基于碳循环的化石能源及电力生态足迹

研究在对陆地生态系统的碳循环的进行分析后,将化石能源地定义被修订为"吸收化石能源燃烧排放的温室气体排放的森林和草原".然后,基于净生态系统生产量(NEP)--植被体内碳净累积量计算了全球森林及草原对温室气体的平均吸收能力.最后,结合能源热量转换和碳排放数据,重新计算了各种化石能源及电力的生态足迹.     

泾河流域植被覆盖动态变化特征及其与降雨的关系

植被退化是全球环境变化研究的一个重点问题,植被状况是环境评估的重要指标.利用8km分辨率的NOAA-AVHRR/NDVI时间序列数据,对位于黄土高原的泾河流域1982～2003年植被特征及变化状况进行系统分析,并在此基础上评估降雨与流域植被的相互关系.研究主要利用了变化斜率法、主成分分析法和相关分析法,得到如下结论:过去22a来流域植被NDVI均值波幅和变化都很小,变化较显著的区域集中在流域上游和流域边缘的山区.变化斜率分析得出了类似的结论,气候变化以及人类活动导致的土地利用改变可能是影响在流域不同地区植被状态变化的主要原因.对NDVI时间序列的主成分分析发现PC1和PC2与植被覆盖和气候密切联系,PC3和PC4与流域汛期洪水有关,PC5和PC6体现了人类活动的影响.流域的NDVI与降雨显示了良好的相关性,降雨与NDVI相关性的阈值可能在550mm或更高.     

γ-射线对新菠萝灰粉蚧辐照效应的转录组测序与分析

检疫辐照处理通过电离辐射来灭杀进出口货物中的检疫性害虫。明确辐照处理的分子机制,找到既能有效灭杀处理对象,而又能量消耗经济,且不会对货物质量造成损伤的合适辐射剂量是研究辐照处理的关键基础性问题。本研究对检疫性害虫——新菠萝灰粉蚧分别采用100 Gy和240 Gy两种辐照剂量处理,经饲养24 h后采用高通量测序技术来研究其基因表达水平的变化。结果表明低剂量组和高剂量组中分别有3.3%和4.4%的基因相对与对照组产生了差异表达,而且有2.4%基因在两组处理中都表现出了表达差异,占差异表达基因总量的一半以上,且这些基因的表达量大多发生下调。聚类分析显示,这些差异表达的基因主要富集在各种细胞组分、基因表达调控等功能类别中,说明检疫辐照主要通过损伤细胞结构和干扰生物的基因表达调控过程来实现害虫不育,且辐照强度越大,对处理虫体的损伤越大。     

植物核DNA含量在全球尺度上的纬度变异式样及其气候适应意义——以菊科植物为例

核DNA含量是重要的生物学概念,涉及DNA C-值和基因组大小。前人有关植物核DNA含量在纬度梯度上的变异规律存在着矛盾的报道,而且多数将核DNA含量与纬度、海拔、气候等因素之间的关系描述成线性关系。核DNA含量是否具有环境适应上的意义,也还存在争议。先前有关核DNA含量与环境因素间关系的矛盾性报道可能与取样过小、地理范围过窄、研究对象遗传背景差异过大有关。如果对一个遗传背景相近的类群在全球范围内进行取样,核DNA含量会呈现有规律的纬度梯度变化,可能与大的气候因素之间存在非线性关系。菊科(Asteraceae)是被子植物的最大科,是一个广泛认可的自然分类群。为揭示全球空间尺度上植物核DNA含量在纬度梯度上的变异规律,以及这种变异是否具有环境适应意义,以菊科为对象开展了核DNA含量与纬度、生物气候因素关系的统计分析。从"植物DNA C-值数据库"检索到822种菊科植物的核DNA含量数据;在全球范围内,沿经度方向上设立10条样带,每条样带横跨15个经度,每条样带又均分成22个样块,每个样块纵跨7.5个纬度;其次,从"世界气候数据网站"下载1950—2000年时间段14个生物气候因子数据,应用Arc GIS 9.3获得每个样块14个生物气候因子的平均值;根据"全球生物多样性信息网站"记录,计算每个样块菊科植物平均的核DNA含量数据。为避免气候变量之间的多重共线性对数据分析的影响,应用主成分分析对数据进行了降维,发现最冷季度平均温度、最干季度雨量分别是第一、二主成分上荷载最大的因子,去除与它们相关性在-0.7至+0.7之间的其他气候因子后获得了最冷季度平均温度、最干季度雨量和最湿月份雨量三个变量用于进一步数据分析。结果发现,菊科植物在全球10个样带上的核DNA含量与纬度关系密切,与最冷季度平均温度、最干季度雨量和最湿月份雨量呈现极显著的单峰型的非线性关系,可以用二项式进行拟合。因此,全球空间尺度上植物核DNA含量沿着纬度梯度有规律性的非线性变化,这种变化具有很强的气候适应意义。     

