小叶锦鸡儿灌丛化对典型草原群落结构与生态系统功能的影响

草原灌丛化是全球干旱半干旱地区面临的重要生态问题。灌丛化对草原生态系统结构与功能的影响较为复杂, 有待于在更广泛的区域开展研究。该研究在内蒙古锡林郭勒典型草原选择轻度、中度和重度灌丛化草地, 通过群落调查, 结合植物功能性状和土壤理化性质观测, 研究了小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)灌丛化对草原群落结构(物种多样性、功能多样性和功能群组成)和生态系统功能(初级生产力、植被和土壤养分库)的影响。结果表明: 1)不同程度灌丛化草地的物种丰富度、功能性状多样性和群落加权性状平均值差异显著, 其中, 中度灌丛化草地的物种多样性和功能多样性较高, 表明一定程度的灌丛化有利于生物多样性维持。2)重度灌丛化草地的地上净初级生产力(ANPP)显著高于轻度和中度灌丛化草地, 其原因主要是随着灌丛化程度加剧, 群落内一/二年生草本植物显著增加, 而多年生禾草和多年生杂类草显著减少。三个灌丛化草地的植被叶片和土壤碳、氮库差异均不显著。3)灌丛化对草原生态系统功能包括ANPP、植被和土壤养分库均没有直接的影响, 而是通过影响功能群组成、土壤理化性质和功能多样性, 间接地影响生态系统功能; 灌丛化导致功能群发生替代和土壤旱碱化是最重要的生物和非生物因素。     

POPULATION QUANTITATIVE CHARACTERISTICS AND DYNAMICS OF RARE AND ENDANGERED TSUGA TCHEKIANGENSIS IN JIULONGSHAN NATURE RESERVE OF CHINA

 针对九龙山国家级自然保护区南方铁杉(Tsuga tchekiangensis)种群的分布特点, 设置了10个具有代表性的样地。以种群生命表及生存分析理论为基础, 编制了南方铁杉种群的静态生命表, 绘制了存活曲线、死亡率曲线、消失率曲线、生存率曲线、累计死亡率曲线、种群死亡密度曲线和危险率曲线, 分析了种群数量特征; 同时结合谱分析方法, 分析了南方铁杉种群数量的动态变化。结果表明: 1) 南方铁杉种群结构存在波动性, 幼年阶段的个体较丰富, 成年个体数量相对较少, 种群趋于Deevey Ⅱ型。2) 南方铁杉种群死亡率和消失率曲线变化趋势基本一致, 均出现两个高峰, 一个出现在第5龄级阶段, 另一个出现在第15龄级阶段。3) 南方铁杉种群的生存率单调下降, 累计死亡率单调上升, 生存率下降趋势前期高于后期, 累计死亡率则相反。4) 4个生存函数曲线表明, 南方铁杉具有前期稳定、中期锐减和后期衰退的特点。5) 种群动态的谱分析显示, 南方铁杉种群动态除受基波影响外, 还存在着明显的小周期波动, 谐波A3处周期的波动与南方铁杉的高生长有关; A6处周期的波动与外界环境变化有关; A8处周期的波动与南方铁杉进入生理衰退期有关。     

四种常见杂草根系及根边缘细胞对铝胁迫的响应

以2种禾本科杂草(升马唐、稗草)和2种菊科杂草(旱莲草、野茼蒿)为实验材料,通过砂培法研究不同科属杂草根部对铝胁迫的响应.结果表明:4种杂草根边缘细胞活性均随着铝胁迫浓度和时间呈显著下降的趋势,但禾本科杂草根系边缘细胞的活性高于菊科杂草,且活性的降低幅度较小;4种杂草根相对伸长率均随铝浓度和处理时间的增加呈递减趋势,但铝对旱莲草和野茼蒿根生长的抑制程度要明显高于升马唐和稗草;根系的铝含量、游离脯氨酸含量、MDA 含量和质膜透性均随铝处理浓度和处理时间的增加而增大,且在高铝浓度(1000 mg · L~(-1))时达到最大值,但升马唐和稗草根系的铝含量、游离脯氨酸含量、MDA含量和质膜透性均显著低于旱莲草和野茼蒿,且随着铝浓度的增加,禾本科杂草根系的游离脯氨酸含量及MDA含量的变化没有达到显著水平(P＞0.05).由此说明,铝毒对杂草造成的伤害随着浓度增加和时间延长而加重;升马唐和稗草的根系通过较高的根边缘细胞活性和根相对伸长率及较低的铝含量、游离脯氨酸含量、MDA含量和质膜透性来增加其对铝的耐性;2种禾本科杂草(升马唐、稗草)的耐铝性高于2种菊科杂草(旱莲草、野茼蒿).     

