生态恢复与生物多样性保育四川省重点实验室 Ecological Restoration and Biodiversity Conservation Key Laboratory of Sichuan Province




Yüklə 0.72 Mb.
səhifə1/3
tarix29.04.2016
ölçüsü0.72 Mb.
  1   2   3


中国科学院山地生态恢复与生物资源利用重点实验室

Key Laboratory of Mountain Ecological Restoration and Bioresource Utilization, Chengdu Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences

生态恢复与生物多样性保育四川省重点实验室

Ecological Restoration and Biodiversity Conservation Key Laboratory of Sichuan Province


2012年报



Annual Report



国科学院成都生物研究所

Chengdu Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences


重点实验室主办全国苔藓植物学学术研讨会

并组织参会代表赴茂县、达古冰川等地进行野外科察(右图)

实验室举办2012年生态与环境四川省重点实验室学术研讨会 实验室举办生态和环境科学前沿进展研讨会

实验室举办“话重点实验室谋发展,迎党的十八大创佳绩”研讨会 实验室举办2012年度地下生态学学术研讨会


实验室召开2012部门工作会议 草原生态产品与服务补偿机制国际研讨会召开




科研进展




  • 植物根系生命活动对土壤生态过程影响研究

植物通过根系和凋落物向土壤中输入有机质,是影响森林生态系统地下部分物质循环和能量流动的两种主要途径。目前,有关凋落物输入对土壤过程和功能的影响已进行了较为深入和广泛的研究,而有关植物通过根系生命活动对土壤生态过程的影响和调控机制研究甚少,使得受根系活动调控的根际过程已成为目前植物与土壤物质循环相互作用中最重要但最缺乏了解的关键环节。

重点实验室地下生态学学科组刘庆研究员课题组尹华军研究员等采用红外辐射加热的原位模拟控制试验,并通过定期移除凋落物,比较研究了亚高山针叶林两种主要树种(云杉--Picea asperata和岷江冷杉--Abies faxoniana)专一性地通过根系生命活动对土壤过程的影响及其对气候变暖的响应。研究结果表明:增温对土壤N素转化过程和养分有效性的影响与植物种类和季节有关,云杉土壤N素转化过程对增温的响应更为敏感;两种树种根际效应大小对增温表现出相似的响应模式,但根际效应大小幅度在树种间具有明显差异,总体表现为云杉比冷杉树种具有更大的根际效应;两树种根系生长(细根特征和根系类型)和生理(细根活性和根系分泌物)及其对增温的响应差异可能是导致上述结果的主要原因。

研究结果为揭示植物根系生命活动对土壤生态过程具有重要的影响和调控作用提供了直接的实验证据,并据此指出未来全球气候变化研究应加强根系C源输入(根系分泌物)与根际土壤养分代谢过程的耦合机制研究。相关研究结果发表在Soil Biology & Biochemistry(2012, Doi: 10.1016/j.soilbio.2012.03.004)和Applied Soil Ecology(2012, Doi: 10.1016/j.apsoil.2012.03.013)等土壤科学研究领域国际主流期刊上。


  • 解析生姜植物自毒作用机制

生姜是重要的香料和药用植物,在热带、亚热带地区已有上千年的种植史。作为一种重要的经济作物,在耕地资源十分有限的地区,生姜不能连作,直接影响生姜种植者的经济收入。生姜不能连作的机理是什么,能否通过有效的方法实现生姜连作?回答这些问题既富有学术意义又能解决现实生产问题。

重点实验室地下生态学学科组潘开文研究员课题组博士生韩春梅与课题组其他成员一起开展了生姜自毒、他毒的研究。通过实验,在生姜块茎中检测出了丁香酸和伞花内脂,在杆茎中检测出了阿魏酸,在叶中检测出了阿魏酸。丁香酸、伞花内脂和香豆酸等是具有自毒作用的化感物质。此外,生姜不同器官的水浸液对生姜植物也有不同程度的抑制作用。其中,杆茎对生姜植物的抑制作用最大,其次是叶,最小的是块茎,这表明生姜具有较强的自毒作用。同时,块茎、杆茎和叶等不同器官水浸液对土壤酶活性产生了不同程度的影响,其中受影响最大的是酸性磷酸酶和蔗糖酶。表现为水浸液降低了土壤有机质,增加了土壤硝态氮,减少了土壤有效磷、速效钾和铵态氮,能抑制黄豆、韭菜等植物生长。因此,在生姜收获时,若将遗弃在田间的生姜杆茎和叶片移出,即可减少生姜的自毒作用,缓解生姜连作障。该研究成果对生姜的可持续经营与管理具有重要的参考意义。

目前,相关研究已在Allelopathy Journal,2012,30(2):259-270等刊物发表。


  • 石斛传粉与生殖生物学研究取得新进展

植物有多种多样的花形态。一般认为,植物花形态的多样性与其适应专化的传粉者有关。与此同时,植物花的报酬也多种多样,这直接影响传粉者的行为(如访花频率和授粉质量),最终影响植物的生殖成功。然而,有关植物的花形态与传粉者间这种适应关系及其花报酬与生殖成功等方面的研究仍不是很清楚。因此,兰科植物多样的花形态及其独特的传粉机制成为传粉生物学家和进化生态学家研究的焦点。

