中分辨率遥感像元尺度生物土壤结皮覆盖与植被及土壤间的交互关系

生物土壤结皮（Biological soil crust,BSC）作为干旱、半干旱地区健康生态系统的重要组成部分,具有固碳、固氮、降低土壤水分蒸发、减少土壤径流等多种生态功能,这些功能与BSC的发展阶段及覆盖度密切相关,使其在维系荒漠自然生态系统的稳定性中扮演重要角色。因此,结合遥感数据尺度定量研究影响BSC分布的环境因素是评估沙区生态系统稳定性并以此为依据进行沙化土地治理的重要基础性研究。影响BSC覆盖度的环境因子较为复杂,现有研究方法存在两方面局限,其一是多为小尺度定性分析,其二是多侧重于孤立地分析BSC与环境因子间的单向关系。利用结构方程模型（Structural Equation Modeling,SEM）中的非递归路径分析（Nonrecursive Path Analysis,NPA）对遥感30 m分辨率像元尺度BSC覆盖度、植被覆盖度、土壤pH值、盐度、有机质与粒度进行路径分析,旨在使用综合性方法从整体上阐明大尺度BSC分布与植被、土壤间的交互关系。结果表明：（1）在毛乌素沙地,BSC覆盖度受各环境因子综合影响,无法用单一变量说明。BSC覆盖度与植被覆盖度、土壤有机质、平均粒径和细颗粒占比呈极显著正相关（P<0.01）,与粗颗粒占比呈极显著负相关（P<0.01）。（2） BSC覆盖度与植被覆盖度通过有机质相互影响,BSC覆盖度对植被覆盖度有较大的正向直接影响,路径系数（Path Coefficient,PC）=0.43（P>0.05）,植被覆盖度对BSC覆盖度有交大的负向影响（PC=－0.22;P>0.05）。（3）土壤平均粒径和细颗粒占比均正向影响BSC的覆盖度,其中,平均粒径对BSC覆盖度的总体影响较大（PC=0.67;总效果值=0.590）,细颗粒占比对BSC覆盖度的间接影响较大（间接效果值=0.052）。（4）盐度对BSC覆盖度呈显著负向直接影响（PC=－0.41;P<0.05;总效果值=－0.398）,pH值对BSC覆盖度有极小的正向影响（总效果值=0.072）。上述研究结果可为遥感探测BSC、制定有效的荒漠生态系统保护与修复政策措施提供科学依据。     

Genomic Shifts,Phenotypic Clines,and Fitness Costs Associated With Cold Tolerance in the Asian Tiger Mosquito

Climatic variation is a key driver of genetic differentiation and phenotypic traits evolution, and local adaptation to temperature is expected in widespread species. We investigated phenotypic and genomic changes in the native range of the Asian tiger mosquito, Aedes albopictus. We first refine the phylogeographic structure based on genome-wide regions (1,901 double-digest restriction-site associated DNA single nucleotide polymophisms [ddRAD SNPs]) from 41 populations. We then explore the patterns of cold adaptation using phenotypic traits measured in common garden (wing size and cold tolerance) and genotype–temperature associations at targeted candidate regions (51,706 exon-capture SNPs) from nine populations. We confirm the existence of three evolutionary lineages including clades A (Malaysia, Thailand, Cambodia, and Laos), B (China and Okinawa), and C (South Korea and Japan). We identified temperature-associated differentiation in 15 out of 221 candidate regions but none in ddRAD regions, supporting the role of directional selection in detected genes. These include genes involved in lipid metabolism and a circadian clock gene. Most outlier SNPs are differently fixed between clades A and C, whereas clade B has an intermediate pattern. Females are larger at higher latitude yet produce no more eggs, which might favor the storage of energetic reserves in colder climate. Nondiapausing eggs from temperate populations survive better to cold exposure than those from tropical populations, suggesting they are protected from freezing damages but this cold tolerance has a fitness cost in terms of egg viability. Altogether, our results provide strong evidence for the thermal adaptation of A. albopictus across its wide temperature range.     

基于GIS的湖北省森林生态系统定位观测研究网络规划

森林生态系统定位观测研究站可为森林经营和生态效益评估提供基础数据。以湖北省为例,设计森林生态系统定位观测研究网络的指标体系,基于球状模型进行普通克里格插值,与GIS的空间叠置分析相耦合,生成湖北省生态地理区划和生态功能区划;建立森林生态站网络规划的有效分区,进行森林生态站站点布设,构建了湖北省森林生态系统定位观测研究网络;总结讨论了该网络的合理性和保障措施、与其它生态站网络的比较和网络规划的局限性。结果表明:该网络将湖北省划分成12个分区,共布设16个森林生态站,其中计划建设12个生态站,已经建设4个生态站;不仅可以监测湖北省81.8%的森林面积,88.9%的生态功能区面积,98.2%的重点生态功能区面积和87.5%的生物多样性保护优先区面积,而且9个森林生态站分布与湖北省4个重点生态功能区和3个生物多样性保护优先区相匹配。该网络可以实现森林生态系统生态要素的连续观测与清查,为森林生态服务功能和生态效益评估,以及重大生态工程提供数据支撑和辅助决策分析依据。     

