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1982—2009年基于卫星数据的北半球中高纬地区植被春季物候动态及其与气候的关系

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应用生态学报 2016年第9期27卷 2737-2746页

作者：丛楠沈妙根中国科学院青藏高原研究所高寒生态学与生物多样性重点实验室北京100101

深入认识北半球植被物候在全球变暖背景下的动态变化特征,对于评估和预测生态系统结构和功能对气候变化的响应有重要的指示作用.遥感技术是获取北半球植被春季物候的最重要方法,但是由于物候提取算法的差异,目前还存在较大的不确定性.... 详细信息

深入认识北半球植被物候在全球变暖背景下的动态变化特征,对于评估和预测生态系统结构和功能对气候变化的响应有重要的指示作用.遥感技术是获取北半球植被春季物候的最重要方法,但是由于物候提取算法的差异,目前还存在较大的不确定性.本文利用5种方法,基于卫星获取的归一化植被指数估算了北半球中高纬地区1982—2009年植被春季物候开始日期,分析了该日期的多年动态变化的时空特征,并探讨了气候变化对春季物候变化的影响.结果表明:研究区植被春季物候开始日期呈现提前趋势,研究期间提前(4.0±0.8)d,其中,欧亚大陆提前速率为(0.22±0.04)d·a^(-1),显著高于北美大陆的变化速率(0.03±0.02d·a^(-1));不同植被类型的变化趋势不同,5种方法都显示草地表现为显著提前趋势,而林地的提前趋势不显著.区域平均的植被春季物候开始日期的年际波动主要受春季温度的变化所驱动(r^2=0.61,P0.05).

关键词：植被春季物候气候变化时空分布特征卫星数据

西藏湖泊沉积物重金属元素特征及生态风险评估

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环境科学 2016年第2期37卷 490-498页

作者：郭泌汐刘勇勤张凡侯居峙张宏波中国科学院青藏高原研究所高寒生态学与生物多样性重点实验室北京100101 中国科学院青藏高原研究所青藏高原环境变化与地表过程重点实验室北京100101 中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心北京100101

为了探究青藏高原湖泊沉积物中重金属的来源以及对生态环境的危害,本文分析了青藏高原共18个湖泊的表层沉积物样品.微量元素Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、Co、Ni、As含量采用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS,X-7series)测定,全氮全碳分析仪(Vario M... 详细信息

为了探究青藏高原湖泊沉积物中重金属的来源以及对生态环境的危害,本文分析了青藏高原共18个湖泊的表层沉积物样品.微量元素Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、Co、Ni、As含量采用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS,X-7series)测定,全氮全碳分析仪(Vario Max CN,Elementar,Germany)测定了湖泊沉积物中的总碳氮含量.18个湖泊沉积物中Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、Co、Ni、As这8种重金属平均含量分别为24.61、70.14、0.26、25.43、74.12、7.93、33.85、77.69 mg·kg-1.西藏湖泊沉积物中元素含量都要高于南极,但与人类活动频繁地区的湖泊沉积物重金属含量相比却较低,并且除了Cd、Ni和As之外都要低于西藏土壤背景值.运用Pearson相关性分析和主成分分析法分析了湖泊沉积物中重金属元素的来源,结果表明Cu、Zn、Cd、Pb、Co、Ni、As受流域内土壤及大气沉降影响较大,而Cr主要受人类活动的影响.用Hakanson潜在生态风险指数进行生态风险评估并聚类分析的结果显示只有普莫雍错、龙木错和班公错的综合生态污染程度低,其他湖泊生态系统均有不同程度的潜在生态风险,别若则错具有最强的生态风险.

关键词：青藏高原湖泊沉积物重金属相关性分析生态风险

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高山林线变化的更新受限机制研究进展

生态学报 2017年第9期37卷 2858-2868页

作者：沈维张林罗天祥中国科学院青藏高原研究所高寒生态与生物多样性重点实验室北京100101

全球林线位置对气候变暖的响应表现为上升、无变化或下降等截然不同趋势,表明影响林线位置及动态的因子十分复杂,除了较普遍认为的低温调控机制外,还存在其它控制林线位置变化的机制。林线向上迁移开始于种子向林线以上的传播及幼苗在... 详细信息

