花椒叶化学成分、生物活性及其资源开发研究进展

花椒叶作为花椒的副产物,是一种具有潜在食用和药用价值的植物资源,其化学成分复杂多样,含有多种有益的活性物质,表现出抗氧化、抗肿瘤和抑菌等保健功效,具有较好的应用价值和加工潜力。文章就花椒叶的化学成分、生物活性进行了综述,并就花椒叶的资源开发利用进行了展望。

不同恢复措施对若尔盖沙化退化草地恢复过程中土壤微生物生物量碳氮及土壤酶的影响

若尔盖高原是长江、黄河上游重要的水源地之一。近年来由于人类活动及气候变化等原因,其草地出现了严重的沙化退化现象。通常认为在返青季节对沙化退化草地进行补播后,完全围封有助其恢复,但在实践中发现,补播后对其进行放牧,恢复效果更理想。因此,选取若尔盖典型沙化退化草地,对比分析了合理放牧、围封禁牧与自然恢复3种恢复措施对土壤微生物生物量碳氮、土壤酶活(酸性土壤磷酸酶、多酚氧化酶、过氧化物酶、β-1,4-葡萄糖苷酶及β-1,4-N-乙酰葡萄糖苷酶)及土壤碳氮矿化速率的影响。结果显示,恢复6年后:与围封禁牧和自然恢复相比,合理放牧恢复草地土壤微生物生物量碳[C(101.27±22.14)mg·kg^(-1)]、生物量氮[N(67.45±18.02)mg·kg^(-1)]、土壤酸性磷酸酶活[(159.0±36.4)μg·g^(-1)·h-1]、β-1,4-葡萄糖苷酶活[(81.19±16.78)nmol·g^(-1)·h^(-1)]、碳矿化速率[C(25.19±5.79)g·kg^(-1)·d^(-1)]以及氮矿化速率[N(0.476±0.015)mg·kg^(-1)·d^(-1)]显著提高;围封禁牧恢复草地除土壤β-1,4-葡萄糖苷酶活[(29.91±14.39)nmol·g^(-1)·h^(-1)]及氮矿化速率[N(0.172±0.050)mg·kg^(-1)·d^(-1)]外,其余指标与自然恢复无显著差异;在相关性研究中,土壤氮矿化速率与微生物生物量碳氮、酸性磷酸酶活、β-1,4-葡萄糖苷酶活呈极显著相关(P<0.01);微生物生物量碳氮与酸性磷酸酶活呈极显著相关(P<0.01),与β-1,4-葡萄糖苷酶活呈显著相关(P<0.05)。结果表明:在若尔盖沙化草地的恢复过程中,合理放牧是一种科学的沙化草地恢复措施。

基于地形起伏度的中国西南地区人口集疏格局演化研究

中国西南地区复杂的地形起伏造就了人口分布的区域差异,研究地形起伏度与区域人口增减以及集疏格局演化的关系,有利于深入理解人口的分布规律和流动趋势,从而为增进对区域人地关系的认识,实现人口、资源、环境可持续利用提供科学依据。以西南地区DEM数据和人口统计数据为基础,采用人口密度、人口集聚度以及人口商度等指标,结合GIS空间分析方法,定量研究了西南地区1995—2010年期间地形起伏度与人口集疏格局演化的关系。结果表明:(1)西南地区县域尺度上的地形起伏度主要以中小起伏为主,其中小起伏(0—200m)占30.34%,中起伏(200—400m)占30.33%,且地形起伏度的空间分布特征与区域地貌类型分布状况基本一致,即小起伏主要出现在四川盆地盆中区域、广西丘陵以及青藏高原高原面,中起伏主要集中分布在云贵高原境内,大起伏和极大起伏主要分布在横断山区、青藏高原东南部边缘以及川西高原地区。(2) 1995—2010年间,西南地区人口"西疏东密"的集疏格局未发生明显变化,地形起伏度的整体格局根本上决定了区域人口格局的形成。人口流动主要发生在中小起伏地区,且流出人口比例逐渐占据主导地位;而地形起伏度较大的高山以及高原边缘地区多为人口稳定区域。(3)地形起伏度差异决定了西南地区高度集聚和极端稀疏两种人口格局并存的现状。平原、丘陵、低山等起伏较小的地区人口增长迅速;而地形起伏度大的高山以及高原边缘地区人口增减变化不显著。

