【目的】探究不同注干剂的残存期和持效期,系统评估5%(质量分数,下同)甲维盐可溶性液剂、5%阿维菌素乳油及1%甲维盐-9%吡虫啉可溶性液剂在松树体内的输导分布、残留动态,为松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)病的科学防控提供技术支撑。【方法】以马尾松(Pinus massoniana)为对象,通过在松树不同部位分层取样,结合液相色谱-质谱法(LC-MS),定量分析药剂在树体内的输导分布与残留动态;在注干后对松树进行松材线虫接种,并设计二次接种以模拟线虫持续侵染,观察并统计松树的发病情况,评估药剂的持续防病效果。【结果】3种注干药剂注干后,都可以输导至马尾松的各个部位,其中主干最多,枝梢略少。在树体内残留总体上可以维持3 a左右,但还是以注药第1年残留最高,第2年次之,第3年进一步衰减。相比之下,5%甲维盐的输导效率和残留量最高,胸径为12 cm的马尾松注药3 a后离注干点1 m处残留含量(质量分数,下同)仍达24.609 mg/kg,3 a后2次接种防治效果仍然可达37.50%;5%阿维菌素因亲脂性强、降解快,3 a后顶枝残留量未检出,2次接种防治效果仅为12.50%;1%甲维盐-9%吡虫啉抑制线虫能力不足,发病最早。同种药剂高剂量(60 mL)注药可以有效提升残留量,胸径为15 cm的马尾松注射60 mL 5%甲维盐1 a后离注干点1 m处的残留含量(质量分数,下同)达33.900 mg/kg,远高于注射30 mL 5%甲维盐的2.405 mg/kg。在注射方式上,微孔注射与自流式在注射1和2 a时并不存在明显差异,均对残留分布影响较小。【结论】3种注干药剂在注干后,可以输导至树体的各个部位。相比之下,5%甲维盐输导效率和残留量更高,是长效防控松材线虫病的优选药剂。3种药剂在注干后均可以较长时间预防松材线虫病,注干1或2 a后的残留量高且防治效果良好,注干3 a后防治效果明显下降。
【目的】研究一种自制新型复配杀线虫剂3%(质量分数,下同)氟吡菌酰胺-5%甲维盐微乳剂,探究其对松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)的毒力活性及其在防治松材线虫病方面的潜力,为研发出更加高效且具备快速输导能力的药剂提供参考。【方法】采用浸虫法测定这种新型复配微乳剂(3%氟吡菌酰胺-5%甲维盐微乳剂)以及另外两种市售常用药剂(5%甲维盐微乳剂和5%阿维菌素乳油)的杀线效果;以这3种药剂的两种亚致死浓度(LC10和LC30)处理松材线虫来检测其对线虫繁殖能力的抑制效果;在林间将这3种药剂进行树干注射,观察药剂的可吸收性,以及被树体成功吸收药剂对马尾松造成的敏感性状况;在注药90 d后采集注干松树的枝干样本,检测分析药剂在树体内的输导分布动态;并在注药后100 d对处理马尾松进行人工接种松材线虫,观察统计各药剂对松材线虫病的防治效果。【结果】3%氟吡菌酰胺-5%甲维盐自配微乳剂、5%甲维盐微乳剂、5%阿维菌素乳油处理松材线虫24 h后,测定的致死中浓度(LC50)数值分别为2.644 0、27.678 4、42.891 1 mg/L。3 种供试药剂中,3%氟吡菌酰胺-5%甲维盐微乳剂的杀线能力最强,并且经过低浓度药剂处理过的松材线虫的种群繁殖数量均显著低于对照组。3种药剂注干7 d后,自制复配药剂和5%阿维菌素乳油能够被树体完全吸收,5%甲维盐微乳剂难以被吸收。各药剂注射180 d后,自制复配药剂对树体造成的敏感性情况轻微,注药点的木质部产生轻微的变色情况,5%阿维菌素乳油对树体造成的敏感性严重,注药点的木质部产生了严重的变色情况。在注药90 d后,在树体顶部能够检测到所有药剂的残留。在注干点以下0.5 m位置,复配3%氟吡菌酰胺-5%甲维盐微乳剂中氟吡菌酰胺残留含量(质量分数,下同)达到最高,为0.13 mg/kg,甲维盐残留含量0.07 mg/kg,5%阿维菌素残留含量0.1 mg/kg。2种药剂残留含量均在注干点以上0.5 m位置达到最高,此部位复配药剂中的氟吡菌酰胺的残留含量为55.65 mg/kg,残留含量显著高于其余药物。并且从整体看,复配药剂中的氟吡菌酰胺在树体内的残留含量高于甲维盐的残留含量以及5%阿维菌素乳油。于当年7月中旬接种松材线虫,在接种270 d后注射过药剂的马尾松均保持健康,而未经药剂处理的马尾松在接种后100 d出现感染迹象,表明所有药剂都能有效预防松材线虫病的发生。【结论】毒力效果分析表明,新型自制复配药剂对松材线虫具有较强的毒力作用,在林间对马尾松进行注射后,其可吸收性良好,马尾松对其敏感性轻微,并且在松树体内有良好的输导效果。同时,能够预防松材线虫的感染,具备良好的防效,可继续开展配方的优化以及林间的大面积应用。
【目的】利用受不同线虫侵染的马尾松(Pinus massoniana)茎干部位代谢组,筛选出适合用于松材线虫病(pine wilt disease,PWD)早期诊断的代谢物指标,以有效提高对松材线虫病的防控。【方法】选择3种具有不同致病力的线虫:强毒力松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)虫株FCBX,强毒力拟松材线虫(Bursaphelenchus mucronatus)虫株BM7,无毒力拟松材线虫(Bursaphelenchus mucronatus)虫株FCBM,均于南京林业大学森林病理实验室分离和培养。将其接种至生长状态相似的4年生马尾松,以验证其对马尾松的毒力,空白对照(CK)接种无菌水。利用超高效液相色谱和串联质谱(ultra-high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry, UPLC-MS/MS)测定接种3 d后马尾松茎干部位的代谢组分,利用主成分分析对代谢组进行质控,通过代谢物表达量差异P值和投影重要性(variable importance projection, VIP)值相结合的方法筛选出在松材线虫接种后特异性表达的代谢产物,并利用高效液相色谱仪(ultra-performance liquid chromatography, UPLC)对筛选出的特异性代谢物进行靶向检测和验证。【结果】马尾松茎干部位检测代谢产物的结果可靠,3种线虫对马尾松的毒力有明显差异。 7-脱氢胆固醇(7-dehydrocholesterol)是在接种不同线虫的马尾松代谢比较组中共同的代谢物,利用高效液相色谱法测定其在马尾松接种不同线虫3、7、21 d后的含量,该物质只在接种强毒力松材线虫株FCBX处理组中可以检测到,含量(质量分数)分别为4.09、66.77、28.8 μg/g,在无菌水对照处理组(CK)以及接种强毒力和无毒力两种拟松材线虫株BM7、FCBM处理组中无法检测到7-脱氢胆固醇的存在。【结论】在马尾松代谢组中筛选出的7-脱氢胆固醇,是马尾松被松材线虫早期侵染后的一种特异性代谢物,该特异性可以将松材线虫侵染与其他不同种线虫侵染的马尾松区分开,因此检测7-脱氢胆固醇含量可以用于松材线虫病的早期诊断。
【目的】云杉花墨天牛(Monochamus saltuarius)是东北地区松材线虫 (Bursaphelenchus xylophilus) 病传播的媒介昆虫,考察不同捕捉方法对其成虫的野外捕捉效果,为控制松材线虫的传播提供参考。【方法】在黑龙江省尚志市东北林业大学帽儿山试验林场,同时用信息素诱捕和树干式捕捉器进行云杉花墨天牛野外捕捉试验,比较2种方法捕捉云杉花墨天牛的种类、健全率及天牛的雌雄比例,并依据云杉花墨天牛雌虫卵巢发育状态判断成虫是否进行了营养补充;信息素诱捕采用针对松墨天牛开发的诱芯中捷四方、F8及针对云杉花墨天牛开发的诱芯ZL-1,比较3种诱芯对云杉花墨天牛的野外诱捕效果。【结果】2种方法捕捉天牛种类略有差异,其中云杉花墨天牛都是数量最多的种类,并且雌雄比例基本相同,但树干式捕捉器诱捕天牛的健全率高于信息素诱捕;信息素诱捕的云杉花墨天牛雌虫卵巢发育均达到4级,表明雌虫已经进行了取食补充营养,树干式捕捉器7月之前捕获的雌虫卵巢发育均为1级,表明这个时期捕捉的雌虫刚出孔且未取食补充营养;F8诱芯野外诱捕云杉花墨天牛的活性略低于中捷四方和ZL-1 诱芯,但3种诱芯对雌雄两性的引诱活性没有差异。【结论】云杉花墨天牛是试验所在地区墨天牛的优势物种,作为松材线虫的传播媒介,需要密切关注其种群动态。信息素诱捕持效期长,适合进行云杉花墨天牛种群监控,但信息素诱集的个体已经取食补充营养,因此不能有效地控制松材线虫的传播;树干式捕捉器可以捕捉树干上刚出孔的云杉花墨天牛成虫,即可以在成虫取食补充营养和传播松材线虫之前将其捕获,适合未来开发成为控制松材线虫传播的手段;另外,树干式捕捉器捕捉天牛的健全率高,也适用于科研用活虫的采集。