石斛是兰科植物中的第二大属,具有重要药用价值,因此,有关其研究大多集中在种植方法和药用成分等方面,却忽略对其传粉和生殖等繁育机制的研究。石斛种群数量在自然界中日渐稀少,到底是人为因素或是其本身的繁殖因素造成的濒危尚不清楚。重点实验室地下生态学学科组潘开文研究员课题组庞胜苗硕士和其他成员通过长期的野外观察和室内试验对新发现种夹江石斛(Dendrobium Jiajiangense)开展了传粉及生殖生物学特性的研究。结果表明:夹江石斛由专一的昆虫小地蜂(Andrena parvula)传粉,其花形态与小地蜂存在高度的机械适应;重要的是,无论在雨天还是在晴天的夜晚小地蜂有花内避难(flower-sheltering)的现象,这种作用显著地提高了夹江石斛的雄性和雌性繁殖成功率(maleand female success);花展示大小有利于夹江石斛的繁殖成功。显微观察发现,夹江石斛唇瓣上密布着特殊的圆锥体绒毛状结构,进一步对其进行组织化学测定发现,其细胞内富含大量的淀粉颗粒和蛋白质,表现出兰科植物假花粉的特征,且在野外观察中发现,小地蜂有啃食“假花粉”的现象;此外,夹江石斛自交亲和,但其结实依赖于传粉者;虽然夹江石斛的人工授粉结实率是100%,但其种子活力大大降低;在传粉昆虫丰富的情况下,夹江石斛自然结实率较高,石斛为小地蜂提供避难所作为报酬对石斛的种群繁衍功不可没。

研究结果不仅为进一步探明石斛自然结实率低提供了一定科学依据,更对进一步探讨其与昆虫的进化关系及其繁育机制具有重要意义,对研究石斛属的传粉繁殖,揭示其濒危机制,探寻保护措施有重要价值。部分结果发表在Flora(2012)。


  • 生姜水浸液对生姜幼苗根际土壤酶活性、微生物群落结构及土壤养分的影响

生姜为姜科宿根植物,其块茎含有辛香浓郁的挥发油和姜辣素,具有健胃、祛寒和解毒等功能,是重要的调味品之一,为我国名特蔬菜品种。四川省常年种植面积达20000 hm2,在农民增收和人民生活中具有重要的作用和地位。但目前生姜栽培中存在的主要问题是:生姜不宜连作,生姜连作后造成地力衰退,土壤病虫害加剧,生长受抑,产量降低,品质下降而产生连作障碍。而农作物的连作障碍与其自身产生的化感物质密切相关。但生姜连作障碍是否与其自身水浸液中的化感物质相关?目前尚未开展此方面的研究。

重点实验室地下生态学学科组潘开文研究员课题组韩春梅博士研究了生姜不同部位(根茎、茎和叶)、不同浓度(10、20、40、80 g /L)的水浸液对生姜幼苗根际土的微生物数量、土壤酶活性及土壤养分含量的影响,并通过HPLC定量分析了生姜各部位水浸液中所含酚酸类和香豆素类化合物的含量。结果表明: 3 种生姜水浸液对所测6种土壤酶活性均产生了不同程度的影响,其中影响最大的是酸性磷酸酶和蔗糖酶,并且所有酶活性均有随着水浸液浓度的增加而呈增强的趋势;相同部位的水浸液随着浓度的增加,细菌和真菌的数量呈增加趋势,而放线菌的数量呈减少趋势;3 种生姜水浸液均随着浓度的增加降低了土壤中有机质的含量,加剧了土壤中硝态氮含量的积累,根茎水浸液对土壤有效磷、速效钾和铵态氮均显示出低浓度提高其含量而高浓度降低其含量的趋势,而茎和叶水浸液则随着浓度的增加均降低了其含量。生姜水浸液中主要化感成分包括: 根茎水浸液主要是丁香酸和伞花内脂; 茎水浸液主要是阿魏酸; 叶水浸液含量较高的主要有丁香酸、伞花内脂和香豆酸。本研究为解决生姜连作障碍及地力衰退等问题以及制定科学管理措施提供了一定依据。相关研究结果发表在《生态学报》(2012)。



  • 两种银莲花属植物大极性皂苷类化学成分研究及其化学分类学意义

毛茛科(Ranunculaceae)银莲花属(Anemone)植物在全球约有150余种,在我国分布约50余种。四川省是该属植物的重要资源和生物多样性区域之一,不仅种类较多,资源量也较大。许多银莲花属植物在民间被作为药用,用于清热解毒、祛风除湿和治疗跌打损伤等,也有的植物具有较好的杀虫作用。已有的植物化学研究表明该属植物富含三萜皂苷类成分,药理活性研究也揭示三萜皂苷类是该属植物的主要活性成分。从该属植物中分离得到一些皂苷或皂苷提取物具有较强的抗肿瘤和抗炎活性,极具开发价值。

