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^(13)C稳定同位素在陆地生态系统植物-微生物-土壤碳循环中的应用 被引量:1
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作者 白雪娟 翟国庆 刘敬泽 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期175-190,共16页
绿色植物通过光合作用吸收大气中的CO_(2),是陆地生态系统的主要碳(C)源,量化光合C在植物-土壤系统间的分配,对于明确C的周转与存留、预测气候变化背景下植被和土壤C库潜力具有重要意义。^(13)C稳定同位素技术具有准确性和易操作性,在C... 绿色植物通过光合作用吸收大气中的CO_(2),是陆地生态系统的主要碳(C)源,量化光合C在植物-土壤系统间的分配,对于明确C的周转与存留、预测气候变化背景下植被和土壤C库潜力具有重要意义。^(13)C稳定同位素技术具有准确性和易操作性,在C循环研究中被广泛应用,为探究植物-土壤系统C分配、土壤微生物群落结构、C利用效率和土壤C矿化为CO_(2)通量变化等特性提供重要技术支撑。本研究首先介绍^(13)C稳定同位素的发展和标记方法,主要有^(13)C脉冲(单次与多次)标记、^(13)C连续标记、借助C_(4)土壤种植C_(3)植物确定^(13)C丰度以及不改变植被条件鉴定自然^(13)C丰度等。其次总结该技术在植物-微生物-土壤系统C循环中的应用:主要包括^(13)C同位素标记在植物-土壤系统C分配,^(13)C自然丰度技术在树木生长轮和植物群落水平C循环、土壤有机C形成与分解过程中的应用;在土壤微生物方面,概述^(13)C稳定同位素在磷脂脂肪酸、氨基糖、芯片-稳定同位素探针、纳米二次离子质谱同位素成像、荧光原位杂交-纳米二次离子质谱技术等微生物标志物上的应用。接着总结^(13)C稳定同位素方法的缺点,即^(13)C样品检测价格昂贵、由于^(13)C分馏作用影响^(13)C丰度检测不准确及^(13)C标记与微生物标志物技术结合对^(13)C标记丰度要求较高等。最后,对未来^(13)C同位素示踪技术研究提出展望:在理论上,需探究^(13)C标记底物在植物-土壤-微生物系统C分配、转化和固持的作用机制和影响机制,构建统计与验证模型;在应用上,应注重交叉学科的运用,将地理信息系统、遥感等地学技术与^(13)C稳定同位素相结合,从更广泛、更全面的角度推进陆地生态系统C循环研究。 展开更多
关键词 ^(13)C稳定同位素标记技术 陆地生态系统 碳循环 土壤有机碳 微生物标志物
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张家口市生态完整性评估及其影响因素分析 被引量:1
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作者 薛倩楠 王莹莹 +1 位作者 史明晰 李皓 《中国生态农业学报(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期2150-2161,共12页
城市化和农业生产等人类干扰造成区域生态系统退化,然而目前尚缺乏一套基于生态完整性的区域人类综合影响评估方法。本研究以首都水源涵养功能区和生态环境支撑区——张家口市为例,基于景观条件模型,采用耕地坡度、草地到最近居民点距... 城市化和农业生产等人类干扰造成区域生态系统退化,然而目前尚缺乏一套基于生态完整性的区域人类综合影响评估方法。本研究以首都水源涵养功能区和生态环境支撑区——张家口市为例,基于景观条件模型,采用耕地坡度、草地到最近居民点距离、地表水到最近居民点距离、城区面积、公路等级、铁路等级6种人类干扰指标评估2000年和2022年区域生态完整性,并结合空间自相关和共性分析等多种定量方法,分析该地区生态完整性的高低值聚集特征和主要影响因素。结果表明:2000—2022年,张家口生态完整性整体呈东部高、中部和西部低的格局,并且出现东部地区生态完整性进一步改善,其余地区生态完整性不同程度退化的两极化发展趋势。受生态修复项目影响,东部高生态完整性地区随林地呈块状分布;受公路建设影响,中部、北部和南部地区形成以市区为中心并沿公路向四周辐射的低生态完整性格局;受农牧业生产影响,西部地区无明显的生态完整性聚集特征。因此,今后应根据生态完整性评估结果,针对性设计不同地区的具体管理措施,改善区域生态完整性。本研究可为区域生态系统人类综合影响评估提供一套科学方法和技术参考。 展开更多
关键词 生态完整性 人类干扰 土地利用 空间聚集 首都“两区”
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张家口市生态系统服务权衡与协同分区优化管理 被引量:1