植被恢复过程中芒萁覆盖对侵蚀红壤氮组分的影响

氮素是限制陆地生态系统生产力的重要因子。采用时空代换法,以红壤侵蚀区未治理、恢复12年和30年的马尾松林为研究对象,对比分析了林下芒萁覆盖地与裸地表层土壤之间氮同位素、不同形态氮组分含量以及不同组分氮含量所占比例之间的差异。结果表明:在所有马尾松林中,芒萁覆盖增加了表层土壤的全氮含量,δ~(15)N值则比林下裸地显著降低了33. 8%—83.1%(P0.05)。随着恢复年限增加,林下芒萁覆盖地表层土壤δ~(15)N值显著下降,而林下裸露地δ~(15)N值没有显著变化(P0.05)。不同恢复年限马尾松林的芒萁覆盖地表层土壤微生物生物量氮、可溶性有机氮和铵态氮含量显著高于林下裸地(P 0.05),而硝态氮含量则显著低于林下裸地(P0.05)。随恢复年限增加,表层土壤微生物生物量氮、可溶性有机氮、铵态氮含量均呈增加趋势,而硝态氮含量则呈下降趋势,不同形态氮占全氮比例表现为:微生物生物量氮铵态氮可溶性有机氮硝态氮。相关分析表明土壤δ~(15)N值与硝态氮极显著正相关,与其他氮组分极显著负相关(P0.01)。由此可见,与林下裸地相比,芒萁覆盖在植被恢复过程中有助于提高表层土壤中全氮、微生物生物量氮、可溶性有机氮和铵态氮含量,降低硝态氮的淋溶损失风险,促进土壤氮保持和积累,从而有利于退化红壤生态系统的恢复。     

长期不同养分投入对土壤养分和水稻生产持续性的影响

以中国科学院桃源农业生态试验站15a长期田间定位试验为研究对象,分析了不同养分投入对稻田土壤养分和水稻产量可持续性的影响.结果表明,化肥与系统内循环的有机物料循环的肥力效力和产量效应基本一致,有机物料循环更有利于土壤有机质和氮素的积累;在不同养分投入下,土壤耕层有机质和全氮均呈上升趋势,年均增长率分别为1.5%～5.8%和2.5%～9.4%;与试验前相比,不同养分投入耕层磷素变动幅度在-18.3%到30%之间,钾素养分有所亏缺,下降幅度在8.1%～22.6%之间;通过可持续性指数的分析得出,土壤N素养分的可持续性对化肥的依赖性较大,而P、K养分的可持续性则对有机肥的依赖性更高.稻田生态系统具有良好的自维持能力,系统内有机物循环有利于提高稻谷产量的稳定性和可持续性.     

北京市域生态敏感性综合评价

区域生态敏感性评价对于制定区域环境政策,有效进行环境管理具有重要作用.在综述当前生态敏感性评价研究的基础上,综合考虑自然和人文两大类影响因子,构建了反映对水土流失、河流水量水质、土地沙化、泥石流、采矿、路网、濒危物种不同敏感程度的7个指标,运用地理信息系统和遥感技术,综合分析和评价了北京市域生态敏感性程度及其空间分布状况.结果表明,高生态敏感区主要有两类,分别分布于北京东北-西南走向的山区-平原过渡地带和永定河、潮白河、北运河、大石河河岸带,此外,大兴南部也有集中分布.中敏感区除分布于上述高敏感区外围以外,还集中分布于怀柔中部的红螺山、云蒙山地区和门头沟妙峰山地区.不敏感区则主要集中在怀柔、延庆的北部山区,其余地区为低敏感区.敏感性程度的空间变化基本规律是:在山区,从平原-山区过渡地带沿西北方向朝低山区和中山区衰减,在平原,则沿河道两侧向外围衰减.在评价的基础上,尝试提出了环境保育和生态建设的相关对策.     