重点实验室王明奎研究员课题组李甫博士对银莲花属植物多被银莲花(Anemone raddeana)中结构复杂的水溶性皂苷类成分进行系统的分离和结构鉴定研究。利用现代柱层析色谱等分离技术从其中分离得到3个以齐墩果酸为苷元并含有8-9个糖基的水溶性皂苷,进一步利用1D、2D NMR和多级高分辨质谱,并结合化学方法鉴定了它们的化学结构。有意思的是,这些化合物的28位糖链均由重复的“α-L-鼠李糖-(1→4)-β-D-葡萄糖(1→6)-β-D-葡萄糖”结构单元组成。文献调研表明,具有这样结构特点的皂苷类化合物仅在毛茛科少数属的植物中发现,具有一定的化学分类学意义。该研究结果发表于《Phytochemistry Letters》(2012, doi: 10.1016/j.phytol.2012.01.007)。

已有的研究结果表明,银莲花属植物打破碗花花(Anemone hupehensis)也含有结构复杂的水溶性皂苷类成分,该成分的结构鉴定过程复杂。我们利用高分辨多级质谱技术对该皂苷类成分进行质谱裂解规律研究时发现,以前报道的化学结构中的关键糖基连接位置的鉴定可能存在错误,2D NMR谱图分析证实了高分辨多级质谱技术推测的结果。进一步利用全扫描电喷雾多级质谱技术对该植物中水溶性皂苷成分进行分析,发现并鉴定了2个新的皂苷类化合物,其中糖基数目最多达到18个,是迄今为止报道的含有糖基数目最多的皂苷类化合物。该研究结果发表于《Carbohydrate Research》(2012,doi: 10.1016/j.carres.2012.03.020)。


  • 岷江柏林的群落类型与特征

岷江柏是我国特有的珍稀树种,广泛分布于岷江流域、大渡河流域。其分布区属于“干旱河谷-山地森林交错带”,上接以云冷杉、高山松和油松等占优势的亚高山针叶林植被,下连白刺花、小马鞍叶羊蹄甲、峨眉蔷薇、栒子等灌丛植被。干旱河谷-山地森林交错带是关系到干旱河谷生态恢复的关键性地带,目前虽然有一些针对该地段的研究,但对该地段最有特色的岷江柏林的研究还不多,而对岷江柏林群落类型与结构的研究,尚未见报道。

重点实验室恢复生态学学科组包维楷研究员课题组以大面积群落调查为基础,运用TWINSPAN和NMDS的方法将岷江柏群落划分为8个群丛,并对其林分结构进行了分析。岷江柏在无林地上天然更新较好,无人畜破坏或破坏轻微的地段,往往有小块状的岷江柏幼林,而且生长较好,每公顷幼树可高达1245株。这些幼树年龄多在10年以上,已不容易受自然灾害和人畜的伤害,只需加以保护,则可望成林。由于岷江柏能适应干燥贫瘠的恶劣环境,在无林地上可天然更新成林,这是高山峡谷区的一种特殊情况。从林冠下天然更新来看,虽然林下幼树不多,但幼树年龄较大,能够稳定地通过各个发育阶段,逐步更替过熟林木。在岷江柏林冠下,虽有秦岭白蜡等小乔木树种,但由于它们生物学特性和生态学特性的限制,长期处于乔木之下或灌木层中,有的只能依附于岷江柏林创造的稍微荫蔽的森林环境才能生长发育。同时,这种小乔木树种,数量少,建群作用小,改造环境的作用不显著。所以,只有岷江柏才能在干暖的生态环境中形成较稳定的森林种群。岷江柏种群遭受严重破坏后,森林环境改变,可演替为河谷灌丛或草坡;现在岷江和大渡河中上游的干旱河谷灌丛,很可能是岷江柏种群破坏后形成的次生灌丛。研究结果发布在2011年第5期《广西植物》上。



  • 传粉者和盗蜜者引起红雉凤仙花大距圈的方向性选择

许多被子植物都拥有蜜距,蜜距对传粉者吸取花蜜创设了一个有效的障碍,因而影响着访花者行为和植物的生殖成功。蜜距的进化往往伴随着物种分化或新物种的产生。先前的研究发现,长距或卷曲的距增加了传粉者吸蜜的难度,从而增加了传粉者与雄蕊或柱头接触的紧密程度,最终提高了雌性或雄性生殖成功。同时,随着距长和弯曲度的增加,盗蜜频率也增加。在一些植物中,蜜距弯曲达到甚至超过360°,在距的尾部形成大小不同的距圈。但是,距圈直径是否像距长和距弯曲度一样直接被传粉者和盗蜜者选择仍不清楚。

重点实验室地下生态学学科组刘庆研究员课题组博士生王琼等采用表型选择分析研究了传粉者和盗蜜者对花冠大小和距形态的选择,并采用中介效应分析评估了传粉者和盗蜜者在引起选择中的相对贡献。结果表明,传粉者对花冠长、距弯曲度和距圈直径有显著的选择作用,而盗蜜者仅对距圈直径有强的选择。以传粉者为媒的选择有利于那些大花冠、卷曲的距和大距圈的花,然而盗蜜者则喜欢有小距圈的花。较多的传粉者访问促进了雌性生殖成功,而盗蜜者作用却相反。因而,在红雉凤仙花中由传粉者和盗蜜者引起的冲突性选择并没有发生。中介效应分析表明,以盗蜜者为媒介的选择强于以传粉为媒介的选择。这些结果说明,传粉者和盗蜜者共同介导了对红雉凤仙花大距圈的方向性选择,在此过程中盗蜜者的作用更强。本研究揭示了距圈直径在调节访花者行为中的作用以及潜在的机制,多物种的相互作用驱动了花部特征的进化。相关研究结果投稿于该领域国际主流期刊Plant Systematics and Evolution。




