天山林区六种灌木生物量的建模及其器官分配的适应性

灌木全株生物量估算模型的构建仍存在一定困难,对灌木生物量在器官分配上所体现的适应性研究也不够充分。以天山林区6种常见灌木为研究对象,在天山的东段、中段、西段林区分别设置样地进行群落调查,由此以全株收获法取得6种常见灌木若干标准株的全株、根、枝、叶及各径级根的生物量,将D~2H(地径平方与高度的乘积)与V(冠幅面积与高度的乘积)分别选为估测模型的自变量,通过回归分析法建立了各种灌木全株生物量的最优估算模型,然后比较了此6种灌木全株生物量在营养器官上分配差异以及根系生物量在径级上的分配差异。结果表明:(1)天山林区6种常见灌木中,小檗(Berberis heteropoda Schrenk)、忍冬(Lonicera hispida Pall.ex Roem.et Schuet.)、栒子(Cotoneaster melanocarpus Lodd.)的全株生物量约为8.48—9.01 kg,蔷薇(Rosa spinosissima L.)、绣线菊(Spiraea hypericifolia L.)、方枝柏(Juniperus pseudosabina Fisch.et Mey.)的全株生物量约为2.71—3.20 kg;(2)蔷薇、绣线菊、栒子的全株生物量最优估测模型是以V为自变量的函数,小檗、忍冬、方枝柏的全株生物量最优估测模型是以D~2H为自变量的函数,各模型R~2值均在0.850以上,且在P0.05水平上达到显著,模型模拟结果达到了较高的准确度;(3)6种灌木全株生物量在根、枝上的分配比重差异不显著,仅在叶上的分配比重有差异(P0.05);根系生物量在径级上的分配均呈现随根系径级下降而减少的规律,6种灌木在径级大于2 mm根上的分配比重存在差异(P0.05,径级大于20 mm根为P0.01水平);(4)6种灌木全株生物量在营养器官上的分配差异以及根系生物量在径级上的分配差异均体现了各物种对其生境选择的适应策略。     

我国水稻迁飞性害虫猖獗成因及其治理对策建议

本文运用生态学的基本原理,在阐述我国稻飞虱（褐飞虱Ｎｉｌａｐａｒｖａｔａｌｕｇｅｎｓ（ｓｔａｌ）,白背飞虱Ｓｏｇａｔｅｌｌａｆｕｒｃｉｆｅｒａ（Ｈｏｒｖａｔｈ））和稻纵卷叶螟（ＣｎａｐｈａｌｏｃｒｏｃｉｓｍｅｄｉｎａｌｉｓＧｕｅｎｅｅ）近１０—２０年来的发生和危害状况后,分析认为,我国水稻迁飞性害虫的猖獗力害,与初始主源、生产水平和作物坏境及气候异常有很密切的关系。本文还对未来若干年内的发生趋势作了浅析,同时从宏观治理的高度提出一些建没性的控制对策。     

土壤水分条件对克隆植物互花米草表型可塑性的影响

在互花米草草滩挖掘沙蚕是海岸带常见的行为,会造成土壤结构松散,蓄水能力下降,局部土壤水分含量低.能否利用这些条件,降低互花米草种群的入侵性,并进而对互花米草的控制提供对策是一个重要的生态学命题.为此,实验模拟3种不同土壤蓄水条件,并测定互花米草在该条件下的形态与存活指标、克隆特征参数及生物量积累与分配格局.结果表明:土壤水分条件对互花米草的叶长和根状茎生物量均没有显著影响(p> 0.05);而其株高、分枝强度、克隆存活数、克隆存活率及地上生物量在各土壤水分条件间差异显著(p< 0.05);在低水分条件下,互花米草的芽数、基茎粗、地上生物量比和叶生物量比均显著低于其他两组处理(p< 0.05),地下生物量比则显著高于其他两组处理(p< 0.05);在中等水分条件下,互花米草的根状茎长、根状茎节数、地下生物量和茎生物量比与其他两组处理差异不显著(p> 0.05),而在其他两组处理间差异显著(p< 0.05);在高水分条件下,总生物量、茎生物量和根生物量显著高于其他两组处理(p< 0.05),根状茎生物量比则显著低于其他两组处理(p< 0.05),而这些指标在其他两组处理间均差异不显著(p> 0.05).由此推断,土壤水分条件适中有利于互花米草的生长扩张以占领有利的资源环境,而土壤水分条件低则抑制互花米草的生长繁殖,影响其种群延续.     

