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。     

平衡施肥对缺磷红壤性水稻土的生态效应

为了研究平衡施肥对缺磷水稻土的生态效应,对长期缺施磷肥水稻土进行了3.5年平衡施肥试验。试验采取盆栽水稻的方式,在长期缺施磷肥的红壤性水稻土上比较不施磷肥（NK）、平衡施用氮磷钾无机肥（NPK）、无机氮磷钾肥配施硅肥（NPKSi）、无机氮磷钾肥配施有机肥（无机肥占3/5）、NPK基础上增施磷肥（NKhP）、NPKM基础上增施磷肥（NKhPM）处理的土壤肥力、土壤微生物特性、土壤磷的渗漏量以及地上部水稻产量、养分利用率、磷肥利用率的变化。试验表明,平衡施肥处理NPK、NPKSi、NPKM、NKhPM显著提高水稻产量,比不施磷肥（NK）平均增产147%,其中NPKM提高152%;能提高土壤肥力,比不施磷肥土壤有机质含量平均提高18.5%,其中NPKM提高30.1%;显著提高土壤微生物生物量,比不施磷肥土壤微生物生物量碳（MBC）平均提高57.2%,其中NPKM提高87.1%;提高氮素、钾素养分利用率,比不施磷肥平均分别提高120.3%、33.6%,其中NPKM分别提高152%、43%。而长期重施无机磷肥处理（NKhP）虽然水稻产量比不施磷肥处理提高125.1%,但因土壤中磷酸根离子含量过高影响土壤微生物正常生长,土壤微生物活度比不施磷处理降低9.4%,土壤微生物量碳（MBC）降低2.4%,稻田土壤微生物生态系统质量劣化。此外,重施磷肥处理（包括NKhP、NKhPM）易导致稻田水体的磷污染。各处理比较,NPKM综合生态效应最佳,以下依次是NKhPM、NPKSi、NPK,NKhP,NKhP对稻田土壤微生物生态系统产生负效应。根据试验结果,平衡施肥是恢复缺磷水稻土的有效措施,其中在平衡施用氮磷钾化肥的基础上增施有机肥或硅肥效果较好。     

象山港不同养殖类型海域大型底栖动物群落比较研究

于2009年2月在象山港顶部海域分别对海带、牡蛎和鱼类网箱3种不同养殖区进行了大型底栖动物调查。调查共鉴定大型底栖动物73种,隶属8门12纲53科,以软体动物和环节动物为主。海带养殖区优势种有5种;牡蛎养殖区有4种;网箱养殖区有9种。海带、牡蛎和网箱养殖区大型底栖动物平均栖息密度分别为(132±71)个/m²、(94±91)个/m²和(210±132)个/m²;平均生物量分别为(26.51±11.06) g/m²、(53.03±61.94) g/m²和(108.80±73.56) g/m²。栖息密度和生物量不同养殖区和不同调查站位间差异显著。Tukey多重比较结果显示,栖息密度海带养殖区与牡蛎和网箱养殖区间均无显著差异,而牡蛎与鱼类网箱养殖区间存在显著差异;生物量海带养殖区与牡蛎养殖区间无显著差异,海带养殖区和牡蛎养殖区与网箱养殖区间均显著差异。典范对应分析结果表明,对大型底栖动物群落起主要影响的环境因子有温度、盐度、总氮和总磷等,排序轴对物种-环境关系的贡献率计算结果表明环境变量可以较好的解释主要类群的变化情况。丰度/生物量比较曲线(ABC曲线)分析结果表明,网箱养殖区大型底栖动物群落受较明显扰动,而海带和牡蛎养殖区大型底栖动物群落未受扰动。     

太平洋中西部海域浮游植物营养盐的潜在限制

2009年8月至9月期间在太平洋西部N1站和中部N2站进行现场营养盐加富培养实验。结果显示:N1站,浮游植物生物量对N或者P添加都有较强的响应,其中N+P+Si组和N+P组浮游植物长势迅速,叶绿素a从初始的0.03μg/L分别达到2.12μg/L和1.83μg/L,同时P先于N和Si之前被耗尽;说明N1站为N、P共同限制,P是首要限制因子。而N2站,浮游植物生物量仅对N、P共同添加有明显响应,N先于P和Si被浮游植物消耗殆尽。利用培养过程中营养盐比值变化推断,N1站浮游植物以低于Redfield ratio(16N∶1P)吸收N和P;而N2站浮游植物以高于Redfield ratio(16N∶1P)吸收N和P。这可能解释了太平洋西部的寡营养盐海域为潜在P限制,而在太平洋中部海域则为潜在N限制。     