传粉者 盗蜜者




  • 铁皮石斛组培苗移栽驯化过程中叶片光合特性、超微结构及根系活力的变化

石斛属(Dendrobium)为兰科(Orchidaceae)第二大属,多年生草本植物,我国有76种(包括74个种和2个变种),有近40种可作药用,其主要成分为石斛多糖及石斛碱,具有滋阴、益胃、生津止渴、润肺止咳、强壮及增强免疫活性的作用。铁皮石斛(Dendrobium candicum Wall. ex Lindl.)作为石斛中的珍品,价格为石斛中最高(干品石斛3000 - 9000元/kg)。因其生长极为缓慢,而市场需求量大,加之人为的过度采挖和破坏生境, 铁皮石斛野生资源已濒临灭绝, 被国家列为重点保护的药用植物之一。为了保护野生资源、实现铁皮石斛的规模化栽培,自20 世纪 70 年代我国便开始了相关的开发研究工作。但由于石斛属植物对生长环境要求苛刻,当组培苗移栽到大田环境时,茎细、苗弱,脱瓶移栽成活率极低,导致在大田环境中生长时成活率低、产量低、进人盛产期年限长,因此铁皮石斛规模化栽培需解决的关键问题之一就是提高移栽苗的成活率,而解决这一问题的关键之一是做好出瓶后的移栽驯化工作。

重点实验室地下生态学学科组刘庆研究员课题组博士生濮晓珍在对铁皮石斛组培苗移栽驯化的(即试管苗移栽大田)过程中,通过对移栽0天、1天、2天、4天和20天(已移栽成活)时的叶片光合特征参数、叶绿素荧光特性及叶绿体超微结构,光合色素含量、可溶性糖含量、根系活力和硝酸还原酶活性等生理特征的观测,来阐明铁皮石斛组培苗在移栽驯化过程中发生的适应性变化。研究发现移栽驯化过程中叶片的光合能力和抗逆能力都不断提高且成活时达到最高。随着光环境的改变,铁皮石斛幼苗能够不断适应外界光环境并保证最大程度的利用光能,进而为光合碳同化提供充分的能量和还原能力。成活时CO2的利用效率也最高。这些生理上的变化与光合机构的改变息息相关,驯化过程中叶绿体形状不断丰满,片层结构破坏后渐渐恢复,淀粉粒、嗜锇小体数量与体积的发生了一定的变化但成活后数量最多、体积最大。除此之外随着移栽时间的延长,光合积累逐渐增多,对水分和养分的吸收能力、氮素的利用能力也不断增强。植株的生长和产量等指标是植物受自身特性和环境因子综合作用的最终表现。铁皮石斛自身对生境要求苛刻,受小环境相对湿度、温度、光照等因子影响较大,因此要提高驯化期幼苗的成活率重在控制好大田环境因子。通过本研究发现铁皮石斛组培苗在移栽驯化过程中叶片光合特性、超微结构及根系活力都发生了一定的适应性变化,随移栽驯化时间的延长,石斛幼苗叶片光合能力、根系吸收水分和养分的能力以及抗逆能力进一步增强,到移栽20天后能够很好的适应大田环境。据调查,在本石斛产业科技园,石斛组培苗移栽后成活率可达95%以上,说明目前设置的大田环境因子能够适合铁皮石斛幼苗的生长。这将为石斛的规模化高效人工栽培提供有力的理论支撑。




  • 报春花属Craibia亚属的系统发育与系统学研究项目进展顺利

受重点实验室资助的报春花属Craibia亚属的系统发育与系统学研究项目进展顺利。高信芬研究员课题组博士生Jacqueline Van De Veire的研究论文旨在重建报春花属Craibia亚属的进化历史,一个在中国中南部生物多样性热点地区的特有开花植物类群。其研究将探索中国中南部高生物多样性的形成机制。中国中南部地貌和气候条件的多样性及高,进化极其多样化。她的研究内容主要包括野外生境调查,标本采集,数字化图片,DNA序列分析。尽管Craibia亚属形态上易于区分,但到目前为止,仍没有关于属下组之间界限的分子系统分析。目前基于报春花属(包括点地梅等外类群)321个序列的rpl16的分析,6个已鉴定的分支得到很好的支持。七个分支中的一支不是单系的,基于形态的组之间的界限跟分子树有所冲突。报春花另外的取样对重新评估组之间的界限比较关键。而且,重建系统发育对形态和生物地理研究的进化历史提供了一个框架。在广义上,报春花属已经有比较前沿的研究,但很多类群缺乏分子数据的支持。因此,该研究对理解在具有很高生物多样性地区的具有很高程度分化的属的系统进化具有重要意义。今年早春,博士生Jacqueline Van De Veire先后在彭州、石棉、壁峰峡、峨嵋等地采集报春花属10多个种,目前正在进行DNA序列分析。