【目的】确定不同药剂注干后在松树体内的输导残留情况及防病效果,筛选出持效性强、防治效果好的树干注射剂,为树干注射预防松材线虫病提供基础数据。【方法】采用浸虫法测定5%(体积分数,下同)甲维盐可溶性液剂、5%阿维菌素乳油和1%甲维盐-9%吡虫啉可溶性液剂等3种药剂对松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)的室内毒杀效果;将3种药剂以亚致死浓度LC20喷洒至灰葡萄孢(Botrytis cinerea)上,以无菌水为对照,接种松材线虫来检测其对线虫取食繁殖的影响;在林间用3种药剂进行树干注射,分析注干1 a和660 d后药剂在马尾松体内输导残留情况。于注干后次年6月对注干马尾松进行二次人工接种松材线虫,观察统计注干1 a后对松材线虫病的防病效果。【结果】5%甲维盐可溶性液剂、5%阿维菌素乳油和1%甲维盐-9%吡虫啉可溶性液剂3种药剂处理线虫24 h后的致死中浓度(LC50)分别为10.879 8、57.008 7、93.693 9 mg/L。在喷洒了亚致死浓度LC20药剂的灰葡萄孢上接种线虫,3种药剂均能显著抑制线虫的取食速率,还能显著降低线虫的种群数量(分别为333、466和500条/皿,对照为47 766条/皿),其差异显著。在3种药剂注干1 a后,均由注药点位置往上输导,除5%阿维菌素乳油外,其他两种均能在顶梢检测到药剂的存在,其中5%甲维盐可溶性液剂残留含量(质量分数)为0.006 3 mg/kg;复配药剂中吡虫啉残留含量(质量分数)最高,为0.213 0 mg/kg;甲维盐残留含量(质量分数)为0.082 3 mg/kg。甲维盐与复配药剂中的吡虫啉分别在注干点以上2.0 m与0.5 m处存在药量的蓄积,含量远远高出其他部位,其残留含量(质量分数)分别为12.863 6、128.395 2 mg/kg。注干660 d后,树体内各药剂残留含量较上年有所减少,但各药剂均在顶梢能检测到残留,其中复配药剂总残留含量(质量分数)最高为0.125 1 mg/kg,甲维盐残留含量(质量分数)为0.074 1 mg/kg,阿维菌素残留含量(质量分数)为0.012 4 mg/kg。与注干1 a时的结果相比,随着高度的增加,甲维盐可溶性液剂与复配药剂不再出现某个部位药残量最高的情况,而是残留含量逐渐减少。对注干450 d后的松树人工接种松材线虫,枝条接种75 d后调查,在5%甲维盐可溶性液剂、5%阿维菌素乳油和1%甲维盐-9%吡虫啉可溶性液剂注干的松树上,防病效果均为100%。继续观察发现,5%阿维菌素乳油的预防效果明显更好。【结论】5%甲维盐可溶性液剂、5%阿维菌素乳油和1%甲维盐-9%吡虫啉可溶性液剂等3种药剂对松材线虫不仅具有较强的毒杀能力,而且注干后在松树体内具有良好的输导性和持久性。同时,在预防松材线虫感染方面,都在注干第2年仍然具有较好的预防性效果。在本试验的3种药剂中,又以5%阿维菌素乳油有更好的林间防效,可在林区内进行大面积推广和应用。
【目的】马尾松(Pinus massoniana)是中国南方山地的乡土树种,具有重要的经济和生态价值。随着松材线虫病的入侵,开展抗松材线虫病马尾松的选育,为马尾松的抗病育种提供优良家系材料日益重要。【方法】以5个松材线虫病较严重的省(区)马尾松林的51个抗性优树的725株1年生半同胞子代为材料,通过人工接种5 000条松材线虫进行家系抗性评价。将接种抗病表型数据结合马尾松101.6 K液相探针靶向测序数据进行全基因组关联分析(GWAS)。【结果】共筛选到4个高抗家系和10个中抗家系,作为马尾松优良抗病种质资源。混合线性模型(MLM)共得到5个显著SNP位点,总计表型解释率7.69%~11.24%;一般线性模型(GLM)共得到4个显著SNP位点,总计表型解释率5.96%;BLINK模型共得到11个显著SNP位点,总计表型解释率12.86%~26.43%。这些显著SNP位点共关联9个功能基因,包含P450蛋白家族,果胶甲酯酶抑制蛋白(PMEIs)等功能基因。这些基因可能通过影响细胞壁结构、细胞膜上特异蛋白识别等方式帮助树体调控松材线虫入侵后的免疫反应。【结论】选育的14个抗性家系可作为马尾松抗病育种优良家系材料,关联分析筛选得到9个抗病侯选基因,为解析马尾松抗病机理和实现抗病马尾松早期选择奠定基础。
【目的】探索余姚市生态公益林6种主要群落物种多样性及生物量空间格局,分析环境因子对公益林生物量和物种多样性的影响。【方法】以2020年浙江省余姚市生态公益林175个样地调查数据为基础,采集各样地乔木、灌木层的物种、树高、胸径、地径、盖度等数据,结合林分因子及相应气候和土壤因子数据,分析余姚市生态公益林6种主要群落类型物种多样性、生物量空间格局及与环境因子间的关系。【结果】①余姚市生态公益林生物量现存总量为6.048×106 t,平均单位面积生物量为163.61 t/hm2。②公益林主要群落生物量表现出明显的空间规律,整体呈北高南低的空间分布特征,与海拔、纬度、平均树高和平均胸径均显著正相关(P<0.05),与降水量显著正相关(P<0.05),与土壤容重显著负相关(P<0.05),与土壤氮和土壤磷含量显著正相关(P<0.05)。③不同群落Shannon-Wiener指数总体差异显著(P<0.05),从大到小表现为阔叶林>针阔混交林>竹林>杉木林>松林>灌木林,Shannon-Wiener指数与郁闭度、平均胸径呈显著相关(P<0.05),与土壤氮、有机质含量和土壤含水率显著正相关(P<0.05)。【结论】余姚市生态公益林主要群落生物量空间异质性呈显著的地理分层特征,在空间分布上受多维度环境因素综合作用,主要受地形因子(海拔、纬度)、林分特征(平均胸径、树高)与土壤条件(土壤氮、磷含量、容重)的耦合驱动。群落物种多样性对环境梯度呈现差异响应:阔叶林通过郁闭度与土壤肥力(有机质、含水率)的协同作用维持最大Shannon-Wiener指数;降水驱动公益林生物化学过程,与群落生物量积累存在显著相关性。
【目的】以30个观果海棠品种为研究对象,对果实色彩观赏特征进行分析,旨在为观果海棠育种与景观应用提供参考。【方法】基于对果实色彩时令特征的观测,确定参试各品种所在色系类群和适宜观赏期,分析观果海棠品种群的色彩和时令多样性与互补性。【结果】基于果实色彩参数聚类分析,当欧氏距离=3时,将海棠分为绿色系(10.0%)、黄色系(16.6%)、橙色系(6.7%)、红色系(60.0%)和紫色系(6.7%)5个色系;就亮度值(L*)而言,绿色系(67.7)>黄色系(64.9)>橙色系(46.5)>红色系(32.6)>紫色系(20.5);海棠果实的最佳观赏期主要集中于“三秋”时令(9—11月),观赏多度指数呈现正态分布规律,其中初秋为50.0%、中秋为60.0%、晚秋为63.3%;最佳观赏期平均为1.5个月,最短为1个月,最长达3个月;基于对果实的色彩鲜艳度、果面光泽及斑点有无,将30个观果海棠品种的色彩观赏性分为3个等级(A、B、C),其中A等级品种有‘寒烟翠’、‘红珠宝’、‘红鸥’、‘红珍珠’、‘虹图’、‘盛夏’、‘十月光辉’和‘雨霁’。【结论】观果海棠品种果实色彩丰富度提高,群体观赏季和单品种观赏期延长,多色系、多时令的观果品种可以为秋季旅游观赏提供重要支撑,对促进海棠旅游产业发展具有重要意义。
