框架建构

人居环境建设已经成为中国城市发展和当代生态学研究的新兴命题,基于物质代谢研究成果,系统剖析城市人居环境问题,提升城市化过程的生态文明水准成为推动新型城市化发展的重要路径选择。通过对人居环境视角和社会代谢视角的城市研究进行简要回顾,认为两种视角的有机整合可以弥补各自的理论和方法论缺陷,进而凝练出新的城市生态学研究思路。利用景观生态学理论和概念体系,建构了多层次、多维度的城市人居环境代谢研究范式和基本研究框架。这一范式可以从多尺度和多维度反映城市人居环境代谢的过程特征,厘清城市人为活动和各种资源环境问题的关联关系,整合多学科的知识和技术手段,解析城市人居环境的时空动态演化过程及其驱动机制,为城市人居环境研究学科的发展创造有利条件。通过建构基于景观生态学的城市人居环境物质能量代谢研究框架,还可以有效推进城市人居环境物质能量代谢中的格局-过程-尺度耦合问题,数据采集、储存与分析问题和效应调控与过程管理问题的研究,对于完善城市代谢研究方法,促进城市人居环境建设具有重要的参考和借鉴意义。     

天山林区土壤总氮矿化过程对季节性冻融的响应

森林土壤总氮矿化对冻融过程的响应机制尚不明确,氮矿化速率和转化情况尚缺乏定量刻画。通过土壤原位法与室内培养分析相结合,利用~(15)N同位素稀释技术,研究冻融期间天山林区乔木林地、灌丛、草地3种群落类型土壤总氮矿化及转化累积量的动态,分析土壤总氮矿化速率与土壤温度、含水率及微生物量氮(MBN)的相互关系。结果表明:(1)冻融过程及群落类型对总氮矿化速率和MBN含量有极显著的影响(P0.01),秋、春季冻融期的总氮矿化速率相比冻结期更高;(2)季节性冻融期间,乔木林地土壤总氨化累积量在3种群落类型中最高(163.9 kg N hm~(-2) a~(-1)),秋、春冻融期占整个时期的比值约为66%;而总硝化累积量在3种群落类型中相差较小,秋、春冻融期占比均约为77.4%;(3)土壤温度和含水率显著影响总氮矿化速率、净氮矿化速率和MBN速率,随土壤温度增加,总氨化速率(林地和灌丛)显著升高(P0.05);随土壤含水率增加,净氨化速率(灌丛)和净硝化速率(灌丛)显著降低(P0.05)。通过揭示天山林区土壤总氮矿化速率(总氨化速率和总硝化速率)及转化累积量对冻融过程的响应情况,本研究为天山森林土壤中氮的生物地球化学过程提供了有价值的基础数据。     

凋落物添加和移除对杉木人工林土壤水解酶活性及其化学计量比的影响

土壤生态酶化学计量比可用于评估微生物碳(C)、氮(N)和磷(P)养分的需求状况。以往从凋落物输入量变化对生态酶化学计量比的角度来探讨杉木人工林土壤养分状况的研究较少。以亚热带杉木人工林为研究对象,采用随机区组实验设计,对12块杉木人工林样地进行3种凋落物处理(凋落物添加(LA);凋落物移除(LR);对照(CK)),通过测定土壤C、N和P水解酶(β-葡糖苷酶(BG)、半纤维素酶(CB)、β-乙酰葡糖胺糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和酸性磷酸酶(AP))的活性及土壤理化性质,探讨凋落物添加和移除对杉木人工林土壤养分状况的影响。结果表明:LR显著抑制了AP、BG、CB、NAG和LAP活性,同时降低了土壤含水量(SMC)、有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)和有效氮含量;而LA对以上指标均存在显著的正效应,表明凋落物输入量变化主要是通过改变土壤水分和养分状况来影响水解酶的活性。LR和CK处理下土壤酶活性比ln(BG+CB):ln(AP)和ln(NAG+LAP):ln(AP)均低于全球尺度上土壤酶活性比ln(BG+CB):ln(AP)(0.62)和ln(NAG+LAP):ln(AP)(0.44),表明亚热带地区杉木人工林土壤微生物生长受磷限制;LA处理的土壤的ln(BG+CB):ln(AP)和ln(NAG+LAP):ln(AP)均高于全球尺度,表明LA在一定程度上缓解了土壤磷限制,生态酶化学计量比响应的差异表明磷可能是驱动亚热带杉木人工林土壤生态酶化学计量比内在联系的关键因子。相关分析表明SMC、SOC和有效氮含量与土壤酶活性及其化学计量比呈极显著正相关关系,因此,生态酶化学计量比可作为表征土壤当前养分有效性状况的重要指标,该研究可为亚热带杉木人工林土壤养分管理和可持续性经营提供科学的基础理论。     

