摘要: 草本竞争在森林更新早期具有显著的生态效应，然而对其发生机理的理论认知仍相当有限.以白桦和五角枫为试验对象进行盆栽控制试验，设置4种竞争方式（无竞争、全竞争、地上竞争、地下竞争）、4种土壤养分梯度（0、8、16、32g/m2）及2种养分分布水平（均、异质），各个处理8次重复，通过测量生物量及苗高、地径、叶片表面积、根系表面积和根长等形态指标，基于线性模型实现草本竞争效应的线性分解，精确衡量各竞争效应组分贡献率的相对重要性，进而基于结构方程模型揭示不同土壤养分状况下草本竞争对幼苗高生长的作用机理.结果显示：草本竞争对不同演替阶段幼苗生长存在显著的抑制作用（P <0.05）.地上、地下竞争及二者交互作用贡献率分别处于40%-60%、20%-30%、20%-30%之间.不同土壤养分浓度及养分分布对其贡献率均有显著影响.草本植物分别主要通过影响白桦幼苗的养分吸收能力（0.62）和五角枫幼苗的光合能力（0.74）进而影响其高生长.在高养分浓度或异质土壤养分分布状况下，土壤养分吸收能力较光合能力更为重要.两种不同生态学习性树种的草本竞争效应存在明显差异（P <0.05）.本研究表明草本竞争通过作用于白桦和五角枫幼苗的土壤养分吸收能力及光合能力，对更新幼苗高生长产生深远影响，草本竞争效应是维持幼苗高生长的重要生态学机制之一.（图7表8参42）

摘要: 为明确鸭茅真小孢帽菌（Eutiarosporella dactylidis）生物学特性及主栽玉米品种对其引起的叶枯病的田间抗病能力，从碳氮源、酸碱度及生长温度等方面对该病菌的生物学特性进行研究，并通过人工接种的方法对甘肃中部产区12个主栽玉米品种抗性进行分析评价.结果表明，该病菌的菌丝生长最适温度为25℃，形成分生孢子器的最适温度范围为15-25℃；菌落可在pH 4.0-12.0的培养基上生长，在pH 6.0时，菌落生长速度最快，偏酸条件有利于分生孢子器的形成；营养生长最适碳源和氮源分别为葡萄糖和酵母浸膏，氮源对产生分生孢子器的数量影响较显著，而碳源对其影响不显著；PDA和PSA有利于菌丝体生长和分生孢子器形成；14 h光照+10 h黑暗交替条件有利于菌丝扩展，而24 h紫外线有利于形成分生孢子器. 12个供试玉米栽培品种对该病菌引起的叶枯病的抗性存在差异，病情指数为16.05-83.82；其中1个品种（登义2号）表现抗病（R）,1个品种（诚信1号）表现中抗（MR），分别占8.33%；其余10个品种均表现感病（S），占83.33%.本研究表明鸭茅真小孢帽菌环境适应性广，生产上缺少抗病品种，该病害在甘肃玉米生产上存在潜在风险.（图6表5参16）

摘要: 了解洞穴大型底栖动物的群落结构是研究洞穴生态系统的重要内容，也是对生态学领域研究的重要补充.于2019年10月（平水期）及2020年8月（丰水期）对贵州省贞丰县5个洞穴内大型底栖动物进行采样调查，分析大型底栖动物组成、优势种、多样性、功能摄食群的分布特征，并基于大型底栖动物生物学指数对洞穴水质进行评价.结果得出：两个水期共获大型底栖动物63种，隶属4门7纲19目46科，其中水生昆虫41种，占65.07%，闪蚬Corbicula nitens、四节蜉Baetis sp.、蚋Simulium sp.是两个水期的共有优势种.在时间上，大型底栖动物的密度、生物量和多样性指数（ShannonWiener、Pielou和Margalef指数）均表现为平水期>丰水期.在空间上，密度和Margalef指数表现为有光带>弱光带>黑暗带，生物量、Shannon-Wiener指数和Pielou指数表现为弱光带>有光带>黑暗带. Jaccard相似性系数和聚类分析结果表明，同一洞穴相邻光带之间的相似性较高，不同洞穴相同光带或不同光带之间的相似性偏低.洞穴大型底栖动物由5个功能摄食群（FFGs）构成，其中捕食者占比最多，约占42.86%.Shannon-Wiener多样性指数及生物指数（BI）对水质的评价存在差异，经对比，生物指数的结果更符合实际水质情况.本研究表明贵州贞丰洞穴大型底栖动物以水生昆虫为主，功能摄食类群以捕食者为主，且人为干扰可能是水质下降、物种降低的重要原因之一.（图8表5参45）

