黄土丘陵半干旱区不同作物生态效能研究

深入研究特定生态环境条件下不同作物生产力及其生态效能,对于合理调控农田生态系统,探讨提高系统生产力途径具有重要意义。60年代以来,在国际生物学计划(IBP)的影响下,美国、日本、菲葎宾等国先后进行了小麦、水稻、大豆等作物农田生态效能研究。我国于“六·五”期间分别在南方稻区、黄淮海平原以及北方灌区等不同农业区开展了多种作物种植制度生产力问题研究,并取得重     

Testing parameter sensitivities and uncertainty analysis of Biome-BGC model in simulating carbon and water fluxes in broadleaved-Korean pine forests

生态过程模型的发展为研究者在长时间序列和区域尺度的研究提供了便利, 但模型模拟的准确性受到模型自身结构、模型参数估计合理性的影响。敏感性分析能够定量或定性筛选出对模型模拟结果影响较大的敏感参数, 是模型参数校准过程中的重要工具, 也是建模和应用的先决条件。该文以阔叶红松林为研究对象, 采用全局敏感性分析方法——傅里叶幅度灵敏度检验扩展法(EFAST)对Biome-BGC模型的生理生态参数进行了敏感性分析, 分别分析了红松(Pinus koraiensis)和阔叶树的净初级生产力(NPP)、蒸散(ET)对参数变化的敏感性。结果表明: (1)模拟红松NPP的不确定性高于阔叶树, 但二者的模拟ET的不确定性均较小。阔叶树的NPP和ET对生理生态参数的敏感性总体上都小于红松。(2)无论是红松、阔叶或其他植被类型, 模拟NPP均表现出对叶片碳氮比、细根碳氮比、比叶面积(SLA)和冠层截留系数的敏感性, 这4个参数的高敏感性主要是由模型自身结构所决定的, 与植被类型和研究地区的关系较小。对模拟ET而言, 细根与叶片碳分配比、新茎与新叶碳分配比和SLA均是影响红松和阔叶树ET的敏感参数, 但红松ET主要受参数与参数间的二阶或多阶交互作用的间接影响, 而阔叶树ET则主要是受到敏感参数直接效应的影响。(3)除了上述影响红松和阔叶树碳水通量的共性参数外, 诸如核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶中叶氮含量、叶片与细根周转率、所有叶面积与投影叶面积之比等也是对模拟结果有影响的重要参数, 但是其敏感程度随物种不同和研究区不同而不同, 所以这类参数可以根据具体情况进行参数本地化, 对于其他不敏感参数则可以采用模型缺省值。     

植物组织培养中液体生根培养基的研究与应用

采用液体生根培养基（不加琼脂）对蚊净香草（Pelargoniumgraveolens）进行生根培养，并已应用于非洲菊的生根培养，得到了很好的效果。现介绍如下。     

Effects of global change on key processes of primary production in marine ecosystems

工业革命以来, 不断加剧的人类活动所引起的大气CO₂浓度增加、温度上升等全球变化问题, 正使得海洋生态系统面临着前所未有的压力。该文通过文献计量的方法分析了国内外的研究现状, 简要地回顾了全球变化对海洋生态系统影响研究的发展简史, 并聚焦海洋暖化、海洋酸化和富营养化与缺氧这三个核心研究方向, 重点阐述了它们对海洋生态系统初级生产的关键过程的影响, 总结了已取得的重要进展以及存在的主要问题, 最后提出前沿展望。     

达格列净对高渗诱导的血管内皮细胞衰老的干预研究

目的:探讨SGLT2i类药物达格列净(dapagliflozin)对高渗诱导的人脐静脉内皮细胞(HUVECs)衰老的影响。方法:将HUVECs分为空白组(Blank组)、高渗330组(M-330组)、高渗350组(M-350组)、达格列净+高渗组(DAPA+M-350组),高渗培养环境由甘露醇诱导。衰老相关β-半乳糖苷酶(SA-β-Gal)染色检测细胞衰老情况;免疫荧光染色检测SGLT2表达变化;Western blot检测SGLT2、细胞衰老标志物p21的表达变化,JC-1染色试剂盒检测线粒体膜电位的变化。结果:免疫荧光染色和western blot结果显示,Blank组,M-330组及M-350组细胞上均存在SGLT2受体蛋白表达,且Blank组,M-330组及M-350组的SGLT2表达依次显著增加。与Blank组相比,M-350组SA-β-Gal胞质蓝染、染色阳性率、衰老蛋白p21及SGLT2表达显著增加,并伴有线粒体膜电位的显著下降(P0.05);DAPA+M-350组与M-350组相比,SA-β-Gal胞质蓝染、染色阳性率和p21表达显著下降,并伴有线粒体膜电位的显著上升(P0.05)。结论:HUVECs上存在SGLT2受体蛋白,且在300-350 m Osm/L范围内随着渗透压的升高而增加,达格列净可改善高渗所诱导的血管内皮细胞衰老,其机制可能与达格列净改善高渗导致的线粒体功能障碍有关。     

