秦岭南坡油松-锐齿槲栎混交林群落不同层次多样性特征及环境解释

在秦岭山脉南坡陕西省境内设置11个样地进行实地调查,从植物物种组成、多样性指数差异以及多样性指数沿环境梯度排序等方面对该区域油松-锐齿槲栎天然混交林的群落总体以及乔木层、灌木层、草本层的各自4个α多样性指数（Patrick丰富度指数、Simpson优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数）特征进行分析,以揭示该群落多样性特征及其与环境因素的关系。结果显示：（1）11个样地共记录维管束植物112种,隶属于45科77属,分布较广的物种有蔷薇科、菊科、百合科、松科、禾本科和忍冬科。（2）研究区群落中建群种锐齿槲栎和油松的优势地位突出,乔木层伴生种稀少,平均仅为4.8种,多样性水平较低;灌木层物种组成丰富,平均11.4种;草本层次之,平均9种。（3）单因素方差分析表明,该群落不同层次的多样性指数之间均存在极显著差异（P<0.01）;LSD多重比较及多样性指数变化趋势分析表明,群落多样性水平表现为总体>灌木层>草本层>乔木层。（4）CCA法将群落不同层次多样性指数沿地形因子和土壤养分等12项环境指标梯度的分布划分为界线明显的3个区域,即Ⅰ区（中等浓度土壤磷素和有机质制约区）、Ⅱ区（非环境因子制约区）和Ⅲ区（高浓度土壤磷素制约区）;群落总体多样性主要受灌木层影响,同时也受乔木层均匀度影响,但环境因子对乔木层多样性基本无限制性作用。（5）土壤速效磷、全磷和有机质是造成研究区群落不同层次多样性差异的主要因素,海拔、坡向等地形因子对群落多样性影响不大,可能是由于土壤养分的直接影响削弱了地形因子的间接性生态作用。研究表明：保持中等水平的土壤速效磷（3.775±1.529 mg·kg^-1）和有机质含量［（4.079±1.001）%］,并通过合理补植松栎幼树和伐除枯死木等抚育手段提高乔木层均匀度是维持秦岭南坡油松-锐齿槲栎混交林群落生物多样性的有效措施。     

濒危植物羽叶丁香种子休眠与萌发特性研究

以濒危植物羽叶丁香(Syringa pinnatifolia)种子为材料,通过形态观察、种子吸水规律测定及其种子水浸液对白菜种子发芽率的影响等几个方面探究了羽叶丁香种子的基本休眠机制。通过室内发芽试验探究了不同浸种温度和赤霉素(GA3)浓度对羽叶丁香种子萌发特性的影响,并且模拟了不同温度和光照条件对种子萌发特性的影响。结果显示,羽叶丁香种子随温度升高吸水速率加快,最终吸水率在96%~121%之间,表明种子吸水性良好,不具有物理休眠特性;种子内部含有水溶性萌发抑制物,具有化学休眠特性,可通过控制浸种时间解除萌发抑制物的限制;30°C是羽叶丁香种子最好的浸种温度,发芽率和发芽势分别达到了86.00%±4.00%和54.00%±8.71%,发芽指数为5.44±0.44;浸种处理后的种子放在15和25°C恒温无光照条件下测试所得的发芽指标最好,发芽起始时间最短,回归分析结果显示光照是影响发芽率最显著的生态因子;GA3处理并没有显著提高种子发芽率和发芽势,但高浓度(400~800 mg·L-1)GA3处理能够加快胚的生长速率,缩短萌发持续时间,说明羽叶丁香种子具有部分形态休眠特性。     

黄土丘陵区辽东栎和刺槐树干液流时滞效应与蒸腾特征的关联性

运用Granier热扩散探针法,于2016年7-9月对半干旱黄土丘陵区天然次生林树种辽东栎和人工林树种刺槐的树干液流进行连续测定,并同步监测气象因子和土壤含水量,用错位相关法分析液流通量密度与空气水汽压亏缺日变化的时滞长度,研究2个树种不同径级个体在不同土壤水分条件下液流通量密度与蒸腾驱动因子之间的时滞效应.结果表明:辽东栎和刺槐液流通量密度的日变化节律与气象因子显著相关,空气水汽压亏缺峰值的出现较辽东栎树干液流通量密度滞后118.2 min,较刺槐树干液流通量密度滞后39.5 min;而光合有效辐射的峰值通常滞后于辽东栎12.4 min,提前于刺槐68.5 min.液流通量密度和空气水汽压亏缺的时滞长度与树种和土壤含水量显著相关,辽东栎、刺槐在土壤含水量较高时段的时滞长度分别大于土壤含水量较低时段32.2和68.2 min.时滞长度与径级的相关性整体上未达到显著水平,但在土壤含水量较低时段小径级刺槐的时滞长度大于大径级21.4 min,差异达到了显著水平.两树种液流通量密度与空气水汽压亏缺之间的时滞效应反映了对蒸腾驱动因子的敏感性,较好的土壤水分条件有利于液流通量密度提早达到峰值,较低土壤水分会导致树干液流对气象环境因子响应的敏感性降低;刺槐树干液流受土壤水分的影响更显著.     

