“生态学”实验教学初探———建立以生态评价和生态建设为主线的“生态学”实验实习体系

时代的发展、人类的生存和发展正被日益严重的生态问题所困扰,生态恢复和重建是人类社会可持续发展所面临的迫切需要解决的重大问题。“生态学”发展成为一级学科,“生态学”实验和实习随着学科的发展和生态问题的层出不穷也面临着新的挑战。分析了目前“生态学”实验和实习课程存在的问题,探讨了以生态评价和生态建设为主线的“生态学”实验实习新体系建立的必要性、重要性和实际操作性,以期为该课程教学改革提供参考。     

秋华柳抗氧化酶系统对镉胁迫的响应

采用水培方式,研究了秋华柳在不同的镉(Cd)质量浓度梯度:0 mg/L(CK),2 mg/L(T1),10 mg/L(T2),20mg/L(T3),50mg/L(T4)下的氧化胁迫程度及其叶片抗氧化酶系统对Cd胁迫的响应特征.结果表明:1)秋华柳叶片MDA质量分数与Cd胁迫质量浓度呈显著正相关关系,胁迫12d后MDA质量分数极显著增加,表明植物生理功能早期出现暂时性修复后细胞膜损伤程度显著增加.2)不同质量浓度和时间的Cd胁迫下,植物抗氧化酶活性表现出不同的变化规律,不同酶活性存在不同的阈值.3)SOD和CAT酶活性随着Cd处理时间的延长和质量浓度的增加均呈先上升后下降的趋势,与对照相比始终保持着高活性状态;在氧化胁迫前期,APX酶具有较高的酶活性,在Cd解毒前期中起主要作用;随着Cd胁迫程度的增加,GR酶活性升高,与Cd胁迫质量浓度呈极显著正相关关系.4)秋华柳叶片中POD酶活性与Cd处理质量浓度间无统计学意义.5)在耐受Cd的阈值内,秋华柳叶片抗氧化酶系统通过活性变化的协同作用,共同应对Cd胁迫.表明秋华柳抗氧化酶系统对Cd既具有解毒功能,也是Cd毒性的作用位点.     

水淹对秋华柳根茎细胞壁组分镉含量的影响

为了解水淹胁迫对细胞壁镉富集能力的影响,以秋华柳(Salix variegata Franch)扦插苗为研究对象,设置镉胁迫和水淹胁迫试验,测定了不同处理组下秋华柳根、茎细胞壁不同组分的镉积累特征。结果表明:所有处理组秋华柳存活良好,表现出水淹和镉的双重耐受性;所有镉浓度处理下,秋华柳根、茎细胞壁果胶和半纤维素均具有良好的镉离子结合能力,其中果胶的镉离子结合能力最大;水淹、镉胁迫及两者的交互效应均对秋华柳根、茎细胞壁组分镉含量造成了不同程度的影响。水淹显著降低了茎细胞壁组分镉含量,但对根组分中镉含量无显著影响;水淹条件下,秋华柳根、茎细胞壁果胶和半纤维素镉含量有所降低,但果胶和半纤维素仍为细胞壁镉积累富集的主要组分。上述结果表明,水淹对秋华柳根、茎细胞壁组分中镉的分配策略没有明显改变,镉仍被固定于细胞壁中以减少重金属对植物细胞的伤害,因此秋华柳可以作为三峡库区消落带镉污染土壤修复的备选物种。     

