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越冬动物肠道微生物多样性及功能研究进展

生物多样性 2024年第3期32卷 151-163页

作者：郝操吴东辉莫凌梓徐国良广州大学地理科学与遥感学院广东省农村水环境面源污染综合治理工程技术研究中心广州510006 东北师范大学环境学院国家环境保护湿地生态与植被恢复重点实验室长春130117 中国科学院东北地理与农业生态研究所湿地生态与环境重点实验室长春130102

越冬是全球温带和寒带地区动物生活史和演化过程的重要阶段,顺利越冬对于动物种群的繁衍与维持至关重要。肠道微生物与宿主长期共同进化并形成复杂的共生关系,在动物生长发育、健康调控及恶劣环境适应等方面发挥着重要作用。越冬动物不... 详细信息

越冬是全球温带和寒带地区动物生活史和演化过程的重要阶段,顺利越冬对于动物种群的繁衍与维持至关重要。肠道微生物与宿主长期共同进化并形成复杂的共生关系,在动物生长发育、健康调控及恶劣环境适应等方面发挥着重要作用。越冬动物不仅在形态、生理和行为方面发生适应性变化,其肠道微生物也发生改变,这对宿主适应低温不可或缺。近些年越冬动物肠道微生物工作日渐受到重视,鉴于肠道微生物的重要意义,本文总结和评述了4个方面内容:(1)越冬动物肠道微生物领域的研究现状。该领域发文量近年来增长快速,冬眠动物肠道微生物研究最多且更为深入。肠道微生物多样性、影响因素和群落构建机制以及肠道微生物对动物越冬的作用机制是该领域的研究热点;(2)越冬动物肠道微生物群落多样性、组成及其功能基因的变化。冬季动物肠道细菌群落以拟杆菌门、厚壁菌门和变形菌门为主,且多样性较夏季更低。冬眠动物肠道细菌群落的功能基因以脂肪代谢为主;(3)影响冬季动物肠道微生物群落的主要因素。肠道微生物群落与越冬宿主肠道形态和生理、物种类别、食性、越冬策略及外界环境时空和气候变化密切联系;(4)肠道微生物在动物越冬方面发挥的重要功能。肠道微生物参与宿主营养获取和能量代谢、调节宿主产热、影响宿主抗冻性及免疫力。本研究可增加人们对非生长季动物肠道微生物多样性维持及其生态功能的认识,并帮助深入思考肠道微生物及其与宿主互作机制在调控动物适应环境变化方面的潜在影响。

关键词：冬眠滞育肠道菌群宿主–微生物互作冬季生物多样性冷适应

互花米草入侵对黄河三角洲湿地土壤汞及甲基汞的影响

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湿地科学 2024年第3期22卷 376-386页

作者：靳宏彪郑美洁张仲胜武海涛吉林师范大学地理科学与旅游学院吉林四平136000 沈阳大学环境学院辽宁沈阳110000 中国科学院湿地生态与环境重点实验室中国科学院东北地理与农业生态研究所吉林长春130102

互花米草(Spartina alterniflora)入侵已成为中国滨海湿地面临的严重问题,但是互花米草入侵是否会改变河口湿地汞甲基化过程的研究较少。于2019年7月5日至7月11日,采集黄河三角洲芦苇湿地、碱蓬湿地、柽柳湿地、光滩及不同入侵年限互花... 详细信息

