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胡颓子科叶绿体基因组系统发育分析与演化趋势推断

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西北植物学报 2024年第6期44卷 891-903页

作者：罗晗睿王罗云张建国曾艳飞中国林业科学研究院林业研究所国家林业和草原局林木培育重点实验室北京100091 浙江省农业科学院浙江省柑橘研究所浙江台州318020

[目的]探索胡颓子科叶绿体基因组演化趋势,为胡颓子科植物物种鉴定以及资源开发利用提供理论依据。[方法]该研究从头组装并注释了沙棘属和野牛果属共4个类群的叶绿体基因组,结合已发表的叶绿体基因组序列,比较了胡颓子科各类群叶绿体基... 详细信息

[目的]探索胡颓子科叶绿体基因组演化趋势,为胡颓子科植物物种鉴定以及资源开发利用提供理论依据。[方法]该研究从头组装并注释了沙棘属和野牛果属共4个类群的叶绿体基因组,结合已发表的叶绿体基因组序列,比较了胡颓子科各类群叶绿体基因组的基因构成、重复序列和结构特征,建立了系统发育树,并通过高分化区定位了该科叶绿体基因组的潜在DNA条形码区域。[结果]胡颓子科各属叶绿体基因组在四分体结构、基因数量和排列上高度相似;沙棘属和野牛果属的反向重复区(IR)和整个基因组重复序列数目较胡颓子属有扩张和增加的趋势。胡颓子科18个类群的叶绿体全基因组序列的系统发育树中,胡颓子属个体聚为一支,最先分化出来,沙棘属和野牛果属各自聚为一支,具有最近的共同祖先;从长单拷贝区(LSC)和短单拷贝区(SSC)筛选出3个DNA条形码候选区,其中ycf1基因的鉴定效果最佳。[结论]胡颓子科的叶绿体基因组结构保守,但其非编码区序列在各属间存在明显差异,且IR区序列与重复序列在演化过程中分别有扩张和增多的趋势。研究选定的DNA条形码序列能很好区分胡颓子科各属之间以及胡颓子属内物种间关系。

关键词：胡颓子科叶绿体基因组系统发育 DNA条形码

藏东南林线过渡带不同植被类型对土壤团聚体稳定性的影响

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草地学报 2024年

作者：朱思洁张波付芳伟丁慧慧郭亮娜李江荣西藏农牧学院高原生态研究所西藏高原森林生态教育部重点实验室西藏林芝高山森林生态系统国家野外科学观测研究站安徽农业大学资源与环境学院中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室

土壤团聚体结构对于维护土壤生态系统的稳定性和功能至关重要。为探究林线过渡带这一特殊区域内乔木、灌木和草甸等植被类型对土壤团聚体稳定性的影响，本研究以藏东南色季拉山阳坡的方枝柏林线过渡带为研究区，采用干筛法研究了急尖长... 详细信息

土壤团聚体结构对于维护土壤生态系统的稳定性和功能至关重要。为探究林线过渡带这一特殊区域内乔木、灌木和草甸等植被类型对土壤团聚体稳定性的影响，本研究以藏东南色季拉山阳坡的方枝柏林线过渡带为研究区，采用干筛法研究了急尖长苞冷杉林、方枝柏林、雪层杜鹃林和草甸4种植被类型下土壤团聚体的组成及土壤理化指标对团聚体稳定性的影响。结果表明：(1) 在4种不同植被类型下，粒径>0.25 mm的土壤团聚体含量显著高于<0.25 mm的团聚体含量；(2) 草甸和灌木林土壤团聚体稳定性始终高于乔木林，0～10 cm土层中方枝柏林土壤团聚体稳定性最差，10～20 cm土层中急尖长苞冷杉林土壤团聚体稳定性最差；(3) 土壤的多种理化性质共同作用于土壤团聚体的组成，进而对其稳定性产生显著影响。具体而言，土壤pH值越低、容重越小、有机质含量越高、毛管持水量越大或孔隙度越大，土壤团聚体稳定性就越好。本研究结果为深入了解高海拔山区土壤质量和结构提供了数据支撑。

