天保工程对东北和内蒙古重点国有林区保育土壤生态效益的影响

为了直观地反映天然林资源保护工程所带来的生态效益,体现重大生态工程的巨大作用,实现林业及生态的可持续发展,依据LY/T1721-2008《森林生态服务功能评估规范》,应用分布式测算方法,对东北和内蒙古重点国有林区天保工程保育土壤物质量及价值量进行评估.结果表明:1)截至2015年,9个优势树种固土和保肥总量分别为13.17亿t/a和8 203.72万t/a,比天保工程实施前分别增加2.36亿t/a和1 738.23万t/a;2)9个优势树种固土和保肥总价值分别为905.29和2 408.92亿元/a,比天保工程实施前分别增加455.44和699.69亿元/a;3)桦木林和阔叶混交林固土效益突出,而红松林和樟子松林固土效益不显著;落叶松林和阔叶混交林保肥效益均最好,樟子松林保肥效益较差;4)对森林实施保护,能有效改善其生态系统服务功能,使森林保育土壤生态效益得到相应的提升.研究为评估天保工程区森林的其他生态服务功能,以及后续天保工程的实施提供科学依据.     

中国丹霞赤水世界自然遗产景观格局时空演变及驱动因素分析

为了研究中国丹霞赤水世界自然遗产的景观格局,利用GIS,ENVI和景观格局分析软件FRAGSTATS,分析了遗产地及缓冲区2001年、2010年、2016年3个关键时期的景观格局及其演变规律,揭示了中国丹霞赤水世界自然遗产不同发展阶段景观格局变化特征,进一步探讨了景观格局变化的影响因素。研究结果表明:（1）研究区自2001年以来,各类景观均处于动态变迁过程,林地景观为研究区的优势景观,一直占研究区整体面积的80%以上,16年间,林地、灌丛、建筑用地、裸地和水体的面积净增加,耕地面积净减少;（2）景观动态变化度在2001—2010年较大,林地景观面积比例增加了6.98%,耕地面积比例减少了8.4%,面积减少了近一半,有44%的耕地面积和64.35%灌丛面积转入林地景观,景观格局破碎化程度大幅下降;（3）2010—2016年景观动态变化度相对较小,林地面积比例下降了1.22%,耕地面积比例增加了1%,建筑面积持续增加;建设用地转出率最高,其次是裸地,景观类型的丰富度有所上升,景观格局破碎化程度稍有加深;（4）除了生态系统的自然演化外,退耕还林政策、城镇一体化建设、高速交通建设是研究区景观格局变化的主要驱动因素,旅游增长和开发对研究区的景观格局影响相对较小。     

典型自然带土壤氮磷化学计量空间分异特征及其驱动因素研究

植物生活型、地形及区域气候特征等对土壤养分的空间分布有着重要的影响。通过对我国典型自然带土壤氮磷化学计量与植物生活型、地形及气候因素间相互关系的研究,探讨了我国土壤氮磷的空间变异与分布特征及其主要控制因素。结果发现,5个自然带的土壤全氮(TN)和氮磷比(N/P)存在显著差异(p0.01);除温带荒漠带较低(0.47 mg g~(-1))外,土壤全磷(TP)均值总体变化不明显(p0.05)。在不同自然带区域内,TN、TP及N/P变化与海拔、温度及降水呈现出显著的线性和非线性二次相关,即表现出线性与单峰模式。暖温带落叶阔叶林带、温带草原带、温带荒漠带森林土壤中TN,以及青藏高原高寒植被带草本土壤中TP、温带荒漠带森林土壤的N/P主要受海拔因素的影响,而温带草原带草本植物的土壤TP则主要受降水的影响。同时,研究还发现,在多要素共同作用时,其影响程度也略有差异,温度和海拔作为控制因素影响亚热带常绿阔叶林带森林和温带草原带草本土壤TN变化,但前者受温度控制更为明显,后者则以海拔为主要驱动因素,而温带荒漠带草本土壤和森林土壤的TN主要受海拔和降水作用的影响,但以降水影响为主;亚热带常绿阔叶林带森林土壤TP,温带草原带、温带荒漠带和青藏高原高寒植被带草本土壤的N/P受植物生活型、地形及气候的共同影响,但程度略有不同,其中TP表现为降水温度海拔,而N/P为温度海拔降水。因此,在自然带和植物生活型的主控背景下,海拔、温度和降水的主控或交互作用直接驱动土壤氮磷及其化学计量特征的空间分异。     