摘要: 人工多细胞体系具有可实现代谢分工、复杂底物利用等功能，已成为合成生物学发展的研究热点.概述人工多细胞体系的优势，介绍现阶段人工多细胞体系构建的方式及设计原则，通过文献对目前人工多细胞体系应用于环境修复的实例进行归纳汇总，最后借助CiteSpace直观地分析人工多细胞的研究主题及趋势.与单一微生物相比，人工多细胞体系具有劳动分工更优化、代谢负担更低、底物转化能力更高、鲁棒性强等特点.目前主流的人工多细胞体系构建方式为自上而下法或是自下而上法，其设计原则一般是基于底盘细胞选择、种群控制策略、数值模拟预测等等.通过文献计量分析，人工多细胞的研究主题包含微型自主运动的发展以及生物电子传输等领域，然而随着“代谢工程”“人工智能”等词汇的突现，未来人工多细胞体系的研究会更加关注多细胞体系的设计与构建、细胞代谢途径、细胞间信息传递及相互作用等方面.结合现状及热点，提出未来人工多细胞体系的研究应关注：（1）解析人工多细胞体系成员之间相互作用机制与代谢方式；（2）根据人工多细胞体系的结构、行为与功能逐步优化构建方式；（3）开发基于人工多细胞体系的环境生物修复策略.（图3表2参71）

摘要: 阐明叶养分重吸收与叶片经济性状间的关系对于理解植物的养分吸收与利用策略至关重要；然而，关于叶养分重吸收是否以及如何与叶片经济性状相协调目前仍知之甚少，特别是在由外生菌根（ECM）主导的高寒针叶林中.以青藏高原东缘广泛分布且与ECM高度共生的川西云杉（Picea likiangensis var. balfouriana）为对象，探究17个种群叶氮（N）、磷（P）重吸收效率与叶片形态（厚度、组织密度、比叶面积）和化学性状（N、P浓度）间的协变关系及其环境驱动因素.结果表明：（1）N、P重吸收效率与叶片经济性状沿“叶经济谱”共变，并与叶片厚度、组织密度存在显著的正相关关系，与比叶面积、叶片N和P含量呈显著的负相关关系.这表明在叶片养分吸收与利用中，养分重吸收与叶保守型性状（厚度、组织密度）存在协同关系，而与获取型性状（比叶面积、N和P含量）呈权衡关系；（2）温度是影响N、P重吸收效率和叶片经济性状变化的主导因素，且随着温度降低，N、P重吸收效率和叶片厚度及组织密度均呈显著增加，而比叶面积和叶片N、P浓度则呈显著降低趋势.总体上，本研究表明温度驱动高寒针叶林叶养分重吸收与叶经济性状间的协调关系；上述研究成果有助于丰富和提升对高寒森林碳与养分经济协调性及其驱动机制的认知，同时对于理解和预测气候变化背景下高寒森林的适应性具有重要意义.（图4表2参37）

摘要: 为揭示石漠化地区桑树对丛枝菌根（arbuscular mycorrhiza,AM）真菌介导土壤氮变化的适应性，选择AM真菌两种优势菌种摩西管柄囊霉（Funneliformis mosseae,Fm）和根内根孢囊霉（Rhizophagus intraradices,Ri）接种于桑树根系，分析接种和未接种处理下石漠化土壤剖面和桑树器官C、N含量变化及生态化学计量比和内稳性大小.结果显示：土壤总有机碳（total organic carbon,TOC）含量和C:N比值随剖面增加而降低，但相比CK，接种Fm和Ri使TOC含量和C:N比值显著提升了0.93%-5.00%(P <0.05)和1.81%-16.20%(P <0.05)；对于土壤总氮（total nitrogen,TN）而言，其含量随土壤深度增加而增加，但相比CK，接种Fm和Ri使TN含量显著降低了1.49%-9.48%(P <0.05).桑树叶片C含量与C:N比值低于根和茎秆，N含量却高于根系和茎，接种AM真菌使叶片C含量和C:N比值显著增加1.30%-3.64%(P <0.05)和1.78%-14.51%(P <0.05).桑树不同器官不同元素及计量比的内稳性存在差异，未接种时桑树根系和茎N、C:N不具有内稳性，接种Fm使根系N内稳性增强（内稳性指数2.94），却使叶片C:N内稳性降低（内稳性指数2.32），接种Ri使桑茎N内稳性增强（内稳性指数1.69）.综上所述，接种AM真菌调节不同剖面石漠化土壤C、N变化，其中TOC含量增加、TN含量降低，C:N变化符合“缓慢分解”假说；同时，AM真菌促进桑树根系吸收N并将其转运至地上叶片部位，但对根系、茎和叶片N、C:N内稳性的调节受菌种类型影响.（图3表1参39）

