退耕地人工植物群落根系生态位及其分布特征

根系生态位研究是全面掌握植物群落特性、种间搭配以及生态功能的重要科学问题。其测度方式、分布特征、影响因素等方面内容,对于合理指导退耕还林还草工程十分必要。将植物群落根系视为“标准地”,分布于每个土体层次的每个径级根系视为“植物种”。根量、根长、根数作为“植物种”的观测变量,仿照群落生态学方法,提出了一种综合计算根系生态位指数的方法。即将整个研究区域作为一个系统．将这一系统中所有植物群落。统一选用指标最大值。在纵向(即相对于指标维的不同指标)用上限效果测度公式统一进行归一化处理,然后在横向(土层、径级间。简称层径级)进行合并运算,得出层径级根系参数,这一参数定义为层径级根系生态位指数;而将某一群落各层径级生态位指数之和,定义为植物群落根系生态位指数。从而使区域内所有植物群落间具有可比性。使用这一方法,对国家退耕还林还草科技试验县——青海省大通县退耕地人工植物群落根系进行了系统研究。研究结果表明,根系生态位垂直空间分布大多数为典型的表层聚积型,表土层0～20cm根系生态位指数明显高于其它层次。植物群落根系比单一种群或纯林根系具有更高的生态位指数。根系生态位径级分布包括J型、反J型、S型和U型。J型多为粗根一深根型植物群落根系,反J型为细根一浅根型植物群落根系,S型和U型为上述2种类型之间的过渡型。根系生态位指数与植物群落地上部分鲜重生物量、根系丰富度呈显著正相关。退耕地植物群落根系的生态位指数较为接近天然植被,明显高于农作物根系。青海云杉 中国沙棘、中国沙棘、青海云杉等3种植物配置模式更有利于退耕地植物根系生态位的恢复。实施退耕还林还草工程是有效增加根系生态位、提高根系多方面功能的重要途径。     

棉花型和黄瓜型棉蚜(Aphis gossypii Glover)的寄主适应性及转移通道

采用寄主转接建立生命表的方法研究了棉花型和黄瓜型棉蚜对不同寄主植物的适应性,以及两寄主型棉蚜是否可通过中间桥梁寄主实现寄主互换的问题。结果表明,两寄主型棉蚜直接互换寄主后,其存活和繁殖力显著下降,表现为棉花型和黄瓜型棉蚜的净增殖率比在原寄主上分别下降980倍和12倍,平均世代寿命缩短5～12d。两寄主型棉蚜均能利用木槿植物,并且适应性没有显著差异。但是两寄主型棉蚜均不能在车前草和大叶黄杨上存活和繁殖后代。西葫芦作物对棉蚜在木槿、棉花和黄瓜寄主上的相互转移起到了重要的桥梁寄主作用。冬寄主木槿上棉蚜可通过甜瓜或西葫芦转移到黄瓜寄主上,棉花和黄瓜上棉蚜也可通西葫芦作物分别转移到黄瓜和棉花作物上,从而形成棉蚜在不同寄主植物间的相互转移通道,造成为害和病毒病的扩张。     

高温胁迫对切花菊‘神马’光合作用与叶绿素荧光的影响

以切花菊品种‘神马’为试材,在40 ℃/35 ℃（昼/夜）与33 ℃/28 ℃高温下分别胁迫11 d,然后转入23 ℃/18 ℃恢复5 d,研究不同高温强度及恢复对菊花光合作用的影响.结果表明：33 ℃/28 ℃下净光合速率（P_n）逐渐降低,气孔导度（G_s）5 d后明显降低,两参数均可在23 ℃/18 ℃下恢复到对照的80%以上;40 ℃/35 ℃高温下P_n与G_s大幅度持续降低,胁迫前期,胞间CO₂浓度（C_i）上升,P_n的降低主要由非气孔因素导致;9 d后C_i与P_n同时降低,气孔限制成为P_n 降低的主要因素.高温使菊花叶片的PSⅡ潜在活性（F_v/F_o）、最大光化效率（F_v/F_m）、实际光化效率（Φ_PSⅡ）与天线转换效率 （F_v′/F_m′）降低,天线热耗散（D）增加,表明高温胁迫下菊花通过降低光能的捕获与通过PSⅡ的电子传递效率来保护反应中心免受伤害.33 ℃/28 ℃下光化学猝灭系数（q_P）呈先下降后上升趋势,推测此温度下受体端电子传递首先受到抑制;40 ℃/35 ℃下q_P持续增加,表明放氧复合体(OEC)可能是菊花光合系统中极端高温伤害的原初位点.     

