摘要: 好氧堆肥是污泥资源化利用的重要途径.为探寻污泥堆肥过程中微生物群落结构和氮素代谢规律,以污泥为主料进行35 d的超高温好氧堆肥中试试验,对不同时期堆肥样品进行理化指标测定、高通量测序和非靶向代谢组学检测.结果显示:堆肥温度大于50℃共14 d,电导率（EC）值小于4.0 mS/cm,总氮（TN）含量下降0.14%,铵态氮（NH₄⁺-N）含量下降44.45%,硝态氮（NO₃^--N）含量上升58.54%,在中试规模下的堆肥保氮效果较好.堆肥后微生物丰富度降低,多样性增加.门水平上,由变形菌门（Proteobacteria）演替为厚壁菌门（Firmicutes）;属水平上,由嗜冷杆菌属（Psychrobacter）和不动杆菌属（Acinetobacter）演替为芽孢杆菌属（Bacillus）和直丝菌属（Planifilum）.相关性分析表明芽孢杆菌属与堆肥温度和亚硝态氮（NO₂^--N）含量显著正相关（P <0.05）,与TN含量显著负相关（P <0.05）,嗜冷杆菌属与NO₃^--N和有机氮（ON）含量分别呈显著负相关（P <0.05）和极显著负相关（P <0.01）,直丝菌属则与NO₃^--N和ON含量分别呈极显著正相关（P <0.01）和显著正相关（P <0.05）.好氧堆肥通过调控氨基酸类代谢物的表达,促进氮素代谢途径中谷氨酸、精氨酸、氰基氨基酸等的生物合成,最终通过氨基酸代谢,TCA循环等代谢途径促进相关酶和辅因子的合成,调控微生物的氮素代谢.本研究表明中试规模超高温好氧堆肥可以达到较好的堆肥效果,并对堆肥微生物群落和氮代谢途径产生影响;结果可为后续超高温好氧堆肥研究和工程应用提供参考.（图7表2参33）

摘要: 围栏封育可显著改善退化草地植物群落数量特性与表层土壤抗侵蚀能力，但鲜见研究关注植物根系在草甸恢复过程中对植物多样性及土壤抗冲刷能力的影响.以夹金山退化草甸为研究对象，设置自由放牧及封育3、6、9、12个月共4个时长梯度，采用典型抽样法，探究各封育时长下草甸植物群落物种多样性、根系形态特征、土壤抗冲性及其相关性.结果表明：（1）围栏封育后草本植物的属、种数量明显增加，封育3、6个月的优势建群种（重要值IV> 0.1）出现了一年生草本植物.（2）随着封育时长的增加，Shannon-Wiener多样性指数（H）、Simpson优势度指数（H′）呈先增后减再增再减的双峰变化，峰值出现在封育3、9个月时；Pielou均匀度指数(J_sw)呈先增后减再增的变化趋势；物种丰富度指数（D）呈增加趋势.（3）根长密度（RLD）、根表面积密度（RSAD）、根体积密度（RVD）、根尖数（RT）及分叉数（RF）均在围封9个月后出现显著差异（P <0.05），并达到峰值.（4）与细根的变化规律类似，围栏9个月后土壤抗冲系数（AS）出现显著增长（P <0.05），封育12个月的土壤抵抗径流冲刷优势最为明显.（5）5种根系指标均与H、H′极显著正相关（P <0.01）,RVD、RT、RF、H′与AS显著正相关（P <0.05）,H、D与AS极显著正相关（P <0.01）.因此，在夹金山退化草甸实行围栏封育的时限应不低于9个月，且植物多样性、根系形态、土壤抗冲性三者间两两正相关.（图5表3参40）