互花米草(Spartina alterniflora)入侵已成为中国滨海湿地面临的严重问题,但是互花米草入侵是否会改变河口湿地汞甲基化过程的研究较少。于2019年7月5日至7月11日,采集黄河三角洲芦苇湿地、碱蓬湿地、柽柳湿地、光滩及不同入侵年限互花米草湿地(入侵5 a、7 a、10 a、15 a和20 a)的土壤样品,对比分析互花米草湿地与其他采样地土壤中全汞和甲基汞的含量差异,探究互花米草入侵影响下甲基汞含量变化的主要影响因子。研究结果表明,互花米草湿地土壤中全汞质量比平均值为75.74μg/kg,显著小于其他采样地;互花米草湿地土壤中甲基汞质量比平均值为4.19μg/kg,甲基汞占全汞比例的平均值为6.16%,大于其他采样地,互花米草具有较高的汞甲基化潜力;随着入侵年限增加,互花米草湿地土壤中全汞含量减小,而甲基汞含量和甲基化率总体上增大;所有采样地土壤中全汞含量与铁元素含量显著正相关,互花米草湿地土壤中甲基汞含量与全硫含量显著正相关,硫元素含量是影响互花米草湿地土壤中甲基化的重要因子。

关键词：互花米草河口湿地汞甲基汞环境因子

减水减氮对黑土设施茄子产量与土壤剖面氮素盈余的影响

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中国土壤与肥料 2024年第6期 110-119页

作者：李仕勇朱帅许思思吕雪梅王耀陈一民隋跃宇周萌焦晓光黑龙江大学现代农业与生态环境学院黑龙江哈尔滨150080 中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土区农业生态重点实验室黑龙江哈尔滨150081

黑土设施蔬菜生产中普遍存在施肥过量和灌水频繁的问题,通过研究减水减氮对黑土设施大棚蔬菜产量、土壤剖面硝态氮累积以及土壤-蔬菜系统氮素盈余的影响,可以为优化黑土设施蔬菜生产中的氮素养分管理技术、减少氮素损失、减轻环境污染... 详细信息

黑土设施蔬菜生产中普遍存在施肥过量和灌水频繁的问题,通过研究减水减氮对黑土设施大棚蔬菜产量、土壤剖面硝态氮累积以及土壤-蔬菜系统氮素盈余的影响,可以为优化黑土设施蔬菜生产中的氮素养分管理技术、减少氮素损失、减轻环境污染提供科学依据。以典型黑土菜地为研究对象,设不施氮肥处理(CK)、常规水肥处理(WF)、80%常规水处理(80%WF)、80%常规肥处理(W80%F)4个处理,研究减水减氮对设施茄子产量、氮素利用效率、土壤剖面硝态氮累积和土壤-蔬菜系统的氮盈余状况的影响。与CK处理相比,WF、80%WF、W80%F处理产量均显著提高。与WF处理相比,W80%F处理茄子产量无显著变化,但80%WF处理茄子产量显著降低6.44%~8.40%;减水减氮处理的果实吸氮量较WF处理无显著变化;与WF处理相比,80%WF处理的氮肥利用率、氮肥农学效率、氮肥偏生产力显著降低11.00%、56.66%、6.21%,W80%F处理的氮肥农学效率、氮肥偏生产力显著提高11.22%、24.69%;同时,与WF处理相比,80%WF处理的0~100 cm土层的硝态氮累积量显著提高3.90%~7.73%,W80%F处理显著降低3.60%~6.07%,各处理土壤氮素盈余量维持在195.24~234.69kg/hm^(2)。此外,土壤氮素盈余与灌溉量、施氮量和硝态氮累积量显著相关。减水减氮处理可以显著增加0~60 cm土壤中的氮素盈余并将硝态氮有效保存在100 cm内的土层中,减少淋失风险,达到高效生产和减少环境污染的双重目的。

关键词：减水减氮设施茄子土壤剖面硝态氮累积量氮素盈余

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基于功能性状的土壤动物群落生态学研究进展

应用生态学报 2024年第4期35卷 1150-1158页

作者：孙新谢致敬乔志宏高梅香殷睿常亮吴东辉刘满强朱永官中国科学院城市环境研究所福建厦门361021 中国科学院大学北京100049 东北师范大学环境学院长春130022 中国科学院东北地理与农业生态研究所长春130102 宁波大学土木工程与地理环境学院浙江宁波315211 西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 兰州大学草地微生物研究中心草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室兰州730020 中国科学院生态环境研究中心北京100085