深圳市龙华地区快速城市化过程中的景观结构研究——林地的结构和异质性特征分析

利用多时段景观遥感制图信息和景观格局研究方法 ,对深圳市龙华地区快速城市化过程中林地组分的结构特征进行了动态分析 ,重点研究了该组分在 1 988～ 1 996年期间的一般结构特征和空间分布差异的动态变化情况。结果表明研究时段内 ,龙华地区由于快速城市化过程导致林地受到强烈的分割和转化影响 ,总面积损失了 4 9% ,并导致碎裂化、相邻度等景观结构特征发生显著变化。林地的动态变化过程可以分成两个阶段 ,1 988～ 1 992年为大面积林地的碎裂化阶段 ,1 992～ 1 996年为小面积残遗斑块被大量转化阶段 ,最终使原来环绕龙华盆地周围的连续林地分布区域被分割成几个孤立的岛屿。1 988年工作区内林地呈低孔隙度水平的宏观异质性分布 ,1 992年呈随机分布 ,1 996年为高孔隙度水平的宏观异质性分布。研究还表明信息熵法和孔隙度指数可以优势互补 ,二者同时使用有助于全面了解景观异质性细节信息。     

碳汇目标下农户森林经营最优决策及碳汇供给能力——基于浙江和江西两省调查

增加森林碳汇已成为应对气候变化的重要举措.基于浙江和江西两省农户调研数据,以杉木为案例树种,引用生长模型、修正的Faustmann模型碳密度和价格数据,对单一和碳汇木材复合经营目标下的杉木最佳轮伐期和林地期望值进行比较研究,并模拟了不同碳价格和利率水平下的变化,同时绘制了农户的碳汇供给曲线.可以发现,在碳汇林经营模式下,基于目前的杉木市场价格远高于碳价格的现实,农户的经营采伐决策并不会发生明显改变,从而导致在大范围的碳价格变动下碳汇的供给也没有显著增加,这也说明木材收益和碳收益的两个不同经营目标是协调的.同时,基于碳汇经营模式下的杉木林地期望值增长迅速,碳汇林地潜在投资价值巨大,也意味着森林碳汇对于土地利用改变可能会产生巨大影响.     

植物提取物和常用药剂对蚜虫重要天敌瓢虫孵化、存活和捕食效能的影响

为解决目前化学合成杀虫剂长期大量使用所带来的“3R”问题 ,有必要从对人畜无毒或低毒、对害虫天敌安全的植物和其它天然产物中筛选与环境相容性好的物质作为害虫控制的手段。已经从 63种植物中筛选出两种对蔬菜蚜虫有较好控制作用的植物苍耳 Xanthium sibiricum Petr.et Widd.和白蝴蝶Syngonium podophyllum Schott。报道该两种植物乙醇提取物以及几种常用天然源药剂 (鱼藤酮精、机油乳剂和 0 .3%印楝素乳油 )对深圳菜区蚜虫重要天敌瓢虫 (六斑月瓢虫 Menochilussexmaculata( Fabricius)和狭臀瓢虫 Coccinella trasversalis Fabricius)的影响。结果表明 ,两种植物提取物 ( 0 .0 4 g DW/ml)对所测试瓢虫的孵化、存活和捕食效能与对照之间在 0 .0 1或 0 .0 5水平均无显著差异 ,表明两种植物提取物对瓢虫安全、无明显毒性。而鱼藤酮精 ( 80 0× )、机油乳剂 ( 4 0 0× )和 0 .3%印楝素乳油 ( 2 0 0 0× )在所测试的浓度对瓢虫卵的毒性较强 ,瓢虫卵的孵化率明显降低 ,仅有对照瓢虫卵孵化率的 7.74%～ 1 4.31 % ,因此应避免在田间瓢虫大量产卵的季节使用。苍耳和白蝴蝶提取物对蚜虫的重要天敌瓢虫没有负面影响 ,可以考虑作为保护十字花科蔬菜免遭蚜虫危害的植物保护剂配方。     

