降水变化与氮添加对晋北盐碱化草地土壤净氮矿化的影响

于2018年在晋北典型农牧交错带盐碱化草地设置增减降水和氮添加处理试验, 2019年生长季(5—9月)采用原位顶盖PVC埋管法测定不同水、氮处理下土壤净氮矿化速率,研究盐碱化草地土壤净氮矿化速率对降水格局变化和氮沉降的响应。结果表明: 土壤净氮矿化速率表现出明显的季节动态。单独增减降水(±50%)和氮添加(10 g·m^-2·a^-1)以及氮添加+增加50%降水处理对土壤净氮矿化速率影响不显著,氮添加+减少50%降水处理显著提高土壤净硝化速率和净氮矿化速率,分别提高10.8和8.6倍。土壤净氮矿化速率与土壤含水量呈显著正相关,与土壤pH值呈显著负相关。氮添加在不同降水条件下对晋北盐碱化草地土壤氮矿化速率的影响存在差异,土壤含水量与pH值是晋北盐碱化草地土壤净氮矿化速率的主要影响因素。因此,全面评估草地土壤氮矿化过程对全球变化的响应模式,需要考虑降水格局变化与氮沉降增加的交互作用,以及盐碱化草地土壤理化性质的特殊性。     

面向低碳城市建设的建筑运行能耗驱动机理研究进展

城市快速扩张的同时,不断增大的建筑存量、建筑运行能耗及相应的碳排放成为制约城市可持续发展的重要因素。为实现节能降耗,有必要对建筑能耗碳排放的驱动机理进行深入探究。已有研究从不同角度对建筑运行能耗碳排放的影响要素和驱动机理进行了分析论证,但仍缺乏系统综述从而难以为建筑节能降耗提供全面指导。本文基于“社会-经济-自然”复合生态系统理论,对驱动建筑能耗碳排放的复合机理进行综合论述;在此基础上,从社会经济、建筑体特征、区域气候/微气候等视角,整合并剖析了不同单源要素的建筑能耗碳排放驱动机理;最后,总结了当前城市建筑能耗驱动机理研究领域存在的不足,并对未来发展进行了展望。本文对建筑能耗碳排放驱动机理的系统梳理和总结,对相关研究具有重要的参考价值,对低碳城市建设亦具有重要的科技支撑作用。     

三级串联垂直潜流人工湿地的脱氮性能及微生物学特征

探究了3种水力负荷(HLR)下三级串联垂直潜流人工湿地(T-VFCWs)对农村生活污水的处理效果,并解析了系统中的氮素转化机制。结果表明: 当系统HLR由0.10增至0.20 m³·m^-2·d^-1时,T-VFCWs始终保持着对农村生活污水高效的处理效果,系统出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准。T-VFCWs中顺次连接的3个VFCW单元(标记为V-1、V-2和V-3)在限氧环境下因其进水水质的差异可形成各自不同的氮素转化途径,并通过协同作用实现系统的高效脱氮。当T-VFCWs在试验期间连续运行时,V-1、V-2和V-3中主要的脱氮途径分别为短程硝化/反硝化作用、基于亚硝化的全程自养脱氮(CANON)作用和反硝化作用,上述3单元对进水中总氮(TN)和NH₄⁺-N去除的贡献率分别为(51.3±4.4)%和(63.7±2.6)%、(30.9±4.8)%和(35.5±4.5)%、(17.8±5.0)%和(0.8±0.1)%。该研究可为组合式人工湿地的研发及工程化应用提供科学依据和技术支撑。     