功能性状是生物对周围环境响应与适应的直观表现,同时影响一系列的生态系统功能。土壤动物的功能性状可较好地表征和预测环境变化及其所在生态系统的功能变化。综合物种、系统发育及功能性状的多维分析,有助于全面和深入理解土壤动物分... 详细信息

功能性状是生物对周围环境响应与适应的直观表现,同时影响一系列的生态系统功能。土壤动物的功能性状可较好地表征和预测环境变化及其所在生态系统的功能变化。综合物种、系统发育及功能性状的多维分析,有助于全面和深入理解土壤动物分布格局、群落构建机制及生态系统功能。本文在阐述土壤动物功能性状常用表征指标和生态学意义的基础上,系统分析了基于功能性状的土壤动物群落响应环境变化及其群落构建过程的相关研究进展,并提出未来在理论上应重点关注生物互作的生态进化过程对土壤动物功能性状的影响,在方法上应注重具有生态学意义的功能性状数据库的建立,还应重视利用功能性状与生态功能的关系指导生态恢复实践,促进土壤生物多样性保护及资源可持续利用。

关键词：生物多样性功能性状土壤动物功能多样性群落构建

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光照与浮游动物耦合作用对浮游植物群落的影响——以小兴凯湖为例

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湿地科学 2024年第2期22卷 227-235页

作者：董向前袁宇翔路永正武海涛侯璐蔡羽曼朱晓艳吉林建筑大学松辽流域水环境教育部重点实验室吉林长春130118 中国科学院湿地生态与环境重点实验室中国科学院东北地理与农业生态研究所吉林长春130102

光照是浮游植物光合作用必需的能源,浮游动物是浮游植物的重要捕食者,二者直接影响浮游植物的生长,然而光照与捕食胁迫耦合作用下浮游植物群落结构的响应特征仍不清楚。2022年8月中旬,采集小兴凯湖原位水样,通过室内培养实验,模拟研究... 详细信息

光照是浮游植物光合作用必需的能源,浮游动物是浮游植物的重要捕食者,二者直接影响浮游植物的生长,然而光照与捕食胁迫耦合作用下浮游植物群落结构的响应特征仍不清楚。2022年8月中旬,采集小兴凯湖原位水样,通过室内培养实验,模拟研究了光照变化和浮游动物捕食胁迫下浮游植物群落组成与生长的响应特征。结果表明,浮游植物丰度与光照强度存在线性关系,而且浮游植物丰度对光照强度变化的响应存在一定的滞后性。浮游动物的存在降低了浮游植物群落的生物多样性,但增加了水华藻类铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的竞争优势。本研究结果有助于深入了解湖泊生态系统中浮游植物对环境变化的响应机制,为全面推进兴凯湖水华防治与可持续管理提供科学依据。

关键词：光照浮游动物浮游植物水华

大兴安岭多年冻土区两种水体温室气体浓度动态与冬季储存特征

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生态学报 2024年第5期44卷 1918-1927页

作者：薛璟陈辛安王宪伟孙晓新东北林业大学林学院森林生态系统可持续经营教育部重点实验室哈尔滨150040 黑龙江三江平原湿地生态系统国家定位观测研究站抚远156500 中国科学院东北地理与农业生态研究所中国科学院湿地生态与环境重点实验室长春130102

北方内陆水体是温室气体排放的热点,对量化区域碳收支起重要作用,但其排放的季节变化尚不清楚。观测了大兴安岭多年冻土区府库奇河及其改道形成的牛轭湖(演替晚期)冻结期冰层中储存的二氧化碳(CO_(2))和甲烷(CH_(4))浓度,并比较了两种... 详细信息