达格列净对2型糖尿病大鼠肾脏葡萄糖转运蛋白2及葡萄糖转运蛋白4基因表达的影响*

目的:探讨达格列净对2型糖尿病大鼠肾脏葡萄糖转运蛋白2(GLUT2)和葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)基因表达的影响。方法:使用高脂饲料和一次性注射40 mg/kg链脲佐菌素(STZ)建立2型糖尿病大鼠模型,造模大鼠以空腹血糖(FBG)含量≥16.7 mmol/L时视为造模成功。造模成功后随机分为模型组(B组,生理盐水)、达格列净低剂量组(C组,0.75 mg/kg)、达格列净中剂量组(D组,1.5 mg/kg)、达格列净高剂量组(E组,3.0 mg/kg),每组6只;另选取6只健康的SD大鼠作为正常对照组(A组,生理盐水)。各组均为灌胃给药,每天1次,连续7周。灌胃给药7周后测定大鼠的体重以及血清FBG、糖化血红蛋白(HbA1c)、血尿素氮(BUN)、血肌酐(Scr)的变化;采用酶联免疫吸附测定血清及肾组织丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px);采用HE观察肾脏病理学变化;采用Western blot检测肾脏组织中GLUT2、GLUT4蛋白表达;RT-qPCR检测肾脏组织中GLUT2、GLUT4 mRNA相对表达量。结果: 与A组比较,各组大鼠的体重及SOD、GSH-PX水平明显降低(P＜ 0.05),FBG、HbA1c、BUN、Scr、MDA水平明显升高(P＜0.05),肾脏病理损伤严重,肾组织GLUT2、GLUT4 mRNA相对表达量和蛋白表达均明显降低(P均＜0.05)。与B组比较,C组、D组和E组大鼠的体重、SOD、GSH-PX水平和肾组织GLUT2、GLUT4 mRNA相对表达量明显升高(P＜0.05),FBG、HbA1c、BUN、Scr、MDA水平明显降低(P＜ 0.05);D组和E组肾脏病理损伤明显减轻,肾组织GLUT2、GLUT4蛋白表达均明显升高(P均＜0.05)。结论:达格列净可缓解2型糖尿病模型大鼠的病情,并上调肾脏GLUT2及GLUT4基因的表达。     

秦巴山地NPP及对气候变化响应的多维地带性与暖温带-亚热带界线

秦巴山地位于我国的南北过渡带,对我国生态地理格局产生重要影响。为了探索秦巴山地植被净第一性生产力(NPP,Net Primary Productivity)的时空格局及其气候响应的多样性和复杂性,为我国暖温带-亚热带界线的具体分布提供新的佐证,基于2000—2015年的MOD17A3的地表植被NPP数据和秦巴山地93个气象站点数据,从经度、纬度、海拔、坡向多个维度研究了秦巴山地地表植被NPP的分布及与气候因子的关系。结果表明:从2000—2015年,(1)秦巴山地中低山地区,自北向南随纬度降低,地表植被多年平均NPP呈现增加的趋势,体现了纬度地带性;年均NPP与温度的关系由负相关变为正相关,转折点出现在汉江;与降水的相关性减弱。(2)自西向东多年平均NPP值先增加后减少,秦岭一线地表植被年均NPP与温度由正相关变为负相关,与降水主要呈正相关,相关性先增加后减少。(3)随高度的增加,秦巴山地多年NPP值及增长率均呈现先增加后减少的趋势。(4)秦岭和大巴山多年平均NPP均呈现增加趋势,但是秦岭增长较大巴山更明显;2000m以下,秦岭南坡增长率明显高于北坡,大巴山北坡增长率明显高于南坡;2000—3000m,秦岭南北坡差异较小,但是大巴山差异明显;中山地区(1000—2500m),秦岭年均NPP与气温呈负相关,而大巴山则呈现正相关或弱相关;秦岭地区年均NPP与降水的相关性整体强于大巴山地区。这就意味着全球变暖、气温升高对秦岭植被尤其是中低山地区的植被产生不利影响,但是对大巴山则有利,而前者植被生长主要与降水增加有关。这也说明了基于汉江为界的秦岭和大巴山无论是地表植被NPP的均值还是其南北坡差异以及对气候因子的响应呈现了明显的差异,而汉江作为中山地区植被NPP与气温相关性由正相关性到负相关的转折点,与降水的关系由弱相关到正相关的转折点,更合适作为南北分界线。     

青藏高原草地产量与草畜平衡变化

深入了解青藏高原草地生产力与草畜平衡状态的变化,是青藏高原生态屏障建设和生态环境保护的基础。利用遥感植被指数和叶面积指数产品,基于VIP生态水文过程模型,模拟分析了青藏高原2000—2018年间草地生产力的时空格局,并结合同期农牧业统计资料,分析了青藏高原县域尺度草畜平衡状态的变化。结果表明:青藏高原草地多年平均净初级生产力(NPP)为158.4 g C·m^-2·a^-1;近20年来草地生产力上升趋势明显,显著上升面积的比例为44.7%。气候变暖、降水量增加、草本植物生长期延长和大气CO₂浓度升高是青藏高原草地生产力提高的主要驱动因素。基于草场产量估算的青藏高原平均理论载畜量为1.17 SU·hm^-2,年增长率为0.011 SU·hm^-2。2000年以来青藏高原草地超载情况总体趋于好转,严重超载县的面积比例已降至20%以下,其中超载程度较严重的地区,畜牧业的维持和发展主要依靠作物秸秆补饲。研究结果可为区域农牧业结构调整和生态环境保护提供科学依据。     

降水变化与氮添加对晋北盐碱化草地土壤净氮矿化的影响

于2018年在晋北典型农牧交错带盐碱化草地设置增减降水和氮添加处理试验, 2019年生长季(5—9月)采用原位顶盖PVC埋管法测定不同水、氮处理下土壤净氮矿化速率,研究盐碱化草地土壤净氮矿化速率对降水格局变化和氮沉降的响应。结果表明: 土壤净氮矿化速率表现出明显的季节动态。单独增减降水(±50%)和氮添加(10 g·m^-2·a^-1)以及氮添加+增加50%降水处理对土壤净氮矿化速率影响不显著,氮添加+减少50%降水处理显著提高土壤净硝化速率和净氮矿化速率,分别提高10.8和8.6倍。土壤净氮矿化速率与土壤含水量呈显著正相关,与土壤pH值呈显著负相关。氮添加在不同降水条件下对晋北盐碱化草地土壤氮矿化速率的影响存在差异,土壤含水量与pH值是晋北盐碱化草地土壤净氮矿化速率的主要影响因素。因此,全面评估草地土壤氮矿化过程对全球变化的响应模式,需要考虑降水格局变化与氮沉降增加的交互作用,以及盐碱化草地土壤理化性质的特殊性。     

树冠结构对典型阔叶红松林生产力的影响

阔叶红松(Pinus koraiensis)林是东北东部山区的地带性森林植被, 阐明其生产力的影响因素, 对于理解温带森林生产力维持机制具有重要意义。该研究依托小兴安岭典型阔叶红松林9 hm²动态监测样地, 基于2005和2015年的30 m × 30 m样方内所有胸径>6.5 cm的木本植物的调查数据, 计算各样方的树冠结构复杂性、物种多样性和林分胸高断面积, 结合各样方的地形和土壤理化性质数据, 拟合结构方程模型, 定量分析影响典型阔叶红松林生产力的直接和间接因素。研究结果显示: 树冠结构复杂性和物种多样性与生产力显著正相关, 且树冠结构复杂性对生产力的影响显著高于物种多样性; 树冠结构复杂性对生产力的作用分为树冠垂直分层和树冠可塑性, 其中树冠垂直分层是树冠结构复杂性影响阔叶红松林生产力的主要因素, 而树冠可塑性无显著影响; 林分胸高断面积与生产力显著正相关, 其解释权重仅次于树冠结构复杂性, 树冠结构复杂性与物种多样性均通过影响林分胸高断面积对阔叶红松林生产力产生间接影响; 考虑不同树冠结构复杂性时, 坡度和土壤全磷含量代表的环境因素在调节生产力上发挥的作用存在差异, 移除树冠垂直分层的作用后两者与生产力呈显著的负相关关系。综上可知, 在典型阔叶红松林中, 树冠结构复杂性比物种多样性更有效地解释了生产力的变化, 同时不可忽视其他生物和非生物因素对生产力的作用。