耕作方式对潮土土壤团聚体微生物群落结构的影响

为探究不同耕作方式对潮土土壤团聚体微生物群落结构和多样性的影响,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法测定了土壤团聚体中微生物群落。试验设置4个耕作处理,分别为旋耕+秸秆还田(RT)、深耕+秸秆还田(DP)、深松+秸秆还田(SS)和免耕+秸秆还田(NT)。结果表明:与RT相比,DP处理显著提高了原状土壤和>5 mm粒级土壤团聚体中真菌PLFAs量和真菌/细菌,为真菌的繁殖提供了有利条件,有助于土壤有机质的贮存,提高了土壤生态系统的缓冲能力;提高了5～2 mm粒级土壤团聚体中细菌PLFAs量,降低了土壤革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌,改善了土壤营养状况;提高了<0.25 mm粒级土壤团聚体中微生物丰富度指数。总的来说,深耕+秸秆还田(DP)对土壤团聚体细菌和真菌生物量有一定的提高作用,并且在一定程度上改善了土壤团聚体微生物群落结构,有利于增加土壤固碳能力和保持土壤微生物多样性。冗余分析结果表明,土壤团聚体总PLFAs量、细菌、革兰氏阴性菌和放线菌PLFAs量与土壤有机碳相关性较强,革兰氏阳性菌PLFAs量与总氮相关性较强。各处理较大粒级土壤团聚体微生物群落主要受碳氮比、含水量、pH值和团聚体质量分数的影响,较小粒级土壤团聚体微生物群落则主要受土壤有机碳和总氮的影响。     

西南地区壳斗科物种丰富度和特有性分布格局模拟及其环境解释

如何准确地模拟物种宏观丰富度格局和特有性中心是生物多样性保护工作的重点,也是生物地理学的热点话题。西南地区是我国壳斗科植物最丰富的地区之一,但物种多样性格局及环境驱动机制尚不清楚。本研究基于西南地区161种壳斗科植物7258个分布点位数据,利用点格局法和物种分布模型两种方式构建了物种丰富度、加权特有性指数和校正加权特有性指数的分布格局,并采用空间自回归模型(SAR)分析上述3个多样性指数与环境因子间的关系。总体上看,物种分布模型模拟的3个指数在空间上比点格局法更为连续,但数值高低分布情况具有相似性: 两种方式模拟的物种丰富度高值区主要分布在滇南边缘、桂北部和桂西南部地区(62～89种);加权特有性指数最大值集中在滇南和桂西地区(1.77～5.02);藏东南、秦岭-大巴山、桂西南部和滇东南地区具有最高的校正加权特有性指数(0.07～0.17)。SAR模型结果显示:最干月降雨量、温度季节性变化标准差、海拔变幅和土壤有机碳含量对物种丰富度的影响均显著,最干月降雨量、温度季节性变化标准差、潜在蒸散量和海拔变幅对加权特有性有着显著影响,温度季节性变化标准差、最干月降雨量、历史温度变化、增强型植被指数变异系数和海拔变幅对校正加权特有性的影响显著;SAR模型对物种丰富度、特有性指数和加权特有性指数的拟合效果(R²=0.857、0.733、0.593)分别优于普通线性模型(R²=0.689、0.425、0.422)。综上,水分可获得性、气候季节性、生境异质性、历史气候变化和土壤状况是制约西南地区壳斗科丰富度和特有性分布的最重要因素。滇南、滇东南、桂西南、桂西、秦岭-大巴山以及藏东南地区是壳斗科物种丰富度中心或特有性中心,应受到重点关注和保护。     

黄龙山林区不同演替时期典型树种光诱导的气孔动力学研究

光诱导的气孔动力学响应快慢是影响植物叶水分利用效率的重要因素,为探索黄土高原不同演替阶段树种水分利用效率差异的生理机制,该研究以黄龙山林区典型树种(演替早期种山杨和白桦、演替后期种辽东栎)的幼龄实生苗为材料,采用盆栽试验,研究了叶片光诱导的气孔导度动力学参数差异及其与气孔特征、叶长期水分利用效率的关系。结果表明：(1)山杨和白桦气孔开放过程中气孔导度(g_s)增加的时间常数(K_i)小于辽东栎,但气孔关闭过程中气孔导度降低的时间常数(K_d)则大于辽东栎,表明山杨和白桦气孔开放更快,而辽东栎的气孔关闭更快。同时,气孔开放过程中山杨和白桦的g_s响应幅度均大于辽东栎,气孔关闭过程中山杨的g_s响应幅度亦大于辽东栎。(2)3种树种中,辽东栎的气孔密度最大,气孔最小,气孔指数最大,辽东栎气孔特征无法解释其慢速的气孔开放过程。 (3)山杨和白桦具有高的光合速率、最大羧化效率和最大电子传递速率,3种树种碳同位素比率(δ¹³C)表征的长期水分利用效率表现为山杨>白桦>辽东栎。研究认为,演替早期种山杨和白桦的高水分利用效率与其快速的气孔开放有关,而演替后期种辽东栎快速的气孔关闭并未增加其水分利用效率,且长期水分利用效率低于山杨和白桦,可能与辽东栎慢速的气孔开放限制了其光合速率有关。     