关键词：植被类型林线过渡带干筛法团聚体稳定性

外源钙对盐胁迫下火麻生理特性及次生代谢产物的影响

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中国农业科技导报 2024年

作者：屈施旭孙宇所怡祯苑海鹏张玉红东北林业大学森林植物生态学教育部重点实验室黑龙江生态工程职业学院

为探究不同水平外源CaCl2对盐胁迫下火麻生理特性和次生代谢产物的影响，以火麻幼苗为试验材料，通过盆栽土培法，设置300 mmol·L-1NaCl（C0）胁迫处理及300 mmol·L-1NaCl胁迫+5（C1）、10（C2）和20 mmol·L-1CaCl2（C3）4个处理，... 详细信息

为探究不同水平外源CaCl2对盐胁迫下火麻生理特性和次生代谢产物的影响，以火麻幼苗为试验材料，通过盆栽土培法，设置300 mmol·L-1NaCl（C0）胁迫处理及300 mmol·L-1NaCl胁迫+5（C1）、10（C2）和20 mmol·L-1CaCl2（C3）4个处理，以正常生长火麻为对照（CK），测定不同处理下火麻的光合与荧光参数、各生理指标和次生代谢产物（总黄酮和大麻二酚）含量。结果表明，随着盐胁迫时间延长，火麻净光合速率（net photosynthetic rate,P_n）、气孔导度（stomatal conductance,Gs）、蒸腾速率（transpiration rate,Tr）、光合色素、最大光化学效率（Fv/Fm）显著下降，抗氧化酶活性及可溶性蛋白、总黄酮和大麻二酚含量降低，丙二醛、可溶性糖、脯氨酸含量升高，膜脂过氧化程度加剧。外源施加CaCl2后，火麻的Pn、Gs、Tr、光合色素、Fv/Fm、抗氧化酶活性及可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸、次生代谢产物含量均随CaCl2用量的增加呈先升后降趋势，而丙二醛含量呈先降低后升高的趋势。与CK和C0处理相比，外源CaCl2处理后火麻各指标的变幅均减小，并存在明显剂量效应，即施用低剂量外源钙可在一定程度上缓解盐胁迫对火麻幼苗的损伤程度，但高水平反而会加重损伤，其中10 mmol·L-1CaCl2处理对增强火麻幼苗的抗盐性效果最佳。以上研究结果为火麻在盐渍土地区栽培与应用提供技术支持。

关键词：火麻盐胁迫外源CaCl 生理特性次生代谢产物

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中国海藻养殖的碳汇及环境效益分析

中国生态农业学报（中英文） 2024年第9期32卷 1578-1591页

作者：刘志强梁桂珠王皓张玉凤李佳如宋籽芸杨萌刘鹰大连海洋大学海洋科技与环境学院/设施渔业教育部重点实验室大连116023 国家环境保护近岸海域生态环境重点实验室大连116023 辽宁省大连生态环境监测中心大连116023

在全球气候变化加剧的背景下,充分利用海藻养殖碳汇功能是实现中国“双碳”目标的重要途径,其关键在于科学、精准和系统地测算海藻养殖碳汇能力。以往关于海藻养殖碳汇的研究大多忽视了海藻养殖过程中丢失的颗粒有机碳(POC)和释放的惰... 详细信息