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作者 李皓 赵友 +1 位作者 薛倩楠 杨佳 《陆地生态系统与保护学报》 2023年第6期10-22,共13页
【目的】以作为首都水源涵养功能区和生态环境支撑区的张家口市为例,探讨如何根据权衡与协同关系划分功能区,改善区域生态系统服务供给。【方法】基于Google Earth Engine云计算平台,构建2000—2022年张家口土地利用空间数据库,采用一... 【目的】以作为首都水源涵养功能区和生态环境支撑区的张家口市为例,探讨如何根据权衡与协同关系划分功能区,改善区域生态系统服务供给。【方法】基于Google Earth Engine云计算平台,构建2000—2022年张家口土地利用空间数据库,采用一元线性回归模型,计算5种主要生态系统服务年际变化趋势。在此基础上,首先采用Pearson相关系数评估代表年份2000、2008、2015、2022年的生态系统服务间权衡与协同关系变化;其次,采用地理加权回归模型,确定4个代表年份的服务权衡与协同空间格局;最后,采用自组织映射算法,进一步划分并勾绘生态系统服务簇。【结果】2000—2022年,粮食生产服务在西北部呈显著增加趋势,而产水服务在东部表现出显著增加趋势。Pearson相关分析和地理加权回归空间格局均表明,生境质量、固碳和水质净化服务间表现出显著稳定的协同关系,粮食生产与上述3种服务大体维持弱权衡关系,产水与其他服务保持复杂多样的关系。基于自组织映射算法,划分出4类服务簇:1号簇分布于张家口西部,以粮食生产与产水服务的协同关系为主;2号簇分布于张家口中部,反映出剧烈城市化地区各种服务关系的不确定性;3号簇分布于东南部官厅水库地区,以产水服务为主导,印证了该地区具有较高的水源保护重要性;4号簇稳定分布于张家口东部,负责生境质量、固碳和水质净化服务供给,生态安全意义重大。【结论】建议针对1~4号服务簇相应建立农业生产区、适度开发区、水源涵养区和生态保护区,改善生态系统服务管理和供给,实现“保护−发展”矛盾的最小化。 展开更多
关键词 生态系统服务分区 权衡与协同 地理加权回归 自组织映射 张家口市
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副干酪乳酪杆菌菌粉联合有氧运动对肥胖小鼠的改善作用
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作者 赵涵一 曹思佳 +8 位作者 齐嘉宁 边艳青 张家琪 郜宇琦 冯召扬 孙文静 薛玉玲 王雁红 彭丽萍 《食品科学》 北大核心 2025年第12期202-212,共11页
目的:探究副干酪乳酪杆菌N1115联合有氧运动对肥胖小鼠糖脂代谢、炎症反应、学习记忆、肠道形态及肠道菌群多样性的改善效果。方法:使用高脂饮食建立C57BL/6肥胖小鼠模型,将造模成功的小鼠随机分为肥胖组、运动组、益生菌干预组和联合... 目的:探究副干酪乳酪杆菌N1115联合有氧运动对肥胖小鼠糖脂代谢、炎症反应、学习记忆、肠道形态及肠道菌群多样性的改善效果。方法:使用高脂饮食建立C57BL/6肥胖小鼠模型,将造模成功的小鼠随机分为肥胖组、运动组、益生菌干预组和联合干预组。干预后测定小鼠体质量、胰岛素耐量、脂肪含量、肠道紧密连接蛋白表达水平和肠道微生物多样性;通过酶联免疫吸附实验检测血清中炎症因子脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)、白细胞介素(interleukin,IL)-6、IL-10的表达水平,Western blot检测海马体中核因子κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)的表达水平;通过Morris水迷宫实验、环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate,cAMP)含量测定及认知功能蛋白突触后密度蛋白95(postsynaptic density protein-95,PSD95)的Western blot实验,分析小鼠学习记忆能力。结果:相比于肥胖小鼠,副干酪乳酪杆菌N1115和运动联合干预显著减轻小鼠体质量(P<0.05),通过抑制固醇调节元件结合蛋白-1/脂肪酸合成酶通路的表达减少脂肪过度积累;联合干预极显著降低了肥胖小鼠的胰岛素耐量(P<0.01),并通过降低血清中炎症因子LPS、IL-6水平和海马体中NF-κB的表达量(P<0.01),升高抗炎因子IL-10的表达量(P<0.01),减轻小鼠体内炎症反应;同时,通过上调血清中学习记忆因子cAMP含量(P<0.01)和认知功能蛋白PSD95水平(P<0.01),提高肥胖小鼠的学习记忆能力;此外,联合干预也通过减少厚壁菌门/拟杆菌门相对丰度的比值,增加ACE指数、Chao1指数与Shannon指数,改善了肠道微生物多样性,并有效缓解了小肠绒毛的脱落情况。结论:副干酪乳酪杆菌N1115联合有氧运动可以减轻小鼠体质量和降低体内脂肪含量,缓解炎症反应,提高学习记忆能力,同时改善肠道形态及肠道菌群的组成。 展开更多