【目的】了解退耕还林后阔叶混交林与毗邻红松(Pinus koraiensis)人工林中步甲科(Carabidae)昆虫群落结构及其多样性差异,确定指示监测物种,揭示研究区边缘效应,明确红松人工林在维护生物多样性中的作用。【方法】于2017与2018年5—9月在吉林市丰满区研究区根据距离梯度划分为红松人工林、交错区以及阔叶混交林,并采用巴氏罐诱捕法,在3种生境内均布设27个诱杯,对步甲进行为期2 a的连续诱集,根据形态学进行分类鉴定。此外,步甲群落结构及α多样性指数差异采用单因素方差分析进行判断,不同α多样性指数间相关性采用Pearson相关系数进行判断,物种数、常见物种数及优势物种数随个体数变化趋势采用Hill多样性内插外推分析判断,β多样性采用非度量多维尺度分析、置换多元方差分析及相似性百分比进行判断,指示物种采用IndVal指示值进行判断。【结果】捕获昆虫中步甲共计9亚科41种3 755头,红松人工林中8亚科34种1 037头,交错区中9亚科38种1 643头,阔叶混交林中9亚科32种1 075头,3种生境共有步甲29种。步甲亚科(Carabinae)个体数在阔叶混交林中显著高于其他2种生境(P<0.05),地甲亚科(Harpalinae)个体数在红松人工林中显著高于阔叶混交林(P<0.05),奇颚步甲亚科(Licininae)个体数在交错区中显著高于阔叶混交林(P<0.05),细胫步甲亚科(Platyninae)个体数在交错区中显著高于其他2种生境(P<0.05);地甲亚科和偏须步甲亚科(Panagaeinae)物种数在阔叶混交林中显著低于其他2种生境(P<0.05),通缘步甲亚科(Pterostichinae)物种数在交错区中显著高于其他2种生境(P<0.05)。Hill多样性内插外推分析表明虽交错区物种数最多,但红松人工林常见物种数与优势物种数均最多。α多样性指数中,个体数在交错区中显著高于其他2种生境(P<0.05),物种数、Chao1指数与ACE指数在交错区中显著高于阔叶混交林(P<0.05),丰富度指数在阔叶混交林中显著低于其他2种生境(P<0.05),众多指数与物种数存在显著相关性(P<0.05)。非度量多维尺度分析与置换多元方差分析显示不同生境间群落结构差异显著(P<0.05),相似性百分比显示奇颚步甲亚科和步甲亚科对群落结构差异贡献较大。指示值显示红松人工林中无指示监测物种,交错区中监测物种有4种,阔叶混交林中指示物种有2种。研究区边缘效应整体呈较弱的正效应。【结论】不同生境步甲群落结构和多样性存在差异说明不同亚科步甲对生境选择各有差异,这与生活习性存在密切关系,但结果表明步甲整体更倾向于在交错区中进行活动,这与步甲在研究区呈正边缘效应相互印证,红松人工林中常见种和优势种最高说明红松人工林在维护生物多样性方面具有一定作用,另外,由于交错区与阔叶混交林中具有多个指示或监测物种,建议进行监测同时选择多个物种。
【目的】明确山田胶锈菌(Gymnosporangium yamadae)吸器中效应蛋白GyHGSRE1的基础生物学功能,为进一步揭示山田胶锈菌效应蛋白作用的分子机制,制定持久的锈病防控策略奠定基础。【方法】基于前期获得的山田胶锈菌吸器转录组数据筛选具有高表达丰度的效应蛋白;通过MEME(http://meme-suite.org/)、AI(https://drug.ai.tencent.com)等在线网站预测GyHGSRE1的蛋白质结构;利用荧光定量PCR检测GyHGSRE1基因在山田胶锈菌侵染过程中的表达水平,以酵母菌分泌系统验证GyHGSRE1信号肽的分泌功能,并通过农杆菌介导的瞬时表达技术分析GyHGSRE1在本氏烟(Nicotiana benthamiana)和苹果(Malus domestica)叶片中的功能。【结果】在山田胶锈菌吸器转录组数据中获得了FPKM(fragments per Kb per million mapped reads)值为117.92、富含甘氨酸和丝氨酸的小分子分泌蛋白GyHGSRE1。其N端具有1个富含丝氨酸motif的信号肽。qRT-PCR显示GyHGSRE1基因在山田胶锈菌的吸器形成阶段以及性、锈孢子形成及发育阶段均上调表达,并定位于本氏烟叶片细胞的细胞质和细胞核,能够诱导细胞坏死并激发基础免疫防御反应,但含有信号肽的全长效应蛋白GyHGSRE1能够诱导苹果叶片细胞坏死,去除信号肽后诱导细胞坏死的能力减弱。【结论】富含甘氨酸和丝氨酸的非典型效应蛋白GyHGSRE1定位于植物细胞的细胞质和细胞核,能够诱导本氏烟及苹果叶片细胞坏死,因此可能具有广谱性的激发子活性。GyHGSRE1在山田胶锈菌侵染苹果叶片的定殖和孢子发育阶段显著表达从而发挥功能,其信号肽可能决定着对寄主特异性识别的相关功能。
【目的】自然保护区正面临着生态环境保护与经济开发协调统一的问题。通过构建生态网络以保持生态源地间的完整性、连通性、稳定性和生物多样性,进而促进物种恢复和栖息地修复,为自然保护区景观格局的保护与优化提供科学依据。【方法】以贺兰山为研究区域,通过形态学空间格局分析(MSPA)法解析并选取高生态价值的林地作为核心区;运用景观连通性评价方法对核心区生态源地的连通性进行排序并最终确定连通性最高的重要生态源地;提取与研究区相关的6个阻力因子,通过最小累积阻力(MCR)模型和重力模型模拟生态廊道;结合水文分析识别生态节点,构建研究区生态安全网络。【结果】贺兰山共有重要生态源地15个,总面积为44 766 hm2,集中在中部和南部地区;在区域内确立了一般生态廊道31条、重要生态廊道16条,能够有效地连接所有生态源地并确保物种交流;确定了91个生态节点,其中43个暂歇点、35个战略点及13个断裂点。研究区内大部分生态安全网络呈现较高的连通性与完整性。【结论】贺兰山的生态安全格局可分为核心保护区、生态缓冲区和可持续利用区,对不同区域采取差异化管理策略,可为自然保护区的生态功能优化和空间协调规划提供参考,推动其生物多样性保护和生态系统的可持续发展。
【目的】在城市化进程迅速推进的背景下,构建自然保护地(NPAs)生态安全格局(ESP)对于提升自然保护地的连通性以及推动国土空间生态修复实践具有重要的参考价值。【方法】以长江三角洲(简称长三角)城市群为研究区域,基于生态系统服务价值,结合形态学空间格局分析法(MSPA)与现有自然保护地数据识别生态源地。运用层次分析法(AHP)构建综合阻力面,并利用最小累积阻力模型(MCR)提取生态廊道,从而构建“生态源地-综合阻力面-生态廊道”模式的生态安全格局。系统评估研究区自然保护地的连通性特征,进而识别并划定国土空间生态修复的重点区域。【结果】在长三角城市群自然保护地共识别出145个生态源地,提取323条生态廊道和34条潜在生态廊道;同时,识别出1个低水平生态安全区、179个生态夹点和35个生态障碍点。【结论】研究揭示了长三角城市群自然保护地连通性面临的主要困境,提出了国土空间背景下提升自然保护地连通性与优化生态修复重点区域的策略。具体建议:推动跨区域生态廊道建设,聚焦生态修复重点区域,实施差异化分区修复措施。研究结果可为长三角城市群自然保护地连通性的提升与区域生态修复工作提供科学、可行的参考。
【目的】探究百山祖国家公园自然保护区生态系统服务的权衡与协同以及驱动因素,为制定科学的生态保护和管理策略提供支持。【方法】通过InVEST模型和CASA模型量化百山祖国家公园2000—2020年植被净初级生产力(NPP)、土壤保持量(SC)、生境质量(HQ)和产水量(WY)生态系统服务,使用Spearman和地理加权回归分析生态系统服务间权衡与协同的关系,通过随机森林模型探讨影响生态系统服务权衡与协同的主导因素和边际效应。【结果】2000—2020年百山祖国家公园自然保护区NPP呈上升的趋势,HQ呈微弱的下降趋势,SC和WY呈先减少后增加的趋势;在空间上,NPP、SC和WY呈现出相同的地理格局,中部和西北部高程较高,HQ高值主要集中在研究区中部和北部;温度的升高对HQ和NPP的关系有显著影响,而降水量、高程和坡度对SC和WY的关系有显著影响。【结论】4种生态系统服务在整体上表现为协同现象,但在空间上呈现明显的空间异质性;气候变化度是影响生态系统服务权衡与协同的主要因素,其次是植被覆盖度和地形因子。这表明在制定生态保护和管理策略时,需要考虑这些关键因素的相互作用及其潜在的非线性效应。
生态系统服务和景观生态风险正由独立的科学命题逐渐走向关联研究热点,梳理两者相关效应整合维度的研究成果,可为保障生态安全并提升人类福祉的理论与实践提供重要启示。笔者基于近年来将生态系统服务与景观生态风险相关联的主要研究成果,阐述生态系统服务价值、功能与景观生态风险的关系内涵及相关效应表征;总结了生态系统服务与景观生态风险在数量、空间和时间3个方面相关效应的评估方法;概述其相关效应在生态安全格局构建、可持续发展路径设计、土地整治成效及潜在效益评估等领域中的综合应用。最后提出准确识别关键性时空尺度、探究驱动因素与关联机制、推进权衡协同组合化分析和拓展技术方法与实践场景是未来需加强的研究方向。