全球林线位置对气候变暖的响应表现为上升、无变化或下降等截然不同趋势,表明影响林线位置及动态的因子十分复杂,除了较普遍认为的低温调控机制外,还存在其它控制林线位置变化的机制。林线向上迁移开始于种子向林线以上的传播及幼苗在林线以上的定居,这些过程中的限制因子均会影响林线的位移,因此研究更新过程及其限制因子对理解高山林线对气候变化的响应具有重要的科学意义。主要从种子和幼苗两个关键阶段综述高山林线森林更新的研究进展。在种子阶段,夏季积温不足导致种子产量和活力下降,风速过低和浓密灌丛限制种子向林线以上传播,近地表的霜冻/水分胁迫和灌木释放的化感物质会阻碍种子在林线以上萌发。在幼苗阶段,除冬季低温外,生长季内较大的温度日振幅和偶然出现的冻害事件也是导致幼苗死亡的重要原因,而低温环境下的强烈光照引起的低温光抑制会显著降低生长季的光合作用;土壤低温、由土壤温度昼夜变化引起的冻举事件、夏季土壤干旱可能会导致幼苗光合作用下降和死亡率上升;积雪太浅会导致生长季早期幼苗水分供应的严重缺乏,但积雪太深会导致幼苗感染真菌的可能性增加;浓密的灌木和草本植物以及植食动物的啃食也会降低林线以上的幼苗存活率。气候变暖对林线幼苗定居的影响复杂且具有很大不确定性,需要进一步研究气候变暖导致的环境因子变化对林线更新各关键阶段的影响。未来气候变暖无疑会导致生长季起始日提前,结束日推迟,这很可能会增加生长季期间尤其是早期的低温冻害事件,对高山林线树种幼苗的存活具有重要影响。在未来研究中,需要找出定义生长季冻害事件的温度阈值,利用长期气象观测数据分析增温背景下生长季早期冻害事件特征的变化趋势,并进一步开展野外模拟增温实验以深刻理解林线树种的种子萌发和幼苗定居与生长季冻害事件的关系,加强对不同地区林线树种的繁殖策略研究,这将有助于人们进一步理解不同区域林线的形成机制并预测未来气候变化条件下林线的动态变化趋势。

关键词：气候变化生长季冻害事件种子萌发幼苗定居林线动态

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玉米秸秆还田对土壤丛枝菌根真菌群落的影响

应用生态学报 2019年第8期30卷 2746-2756页

作者：马琨宋丽丽王明国马占旗安嫄嫄宁夏大学西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地银川750021 中国科学院青藏高原研究所高寒生态学与生物多样性研究室北京100101 宁夏农业技术推广总站银川750001 宁夏同心县农业技术推广服务中心宁夏同心751300 宁夏大学农学院银川750021

为揭示农业管理活动对土壤丛枝菌根(AM)真菌的影响机制,基于Illumina Miseq高通量测序平台以及脂肪酸指纹图谱方法,研究了连续4年玉米秸秆还田后,AM真菌群落组成、AM真菌生物量及其与土壤环境因子间的相互关系.结果表明:所获得的2430个A... 详细信息

为揭示农业管理活动对土壤丛枝菌根(AM)真菌的影响机制,基于Illumina Miseq高通量测序平台以及脂肪酸指纹图谱方法,研究了连续4年玉米秸秆还田后,AM真菌群落组成、AM真菌生物量及其与土壤环境因子间的相互关系.结果表明:所获得的2430个AM真菌OTUs从门到种依次分类,共分为1门、3纲、4目、8科、10属、143种,但不同处理间AM真菌群落丰富度(Chao1指数和ACE指数)、多样性(Shannon、Simpson多样性指数)没有显著差异.AM真菌中类球囊霉属、球囊霉属为优势属.随秸秆还田量的增加,球囊霉属丰度降低;3000、9000 kg·hm^-2秸秆还田量下,类球囊霉属、无梗囊霉属的丰度与对照(0 kg·hm^-2)间差异达极显著水平;原囊霉属、类球囊霉属、球囊霉属在3000 kg·hm^-2秸秆还田量下与对照间差异显著,非度量多维尺度(NMDS)分析表明,9000、12000 kg·hm^-2的秸秆还田量下土壤AM真菌β多样性与对照间聚集度较其他处理相差较远,秸秆还田量对AM真菌β多样性的影响显著.多元分析结果能在累积变量82.8%上揭示土壤主要理化性状与AM真菌丰富度、多样性的空间变化关系.土壤全氮、碱解氮是影响以磷脂脂肪酸表征的土壤主要微生物类群生物量以及以中性脂肪酸表征的AM真菌生物量的主要因子.持续玉米秸秆还田改变了AM真菌属水平上的分类学组成;随秸秆还田量的增加,AM真菌特有的微生物种类减少,AM真菌群落组成间的相似度下降;秸秆还田增加了土壤AM真菌生物量及其占土壤微生物总生物量的比例.