条浒苔和缘管浒苔对镉胁迫的生理响应比较

为探讨大型海藻对重金属胁迫的生理响应及耐受机制,以条浒苔（Enteromorpha clathrata）和缘管浒苔（Enteromorpha linza）为试验材料,研究了不同浓度的镉（Cd2 ）处理7天对两个浒苔品种的生长、叶绿素（Chl）和类胡萝卜素（Car）含量、叶绿素荧光参数以及可溶性糖（SS）和可溶性蛋白含量（SP）的影响。结果表明：随着Cd2 浓度的增加,条浒苔和缘管浒苔鲜重和相对生长速率（RGR）与对照相比显著下降,且条浒苔的鲜重和RGR降低幅度大于缘管浒苔。镉胁迫下,叶绿素和类胡萝卜素含量、叶绿素a/叶绿素b（Chla/Chlb）、PSⅡ最大光能转化效率（Fv/Fm）、PSⅡ实际光能转化效率（Yield）、最大相对电子传递速率（rETRmax即Pm）和光能利用效率（α）、可溶性蛋白含量随着Cd2 浓度的升高均出现下降趋势,除了叶绿素外,条浒苔的其它指标的降幅要大于缘管浒苔。随着镉胁迫强度的增加,浒苔可溶性糖含量呈现逐渐显著上升。上述表明,条浒苔和缘管浒苔对Cd2 胁迫均具有一定的适应能力,且缘管浒苔耐镉性高于条浒苔。在镉胁迫下,维持较高的Car含量、Chla/Chlb、Fv/Fm、Yield、rETRmax、α、SS含量、SP含量是缘管浒苔耐镉性高于条浒苔的主要原因。     

北方半干旱集雨补灌旱作区节水农业发展模式

内蒙古准格尔旗集雨补灌旱作节水农业示范区地处黄土高原北部砒砂岩区,是我国水土流失最严重地区之一,集雨补灌是缓解当地干旱缺水的唯一途径.目前该区很多地方雨水收集利用缺乏整体研究,工程规划和生产布局有一定盲目性.在分析准格尔旗示范区生态、经济、社会等条件的基础上,总结出以集雨补灌为中心的旱作增产技术体系,确定了集雨高效种植型、集雨生态畜牧型和庭院集雨经济型3种模式,提出了示范区雨水综合利用需水量标准,并对3种模式在示范区运行3年来的经济、社会和生态效果进行了评价.     

基于碳硫模块平衡策略的大肠杆菌高产L-半胱氨酸菌株构建

l-半胱氨酸是一种重要的含硫氨基酸,因其多样的生理功能,l-半胱氨酸在医药、化妆品和食品工业中有着广泛的应用。模块化代谢工程策略在细胞工厂的构建中具有极大的潜力。本研究利用碳硫模块协同表达策略进行大肠杆菌的l-半胱氨酸合成途径构建,构建了一株l-半胱氨酸合成基因工程菌。首先,通过增强l-半胱氨酸前体物质l-丝氨酸(serA^f、serB和serC^Cg)的生物合成以及转录调控因子CysB的表达,l-半胱氨酸的产量由0提高到(0.38±0.02)g/L。然后,通过促进l-半胱氨酸转运和无机硫源的吸收同化、减弱l-半胱氨酸和l-丝氨酸的降解以及异源表达cysE^f和cysB^St,l-半胱氨酸的产量提升至(3.82±0.01)g/L。最后,为了优化碳模块和硫模块的代谢通量,协同表达硫酸盐同化途径与硫代硫酸盐同化途径的基因cysM、nrdH、cysK以及cysIJ,得到l-半胱氨酸高产菌株。在500mL摇瓶和2L发酵罐中分别实现了(4.17±0.07)g/L和(11.94±0.1)g/L的l-半胱氨酸积累。研究结果表明,在细胞内通过对硫碳模块间代谢通量的协调控制,可以实现l-半胱氨酸的高效生物合成。研究结果为微生物发酵生产l-半胱氨酸的产业化奠定了基础。     