【目的】樟子松(Pinus sylvestris var. mongholica)适应性强,在我国“三北”地区广泛栽培。近年来,河北、内蒙古等地的樟子松上发生了1种未报道过的叶枯病,通过对该叶枯病的病原及其生物学特性开展研究,并进行防治药剂的筛选,为准确防控樟子松新型叶枯病提供依据。【方法】采用单孢分离法和组织分离法从樟子松罹病针叶上的子实体及病健交界处分离菌株,通过形态学观察及系统发育学分析对菌株进行鉴定,结合科赫氏法则验证不同菌株的致病性以确定病原菌种类。同时测定不同碳源培养基、pH、光照时间以及温度条件对该病原菌生长的影响。采用菌丝生长速率法研究10种杀菌剂对病原菌菌丝生长的抑制作用,并通过毒力方程计算出半数效应浓度(半致死浓度,EC50)。【结果】从不同症状表现的罹病针叶上共分离到84株真菌,其中菌株Z-17、Z-21、Z-22、Z-24对樟子松针叶具有致病性,并出现与林间相同的症状。上述菌株培养物形成的分生孢子座亚球形,分生孢子透明、无隔、光滑、近圆柱状至卵圆状,大小为(4.2~10.3)μm ×(2.5~6.3)μm,与针叶病斑上观察到的子实体形态一致,且分子系统学分析显示,其与多孢瑟氏腔菌(Sydowia polyspora)形成一个100%支持率的分支。结合形态学与分子系统学分析,将樟子松叶枯病的病原菌鉴定为多孢瑟氏腔菌(Sydowia polyspora)。该病原菌在以葡萄糖为碳源的培养基上生长速率最快,对淀粉的利用率最低;菌丝体在pH为3~9范围内均可生长,最适生长pH为5;连续24 h的光照条件对菌丝体的生长最有利;当温度达55 ℃时可致菌丝死亡。毒力测定结果表明,25%(体积分数,下同)腈菌唑、45%(体积分数,下同)咪鲜胺以及10%(质量分数,下同)苯醚甲环唑的EC50值分别为0.003 9、0.044 3和0.047 5 mg/L,对多孢瑟氏腔菌菌丝的生长均具有较明显的抑制作用,80%(质量分数,下同)代森锌的EC50值为16.693 g/L,抑菌效果最差。【结论】本研究鉴定樟子松上的1种新型叶枯病的病原菌为多孢瑟氏腔菌,菌丝生长最佳碳源为葡萄糖,最适pH为5,最适光照条件为连续24 h,菌丝致死温度为55 ℃,25%腈菌唑、45%咪鲜胺以及10%苯醚甲环唑对多孢瑟氏腔菌的抑制效果较好,为后续制定樟子松叶枯病的防控策略及其病原菌的致病机制提供了依据。
【目的】探究我国中部地区流域土地利用动态和生态系统服务时空演变特征,为粮食主产区生态环境保护和国土空间规划提供科学依据。【方法】以2000—2020年漳河上游土地利用变化为基础,基于InVEST、PLUS等模型,探讨漳河上游过去及未来不同情景下土地利用变化及生态系统服务时空演变规律。【结果】①2000—2020年,流域内土地利用变化主要表现为耕地迅速减少及建设用地持续扩张;2035年,自然发展情景下建设用地持续高速扩张,挤占了耕地、草地和林地,而耕地保护和生态保护情景下建设用地扩张得到抑制,耕地、林地得到了有效保护。②2000—2020年,研究区产水量和土壤保持量呈上升趋势,碳储量和生境质量呈下降趋势;碳储量、生境质量和土壤保持量高值区位于中部偏东和东南部的林地,低值区位于中南部的建设用地,产水量则呈相反空间分布格局;从地形梯度上看,产水量随地形梯度上升而减小,碳储量、生境质量、土壤保持量随地形梯度上升而增加。③生态保护情景下研究区生态系统服务获得最大提升。【结论】生态保护情景更适宜研究区今后发展模式,可为漳河上游生态环境保护和土地开发提供决策参考。流域未来需着重关注建设用地与耕地的冲突问题,针对性地优化国土空间开发策略,促进区域内土地利用结构向高生态系统服务发展。
【目的】探讨城市型风景名胜区边界判别的有效方法,为城市型风景名胜区边界划定提供科学依据。【方法】以钟山风景名胜区为例,在多源数据支持下,构建风景区资源等级综合评价模型,应用空间核密度、植被覆盖度(FVC)、GIS重分类与叠加等分析,利用自然间断点分级法按评价结果将研究区分为风景资源丰富、较丰富、一般、较匮乏和匮乏5个等级。在此基础上,在ArcGIS中利用Cartography Tool的Aggregate Polygons工具将聚合面积小于1 000 m2的小斑块合并到邻近的大斑块,并对边界范围进行平滑处理。再依据景源保护、游客密度和相关规划标准,在边界范围带内划定钟山风景名胜区的边界线。【结果】基于以上方法划定的边界对钟山风景区范围进行测算,风景区总面积为37.48 km2,其中新增区域面积约2.06 km2,减少区域面积约0.49 km2,与原有边界相比总体面积增加了1.57 km2左右。【结论】在多源数据支持下,构建资源综合评价模型划定城市型风景区边界的方法,综合考虑了景源、生态、社会环境、城市开发现状等多种因素,准确性高,客观性强,更有利于风景区资源的保护与可持续利用。
【目的】跨界地区生态安全格局的构建是保障区域生态安全以及高质量发展的关键,通过构建跨区域的生态网络,揭示快速城市化进程中生态屏障功能退化与空间异质性特征,促进生态源地间的完整性、连通性、稳定性,为跨省域城市群生态安全格局的保护与优化提供科学依据。【方法】以南京-合肥双都市圈为研究区域,对比分析了2000、2010、2020年3个时期生态安全格局的时空格局变化特征,根据生态源地具有可逆性的特点选择恢复和新增的生态源地,对区域的生态安全格局进行优化,结合区域生态本底提出国土空间保护修复格局,探究跨界地区生态网络协同治理路径。【结果】①2000—2020年研究区生态源地数量逐年减少,总面积稳定上升;②2000—2020年研究区生境质量整体处于中等水平且呈现衰退的趋势,而生态综合阻力逐渐升高;③3个时期生态廊道数量先增加后减少,生态节点逐年增加,研究区东部生态廊道匮乏;④2000—2020年研究区域高优先级生态廊道数量先增后减,总体呈现倒“T”形空间分布格局,生态网络结构也愈发脆弱;⑤结合研究区域自然生态本底的空间分布与优化后生态安全格局,提出“多核四廊三屏两带一心”的国土空间保护修复格局,并探索跨界地区的生态环境协同治理的建设路径。【结论】本研究从时空变化的角度,考虑南京-合肥双都市圈生态网络的整体性,结合区域生态本底的实际情况进行生态安全格局的优化并提出国土空间保护修复对策,可为南京-合肥双都市圈生态安全和国土空间跨区域保护修复提供理论依据和技术参考。
【目的】建设全国碳市场是利用市场机制控制和减少温室气体排放、推进绿色低碳发展的一项重大制度创新,也是推动实现碳达峰目标与碳中和愿景的重要政策工具,科学、公平、合理地分配碳排放配额是碳交易开展过程的核心问题。基于碳排放配额分配现状,分析碳交易体系中碳排放配额分配机制及成效,并提出优化策略以助力我国碳交易市场发展。【方法】以“现状—问题—对策”为研究路径,采用文献综述、案例归纳分析、比较分析等方法对国际主要碳市场的配额分配模式进行分析,归纳梳理我国碳排放配额分配机制的现状及主要问题,并对今后的机制和策略优化提出相关建议。【结果】①基于国际视角总结主要市场在碳排放配额分配方面的实践经验,在制定碳市场适当的减排目标和灵活的调整机制、建立充足的参与信心和稳定的价格机制、健全完善的市场机制和配套的法律制度基础上,有序落实免费与有偿相结合的碳排放配额分配方式,为我国碳排放配额分配提供启示和参考。②基于国内视角总结我国碳排放配额分配方面的现状,我国碳排放配额分配取得一定成效,配额总量逐步分层优化,覆盖行业范围逐步扩大,分配原则多元化发展以及分配方式由免费向有偿逐步过渡;但仍存在顶层设计有待完善、分配方式较为单一、市场活力尚未激发和配套措施有待健全等诸多亟需解决的问题。【结论】立足我国碳排放配额分配现状及未来发展趋势,加强分配的统筹规划和顶层设计,推动分配的渐进式发展,建立科学合理的交易生态,健全法律法规、分配方法、市场机制等配套措施,推动碳排放配额分配的市场化赋能和策略优化,可为我国碳交易市场的发展、有效实现碳减排目标提供解决路径和模式参考。
