我国南方红壤区氮磷湿沉降对森林流域氮磷输出及水质的影响

持续高通量的氮、磷输入导致水体富营养化的问题已引起广泛关注。通过对江西省千烟洲香溪流域水样(常规水样,降雨后的地表径流以及雨水水样)的季节性监测,研究大气氮、磷湿沉降对森林流域氮、磷输出动态及水质的影响。结果表明:从2013年6月至2014年5月,香溪流域内氮、磷湿沉降通量分别为11.86 kg/hm~2和0.38 kg/hm~2,其中氮湿沉降主要集中在夏秋两季,占全年输入量的64%,而磷沉降主要集中在夏季,占全年输入量的43%,表现出明显的季节性差异;水体p H值(6.22—8.89)的变化范围较大,而且氮、磷的输出受土地管理(施肥方式)及降雨事件的影响较为明显,尤其在耕作期,总氮的输出量占全年氮输出总量的96.2%,而总磷的输出量占全年磷输出总量的61.4%;对4场不同强度降雨(按降雨强度从大到小)的氮、磷输出动态过程分析,发现不同强度的降雨对水体氮、磷的输出过程影响不同,在径流未形成前以及降雨强度达到暴雨级别时,降雨对流域水体氮、磷的稀释作用明显,而在大雨强度下水体磷的输出量明显高于其他降雨;研究期间,香溪流域内氮湿沉降对水体的贡献量为101.97 kg,磷湿沉降的贡献量为0.60 kg,4场降雨氮对流域水体的贡献量为4.46kg,占流域氮输出负荷的15.22%,磷对水体的贡献量为0.032kg,占流域磷输出负荷的0.85%。同时,根据营养状态指数(EI),发现流域水体全年处于中至富营养状态,而且研究期间水体氮、磷浓度均超过水体富营养化阈值(氮1.5 mg/L,磷0.15 mg/L),存在爆发水体富营养化的威胁。     

节肢动物线粒体基因组碱基组成特征分析

利用93个节肢动物线粒体基因组数据,分析了线粒体基因组的碱基组成,及对氨基酸组成的影响。研究表明:(1)节肢动物线粒体基因组GC含量较低,分布范围较窄(13.28%～39.64%)。基因组GC含量与密码子第三位置的GC含量间的相关性(r=0.9432,p<0.01)比密码子第一、二位置上的相关性强。(2)在密码子的三个不同位置上均可以观察到C<->T和A<->G相互取代的现象。(3)从NC.004529和NC.003979两个序列的对比研究中可以发现碱基组成变化会引起氨基酸组成的变化,这种变化不仅体现在不同的物种之间,而且也体现在同一基因组内部的不同基因之间,这些影响可能是相互的。表明节肢动物线粒体基因组中的碱基变化是受多种因素共同作用的结果。     

互信息理论结合决策树算法的土壤质量预测

在充分利用土壤类型、土地利用方式、岩性类型、地形、道路、工业类型等影响土壤质量主要因素,准确获取区域土壤质量的空间分布特征的基础上,采用互信息理论对13个辅助变量（岩性类型、土地利用方式、土壤类型、到城镇的距离、到道路的距离、到工业用地的距离、到河流的距离、相对高程、坡度、坡向、平向曲率、纵向曲率和切线曲率）进行筛选,然后通过决策树See5.0预测研究区土壤质量.结果表明： 影响研究区土壤质量的主要因素包括土壤类型、土地利用方式、岩性类型、到城镇的距离、到水域的距离、相对高程、到道路的距离和到工业用地的距离;以互信息理论选取的因子为预测变量的决策树模型精度明显优于以全部因子为预测变量的决策树模型,在前者的决策树模型中,无论是决策树还是决策规则,分类预测精度均达到80%以上.互信息理论结合决策树的方法在充分利用连续型和字符型数据的基础上,不仅精简了一般决策树算法的输入参数,而且能有效地预测和评价区域土壤质量等级.     

