兴安落叶松叶碳利用效率对环境变化的适应

兴安落叶松(Larix gmelinii)作为北方森林的主要组成树种,具有广阔的分布范围和多样的生长环境,是研究树木对环境变化响应的理想树种。叶碳利用效率(CUE_L)不仅与树木的碳代谢及生长发育密切相关,而且能反映树木对环境变化的响应与适应。将来自不同地区(即环境条件)的6个兴安落叶松种源的种子播种培育在帽儿山森林生态系统研究站内,在其生长30a后采用研究站和种子来源地间干燥度(AI)的差值(ΔAI)来代表环境变化梯度,研究环境变化对CUE_L的影响。结果表明:CUE_L在不同环境变化梯度间存在显著差异(P0.05),且呈现随ΔAI的增大而减小的趋势。CUE_L与叶片氮含量、叶片磷含量、比叶重及叶绿素含量等均呈线性正相关关系,但较大ΔAI梯度下的CUE_L敏感性更高。CUE_L与种子来源地平均年降水量呈显著线性正相关关系(P=0.05),而与种子来源地AI则呈显著线性负相关关系(P0.01);随种子来源地年平均气温、平均年蒸发量的增加而下降,但其相关性不显著。以上结果表明,环境变化使兴安落叶松CUE_L产生了适应性变异,表现出树木对原生长环境的生态适应。     

5个温带树种冠层枝叶非结构性碳水化合物浓度的空间变异

非结构性碳水化合物(NSC)是树木存活和生长的重要能源物质。冠层NSC不但是全树NSC的来源,也是全树NSC的重要储存库。然而,冠层NSC空间变异的研究较少,因而影响了树木NSC分配的估算精度。以红松(Pinus koraiensis)、兴安落叶松(Larix gmelinii)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)、蒙古栎(Quercus mongolica)和白桦(Betula platyphylla)5个温带树种为研究对象,测定了不同高度冠层叶和细枝(直径≤3 cm)NSC浓度,分析了粗枝(一级侧枝)枝皮、边材和心材NSC浓度轴向变化及其与枝径的关系。结果表明:(1)除了5月末兴安落叶松树冠中层叶淀粉浓度显著高于树冠下层,以及8月中旬树冠上层叶可溶性糖浓度显著高于树冠中层之外,其他树种冠层叶NSC浓度的垂直变化不显著。常绿树种红松叶龄对NSC浓度的影响在生长季中期显著,但在生长季末期和休眠季节的影响不显著。(2)除了5月末红松树冠上层细枝可溶性糖浓度显著高于树冠中层之外,其他树种不同高度冠层间细枝NSC浓度差异不显著。(3)在纵向上,阔叶树种蒙古栎、水曲柳和白桦粗枝的枝皮、边材和心材NSC浓度多随着距树枝基部距离的增加而升高;在径向上,NSC浓度(除了水曲柳边材淀粉和白桦枝皮淀粉之外)多随着枝径增加而降低,表明树枝中的NSC浓度随着远离碳源而降低。总体上,5个温带树种冠层叶、细枝NSC浓度的空间变异不显著,但枝径和叶龄对NSC浓度的影响因树种、组织和季节而异,这在未来研究中应予考虑。     

基于Hyperion的锡林郭勒草原光合植被、非光合植被覆盖度估算

掌握草原生态系统光合植被覆盖度(fPV)与非光合植被覆盖度(fNPV)时空动态对了解干旱半干旱草原生态系统特征(覆盖状况、火灾负载、载畜量、干扰及恢复等)及进行科学、有效地草地资源管理具有重要的意义。选取锡林郭勒典型草原为试验区,以Hypeiron高光谱数据为数据源,利用NDVI-CAI三元线性混合模型对试验区fPV和fNPV的时空动态分布进行了估算,并对不同端元选择方法(最小包含端元特征法、纯净象元指数法和实测法)对估算结果的影响进行了比较分析。研究结果表明,NDVI-CAI三元线性混合模型是同时估测锡林郭勒草原fPV和fNPV的有效方法,且估算的fPV和fNPV的季节变化与牧草的物候发育特征相吻合。不同端元选择方法对估算精度具有一定的影响,其中基于最小包含端元特征法提取端元进行估算的精度最高,fPV估算的均方根误差RMSE=4.57,估算精度EA=91.2%;fNPV估算的RMSE=5.90,EA=67.91%(样本数N=52)。     