【目的】高效监测长江源地区生态环境质量的时空分布特征及其变化趋势,对维护三江源地区生态环境质量、制定长期且有效的生态保护恢复措施具有重要意义。由于遥感影像空间分辨率和数据获取及处理的限制,大区域遥感生态指数(remote sensing ecological index,RSEI)评价仍然存在局限性,需要完善方法,发挥其快速、客观、高效、可视化和可预测的优势。【方法】以Landsat系列影像为数据源,基于云端运算平台Google Earth Engine(GEE)快速云计算获取1990—2020年植被生长季(6—9月)长江源地区的遥感影像,并计算区域长时间序列RSEI。使用变异系数、Sen+MK趋势分析、Hurst指数及趋势分析法,对长江源地区RSEI稳定性、时空变化特征、未来演化趋势及驱动力进行分析。【结果】①1990—2020年长江源地区RSEI主要分布于0.4~0.6,空间尺度上呈东高西低、南高北低的分布特征;②长江源地区RSEI变异系数均值为6.52%,表明东部和西部地区变化相对剧烈,中部地区变化相对稳定。RSEI整体呈现缓慢波动增加的趋势,年平均增速为0.004 7。在空间上,RSEI呈现整体改善,其中改善的区域占研究区面积的83.63%。③长江源地区RSEI的Hurst指数平均值为0.53,未来变化持续性强于反持续性。长江源地区生态环境质量未来变化以持续改善为主,但整体趋势性偏弱,仍然存在退化的风险。④长江源地区RSEI与气温、夜间灯光指数、潜在蒸散发量均表现为正相关,表明自然因子和人类活动在一定程度上均能够影响生态环境质量改善。【结论】使用GEE获取遥感数据并结合时间序列数据分析,有快速监测大尺度生态环境质量的潜力,可以为三江源地区生态环境监测和保护提供参考。
【目的】预测无锡市未来不同情景下土地利用转移,研究产水量服务功能时空变化及驱动因素,为当地生态与社会经济可持续发展提供依据。【方法】基于FLUS及InVEST模型,利用历史用地转移趋势预测未来情景土地利用变化,分析1990—2030年无锡市产水量服务功能空间异质性,并通过情景分析法探究产水量主导驱动因素。【结果】无锡市的历史土地利用演变主要由耕地向发展用地转移,在研究期内,耕地面积减少32.69%,发展用地面积增加217.25%;研究区历史年均产水体积为2.552×109 m3,年平均产水深度为612.34 mm,年产水量与降水量和蒸散量的变化趋势保持一致,呈现出先下降后上升的模式。在空间上,产水量高值区集中在西南部林地和东北部草地区,低值区集中在中部水域。在1990—2000、1990—2010、1990—2020及2020—2030年4个时段内,产水量的变化受到土地利用转移和降水量变动的影响,这两个因素对4个时段产水量的贡献率分别为-10.00%和110.00%、12.50%和87.50%、1.00%和99.00%及5.46%和94.54%。降水量是影响产水量变化的主要因素。【结论】历史及未来情景下,降水量变化对产水量的影响显著高于土地利用对产水量的影响,降水量是无锡市产水量变化的关键驱动力,此结果可为研究区水资源配置提供科学依据。
【目的】通过对榆毛胸萤叶甲(Xanthogaleruca aenescens)成虫触角感器的超微结构观察,确定雌、雄成虫触角感器的类型、分布、数量及差异,为叶甲科昆虫的遗传进化、形态分类及寡食性昆虫对寄主挥发物的定位机理研究提供参考。【方法】将榆毛胸萤叶甲雌、雄成虫触角清洗并自然干燥,喷金镀膜,应用扫描电子显微镜(SEM)观察雌、雄成虫触角及触角感器的形态特征,鉴定其触角感器类型。通过独立样本t检验比较不同性别成虫触角长度,同种性别成虫触角感器的长度、基部直径和数量的差异,并观察感器在触角上的分布位置。【结果】榆毛胸萤叶甲成虫触角呈线状,由柄节、梗节、9节鞭亚节组成,雄虫触角长度为(4 558.01±104.15)μm,雌虫触角长度为(4 488.75±224.33)μm,雄虫触角略长于雌虫,但差异不显著。雌、雄成虫触角均有8类感器:毛形感器(St)、刺形感器(Sc)、锥形感器(Sb)、栓锥形感器(Sst)、Böhm氏鬃毛(Bb)、芽胞形感器(Sg)、腔锥形感器(Sco)、耳形感器(Sau),其中毛形感器和锥形感器各有4个亚型,刺形感器有2个亚型,栓锥形感器有3个亚型;雌虫触角鞭节独具栓锥形感器2,雄虫独具栓锥形感器3;毛形感器分布数量最多,其次是锥形感器,腔锥形感器最少;毛形感器4、锥形感器1、3及耳形感器表面均具有微孔,属于嗅觉感器。雌虫触角感器总数极显著多于雄虫(P<0.01),其中雌虫的毛形感器2、锥形感器2、栓锥形感器1的数量显著多于雄虫的(P<0.05),毛形感器4和锥形感器3的数量极显著多于雄虫的(P < 0.01),耳形感器的数量极显著少于雄虫的(P<0.01),其他感器数量与雄虫无显著差异。雌、雄虫触角鞭亚节F2—F8的端部均有向内凹陷的感器密集区,末节F9中部具有凹陷的感器密集区,且从触角基部到端部,感器类型和数量呈上升趋势。雄虫触角鞭节(F1—F8)腹侧面具有表皮凹陷较为密集的无感器区域,雌虫则无。【结论】榆毛胸萤叶甲雌、雄成虫触角感器种类一致,但雌、雄成虫触角感器的亚型、大小、数量及分布具性二型现象,雌雄虫栓锥形感器存在不同亚型,不同感器大小存在差异,雄虫触角感器数量极显著少于雌虫。
【目的】探究丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)定殖对夏雪片莲(Leucojum aestivum)生长和光合特性的影响,为培育高质量观赏及药用花卉提供相关依据。【方法】选择大小一致的夏雪片莲2年生球茎于温室中种植并接种AMF,试验组分别接种根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices, Ri)、摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae, Fm)和扭形多样孢囊霉(Diversispora tortuosa, Dt),以及混合接种3种AMF(以质量比1∶1∶1混合,Mi),对照组(CK)接种3类AMF混合(质量比1∶1∶1)的灭活菌剂;测定接种AMF后夏雪片莲的株高、干鲜质量及光合特性,并进行光合特性的相关性分析,同时采用隶属函数分析法综合评估所有指标。【结果】Fm组侵染率最高,为69.38%;Ri组最低,为36.93%,其中Ri组侵染率显著低于Fm、Dt和Mi组。在各处理组中,Fm组的株高最高(43.46 cm),且干质量也达到最大(39.94 g)。光合参数显示,Ri组表现出最高的气孔导度均值[Gs=0.30 mol/(m2·s)]、胞间CO2浓度均值(Ci=331 μmol/mol)和蒸腾速率均值[Tr=3.45 mmol/(m2·s)],其中Tr显著高于CK组。相关性分析揭示,净光合速率(Pn)与Gs在所有处理组中普遍呈显著正相关,气孔限制值(Ls)与Ci在菌根处理组中呈显著负相关;其余光合指标也存在一定的相关性,但不同处理间并未呈现规律性变化。隶属函数结果表明,Mi和Dt对夏雪片莲的光合能力和生物量综合影响较优。【结论】AMF的定殖能够有效促进夏雪片莲的生长,而且不同的AMF定殖对光合作用的影响效果不一;其中Dt和Mi对夏雪片莲的光合能力和生物量综合促进作用较好,Fm对夏雪片莲的株高具有促进作用,对光合能力影响不显著。
【目的】使用生防菌剂对尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)造成的榉树(Zelkova schneideriana)枯萎病进行防治处理,研究其应用效果以及对榉树根部周围土壤微生物的影响。【方法】使用瓦雷兹芽孢杆菌(Bacillus velezensis)HZM9,对江苏句容市某种植园中遭受尖孢镰刀菌侵袭的榉树林进行抗病促生防治。一年后测定榉树胸径等生长指标,同时对榉树根部周围土壤采样,测定了土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶等4种土壤酶活性以及土壤微生物的群落组成。【结果】相比于不加菌剂的对照,HZM9菌株处理使榉树胸径生长平均加快了10%,榉树的死亡率由8.7%降至5.3%,但对土壤酶活性的影响均不显著。此外,HZM9菌剂改变了土壤微生物的群落结构,显著提高了被孢霉等有益微生物的相对丰度。【结论】HZM9菌株对榉树生长具有明显抗病促生作用,同时能够显著影响榉树根部土壤微生物的群落结构,有望对榉树生产发挥长期的积极作用。