一个基于能量的突触可塑性模型

研究表明能量可能是支配神经元活动的统一原则,编码能力与能量成本的比率最大化被认为是突触连接在选择性压力下改变的关键原则之一,这意味着突触范围内能量的变化与突触可塑性有关。为此,建立一个基于能量的突触可塑性模型。当突触后膜瞬时功率高于功率阈值时突触权重增加,反之突触权重下降。该模型可再现脉冲频率依赖可塑性以及脉冲时间依赖可塑性这两种主要的突触可塑性实验结果,并且和其他公认的突触可塑性模型相比具有优越性。结果表明,能量是影响突触可塑性的关键因素,对进一步理解突触连接的选择性和神经网络动力学特征提供了一个新思路。     

低温对蝶蛹金小蜂卵成熟及其数量动态的影响

寄生蜂卵成熟动态影响其产卵决策行为,因而对于认识寄生蜂搜寻行为生态学机理具有重要意义。以蝶蛹金小蜂(Pteromalus puparum)-菜粉蝶(Pieris rapae)为模式生物,首先连续3周每隔24 h详细观察子代蜂幼期不同发育阶段的体型、卵巢管以及寄主蛹的外部形态,以此为基础观察了低温处理(模拟越冬温度)被寄生蛹对子代蜂成熟卵数量动态的影响。蝶蛹金小蜂胚后发育历时约2周,其中卵期1 d;幼虫历期约7 d。初孵幼虫体透明;胚后第3—6天体积快速增大,然后减缓,体色由绿变黄;胚后第8天进入预蛹,第9—12天蛹淡色,复眼由淡黄变为深红,第13—14天蛹暗黑色,并逐渐带有金属光泽。卵巢管在羽化当天即开始沉积卵黄,并在羽化后1—4 d连续增加直到出现卵吸收;羽化后5—6 d成熟卵数量增速不明显甚至略有减小。寄主蛹随子代蜂从卵发育至幼虫再到蛹体色从绿色变为灰褐色再到土黄色。低温处理被寄生的寄主蛹(寄生蜂处于老熟幼虫或蛹期)后,羽化成虫的卵巢管略细,成熟卵数量较少。成熟卵数量的变化不仅受低温处理的影响,而且受雌蜂体型大小和日龄的影响;低温处理明显减缓卵成熟速率,各日龄期成熟卵数量均明显减少;适温下成熟卵数量于羽化后第4天达到峰值,而低温处理下成熟卵数量达到峰值的时间延迟至第7天。研究表明,越冬低温对来年羽化的蝶蛹金小蜂卵成熟动态具有不良影响。     

矩形微生物燃料电池性能的分析

测试阳极液和阴极液的pH值和电导率的变化情况, 分析微生物燃料电池(MFC)的产电过程和能量利用情况, 为改善MFC的性能提供理论依据。试验结果表明: 随着MFC的运行, 阳极液的pH值和电导率呈现下降的趋势, 阴极液的pH值和电导率呈现上升的趋势, 阴极液的pH值比阳极液的pH值大约高0.30?0.50, 阳极液和阴极液的平均电导率变化不大。MFC稳定运行时, 欧姆内阻为29.69 Ω, 极限电流为2.69 mA, 最大输出功率约为0.8 mW, 对应的内阻约为95.72 Ω。铁氰化钾的质量传输是极限电流的限制性因素。能量分析发现, MFC阳极液中91.1%的葡萄糖被其他微生物消耗, 仅有8.9%的葡萄糖用来发电; 而用来发电的葡萄糖的88.5%的能量转化为其他形式的能量, 仅有11.5%的能量转化为电能。     

阿拉善高原2种荒漠植物根系构型及生态适应性特征

根系构型决定了植物对资源的吸收方式,根系构型的变化是植物对环境的生态适应和有效生存策略。在阿拉善高原西南缘红砂（Reaumuria soongarica）-珍珠猪毛菜（Salsola passerina）混生群落采用传统挖掘法收集两种植物根系,基于量化的根系形态指标,利用几何拓扑学及分形理论分析了根系构型特征,探讨了该地区2种植物对干旱生境的生态适应策略。结果表明：红砂和珍珠猪毛菜根系均以水平分布占优,根系浅层化分布明显,混生的两种植物占据不同的生态位;2种荒漠植物均具有较大的比根长（SRL）和比表面积（SRA）,红砂SRL=21.3 cm/g,SRA=7.6 cm²/g,珍珠SRL=22.4 cm/g,SRA=6.5 cm²/g,有利于水分和养分的获取;红砂根系拓扑指数（TI）、修正拓扑参数（q_a和q_b）分别为0.86、0.52、0.49,珍珠猪毛菜对应参数分别为0.93、0.76、0.73,表明2种植物根系均趋向于鱼尾形分支结构;根系分形维数值（FD_红=1.488、FD_珍=1.422）较小,而分形丰度值（lgK_红=1.855、lgK_珍=1.774）较大,表明2种植物分支相对简单,但空间拓展能力强,有利于对营养空间的占有。上述特征可能是阿拉善西南缘红砂-珍珠猪毛菜群落2种荒漠植物植物对干旱贫瘠生境的重要生态适应策略。     

休眠卵孵化对策与食物浓度对萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)两品系干雌体种群增长的影响