中国东北典型森林生态系统植物叶片的非结构性碳水化合物研究

植物叶片的非结构性碳水化合物(NSC)不仅可以反应植物的碳供应状况,也能反应植物对外界环境的适应策略。利用传统的蒽酮比色法测定了东北3个典型森林生态系统(呼中、凉水和长白山)242种常见植物叶片的非结构碳水化合物,探讨了温带主要森林植物叶片NSC沿纬度梯度的变化趋势及其在物种-生活型-群落间的分布规律。实验结果表明:3个典型森林生态系统植物叶片可溶性糖、淀粉和NSC含量均呈偏正态分布,多数物种的含量偏中低水平;242种植物叶片可溶性糖、淀粉和NSC的平均含量分别为63.31、65.66和128.96 mg/g。在所调查的森林生态系统中,叶片可溶性糖、淀粉和NSC含量在不同生活型中表现各异。此外,乔木植物叶片的可溶性糖、淀粉和NSC含量从北到南呈递增趋势,呼中最低,凉水次之,长白山最高。乔木淀粉含量均表现为落叶树种大于常绿树种,可溶性糖和NSC含量变化趋势复杂。研究结果不仅为阐明东北主要森林生态系统植被碳代谢和生长适应对策提供数据基础,而且对理解植物对未来气候变化的响应机理提供数据支撑。     

长期施用猪粪红壤稻田土壤Cu、Zn累积规律

为揭示长期施用猪粪红壤稻田土壤Cu、Zn累积规律,以设立于1981年的红壤稻田有机肥定位试验为载体,选取PM1(早稻施猪粪和紫云英)、PM2(早稻施紫云英+晚稻施猪粪)、GMS(早稻施紫云英+晚稻秸秆还田)和NPK(早稻施化肥)等处理为对象,分析了不同试验年限土壤全量和有效态Cu、Zn含量。结果表明:长期施用猪粪显著提高了土壤Cu、Zn含量;连续施用猪粪30 a后,土壤全量Cu、Zn含量分别增加了7.69—9.52 mg/kg和22.42—35.46 mg/kg;生物有效性显著增加,有效态Cu、Zn含量占全量Cu、Zn的比例分别由15%和5%增加到51%和27%。猪粪年度内的施用时间对土壤Cu的累积没有显著影响,早稻施用猪粪加剧了土壤Zn的累积。土壤铜、锌累积分为两个差异显著的阶段,1981—2002年为缓慢增长期,2002—2010年为快速增长期,这可能与2002年后施用的猪粪中Cu、Zn含量增高有关。以研究的结果推算,红壤稻田鲜猪粪施用量在9.5 t hm-2a-1以下,50 a内不会造成土壤Cu、Zn含量超标。     

水质微生物学检验实验模块的教学探索与实践

我校采用模块化教学形式开展水质微生物学检验实验教学。该模块由菌落总数测定、总大肠菌群测定及生理生化反应测试以及大肠菌群的血清学测试3个单元实验组成。实验内容以国家标准《生活饮用水标准检验方法——微生物指标(GB/T 5750.12-2006)》规定的程序进行编排。在教学过程中,注重模块实验的标准化操作,让学生树立标准化意识;通过连贯的模块化实验将卫生学检验实验转换为带有基础性的细菌分类学实验,在培养学生微生物学检验操作能力的同时,让学生系统地学习大肠杆菌的各种分类学鉴定方法。该模块的考核形式是学生参照专业机构的检验报告出具校园湖水的水质检验报告以及提交研究论文。水质微生物学检验实验模块的教学改革提高了学生的微生物数量研究能力和细菌分类研究能力,有利于学生开展创新型研究。     