冬季高山草甸土壤微生物数量和活性对短期碳输入的响应

目的:分析外源碳输入下冬季高山土壤微生物变化,旨在更全面的了解冬季高山土壤生态过程.方法:以青藏高原东部高山草甸为研究对象,探讨了冬季土壤微生物数量和活性对短期外源碳输入的响应机制.结果:短期外源碳输入显著增加了土壤微生物数量,真菌数量增长尤为明显,达到了对照的7.23~22.27倍.短期外源碳输入极显著地增加了纤维素酶和蔗糖酶活性,大量外源碳添加处理使纤维素酶活性比对照增加了59.13%~62.33%,蔗糖酶活性比对照增加了38.63%~169.23%,表明青藏高原东部冬季高寒土壤微生物的碳限制作用随着外源碳的输入而减轻或消除.冬季高山地区必须经历的冻融事件也对土壤微生物有明显影响.大幅度的冻结和融化温度变化显著降低了土壤蔗糖酶活性,而小幅度变温的冻融事件却显著增加了土壤真菌数量、过氧化氢酶和纤维素酶活性.结论:冬季高寒地区适度温和的冻融可能对微生物是有利的,并为进一步研究土壤养分转化过程和植物养分供应提供理论依据.

施磷对干旱胁迫下箭竹根际土壤养分及微生物群落的影响

以箭竹及其根际土壤作为研究对象,采用两因素随机区组实验,设置2种水分处理(正常浇水和干旱胁迫)和2种施磷量处理(施磷和不施磷),探究施磷对干旱胁迫下箭竹根际土壤养分及微生物群落结构和多样性的影响。结果表明:(1)干旱胁迫显著降低了箭竹根际土壤中微生物量碳、可溶性有机氮和有效磷的含量,虽对箭竹根际土壤微生物群落的多样性无显著影响,但显著降低了箭竹根际土壤中总PLFA(phospholipid fatty acid contents)的含量和真菌、细菌、革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的PLFA含量以及革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌的PLFA比值,显著改变了箭竹根际土壤微生物群落结构,结果显著降低了箭竹的生物量。(2)施磷显著增加了受旱箭竹根际土壤中微生物量碳和有效磷的含量,虽大体上对受旱箭竹根际土壤微生物群落的多样性无显著影响,但显著增加了受旱箭竹根际土壤中总PLFA和真菌PLFA的含量,并在一定程度上增加了细菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和放线菌的PLFA含量以及革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌和真菌/细菌的PLFA比值,也在一定程度上改善了受旱箭竹根际土壤微生物群落结构,从而改善受旱箭竹的生长。(3)主成分分析表明,干旱对箭竹根际土壤微生物群落结构的影响显著,而施磷的影响不明显。(4)相关分析发现,箭竹根际土壤微生物群落结构与箭竹根际土壤微生物量碳、可溶性有机氮及箭竹生物量呈显著正相关。综上,干旱降低了箭竹根际土壤养分含量和微生物生物量,改变了箭竹根际土壤微生物群落结构,抑制了箭竹的生长;施磷能增加受旱箭竹根际土壤养分含量和微生物生物量,改善受旱箭竹根际土壤微生物群落结构,进而改善受旱箭竹的生长。

中国西南地区地形起伏度的最佳分析尺度确定

[目的]确定中国西南地区地形起伏度的最佳分析尺度并进行地形分级,明确区域地形结构特点并进行地貌结构划分。[方法]以ASTER GDEMv2数据为基础,通过Python模块编程,利用窗口分析方法提取西南地区各典型地貌以及整个区域n×n(n=2,3,4,…,181,182,183)窗口下的平均地形起伏度,进而采用均值变点分析方法确定最佳统计窗口。[结果](1)西南地区地形起伏度的最佳分析尺度为2.43km^2;(2)区域地形起伏度以中小起伏为主,其中小起伏(200~500m)占38.68%,中起伏(500~1 000m)占23.58%;(3)从空间分布来看,西南地区的地形起伏度呈现中部高,东南部次之,西北部和东北部较低的特征。[结论]以2.43km^2为最佳统计窗口提取的西南地区地形起伏度符合区域地形起伏特征,同时较好地兼顾了各地貌类型的起伏特点。