摘要: 根系分泌物作为植物-土壤-微生物交流与调控的信使，在根际生态过程中所起的介导作用受到大量关注，然而关于森林生态系统中优势树种根系分泌物化学组分与含量的基础认知仍十分匮乏.基于此，分别以川西亚高山森林2种针叶优势树种（云杉Piceaasperata、冷杉Abiesfaxoniana）和2种阔叶优势树种（红桦Betulaalbo-sinensis、白桦Betulaplatyphylla）为研究对象，通过野外原位收集装置分别获取了该植物的根系分泌物收集液，运用气相色谱-飞行时间质谱联用技术（GC-TOF-MS），结合方差分析、正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）等方法开展研究.结果表明：（1）4种针、阔树种根系分泌物中检测鉴定出共计97种化学物质（醇类6种、有机酸26种、氨基酸17种、糖酸类5种、糖醇类6种、糖类7种、酯类3种以及其他有机物24种），针、阔叶树根系分泌物中醇类化合物的相对含量均最高，氨基酸和有机酸类化合物的种类较为丰富；（2）在化学物质类别水平上，针叶树和阔叶树根系分泌物化学组分的相对含量之间存在显著差异，针叶树根系分泌物中醇类的相对含量是阔叶树的1.7倍，而氨基酸、有机酸、糖类、糖酸类、糖醇类和其他类物质的相对含量分别为阔叶树的1/3、1/6、1/18、1/56、1/16、1/4;(3)针、阔叶树根系分泌物之间有29种关键差异代谢物，不同树种之间根系分泌物中关键差异代谢物的含量也存在明显区别，其中氨基酸相关的代谢途径差异最为显著.上述结果表明川西亚高山森林优势针叶树和阔叶树根系分泌物的化学组分与相对含量均存在显著差异，并揭示了针、阔树种根系分泌物之间关键的差异代谢物.（图3表2参53）

摘要: 由于昼、夜增温速率的不对称性，植物对白天与夜间温度变化的响应呈现差异，研究西南亚高山针叶树种粗枝云杉（Picea asperata）各级根系和叶片的养分（C、N、P、K、Ca、Mg）及其化学计量特征对昼、夜增温的响应差异，有助于加深气候变暖对高海拔地区植物影响机制的理解.采用红外辐射加热对云杉幼苗分别进行白天和夜间增温，同时设置对照.结果表明：（1）云杉根系形态结构和养分含量呈现模块化特征，低级根（1-2级）的比根长、比表面积及N、K、Ca、Mg含量均显著大于高级根（3-5级），叶片C、N、P、K含量均显著大于根系；（2）昼、夜增温均显著增加了云杉叶片N、P、K、Mg含量（白天增幅分别为17.58%、66.12%、11.00%、18.31%；夜间增幅分别为37.12%、6.63%、29.50%、4.97%），但云杉根系的养分吸收与分配情况对两种增温模式的响应不同.白天增温显著增加了云杉各级根系C、N、P含量及高级根K含量（增幅分别为2.09%-2.69%、15.28%-69.87%、26.39%-86.26%、19.73%-32.28%），降低了各级根系Mg含量及低级根K含量（降幅分别为8.09%-19.68%、14.98%-27.73%）；夜间增温显著增加了云杉各级根系N含量（增幅为9.70%-50.14%），降低了各级根系C、P、K、Mg含量（降幅分别为4.85%-17.88%、5.27%-29.92%、16.52%-25.56%、4.99%-16.92%）;(3)云杉低级根与叶片C:N、C:P比值大于高级根，白天增温显著降低了各级根系与叶片的C:N、C:P比值；夜间增温显著降低了各级根系、叶片的C:N比值与低级根的C:P比值，增加了高级根的C:P比值，昼、夜增温在一定程度上缓解了氮磷限制情况.综上所述，昼、夜增温对云杉养分积累与分配影响呈现出差异，对植物生长的影响机制不同，在森林生态系统气候变暖研究中应该同时考虑白天、夜间增温的影响，进而准确预测气候变暖对高海拔地区植物的影响.（图3表2参51）