摘要: STAY-GREEN(SGR)基因编码植物脱镁螯合酶（magnesium dechelatase），在叶绿体中催化叶绿素a降解和与其他叶绿素蛋白互作来调控叶绿素代谢、叶片衰老等生理过程，目前关于谷子SGR基因家族研究较少，利用生物信息与分子生物学方法鉴定谷子SGR家族的基因成员，分析其表达模式与自然等位变异.从谷子基因组中鉴定出2个SGR基因，具有SGR蛋白的保守结构域Staygreen.在SiSGR基因的启动子区检测到与植物生长发育、光照、激素响应有关的顺式作用元件；蛋白互作分析发现SiSGR1与叶绿素合成和降解酶互作.分析已测序的谷子现代品种和地方品种，发现SiSGR1的Hap2、Hap5和Hap10基因型占11.2%,SiSGR2的Hap6基因型占2.5%，表型为生长后期叶绿素含量高.对两个基因进行基因表达分析，SiSGR1在叶片、叶鞘、幼穗、幼嫩种子等多数组织表达，而SiSGR2仅在叶片、叶肉等少数组织表达；且在叶片衰老过程中SiSGR1和SiSGR2的表达水平均显著提高，SiSGR1表达量远高于SiSGR2.本研究表明SGR基因在谷子发育过程中起重要作用，为调控谷子衰老和分子育种提供了参考依据和基因资源.（图11表4参36）

摘要: 芽孢杆菌（Bacillus）菌剂可形成土壤微生物膜，显著提高土壤抗风蚀能力，但其对风沙区植被恢复的影响尚不明确.采用盆栽试验，分析使用不同菌剂施用量（0、1、3、5、7、10 g/kg）和施用方式（喷施、混施）施用芽孢杆菌混合菌剂对典型沙生植物花棒（Corethrodendron scoparium）和柠条（Caragana korshinskii）幼苗光合作用和荧光特性的影响.结果显示，芽孢杆菌菌剂能有效胶结、改良风沙土，土壤固结层厚度、硬度较未施加菌剂分别提升32.23%-131.11%和79.94%-138.22%，土壤脲酶和蔗糖酶含量也显著提升，在防风固沙的同时改善风沙土性质；1-3g/kg施用范围内芽孢杆菌菌剂对植物光合作用和荧光特性产生随菌剂施用量增加而增加的促进作用，在3-10 g/kg施用范围内促进作用随菌剂施用量增加而逐渐减少；花棒和柠条的菌剂最佳施用量分别为3 g/kg和1 g/kg；不同施用方式之间无显著差异.本研究表明施用适量芽孢杆菌菌剂所产生的土壤微生物膜能够促进花棒和柠条幼苗生长.（图7参40）

摘要: 热休克蛋白70 (HSP70)在植物生长发育和胁迫响应中具有不可替代的作用.然而,关于薏苡(Coix lacryma-jobi L.) HSP70 (CIHSP70)基因家族鉴定和功能特征的信息很少,为解析CIHSP70基因家族特性及响应高温和干旱胁迫特征,对薏苡CIHSP70基因家族进行生物信息学和表达模式分析.共鉴定出37个CIHSP70基因,编码蛋白的氨基酸数量为79-822个,相对分子质量为8.25×10～3-95.56×10～3,理论等电点为4.70-10.52,亚细胞定位预测分析表明,CIHSP70s在线粒体、叶绿体、细胞核、内质网和细胞质中均有分布.系统进化分析发现,CIHSP70s分为DnaK和HSP110/SSE两个亚家族,进一步将CIHSP70分为6组,且CIHSP70s与水稻HSP70s亲缘关系比拟南芥HSP70s更近.RNA-seq分析表明,CIHSP70基因在薏苡根、茎、叶、仁、颖片和雄花中具有不同的表达谱,部分CIHSP70基因具有组织特异性.19个CIHSP70基因的表达在高温胁迫下上调或下调2倍以上,13个CIHSP70基因的表达在干旱胁迫下上调或下调2倍以上,且CIHSP70基因对热胁迫比干旱胁迫更敏感.上述对CIHSP70基因家族的鉴定、系统分析及在高温、干旱条件下的表达分析为深入解析CIHSP70家族基因的功能奠定了基础.(图9表3参52)