四川省被子植物新资料

通过野外调查和标本鉴定,确定了四川省被子植物新记录10种,分别为岩芋〔Remusatia vivipara(Lodd.)Schott〕、昆明冬青(Ilex kunmingensis H.W.Li ex Y.R.Li)、孩儿草〔Rungia pectinata(Linn.)Nees〕、粗毛藤〔Cnesmone mairei(Lévl.)Croiz.〕、四数九里香(Murraya tetramera C.C.Huang)、长蔓通泉草(Mazus longipes Bonati)、尼泊尔黄堇(Corydalis hendersonii Hemsl.)、垫状棱子芹(Pleurospermum hedinii Diels)、景天点地梅(Androsace bulleyana G.Forr.)、矮萱草(Hemerocallis nana Forrest et W.W.Sm.)。岩芋属(Remusatia Schott)和粗毛藤属(Cnesmone Blume)为四川省新记录属。此外,还补充了薄革叶冬青(Ilex subcoriacea Z.M.Tan)、等唇玄参(Scrophularia aequilabris P.C.Tsoong)、四川吊灯花〔Ceropegia exigua(H.Huber)M.G.Gilbert et P.T.Li〕和长苞高山栎(Quercus fimbriata Chun et Huang)的照片和标本。凭证标本均保存在中国科学院成都生物研究所植物标本室(CDBI)。

“5.12”汶川地震灾区生态恢复重建中仍需回答的关键科学问题(英文)

"5·12"汶川地震对灾区脆弱的山地生态系统产生了重要影响,并直接威胁到区域生态安全.在地震灾区的生态恢复重建过程中,典型生态系统的结构与功能改变、关键物种的响应策略、地表生态过程的变化趋势、植被恢复措施以及灾变过程定位监测等都是特别需要关注的科学问题.然而,即便是在汶川地震发生2a之后,学术界对于上述问题还缺乏足够的关注.本文在查阅相关文献资料的基础上,结合对于灾区生态恢复的理解,提出目前仍需要迫切回答的4个关键科学问题,并指出相应的研究策略和发展方向,以期能够推动特大地震的生态环境效应研究及促进灾区的生态恢复重建.

氮磷添加对土壤微生物生长、周转及碳利用效率的影响研究进展

土壤微生物是土壤有机质和养分循环转化的动力,其生长、周转和碳利用效率(CUE)表征了微生物数量的变化、对土壤碳库的更新速度以及微生物本身的新陈代谢强度和生命活性的强弱.氮、磷沉降是全球变化的重要趋势,研究土壤微生物对氮磷添加模拟氮沉降的响应,成为近年土壤生态学的研究热点,但CUE的研究方法、氮磷添加对土壤微生物生物量和生理代谢活性的影响还没有统一结论,其作用机理还停留在理论假设阶段,尚待有力论证.本文比较5种测量土壤CUE的原理和各自的优缺点,厘清生长、周转和CUE三者之间的联系和区别,分析影响土壤微生物CUE的生物因素和非生物因素.从土壤微生物生理代谢和群落结构、土壤理化性质以及地上植物3个角度论述土壤微生物响应氮磷添加的过程和机制.氮添加对土壤微生物的生长和代谢的不利影响在大多数生态系统得到了验证,而磷添加对微生物的影响因生态系统的不同而差异较大,因为磷对微生物的作用强烈依赖于碳的有效性.未来,土壤微生物对氮磷添加响应的研究应该聚焦在估计方法的精准探索、氮磷(多养分元素)互作的影响、地上地下耦合、生物因素与非生物因素相互作用机制,以及整合长时间与大空间尺度.(图3表1参70)