摘要: 氢氧化细菌（HOB）是能利用氧气氧化氢气供能以固定二氧化碳进行自养生长的一类细菌，但是目前对能够固氮的HOB研究甚少.在自然界中部分HOB常作为植物根际促生细菌（PGPR）存在，而固氮是可能的促生机制，有望从功能菌群中得到更多的固氮HOB，是否存在氢自养且可固氮的沙雷氏菌未知.从固氮氢氧化混合菌群中分离出一株产色素的固氮菌NF-HOB1，经16S rRNA基因测序鉴定为粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）(GenBank:OQ625884)，通过碳源或氮源限制培养实验验证其具有异养固氮生长、氢自养固碳生长能力，氢气氧化速率为0.187 5 mmol/d.聚合酶链式反应（PCR）扩增发现其质粒DNA编码固氮酶铁蛋白结构基因nifH，基因组编码种特异性的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶（Rubisco）和氢化酶3的结构基因.基因组框架图测序进一步揭示了菌株的基因组特征，基因组长4 919 531 bp，蛋白编码基因4 778个.注释到氢化酶2、碳酸酐酶、GlnK型PII蛋白等，提示存在二氧化碳浓缩机制和以NtrB-GlnK-amtB/nifA为特征的全局氮调控机制.基因本体论（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）数据库分别注释到81.26%和48.13%的基因，结合数据库分析推测菌株可能具有多种植物促生功能.本研究表明沙雷氏菌NF-HOB1是氢氧化细菌，其丰富的代谢特性将拓展其作为菌种资源的应用前景.（图6表1参70）

摘要: 植物生物量和养分分配反映了其对外界资源利用最大化的生长对策，探究降水变化对高寒草甸植物不同器官生物量和养分分配的影响，有助于预测植物对未来气候变化的响应策略.以高寒草甸多年生菊科植物乳白香青（Anaphalis lactea）和钝苞雪莲（Saussurea nigrescens）为研究对象，设置5个降水梯度（0.1P：降水减少90%;0.5P：降水减少50%;0.7P：降水减少30%;CK：自然降水；1.5P：降水增加50%），比较两种植物花苞、茎及叶片的生物量和养分分配特征的差异，探索模拟降水下植物生物量和养分分配格局变化的影响因素.结果表明：（1）0.1P和0.7P提高了两种植物各器官生物量，乳白香青茎、叶和花生物量均在1.5P最低，而钝苞雪莲茎、叶和花生物量在0.5P最低.（2）乳白香青各器官生物量分配比例为茎（42.95%±7.66%）>花（35.05%±7.42%）>叶（22.01%±6.57%），而钝苞雪莲为叶（37.44%±9.29%）>茎（31.75%±6.83%）>花（30.75%±7.58%）.(3)0.5P和0.7P处理下乳白香青繁殖器官生物量生长速度较CK快，但其营养和繁殖器官整体呈等速生长；钝苞雪莲在0.1P和1.5P下营养器官生物量生长速度显著快于繁殖器官，呈异速生长关系.（4）降水变化没有显著改变两种植物花苞碳（FC）和叶片碳（LC）含量，但1.5P显著提高了植物花苞氮（FN）和花苞磷（FP）含量.（5）结构方程模型（SEM）表明降水通过改变土壤全氮（STN）影响乳白香青不同器官生物量分配，还通过土壤含水量（SWC）影响其养分分配；而SWC和土壤速效磷（AP）则分别是影响钝苞雪莲器官生物量和养分分配的关键因子.综上，降水没有显著改变两种植物不同器官结构性物质（C）的含量，但能通过改变土壤因子进而影响植物不同器官生物量和养分分配；在本研究区适当减少降水有利于乳白香青的繁殖生长，而降水增加下钝苞雪莲的营养生长更有优势.（图4表4参66）