摘要: 为应对高寒矿区植被恢复中面临的低温寒冻挑战，以黑麦草为试验材料，探讨接种不同组合冷适应菌对黑麦草生长、抗逆能力以及矿渣速效养分的影响.结合代谢组学、矿渣微生物群落结构变化，揭示低温环境下冷适应型供试菌株对植物的促生调控作用.结果显示：（1）综合黑麦草的抗氧化和渗透调节情况、黑麦草的生长情况以及矿渣速效养分情况，维德曼氏芽孢杆菌（P）、伯克霍尔德氏菌（K）和贝莱斯芽孢杆菌（I）三者复合施用效果最佳；（2）温度导致的差异代谢物主要富集于生物碱合成和半乳糖代谢等通路.施加复合菌剂则能增加黑麦草上调代谢物数量，大量合成氨基酸和类黄酮化合物，初级与次级代谢物协同增强黑麦草耐寒性；（3）施加复合菌剂对提高低温环境下矿渣微生物多样性和丰富度有积极作用，并使其群落组成差异性更大，其中鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、溶杆菌属（Lysobacter）和热单胞菌属（Thermomons）是3类具有显著代表性的差异微生物属，这3类耐冷共生菌可以缓解低温对黑麦草的胁迫，促进寒冷条件下黑麦草的发育.本研究表明接种复合冷适应菌能有效增强黑麦草的抗寒能力，结果可为高寒矿区微生物菌剂修复技术提供理论和实践基础.（图7表1参64）

摘要: 为促进海岛沙滩单叶蔓荆（Vitex rotundifolia L. f.）群落的保护和恢复，系统调查了舟山群岛8个海岛10个沙滩单叶蔓荆的分布面积、群落结构和物种组成等信息；利用线性回归模型分析单叶蔓荆群落面积和物种多样性与沙滩面积和隔离度的关系，并基于模型筛选和方差分解获得影响单叶蔓荆群落面积和物种多样性的关键因素.结果表明：（1）舟山群岛单叶蔓荆群落面积约21 050 m²，其中鹿栏晴沙（12 000 m²）、塔湾金沙（4 800 m2）和千步沙（3 200 m²）面积较大.（2）单叶蔓荆群落面积与沙滩面积显著正相关（P <0.01），与沙滩距大陆最近距离关系不显著（P> 0.05）；除单叶蔓荆群落物种丰富度与沙滩距大陆最近距离有较弱的负相关关系外（P <0.05），其余物种多样性指数与沙滩面积和沙滩距大陆最近距离均无显著关系（P> 0.05）.（3）最优多元线性回归模型分别解释单叶蔓荆群落的面积、物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数的84%、98%、91%、84%和42%.单叶蔓荆群落的Shannon-Wiener指数和Pielou指数随沙滩面积的增加显著降低；土壤磷含量显著增加单叶蔓荆群落的面积和物种丰富度；土壤有机碳显著增加单叶蔓荆群落的物种丰富度、Shannon-Wiener指数和Simpson指数；土壤电导率显著降低单叶蔓荆群落的物种丰富度、Shannon-Wiener指数和Pielou指数.上述研究表明海岛沙滩单叶蔓荆群落分布遵从岛屿面积效应，群落面积主要受到沙滩面积和土壤磷含量影响，其物种多样性的决定因素有沙滩面积以及土壤有机碳、氮、磷含量和电导率.（图3表3参39）

摘要: 干旱对地下生态过程的影响已成为全球变化背景下关注的热点，可能会影响生态系统地下碳动态及循环过程.结合该领域国内外的前沿动态就干旱对植物根系分泌物特征的影响及其机制进行综述，为深入研究根系分泌物及根系对全球变化的响应和适应机制提供参考.根系能够通过不断地调整分泌物数量和组成来积极响应干旱胁迫，深刻地影响土壤有机质（SOM）分解和养分代谢等过程，并在一定程度上决定根际微生态系统碳动态、能量流动以及矿质养分代谢过程.干旱条件下一系列复杂的外在因素（如根际土壤环境、不同土层）和内在因素（如植物种类、根系生理形态特征和菌根共生）会改变根系分泌物特征.而目前关于根系分泌物的组成和功能，尤其是在干旱条件下的变化规律及对植物与土壤相互作用的影响机制尚不明确；且大多研究集中在一些经济作物或模式植物上，缺乏野外自然干旱条件下的观测数据.因此提出未来干旱情境下对根系分泌物需要深入研究的方向：（1）加强对不同植物种类和不同干旱胁迫条件下根系分泌物的系统性研究；（2）加强干旱与其他环境胁迫（如CO₂浓度增加、气温升高、UV-B辐射增强等）耦合对根系分泌物的影响机制研究；（3）利用更加精准的技术手段，全面深入地研究根系分泌物的组分和功能；（4）从植物生理和代谢角度深入揭示干旱条件对根系分泌物的影响机理；（5）深入开展根系分泌物在土壤生态过程中的作用研究.（图1表2参88）