关键词：秸秆还田 AM真菌多样性群落结构高通量测序磷脂脂肪酸(PLFAs)

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唐古特白刺叶功能性状沿气候梯度的变异特征

生态学报 2022年第20期42卷 8343-8351页

作者：魏海霞霍艳玲周忠科张治国枣庄学院旅游与资源环境学院枣庄277160 中国科学院青藏高原研究所高寒生态学与生物多样性重点实验室北京100101 中国林业科学研究院荒漠化研究所北京100091

叶功能性状与植物的生长对策及资源利用效率密切相关,研究叶功能性状沿气候梯度的变异特征能为理解植物对气候变化的响应机制提供一种简便可行的测定指标。以我国西北荒漠地区广泛分布的唐古特白刺(Nitraria tangutorum)为研究对象,对... 详细信息

叶功能性状与植物的生长对策及资源利用效率密切相关,研究叶功能性状沿气候梯度的变异特征能为理解植物对气候变化的响应机制提供一种简便可行的测定指标。以我国西北荒漠地区广泛分布的唐古特白刺(Nitraria tangutorum)为研究对象,对其比叶面积(SLA)、单位质量和单位面积叶氮含量(N_(mass)、N_(area))、单位质量和单位面积叶建成成本(CC_(mass)、CC_(area))进行测定,分析这些叶功能性状及性状相关关系沿气候梯度的变异特征。结果表明,唐古特白刺叶功能性状(CC_(area)除外)在气候梯度下存在显著差异,其中,温度是决定唐古特白刺SLA变化的主要因子,SLA随着温度的增加而增加;降水和温度对唐古特白刺N_(mass)、N_(area)和CC_(mass)均有显著影响,N_(mass)和N_(area)随着降水和温度的增加而降低,而CC_(mass)呈增加趋势。沿气候梯度,唐古特白刺SLA-N_(mass)、CC_(mass)-N_(mass)和CC_(area)-N_(area)的线性正相关关系发生平移,导致在相同SLA、CC_(mass)和CC_(area)下,降水和温度较低的地区具有更高的N_(mass)和N_(area)。这一结果表明唐古特白刺能通过调节叶功能性状之间的关系来适应气候的变化,并形成性状间的最佳功能组合。

关键词：唐古特白刺比叶面积叶氮含量叶建成成本气候因子

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毛乌素沙地不同生境主要植物叶性状研究

干旱区资源与环境 2022年第1期36卷 172-177页

作者：魏海霞董庆芝周忠科张治国枣庄学院旅游与资源环境学院枣庄277160 中国科学院青藏高原研究所高寒生态学与生物多样性重点实验室北京100101 中国林业科学研究院荒漠化研究所北京100091

叶性状与植物的生长对策及资源利用效率密切相关,能够反映植物对环境的适应策略。文中比较分析了毛乌素沙地不同生境中(固定沙地、半固定沙地和流动沙地)8种植物叶性状的差异及其相关关系。结果表明:1)8种植物叶性状差异显著,流动沙地沙... 详细信息

叶性状与植物的生长对策及资源利用效率密切相关,能够反映植物对环境的适应策略。文中比较分析了毛乌素沙地不同生境中(固定沙地、半固定沙地和流动沙地)8种植物叶性状的差异及其相关关系。结果表明:1)8种植物叶性状差异显著,流动沙地沙米(Agriophyllum squarrosum)具有较大的比叶面积(SLA)和较小的单位质量和单位面积叶建成成本(CC_(mass)、CC_(area)),固定沙地中间锦鸡儿(Caragana intermedia)具有较高的单位质量和单位面积叶氮含量(N_(mass)、N_(area))以及叶δ^(13)C值。2)不同生活型植物叶性状存在显著差异,多年生草本植物和木本植物的SLA显著小于一年生草本植物,而N_(area)、CC_(mass)和CC_(area)显著高于一年生草本植物。3)在不同生境中,SLA与N_(mass)均呈显著正相关,但二者与叶δ^(13)C值相关性均不显著;SLA与CC_(mass)在固定和半固定沙地上呈显著正相关,但在流动沙地上呈显著负相关。毛乌素沙地不同生境植物能通过调节叶性状及其相关关系实现对生存环境的适应性。

关键词：比叶面积叶氮含量叶δ^(13)C值叶建成成本毛乌素沙地

青藏高原纳木错高寒草甸生态系统碳交换对多梯度增水的响应

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植物生态学报 2018年第3期42卷 397-405页

作者：耿晓东旭日刘永稳高寒生态学与生物多样性重点实验室中国科学院青藏高原研究所北京100101 中国科学院大学北京100049 中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心北京100101

高寒草甸是青藏高原的主要草地类型,对青藏高原生态系统碳收支具有重要的调节作用。目前,有关高寒草甸生态系统碳交换对气候变化的响应所知甚少,尤其是降水变化会如何影响高寒草甸碳交换过程的相关研究非常匮乏。该文作者于2013和2014... 详细信息