基于高光谱小波分维的茎瘤芥镉含量估算模型

【目的】定量揭示三峡库区特色蔬菜茎瘤芥瘤茎期食用部分瘤茎镉含量与茎瘤芥生长早期叶片光谱信息之间的相关关系,为快速、精准预测茎瘤芥食用部分镉含量提供理论指导,以实现在茎瘤芥生长早期阶段掌握瘤茎食用品质。【方法】以三峡库区重庆段土壤镉含量和国家土壤环境质量标准为背景,通过盆栽模拟试验,设置0、0.1、0.2、0.3、1 mg·kg^-1 5个不同镉添加浓度处理。于茎瘤芥4个生育时期同步测定叶片光谱反射率、不同部位镉含量等信息,基于Daubechies函数2-8小波基的第5尺度提取茎瘤芥膨大前期光谱高频信息,结合相关分析与回归分析构建茎瘤芥瘤茎期食用部分瘤茎镉含量的预测模型。【结果】茎瘤芥不同生育时期叶片和瘤茎期食用部分瘤茎对镉均有较强的富集作用,且随着土壤镉处理浓度的增大而增加;瘤茎镉含量与不同生育时期叶片镉含量存在极显著的相关性,相关系数均在0.9以上。不同生育时期的茎瘤芥叶片光谱反射率均能较好地响应土壤镉胁迫,尤其是膨大前期对镉的光谱响应最明显;膨大前期的分维系数与不同镉胁迫下叶片镉含量均达到显著相关水平,有较大的预测瘤茎镉含量的潜力。基于膨大前期“db5”尺度构建的预测模型R2达到0.929,RMSE为1.0540,是预测瘤茎镉含量的最优模型。【结论】茎瘤芥对镉有较强的富集作用,能通过食物链进一步对人体健康构成潜在威胁,需要对其食品安全问题特别关注;小波分维方法能较好地提取重金属污染下的叶片光谱弱信息;基于“db5”建立的预测茎瘤芥食用部分瘤茎镉含量的幂函数模型,即Y=-0.029+32.878X^-7.656（R²=0.929,RMSE=1.0540,P＜0.01）是最优的估算模型,在茎瘤芥生长早期能较好地实现对其成熟时期食用部分瘤茎镉含量的预测,为提早掌握其食用品质奠定了一定的理论基础。     

京津冀地区农业核心科研机构竞争力分析

基于京津冀9个农业核心科研机构近10年的SCI论文产出,从学术生产力、学术影响力、学术发展力和科技合作力4个维度对竞争机构和地区进行科研竞争力的横向、纵向评估。研究结果表明,中国科学院、中国农业大学和南开大学为京津冀3地农业领域综合科研竞争力排名前三的机构,北京地区各机构的科研水平较其他两地强。因此,政府和各机构应进一步夯实京津冀农业协同创新发展战略、统筹科技资源和经费配置、优化人才结构和项目交流,以期实现京津冀3地农业科技的协同进步。      

喀斯特退化山地生态系统不同恢复模式生态经济效益综合评价

对重庆南川石漠化治理示范区8种恢复治理模式下垫面土壤物理性质指标、水土保持指标和经济收益指标进行了观测。并采用灰色关联度分析法对各恢复治理模式的生态经济效益进行了评价。评价结果表明,在给评价指标不同权重比例下,紫花苜蓿种植和退耕还林柏木和自然撂荒等恢复模式的生态经济效益均较高,其中中草药（金银花）种植模式的经济效益表现突出,而传统农耕种植模式综合效益最差。说明该区传统种植模式不利于生态环境保护,应调整种植结构,积极推广生态和经济效益均较高的优化种植模式,推动区域农村经济与环境协调发展。     

浅析临清市节水灌溉措施及管理

本文分析了临清市农业节水灌溉的现状,总结了节水灌溉发展的经验教训、适宜的节水灌溉技术和推广节水技术中存在的问题和不足,对我市节灌发展的规划和实用技术的研究应用,进行了初步论证,以求对节水灌溉的正确发展提供有益参考。     

重庆市主城区城市景观动态的多尺度分析

结合TM影像,以GIS技术为支持,对直辖前后重庆市主城区的变化进行研究．将主城区景观中城镇用地、公交建设用地、农村居民点3种景观类型提取出来作为建筑景观,而其他类型作为非建筑景观．利用景观指数,在多尺度下分别对建筑景观与非建筑景观以及主城区景观进行分析、对比．结果表明：主城区景观格局变化不大,而非建筑景观几乎无变化．直辖以来,重庆市主城区建筑景观格局趋向于更简单,均匀,紧凑．主城区景观格局的变化主要是受建筑景观的影响．重庆市主城区的尺度转折点在150～180m．考虑到基础影像的限制,30m是重庆市主城区景观格局分析适合的尺度．但进一步的研究需要更高分辨率的影像．     