青藏高原农田生态系统与粮食安全科学考察研究专题进展

介绍第二次青藏高原综合科学考察研究任务三生态系统与生态安全专题三“农田生态系统与粮食安全”科学考察背景、总体思路、研究内容、研究目标和取得的阶段性进展.该专题针对青藏高原地区农业生产中逐渐出现的局部农田生态系统结构失稳、功能失衡、地力衰退、作物品质下降、农残渐增等问题,在区域尺度上,从耕地肥力和土壤生物、农田植被、农业生产经营管理、作物产量品质和利用、农业气象条件等方面开展科学考察研究,在青藏高原农田生态系统相关生态环境参数的时空特征、分布规律与作物开发利用等考察研究方面取得阶段性重要进展,可为青藏高原农业生态系统可持续经营管理和粮食安全提供数据及科技支撑.(图1参90)

基于根系竞争的云杉幼苗细根内部异质性研究

以亚高山森林优势树种云杉幼苗为研究对象,通过模拟根系竞争试验,结合4种施肥处理,基于细根亚径级、根序分级等根系分类方法,从根系生物量分配及形态等方面探究树木细根在应对根系竞争时体现出的异质性规律。结果表明,云杉幼苗细根内部组分在亚径级、根序层次上均表现出显著的异质性规律;竞争区同非竞争区间0～0.5,0.5～1.0,1.0～2.0 mm细根亚径级生物量,1.0～2.0 mm细根亚径级长度和比表面积对根系竞争产生显著响应,而在0～0.5 mm细根亚径级内部,根系竞争对根系生物量、长度及表面积等指标产生影响的作用点主要集中于前两级根序上,特别是一级根上。根系竞争同土壤养分浓度间存在显著交互作用,在根系竞争研究中需单独分析土壤养分对试验结果的影响。

叶脉网络系统的构建和系统学意义研究进展

为了解国内外叶脉网络系统的研究状况,综述了基因、激素对叶脉网络系统发育的调控机理,并剖析了叶脉的功能和系统学意义,分析了光、温度、水和外力破坏等环境因子对叶脉密度、叶脉直径等结构性状的影响。同时,综合考量植物碳投入经济权衡,阐明了叶脉网络系统是在遗传控制基础上由环境与碳投入共同调控建成。最后,对植物叶脉网络系统研究中存在的问题与未来发展方向进行了展望。

成都市外来入侵植物种类特征及区系分析

【目的】全面掌握成都市外来入侵植物的种类特征、起源、区系成分和危害情况等特征,为相关部门制定管理策略和及早采取应对措施提供依据。【方法】以实地调查为主,结合标本及文献研究的方式获得成都市外来入侵植物的种类和分布信息,根据其在野外的生长和分布状况进行评估及划分危害等级,并进行植物区系分析。【结果】成都市现有外来入侵植物158种(亚种、变种),隶属42个科110个属,其中种类最多的3个科分别是菊科(36种)、豆科(17种)及禾本科(13种),合计占比41.77%;种类最多的属是苋属(8种),占比5.06%。原产地分析结果表明,有101种来自美洲地区,占比63.92%。从危害等级分析来看,其中19种为恶性入侵种(1级),32种为严重入侵种(2级),20种为局部入侵种(3级),41种为一般入侵种(4级)以及46种为有待观察种(5级)。植物区系分析结果显示,成都市外来入侵植物属的分布类型主要为泛热带分布、热带亚洲及热带美洲间断分布和世界分布。【结论】成都市地区的外来入侵植物种类明显增多,扩散趋势已加剧。根据上述入侵现状,本文对成都市地区防范外来植物入侵提出了以下4点防控建议:建立外来入侵植物风险评价体系,开展防控和利用技术研发,谨慎引种以及加强科普教育。

