4种温带森林非生长季土壤二氧化碳、甲烷和氧化亚氮通量

中高纬度森林土壤在漫长的非生长季中对重要温室气体——二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的释放或吸收在碳氮年收支中作用很大,但目前研究甚少。采用静态暗箱-气相色谱法,比较研究东北东部4种典型温带森林土壤表面CO2、CH4和N2O通量在非生长季中的时间动态及其影响因子。结果表明:4种森林土壤在非生长季中整体上均表现为CO2源、N2O源和CH4汇的功能。红松林、落叶松林、蒙古栎林、硬阔叶林的非生长季平均土壤表面CO2通量分别为(65.5±8.1)mgm-2h-1(平均值±标准差)、(70.5±10.2)mgm-2h-1、(77.1±8.0)mgm-2h-1、(80.5±23.5)mgm-2h-1;CH4通量分别为(-17.2±4.6)μgm-2h-1、(-15.4±4.2)μgm-2h-1、(-31.5±4.5)μgm-2h-1、(-23.6±4.1)μgm-2h-1;N2O通量分别为(19.3±5.1)μgm-2h-1、(11.5±2.5)μgm-2h-1、(16.4±4.0)μgm-2h-1、(14.4±5.4)μgm-2h-1;其中非生长季土壤表面CO2总排放量分别为143.4gm-2、162.8gm-2、189.9gm-2、252.7gm-2,分别占其年通量的7.3%、10.6%、8.4%和8.5%。所有林型非生长季土壤表面CO2通量在春季土壤解冻前均维持在较低水平;在解冻进程中随温度升高而增大。土壤表面CO2通量与5cm深土壤温度(T5)呈极显著的指数函数关系。在隆冬时节出现CH4净释放现象,但释放强度及其出现时间因林型而异,其中以红松林的释放强度较大,高达43.6μgm-2h-1。土壤表面CH4通量与T5呈显著的负相关。土壤表面N2O通量的时间动态格局在林型间的分异较大,但在春季土壤解冻阶段均释放出N2O,而释放峰值和出现时间因林型而异。土壤表面N2O通量与0—10cm深土壤含水量呈显著的正相关(红松林除外)。研究展示了不同温带森林类型的土壤水热条件对其非生长季土壤CO2、CH4和N2O通量的重要影响,但这3种温室气体的林型间分异的生物学机理尚需进一步研究。     

基于粪便DNA的马鹿种群数量和性比

为分析黑龙江省完达山林区马鹿种群生存状态,制定科学有效地保护措施,从分子水平研究了种群数量和性比。2006、2007两年冬季跟踪马鹿足迹链,于五泡林场共搜集210份粪便,以成功提取DNA的167份作为分析样本。通过多态性较高的7个微卫星位点进行了基因分型分析,显示167份粪便DNA分属66只个体。基于非损伤性标志重捕法,统计出林场内马鹿数量2a平均47(39—60)只,密度0.302(0.251—0.386)只/km2,与2002年大样方法调查结果相比有减无增。SRY基因性别鉴定显示,种群雌雄性比1.00∶2.00(22♀,44♂),存在较多雄性个体,分析认为偷猎是导致性比失衡的最主要原因。数量的持续下降和性比失衡提示完达山林区马鹿种群数量的恢复需要更好地保护工作。     

转金属硫蛋白基因(MT_1)烟草耐NaCl胁迫能力

为明确柽柳(Tamarix sp.)金属硫蛋白(MT1)基因过量表达对提高植物耐NaCl能力的作用,对转MT1因烟草进行分子检测和生理特性分析,结果表明具有卡那霉素抗性的转基因植株经RT-PCR Southern杂交均表现为阳性,说明外源MT1基因已整合到烟草基因组,并且得到了表达。金属硫蛋白基因的过量表达提高了转基因烟草植株的耐NaCl能力,表现为在含有150mmol/L和300mmol/L NaCl的MS培养基上,转基因植株的株高和鲜重均明显优于非转基因株系;在生理性状上表现为转基因植株丙二醛(MDA)含量明显低于非转基因株系,而超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性比非转基因株系明显增加。     