关键词 副干酪乳酪杆菌 肥胖 炎症因子 学习记忆 肠道屏障
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植被恢复年限对塞罕坝华北落叶松人工林土壤碳氮磷储量的影响
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作者 戴楠 王寅 +1 位作者 王梓静 李天雪 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第5期92-99,共8页
【目的】揭示植被恢复对塞罕坝华北落叶松人工林土壤碳、氮、磷储量的影响机制,为人工林固碳、保肥功能精准提升提供科学依据。【方法】本研究以塞罕坝不同恢复年限(15、25、36、52年)华北落叶松人工林为研究对象,以退化沙地为对照,通... 【目的】揭示植被恢复对塞罕坝华北落叶松人工林土壤碳、氮、磷储量的影响机制,为人工林固碳、保肥功能精准提升提供科学依据。【方法】本研究以塞罕坝不同恢复年限(15、25、36、52年)华北落叶松人工林为研究对象,以退化沙地为对照,通过测定0~1 m土层碳、氮、磷储量及相关环境因素,揭示植被恢复过程中土壤碳、氮、磷储量变化及其影响因素。【结果】(1)不同恢复年限华北落叶松人工林土壤碳、氮、磷储量平均值分别为(211.5±46.1)、(16.0±3.1)、(5.8±0.8)t/hm^(2)。土壤碳、氮、磷储量随恢复年限增加显著增加(P<0.05),土壤碳和磷储量于36年达最大值,而氮储量在52年时显著大于其他恢复年限(P<0.05)。(2)方差分解结果显示,土壤和植被因素共同解释土壤碳、氮、磷储量84.46%、82.73%和65.29%的变异。其中,土壤黏粒含量单独解释率分别为25.79%、28.08%和34.16%;植被地下生物量单独解释率分别为58.67%、54.65%和31.13%。(3)结构方程结果表明,恢复年限对土壤碳、氮、磷储量仅具间接作用,恢复年限既可通过增加植被地下生物量间接提高土壤碳、氮、磷储量(占总效应的58.6%、53.0%和35.3%),又可通过增加植被地下生物量和凋落物层现存量来改变土壤机械组成,从而提高土壤磷储量(占总效应的38.3%)。【结论】植被恢复年限通过增加植被地下生物量和改善土壤机械组成有效提升土壤碳、氮、磷储量,故人工林管理实践需加强土壤机械组成改良与根系生物量维持,同时注重土壤固碳保肥功能的长期发挥。 展开更多
关键词 植被恢复年限 土壤碳氮磷储量 华北落叶松人工林 塞罕坝
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短时间尺度雄安新区旱柳根际土壤细菌群落特征分析 被引量:2
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作者 王参 Masoudi Abolfazl +4 位作者 杨佳 王敏 吴昌昊 刘敬泽 于志军 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期858-867,共10页
土壤细菌在土壤生态过程中发挥重要作用,明确雄安新区“千年秀林”植物根际土壤细菌群落组成和多样性,有助于揭示土壤微生物与环境因子的互作关系,为新区森林生态系统可持续发展提供理论支持。以雄安新区重要乡土树种——旱柳(Salix mat... 土壤细菌在土壤生态过程中发挥重要作用,明确雄安新区“千年秀林”植物根际土壤细菌群落组成和多样性,有助于揭示土壤微生物与环境因子的互作关系,为新区森林生态系统可持续发展提供理论支持。以雄安新区重要乡土树种——旱柳(Salix matsudana)为对象,利用高通量测序和生物信息学技术,系统研究基于短时间尺度“千年秀林”旱柳根际土壤细菌群落组成和多样性,并分析菌群和环境因子的互作关系。结果表明,放线菌门、变形菌门和鞘氨醇杆菌属、黄杆菌、固氮菌属等富营养细菌占优势。8月和10月土壤样品中不同菌门相对丰度变化较小,9月波动较大。采样时间与Chao1和PD指数显著相关(P=0.0315,P=0.0137),与Shannon指数相关性不显著(P=0.631),日最高/低气温可显著影响PD指数,且日最低气温升高可显著降低细菌群落的丰富度。Beta多样性在每周时间尺度差异不显著(P=0.363),每两周差异显著(P=0.027),每三周差异极显著(P=0.006)。土壤偏碱性,养分含量差异不显著,全氮平均含量为中上等级,全磷和全钾平均含量处于中下等级。共现性网络互作关系中,协同作用多于拮抗作用。研究结果为明确不同时间尺度森林土壤微生物群落特征研究提供重要补充,可为雄安新区“千年秀林”制定高效的可持续经营管理措施提供科学依据。 展开更多