长期氮添加对典型草原植物多样性与初级生产力的影响及途径

氮(N)沉降对陆地生态系统的结构和功能已产生了重要的影响, N也是中国北方草原植物生长和初级生产力的主要限制性元素。物种多样性和功能多样性是揭示生物多样性对生态系统功能维持机制的关键指标, 然而, 关于长期N添加下草原物种多样性与功能多样性的关系, 及其对初级生产力的影响途径及机制, 尚不十分清楚。为此, 该研究依托在内蒙古典型草原建立的长期N添加实验平台, 实验处理包括1个完全对照(不添加任何肥料)和6个N添加水平(0、1.75、5.25、10.50、17.50和28.00 g·m^-2·a^-1), 研究了长期N添加对典型草原物种多样性、功能多样性和初级生产力的影响大小及途径。结果表明: 1) N添加显著降低了典型草原的物种丰富度和Shannon-Wiener指数, 但对功能多样性(包括功能性状多样性指数和群落加权性状值)无显著的影响。2)结构方程模型分析表明, 功能多样性主要受物种丰富度的影响, 但是物种多样性减少并没有导致功能多样性降低, 其原因主要是功能群组成发生了改变, 即群落内多年生根茎禾草所占比例显著增加, 以致群落加权性状值变化不大。3) N通过影响物种丰富度和功能群组成, 间接影响群落加权性状值, 进而影响群落净初级生产力。其中, 群落加权性状值是最重要的影响因子, 可解释48%的初级生产力变化, 表明初级生产力主要是由群落内优势物种的生物量及功能性状所决定, 因此该研究的结果很好地支持了质量比假说。     

不同食料植物对棉铃虫生长发育和繁殖的影响

报道了棉花、烟草、番茄和辣椒4种植物对棉铃虫Helicoverpa armigera生长发育和繁殖的影响。棉铃虫成虫喜欢在番茄上产卵,在辣椒上的着卵量最少。初孵幼虫喜选食嫩棉叶,选食辣椒嫩叶的虫数最少。4组幼虫取食嫩叶时的平均相对生长速率都有显著差异,顺序为棉叶组>烟叶组>番茄叶组>辣椒叶组。幼虫存活率以取食棉花时最高,取食番茄时最低。棉花组成虫的产卵量最高,烟草组的产卵量最低。取食棉花的棉铃虫种群增长的速度约为取食番茄时的14倍。6龄幼虫能有效利用和转化棉铃、烟草蒴果、辣椒果实,而对番茄果实的利用和转化效率较低。棉铃虫可分别以这4种植物的不同器官为食完成世代循环。其中,棉花是最适宜的寄主,辣椒和番茄是较不适宜的寄主。     

水稻和小麦根尖细胞壁多糖的铝积累能力比较

采用水培法比较4种禾本科植物水稻(Oryza sativa L.)、玉米(Zea mays L.)、高粱(Sorghum bicolor(L.) Moench)和小麦(Triticum aestivum L.) 8个基因型的抗铝(Al)能力,并对他们在Al积累后细胞壁的多糖组分进行分析。结果显示,在5～200μmol/L Al处理下,水稻抗Al能力较强,而小麦抗Al能力较弱。在50μmol/L Al处理下,小麦根尖的果胶和半纤维素1含量的增幅明显高于水稻。水稻基因型‘日本晴’与‘浙辐802’的细胞壁Al含量分别占根尖总Al含量的78. 7%和91. 6%;小麦基因型‘扬麦18’与‘扬麦16’Al含量分别占根尖总Al含量的64.9%和72.1%。Al吸附-解吸实验结果显示,小麦根尖细胞壁上Al的吸附量高于水稻。研究结果表明,细胞壁是Al积累的主要部位,对Al敏感的水稻和小麦基因型细胞壁中的Al主要分布在果胶中;而对Al耐性较强的水稻和小麦基因型细胞壁中的Al主要分布在半纤维素1中。     