北京市平原区土壤有机碳垂直分布特征

研究土壤有机碳垂直分布特征规律对精确测算土壤有机碳储量具有重要意义。通过野外调查实地挖取北京市平原区40个典型土壤剖面共169个样品数据,研究土壤有机碳垂直分布特征。结果表明:1)北京市平原区0—150 cm土壤平均有机碳含量为(5.98±2.62) g/kg,垂直分布上,随剖面深度增加土壤有机碳含量逐渐降低,且在浅层(≤60 cm)下降速度显著快于深层(60 cm); 2)各发生层次不同土壤质地的有机碳含量差异整体上均表现为粉粒及黏粒含量比例越高,即质地越黏重,土壤有机碳含量越高; 3)不同土体构型的平均土壤有机碳含量大小关系为通体砂通体壤上壤下黏夹黏,通体砂型土壤有机碳含量垂直变化相对平缓,上壤下黏型土壤有机碳含量在垂直方向呈"降-升-降"趋势,通体壤及夹黏型则均呈先快速下降后缓慢下降趋势; 4)耕地和园地土壤平均有机碳含量高于荒草地,耕地在整个剖面中土壤有机碳含量均居于三种土地利用类型之首,耕地和园地的土壤有机碳含量在0—20 cm和40—60 cm之间下降速度高达40.10%和55.92%,剖面深度超过60 cm后下降速度显著放缓,受人类活动直接影响相对较少的荒草地在垂直方向上变化相对平缓。     

檀香SaRbohA基因的克隆与吸器诱导因子响应分析

植物Rboh基因家族编码产生活性氧(ROS)的NADPH氧化酶。了解半寄生植物檀香(Santalum album Linn.)基因Rboh相关信息和表达特性,可为研究檀香SaRbohA基因通过活性氧信号(ROS)调控吸器发育的响应提供理论依据。该研究以全长转录组测序为基础,通过序列拼接设计合成基因特异引物,从根中克隆获得了1个檀香respiratory burst oxidase homolog(Rboh)基因cDNA全长,命名为SaRbohA。序列分析表明,该基因cDNA全长2 790 bp,编码929个氨基酸,分子量105.37 kD,理论等电点9.13,预测亚细胞定位于细胞膜。结构预测表明,SaRbohA具有6个跨膜结构域,在膜内侧的C端包含典型的NADPH结合结构域和FAD结合结构域, N端含有两个EF手性结构。序列比对分析表明,檀香SaRbohA与苹果MdRboh同源进化关系较近,相似度为63.65%。组织特异性表达分析表明,SaRbohA基因在茎中表达量最低,幼叶和茎尖中表达量较高,而在根中表达量最高。采用2, 6-二甲氧基对苯醌(寄生植物吸器诱导因子)处理,可以强烈诱导檀香SaRbohA基因的响应并伴随大量活性氧信号。研究推测,SaRbohA基因的在ROS信号介导的檀香吸器发育过程中起重要作用,且受化学诱导因子调控表达。     

栓皮栎体细胞胚胎发生的细胞组织学观察

以栓皮栎未成熟合子胚为外植体,在添加0.25mg/L 2,4-D和0.5mg/L 6-BA的MS培养基上6周可诱导产生2种类型的胚性愈伤组织,一种表面具光泽、白色;另一种表面光滑湿润具光泽,色泽淡黄或无色透明。组织切片表明,胚性愈伤组织的细胞体积小,细胞核大,细胞质浓,细胞排列紧密;非胚性愈伤组织细胞的体积大,细胞核小,细胞质稀薄。胚性细胞团培养在不含激素的培养基上可诱导产生体细胞胚。体细胞胚直接起源于胚性细胞团表皮或近表皮的单细胞,经历与合子胚相似的球形胚、心形胚、鱼雷胚和子叶胚发育阶段。所有发育时期的体细胞胚的胚轴、子叶均产生次生体胚,它们起源于细胞质较浓的表皮单细胞。     