在全球气候变化加剧的背景下,充分利用海藻养殖碳汇功能是实现中国“双碳”目标的重要途径,其关键在于科学、精准和系统地测算海藻养殖碳汇能力。以往关于海藻养殖碳汇的研究大多忽视了海藻养殖过程中丢失的颗粒有机碳(POC)和释放的惰性溶解有机碳(RDOC)在固碳中的作用。本文基于2000—2022年中国9个沿海省份海藻养殖产量数据,考虑海藻养殖过程中通过释放POC和RDOC形成的碳汇,对我国海藻养殖长期碳汇和短期碳汇进行评估。此外,本研究还分析了中国9个沿海省份海藻养殖去除氮磷水平及其效益。评估结果表明:2000—2022年中国9个沿海省市海藻养殖平均产量为18.2×10^(5)t·a^(−1),平均种植面积为11.1×10^(4) hm^(2)·a^(−1);中国海藻养殖平均长期碳汇为2.70×10^(5)t(C)·a^(−1),平均短期碳汇为4.75×10^(5)t(C)·a^(−1),平均总碳汇(长期碳汇和短期碳汇之和)为7.45×10^(5)t(C)·a^(−1),且中国海藻碳汇将呈逐年增加趋势,预计2030年中国9个沿海省份海藻养殖总碳汇将达14.22×10^(5)t(C)。从总碳汇、长期碳汇和短期碳汇三方面来看,福建、山东和辽宁3省贡献了约91.5%的碳汇量,南部海洋经济圈碳汇增加最多。中国9个沿海省份海藻养殖碳汇量由于养殖种类和产量等原因差异较大,海带具有最高的固碳能力,与其他海藻相比,实现我国“碳中和”目标所需的养殖面积最小。从长期碳汇、短期碳汇和总碳汇三个方面分别估算实现我国“碳中和”目标所需海带养殖面积依次为1.14×10^(7) hm^(2)、0.65×10^(7) hm^(2)和0.41×10^(7) hm^(2)。根据中国9个沿海省份海藻养殖产量估算,2000—2022年其海藻养殖对氮磷的年平均去除量分别为5.44×10^(4) t(N)·a^(−1)和0.66×10^(4) t(P)·a^(−1),释放氧气1.99×10^(6) t(O2)·a^(−1),2022年其海藻养殖总环境效益达173.03亿元。本研究结果可以为“碳中和、减缓海水脱氧和富营养化”背景下发展海藻养殖提供重要数据支撑。

关键词：海藻碳汇碳中和环境效益海水养殖

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荒漠植物红砂根际土壤细菌群落特征及土壤酶活性研究

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草地学报 2024年

作者：王雪莹包新光张峰谭兵兵王钰煐种培芳甘肃农业大学林学院

为探究红砂（Reaumuria soongorica）根际土壤细菌群落特征，以民勤县青土湖红砂根际与非根际土壤为研究对象。利用高通量测序技术分析其根际土壤细菌群落，并通过相关性分析探究根际土壤特性与根际细菌多样性之间的关系。结果显示：红... 详细信息

为探究红砂（Reaumuria soongorica）根际土壤细菌群落特征，以民勤县青土湖红砂根际与非根际土壤为研究对象。利用高通量测序技术分析其根际土壤细菌群落，并通过相关性分析探究根际土壤特性与根际细菌多样性之间的关系。结果显示：红砂根际与非根际土壤优势菌组成相似，但部分优势菌的相对丰度有显著差异（P<0.05）。其中，与对照相比，放线菌门（Actinobacteria）在RS3（Rhizosphere Soil，RS）中相对丰度减少41.82%。红砂根际土壤细菌Alpha多样性指数显著高于对应非根际土壤（P<0.05）。其根际土壤细菌Shannon指数在RS3中提高最多，高于对照12.11%。红砂根际与非根际土壤的蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶活性均存在显著差异（P<0.05）。与对照相比，RS2的脲酶活性增加88.61%，RS3的碱性磷酸酶活性增加95.18%。红砂根际与非根际土壤全磷、速效磷存在显著差异（P<0.05）。其根际土壤速效磷含量在RS1中增加最多，高于对照75.00%。综上，红砂根际土壤细菌多样性及土壤酶活性显著高于非根际，有助于改善荒漠土壤微环境。

关键词：红砂根际土壤细菌群落组成细菌多样性土壤酶活性

基于PMF模型和地理探测器的金陵河下游土壤重金属源风险评价

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环境科学 2024年

作者：李雨茹段伟杰董嘉臻张军宝鸡文理学院陕西省灾害监测与机理模拟重点实验室长安大学旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室