【目的】林农复合经营被认为是维持未来农业可持续生产比较有前途的一种方式。本研究旨在探索和优化中国特色的林农复合经营系统,通过厘清其复杂机制并总结经验模式,以维持未来林业和农业的可持续生产。【方法】在梳理林农复合经营实践的基础之上,重点构建林农复合经营机制并识别作用因子,归纳林农复合经营经验模式以适应不同环境条件。【结果】①林农复合经营机制受到生物物理因素、社会经济因素、农户禀赋、生产企业以及保障性措施等条件的显著影响。②林农复合经营系统可根据生态系统类型的利用程度划分为农林系统、林牧系统、农林牧系统及其他特殊系统。③欧洲和美洲通过农场和科研院所分别构建了林农牧复合经营实践系统和科研系统,实现了农林业生产的精细化管理,而亚洲多数地区仍以传统的林农复合经营系统为主。④中国的林农复合经营具有悠久历史和多样化模式,在空间上呈现差异化的特点,但在技术应用方面与国际先进水平存在差距。【结论】必须通过因地制宜地建立林农复合经营机制、积极改善农户生产理念和技术水平、构建风险防御机制和政策保障体系等措施来推动中国林农复合经营系统的可持续发展。
【目的】探讨碳汇林业生产效率并探究其关键影响因素是助力中国林业高质量发展的重要出发点,可为制定差异化林业发展政策提供必要的依据,也为有效促进中国林业资源优化配置和区域协同均衡发展提供参考。【方法】采用蓄积量拓展法、SBM(Slack-Based Measure)模型、Dagum基尼系数和Tobit模型等方法,分析了2003—2018年中国31个省份的碳汇林业经济价值和各项效率水平,并在此基础上深入分析了综合效率、纯技术效率和规模效率动态变化及其时空分异情况,探究其关键影响因素。【结果】中国的林业碳汇储存量整体上水平较高,其中林业碳汇经济价值最高的3个省区依次为西藏、四川、云南;综合效率、纯技术效率与规模效率呈现出显著的区域性差异,具有明显的空间集聚特征;区域间差异和区域内差异是中国碳汇林业生产效率的区域差异主要来源;林业产值比重与林业人力资本投入对中国碳汇林业生产效率起促进作用,而人均GDP和森林病虫鼠害发生情况对碳汇林业生产效率起抑制作用。【结论】中国林业发展可通过推进林业资源的高效利用、缩小区域发展的效率差异以及把握关键影响因素,从而实现碳汇林业的高质量发展。
【目的】摸清阔叶红松林中叶面积指数的垂直与短程水平空间分布规律,探索分层Voronoi图法在复层林生态系统叶面积指数空间分布模拟中的应用价值。【方法】以凉水国家级自然保护区核心区内中下坡位的原始阔叶红松林为研究对象,在将阔叶红松林林分内达到起测胸径(5 cm)的林木依据树高分入5个高度(H)级(Ⅰ.H<10 m;Ⅱ.10 m≤H<15 m;Ⅲ.15 m≤H<20 m;Ⅳ.20 m≤H<25 m;Ⅴ.H≥ 25 m)后,以Voronoi图法模拟红松林不同高度级中叶面积指数空间分布,并将各高度级中叶面积指数模拟结果叠加,形成林分总体叶面积指数空间分布模拟结果。在此基础上统计林分尺度上阔叶红松林叶面积指数的总体特征;分析各树种及林分总体的叶面积指数垂直分布规律;基于空间半变异函数及增量空间自相关法分析不同高度级及林分总体叶面积指数的短程水平空间自相关规律。【结果】①研究样地林分总体叶面积指数为10.807,红松(Pinus koraiensis)、色木槭(Acer momo)、白桦(Betula platyphylla)、紫椴(Tilia amurensis)及水曲柳(Fraxinus mandshurica)对林分叶面积指数的贡献居于前5位。林下局部叶面积指数在0~75,其中林下48.7%的区域的叶面积指数为0,而在具有树冠覆盖区域内叶面积指数的概率密度直方图呈峰值在15~25的单峰式分布。②阔叶红松林高度级Ⅰ—Ⅴ叶面积指数分别为0.420、2.420、2.210、2.707及3.050,林分总叶面积指数的垂直分布倾向度为1.171,不同高度级中总叶面积指数的变异系数为47.3%。不同高度级中各树种叶面积指数的变异系数均大于总叶面积的变异系数。在高度级Ⅰ—Ⅴ中,树冠斑块的数量分别为53、39、12、11、8个。随着高度上升,各树种树冠斑块下叶面积指数均呈上升趋势。③阔叶红松林叶面积指数空间半变异函数的块金值、基台值、变程及结构比分别为4.770、164.010、5.108 m及0.029。林分总体及各高度级的叶面积指数均体现为强空间自相关性。在滞后距小于27.0 m及滞后距大于38.5 m时样地内叶面积指数表现为相似聚集,滞后距在27.0~38.5 m范围时叶面积指数表现为空间随机(P<0.05)。随着滞后距的逐渐增加,叶面积指数的Z得分分别在14、24 m出现两处峰值。【结论】处于中下坡位缓坡的阔叶红松林中叶面积指数具有明显的垂直分层特征,不同树种的叶面积倾向分布于不同的高度中,红松、云杉(Picea asperata)、水曲柳等高大乔木的叶面积倾向分布于冠层上方;以槭属(Acer)和榆属(Ulmus)为代表的中乔和小乔木叶面积倾向分布于冠层下部。处于中下坡位缓坡生境的阔叶红松林的叶面积指数在水平方向上具有高度的短程空间自相关性。林分内叶面积指数的水平空间分布在大多数研究尺度下表现为相似性聚集,且受林木空间分布影响强烈。
植被通过“直接”和“间接”两种方式实现对空气颗粒物的有效移除,不同作用方式和移除过程有着明显不同的作用机制。桂花(Osmanthus fragrans)是我国十大传统名花之一,广泛分布于秦岭以南的亚热带地区,对其滞尘效应的研究表明,桂花能有效滞留大气颗粒物,对消减大气颗粒物污染并改善空气质量具有重要的作用。笔者在对桂花种质资源与形态结构分析的基础上,重点关注桂花单位叶面积滞尘量、单叶滞尘量等重要量化指标,以及叶片对不同粒径颗粒物的滞留能力,综合分析了桂花滞尘效应的时空变化规律,滞尘对光谱特性、形态结构和生理生态的影响等,认为不同品种或不同生境的桂花因遗传特性和环境资源的差异,受环境大气污染程度、叶片形态结构、叶面积、叶序、叶面倾角和冠形等因素的影响,其叶片滞尘量差异较为显著,具体表现为:①单位面积滞尘量与环境污染背景值正相关;②单叶滞尘量与叶片形态特征、环境因子等因素直接相关,但单叶面积大小与滞留颗粒物能力无显著相关;③由于不同规格、不同生长季节、不同健康状况等条件下总叶面积的差异,不同城市及不同采样点桂花的单株滞尘量有较大差别;④桂花叶片对粗颗粒物的滞纳能力较细颗粒物大,且滞尘效应存在一定的时空变化规律,即日变化和季节变化特征与大气颗粒物的日变化、季节变化趋势基本一致,达到饱和滞尘量的时间有物种特异性和地域差异;⑤颗粒物的滞留可使桂花叶片光谱特性发生改变,也会影响叶形态特征和功能性状,进而影响对颗粒物的吸附能力,并对桂花生理生态、生长发育和花香产生影响,削弱其观赏价值。
【目的】松树寄生线虫是一类在松树体内取食植物细胞,危害松树健康的无脊椎动物,部分线虫可以导致松树死亡。2022年,从辽宁省黑松中分离出1种寄生线虫,暂将其命名为“Liaoning nematode”,为研究该线虫分类地位,通过形态学和分子生物学鉴定技术,确定其种类并为其防控提供参考。【方法】采用贝尔曼漏斗法对枯死样木进行线虫分离,使用无菌水冲洗线虫3次,将线虫转接到灰葡萄孢(Botrytis cinerea)培养基上培养7 d。使用光学显微镜观察和测计线虫雌雄成虫形态指标以进行形态学鉴定,使用18S rDNA、28S rDNA和COI引物对线虫DNA进行扩增和测序,构建进化树进一步确定线虫的分类地位。【结果】试验分离得到的Liaoning nematode主要形态学鉴定结果如下:雌成虫平均体长为580.6 μm,平均体宽117.3 μm,热杀死后虫体向腹部弯曲,唇区与体部缢缩明显,口针细,具有基部球,中食道球卵圆形,中食道球高和宽分别为11.8 μm和8.4 μm,阴门位于虫体60%~70%处,无阴门盖,呈45°倾斜,后阴子宫囊长度25.6 μm,阴肛距平均为131.9 μm,尾长为33.1 μm,尾端具有蜗牛触角状分叉的尾尖突。雄成虫体前部与雌成虫相似,线虫热杀死后呈“J”形,体长比雌成虫短,平均体长为479.2 μm,体宽为19.0 μm,比雌成虫体宽大,口针长度平均为10.1 μm,交合刺长为14.8 μm,基顶和喙突发达,喙突位于交合刺杆状体的中上部,尾长平均28.0 μm,尾部具有短小的尾突。上述雌成虫与雄成虫的形态特征与Aphelenchoides paradanlianensis相似。使用18S rDNA、28S rDNA和COI引物对线虫DNA进行克隆并测序,分别获得3个基因的目标片段为 914、769和687 bp,将3个基因序列放在 NCBI 上进行 BLAST 比对,结果表明3个基因序列与韩国的A. paradanlianensis基因序列相似度最高。基于18S rDNA、28S rDNA和COI基因引物构建的系统发育树结果表明Liaoning nematode 与 A. paradanlianensis 均聚在1个分支上,进一步确定Liaoning nematode的分类地位。【结论】结合形态学与分子生物学特征,确定从黑松分离的线虫为A. paradanlianensis,为我国松树上首次发现的新记录种。形态学测计中,中国种群体长数值略大于韩国线虫种群体长,但形态特征基本一致,这可能由不同地理种群间的差异或种内变异造成。