重庆市土地利用景观格局现状及其破碎化分析

以2002年E-TM遥感影像为基础,利用地理信息系统（GIS）技术,选择了多种景观格局指数,分别从斑块面积、斑块周长、斑块数、分形分维数、景观形状指标、最大斑块占景观面积比、多样性和均匀度指标进行格局分析.结果表明：①研究区内景观类型分布不均,较多斑块呈零碎分布.耕地和林地的面积、周长和斑块数较大,是区内优势景观.丘陵旱地和灌木林对景观影响最大,边界褶皱程度较低.②城乡用地（城镇用地除外）和水域斑块平均面积小,破碎化高.其它林地、大于25°的坡地旱地、河渠和城镇用地破碎化严重.③景观组分Shannon多样性指数比较表明：类型斑块数（2.427 9）、类型周长（2.310 0）、类型面积（2.237 5）均小于等概率下的指标（2.708）.④城市景观仍未占据主导地位,局部存在有明显的城市扩张.     

秋华柳对镉的积累及其亚细胞分布特征

【目的】探讨Cd在秋华柳各器官及叶片亚细胞组分中的分布特征,为深入了解秋华柳的耐受解毒机制,进一步指导其在Cd污染地区的植物修复工作提供理论依据。【方法】采用水培试验方式,设置CK(0 mg·L~(-1)Cd~(2+))、T_1(2 mg·L~(-1)Cd~(2+))、T_2(10 mg·L~(-1)Cd~(2+))、T_3(20 mg·L~(-1)Cd~(2+))、T_4(50 mg·L~(-1)Cd~(2+))5种Cd处理浓度,测定秋华柳各营养器官和0、6、12、18天叶片中亚细胞组分的Cd含量。【结果】1)不同浓度Cd处理下,秋华柳根部积累的Cd含量远高于茎和叶,表明秋华柳通过根系对Cd的滞留效应,可降低Cd向地上部分的转运,从而减少Cd对地上部分的毒害。2)时间和浓度处理均显著增加秋华柳各亚细胞组分中的Cd含量,但细胞壁和细胞质中Cd含量的增幅远大于细胞器,且其亚细胞组分中Cd含量的分布为细胞壁细胞质细胞器,表明细胞壁的固定和液泡的区室化均为秋华柳的重要解毒作用,但细胞壁对Cd的结合和固定作用占主导。3)相同处理时间下,与CK相比,低Cd浓度处理时,细胞壁组分中的Cd含量显著增加,而随着处理浓度的增加,细胞壁组分中的Cd含量及百分比呈降低趋势,细胞质组分中的Cd含量及百分比显著增加。同时,随着处理时间的延长,秋华柳细胞质组分中的Cd含量百分比上升,而细胞壁组分中的Cd含量百分比下降。高Cd含量和长时间胁迫时,细胞壁对Cd的固定能力有所下降,而液泡的区室化作用显著提高,这可能是秋华柳耐受高Cd含量和长时间胁迫的一种策略。4)时间和浓度的交互作用对秋华柳亚细胞组分中Cd含量的增加效应大于单一时间处理或单一浓度处理效应,表明在Cd处理浓度和处理时间的双重影响下,秋华柳细胞壁的固定作用和液泡的区室化作用更加显著。【结论】1)器官水平上,秋华柳通过根系对Cd的滞留效应限制其向地上部分的转运,从而降低Cd对地上部分细胞器的毒害,增强秋华柳对Cd的耐受能力。2)在亚细胞水平上,细胞壁固定和液泡区室化是秋华柳对Cd胁迫的重要解毒机制,且以细胞壁的固定作用占主导地位,这是秋华柳为确保其核心细胞器免受Cd毒害而产生的耐受策略。