为了解金陵河下游土壤重金属的污染特征和污染来源，采集金陵河下游表层土壤41份，使用高精度X射线荧光光谱仪（HDXRF）测定8种重金属（Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb）含量.运用相关性分析、正定矩阵因子分解模型（PMF）分析土壤重... 详细信息

为了解金陵河下游土壤重金属的污染特征和污染来源，采集金陵河下游表层土壤41份，使用高精度X射线荧光光谱仪（HDXRF）测定8种重金属（Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb）含量.运用相关性分析、正定矩阵因子分解模型（PMF）分析土壤重金属的来源，利用基于源的潜在生态风险评价模型分析不同污染源下的生态风险，并借助地理探测器分析各污染源生态风险的影响因素.结果表明：①8种土壤重金属元素平均值均低于土壤污染风险筛选值，但都高于陕西省土壤背景值，其中Zn、Cd和Pb空间变异性大，主要受人类活动影响.②研究区土壤重金属主要来源于工业源、交通源、自然源和农业-工业混合源，各污染源贡献率分别为16.51%、23.68%、51.08%和8.73%，基于源的潜在生态风险评价表明，工业源、交通源、自然源和农业-工业混合源的潜在生态风险指数（RI）均值分别为34.11、85.03、16.76和21.19，Cd是优先控制元素，交通源为优先控制源.③不同污染源RI的主要影响因素存在显著差异，距重点企业距离、距公路距离、砂土含量和土地利用类型分别是工业源、交通源、自然源和农业-工业混合源的主要影响因子.研究结果可为流域土壤重金属环境管理和污染控制提供科学依据.

关键词：土壤重金属正定矩阵因子分解(PMF)模型潜在生态风险指数地理探测器金陵河下游

应用XCT断层扫描技术和GAN深度学习模型的多孔介质微观结构定量研究

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生态环境学报 2024年第1期33卷 119-130页

作者：李雪莹陆峥何源杨晓帆北京师范大学/环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 北京师范大学/地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875

物质在土壤中的迁移转化行为是研究地下水动力学的核心问题。定量化表征多孔介质拓扑结构并计算分析相关表面形态学参数,为研究复杂介质内物质运移微观机理提供了重要的数据基础和参数。应用微米级X射线计算机断层扫描(XCT)和图像处理技... 详细信息

物质在土壤中的迁移转化行为是研究地下水动力学的核心问题。定量化表征多孔介质拓扑结构并计算分析相关表面形态学参数,为研究复杂介质内物质运移微观机理提供了重要的数据基础和参数。应用微米级X射线计算机断层扫描(XCT)和图像处理技术,结合前沿的机器学习算法重建和定量分析多孔介质微观结构,可快速、批量创建高分辨率的复杂多孔介质研究样本。首先采用XCT技术,提取石英砂和散装土壤两类典型多孔介质的微观孔隙结构;而后基于生成对抗神经网络(GAN)模型重构复杂多孔介质的微观空间结构,与XCT扫描图像进行交叉验证;最后,计算获取Minkowski形态学参数,并基于多孔介质微观结构开展计算流体力学(CFD)数值模拟,计算石英砂和土壤多孔介质内的流动特征和渗透率。结果表明:1)GAN生成的合成数据与原始数据符合KS同分布,说明GAN能够成功合成与原始图像结构空间分布模式一致的图像;2)Minkowski宏观参数评价误差的较小,KS同分布结果表明,多孔介质样本的结构异质性会在一定程度上影响GAN模型的计算精度和效率;3)Open FOAM模拟计算得到的渗透率结果表明,GAN模型生成的多孔介质图像与原始图像具有一致的统计特征和物理性质。综上,综合运用前沿的XCT扫描、图像处理技术和机器学习算法,构建了土壤微观结构重建和定量分析模型,并结合多孔介质形态学和计算流体力学方法对模型进行了验证和分析。该研究为多孔介质微观结构研究提供了新技术和新方法,为进一步研究复杂多孔介质内溶质运移提供了科技支撑。