【目的】通过对南京市地下车库中地表尘重金属的来源解析和生态风险及人体健康风险的评估,提高公众对地下车库风险危害的认知。【方法】采集了南京市不同区域内地下车库中地表尘作为样本进行重金属检测,通过绝对因子分析-多元线性回归(APCS-MLR)受体模型进行源解析;生态风险方面运用地累积指数法、潜在生态风险指数法评估;运用人体健康风险评估模型进行人体健康风险评估。【结果】①南京市地下车库中地表尘重金属来源有4个因子,分别为燃料燃烧源、工业源、道路和工业降尘源、机动车排放源。②研究区Zn和Cu的平均地累积指数都达到了中至强度污染,潜在生态风险指数综合表现为较强风险。③对于人体健康来说,6种重金属的总非致癌风险对于儿童大于1,处于安全阈值之外;对于成人小于1,处于可控范围;而对于人体致癌风险来说,两种重金属元素Ni、Cr的值都大于相对安全标准的1×10-4。【结论】南京市地下车库中地表尘重金属无论对于生态还是人体健康都有负面影响,需要采取防治措施。
【目的】明确生态健康评价体系建立及其指标选取是自然保护区生态健康评价的关键问题,通过生态健康评价了解自然保护区生态健康状况,为改善区域生态环境提供依据。【方法】选取四川栗子坪国家级自然保护区的自然资源特性、河流生态资源、社会价值、服务管理体系和生态环境情况5个准则层,以及31个指标层建立生态健康综合评价指标体系,基于模糊层次分析法生态健康综合评价模型对自然保护区生态健康进行评价。【结果】栗子坪国家级自然保护区自然资源特性、河流生态资源、社会价值、服务管理体系和生态环境指标权重分别为0.157、0.277、0.124、0.073和0.370,其最大特征根和一致性指标分别为5.158和0.040。自然资源特性、社会价值、生态环境情况处于健康和亚健康状态的隶属度得分分别为0.687和0.218、0.504和0.373、0.608和0.212,河流生态资源处于优质和亚健康状态的隶属度分别为0.509和0.275,服务管理体系处于健康状态的隶属度为0.394。栗子坪国家级自然保护区生态健康在优质、健康、亚健康、不健康和病态隶属度评价得分分别为0.232、0.452、0.255、0.061和0,生态健康隶属度综合得分为0.452,生态健康评价结果为健康。【结论】该研究可为栗子坪国家级自然保护区生态保护及其生态环境综合治理提供科学依据与技术支撑。
【目的】风景道建设顺应了自然保护地资源整合和全域旅游的发展趋势,以自然保护地富集区游憩资源入手,从区域角度出发探索一套游憩风景道的选线规划方法和思路。【方法】运用AHP法与ArcGIS空间分析,结合定量评价指标体系,建立研究区潜在风景道综合体系,初步筛选浙西南自然保护地富集区潜在风景道,结合视域断面分析主要风景道特色。【结果】通过GIS空间分析,得出每条潜在风景道的评价结果,最终结合现状,叠加分析,得到23条潜在风景道,根据选线影响因素的综合评价,选出G205、G235、S222等10条最优风景道;同时将浙西南游憩风景道分为一级、二级、三级,直观地描述每级风景道的特征。【结论】将浙西南地区游憩风景道规划为“2+6+7+N”的建设格局,即围绕两大国家公园作为核心区域,6条主要风景道作为沟通廊道,串联区域内7个生态游憩区,呈现多条支线廊道陈列其间的格局。同时对其中主要游憩风景道的视域断面分析进行相应主题设计,为浙西南地区风景道网络科学选线提供理论依据与数据支撑。
【目的】土壤动物是森林生态系统的重要组成成分,对森林土壤结构和功能具有重要的调控作用。研究不同林龄水杉(Metasequoia glyptostroboides)人工林地表大型土壤动物群落组成和结构的变化,为提高认识土壤生态系统对全球变化的响应和优化水杉人工林科学管理提供参考。【方法】采用野外固定样地调查法,在江苏东台林场选择立地条件和经营措施相对一致的 9 个不同林龄(7、11、16、21、26、31、36、41和 46 年生)水杉人工林,每个年龄林分随机设置 4 个重复样地,分别于 2022 年的生长旺季(8月)和生长末期(11月)采集样品,调查不同林龄水杉人工林地表大型土壤动物群落组成结构及多样性的变化。采用陷阱法对水杉人工林地表大型土壤动物进行采集,土壤动物样品带回实验室后在体视显微镜下进一步分类检索和计数鉴定。此外,用土钻取0~15 cm土层的土壤混合样,带回实验室进行土壤理化性质分析,最后使用SPSS 26和Origin 2021进行统计分析与绘图。【结果】共捕获地表大型土壤动物14 289 只,隶属16目23 科,其优势类群为等足目中的卷甲虫科和潮虫科;不同林龄水杉人工林地表大型土壤动物的优势类群和常见类群差异较大;地表大型土壤动物个体数量在11年生水杉林中最大,36年生中最小;在不同季节中,大型土壤动物个体总数以8月高于11月,而物种丰富度则以11月高于8月。【结论】不同生长发育阶段及季节变化对水杉人工林地表大型土壤动物的群落结构有显著影响,主要呈现出中林龄段的地表大型土壤动物个体总数、类群数量及多样性指数总体上位于较高水平,建议森林经营过程中注重中龄林阶段的地表土壤大型动物的作用和保护。
【目的】探究长白山北坡植物群落β多样性及其组分的格局与环境驱动因素,为长白山生物多样性保护和生态系统管理提供理论依据。【方法】采用R语言betapart工具包对长白山北坡植物群落β多样性进行组分(周转和嵌套)分解,使用广义相异性模型 (GDM) 探讨β多样性及其组分与环境因子之间的关系。【结果】据β多样性及其组分计算结果,长白山北坡植物群落β多样性以周转组分为主,即物种更替导致群落间物种组成的差异。本研究GDM模型输出结果表明,用于建模的13个环境因子可解释长白山北坡植物群落β多样性及其周转组分的32.63%~66.52%;年均气温对乔木β多样性影响显著。此外,当年降水量>710.00 mm、土壤容重>1.07 g/cm3时,年降水量和土壤容重对其产生显著影响;乔木周转组分主要受年均气温、土壤容重和坡度的影响,超过阈值后随其值的增大,周转速率增加;随着气温季节性变化、坡度和年均气温的增加,灌木β多样性及其周转组分的增长速率分别呈减缓、不变和加快的趋势;而草本β多样性及其周转组分随主要影响因子的梯度变化表现为:随海拔的升高而增大,随等温性的升高而减小,随土壤有机碳含量的升高先增大后减小。【结论】整体上长白山北坡植物群落物种组成以周转模式变化,启示生物多样性保护工作应多物种、多区域展开。环境因子是长白山北坡植物群落β多样性格局的关键影响因素,其中乔木β多样性及其周转组分主要受年均气温的影响,灌木β多样性及其周转组分主要受气温季节性变化的影响,而草本β多样性及其周转组分主要受海拔的限制。