祁连山5种典型灌丛土壤生态化学计量特征

土壤C、N、P生态化学计量特征是体现生态系统变化过程的重要依据。该研究以分布于祁连山北麓中段的甘青锦鸡儿、鲜黄小檗、金露梅、鬼箭锦鸡儿、吉拉柳等5种典型灌丛群落为研究对象,通过野外调查采样,测定土壤有机C、N、P含量,分析了不同灌丛群落土壤C、N、P含量及其生态化学计量比的垂直分布特征,并探讨了各指标间的耦合关系,为祁连山地区土壤-植物养分关系及退化植被恢复与重建提供理论依据。结果表明:(1)祁连山北麓中段5种灌丛群落土壤有机C(45.29 g/kg)、全N(3.85 g/kg)、全P含量(0.70 g/kg)较高,均高于全国平均水平。(2)相关性分析表明,土壤有机C与全N之间呈极显著正相关(P0.01),但土壤有机C与全P以及全N与全P之间没有明显的相关性,且土壤C、N含量变化几乎完全同步。(3)各灌丛类型土壤有机C、全N含量均表现为表层高于下层,而全P含量土层间差异不显著;各灌丛群落土壤有机C、全N含量均随土层加深呈现"倒金字塔"的分布格局,但不同灌丛类型全P含量随土层加深的变化规律却不一致,且土层对全P含量的影响不显著。(4)5种灌丛群落土壤整体C∶N、C∶P、N∶P(11.29、66.99、5.67)均低于全国平均水平,各灌丛群落土壤C∶P、N∶P随土层加深均呈不同程度的下降趋势,但不同灌丛群落土壤C∶N随土层加深的变化规律有所不同。(5)土壤有机C、全N与C∶N、C∶P、N∶P之间均具有极显著的二次函数关系(P0.01),土壤全P与C∶N、C∶P、N∶P之间关系不显著。研究认为,祁连山北麓中段土壤C∶N和P含量的稳定性较高(CV=3.99%和2.66%),C∶P、N∶P是判断研究区限制性养分的重要指标,祁连山北麓中段灌丛群落土壤主要受N素的限制。     

蔷薇科果树类受体激酶的研究进展

类受体激酶(receptor like kinase,RLK)参与调控植物几乎所有的生命活动,是植物生长发育和环境适应的“中央处理器”。该文对近年来国内外有关蔷薇科果树RLK基因鉴定、进化特征及其在各器官生长发育、非生物和生物逆境中的作用及调控机制等方面的研究进展进行了综述。蔷薇科果树基因组中存在数目庞大的RLKs,不同树种间的RLK数目和各亚家族成员数目都存在较大差异,而且蔷薇科果树RLK存在极为普遍的部分重复和串联重复现象,是导致家族成员迅速变化的重要原因。有研究发现,一些RLKs调控蔷薇科果树器官发育和对环境的适应性。在器官发育方面,LRR RLK亚家族成员调控根系发育,CrRLK1L、LysM RLK和LRR RLK亚家族部分成员参与调控果实发育,CrRLK1L亚家族成员参与调控花粉管发育,LRR RLK、LysM RLK、L LEC RLK和B Lectin RLK亚家族部分成员调控蔷薇科果树对生物逆境的适应。今后RLK功能研究可侧重于蔷薇科果树特色性状,通过提高目标基因的筛选和验证的效率,加速主效RLKs的筛选进程,并通过筛选主效RLKs诱导方式和加速分子育种进程等途径,将研究成果应用于实际生产。     