螺髻山野生杜鹃属植物资源调查研究

以四川省螺髻山杜鹃属(Rhododendron L.)植物为试材,采用实地调查的方法,研究了野生杜鹃属植物的种质资源种类及分布情况,以期为更好的保护和开发利用野生杜鹃属植物资源提供参考依据。结果表明:1)螺髻山杜鹃属植物资源丰富。共有45个种,属于常绿杜鹃亚属、杜鹃亚属、糙叶杜鹃亚属和映山红亚属4亚属,以常绿杜鹃亚属和杜鹃亚属为主,其中丹巴杜鹃等11个种在该区域未曾报道。2)采集杜鹃属植物标本变异较大。螺髻山所采集杜鹃属植物标本有33种在质量性状和/或数量性状与模式标本存在差异,并对39个杜鹃属种进行形态特征补充。3)在螺髻山区域内杜鹃属植物于海拔1600~3980m呈垂直和块状分布。螺髻山是野生杜鹃属植物资源保护及开发利用的宝库。

河北木蓝的叶表型可塑性研究

以中国分布最广、形态变异复杂且分类上存在争议的木蓝属植物河北木蓝(Indigofera bungeana Walp.)为研究对象,运用GIS技术从较大尺度上(17省28县29个居群)进行叶表型可塑性分析,利用表型可塑性指数和变异系数对叶表型可塑性进行评价,并对叶表型性状与环境因子的相关性进行分析。结果显示:河北木蓝叶表型性状在居群间的变异大于居群内;叶长、叶柄长、最少小叶数、最多小叶数、小叶长、小叶宽6个叶表型性状均具有可塑性,其中叶长的可塑性最大,小叶数目的可塑性最小;年均降水量是对叶表型可塑性影响最大的环境因子;6个叶表型性状与海拔均呈负相关,与年均气温呈正相关。研究结果可为河北木蓝的分类、适应性进化和开发利用奠定基础。

道路扩展对青藏高原东缘土地利用及景观格局的影响

道路作为典型的线状廊道,是人类干扰自然生态系统的主要途径之一。定量化道路网的扩展对区域土地利用及其格局的影响具有重要意义。以青藏高原东缘的四川藏区为研究区,在地理信息系统支持下,从道路等级和道路密度出发,采用缓冲区分析、叠加分析以及景观格局分析方法,研究了不同距离阈值下道路与两侧土地利用和景观格局的关系。结果表明:1989—2009年期间,研究区路网总长度增加了1293 km,密度增幅达134.8%,其中97.1%的道路长度增加是由四级道路引起;各级别道路缓冲区内,建设用地、林地、草地面积均呈持续增加趋势,而耕地、水域和未利用土地面积呈减少趋势;不同等级道路对缓冲区内土地利用及格局的影响存在较大差异,总体上低等级道路对土地利用格局及景观破碎化的影响较高等级道路显著。

中国典型灌丛研究:格局与过程

灌丛在我国山地及干旱半干旱地区广泛分布,是我国陆地生态系统的重要组成部分(Tang et al.,2018),在水源涵养、生物固碳、土壤保持及防风固沙等方面起到了重要的作用(Piao et al.,2009;胡雄蛟等,2021)。近年来,我国开始重视灌丛研究,先后开展了中国科学院先导专项课题“中国灌丛生态系统的固碳现状、变化和机制研究”及国家科技基础性工作专项项目“我国主要灌丛植物群落调查”等工作。通过十余年的研究,对我国灌丛植物群落的类型、分布格局、物种组成以及碳收支等有了较系统的认知(谢宗强等,2019)。