【目的】克隆松墨天牛(Monochamus alternatus)谷胱甘肽S转移酶(glutathione S-transferases, GST)相关基因,明确GST基因在松墨天牛响应高温胁迫中的效用,为探究亚热带地区松墨天牛的耐热分子机制提供理论依据。【方法】克隆3条松墨天牛GST基因,结合DNAMAN 9.0、I-TASSER等软件分析松墨天牛GST基因的结构特征;利用qRT-PCR技术测定分析松墨天牛成虫和4龄幼虫在不同高温、不同处理时长后GST基因的相对表达量;通过纸盘扩散法验证3条松墨天牛GST基因在保护机体免受氧化应激中的作用。【结果】克隆3条松墨天牛GST基因的cDNA序列,分别命名为MaltGSTe1、MaltGSTe2和MaltGSTt1。MaltGSTe1与MaltGSTe2均属于GST的Epsilon家族,MaltGSTt1属于GST的Theta家族。3条GST基因三维蛋白结构具有指示性结构特征,属于胞质型GST。松墨天牛4龄幼虫在高温胁迫下MaltGSTe1、MaltGSTe2和MaltGSTt1的相对表达量均出现显著变化,MaltGSTe2相对表达水平上调幅度最大;MaltGSTt1在松墨天牛雄虫体内相对表达量出现明显下调;异源表达3条GST基因蛋白的大肠杆菌表现出较强的抗氧化能力,其中,MaltGSTe2具有更强的抗氧化能力。【结论】克隆获得3条松墨天牛GST基因,发现高温胁迫可诱导GST基因表达量上调;纸盘扩散分析结果表明异源表达GST基因蛋白具有抗氧化能力,推测GST基因具有通过保护机体免受氧化应激来参与松墨天牛幼虫的高温胁迫响应机制。
【目的】建立马尾松(Pinus massoniana)愈伤组织抗松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)病评价体系,筛选抗性马尾松细胞系。【方法】以马尾松不同胚性愈伤组织为试验材料,以黑松(P. thunbergii)和湿地松(P. elliottii)胚性愈伤组织作对照,接种无菌松材线虫,从接种线虫后愈伤组织外观形态、细胞结构和细胞活力变化以及线虫繁殖量4个方面探讨马尾松胚性愈伤组织对松材线虫的抗性。【结果】马尾松不同细胞系胚性愈伤组织之间抗病性差异显著。细胞系GX19-1-2和GX20-3-3显示出最高的抗性,接种无菌松材线虫10 d后外观轻微黄化,TTC染色结果为红色,显示其细胞保持较好活力;再分离线虫数量分别为(4 200±306)条和(5 933±1 392)条,显著低于湿地松2个细胞系(1907-9和1927-1),抗病性高于湿地松的1907-9和1927-1;GX20-3-8次之,线虫数量为(11 133±2 728)条;细胞系GX20-1-1接种无菌松材线虫后严重褐化、水渍化,TTC染色结果显示其细胞已完全失去活力,再分离线虫数量为(24 800±2 411)条,易感程度介于黑松细胞系1337和36-2之间。【结论】构建了基于愈伤组织的松树抗松材线虫评估体系,并筛选出2个具有较高抗性水平的马尾松细胞系GX19-1-2和GX20-3-3。这不仅为大规模筛选抗松材线虫病新种质奠定了基础,还为深入探究寄主松树-病原松材线虫之间相互作用的机制提供了新的研究平台。
【目的】建立和优化抗性湿地松(Pinus elliottii)体胚发生体系,为湿地松优良抗性材料的大规模快速繁育奠定基础。【方法】以抗性湿地松4个家系的未成熟合子胚为材料,探究不同家系对胚性愈伤组织诱导的影响;选取增殖效果好、具有胚性胚柄细胞团(ESM)的胚性愈伤组织开展体胚成熟试验,从基因型、植物磺肽素(phytosulfokine,PSK)浓度及继代次数方面对体胚成熟条件进行研究。【结果】抗性湿地松4个家系之间胚性愈伤组织诱导率差异显著(P<0.05),其中,30号家系诱导率最高,为(29.8±5.6)%;32号家系诱导率最低,仅为(7.3±3.4)%,最终共获得37个可稳定增殖的胚性细胞系。35个供试细胞系中25.7%的细胞系可产生体胚,其中2007-3和2007-5成熟体胚产量显著高于其他细胞系,成熟子叶型胚数量平均分别为(91.3±7.0)和(89.8±8.4)个/mL,其余74.3%的细胞系未产生体胚。添加PSK对抗性湿地松体胚产量具有显著影响,其质量浓度为1 mg/L时,可显著提高体胚产量。随着继代次数的增加,成熟体胚数量呈下降趋势。其中细胞系2007-3成熟体胚数量在继代8次后逐渐下降,但第20代仍保持胚性;2007-5的成熟体胚数量随继代次数增多而下降,直至20代完全丧失胚性。【结论】家系对胚性愈伤组织的诱导影响显著。基因型和PSK含量可显著影响抗性湿地松体胚产量,同时胚性愈伤组织的胚性随继代次数的增加而降低。本研究优化了抗性湿地松体胚发生技术体系,可为湿地松优良基因型体胚繁育提供技术支撑。
【目的】探究徐州市典型石灰岩山地侧柏(Platycladus orientalis)人工林不同演替阶段植物群落组成及物种多样性,揭示物种替代和群落结构变化的规律。【方法】采用空间代替时间变化法及典型样地调查法,揭示徐州市4个不同演替阶段(灌草丛、针叶林、针阔混交林、阔叶林)的侧柏人工林群落特征及影响因素。【结果】①所调查的样地共有植物种类105种,隶属于58科96属,各演替阶段所出现的物种数分别为灌草丛14科18属20种、针叶林33科49属51种、针阔混交林43科59属64种、阔叶林27科44属45种;②不同演替阶段植物群落物种重要值方面,乔木层中侧柏的重要值均居于首位,灌木层中构树(Broussonetia papyrifera)的重要值均居于首位并呈现先下降再升高的趋势;草本层4个不同的演替阶段中,重要值分别位居首位的物种为马兜铃(Aristolochia debilis)、茅莓(Rubus parvifolius)、白英(Solanum lyratum)、常春藤(Hedera nepalensis);③不同演替阶段植物群落Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数变化趋势较为一致,均随着演替的正向发展均呈现先上升后下降的趋势,其中,多样性指数在针阔混交林阶段达到峰值;④物种多样性指数与环境因子的相关性分析结果显示,郁闭度、坡位和坡向与徐州石灰岩山地侧柏人工林演替过程中物种多样性的变化关系密切,其中郁闭度与群落Shannon-Wiener多样性指数相关性最为显著(P<0.05)。【结论】徐州石灰岩山地侧柏人工林物种多样性在针阔混交林阶段达到最高值,其中郁闭度、坡位和坡向对物种多样性发挥着关键影响作用,研究结果可为该地区近自然林分改造与经营提供理论依据。
【目的】识别云南省国家级自然保护区的多元功能状态和等级结构,明晰其功能成效和优化路径,为建立以国家公园为主体的自然保护地体系的空间布局和集群化管理提供思路。【方法】以完整分布于云南省的20处国家级自然保护区为对象,基于“压力-状态-响应”模型(pressure-state-response,PSR)构建功能评价体系,采用熵值法评价功能等级,运用位序-规模法则和耦合协调度模型解析功能等级结构、归纳功能结构类型。【结果】云南省国家级自然保护区当前功能整体发育不均,需处理好功能间的协同演化关系;Zipf指数分析表明,云南省国家级自然保护区功能等级符合位序-规模法则呈均衡发展形态,尚未有具备绝对优势的功能项,各单体保护区仍需推进自身优势功能项发展;云南省国家级自然保护区功能结构整体呈较高强度耦合、严重失调状态,个体间差异较大,可分为一般发展型、一般滞后型和严重滞后型。【结论】生态本底和经济社会条件的相互作用是造成研究区功能结构异化的重要原因,未来应完善省级尺度的自然保护地动态监测网络,按照“综合-特色”原则,以功能发育较好的国家级自然保护区为中心,合并优化相邻自然保护区升级建设国家公园,以推进云南省自然保护地功能的有序发展、协同建设。
【目的】厘清生态资源富集的原集中连片特困地区生态系统服务供给水平与居民福祉水平之间耦合协调关系变化及其关键影响因素,为类似特定地区制定依托生态资源实现共同富裕的发展规划和政策提供科学依据。【方法】以江西、湖南交界处罗霄山原集中连片特困地区为研究对象,构建居民福祉水平的评价指标体系,借助InVEST模型计算生态系统服务供给水平,采用耦合协调度模型和计量回归模型分析罗霄山地区2000—2020年生态系统服务供给水平与居民福祉水平耦合协调关系变化及其影响因素。【结果】①罗霄山地区的水源涵养、土壤保持与固碳服务供给水平均缓慢下降且呈不同空间分布态势。②居民福祉水平呈上升态势,增幅达181%。③水源涵养、土壤保持以及固碳服务供给水平与居民福祉水平耦合协调关系均呈下降趋势。④人均耕地面积、规模以上工业企业个数和社会福利院床位数对罗霄山地区的生态系统服务供给水平与居民福祉水平的耦合协调关系变化有正向影响。【结论】在生态资源富集的特定地区,应建立健全生态系统服务及产品价值产业转化机制,大力发展规模以上生态工业产业,并依托生态资源优势做大做强,积极吸收当地居民就业,带动居民收入持续增长,以此改善两个系统的协调关系。