核桃JrNPR1基因的克隆与抗病响应潜力

病程相关基因非表达子NPR1（Nonexpressor of pathogenesis-related gene 1）基因,在植物抗病过程中起核心调控作用。核桃（Juglans regia）是我国乡村振兴的重要经济油料树种,其生长和产量严重受病虫害制约。为探索核桃抗病生理机制,筛选抗病基因,以‘香玲’核桃为试材,克隆获得JrNPR1基因,对其基本生物信息和病害响应进行分析,预测JrNPR1响应病害的功能。结果显示：JrNPR1基因开放读码框（ORF）长1 782 bp,包含593个氨基酸,理论等电点为6.40;与杨梅（Morella rubra）、蓖麻（Ricinus communis）等同源蛋白进行多序列比对,发现均有NPR1-like-C保守结构域,且JrNPR1与杨梅和欧洲栓皮栎（Quercus suber）等的同源蛋白具有较近的进化关系。其上游1 233 bp启动子中含有多种与植物抗病相关的顺式作用元件,如,WRKY71OS。在胶孢炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioides）、矩圆黑盘孢菌（Melanconium oblongum）、黄单胞菌（Xanthomonas campestris）等病原处理下,JrNPR1被显著诱导,且其表达在水杨酸（Salicylic acid,SA）存在下高出单一病原处理的1.31~178.89倍。表明JrNPR1基因可能是抵抗核桃炭疽病、枝枯病、细菌性黑斑病的重要基因,且涉及SA信号通路。     

放牧对黄土高原退耕草地土壤有机碳储量的影响

放牧是影响草地土壤碳固存的重要因素。本研究选取黄土高原水蚀风蚀交错区西部、中部、东部地区及水蚀区,以各区20年以上退耕封禁地为对照,分析3个放牧强度下(羊粪球密度分别为0～10、10～20、>20 ind·m^-2)退耕草地0～20 cm土层土壤有机碳储量的分布特征,研究放牧及其强度对退耕草地土壤固碳效应的影响。结果表明: 放牧对交错区西部0～20 cm、东部0～10 cm,水蚀区0～5 cm土层土壤有机碳储量有显著影响,对交错区中部各土层均无显著影响;羊粪球密度0～10、＞20 ind·m^-2强度的放牧使交错区西部0～20 cm土层土壤有机碳储量显著降低了34.8%～50.9%,而在其他3个区域,放牧对有机碳储量的影响较退耕封禁地差异不显著。在交错区东部,放牧强度是影响退耕草地土壤有机碳储量的主要因素,而其他3个区域有机碳储量主要受土壤理化性质和(或)枯落物生物量的影响。羊粪球密度10～20 ind·m^-2强度的放牧对各区域退耕草地0～20 cm土层土壤有机碳储量无显著影响。     

三江源地区刺柏属植物群落类型特征

三江源地区位于青藏高原的腹地, 是典型的生态脆弱区, 刺柏属(Juniperus)植物群落是该地区天然林资源的重要组分, 在维持生物多样性与水生态安全方面发挥着重要作用。该研究调查了刺柏属植物群落的主要植被类型, 通过对53个样地的样方数据分析, 量化描述了其各个群落类型的主要特征。结果表明: (1)根据生活型和优势度原则, 该区刺柏属植物群落可划分为祁连圆柏(J. przewalskii)林、大果圆柏(J. tibetica)林、密枝圆柏(J. convallium)林、塔枝圆柏(J. komarovii)林、大果圆柏灌丛和密枝圆柏灌丛, 进一步分为15个群丛。(2)调查所得维管植物共有142种, 隶属34科90属, 其中菊科种数最多, 占总种数的16.20%。(3)群落垂直结构明显, 其中乔木层优势种单一, 灌木层优势种主要有鲜黄小檗(Berberis diaphana)、银露梅(Potentilla glabra)及灌木状的大果圆柏, 草本层以薹草属(Carex)和马先蒿属(Pedicularis)占优势。(4)该区种子植物种的地理成分中, 温带成分占总种数的52.59%, 温带亚洲分布、东亚分布和中亚分布等为本区分布占比较大的分布区类型; 中国特有种占47.41%; 区系成分呈现横断山植物区系和唐古特植物区系成分互相交融的特点。     

黄土丘陵沟壑区典型小流域生态系统服务权衡与协同关系研究

黄土高原植被恢复状况制约生态系统服务的提升,本研究依托中国科学院水利部水土保持研究所安塞国家科学野外观测站的基础土壤、植被、气象和水文等数据,在黄土丘陵沟壑区选取纸坊沟和坊塌2个典型小流域,通过购买1998、2008和2018年遥感影像,采用InVEST(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs)模型对生态服务(碳储量、土壤保持量、生境质量和产水量)进行评估,探究植被恢复过程中生态系统服务的协同效应和权衡关系。通过对比得知：随着植被的恢复,坊塌和纸坊沟各生态服务(碳储量、土壤保持量、生境质量和产水量)均得到了大幅度的提升,其中2008—2018年增加幅度较小,而1998—2008年增加幅度较大,主要原因在于该阶段(1998—2008年)是退耕还林还草的初始10年,林地及草地面积增长较多,而后10年为退耕的延续阶段,退耕面积增长减缓。从1998—2018年,受自然因素和人为因素的影响,坊塌和纸坊沟流域生态系统服务表现出协同和权衡关系。对于坊塌流域,2008年生态系统服务主要表现为协同关系,1998、2018年以权衡关...