地涌金莲MlCCD8b基因的克隆与表达分析

该研究以地涌金莲(黄色苞片型YN01和红色苞片型RD05)为材料,采用RACE技术克隆获得地涌金莲CCD8b基因的cDNA全长,进行氨基酸序列比对及系统进化树构建,并采用实时荧光定量PCR技术检测MlCCD8b基因在不同地涌金莲类型和不同组织中的表达模式。结果表明：(1)序列分析显示,MlCCD8b的ORF全长1 671 bp,编码556个氨基酸,存在1个类胡萝卜素加氧酶家族的典型保守结构域RPE65,推测其相对分子量为61 574.26 Da,等电点6.61,亚细胞定位于叶绿体基质中的类囊体上,所编码的MlCCD8b蛋白为亲水性蛋白。(2)同源对比分析及构建系统进化树发现,地涌金莲MlCCD8b蛋白与小果野蕉亚种、凤梨等单子叶植物的CCD8b蛋白遗传关系最近。(3)荧光定量PCR检测结果表明,MlCCD8b在吸芽数量多的黄色苞片型YN01的所有组织中均有表达,而在吸芽数量少的红色苞片型RD05中,其苞片内未能检测到MlCCD8b的表达,但其他组织中皆有表达;MlCCD8b在2种类型地涌金莲中呈现一致的组织表达特异性,即在花序轴中的表达量最高,其次是吸芽芽点、根尖和叶片,在苞片中的表达量最低或不表达。(4)2种类型地涌金莲同一组织部位比较结果显示,RD05的花序轴、吸芽芽点、根尖和叶片中的MlCCD8b相对表达量分别是YN01的4.47、4.67、2.09和1.10倍。(5)利用高效液相色谱 串联质谱法测得RD05根尖部位的5 脱氧独脚金醇含量是YN01的15.57倍,与MlCCD8b在根尖的表达趋势一致。研究认为,MlCCD8b基因可能通过调控独角金内酯的合成,促进或抑制地涌金莲吸芽的萌生。该研究结果可为MlCCD8b基因的生物学功能研究提供依据,并为今后通过分子辅助育种调控MlCCD8b的表达,从而控制地涌金莲吸芽数量提供理论支持。     

儿童反复呼吸道感染与肠道微生态变化的相关性

目的研究儿童反复呼吸道感染与患儿肠道微生态平衡紊乱的关系。方法选择102例反复呼吸道感染患儿为研究组,167例急性肺炎患儿为肺炎对照组,142例健康体检儿童为正常对照组。采用16S rRNA荧光定量PCR检测3组对象肠道双歧杆菌及大肠埃希菌数量,计算B/E值,并比较3组研究对象细胞免疫功能。结果正常对照组、肺炎对照组以及研究组儿童肠道双歧杆菌数量依次降低,大肠埃希菌依次增多,B/E值依次降低,差异均有统计学意义(均P0.05)。正常对照组、肺炎对照组以及研究组儿童血液中CD3~+、CD4~+细胞水平以及CD4~+/CD8~+依次降低,CD8~+细胞水平依次增高,差异均有统计学意义(均P0.05)。结论儿童反复呼吸道感染与肠道微生态失衡具有一定相关性,肠道微生态稳态的维持可为反复呼吸道感染的防治提供新思路。     

普通卷甲虫肠道可培养细菌的分离、鉴定及产消化酶活性

目的分离培养普通卷甲虫肠道中的可培养细菌,筛选有产消化酶活性的细菌,推测其在协助普通卷甲虫消化食物中的作用。方法通过传统分离培养法分离普通卷甲虫肠道中的可培养细菌,利用平板透明圈法筛选产淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶和脂肪酶活性的细菌,利用水解圈与菌落直径的比值,比较不同细菌的产消化酶活性。利用SPSS 20.0软件进行统计学分析,组间比较采用单因素方差分析。结果在普通卷甲虫肠道中分离出4个属9种细菌,其中气单胞菌属3种,假芽胞杆菌属和柠檬酸杆菌属各2种,芽胞杆菌属和假单胞菌属各1种。9种细菌中弗氏柠檬酸杆菌、豚鼠气单胞菌、南海假芽胞杆菌等3种细菌可产蛋白酶,嗜水气单胞菌、波特卡伦柠檬酸杆菌、水生气单胞菌、豚鼠气单胞菌和南海假芽胞杆菌等5种细菌可产纤维素酶,嗜水气单胞菌、波特卡伦柠檬酸杆菌、印度芽胞杆菌、水生气单胞菌、嗜盐假芽胞杆菌、豚鼠气单胞菌和南海假芽胞杆菌等7种细菌可产淀粉酶,未筛选到产脂肪酶细菌。统计学分析表明,3种产蛋白酶细菌和5种产纤维素酶细菌的产酶活性差异无统计学意义。而7种产淀粉酶细菌产酶的活力间差异有统计学意义,水生气单胞菌的产淀粉酶活性能力最强。结论普通卷甲虫肠道可培养细菌结构简单,但有消化酶活性的细菌种类多,5种细菌有产2种以上消化酶功能,说明肠道细菌可能在普通卷甲虫食物消化中起着重要作用。