景观破碎化对东北虎主要猎物种群动态影响的模拟

以完达山东部地区的现实景观为背景,采用空间直观种群模型LAPS和情景模拟相结合的"虚拟实验"途径,模拟了在10个不同破碎化程度的景观情景中东北虎的主要猎物于1992-2011年间的种群动态,评价了完达山东部地区当前的景观破碎化程度对东北虎主要猎物种群动态的影响。结果表明:LAPS模型准确刻画了研究区东北虎主要猎物种群数量急剧下降的趋势,2002年模拟的东北虎主要猎物的种群数量和实测值之间没有显著差异,马鹿、野猪和狍子的P值分别为0.8651、0.9534和0.2836;不同生境类型的种群密度数据与实测值之间均没有显著差异,其中阔叶林生境中的马鹿、野猪和狍子的P值分别为0.8521、0.9447和0.3152;在灌丛生境中的马鹿、野猪和狍子的P值分别为0.8846、0.9576和0.2415。斑块类型和景观水平上的格局指标变化趋势表明由于农田扩张导致10个景观情景的破碎化程度逐渐增加,景观水平的破碎化程度低于斑块类型水平。方差分析显示10个景观情景中的种群数量没有显著差异,马鹿、野猪和狍子的P值分别为0.8516、0.2624和0.7636,说明研究区当前的景观破碎化程度对种群动态影响并不显著。完达山东部地区存在盗猎等人为干扰,导致了东北虎主要猎物的数量远低于环境容纳量,景观破碎化虽然在局部地区较为严重,但完达山东部地区整体上景观破碎化并不强烈,该地区景观破碎化的效应尚未显现。认为控制盗猎等人为干扰是增加该地区东北虎主要猎物的数量、实现东北虎种群恢复所应优先采取的措施。     

五种温带森林土壤微生物生物量碳氮的时空格局

土壤微生物是森林生态系统中的重要分解者,在碳和氮循环中起着重要作用,同时也是对环境变化的敏感指示者。采用氯仿熏蒸浸提法测定了我国东北地区5种温带森林土壤微生物生物量碳(Cmic)和氮(Nmic)的季节动态及其在土壤中的垂直变化。结果表明:林型之间Cmic和Nmic差异显著(P0.01)。落叶松林、红松林、蒙古栎林、杨桦林、硬阔叶林的Cmic的变化范围依次为:278937mgkg-1、2181020mgkg-1、313891mgkg-1、5101092mgkg-1、4401911mgkg-1;其Nmic的变化范围依次为:1872mgkg-1、18103mgkg-1、2495mgkg-1、43125mgkg-1、40208mgkg-1。所有林型的Cmic和Nmic均随土壤深度的增加而下降。Cmic和Nmic基本上呈现出生长季开始之前下降、生长季结束时上升、其中出现12个峰值的季节变化格局,但峰值大小和出现时间随林型和土壤层次而变。010cm土层的Cmic和Nmic季节变化较大。Cmic和Nmic与凋落叶量、土壤有机碳含量和土壤总氮含量呈显著正相关。Cmic与土壤含水量呈正相关,而与土壤温度呈负相关。不同林型凋落物数量和组成、土壤理化性质的差异是导致其土壤微生物生物量时空格局差异的主要因素。     

环境因子对蕨类植物孢子萌发的影响

蕨类植物通过孢子萌发形成独立生活的配子体,配子体能够形成精子器和颈卵器,进而通过受精作用形成新的孢子体。孢子萌发是蕨类植物生活史过程中配子体世代向孢子体世代转变的关键步骤。同时,此过程不仅受到多种环境因子的影响,也是研究细胞核极性移动、细胞不对称分裂、假根极性生长等独特的细胞学事件的良好模型。迄今为止,人们已经研究发现多种环境因子对约200余种蕨类植物孢子萌发有影响。总结了环境因子对蕨类植物孢子萌发影响的规律如下:(1)孢子萌发除了受到光照强度影响外,主要受光质的影响,光质的影响主要表现为4种方式:①孢子萌发受红光刺激与远红光抑制像开关一样调控;②孢子萌发不受远红光抑制;③孢子萌发受蓝光抑制;④孢子只能在黑暗条件下萌发。(2)重力作用会影响孢子细胞核移动,进而影响孢子细胞发育的极性。(3)赤霉素(GA)能增加孢子萌发率或帮助孢子打破休眠。成精子囊素与GA作用相似,启动或促进孢子萌发。而脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)和乙烯等其它激素对孢子萌发的影响相对较小。(4)不同植物孢子有着各自最适的萌发培养基条件,如不同种类孢子对MS培养基中无机盐含量、蔗糖含量、pH值的要求不同。孢子外被中的Ca2+、Mn2+和Mg2+,培养基中的Cd2+和La3+,以及孢子接种密度、萌发空间CO2含量也会对孢子萌发造成影响。(5)多数蕨类植物孢子在15-30℃可以萌发,最适萌发温度为25℃。(6)4℃和液氮储藏可以延长孢子寿命并保持较高萌发率。     