单一景观空间分布指数及其适用性评价

为描述单一景观的空间分布离散性和广度特征,引入基于香农熵的空间分布指数(MSHDI,Modified Shannon's Distribution Index),利用河南省中南部地区1990、2001和2007年3期TM/ETM+遥感影像,进行了MSHDI与经典景观指数的比较,并分析了MSHDI与面积指数(PLAND,Percentage of Landscape)在多网格尺度下的相关关系。结果表明:(1)MSHDI在描述单一景观的空间分布广度和离散程度特征方面具有较好的适用性。MSHDI能适应不同制图综合程度的影响,并能反映出景观斑块边缘的细微差别。(2)通过分析MSHDI与PLAND之间相关系数的大小和变化程度可以分别验证MSHDI的表征性和稳定性。(3)MSHDI适用于基底和散布状景观,两种指数之间有显著的正相关性(农用地=0.939,=0.000;城市建设=0.877,=0.004;工矿仓储=0.870,=0.002;自然绿地=0.966,=0.001),且随网格粒度变化不大(农用地r=0.921±0.054;城市建设r=0.867±0.107;工矿仓储r=0.883±0.052;自然绿地r=0.964±0.024);而对网状景观则缺乏稳定性。     

六盘山典型森林伴随降水的总有机碳(TOC)通量变化特征

在六盘山香水河小流域,选择6种典型森林样地,测定了2011年生长季的大气降水、穿透水、干流、枯落物渗漏水和主根系层(0—30 cm深)土壤渗漏水的总有机碳(TOC)浓度及其相应的通量变化。结果表明,在降水转化为由穿透雨和干流组成的林下降水中,所有样地的TOC浓度都不同程度地增大;虽然林冠截持使林下降水减小,但因雨水淋洗和与林冠发生碳交换,各样地林下降水携带的生长季TOC通量(kg/hm2)(华北落叶松人工林132.28、华山松次生林106.56、油松人工林94.10、灌木林79.49、桦木林66.52、辽东栎次生林63.01)都比林外降水(53.17)不同程度地明显增大,整体看来,林冠的TOC淋出作用在针叶林很大,在阔叶林较弱。在6种森林样地的枯落物层渗漏水中,其TOC浓度彼此相差不大,平均为24.51 mg/L,高于林冠穿透水的TOC浓度;受枯落物截持部分降水及与枯落物TOC交换的影响,4个样地枯落物渗漏水的TOC通量(kg/hm2)(桦木次生林84.35、野李子灌丛129.35、辽东栎次生林79.21、油松人工林114.93)都比其林下降水TOC通量增加了,但华北落叶松人工林和华山松次生林的TOC通量分别降至90.76和104.90 kg/hm2。在测定的华北落叶松人工林和华山松次生林的主根系层(0—30 cm)土壤渗漏水中,TOC浓度均低于枯落物渗漏水;由于水量减小和与土壤发生碳交换,土壤渗漏水的TOC通量均显著低于枯落物渗漏水,两个林分样地分别降至43.04和66.33 kg/hm2。整体来看,林外降水携带的TOC输入通量在林地TOC输入中占有重要地位,林冠的TOC淋洗使其程度不同地增加TOC通量,枯落物层具有增加或减少TOC通量的作用,但主根系层土壤会显著减少TOC输出通量,所以是固定TOC的重要场所。     

土地利用碳排放效应及其低碳管理研究进展

土地利用是造成全球温室气体排放量迅猛增长的重要因素,但由于土地利用的碳排放在时间和空间上受社会经济活动与自然过程的共同作用,相对自然生态系统碳排放的过程和机制更加复杂,因此,其研究也越来越多地受到包括学者、政府决策者、企业、非政府组织等利益相关者的关注,并被诸多能源与生态环境领域的国内外重大科学研究计划列为核心内容。通过对土地利用的直接和间接碳排放效应及其低碳管理的国内外研究进展进行综述,较全面地对上述研究中已取得的成果以及尚存在的不足与挑战进行了总结,并对未来研究应如何完善现有研究的不足提出了几点展望,以期为科学编制低碳目标导向的土地利用规划提供理论基础和实践管理经验,从而全面引导城市的低碳发展。     