周期性孤雌繁殖的轮虫靠休眠卵度过不良环境,等环境适宜时休眠卵孵化出干雌体,再次通过孤雌繁殖建立种群。通常休眠卵要经历一段休眠期再孵化,但也有些休眠卵生成后很快孵化,称为早孵化现象。有关休眠卵不同孵化对策如何影响其干雌体克隆种群的增长,目前尚不清楚。分别观测了萼花臂尾轮虫（Brachionus calyciflorus）的两个品系H1（窄温度生态位）和D1（宽温度生态位）的休眠卵在不同孵化对策和不同食物浓度下所生产的干雌体克隆群的种群增长差异。孵化对策包括早孵化（early hatching,EH）和晚孵化（late hatching,LH）;食物浓度包括高食物浓度（high food concentration,HF：2×10⁶个细胞/mL）和低食物浓度（low food concentration,LF：5×10⁵个细胞/mL）,每个品系下各设置4个实验组（LH-HF、LH-LF、EH-HF、EH-LF）,每组10个重复。结果发现,对D1品系来说：孵化对策和食物浓度对最大种群数量具有显著的综合影响（P=0.002）,但两因素间不存在交互作用（P=0.911）;早孵化的干雌体种群在最大种群数量上显著高于晚孵化的干雌体种群（P=0.001）。对H1品系：孵化对策和食物浓度对最大种群数量综合影响显著（P<0.001）,且两个因素之间存在交互作用（P<0.001）;高食物浓度下,EH干雌体克隆群的最大种群数量显著低于LH干雌体克隆群（P<0.001）。高食物浓度下干雌体克隆群开始有性生殖的密度阈值,D1品系EH组显著高于LH组（P=0.041）;而H1品系EH组却显著低于LH组（P=0.022）。最高种群密度下,H1品系的有性生殖率在两种孵化对策之间存在显著差异（P=0.044）,EH种群的有性生殖率低于LH种群,而D品系却未见有性生殖率在不同孵化对策间存在明显差异。本研究结果显示休眠卵的孵化对策会影响其后代干雌体种群的增长特性,其影响的结果可能与种群的生境适应相关。     

内陆盐沼芦苇根系形态及生物量分配对土壤盐分因子的响应

根系形态和生物量分配是决定根系吸收能力发挥的重要特征,其对环境限制因子的响应与适应策略一直是研究的热点。然而,有关土壤盐分对植物根系性状的影响还存在许多不确定性。选择兰州秦王川国家湿地公园芦苇群落为研究对象,垂直于沙河河岸从湿地边缘至湿地中心,依次设置3个不同土壤盐分梯度样地(样地I、样地II和样地III),采用全根挖掘法和WinRHIZO根系分析仪相结合的方法,研究了芦苇(Phragmites australis)根冠比、根总长度、比根长、根分叉数、根平均直径等形态参数的变化特征。结果表明:随着样地土壤盐分含量的增加,湿地群落的高度、盖度、密度、地上生物量逐渐下降,芦苇的根冠比、根分叉数呈逐渐减小的趋势,比根长、根总长度呈先下降后上升的趋势,而根平均直径呈相反的变化趋势;研究区土壤含盐量总体以中度盐渍化为主,表层土壤盐分呈现强变异性,随土层深度的增加含盐量呈下降趋势,而变异程度有所差异;芦苇根系性状与土壤含盐量的相关性分析可知,土壤含盐量与根总长度和比根长呈极显著相关关系(P0.01),与根冠比、根分叉数呈显著相关(P0.05),而与根平均直径相关性不显著。内陆盐沼的芦苇表现出敏感植物的特性,通过根系形态的调整和生物量分配策略的改变来适应盐分强变异的土壤环境,体现了逆境胁迫下湿地植物应对多重环境选择压力的生态适应机制。     

遮阴和干旱对荩草生理代谢及抗性系统影响的协同作用

引进草种在亚热带边坡草坪上常遭遇遮阴和干旱,造成草坪退化甚至死亡。以具有边坡草坪开发价值的本土植物野生荩草为材料,设置5种遮阴度和4种干旱度交互形成20种协同处理,研究遮阴和干旱对荩草生理代谢及抗性系统影响的协同作用。结果表明,荩草具有极强的耐阴和抗旱潜力,可通过光合策略、代谢策略、抗性策略使植株逐步适应或应对生境胁迫,在重度遮阴或干旱下仍可存活。遮阴或干旱对荩草光合作用、物质代谢、抗氧化酶系统和细胞膜完整性有极显著影响。遮阴和干旱对荩草光合指标、代谢指标、抗性指标和受伤害指标有显著协同作用。Pn主要受遮阴影响,Gs主要受干旱影响,适度遮阴和干旱协同处理可提高荩草光合能力。干旱对荩草物质代谢的影响大于遮阴,氮代谢比糖代谢和呼吸作用受干旱或遮阴的影响更大,适度遮阴和干旱协同作用可改变荩草代谢水平。遮阴、干旱对抗氧化酶活性的影响不同,遮阴和干旱对POD有显著协同作用,对SOD和CAT有极显著协同影响,适度遮阴和干旱协同作用可提高荩草抗氧化酶活性。遮阴、干旱对细胞膜伤害性物质的含量影响不同,遮阴和干旱对SP含量无协同作用,对Pro、H_2O_2和MDA含量有显著协同作用,协同作用增加了荩草细胞膜受伤害的风险。遮阴和干旱对生理代谢及抗性系统影响的协同作用,提高了荩草的抗逆潜力和生态适应能力。