灵昆岛潮间带大型底栖动物群落结构与生态位分析

2003年11月至2004年8月,在温州湾的灵昆岛东滩进行了大型底栖动物采样调查。共发现大型底栖动物33种,隶属7门8纲21科。主要为软体动物、节肢动物和环节动物多毛类,其中高潮带25种,中潮带30种,低潮带14种。通过对不同季节不同潮带的大型底栖动物密度数据进行成对t检验分析,结果认为各潮带的大型底栖动物密度分布有明显差异,而大型底栖动物密度的季节变化不明显。对定量取样中获得的21个物种以Shannon-W iener指数为基础进行了生态位宽度测定,以P ianka重叠指数为基础进行了生态位重叠值分析,结果表明日本沙蚕(N ereis jap on ica)、纽虫和线虫的生态位较宽,均为2.80以上,它们之间的生态重叠值也较高,均为0.90以上。以密度数据四次开方为基础,利用欧氏距离进行群落物种的系统聚类分析,结果表明21个物种可以分为三大类,即潮间带广布种、中高潮带常见种、狭布种和偶见种,通过非度量多维标度排序分析也支持以上结果。3类物种的生态位重叠值均有不同的表现,与物种的分布与数量相关。研究表明,物种生态宽度、物种之间的生态位重叠值与物种的分布与数量密切相关,反映了大型底栖动物群落中各物种对生境资源的利用能力的强弱。     

植物GLKs生物学功能及分子作用机理研究进展

GLKs (GOLDEN 2-LIKEs)是一类植物特有的转录因子,靶向调控光合作用相关基因的表达,调控叶绿体的发育、分化并维持其机能,并参与调节果实的营养积累、叶片衰老、免疫反应及逆境胁迫应答等。GLKs受多种激素或环境因子的影响,是植物细胞调控网络的关键节点,也是改造作物光合能力的重要基因。基于国内外在植物GLKs研究中取得的众多进展,文中全面阐述了GLKs基因的生物学功能、分子机制及其育种实践,并构建GLKs介导的信号网络模型,为后期GLKs的理论与应用研究提供借鉴。     

不同炭化温度制备的蚕丝被废弃物生物炭对重金属Cd2+的吸附性能

以蚕丝被废弃物为原料,在300、500和700 ℃高温缺氧条件下热解炭化制备成3种生物炭(BC300、BC500和BC700).利用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X-射线衍射仪(XRD)、比表面积分析仪等对其理化性质进行表征,并研究了不同温度下制备的生物炭对溶液中Cd²⁺的吸附特性.结果表明: 随着炭化温度上升,BET比表面积、pH、灰分均增大,生物炭表面形态结构越来越不规则.XRD结果显示:不同温度下获得的生物炭中均含有一定量的方解石,FT-IR光谱图上的峰主要为-OH和方解石典型的吸收峰;pH对生物炭吸附Cd²⁺的影响不大;Langmuir方程能更好地拟合3种生物炭对Cd²⁺的吸附等温过程,其最大吸附量分别为25.61、52.41和91.07 mg·g^-1.3种生物炭对Cd²⁺吸附过程均更符合准二级动力学方程,且BC700对Cd²⁺的吸附效果最佳.进一步研究离子浓度及阳离子共存对BC700吸附Cd²⁺的影响,结果显示: NaCl浓度越高,对Cd²⁺的吸附抑制越明显;共存阳离子中,Ca²⁺和Mg²⁺对Cd²⁺的吸附抑制更明显,而K⁺几乎无影响.因此,以蚕丝被废弃物制备的生物炭作为去除水体中Cd²⁺的吸附剂具有较强的应用潜力.     

高Fe2+ 对水稻离体根边缘细胞的影响

以水稻"汕优10号"为试验材料,悬空气培法获得根边缘细胞,研究水稻边缘细胞的数量、活性和脱离根冠后对高Fe2 的响应过程.结果显示,水稻根长为1 mm时,就形成了205个边缘细胞,随着根的伸长数目不断增加,根长25 mm时,边缘细胞数目最大;根长20 mm时边缘细胞活性最大;根长2 mm时,根冠果胶甲基酯酶(Pectin methyl esterase, PME)活性最高,水稻边缘细胞的形成与根冠PME活性相关.高Fe2 对离体边缘细胞有毒害效应,用浓度为200 μmol·L-1的Fe2 溶液处理48 h后,细胞活性比对照下降了72.70%, 但用400 μmol·L-1 Fe2 溶液处理时,细胞活性有所回升,这可能是边缘细胞耐铁毒的一种应激性反应;根冠PME活性随着Fe2 浓度的增加先上升后下降,表明根冠PME活性与植物铁毒有关.