温度和水分对无芒隐子草和条叶车前种子萌发的影响

研究了无芒隐子草 (Cleistogenessongorica)和条叶车前 (Plantago lessingii)种子萌发对不同温度和水分渗透势的响应。温度在 10℃恒温至 5 0 /2 0℃变温范围内设 11个处理 ,水分渗透势在 0～ - 1.8MPa区间以 0 .2 MPa为间隔设 10个处理。结果显示 :无芒隐子草鞘内小穗的种子具有很高的生活力 ,其萌发温度幅较宽 ,在 10～ 5 0 /2 0℃温度区间 ,较高温度促进萌发 ;条叶车前种子萌发温度幅较窄 ,在 10～ 30℃温度区间 ,较低温度促进其萌发。无芒隐子草和条叶车前种子的最佳萌发温度分别为35 /2 0℃变温和 2 0℃恒温 ,在此条件下的发芽率分别达 94 %和 6 1% ,后者发芽率低的原因是种子存在生理休眠。两种植物种子萌发的最低水分阈值为 - 1.6 MPa,发芽率皆随渗透势降低而呈直线下降趋势 ,但条叶车前较无芒隐子草下降缓慢。发芽率 (y)与渗透势 (x)的回归方程 ,无芒隐子草为 y1 =- 10 .976 x1 98.4 (r2 =0 .95 4 ) ,条叶车前为 y2 =- 5 .90 9x2 6 0 .2 (r2 =0 .96 4 )。随着水分胁迫的加剧 ,供试种胚芽长呈逐渐下降趋势 ,但胚根长呈先增加 (无芒隐子草在 - 0 .6 MPa,而条叶车前在 - 0 .4 MPa)而后下降的趋势。讨论了两种植物种子萌发对不同温度和水分响应的生态学意义     

闽江河口潮汐湿地二氧化碳和甲烷排放化学计量比

为了阐明河口潮汐湿地碳源温室气体排放的化学计量比特征,对闽江河口潮汐湿地二氧化碳和甲烷排放进行了测定与分析。结果表明:芦苇湿地和短叶茳芏湿地二氧化碳与甲烷排放均呈现正相关;涨潮前、涨落潮过程和落潮后芦苇湿地和短叶茳芏湿地CO2∶CH4月平均值分别为55.4和185.0,96.3和305.5,68.7和648.6,3个过程芦苇湿地和短叶茳芏湿地CO2∶CH4差异均不显著(P>0.05),2种植物湿地CO2∶CH4对潮汐的响应并不一致,但均在涨潮前表现为最低;涨潮前、涨落潮过程和落潮后均表现为芦苇湿地CO2∶CH4低于短叶茳芏湿地(P<0.05);河口潮汐湿地CO2∶CH4为空间变异性>时间变异性,潮汐、植物和温度均对CO2∶CH4的变化具有一定的调节作用。     

不同后作生境对玉米地天敌的冬季保育作用

不同的作物生境可为田间自然天敌提供不同的栖息场所及猎物或寄主,从而影响天敌自身种群的维持及繁衍。在秋收后的玉米地布局不同的作物生境(玉米秸秆生境、叶菜类生境、甘薯生境及杂草带生境),采用目测法和扫网法调查研究其天敌群落组成及时序动态,通过聚类分析探讨了不同作物生境对玉米地自然天敌冬季保育作用的差异性。结果表明,玉米秸秆生境天敌数量最大,共收集天敌555头,约为叶菜类(甘蓝、菜心、油麦菜)生境的2倍,为杂草带和甘薯生境的4.5倍;天敌种类以蜘蛛类群为主,其中甘蓝、甘薯和杂草带生境蜘蛛个体数量占天敌总量的80%以上,而玉米秸秆生境天敌优势种为稻红瓢虫,其种群发生量达30头/100株以上。天敌物种数、多样性指数大小为玉米秸秆生境>叶菜类生境≥杂草带生境>甘薯生境,天敌群落优势度集中性指数与之相反。系统聚类可将6种不同作物生境聚为3类,玉米秸秆生境为一类,叶菜类生境为一类,杂草带和甘薯生境为一类。研究发现,玉米秸秆生境对玉米地天敌的冬季保育作用最佳。