摘要: 认识干旱与半干旱地区山地植物群落的物种多样性特征及其环境影响因子，对全球气候变化下区域生物多样性保护具有重要意义.贺兰山脉地处中国温带草原与温带荒漠的过渡带，其东、西部受不同气候影响，各植被类型的物种多样性特征也存在差异.选取贺兰山东、西部广泛分布的灌丛和森林群落样地，通过Mantel检验和偏Mantel检验，分析β多样性及其组分的驱动因子.结果表明：（1）随海拔升高，植物群落间出现“成团相似”现象，这种现象在东部2 200-2 520 m、西部2 150-2 360 m海拔范围内更明显.（2）物种的周转组分对群落间物种组成差异的贡献更大. Jaccard指数法显示：在东部，周转和嵌套组分对β多样性的贡献分别为75%、25%；在西部，周转和嵌套组分对β多样性的贡献分别为66%、34%.β多样性及其分解组分与海拔差之间存在显著相关性.（3）环境因子对东、西部植物群落β多样性的影响较大，且独立作用更显著.其中，乔木层和灌木层的β多样性对环境因子的响应更大，草本层则主要受地理距离影响.（4）年均温、年均降水量、土壤含水量、pH、容重和有机质是影响贺兰山东、西部不同生活型植物群落β多样性的关键因子.由此可见，环境过滤和扩散限制对贺兰山植物群落形成的相对重要性不同；研究结果有助于深入理解干旱与半干旱山地生态系统的结构与功能，为脆弱山地生态系统的保育与恢复提供了理论依据.（图3表3参51）

摘要: 气候变暖导致固氮树种向北方泥炭地中扩张，这将改变北方泥炭地中碳氮磷之间的生态化学计量比，但其变化趋势尚不清楚.在大兴安岭北部典型泥炭地选取固氮树种辽东桤木(Alnus sibirica)树岛为研究对象，以毗邻的开阔泥炭地作为对照，对比分析辽东桤木树岛和对照中6种共有植物(柴桦Betula fruticosa、细叶沼柳Salix rosmarinifolia、笃斯越橘Vaccinium uliginosum、狭叶杜香Ledum palustre、甸杜Chamaedaphne calyculata和白毛羊胡子草Eriophorum vaginatum)叶片、凋落物层和土壤(0-20和20-40 cm)有机碳、总氮、总磷浓度及其生态化学计量比特征，明确固氮树种扩张对北方泥炭地植物和土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响，为准确评估固氮树种扩张的生态效应提供理论依据.结果表明：(1)与对照相比，辽东桤木树岛中所有植物叶片有机碳浓度没有显著差异，但具有较高的总氮浓度，因而具有较低的碳氮比；而且，辽东桤木树岛中柴桦、细叶沼柳和笃斯越橘3种落叶灌木叶片总磷浓度低于对照，因而具有较高的碳磷比和氮磷比；(2)辽东桤木树岛凋落物层有机碳和总氮浓度显著高于对照，但总磷浓度则低于对照，因此具有较低的碳氮比以及较高的碳磷比和氮磷比；(3)与对照相比，辽东桤木树岛由于生物固氮作用导致0-20和20-40 cm土壤具有较高的总氮浓度，但20-40 cm土壤有机碳和总磷浓度较低，因此具有较低的土壤碳氮比和较高的土壤氮磷比.本研究表明固氮树种桤木扩张将提高北方泥炭地的氮素水平，改变植物叶片、凋落物层和土壤碳氮磷化学计量特征，进而影响北方泥炭地的关键生态过程.(图3表3参35)