  • 适度施氮可以改善干旱胁迫环境中白刺花土壤微生物以及土壤化学性质

在干旱和半干旱生态系统中,气候变化所带来的最严重的影响可能就是干旱程度的加剧,从而限制植物的生长、发育以致整个生态系统过程。近年来,科学家发现土壤微生物以及土壤生物化学性质是土壤性质改变的敏感指标。土壤水分亏缺可能引起土壤微生物数量以及活性的降低,进而改变土壤性质。

重点实验室恢复生态学学科组吴福忠博士通过大棚控制实验,采用两因素的完全随机设计,研究在不同的水分条件(80%,40%和20%)以及外源施氮(3个水平)情况下土壤微生物活性以及化学性质的变化。结果表明,水分胁迫显著降低了土壤有机碳、有机氮以及有效磷含量,同时也降低了C/N,C/P, 土壤转化酶,土壤脲酶,碱性磷酸酵素的活性,但并没有降低土壤微生物生物量。土壤微生物以及化学性质对N添加响应强烈,但不同的N添加水平间的响应程度不同。有效N含量随着N添加水平的增加而增加。这些结果表明水分和氮共同限制了N的矿化以及微生物活动,这些特征对于低水平的N添加表现为正响应。因此,在干旱地区适度施氮将有利于提高土壤质量,缓解干旱的不利影响,从而改善植物在干旱环境中的生长过程。相关研究结果发表于Acta Agriculturae Scandinavica, Section B - Soil & Plant Science(2012)。



  • 水分亏缺及基因型对冬小麦光合作用、生物量分配及产量的影响

作物产量不仅受到栽培环境(如水分、养分等)的外在影响,同时也与其基因型密切相关;其机制主要是通过影响作物的光合作用,生物量分配格局等过程。基因型是遗传性生产力,而环境质量则是自然性生产力。目前,对于小麦育种研究主要关注:筛选出光合作用能力强、高抗性和高产量品种。品种(基因型)的表型状况受到环境条件强烈影响,因此,研究不同环境条件下,不同基因型与产量相关的性状如光合作用强度、干物质分配等具有重要生产实践意义。

重点实验室恢复生态学学科组包维楷研究员课题组吴晓丽博士通过大棚控制实验,按照不同水分条件(85%FC,55%FC和25%FC)的完全随机区组设计,研究了冬小麦4种基因型的Pn-PAR响应曲线、气体交换、干物质分配以及产量。结果表明:在对水分亏缺的适应策略上,不同基因型在生长以及光合生理方面存在差异。在生长、生产力以及产量等方面,水分是主要的限制因素。当水分亏缺程度增加,气孔导度(gs)、饱和光辐射(SI)以及最大净光合速率(Pmax)降低,而灌溉水分利用效率((IWUE)、补偿辐射(CI)以及暗呼吸(RD)增强;对于湿润气候区品种,降低的程度更显著。在55%FC水分条件下,不同气候区基因型在光合响应方面存在差异。对于湿润气候区的品种,Pn降低主要是由gs降低引起的;对于干旱区品种,则与光合色素升高有关。干旱环境下,所有品种的生物量降低,但分配到根部分的生物量比率增加;湿润区品种的Cha/b具有更大程度降低。这些结果表明:干旱区品种对水分亏缺具有更高的抗性主要是因为其具有更高的光合能力,更优干物质分配格局,从而导致其在干旱环境中具有更高产量。相关研究结果发表在African Journal of Agricultural Research(2011)和Journal of Integrative Agriculture(2012)。



  • 青藏高原东缘季节性雪被覆盖下土壤氮素转化过程研究

在高山和高纬度等环境条件严酷的冬冷区(Winter Cold Zone),氮素是植物生命活动的主要限制元素之一。这类区域的一个主要特点就是生长季节十分短暂,冬季漫长且常具有季节性的雪被覆盖(Snow Cover)。针对“生长季节”的生态学研究是高山生态学的“传统项目”,然而对于寒冷而漫长的冬季雪被下的生态学过程人们往往知之甚少。

重点实验室高山生态学学科组吴宁研究员课题组博士生胡霞采用人工雪梯度控制和凋落物添加的原位试验,并辅以直接添加外源碳源(葡萄糖)的室内模拟试验,探讨季节性雪被覆盖下不同碳源水平对高山土壤微生物动态和氮转化过程的影响。另一方面,为了揭示青藏高原东部季节性雪被覆盖下土壤氮素转化的基本特点,本文研究了不同雪厚度梯度和不同覆雪周期条件下土壤微生物和土壤氮素变化的规律。这些研究为认识季节性雪被覆盖下生态系统的物质循环驱动机制提供了有价值的参考数据。主要的研究结果如下:

(1)雪被覆盖可减少冻融交替的幅度和频次,雪被持续时间与土壤温度之间具有显著的相关关系。

(2)雪被覆盖有利于冬季土壤氮素的营养供给。青藏高原冬季30cm以上的雪被覆盖加速了凋落物的分解速率,促进了土壤的净氮矿化,增加了土壤呼吸,说明对于雪被覆盖的高山土壤而言冷季是氮素循环的关键时期。