古尔班通古特沙漠人工梭梭林群落生态特征研究

为探究古尔班通古特沙漠南缘莫索湾地区33年来人工梭梭林群落(依靠天然降水)的生态特征,本文对两种造林技术(积雪-客沙造林和秋灌造林)人工梭梭林地梭梭的长势、草本植物、土壤水分进行了调查和监测。结果表明:(1)积雪-客沙造林和秋灌造林梭梭至今生长良好,目前植株高度和冠幅均大于2 m和2 m~2,当年新生枝条长度均大于20 cm;初始造林梭梭存活率较高,分别为40%和63%;经过自然更新,现有密度均有所提高,人工林形成异龄复层混交林,林下生长有不同优势种的草本植物;土壤含水量均2.00%,能够满足梭梭生长。(2)由于两种造林技术的土地处理方式和初期水分供给量不同,导致两种林地梭梭生长、林下草本植物盖度和多样性以及天然更新梭梭植株数量均有很大差异,整体秋灌造林地的状况优于积雪-客沙造林地。(3)两种造林技术对于当地生态条件均有很好的适应性,虽然积雪-客沙造林密度相对较低,但优于自然植被状况,且造林成本低;秋灌造林密度较大,天然更新植株数量较多,但造林成本高,后期生长较缓慢,需要采取一定的人工措施调整密度。综上可知,积雪-客沙造林和秋灌造林梭梭目前生长均较稳定,后者对该区生态条件适应性更强。     

2022年度国家自然科学基金土壤学项目受理与资助分析

本文分析了2022年度国家自然科学基金土壤学的项目受理与资助情况,以环境地球科学学科土壤学有关的D0701环境土壤学、D0709基础土壤学、D0710土壤侵蚀与土壤肥力等三个二级申请代码为重点,对面上、青年科学基金、地区科学基金、国家杰出青年科学基金、优秀青年科学基金和重点等类别的项目的申请、受理、评议、资助立项、研究队伍、分类属性、关键词数据云等方面进行了统计与分析,旨在为今后的相关申请提供参考。     

蒺藜苜蓿WRKY转录因子密码子使用偏好性分析

密码子使用偏好性普遍存在于各种生物中,但突变和自然选择压力对每种生物密码子使用偏好性不同.WRKY基因家族是一类只存在于植物的转录因子,主要参与植物体内转录调控和信号转导过程.本研究以蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)WRKY转录因子(MtWRKY)为研究对象,揭示Mt WRKY基因密码子使用偏好性形成的主要因素,并筛选最优密码子.研究结果表明,代表MtWRKY基因的点均分布在有效密码子数(effective number of codons,ENC)标准曲线以下,表明密码子受自然选择压力或突变选择压力或其他因素影响;密码子第1、2位平均GC含量(GC12)与密码子第3位GC含量(GC3)相关性分析发现,GC12与GC3呈显著正相关(r=0.34,P＜0.01),表明突变压力导致密码子3个位点具有相似的GC含量;GC3s值分布在0.2～0.5之间,表明密码子使用偏好性主要受突变压力影响.奇偶偏好分析表明,MtWRKY基因第3位密码子CT含量＞AG含量.G和C(或者A和T)不成比例分布在密码子第3位上,表明密码子使用偏好性受到自然选择压力影响,但很可能突变压力仍起主要作用.最优密码子使用频率(frequency of optimal codons,Fop)与GC含量以及序列长度相关性分析发现,Fop与外显予GC含量呈显著正相关(r=0.57,P＜0.01),而与内含子GC含量呈较弱正相关(r=0.09,P＞0.05);Fop与外显子序列的长度呈正相关(r=0.28,P＜0.05),而与内含子长度呈负相关(r=-0.01,P＞0.05).表明MtWRKY基因外显子和内含子序列的形成受不同选择压力影响;外显子密码子使用偏好性受突变压力影响,而内含子可能是由于自然选择压力作用于突变选择形成的.确定了4个以G或C结尾的最优密码子.研究结果为WRKY转基因研究过程中密码子优化提供了理论支持.     