北方内陆水体是温室气体排放的热点,对量化区域碳收支起重要作用,但其排放的季节变化尚不清楚。观测了大兴安岭多年冻土区府库奇河及其改道形成的牛轭湖(演替晚期)冻结期冰层中储存的二氧化碳(CO_(2))和甲烷(CH_(4))浓度,并比较了两种水体中CO_(2)和CH_(4)浓度在三个不同时期(冻结期、非冻结期、春季融化)的差异。结果表明:两种水体CO_(2)和CH_(4)浓度季节变化存在差异。牛轭湖在冻结期水体中CO_(2)和CH_(4)浓度最高,有明显的冰下积累现象,其中CH_(4)浓度平均值为(2.21±0.54)μmo/L,分别是非冻结期和春季融化期水体CH_(4)浓度的5倍和14倍。河流水体中CO_(2)和CH_(4)浓度最高出现在春季融化期,显著高于非冻结期和冻结期(P环境因子的影响,与可溶性有机碳(DOC)正相关(P研究明确了大兴安岭多年冻土区两种水体溶解性CO_(2)和CH_(4)的季节变化特征与冬季温室气体储存能力,为深入认知该区域水体碳循环过程提供重要数据支持。

关键词：溶解CO_(2)和CH_(4)浓度冰层覆盖时期内陆水域冰气泡

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未来气候变化下嫩江流域生态流量与生物多样性演变预估

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水生态学杂志 2024年

作者：马秋生陈末孙佳豪章清松吴燕锋黑龙江大学水利电力学院黑龙江大学寒区地下水研究所中国科学院东北地理与农业生态研究所

分析嫩江流域未来气候变化下的生态流量变化和生物多样性演变，为流域水资源管理和水生态系统保护提供科学依据。以嫩江流域为研究对象，以大赉水文站历史日径流量数据和基于CMIP6气候情景数据，利用率定后的HYDROTEL模型，在模拟未来... 详细信息

分析嫩江流域未来气候变化下的生态流量变化和生物多样性演变，为流域水资源管理和水生态系统保护提供科学依据。以嫩江流域为研究对象，以大赉水文站历史日径流量数据和基于CMIP6气候情景数据，利用率定后的HYDROTEL模型，在模拟未来日径流量的基础上，采用水文变异指标法评估未来生态流量、环境流量和生物多样性的变化。研究表明：与历史时期比较，未来3种气候情景 (SSP126、SSP370和SSP585)下：嫩江流域水文指标将发生较大改变，来水不确定性增大，生态流量稳定性降低，其中在SSP126和SSP370情境下总改变程度分别为69%和75%；环境流枯水流量事件和高脉冲流量事件频率在SSP126情景下增加了3.23%和0.54%；在SSP370情景下增加了7.56%和0.38%；在SSP585情景下增加了8.01%和1.02%。嫩江流域环境流组成大部分流量过程划入枯水流量和高流量脉冲事件，流量的变化范围在缩小，环境流的组成逐渐单一化。与历史时期比较(生物多样性指数均值为0.29)，未来气候变化下，嫩江流域生物多样性呈增加趋势，在SPP126，SSP137和SSP585情景下生物多样性指数均值分别为0.39，0.36和0.37。

关键词：生态流量环境流量气候变化生物多样性嫩江流域

长期有机肥和化肥配施对黑土细菌群落特征和大豆产量的影响

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第5期32卷 804-815页

作者：方海瑞刘俊杰陈雪丽姜宇刘株秀顾海东万书明肖洋黑龙江大学现代农业与生态环境学院哈尔滨150080 黑龙江省黑土保护利用研究院哈尔滨150086 中国科学院东北地理与农业生态研究所哈尔滨150081 黑龙江省农业科学院黑河分院黑河164300

有机物料还田是提高土壤微生物多样性和提升土壤质量的主要措施,但目前有机物料还田对黑土关键土壤微生物类群的影响及其与大豆产量间的关系尚未充分明确。本研究基于东北地区44年长期黑土定位试验,研究不同施肥措施与土壤理化性质、细... 详细信息

