陆地生态系统碳平衡主要研究方法评述

陆地生态系统碳平衡是全球变化科学中的核心问题之一,目前也是生态科学中的前沿与热点问题,而陆地生态系统的复杂性与不确定性决定了对陆地生态系统碳平衡估测的复杂性和不确定性。为研究这一复杂性问题,已发展了许多研究方法。可分为“自下而上”与“自上而下”两种,各种方法都有其自身的优势和劣势。相关方向也已经有了大量的研究报道,但是,不同的研究由于在方法、时间与空间尺度等存在的差异,使得许多研究结果和预测很难被有效的整合或适用于大范围甚至全球水平。综述了陆地碳平衡的主要研究方法,分析和比较了各方法的特点,指出在研究中对不同方法的结果进行分析和比较,以及采用综合方法的必要性。     

冰核细菌在我国北方玉米上的消长动态规律

研究证明,菠萝欧文氏菌(Erwinia ananas)为我国北方玉米上优势冰核细菌种类,占总体INA细菌95 %以上。采用定量定性和定期取样分离方法,首次研究INA细菌在玉米上的消长动态规律。结果表明:玉米不同生长发育阶段是影响INA细菌在玉米上数量分布和消长动态变化的重要因素,以抽雄至成熟期间分布INA细菌数量最多,高达10 7～10 8CFU/ g,比拔节至抽雄期高出2～3个数量级,比苗期至拔节期高出4～5个数量级;同时还指出,玉米不同播期,对INA细菌数量分布影响显著,差异很大,其中INA细菌分布数量消长变化,以正常播种(1.9×10 7CFU / g) >中期播种(7.9×10 5CFU/ g) >晚期播种(5 .0×10 4 CFU/ g) ;研究指出,处于抽雄至成熟期间的玉米上分布的INA细菌数量最多,因此期间(8月上旬至9月下旬) ,气温逐渐降低,昼夜温差大,田间结露多,加上玉米处于成熟阶段,抗INA细菌能力弱,这些因素有利于低温(5～2 0℃范围内生长)型INA细菌生长繁殖,故使INA细菌分布数量最多     

大针茅种群RAPD多样性及其与若干生态因子的相关关系

利用RAPD分子标记,对锡林郭勒草原主要建群种大针茅（Stipa grandis P.Smirn.）5个种群共90个基因株的遗传多样性进行了分析.由16个10碱基随机引物共扩增得到310条清晰可重复的RAPD片段,且全部为多态性条带.利用POPGENE软件对RAPD数据进行分析可以看出,不同地理种群大针茅存在很高的遗传变异,且大部分变异存在于种群之内,只有少量变异存在于种群之间（≈28%）.Pearson相关分析表明,大针茅种群内基因多样性与温度因子（≥10℃年积温、年均温和1月份均温）之间存在显著（p＜0.05）或极显著（p＜0.01）的相关关系;Mantel检验结果显示,大针茅种群间的遗传距离与种群间的实际地理距离之间不存在显著的相关关系（r=0.184,p=0.261）,但与水热因子的分异之间存在显著（p＜0.05）或极显著（p＜0.01）的相关关系.这些都表明水热差异的自然选择引起大针茅种群RAPD标记的生态地理分化,而迁移和遗传漂变对大针茅种群间的分化不起决定作用.     

水稻化感品种对土壤微生物的影响

通过盆栽实验研究三叶期水稻化感品种对土壤微生物种群数量的影响。结果显示,土壤细菌、放线菌、真菌、氨化细菌和好气性自生固氮菌数量在水稻化感品种P1312777和水稻非化感品种“辽粳九”、“秋光”的土壤中存在显著差异,土壤中大多数微生物被水稻化感品种所抑制,但化感品种土壤中的放线菌和好气性纤维素分解菌数量则介于两种非化感品种之间。这一研究表明,水稻化感品种能显著地影响土壤微生物种群数量。     

我国23个土壤磷素淋失风险评估Ⅱ.淋失临界值与土壤理化性质和磷吸附特性的关系

从13个省（市）采取23个耕地表层土壤,通过室内模拟试验测定其磷素淋失临界值和pH、有机质、＜0.01mm、＜0.002mm、交换性钙镁、活性铁铝、磷等温吸附特性等,以建立土壤磷素淋失临界值与土壤基本理化性质和磷吸附特性之间的关系.结果表明：土壤pH＜6.0时,随土壤pH提高临界值增加,土壤pH与临界值之间呈显著的指数关系;而当土壤pH＞6.0时,随土壤pH提高临界值减小,在pH6.5左右土壤磷素淋失临界值最高.土壤磷素淋失临界值与土壤有机质、活性铁（铝）、交换性钙之间存在显著的相关,而与交换性镁、CEC、＜0.01mm、＜0.002mm、K、Qm的相关性受土壤酸碱度影响.可以通过测定土壤有机质或活性铁的含量,来计算土壤磷素淋失临界值,评价土壤磷素淋失的风险.供试的23个土壤,除了采自湖北潜江的20号水稻土存在比较大的磷素淋失风险,其余土壤发生磷素淋失的风险很小.     