玉米初生根向水性诱导优化试验研究

为了研究湿度梯度对根系向水性反应的影响,采用Takahashi and Scott于1993年创建的方法,设置以下3个试验:1)向水性诱导物不同倾斜角试验;2)根系距向水性诱导物不同距离试验;3)根尖距底部饱和K2CO3溶液不同距离试验。同时,还研究了根长和根系延伸速率对根系向水性弯曲的影响。结果表明,用饱和K2CO3溶液控制湿度时根系的向水性弯曲度明显大于纯水。随着诱导物倾斜角的增大,向水性弯曲增强。与距诱导物3 mm和6 mm相比,根系直接接触诱导物时表现出最大的向水性反应。与根尖距底部盐溶液6 cm相比,相距4 cm时向水性弯曲度增大,这些与根尖周围的湿度梯度增大有关。当根长为1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 cm时,短根比长根表现出更大的向水性反应,这可能与其较慢的延伸速率为根系对湿度梯度的反应提供了更充足的时间有关。为了验证这个假说,用相同长度的根系、通过控制不同温度进行试验,结果表明根系的向水性弯曲随温度升高而降低。可见,玉米初生根的向水性反应受环境和根系发育阶段两方面影响。当根系相距诱导物较近、根系周围的湿度梯度较大时,根系向水性反应更强。而且,具有较小延伸速率根系的向水性反应更大。考虑到干旱条件下根系伸长慢、且土壤中湿度梯度大,因而可以认为干旱条件下根系的向水性生长在玉米吸收水分中有重要作用。同时,对根系向水性诱导方法的优化有助于其生理机制的进一步研究。     

东部草原露天矿区粘土改良模拟研究

以我国东部草原露天矿区粘土为研究对象,采用盆栽试验方法,以粘土与表土和沙土混合物为培养基质,三叶草(Trifolium repens Linn)为供试植物,研究不同比例下三叶草生物量、养分吸收量、土壤理化和生物学性状的差异,为寻找最佳配比提供依据。结果表明:不同混合比例显著影响三叶草生物量,粘土+表土(1∶1、1∶2和1∶3)生物量最高(26.5—40.0 g/盆),平均为31.2 g/盆,粘土+沙土(1∶1、1∶2和1∶3)次之(14.9—20.3 g/盆),平均为18.9 g/盆,粘土、沙土和表土平均分别是9.0、5.4 g/盆和41.7 g/盆,同样地,粘土+表土混合基质上三叶草氮吸收量平均为1071 mg/盆,分别是粘土+沙土、粘土和沙土氮吸收量660、321 mg/盆和190 mg/盆的1.62、3.34倍和5.64倍,磷和钾吸收量具有相似变化规律,这与三叶草根直径、根长、根表面积和根尖数有显著关联性;粘土和表土与粘土和沙土混合基质的容重和最大持水量分别显著下降7.4%—21.5%和24.5%—71.8%,饱和入渗率、孔隙度和标准化平均重量直径分别显著增加26.9%—96.3%、45%—218%和34%—72%;全氮、有机质、速效磷、速效钾、饱和电导率显著增加23.0%—88.3%、25.1%—146%、44.0%—91.5%、70.3%—114.8%和3.5%—59.3%;磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、硝酸还原酶和固氮酶活性显著提高45.5%—105%、65.2%—172.3%、160%—252%、53.4%—62.7%和197%—374%;真菌、细菌和放线菌数量增幅为119%—142%、93.5%—107%和83%—147%。相关性分析表明,生物量与土壤理化性状、酶活性和微生物数量呈显著或极显著正相关,表现为粘土+表土=表土粘土+沙土粘土沙土。因此,表土或沙土均能改良粘土性状,其中粘土和表土1∶2配比效果最优。     

基于非核糖体肽的文献计量分析

许多临床上的重要抗生素来源于微生物生产的非核糖体肽类天然产物或者聚酮-非核糖体肽杂合体类天然产物,本文选取了近5年Web of Science上关于非核糖体肽的国际期刊文献,采用文献计量、统计分析等方法展示非核糖体肽研究领域的热点方向,探究了该领域的发展趋势,以期为进一步研究提供参考。     

外来入侵豚草天敌广聚萤叶甲的半人工饲料配方和关键因子的初步筛选

广聚萤叶甲Ophraella communa LeSage是入侵恶性豚草的天敌。参照前人对叶甲类半人工饲料的研究配方,采用19因子混水平正交试验L32（4^5×2^16）,初步筛选出适合广聚萤叶甲成虫和幼虫的半人工饲料配方,筛选出影响广聚萤叶甲成虫寿命的8种关键成分：麦胚、10％KOH、葡萄糖、尼泊金、豚草叶粉、琼脂、胆固醇、大豆油;影响广聚萤叶甲2龄幼虫发育的8种关键成分是：燕麦片、琼脂、麦胚、葡萄糖、氯化胆碱、10％KOH、蒸馏水、大豆油。研究结果为进一步研制广聚萤叶甲人工饲料提供了基础。