关键词：多孔介质 XCT断层扫描 GAN模型 Minkowski参数计算流体力学渗透率

苔藓植物对急尖长苞冷杉种子萌发及幼苗数量的影响

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种子 2024年第5期43卷 131-136页

作者：卓嘎巴永董营潘刚王瑞红西藏农牧学院高原生态研究所/西藏高原森林生态教育部重点实验室/西藏林芝高山森林生态系统国家野外科学观测研究站/西藏自治区高寒植被生态安全重点实验室西藏林芝860000

为探究苔藓植物对冷杉种子萌发及幼苗生长的影响机制,通过野外调查和室内试验,分析了不同处理方式及不同等级苔藓植物厚度对急尖长苞冷杉种子萌发及幼苗数量的影响。野外调查结果表明,对照组种子数量>除去苔藓处理种子数量>除去苔藓并... 详细信息

为探究苔藓植物对冷杉种子萌发及幼苗生长的影响机制,通过野外调查和室内试验,分析了不同处理方式及不同等级苔藓植物厚度对急尖长苞冷杉种子萌发及幼苗数量的影响。野外调查结果表明,对照组种子数量>除去苔藓处理种子数量>除去苔藓并整地处理种子数量;天然更新幼苗数量表现为对照组>除去苔藓并整地处理>除去苔藓处理;苔藓厚度对种子萌发影响表现为Ⅰ级>Ⅱ级>Ⅲ级,对幼苗数量的影响表现为Ⅱ级>Ⅰ级>Ⅲ级。室内试验分析了不同处理方式下苔藓植物对急尖长苞冷杉种子发芽率、发芽势、发芽指数及冷杉幼苗生长的影响,结果表明,新鲜与烘干方式下的苔藓植物对冷杉种子的萌发有较为明显的抑制作用,但烘干状态下的影响较新鲜状态下要小。

关键词：苔藓植物急尖长苞冷杉种子萌发幼苗

海拔和坡向对色季拉山高山杜鹃凋落物分解的影响

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中国农业大学学报 2024年第4期29卷 264-273页

作者：侯卓男李欣彤张新军马恬恬李傲赵金月王瑞红魏雨泉西藏农牧学院高原生态研究所/西藏高原森林生态教育部重点实验室西藏林芝860000 中国农业大学资源与环境学院北京100193 中国农业大学有机循环研究院(苏州) 江苏苏州215000

为探究高寒森林凋落物在不同海拔和坡向的分解动态,以西藏色季拉山的高山杜鹃(Rhododendron simsii)凋落物为研究对象,在色季拉山设置3 500、3 700、3 900、4 100 m等4个梯度海拔以及西北坡(阴坡)和东南坡(阳坡)2个坡向,开展为期2年的... 详细信息

为探究高寒森林凋落物在不同海拔和坡向的分解动态,以西藏色季拉山的高山杜鹃(Rhododendron simsii)凋落物为研究对象,在色季拉山设置3 500、3 700、3 900、4 100 m等4个梯度海拔以及西北坡(阴坡)和东南坡(阳坡)2个坡向,开展为期2年的凋落物掩埋试验,采用Olson模型明晰凋落物的降解规律,并结合木质纤维素的质量损失和土壤理化性质探究影响凋落物分解的因素。结果表明:不同海拔和坡向凋落物质量残留率均随分解时间增加而下降,分解2年后不同海拔的质量残留率为36.65%~75.99%;凋落物分解速度基本呈阴坡大于阳坡的趋势,其中海拔3 700 m阳坡处分解速度最快、半衰期和周转期最短;木质纤维素的质量损失也基本呈阴坡大于阳坡的趋势,且木质素分解程度最大,对凋落物质量损失的贡献超过50%;土壤中碳氮磷钾营养元素含量主要受坡向和凋落物分解时间的影响,在不同海拔间差异较小;海拔、坡向、分解时间及其交互作用均对凋落物分解有显著影响(P<0.01),土壤含水率和碳氮比也是影响凋落物分解的重要因素。本研究可为高寒森林凋落物分解规律及影响因素提供理论依据。

关键词：海拔坡向凋落物分解高寒森林