不同放牧压力下大针茅种群的遗传多样性

大针茅是亚洲中部草原亚区特有的蒙古草原种,以大针茅建群的草原在内蒙古的分布面积为2 798 081hm^2.从遗传多样性上探讨了大针茅种群在放牧压力下的适应机制,结果表明：虽然放牧导致部分基因位点丢失,但整个种群仍表现出丰富的多态性,ISSR检测的多态性条带比率为89%.Nei＇s指数计算的大针茅种群间的遗传分化为0.1984,说明有19.8%的遗传变异存在于种群之间, 80.2%的遗传变异存在于种群内. 由Shannon＇s和Nei＇s多样性指数检测的大针茅种群内遗传多样性随着放牧压力的增加有逐渐减弱的趋势.根据遗传距离构建的UPGMA聚类图中, 中度和重度放牧样地首先聚为一类, 不放牧和轻度放牧样地聚为一类, 随后聚在一起.     

长白山阔叶红松林CO2通量与温度的关系

应用涡度相关法观测的通量数据和环境因子数据,在生态系统水平上分析了长白山阔叶红松林生长季温度与CO2通量之间的关系.结果表明：（1）在相同的光合有效辐射水平下,净生态系统CO2交换量（NEE）随温度Ta的变化趋势为,在Ta〈20℃范围内,NEE随温度的增加而增加,在Ta=20℃附近有极大值,随温度的继续增加NEE呈下降的趋势,同时NEE还具有明显的季节变化,表现为7月〉6月〉8月〉9月〉5月〉4月〉10月.（2）应用Michaelis-Menten方程计算得出最大光合速率Pmax和生态系统呼吸Re,分析其与温度的关系发现,Pmax随温度的变化呈S型曲线,Re则随着温度的升高而呈指数上升的趋势,曲线为：Re=0.0607 exp（0.0666Tα）,R^2=0.96.夜间生态系统呼吸的Q10为3.15.（3）通过对NEE与环境因子的偏相关分析表明,温度对NEE的偏相关系数在生长季呈现先减小后增大的趋势,说明在生长季初期和末期升高温度比生长季中期对NEE的影响要大.     

益智不同组织多糖含量及其生物合成途径分析

为了解益智（Alpinia oxyphylla）多糖生物合成途径关键酶功能,对其茎、叶、果实中的多糖含量及其单糖组成进行了研究,并采用Real-Time qPCR分析了益智多糖生物合成关键酶基因的表达模式。结果表明,益智多糖含量依次为果实 > 叶 > 茎,主要由葡萄糖、木糖、甘露糖、半乳糖和阿拉伯糖组成;利用益智转录组数据共获得47 690条unigenes,其中31 892条在NR、Swiss-Prot、KEGG、COG、KOG、GO和Pfam数据库获得注释,其中208个unigenes参与益智多糖的生物合成,涉及15个酶。表达分析表明,所筛选的18个基因在茎、叶、果实中均有表达,14个基因在果实中的表达量最高,以糖基转移酶基因和UDP-葡萄糖焦磷酸化酶基因的表达量最高,且其表达模式与不同组织中葡萄糖含量的变化一致。     

植物-菌根真菌联合修复重金属污染土壤

菌根是菌根真菌侵染植物根系后在植物根部形成的共生结构。菌根技术作为一种生物强化技术应用于重金属污染土壤的植物修复已引起研究者的广泛关注。目前大量研究表明菌根能强化植物对重金属的转运、富集及根系稳定化过程,并通过促进营养物质的吸收利用、稳定细胞内氧化还原平衡、调控抗逆性相关基因的表达以及改善根际微生态环境等方式提升寄主植物的抗逆性。本文在介绍菌根真菌在植物修复重金属污染的联合过程中的作用效应及机制的基础上,分析了目前限制该技术应用的瓶颈问题以及未来的研究方向,为植物-菌根真菌联合修复的推广应用提供理论基础。     

夜间变暖提高荫香叶片的光合能力

研究了不同氮供应的条件下夜间变暖对荫香叶片光合能力的影响。当植株生长在相同的日间温度(25℃),而夜间温度从18℃增至20℃时,叶片的光合速率增高(p<0.05)。高氮供应的植株,夜间变暖下其叶片光合速率较低氮供应的高,氮供应增高能促进夜间变暖提高叶片光合速率的效应。在低氮供给和夜间变暖下,植株叶片的光下呼吸和暗呼吸的增高显著(p<0.05)。无论在高氮或低氮供应下,生长在夜间变暖下的植物,其叶片的R ub isco最大羧化速率(Vcm ax)和光合电子传递最大速率(Jm ax)增高(p<0.05),氮供应能增强夜间变暖对Vcm ax和Jm ax的正向效应。夜间变暖降低植株叶片的比叶重,而增加单位叶干重的氮含量(Nm),单位叶面积的氮含量(Na)没发生明显变化。随着全球气候变化,夜间趋暖将有利于树木叶片光合能力的提高,结合高氮供给将会明显地增高植物的碳固定。