薏苡叶和淫羊藿配伍对小鼠抗疲劳及耐缺氧的作用*

目的: 探讨薏苡叶和淫羊藿及其配伍的耐缺氧抗疲劳作用。方法: 按体重随机将小鼠平均分为6组:空白对照组、薏苡叶组、淫羊藿组、薏苡叶淫羊藿1∶1配比低中高3个剂量实验组。3个剂量实验组分别给予1.5,4.5,7.5 g·kg^-1·d^-1的对应浓度提液,空白对照组灌以生理盐水,薏苡叶组和淫羊藿组分别给予1.5 g·kg^-1·d^-1浓度的对应提取液,连续灌胃21 d后,观察不同剂量的实验组对小鼠游泳时间,常压耐缺氧时间、爬杆时间、断头后呼吸维持时间及肝重系数的影响。结果: 与对照组比较,实验组抗缺氧耐疲劳作用较好(P＜0.05),其中中剂量组差异均极显著(P＜0.01)。在抗疲劳实验、肝重系数及断头后呼吸方面体现出两味药配伍具有复合作用(P＜0.05),而在常压耐缺氧方面并未表现出复合作用。结论: 薏苡叶和淫羊藿及其配伍对抗疲劳有显著的复合作用,中剂量组耐缺氧抗疲劳效果最好。在耐缺氧方面仅对肝重系数与断头呼吸时间上体现出复合作用。     

大蒜气生鳞茎形态发生及其碳水化合物和内源激素含量以及相关基因表达的变化特征

以大蒜品种‘二水早’(早熟)、‘麻江红蒜’(中晚熟)和‘徐州白’(晚熟)为材料,采用石蜡切片技术结合显微观察探讨气生鳞茎形成过程中植株茎尖和花序轴形态变化,并测定了‘麻江红蒜’气生鳞茎形成过程中可溶性糖、蔗糖、淀粉和内源激素含量及相关基因表达变化,明确不同熟期各品种大蒜气生鳞茎形成进程和形态解剖学特征,以及碳水化合物和内源激素与大蒜气生鳞茎形成的关系,以探讨大蒜气生鳞茎分化的生理机制。结果表明:(1)依据茎尖生长点和花序轴的形态解剖特征,将气生鳞茎形成进程划分为启动期、气生鳞茎原基分化期(包括保护叶原基、贮藏叶原基分化)、气生鳞茎膨大期和气生鳞茎成熟期等4个时期;3个品种气生鳞茎在相同发育时期的形态解剖学特征相同,但分化时间不同,其分化顺序与大蒜品种成熟期表现一致;当总苞叶叶尖露出叶鞘,花器官原基分化时,花序轴周围分生组织区域产生小突起,标志着气生鳞茎原基分化的开始;外层保护叶由白色转为紫色时气生鳞茎进入成熟期。(2)气生鳞茎开始膨大后,其可溶性糖和蔗糖含量均显著降低,淀粉含量显著升高;ZR含量在启动期显著升高;IAA和MeJA含量在气生鳞茎原基分化期维持在较高水平,但IAA含量随着气生鳞茎膨大显著降低,并在成熟期降至最低。(3)果聚糖代谢相关基因1-SST、1-FEH分别在膨大初期、膨大中期表达量显著升高;细胞壁转移酶基因CWI相对表达量在气生鳞茎原基分化期显著升高;蔗糖信号转导基因T6P和生长素信号转导的关键转录因子ARF1相对表达量均在气生鳞茎分化期显著升高;茉莉酸信号调控途径中的负调控因子JAZ相对表达量在大蒜气生鳞茎原基分化期和膨大初期均维持一个较低水平。研究认为,大量可溶性糖及ZR在茎尖积累,可以启动气生鳞茎原基分化,促进气生鳞茎形态发生;高浓度IAA和MeJA可促进气生鳞茎原基分化;气生鳞茎膨大消耗可溶性糖,且低浓度IAA有利于气生鳞茎膨大;成熟的气生鳞茎积累大量淀粉。