富营养化河水灌溉对稻田土壤氮磷养分贡献的影响——以太湖地区黄泥土为例

以太湖地区主要稻田土壤类型黄泥土为对象,利用当地富营养化河水对回填土柱和植稻原状土渗漏池进行模拟稻田灌溉试验,系统研究了灌溉水对稻田土壤氮磷营养的贡献.在回填土柱灌溉试验中,在试验初期,不同形态的氮素均有较高的淋失量,以后逐渐降低,表明初期淋失的氮素主要来自土壤,而不是灌溉河水.在整个水稻生长季,均观测到有可溶性有机氮淋失,表明富营养化河水灌溉条件下可溶性有机氮是稻田土壤主要的氮素淋失形态.在本试验中,磷素的淋失动态与氮素的淋失动态截然相反,淹水后很长一段时间内均没有土壤磷素淋失,但在淹水灌溉后期有大量的土壤磷素淋失损失,这可能是淹水后期土壤对磷的吸持已达到饱和状态,不能继续固持土壤中多余的磷所致.与回填土柱模拟灌溉淋洗试验相比,在当前供肥条件下,原状土渗漏池试验氮磷淋失量远低于回填土柱试验,而灌溉水对土壤氮磷养分的贡献远高于回填土柱.通过富营养化河水灌溉带入当季稻田的N量达到每公顷56.3 kg,其中有55.8 kg N可被土壤吸持和作物吸收,表明太湖地区稻田土壤对氮磷养分来说是一个环境友好的生态系统.在利用当地富营养化河水进行稻田土壤灌溉时可适量减少肥料施用量、优化氮磷肥料管理.     

粤、闽、贵烟草青枯病菌分离株及其致病力

【目的】从粤、闽、贵3地烟草青枯病株中分离青枯病菌,测定其致病力并探讨判断致病力的方法。【方法】采用氯化三苯基四氮唑(简称TTC)培养基和蛋白质电泳相结合对青枯病菌致病力进行测定,并分析菌株生化型。【结果】已分离出烟草青枯病菌59株,依据致病力进行划分,无致病力菌株5株,有致病力菌株54株。不同致病力菌株蛋白电泳特定条带存在差异。粤、闽、贵3地烟草青枯病菌有致病力菌株均占主导地位,广东有致病力菌株比例略大,福建次之,贵州最小。按生化型划分,59株青枯病菌中1株属于生化型Ⅳ外,其他58株属于生化型Ⅲ或其亚型生化型Ⅲ-1。【结论】烟草青枯病菌致病力存在差异,SDS-PAGE蛋白指纹中的特定条带可作为判定青枯病菌有无致病力的依据。     

油菜FBA基因克隆、表达分析及其与抗旱性的关系

为了解果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(fructose-1,6-bisphosphate aldolase,FBA)在油菜抗旱中的作用,揭示油菜干旱胁迫下FBA基因表达量、光合指标、产量等之间的关系,为油菜等作物抗旱性鉴定和抗旱性改良提供依据。以抗旱性强的甘蓝型油菜94005为材料,在初花期进行干旱胁迫处理,以正常浇水作为对照;测定叶片光合参数和FBA酶活性,通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析FBA基因的表达量;采用RACE方法对FBA基因进行全长克隆,并对测序结果进行生物信息学分析;复水后生长至成熟期测定产量,分析产量、光合指标、FBA基因表达量等之间的关系。结果表明,随着干旱的加剧,油菜叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、产量均下降,FBA活性和FBA基因的表达量上升。在轻度、中度和重度干旱胁迫下,油菜叶片胞间CO_2浓度(Ci)显著下降,水分利用率(WUE)上升;极度胁迫下,Ci上升,WUE下降;油菜产量、净光合速率与FBA活性和FBA表达量呈显著负相关。FBA基因全长序列1440bp,ORF(开放阅读框)位于60—1172区域,编码370个氨基酸;蛋白分子量为38.51 KDa,等电点6.92;同源性对比显示,甘蓝型油菜FBA基因与拟南芥FBA基因的一致性在87%以上。二级结构预测结果表明FBA蛋白由α-螺旋、无规则卷曲、延伸链以及β-转角组成,4种二级结构元件所占比例分别为43.85%、31.28%、17.60%、7.26%。因此,干旱胁迫下油菜的净光合速率下降、产量降低,随着胁迫的加剧,降低幅度增大。FBA基因与干旱胁迫密切相关,干旱胁迫下,FBA基因主要通过抑制光合、降低蒸腾、促进糖酵解和有氧呼吸等途径来提高植物对干旱胁迫的适应性。