(3)低纬度高海拔地区存在土壤微生物的碳限制作用,雪被覆盖加剧了这种限制作用。

(4)冻融循环对与土壤氮素和微生物组分变化具有直接的作用。冻融处理显著影响了NH4+-N, NO3--N, MBC和真菌数量,而对MBN和细菌数量无显著影响。

(5)积雪厚度和雪被持续时间对土壤氮库和微生物呈现出差异性影响。雪被持续时间对土壤氮库和微生物都没有显著影响。

综上所述,可以认为冬冷区雪被覆盖下的土壤营养物质循环与全球变化的研究关系密切。在全球变化背景下,随着低纬度高海拔地区降水节律的变化,雪被的堆积厚度与冻融节律也可能随之改变,而这种改变会通过影响凋落物在冬季的分解过程,最终对土壤营养物质的转化和植物群落的构建产生实质性的影响。因此,对于冬冷区雪被生态学的研究应该纳入全球变化研究的总体框架之中予以高度重视。



  • 汶川地震对龙门山区域山地土壤质量性状的影响研究


吴聪在做野外考察
评估汶川特大地震干扰对龙门山区域山地土壤质量性状的影响程度及其在不同生态区域的效应,重点实验室高山生态学学科组吴宁研究员课题组硕士生吴聪采用对比分析的方法,研究了汶川地震后龙门山东坡、西坡及过渡区域典型山地滑坡体土壤质量性状的差异。结果显示:

(1)地震干扰造成山地土壤质量整体下降。与未破坏的原有土壤相比较,3个区域(龙门山东坡、西坡和过渡区)滑坡迹地上土壤中砂粒含量均显著升高,粉粒和粘粒含量显著降低,土壤的物理结构遭到破坏。土壤阳离子交换量、有机质、全氮、全磷、硝态氮、总矿质氮含量下降明显,土壤营养成分损失严重。

(2)地震对土壤的影响在不同区域呈现出差异性。滑坡体土壤的pH值在龙门山的东坡和过渡区显著升高,而西坡升高不明显;东坡和过渡区滑坡体土壤氨态氮含量与矿质氮/全氮比值显著降低,而西坡差异不显著;土壤碳/氮比值(C/N)在过渡区显著下降,东坡和西坡差异不显著。

(3)在同一个滑坡体上地震对土壤质量影响的差异不显著。通过对龙门山各区域同一滑坡体上的不同景观位置土壤特征的研究发现,土壤的物理结构、土壤pH值、土壤阳离子交换量(CEC)、土壤养分含量、土壤微生物量碳氮的差异均不明显,表明地震干扰在小尺度范围内其作用效果具有均一性。

(4)土壤微生物量碳可作为衡量地震干扰后滑坡体土壤质量早期恢复的指标。地震后龙门山各区域滑坡体土壤中的微生物量碳氮均出现显著下降,但经过一年恢复后土壤微生物量碳显著提高,而微生物量氮变化不明显。

(5)土壤质量特征的变化与地震烈度和滑坡体本身的方位没有显著的相关性。通过大范围的空间对比发现,滑坡体土壤质量的变化与地震烈度、滑坡体的坡度、坡向和海拔高度等方位特征没有显著的相关关系。



  • 模拟增温和放牧对青藏高原高寒草甸生态系统碳交换的影响

全球变暖已经改变了陆地生态系统的结构和功能,生态系统碳交换的动态变化,既是对气候变化的响应,其本身也通过改变生物圈碳循环过程而反馈作用于气候系统。放牧是草地生态系统最主要的利用和管理方式,气候变暖和不断加剧的放牧共同驱动着草地生态系统的动态变化。因此,研究气候变暖和放牧对生态系统各个组分的影响,不仅有助于正确认识和理解陆地生态系统碳平衡对气候变化和人类干扰的响应、完善碳循环的动态平衡机制,对如何科学应对气候变化和人类干扰的双重影响也有重要意义。


张春波在做实验记录
认识气候变暖和人为干扰对青藏高原东缘高寒草甸生态系统碳交换的影响,重点实验室恢复生态学学科组罗鹏研究员课题组
硕士生张春波采用开顶式气室法
( Open top chambersOTCs)来模拟气候变暖,同时采用夏季刈割和牲畜粪便归还相结合的方法模拟人为干扰,目的是通过研究增温和放牧对生态系统碳交换各组分(即净生态系统碳交换、生态系统呼吸、生态系统光合以及土壤呼吸速率)的影响,揭示气候变暖和人为干扰,特别是在两者共同作用下的耦合效应和相关的生态学过程。研究结果表明:在实验期,增温和放牧显著影响了生态系统各个组分的碳交换,并呈现不同的动态变化趋势:

(1)增温促进了生态系统各组分的碳交换,在生长季后期(8月中下旬,9月底-10月上旬)的效果比生长季旺期(8月上旬)和末期(10月底)效果更明显。

(2)放牧降低了生态系统呼吸和土壤呼吸,增加了季节性平均净生态系统碳交换(NEE),对季节性平均生态系统光合(GEP)影响不明显,但对NEE、GEP的季节动态变化影响显著:在处理初期(8月上旬)明显降低了NEE和GEP,但随着生长季的持续,NEE和GEP 逐渐上升,高于对照。