三峡库区消落带野生狗牙根对水淹适生性的转录组分析

为探究狗牙根对水淹环境的适生性机制,取长势一致的狗牙根分为未水淹对照组(A1)和30 cm沉水处理组(A2),A2水淹15 d后两组同时采样,提取样本总RNA作转录组测序。A1和A2测序数据经de novo组装分别获得128031和83363条高质量Unigene;A1和A2对比发现28844条差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),其中11858条DEGs上调表达,16986条DEGs下调表达;功能注释显示,这些DEGs主要集中在转录、翻译、碳水化合物代谢和环境适应等途径;信号通路富集显示,包括植物对病原体的防御、物质代谢、光合作用、形态发育和抗氧化等过程的103个信号通路与狗牙根对水淹生境的适生性有关;随机挑选4个DEGs作qRT-PCR分析,荧光定量结果与测序数据基本一致,说明基于转录组分析DEGs的表达情况较为可靠。该工作或可为进一步挖掘与狗牙根水淹适生性相关的调控基因和功能基因提供基础。     

钾与信号抑制剂对外生菌根真菌分泌乙酸的调控作用

外生菌根真菌是森林生态系统中的重要成分,参与树木养分的吸收利用。试验液体培养外生菌根真菌,设置不同供钾水平,添加钙信号抑制剂,研究了它们的有机酸和氢离子分泌,以及乙酸分泌对供钾和信号抑制剂的响应。结果表明,供试菌株的生长,氮、磷、钾含量和吸收量因菌株不同而异,生物量变化于52.91—121.72 mg/瓶之间,相差1倍以上。外生菌根真菌吸收养分的差异可能与它们对土壤养分环境的长期适应、进化、选择有关。在外生菌根真菌的培养液中,分别检测出草酸、乙酸、苹果酸、柠檬酸和丁二酸等,以及大量的氢离子,说明菌根真菌能分解土壤含钾矿物,释放钾离子,改善寄主植物的钾营养。其中,乙酸分泌量较大,具有普遍性,低钾刺激分泌乙酸,高钾时分泌减少,其分泌速率与供钾浓度和菌丝吸钾量之间呈显著负相关(r=-0.734,r=-0.617,n=60)。钾对菌根真菌分泌乙酸的调控作用具有改善森林钾素营养,防止土壤养分淋失的生理和生态意义。此外,在低钾条件下,阴离子通道和钙信号抑制剂抑制外生菌根真菌分泌乙酸。说明钙信号和阴离子通道参与了乙酸分泌,缺钾可能是刺激乙酸分泌的原初信号,通过信号转导和一系列级联反应促进乙酸分泌。     

基于图像融合与混合像元分解的城市植被盖度提取

城市植被盖度提取对于开展城市绿色空间保护和城市规划具有重要意义。随着遥感技术的发展,混合像元分解模型被广泛用于从中等分辨率的多光谱影像提取城市植被盖度,但较低的影像空间分辨率限制了该模型的应用领域。为此,以杭州市为例,首先引入Gram-Schmidt(GS)方法对Landsat ETM+的多光谱波段和全色波段进行融合,再通过混合像元分解模型从ETM+融合影像上提取城市植被盖度,最后利用SPOT影像进行精度检验。结果发现,采用GS方法对影像进行融合后,标准差、信息熵、平均梯度提高,相对偏差小于0.07,说明在保留多光谱信息的基础上提高了其空间分辨率。与SPOT影像相比,在融合影像上75%以上样本的植被盖度值相似,误差较大的区域是市区植被特别稀疏或茂盛的像元。与源影像相比,从融合影像上提取的植被盖度的均方根误差和系统误差降低了0.01。该方法在降低城市植被监测成本、提高监测精度方面具有潜力。     