秦岭南北坡森林鼠类对板栗和锐齿栎种子扩散的影响

森林鼠类的种子贮藏行为对植物的扩散及更新会产生积极的影响。2012和2013年秋季,分别在秦岭北坡的周至国家级自然保护区和南坡的佛坪国家级自然保护区内,调查了森林鼠类对板栗(Castanea mollissima)和锐齿栎(Quercus aliena)种子的取食和扩散差异。结果显示:1)秦岭南北坡的环境因素,特别是植被因素,对鼠类扩散板栗和锐齿栎种子具有重要的影响。南坡较为丰富的壳斗科植被种类,导致2种种子在南坡存留时间均长于北坡,而北坡的扩散取食和丢失率均高于南坡。2)种子特征影响鼠类的取食或贮藏偏好。由于较高的蛋白、脂肪等营养含量,鼠类更喜好取食或搬运贮藏板栗种子。然而,低营养但高丹宁含量的锐齿栎种子仍然被鼠类大量贮藏。3)2种种子在南北坡的扩散历程在两个年份间有很大差异,在食物相对匮乏的年份(2012年),种子被扩散的速度更快且丢失的比率更高。这种差异反映了种子大小年现象对森林鼠类取食和贮藏策略的影响。4)无论在秦岭南坡还是北坡,营养价值含量(如蛋白和脂肪)较高的板栗种子的取食和贮藏距离都明显大于营养价值含量较低的锐齿栎种子,这与最优贮藏空间分布模型的预测一致。     

色疣节梗孢属一中国新记录种

【目的】调查我国植物病原真菌资源与多样性。【方法】采用经典真菌形态分类方法并结合序列分析结果对研究样品进行鉴定。【结果】从浙江省绍兴市平水镇的林下枯叶上分离到尖色疣节梗孢,对尖色疣节梗孢的形态特征进行了详细的观察和描述,并对其ITS rDNA序列进行分析。【结论】金缕梅叶斑病的尖色疣节梗孢病原菌在我国是首次发现,为我国真菌新记录种。     

Genome‐wide distribution and functions of the AAE complex in epigenetic regulation in Arabidopsis

Heterochromatin is widespread in eukaryotic genomes and has diverse impacts depending on its genomic context. Previous studies have shown that a protein complex, the ASI1‐AIPP1‐EDM2 (AAE) complex, participates in polyadenylation regulation of several intronic heterochromatin‐containing genes. However, the genome‐wide functions of AAE are still unknown. Here, we show that the ASI1 and EDM2 mostly target the common genomic regions on a genome‐wide level and preferentially interacts with genetic heterochromatin. Polyadenylation (poly(A) sequencing reveals that AAE complex has a substantial influence on poly(A) site usage of heterochromatin‐containing genes, including not only intronic heterochromatin‐containing genes but also the genes showing overlap with heterochromatin. Intriguingly, AAE is also involved in the alternative splicing regulation of a number of heterochromatin‐overlapping genes, such as the disease resistance gene RPP4. We provided evidence that genic heterochromatin is indispensable for the recruitment of AAE in polyadenylation and splicing regulation. In addition to conferring RNA processing regulation at genic heterochromatin‐containing genes, AAE also targets some transposable elements (TEs) outside of genes (including TEs sandwiched by genes and island TEs) for epigenetic silencing. Our results reveal new functions of AAE in RNA processing and epigenetic silencing, and thus represent important advances in epigenetic regulation.     

石灰石粉施用剂量对重庆酸雨区受害 马尾松林细根生长的影响

马尾松(Pinus massoniana)为重庆的重要乡土树种和主要造林树种,担负着特殊而重要的生态环境保全功能,但在酸雨的长期影响下,其健康状况持续低下。为探究不同剂量石灰石粉对马尾松细根生长的影响,给受害马尾松纯林的恢复与管理提供科学依据,2004年5月在属于酸雨区的重庆市江北区铁山坪林场,采用随机区组设计,设立在马尾松纯林酸化土壤表面一次性撒施石灰石粉0(不撒施对照)、1、2、3,4t/hm² 5个处理的长期定位观测试验。2006年10月的监测结果表明,与对照相比,撒施石灰石粉可明显促进腐殖质层和0-20、20-40、40-60cm土层马尾松细根的生长(P < 0.05),尤其是改善腐殖质层和20-40、40-60cm的根量,在腐殖质层和0-60cm马尾松细根的干重总密度、长度总密度、表面积总密度、体积总密度和根尖总密度与对照各项密度指标对应值的比值,1t/hm²下分别为1.53、1.34、1.39、1.24,1.48,2t/hm²下分别为2.05、1.83、1.94、1.79,2.04,3t/hm²下分别为2.17、2.02、2.02、1.78,2.32,4t/hm²下分别为2.68、2.52、2.62、3.70和2.71,改善效果总体上随撒施剂量增大而增强。从有限时间(2-3a)内观测的根系生长改善效果与经济投入的比值来看,建议一次性撒施的最佳剂量为2t/hm²,但在考虑时间加长情况下,效果最好和最经济的剂量还有待后续研究。