(3)增温和放牧联合处理提高了生态系统呼吸和土壤呼吸,增加了季节性平均净生态系统碳交换和生态系统光合。NEE和GEP随时间的变化趋势与单一放牧处理的类似。

(4)增温和放牧总体上无显著的交互作用,在一定条件下增温和放牧的作用可能有相互抵消的效应。


  • 迭鞘石斛的化学成分研究

迭鞘石斛(Dendrobium denneanum)为兰科(Orchideceae)石斛属(Dendrobium)植物,其新鲜或干燥茎,是四川著名道地药材“嘉定石斛”的主要来源,别名“黄草”。现代药理研究表明,迭鞘石斛具有增强机体免疫能力、抗肿瘤、降血糖、抗氧化、促进胃肠运动和扩张血管等多种药理活性。目前,由于过度采挖,野生资源已经濒临灭绝,所以迫切需要对迭鞘石斛的化学成分进行全面研究,为其高效人工栽培和相关产品开发提供物质基础。

重点实验室王明奎研究员课题组硕士生潘红玫对迭鞘石斛95%乙醇提取物的正丁醇萃取物进行了详细的植物化学成分研究,共分离得到21个化合物,其中6个为新化合物,13个为首次从该植物中分离得到,两个为已报道的化合物。



新化合物的化学结构

抗氧化活性实验显示迭鞘石斛具有一定的活性,其活性化合物主要集中在正丁醇部分。通过单糖柱前衍生方法,利用紫外检测HPLC分析了石斛多糖的单糖种类和构型,结果显示含有D-葡萄糖、L-阿拉伯糖,可能含有L-鼠李糖、D-半乳糖和D-甘露糖,可能无D-木糖,该结果为进一步研究石斛多糖的结构和功能打下基础。


  • 春夏季极端干旱和降雨对川西北高寒草甸植物群落特征及开花物候的影响

近年来世界各地极端天气事件(如2003欧洲热浪、2010云南大旱、2011泰国暴雨等)的发生频率和强度呈大幅度增加趋势,气候极端化成为全球气候变化的重要特征之一。据预测,未来全球降水格局的极端化程度将会增加、时空变异性加大、不确定性增加。尽管如此,与气候渐变(CO2浓度增加、增温)的研究资料相比,极端天气事件如何影响生态系统的报道还很少。已有的相关研究多关注于群落生产力和结构变化。物候—群落生长时间序列的主要特征之一,是全球气候变化研究的一个重要方面,尤其是对全球变暖表现出普遍的响应。川西高寒草甸是我国重要的草地生态系统之一,位于全球气候变化敏感的青藏高原东缘。根据预测,这一区域未来气候变化显著,特别是极端天气事件将明显增多。

重点实验室恢复生态学学科组罗鹏研究员课题组硕士生牟成香通过野外模拟分别发生在生长季初期、旺期的百年一遇的极端干旱和降雨事件,初步研究了极端降水事件对川西高寒草甸植物群落3个类群的地上、地下生物量、群落组成、开花物候等方面的影响。其主要结论如下:

(1)群落各类群的生物量对极端降水的响应表现出差异。与生长季旺期的处理相比,生长季初期极端降水事件对群落生物量的影响更大,且主要影响高寒草甸及其各组分的地上生物量,其中又以初期极端降雨产生的影响最大。

(2)群落结构组成在极端降水处理下发生变化。旺期的极端事件对群落结构无影响。

(3)开花物候对极端降水的响应因物种而异。干旱往往造成开花期提前。

(4)极端降水事件发生的季节性和植物本身的生活史格局影响极端事件的生态学效应,尤其是物候方面。对于高寒草甸而言,春季的极端事件对其影响更深远;发生在植物某一生长活动开始之前的极端事件更容易影响该生长活动。

(5)极端处理下,群落物候这一时间序列上的变化解释了群落在生产力和结构组成的变化,表明结合群落生长动态的监测是很好的研究切入点。



科研项目争取情况
2012年,重点实验室延续在研项目51项,全年到位经费约1500万元。其中,国家基金20项、国家科技支撑计划项目2项、科学院先导性专项子课题3项(专题6项)、中科院方向性项目2项、中科院“西部之光”项目1项、国际合作1项、地方任务3项、横向项目5项,其他项目5项。

新增项目24项,合同经费约890万元。其中,新增国家自然科学基金8项(面上项目2项),国家其他项目1项、所领域前沿项目4项、国家任务1项、院其他任务1项、地方任务6项。

2012年实验室主要在研项目情况见表1,2012年主要新增项目情况见表2。

表1 2012年实验室主要在研科研项目一览表



序号

项目名称

经费来源

负责人

起 止 时 间

1

高山森林皆伐迹地的早期恢复演替过程与植被变化

国家基金 (面上项目)

包维楷

2009-2012

2

青藏高原东缘高山草地冬季雪下土壤氮素转化过程研究

国家基金 (面上项目)

吴 彦

2009-2012

3

基于距离递减速率分析高寒草甸Beta多样性对牧压梯度的响应机理

国家基金 (面上项目)

卢 涛

2009-2012

4

岷江上游典型人工森林群落土壤可溶性有机碳、氮动态及其对凋落物分解的响应

国家基金 (青年基金)