C and N natural abundance of the soil microbial biomass

Stable isotope analysis is a powerful tool in the study of soil organic matter formation. It is often observed that more decomposed soil organic matter is ¹³C, and especially ¹⁵N-enriched relative to fresh litter and recent organic matter. We investigated whether this shift in isotope composition relates to the isotope composition of the microbial biomass, an important source for soil organic matter. We developed a new approach to determine the natural abundance C and N isotope composition of the microbial biomass across a broad range of soil types, vegetation, and climates. We found consistently that the soil microbial biomass was ¹⁵N-enriched relative to the total (3.2 ‰) and extractable N pools (3.7 ‰), and ¹³C-enriched relative to the extractable C pool (2.5 ‰). The microbial biomass was also ¹³C-enriched relative to total C for soils that exhibited a C3-plant signature (1.6 ‰), but ¹³C-depleted for soils with a C4 signature (−1.1 ‰). The latter was probably associated with an increase of annual C3 forbs in C4 grasslands after an extreme drought. These findings are in agreement with the proposed contribution of microbial products to the stabilized soil organic matter and may help explain the shift in isotope composition during soil organic matter formation.     

番茄育种种质对南方根结线虫抗性评价及Mi-1基因检测

本研究以自育的26份番茄育种种质和抗南方根结线虫番茄品种‘仙客1号’及感南方根结线虫品种‘阿乃兹’为试验材料,采用病土盘栽自然发病鉴定、苗期二龄幼虫人工接种鉴定和PCR扩增及CAPS检测相结合的方法,研究供试材料对南方根结线虫的抗性水平及基因型。鉴定结果表明,供试的28份番茄材料中,高抗17份、抗病6份(包括抗病对照‘仙客1号’)、感病2份、高感3份(包括感病对照‘阿乃兹’),无免疫材料,且病土盘栽鉴定与苗期接种鉴定的结果一致。PCR扩增结果表明,27份番茄材料均能检测到一条750 bp的特异条带;TaqⅠ酶切结果显示,具有酶切位点的22份试材中有15份含纯合显性Mi-1/Mi-1基因、5份含杂合显性Mi-1/mi-1基因、2份含180 bp+250 bp+300 bp三条特异性片段,并且这22份试材对南方根结线虫表现高抗或抗,而其余5份不含显性Mi-1基因的试材则表现高感或感,证明Mi-1是具有抗南方根结线虫能力的基因,分子检测结果与病土盘栽鉴定和苗期接种鉴定的结果吻合率达92.6%;含有180 bp+250 bp+300 bp三条特异性片段的高抗材料可能含有其它抗根结线虫基因。分子检测与抗性鉴定相结合,能为创制抗南方根结线虫新种质提供一种更加省时、省力且经济有效的科学育种方法,可为番茄抗南方根结线虫育种提供理论依据和实践经验。     

长江中游不同玉稻种植模式产量及资源利用效率的比较研究

发展长江中游玉米生产是解决本区域玉米产需矛盾的根本途径。近年来随着长江中游玉米的快速发展,该地区出现了春玉米–晚稻、双季玉米和早稻–秋玉米等新型的一年两熟制种植模式,为探明其适应性和实用性,2013—2014年在湖北省武穴市设置了传统种植的双季稻(对照)、春玉米–晚稻、双季玉米和早稻–秋玉米共4种两熟制种植模式,分析比较其周年产量及光、温、水资源利用效率和经济效益。结果表明,春玉米–晚稻和双季玉米周年产量显著高于早稻–秋玉米和双季稻。与双季稻相比,春玉米–晚稻周年产量、光能生产效率、光能利用率、积温生产效率、水分利用率及经济效益分别提高18.3%、14.1%、23.4%、16.4%、37.2%和44.3%,双季玉米分别提高了13.5%、8.1%、26.1%、11.4%、88.8%和37.8%。春玉米其产量、积温生产效率、水分利用率及经济效益两年平均比早稻分别高出30.6%、29.5%、57.2%和96.1%,而秋玉米和晚稻之间产量无显著差异。不同玉稻模式周年产量差异主要源于第一季春玉米和早稻产量的差异。可见,春玉米–晚稻和双季玉米是适宜在长江中游推广的两熟制种植模式。     

天然气发动机燃烧过程非线性动力学特性

利用非线性动力学数据分析技术对增压中冷天然气发动机燃烧过程的动力学特性进行了研究,结果表明:混合气浓度从当量比=1.00降低到稀燃极限时由缸压时间序列重构的二维相空间中,系统运动轨线都是有限范围内的非周期运动,轨线具有复杂、扭曲、重叠的几何结构;无论发动机是在当量混合气还是稀燃极限条件下运行,嵌入维m大于某一值以后,吸引子的关联维D均能达到饱和值且为分数,随着混合气变稀,燃烧循环变动增加,D逐渐增加,当=1.00、0.77、0.70和0.63时D分别为1.27、1.33、1.58和1.87,最大Lyapunov指数(LLE)大于零,分别为0.008 6、0.011、0.013和0.015 7,因此天然气发动机燃烧系统是一个低维非线性混沌系统。