亚高山粗枝云杉人工林土壤原核微生物群落结构与功能变化

土壤原核微生物群落结构和功能特性对维持生态系统功能至关重要。本研究以不同林龄粗枝云杉为研究对象,结合高通量测序技术和生物信息学方法,研究粗枝云杉根际和非根际土壤原核微生物群落多样性和群落组成变化特征及其关键影响因素,并分析原核微生物群落功能特征的变化。结果表明:土壤原核微生物群落的β多样性在根际与非根际均表现为不同林龄之间差异显著,而同一林龄的根际与非根际间无显著差异。从群落组成来看,门水平上,变形菌门和己科河菌门的相对丰度随人工林林龄增加而升高,而放线菌门随林龄增加而降低,且75年人工林(PF75)与天然林(NF)之间无显著差异。厚壁菌门和奇古菌门的相对丰度在25年云杉林(PF25)土壤中显著高于其他人工林和NF。属水平上,RB41、Terrimonas和酸杆菌属的相对丰度随人工林林龄增加而升高,且根际土壤中的RB41和Terrimonas在PF75显著高于NF。土壤理化性质和植被特性共同影响了原核微生物的群落结构,其中,草本覆盖度、土壤pH、总磷和总氮是主要影响因素。原核微生物群落的功能特性在不同林龄之间具有显著差异。与碳氮循环相关的部分功能(如纤维素降解和硝化作用)的相对丰度随人工林林龄增加而降低,而与硫循环相关的硫酸盐呼吸功能的相对丰度则升高。建议将土壤原核微生物群落的结构和功能特征作为云杉林发育阶段的重要指示。在人工林发育后期可通过调控解磷增氮的微生物以提高土壤养分有效性来维持人工林生态系统稳定。

中国土壤动物多样性监测网络建设、进展与展望

土壤动物作为陆地生态系统的重要组成部分,调控着生态系统结构和功能的完整性,在生物多样性维持、能量流动和物质循环等方面发挥着关键作用。在当前气候变化和人类活动的持续影响下,土壤动物多样性锐减,使部分土壤动物面临灭绝风险,需要尽快重视土壤动物多样性的监测、保护和恢复工作。基于此,2016年土壤动物多样性监测网络作为中国生物多样性监测与研究网络(Sino BON)的重要组成部分正式建立,初步形成了包含森林、农田、海岛和荒漠生态系统的土壤动物多样性监测网络体系,为推动和完善生物多样性监测的标准化、数据共享和多尺度生物多样性变化评估奠定了良好的基础。本文概述了21世纪以来全球土壤动物多样性监测网络的发端与形成,简介了我国土壤动物多样性监测网络的建立和目标,整理了土壤动物多样性监测网络建立以来的代表性研究进展,主要介绍了国家尺度土壤动物标本的收集与鉴定、典型山地垂直自然带监测、大型固定样地动态监测及长期控制实验样地的土壤动物多样性监测,旨在总结我国土壤动物多样性监测工作的进展与不足,展望未来的研究方向,为加强土壤动物多样性的多尺度空间格局及其维持机制、土壤动物多样性的保护和资源合理利用提供基础数据支撑。

一株厚壁隔孢伏革菌的筛选及木质纤维素降解特性

【目的】木质素难降解是制约高木质纤维素含量的农林废弃资源利用的重要因素。筛选木质素降解菌可为高效利用农林废弃物提供参考依据。【方法】以愈创木酚显色法和苯胺蓝褪色法从广泛收集的植物凋落物中分离菌株;结合形态和分子生物学方法鉴定菌株;同时测定3种木质素降解酶(漆酶、锰过氧化物酶和木质素过氧化物酶)的活性;为进一步验证菌株的降解能力,选用常见的农林废弃物-葡萄枝条作为材料,分析其在葡萄枝条废弃物液态发酵中对纤维素、半纤维素和木质素成分的降解情况。【结果】从植物凋落物中筛选出一株具有分解木质素特性的菌株HUA。菌株HUA在愈创木酚⁃PDA培养基上呈现明显的红棕色显色圈,在苯胺蓝⁃PDA培养基上最终产生褪色反应。结合形态和分子生物学方法,该菌被鉴定为厚壁隔孢伏革菌(Peniophora crassi⁃tunicata)。该菌株发酵液中漆酶、锰过氧化物酶和木质素过氧化物酶活性分别为53.18、174.01、9.51 U/L。葡萄枝条废弃物液态发酵结果表明,该菌能够有效降解木质纤维素成分,经过发酵20 d后,纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为17.50%、36.55%和10.33%。【结论】本研究获得的菌株HUA促进了葡萄枝条木质纤维素成分的降解,为木质纤维素高效降解提供了优质菌种资源,同时也为该菌株后续应用研究积累了相关数据。