轮作模式对植烟土壤酶活性及真菌群落的影响

种植模式显著影响土壤理化生物学性质,并与作物土传真菌病害的发生密切相关。试验选择云南省具有代表性的红壤,设置烤烟-休闲-玉米(T-B-M)、烤烟-油菜-玉米(T-C-M)、烤烟-油菜-水稻(T-C-R)和烤烟-苕子-水稻(T-V-R)等4种轮作模式,利用化学、酶学分析及454高通量测序技术,研究了土壤养分、酶活性及真菌群落结构,旨在为烤烟的合理轮作提供科学依据。经16a的不同轮作种植后,土壤p H变化于5.6—6.4之间,仍然适合种植水稻、玉米、油菜和烤烟等多种作物。在T-V-R处理的土壤中,烤烟产量、烟叶产值和上中等烟比例最高,有机质比原初提高45.11%,碱解氮、有效磷和微生物量碳氮显著增加,蔗糖酶、脱氢酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性也显著高于其它轮作模式,说明T-V-R改善了土壤生态环境,促进了微生物繁衍,数量增加,活性增强。土壤真菌的18S r DNA读数依次为13097(T-B-M)、11345(T-C-M)、12939(T-C-R)和13763(T-V-R),分别代表530、378、395和581种(类)的真菌,由子囊菌门、担子菌门、接合菌门、壶菌门和尚待鉴定的真菌等构成,其中尚待鉴定的真菌属种和子囊菌门占绝大部分。在不同轮作处理的土壤中,前15种优势真菌的丰富度变化于29.46%—62.86%之间,优势菌株的相似性极低,说明土壤真菌的种群结构因轮作模式不同而异。T-V-R处理土壤中的真菌多样性指数最高,优势度指数最低,说明T-V-R轮作的土壤适合多种真菌的繁殖生长,种群数量增加。多种真菌共同存在,互相制约,可防止病原真菌过度繁殖,降低作物发生真菌病害几率。从作物产量和产值、土壤有机质、养分和真菌种群结构看,T-V-R优于其它3种轮作模式,值得推广应用。     

陆地生态系统碳循环模型研究概述

陆地碳循环研究是全球变化研究中的一个重要组成部分,而碳循环模型已成为目前研究陆地碳循环的必要手段.本文针对有关碳循环研究方面的进展,介绍了陆地碳循环模型的基本结构、碳循环过程中涉及的两个基本模型以及目前陆地生态系统碳循环模型的两大类型,并通过对现有主要陆地生态系统碳收支模式的分析,指出了未来陆地碳循环模型的研究方向可能是发展基于动态植被的生物物理模型.这种耦合模型也可能是地球系统模式的重要组成部分.     

重庆主城区不同类型公园对周边环境的降温效应

研究选取重庆主城区5 种不同类型的10 个公园为研究对象, 使用Landsat8 遥感影像,采用TIRS 10 单窗算法反演公园周边温度, 并运用三次模型的方法拟合分析不同类型的公园周边温度的分布情况, 以探究基于不同类型公园下对周边环境的降温差异研究。结果表明: ①一定范围内不同类型的公园周边温度随其距公园的距离增大而呈现不同的变化趋势, 但均近似于三次多项式函数; ②当公园面积和形状一定时, 研究区降温作用由强到弱依次为社区公园、生态公园、综合公园、文化遗址公园、游乐公园。面积介于50557.77-52687.74 m² 之间时, 降温效应明显的为社区公园; ③当面积介于124236.62-126916.89 m² 时, 以生态公园的降温效应最为显著; ④整体上, 公园对周边的降温效应在特定范围内随面积增大而增加, 在不同的面积范围内, 不同类型公园的降温效应呈现差异化。首次研究公园类型对公园降温效应的影响, 研究结果不仅对重庆市公园规划设计具有实际指导意义还为其他公园类型多样、气温高的城市进行公园规划涉及提供重要的理论依据。     

基于农业面源污染分区的三峡库区生态农业园建设研究

在三峡库区建立生态农业园是解决库区农业、环境和生态问题的有效措施。以农业面源污染分区为基础,探讨三峡库区重庆段生态农业园的建设模式和对策。结果表明:(1)根据地形地貌特征,将生态农业园规划为三大生态农业区,低海拔平坝丘陵生态农业区适宜发展"粮果蔬-猪-沼气-粮果蔬+休闲旅游"复合型高效农业模式,中海拔低山生态农业区可采用"粮-林-畜-沼气-草"的生态农业园建立模式,高海拔高山生态农业区适宜发展林草牧药复合型高效生态农业发展模式。(2)结合农业产业发展,确定了生态种植园、生态养殖园和生态综合园为该区的生态农业园建设方向。划分归并后的五大农业面源污染产污区中,库首外围丘陵山地产污区适宜以生态种植园为主导发展方向;库尾丘陵山地产污区可主营生态养殖园;余下3个产污区的发展核心都宜放在生态综合园建设。(3)三大生态农业区中的中海拔低山生态农业区和五大产污区中的库中平行岭谷产污区是库区生态农业园的建设重点。(4)为保障生态农业园的建设,应积极促进国家、政府、企业和农户之间的合作关系,不断创新和提升农业面源污染防控和农业生产技术。