海南岛油茶种质资源遗传多样性的SRAP分析

为了解海南岛油茶(Camellia oleifera)种质资源的遗传多样性,采用SRAP分子标记,对海南岛油茶主要分布区的31个居群进行了遗传多样性和亲缘关系分析。结果表明,海南岛油茶资源的遗传多样性低,物种水平的多态性百分率(PPB)为98.30%,Nei’s基因多样性(H)为0.222 8,Shannon信息指数(I)为0.353 8;居群水平的PPB=40.96%,观测等位基因数(Na)为1.409 6,有效等位基因数(Ne)为1.237 1, H=0.138 5, I=0.208 3,这与海南岛油茶丰富的表型多样性水平不一致。海南岛油茶资源遗传分化较大,居群间基因交流有限,不同居群间的遗传分化指数(Gst)为0.380,基因流(Nm)为0.813 91。遗传变异主要发生在居群内,有38.05%的变异存在居群间,61.95%存在于居群内。遗传距离为0.022 6～0.276 4,平均为0.107 7,居群间的亲缘关系较近。UPGMA聚类分析表明,在遗传距离为0.11处,可将31个油茶居群聚为6类,表现出明显的行政区域性,而与地理距离关系不大。因此,海南岛油茶资源遗传多样性低,亲缘关系近可能导致自交或近交不亲和,可能是海南油茶林分花量大而结实低的主要内在原因。     

石臼湖原生动物种群分布及其同质化

石臼湖地处长江中下游,是国内为数不多的通江淡水湖。为探讨湖泊与入湖支流不同生境中原生动物种群结构及其相似性,于2012年平水期和枯水期分别对石臼湖及其周边入湖支流进行原生动物调查,研究河流和湖泊区域原生动物的种类组成及其季节变化,同时与同一地区的相邻湖泊固城湖作对比,通过计算相似性指数,探讨原生动物对生境同质化的响应。结果表明:调查共采集到原生动物57种,平水期种类多于枯水期;石臼湖河流区各站点原生动物相似性指数在Ⅰ~Ⅲ级之间,为完全不同-轻度相似;湖区站点相似性指数在Ⅱ~Ⅳ之间,为极不相似-中度相似;河流区种类季节之间的相似度极低(0.050~0.267),而湖泊区种类季节之间处于中等相似水平(0.250~0.375),说明河流区原生动物种类的季节变化较湖泊区明显,生物组成的异质性也高于湖泊;原生动物分布对水质有很好的响应关系,氮磷元素在影响原生动物种类组成和分布中起了主要作用;通过石臼湖与固城湖及长江中下游其他湖泊的对比分析,表明在一定范围内,随着生境尺度的增加,生境的同质化会提高生物同质化水平,但超过景观尺度,原生动物地域性特征逐渐显现,即使生境同质,其生物也未必同质;且随着距离的增加,不同区域的生物相似性呈降低的趋势。     

安徽黄精属(Polygonatum)植物叶表皮研究

利用光学显微镜及扫描电子显微镜观察了安徽省黄精属９种植物的叶表皮;统计并测量了气孔类型、气孔大小、气孔密度及气孔指数等;描述了表皮角质膜、蜡质纹饰、气孔的形状及气孔外拱盖等有关特征。结果表明：黄精属植物叶表皮气孔器类型属只有２个保卫细胞而无任何副卫细胞的单子叶植物气孔器类型。气孔的某些特征,如气孔器类型、气孔器分布特征、表皮细胞形状及垂周壁式样、角质层及蜡质纹饰等在种间差异不大,可作种间区别的次级特征用。     

符合经济生态效益的农田化肥施用量

在洞庭湖区研究了农田化肥的外部成本和经济生态施用量.采用环境影响经济评价方法,估算了化肥的外部成本;运用外部不经济性原理和生产函数模型研究了兼顾农户经济效益、生态效益的农田适宜施肥量.结果表明,2002年洞庭湖区粮食生产中因化肥施用不当而带来的外部成本约为1.35×10⁸元,每千克纯氮的外部成本约为0.3元.在洞庭湖区目前生产条件下,兼顾生产、经济、生态三效益的适宜施肥量是208.26～210.65 kg·hm^-2,相应的粮食产量为5528～5539 kg·hm^-2.2002年洞庭湖区粮食生产实际施肥量已超过农户经济最优施肥量和生态适宜施肥量,建议政府在一些化肥高投入、高污染的地区征收环境污染税.