李 伟

2009-2012

5

Functional organization of Tibetan alpine plant communities

国家基金 (国际合作)

吴 彦

2011-2012

6

Phylogeny and evolution of the fern genus Polystichum

国家基金 (国际合作)

高信芬

2011-2012

7

黄鹌菜属系统学研究

国家基金 (青年基金)

彭玉兰

2010-2013

8

旱生植物细根结构与功能对干旱化的响应

国家基金 (青年基金)

李芳兰

2010-2013

9

川西北高寒草甸群落结构和生态系统功能对气候变化格局的响应:降水强度与时机

国家基金 (青年基金)

李国勇

2010-2013

10

春季极端降水事件对不同生物多样性水平的人工植物群落物候的影响

国家基金 (青年基金)

孙 庚

2010-2013

11

常绿阔叶林林下木本植物的耐荫机制:茎寿命的生态学意义

国家基金 (青年基金)

向 双

2010-2013

12

缺苞箭竹不同光保护途径及其碳氮代谢对干旱胁迫的响应

国家基金 (青年基金)

王彦杰

2010-2013

13

世界蔷薇属合柱组的系统发育及其分类修订研究

国家基金 (面上基金)

高信芬

2010-2013

14

气候变暖对青藏高原东缘季节性冻土区亚高山针叶林主要树种根系生长和生理活性的影响

国家基金 (面上基金)

尹春英

2010-2013

15

若尔盖高原高寒草甸草地的产水量及生态机理研究

国家基金 (面上基金)

罗 鹏

2011-2015

16

气候变暖背景下大熊猫主食竹克隆生长特性对栖息地森林更新的影响

国家基金 (面上基金)

陈劲松

2011-2015

17

模拟增温和氮沉降对高山林线交错带灌丛植物-土壤C、P、N生态化学计量关系的影响

国家基金 (青年基金)

张 林

2011-2014

18

冬季增温对高山草地植物物候分化格局的影响研究

国家基金 (青年基金)

石福孙

2011-2014

19

放养蜜蜂对同域分布的多齿马先蒿和穗花马先蒿生殖隔离的潜在影响

国家基金 (青年基金)

彭幼红

2011-2014

20

川西亚高山人工针叶林建群种外生菌根及其养分吸收对气候变暖的响应

国家基金 (青年基金)

赵春章

2011-2014

21

瓦布贝母、松贝种植恢复重建关键技术研究与示范

科技支撑

吴 彦

2010-2012

22

横断山区生态恢复技术研发与示范

科技支撑

吴 宁

2011-2013

23

澜沧江中下游与大香格里拉地区综合科学考察

科技基础专项

包维楷

2009-2013

24

南方草地固碳现状、速率、机制和潜力

院先导专项子课题

吴 宁

2011-2015

25

西南山地灌丛碳汇研究

院先导专项子课题

刘 庆

2011-2015

26

云杉林固碳增汇技术的实验示范

院先导专项子课题

庞学勇

2011-2015

27

四川森林生态系统固碳现状、速率、机制与潜力研究

院先导专项专题

包维楷

2011-2015

28

川西高寒草地固碳现状、速率、机制和潜力

院先导专项子专题

孙 庚

2011-2015

29

四川省退牧还草工程固碳速率和潜力研究

院先导专项子课题

彭幼红

2011-2015

30

生物多样性保护与特色生物资源的可持续利用

院方向项目

吴 宁

2011-2013

31

八角栽培的有机质化学效应及其对土壤与生物群的 影响

院方向课题

包维楷

2011-2013

32

人为干扰对若尔盖高寒湿地植物生态系统的影响

院西部之光

罗 鹏

2011-2013

33

外籍青年科学家计划

院国际合作

高信芬

2011-2012

34

外籍青年科学家计划

院国际合作

吴 彦

2011-2012

35

泛喜马拉雅植物志

院其他

高信芬

2011-2014

36

四川省现代田园城市构建背景下典型城市湿地的保护与建设研究

地方任务

潘开文

2011-2012

37

世界自然遗产地九寨-普利维斯山地湖泊环境的藻类监测系统研究与构建

地方任务

吴 彦

2011-2013

38

都江堰植物资源及部分动物资源的调查及评价

地方任务

高信芬

2011-2014

39

地震灾区典型流域水源涵养功能恢复调查评价

横向委托

何其华

2011-2012

40

罗鹏若尔盖湿地保护项目

横向委托

罗 鹏

2010-2012

41

金沙江拉哇水电站陆生生态环境及景观现状调查与 评价

横向委托

潘开文

2011-2012

42

四川省植物资源共享平台建设

横向委托

高信芬

2009-2014

43

企业委托

横向委托

丁建林

2011-2014

44

若尔盖高原花湖中陆源DOC的分解、沉积及影响因素研究

所领域前沿项目

朱 单

2011-2012

45

黄鹌菜属黄鹌菜组的系统发育和分类学修订

所领域前沿项目

彭玉兰

2011-2012

46

林窗式疏伐的植物多样性与更新效应

所领域前沿项目

闫晓丽

2011-2012
  1   2   3


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©azrefs.org 2016
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə