红外相机技术在物种监测中的应用及数据挖掘

由于濒危物种数量稀少以及大多数野生动物对人类活动敏感, 增加了传统调查的难度。众所周知,红外相机在野生动物调查研究中具有天然优势; 然而随着红外相机技术的广泛推广应用及数据采集量的不断加大, 科研人员也面临了一系列关于红外相机监测及后续数据处理中出现的问题。本文详细阐述了红外相机数据管理和利用方面存在的3个关键问题: 数据管理缺乏规范化、数据网络缺乏一体化、数据获取缺乏标准化。同时以秦岭、卧龙等地的一些研究为主体, 列举分析了红外相机照片后续数据挖掘中8个方面的内容, 即兽类的个体识别、物种时间活动格局、物种空间活动格局、偶见物种信息利用、物种行为活动、繁殖信息、疾病情况、人为干扰。这些信息的有效利用可为野生动物及生物多样性的保护、管理提供一定科学支撑。     

泰山4种优势造林树种细根分解对细菌群落结构的影响

为了理解细菌群落结构和多样性对森林生态系统细根凋落物分解的影响, 该研究以泰山4种主要优势造林树种刺槐(Robinia pseudoacacia)、麻栎(Quercus acutissima)、油松(Pinus tabulaeformis)和赤松(Pinus densiflora)为研究对象, 采用凋落物分解袋法及Illumina Miseq测序平台对细菌16S rDNA V4-V5区扩增产物进行双端测序, 分析了4种树种细根分解对细菌群落结构及多样性的影响。结果表明: (1) 4种植物细根分解速率差异显著, 阔叶树种分解速率显著高于针叶树种, 表现为刺槐>麻栎>油松>赤松。(2) 4个树种细菌序列操作分类单元(OTU)、观测到的物种数、Ace指数和系统发育多样性之间差异显著, 且阔叶树种刺槐和麻栎显著低于针叶树种赤松和油松。4种细根分解的细菌群落结构存在极显著差异。细根初始碳(C)含量、木质素:氮(N)和C:N对细菌群落结构的影响较大。(3)细菌群落相对丰度在5%以上的优势类群是变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、酸杆菌门, 且变形菌门、酸杆菌门在4个树种之间差异显著, 特别是阔叶树种变形菌门显著高于针叶树种。在纲水平上, α-变形菌纲、β-变形菌纲、γ-变形菌纲、不明放线菌纲、鞘脂杆菌纲为主要的优势纲, 其中α-变形菌纲、不明放线菌纲在4个树种之间差异显著。(4) Pearson相关性分析表明, 细菌优势门和纲相对丰度受到凋落物初始化学性质的影响, 特别是变形菌门和α-变形菌纲; 变形菌门和α-变形菌纲相对丰度与细根分解速率显著正相关。冗余分析结果也显示, 细根初始N、磷(P)含量和木质素含量对细菌群落结构的影响较大。研究结果有助于理解细菌群落结构和多样性对森林生态系统细根凋落物分解的影响。     

香溪河库湾水体异养细菌及无机磷细菌分布特征

2003 年三峡水库蓄水后, 香溪河入库区段形成典型的水库型库湾, 磷污染严重, 导致水华频发。异养细菌是水体物质循环的重要参与者, 其中无机磷细菌释放结合态磷加重了水体富营养化。为了研究异养细菌和无机磷细菌对水体富营养化的影响, 在库湾设置7 个采样点, 2015 年 4 月、6 月、9 月和12 月分别采集水样, 测定样品总氮(TN)、总磷(TP)、磷酸盐(PO₄-P)及表层(水面下方0.5 m)水体叶绿素a(Chl.a)浓度, 实验室培养异养细菌及无机磷细菌。利用SPSS 17.0 对水体可培养异养细菌和无机磷细菌的时空变化进行单因素方差分析, 并用SPSS 软件分析细菌含量与总氮浓度、总磷浓度、磷酸盐浓度和叶绿素 a 浓度的相关性。结果显示: 异养细菌和无机磷细菌含量与叶绿素 a 浓度无显著相关性; 无机磷细菌与氮磷相关性均高于异养细菌, 说明香溪河库湾无机磷细菌与水体氮磷关联性大于异养细菌。     

AMF和PGPR联合修复菲和芘污染土壤的效应

丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）与根围促生细菌（plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR）联合降解有毒有机物、修复污染土壤和促进植物生长的作用倍受关注。本试验旨在探究AMF与PGPR联合降解土壤中菲和芘的效应,以菲和芘1:1混合处理浓度各0、50mg/kg、100mg/kg和150mg/kg下对高羊茅Festuca elata接种AMF根内根孢囊霉Rhizophagus intraradices（Ri）、变形球囊霉Glomus versiforme（Gv）、PGPR荧光假单胞菌Pseudomonas fluorescens Ps2-6、芽孢杆菌Bacillus velezensis Ps3-2、Ri+Ps2-6、Ri+Ps3-2、Gv+Ps2-6、Gv+Ps3-2和不接种对照共36个处理。结果表明,供试AMF增加了PGPR的定殖数量;接种PGPR则显著提高AMF的侵染率。AMF、PGPR或AMF+PGPR处理均显著降低土壤中菲和芘含量,促进植物对土壤中菲和芘的吸收,显著提高高羊茅根系和叶片内的菲和芘含量。在土壤中菲和芘100mg/kg和150mg/kg水平下,Gv与Ps2-6及Ri与Ps2-6能相互促进对土壤中菲和芘的去除效应,其中接种Gv+Ps2-6组合处理的去除率最高,达到95%-98%,土壤中多酚氧化酶、脱氢酶和过氧化氢酶活性显著高于单接种处理和不接种对照,而酸性磷酸酶活性变化则表现为相反趋势。其中以Gv+Ps2-6组合处理的多酚氧化酶活性最高,为0.17mg/g,是不接种对照的1.9倍;脱氢酶和过氧化氢酶活性分别达到1.32µg/(g·h)和1.81mL/g;酸性磷酸酶活性则比不接种对照土壤降低27%-45%;易提取球囊霉素相关土壤蛋白含量和总球囊霉素相关土壤蛋白含量分别是不接种对照的1.6倍和1.5倍。     

微生物在有机质沉积和埋葬过程中的作用——古老的沉积记录

本文对现代海洋以及海洋沉积物中四种来源的有机质(海水的可溶有机质,海雪和颗粒有机质,底质表面的生物席以及陆源输入的有机质)的形成机理和沉积规律进行了解析与归纳;介绍了当前海洋学所流行的观念,列举烃源岩生烃母质研究的部分实例,展示了寒武、奥陶、志留和二叠纪烃源岩中保存的显微与超显微有机组份(寒武系细菌状化石、可能的微微型疑源类以及寒武系与志留系的胞外聚合物、二叠系微微型浮游生物状化石)。可以认为粘土有机复合体,海雪、生物席和有机质的陆源输入是从源头上影响烃源岩发育的四大主要母质类型。它们的各自发育又受许多因素的控制。但是,在有机质沉积和埋葬过程中,我们总能发现微生物的身影。     

短花针茅荒漠草原土壤微生物群落组成及结构

为详细了解内蒙古短花针茅荒漠草原生态系统中土壤微生物群落组成与结构。对其土壤中微生物的总DNA提取后,采用高通量测序技术对土壤中细菌的16Sr DNA和真菌的ITS基因进行了序列测定,分析了短花针茅荒漠草原土壤中微生物群落结构特征。结果表明,共获得细菌OTUs13711个,真菌OTUs 5929个。物种分类显示,细菌种类隶属于29门57纲111目191科485属,其中优势类群为Gammaproteobacteria和Thermoleophilia,它们的相对丰度分别为32.68%和26.83%。真菌隶属于4门16纲45目78科105属,优势类群为Ascomycota和Basidiomycota,它们的相对丰度分别为35.76%和25.90%。土壤中细菌群落的多样性和丰富度均高于真菌。     

青稞根腐病对根际土壤微生物及酶活性的影响

选取甘肃省卓尼县青稞种植区为研究地点,调查青稞根腐病的发病情况,并分别采集其健康植株和发病株根际的土壤,对比分析其土壤微生物生物量(碳、氮、磷)、微生物数量(细菌、真菌、放线菌)以及过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶、纤维素酶5种酶活性。结果发现,研究区10个采样点均有青稞根腐病的发生,发病率在5%—20%之间,不同地点发病率不同。根腐病的发生,会显著影响青稞根际微生物生物量,导致微生物生物量碳、氮、磷的含量发生变化,其中微生物生物量氮和磷含量整体降低,且不同采样点微生物量不同。土壤微生物数量总体呈现细菌放线菌真菌的趋势,但不同微生物对根腐病发病的响应不同,细菌和放线菌数量因根腐病的发生而减少,真菌的数量则增多;不同采样点土壤微生物数量不相同,细菌和真菌呈现区域性特征,放线菌的数量不呈现地域性。根腐病的发生还造成土壤酶活性的改变,其中蔗糖酶、脲酶、磷酸酶的含量因根腐病的发生而降低,而纤维素酶则升高,过氧化氢酶的变化没有规律。总而言之,根腐病的发生会使青稞根际土壤微生物组成发生改变,碳、氮、磷等物质代谢受到抑制,而能量代谢发生紊乱。因此,研究和防治青稞根腐病就必须重视土壤微生物及土壤酶的作用。     

海水中藻菌共培养体系对碳氮磷的吸收转化

海洋环境中,细菌和微藻之间的物质交换是生源要素在自然界中迁移转化的重要方式。为进一步了解生源要素的生物地球化学循环,在实验室模拟条件下,研究了共培养体系中营养盐和有机物在细菌和微藻之间的转换。通过纯培养中肋骨条藻(Skeletonema costatum)、东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)、天然海水中的细菌以及藻菌混合培养,分析了营养盐和有机物随藻菌生物量的变化情况,并计算了溶解有机碳(DOC)和溶解有机氮(DON)的浓度比值[(DOC/DON)a]。结果发现,在共培养体系中,细菌对中肋骨条藻的生长有抑制作用,对东海原甲藻影响不明显;中肋骨条藻有利于细菌生长,东海原甲藻抑制细菌生长,这种不同可能与微藻的粒径有关。海洋细菌在2种藻的指数生长均期均会促进微藻吸收氨氮(NH_4-N),但在生长末期NH_4-N以释放为主。硝氮(NO_3-N)的浓度与藻的生长呈负相关,但在衰亡期NO_3-N略有增加,表明NO_3-N再生所需时间较长。细菌对硝氮的吸收量较少,但对其再生有贡献。细菌和中肋骨条藻对磷酸盐(PO_4-P)的吸收存在竞争,但与东海原甲藻的竞争关系不明显。不同培养体系中DOC浓度变化不同,在藻菌共培养体系中增加较快,纯藻培养体系中增加缓慢,在纯菌培养体系中缓慢减少。通过对DOC与DON浓度比值的分析,发现用判断颗粒有机碳(POC)来源的方法可以分析DOC的来源。     

喀斯特常绿落叶阔叶混交林土壤磷钾养分空间异质性

在木论国家级自然保护区内喀斯特常绿落叶阔叶混交林内建立500 m×500 m长期监测样地,采用经典统计学和地统计学方法研究喀斯特森林土壤磷钾养分含量及其空间变异特征。结果表明:研究区土壤全磷(TP)、全钾(TK)、速效磷(AP)、速效钾(AK)含量分别为(1.60±0.76)g/kg、(5.42±2.74)g/kg、(5.74±3.63)mg/kg、(5.20±2.96)mg/kg;磷钾养分含量均为中等变异,变异强度为APAKTKTP。研究区土壤TP、TK、AP、AK变异函数值的最佳拟合模型均为指数模型,决定系数均很高(0.671-0.995),TP、AP呈中等强度空间自相关,TK、AK呈弱空间自相关。TP、AP的变程较长,分别为336.00 m和373.50 m,空间连续性较好,TK、AK变程较短(33.30 m、64.50 m),空间依赖性较强。土壤TP表现为坡下(含洼地)含量高,坡上含量较低;AK表现为坡中含量高于洼地含量;AP、TK呈斑块破碎化分布。海拔、坡度和地面凹凸度是土壤磷钾养分空间异质性的主要影响因素。喀斯特常绿落叶阔叶混交林土壤磷钾养分存在不同空间异质性和空间关联性,这为小流域尺度上土壤养分管理、可持续利用策略、喀斯特退化生态系统生态恢复提供理论依据。     

2013年北太平洋公海渔场柔鱼体内典型放射性核素分析及风险评估

为了解福岛核泄漏放射性核素对北太平洋公海渔场的后续性污染影响情况,于2013年8—11月在北太平洋公海渔场(40°—44° N、145°—160° E)采集柔鱼样品,利用超低本底HPGe γ 谱仪分析5种放射性核素.结果表明: ¹³⁴Cs和^110mAg未检测出高于本底值的比活度,而²¹⁰Pb、¹³⁷Cs和⁴⁰K均有检出.其中²¹⁰Pb在柔鱼体的比活度范围为0.99～7.60 Bq·kg^-1,¹³⁷Cs的比活度范围为最低检测限～0.37 Bq·kg^-1,⁴⁰K的比活度范围为46.00～107.00 Bq·kg^-1.²¹⁰Pb核素含量在柔鱼250～300 mm胴长组分布最高;在200～250和>400 mm胴长组中最低.¹³⁷Cs含量在柔鱼200～250 mm胴长组中最高;在250～300和350～400 mm胴长组较低.⁴⁰K核素含量在柔鱼250～300 mm胴长组中最高,在150～200 mm胴长组最低,总体分布比较均匀.3种核素在柔鱼的不同组织中含量不同,但均在内脏中含量最高.通过风险评估发现,北太平洋公海渔场所有检测的海洋生物的放射性核素含量值与基准值的熵值均未超过1,说明目前核辐射对该海域渔业资源的影响暂无大风险.研究可为福岛核事故对海洋环境生态影响及公众健康危害评估提供理论依据.