有机物料还田是提高土壤微生物多样性和提升土壤质量的主要措施,但目前有机物料还田对黑土关键土壤微生物类群的影响及其与大豆产量间的关系尚未充分明确。本研究基于东北地区44年长期黑土定位试验,研究不同施肥措施与土壤理化性质、细菌群落和大豆产能间的关联特征。结果表明:与无肥(NoF)对比,单施有机肥(M)和化肥配施有机肥(CFM)处理显著增加了土壤养分含量、微生物量碳和微生物量氮含量。化肥配施秸秆(CFS)处理的土壤细菌丰富度和多样性低于单施秸秆(S),而化肥配施有机肥(CFM)处理的土壤细菌丰富度和多样性高于单施有机肥处理(M)。相比于NoF,施肥导致富营养型细菌类群(r策略)与寡营养型细菌类群(K策略)的比值增加。长期秸秆还田(S和CFS)和施用化肥(CF)增加了细菌网络复杂性,而长期添加有机肥(M和CFM)降低了网络复杂性。结构方程模型表明土壤铵态氮、碳氮比、细菌网络结构复杂性和关键类群[硝化螺旋菌属(Nitrospira)与芽单胞菌属(Gemmatimonas)]丰度与大豆产量呈显著正相关关系。有机肥配施化肥(CFM)有利于提高关键功能微生物类群丰度、群落多样性和大豆产量。

关键词：黑土区施肥措施土壤理化性状细菌关键类群大豆产量

吉林莫莫格国家级自然保护区河流湿地的鱼类栖息地修复效果评价

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湿地科学 2024年第1期22卷 1-15页

作者：杨富亿文波龙李晓宇刘宏远邹畅林中国科学院湿地生态与环境重点实验室中国科学院东北地理与农业生态研究所吉林长春130102 吉林莫莫格国家级自然保护区管理局吉林白城137300

鱼类是水禽栖息地及其迁徙停歇地中的重要食物基础。吉林莫莫格国家级自然保护区是白鹤(Grus leucogeranus)和东方白鹳(Ciconia boyciana)等珍稀濒危鸟类迁徙的重要停歇地。针对该保护区中的鱼类资源增殖能力下降、水禽栖息地及其迁徙... 详细信息

鱼类是水禽栖息地及其迁徙停歇地中的重要食物基础。吉林莫莫格国家级自然保护区是白鹤(Grus leucogeranus)和东方白鹳(Ciconia boyciana)等珍稀濒危鸟类迁徙的重要停歇地。针对该保护区中的鱼类资源增殖能力下降、水禽栖息地及其迁徙停歇地的适宜性水平降低的现状,2016年至2017年期间,采用湿地水文和基底修复的方法,对嫩江近岸浅水区和洪泛区中鱼类的自然栖息地进行了修复;鱼类栖息地修复前、后,分别于2015年9月和2017年11月至2021年9月期间,在鱼类栖息地,开展了鱼类样本采集和调查,研究了鱼类栖息地修复前、后鱼类群落的组成和结构特征,评价了鱼类栖息地的修复效果。研究结果表明,与鱼类自然栖息地相比,修复栖息地的鱼类物种数量明显增多,而经济鱼类的相对种群生物量和相对种群数量却分别减小了16.02%和39.98%,小型非经济鱼类的相对种群生物量和相对种群数量比自然栖息地分别增大了1.43倍和63.54%,鱼类现存资源量、平均年鱼类现存资源量和平均年鱼类分布密度大幅增加;修复栖息地鱼类群落的Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数比自然栖息地分别减小了31.98%和34.42%。所采用的湿地水文和基底修复方法,提高了修复栖息地对鱼类的适宜性,促进了鱼类资源自然增殖和种群自我发展,实现了嫩江近岸浅水区和洪泛区作为水禽栖息地及其迁徙停歇地功能的可持续性,弥补了自然栖息地适宜性差、鱼类自然增殖能力低和种群发展不可持续的缺陷。该修复方法可以为松嫩平原湿地型自然保护区鱼类栖息地修复提供借鉴。

关键词：鱼类栖息地修复河流湿地吉林莫莫格国家级自然保护区