关键词 雄安新区 旱柳 根际土壤细菌 时间尺度
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冷水鱼固着类纤毛虫PCR检测方法探讨及感染因素分析
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作者 王雨维 南汇珠 +5 位作者 殷实 曹梦娟 刘莉雯 卢鑫 安瑞永 马磊 《河北科技大学学报》 CAS 北大核心 2023年第3期277-285,共9页
针对冷水鱼养殖中固着类纤毛虫检测难和污染源不明确、种类鉴定难的问题,对冷水鱼养殖环境中固着类纤毛虫的主要寄生种类及感染因素进行调查分析,在不同季节于河北省内采集冷水鱼和水环境样本。首先,采用形态学方法对鱼体及水环境中的... 针对冷水鱼养殖中固着类纤毛虫检测难和污染源不明确、种类鉴定难的问题,对冷水鱼养殖环境中固着类纤毛虫的主要寄生种类及感染因素进行调查分析,在不同季节于河北省内采集冷水鱼和水环境样本。首先,采用形态学方法对鱼体及水环境中的固着类纤毛虫进行初步鉴定;然后,建立PCR方法进行分子水平鉴定,并进行系统发育学分析;最后,对冷水鱼感染寄生虫的原因进行分析。形态学鉴定结果表明,冷水鱼寄生的固着类纤毛虫主要有累枝虫(Epistylis sp.)和钟虫(Vorticella sp.)2类;引物设计、敏感性和特异性试验结果显示,建立的寄生虫PCR检测方法有效,测序比对和系统发育分析结果进一步验证了其形态学结果;运用已建立的PCR方法检测出固着类纤毛虫在水环境中高达94.38%,鱼体广泛寄生,感染率达到了100%;且无季节差异,水体中的虫体可能是造成鱼长期感染的原因之一。研究数据可为冷水鱼病害的科学预测、预防和治疗提供依据,同时为冷水鱼养殖产业的可持续发展提供疫病防治参考。 展开更多
关键词 动物寄生虫学 冷水鱼 纤毛虫 形态学 系统发育分析
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雄安新区典型土地利用转变方式下土壤病原细菌特征及其对微塑料的响应
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作者 王参 Masoudi Abolfazl +5 位作者 王敏 张泽 曹靖锟 徐雨豪 于志军 刘敬泽 《林业科学》 2025年第7期231-240,共10页
【目的】明确雄安新区典型土地利用转变方式下土壤微塑料和病原细菌群落特征,揭示土壤微塑料对土壤病原细菌潜在风险的影响,为土壤微塑料和病原细菌的防控提供科学依据。【方法】以雄安新区6种典型土地利用转变方式土壤为研究对象,采用... 【目的】明确雄安新区典型土地利用转变方式下土壤微塑料和病原细菌群落特征,揭示土壤微塑料对土壤病原细菌潜在风险的影响,为土壤微塑料和病原细菌的防控提供科学依据。【方法】以雄安新区6种典型土地利用转变方式土壤为研究对象,采用激光红外成像技术和三代高通量测序方法,分析土壤微塑料和病原细菌群落的特征,结合环境微生物定量风险评估方法,识别土壤病原细菌对人体健康的潜在风险,并阐明土地利用转变方式、土壤理化性质以及微塑料丰度、组成和形态对病原细菌风险指数的影响。【结果】建设用地土壤中微塑料平均丰度显著高于其他土地利用类型,聚氨酯(PU)和硅树脂(SR)是雄安新区典型土地利用方式下的主要微塑料类型;土壤微塑料丰度与病原细菌风险指数以及土壤NO_(3)^(-)-N显著正相关,与土壤含水量(SWC)呈显著负相关。土壤的碱性环境有利于SR、丙烯酸酯共聚物(ACR)和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等微塑料的富集。雄安新区6种典型土地利用方式中,土壤动物病原细菌类群丰度显著高于人畜共患类和植物类。建设用地土壤中病原细菌的特化种丰度在6种土地利用方式中最高,菌群异质化水平较高,菌群间合作程度较强,对人类健康的潜在风险较高。【结论】土地利用转变方式直接影响土壤病原细菌对人类健康的潜在风险,突显白洋淀生态环境治理在防控土壤病原细菌污染方面的重要作用。然而,建设过程中富集的微塑料颗粒(如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和PET等)、农田土壤控释肥残膜和石油化工废水的残留(如PU和SR),进一步加剧了土壤病原细菌对人类健康的潜在风险。 展开更多
关键词 雄安新区 土地利用转变 土壤微塑料 病原细菌 风险指数
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