漠河地区养殖的北极狐冬季被毛性状与保温性能的关系

被毛是哺乳动物最主要的特征之一,其保温功能对动物适应寒冷环境意义重大。为了探讨北极狐(Alopex lagopus)在被毛性状上如何适应寒冷的气候条件,对大兴安岭漠河地区人工养殖北极狐的背中部直针毛、上层绒毛、下层绒毛的长度、毛根细度、毛干细度以及毛密度、单个毛束内的毛数量、毛束密度、复合毛囊最大横切面积、1mm2内复合毛囊最大横切面总面积等14个性状因子进行测量分析。结果表明,北极狐绒毛分为上下两层,下层绒毛的长度、毛根细度和毛干细度均小于上层绒毛,上层绒毛长度与直针毛接近,直针毛长度与上层绒毛、下层绒毛长度均不存在显著相关性;毛密度与毛束密度极度正相关(P0.01),但与毛根细度、毛干细度、单个毛束内的毛数量和1mm2内复合毛囊最大横切面总面积不存在显著相关性,且与复合毛囊最大横切面积的相关性较小;复合毛囊最大横切面积受毛根细度、单个毛束内的毛数量和毛束密度的影响较小。北极狐不是通过降低毛细度的方式来增加毛密度以加强保温功能,而是通过改变被毛在皮肤内的分布格局来增加毛密度,以及将有髓质的绒毛分为上下两层来改变被毛空间结构这两种策略提高被毛内静止空气的量以加强保温功能,进而适应高纬度地区的寒冷环境。     

松嫩盐碱草地植物种群的土壤营养位季节动态

针对松嫩盐碱草地的特点,综合评价了18项土壤因子,以植物的相对地上生物量为土壤营养位效能,分析了松嫩盐碱草地植物种群的土壤营养位季节动态。伴随季节的更替,碱蓬等强耐盐碱植物的土壤营养位中心点逐渐向土壤盐碱程度严重的一侧移动,土壤营养位体积也逐月增加,土壤营养位宽度的扩大是土壤营养位体积增加的主要原因。虎尾草(Chloris virgata)和羊草(Aneurolepidium chinense)的土壤营养位中心点数值和土壤营养位体积7月份时最大。7月份时虎尾草的土壤营养位效能峰值明显高于其它月份的,使得虎尾草此月份的土壤营养位体积在整个生长季内最大,而羊草7月份的土壤营养位宽度和土壤营养位效能峰值都较大,共同决定了该月份羊草的土壤营养位体积最大。除上述植物外,其他轻度耐盐碱植物的土壤营养位中心点随季节更替的变化趋势与碱蓬等强耐盐碱植物的刚好相反,是向土壤盐碱程度越轻的方向。其他轻度耐盐碱植物的土壤营养位宽度8月份时最小,但因为此时土壤营养位效能峰值明显高于其它月份的,它们8月份的土壤营养位体积仍是整个生长季内最大的。松嫩盐碱草地植物种群土壤营养位重叠也存在着明显的季节变化。     

穆棱东北红豆杉年轮-气候关系及其濒危机制

东北红豆杉是国家I级重点保护野生濒危植物,其径向生长与气候的关系对于探讨其种群濒危机制具有极其重要的意义。利用穆棱自然保护区内天然东北红豆杉树木年轮样本,建立了长300多年的树轮年表(1700—2005年)。分析径向生长特征发现东北红豆杉总体上呈波动式下降的生长方式,在1770年和1930年左右存在两个生长释放区,该地区调查的样本最大年龄达到370a左右。年表与气候变量之间相关分析表明,冬春季节最低气温、平均气温是树木生长的主要限制因子,其他气候因子也有一定的影响,但不起主要作用。1942年以后东北红豆杉年轮指数与Wilson重建的北半球气温变化吻合度降低,温度对东北红豆杉的径向生长限制性降低,这表明气候变暖可能有利于东北红豆杉的径向生长,但不足以说明气候变暖与东北红豆杉衰退的关系,其他气候因子的年轮气候响应分析也不能确定气候变化在东北红豆杉衰退中的主导作用。人为破坏可能是东北红豆杉衰退的主要因素,但气候变化在其中起到多大的贡献还有待深入研究。     

蒙古狼线粒体基因组序列分析及其系统发育地位

应用Long-PCR和克隆测序法得到蒙古狼(Canis lupus chanco)线粒体基因组全序列,结合GenBank中现有犬科动物线粒体基因组数据,应用最大简约法(MP)、最大似然法(ML)和Bayesian分析法对蒙古狼的系统发育地位进行了探讨。结果如下:蒙古狼线粒体基因组全长16709bp,包含13个蛋白质编码基因、22个tRNA基因、2个rRNA基因和1个非编码区。序列碱基的组成存在明显的A-T偏好性。tRNA基因中除tRNA-Ser(AGY)缺少双氢尿嘧啶(DHU)臂以外,其余均能折叠成典型的三叶草二级结构。大多数蛋白质编码基因的起始和终止密码子与犬科动物有报道相同,COXⅡ基因的起始密码子为ATA,与其他犬科动物不同。基于12S rRNA+16S rRNA+H链上的12个蛋白质编码基因的联合数据的系统发育分析发现,在已报道的狼亚种数据中,西藏狼(Canis lupus laniger)的分化时间最早,其次为阿拉伯狼(Canis lupus arabs),蒙古狼与欧亚狼(Canis lupuslupus)的系统发育地位最为接近。