高寒草甸是青藏高原的主要草地类型,对青藏高原生态系统碳收支具有重要的调节作用。目前,有关高寒草甸生态系统碳交换对气候变化的响应所知甚少,尤其是降水变化会如何影响高寒草甸碳交换过程的相关研究非常匮乏。该文作者于2013和2014年的生长季(5–9月)在青藏高原纳木错地区高寒草甸进行多梯度人工增水实验,设置对照和5个水分添加梯度,分别增加0%、20%、40%、60%、80%和100%的降水,以研究高寒草甸生态系统在不同降水量条件下的碳交换变化。增水处理后,各处理梯度之间的土壤温度没有显著差异,而土壤含水量在不同增水处理后出现显著变化,相对于对照,增水幅度越大,对应的土壤含水量越高。综合2013和2014年的观测结果,高寒草甸生态系统整体表现为碳吸收,在20%增水处理中,净生态系统碳交换(NEE)达到最大值,随着模拟的降水梯度进一步增加,NEE逐渐下降;增水处理对生态系统呼吸(ER)无显著影响;总生态系统生产力(GEP)的变化趋势与NEE一致,即随着增水梯度增大,GEP先增加,并在增水20%处理达到最大值,随后GEP开始降低。研究表明,在高寒草甸生态系统,水分是影响GEP和NEE的重要因素,对ER影响较弱;未来适度的增水(20%–40%)能促进高寒草甸生态系统对碳的吸收。

关键词：碳交换增水高寒草甸青藏高原

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饮用水中隐孢子虫qPCR检测研究

环境科学学报 2018年第11期38卷 4243-4249页

作者：李春格李红岩李罗英于志勇杨敏孔维栋中国科学院生态环境研究中心中国科学院饮用水科学与技术实验室北京100085 中国科学院青藏高原研究所高寒生态学与生物多样性实验室北京100101

分子生物学的发展推动了分子技术在病原体检测诊断中的应用,建立成熟可靠的饮用水中隐孢子虫的分子检测方法也迫在眉睫.本研究直接提取饮用水浓缩液DNA,对隐孢子虫卵囊目的基因进行定量PCR(quantitative PCR,简称qPCR)检测,并对该体系... 详细信息

分子生物学的发展推动了分子技术在病原体检测诊断中的应用,建立成熟可靠的饮用水中隐孢子虫的分子检测方法也迫在眉睫.本研究直接提取饮用水浓缩液DNA,对隐孢子虫卵囊目的基因进行定量PCR(quantitative PCR,简称qPCR)检测,并对该体系进行了综合优化.本研究比较了不同冻融处理及不同DNA提取试剂盒对隐孢子虫卵囊DNA提取效果,结果显示,QIAamp DNA Mini kit配合冻融前处理(液氮/沸水5个循环)提取DNA含量较高,用这种方法可以提取到(4±1)个隐孢子虫卵囊DNA.本研究比较了隐孢子虫SYBR green染料法及Taqman探针法qPCR,结果显示,探针法和染料法均可以检测到10个18S rRNA基因拷贝(一个隐虫卵囊含有20个18S rRNA基因拷贝).采用该检测体系测定的去离子水和水源水中隐孢子虫的加标回收率分别达到了55%和46%;本研究提供了饮用水中隐孢子虫检测的一种可行性分子方法.

关键词：饮用水隐孢子虫定量PCR

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冰川表面冰尘洞内病毒研究进展

冰川冻土 2019年第6期41卷 1496-1504页

作者：臧琳刘勇勤刘晓波中国科学院青藏高原研究所高寒生态学与生物多样性重点实验室北京100101 中国科学院青藏高原环境变化与地表过程重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049 中国科学院加德满都科教中心尼泊尔加德满都44618

病毒在驱动生态系统高生物多样性形成以及生态系统营养物和有机物的循环过程中均发挥着重要的作用。冰川洞作为冰冻圈微生物活动的热点,为病毒提供了特殊的生存环境,驱使病毒产生了生存与适应机制。通过综述国际上近些年来关于冰川表面... 详细信息

病毒在驱动生态系统高生物多样性形成以及生态系统营养物和有机物的循环过程中均发挥着重要的作用。冰川洞作为冰冻圈微生物活动的热点,为病毒提供了特殊的生存环境,驱使病毒产生了生存与适应机制。通过综述国际上近些年来关于冰川表面冰尘洞内病毒的主要研究成果,内容涉及冰尘洞在冰川生态系统中的重要性,冰尘洞内病毒的丰度与生产力,冰尘洞内病毒的遗传多样性,病毒与宿主的相互作用关系,以及病毒对于冰尘洞碳循环和食物网的重要性。此外,还总结了当前冰尘洞内病毒研究存在的空白:形态多样性、降解率、分离培养、冰川表面散落冰尘内病毒,指出了未来研究需要重点关注的几个方面,为进一步研究病毒对于冰尘洞生态系统的重要影响提供科学参考,并且对青藏高原冰川表面冰尘洞内病毒未来的研究提出了展望。

关键词：病毒冰川冰尘洞营养物质循环遗传多样性