结核分枝杆菌尼克酰胺酶/吡嗪酰胺酶的研究

本研究通过一系列生物学手段系统阐述了结核分枝杆菌尼克酰胺酶/吡嗪酰胺酶（PncA酶）的生物化学特征，并鉴定了酶当中的关键氨基酸。结果表明体外表达的结核分枝杆菌PncA酶是一个分子量为22.4 KDa的单体酶，其最适pH值和温度分别为6.6 ~ 7.4和35 ~ 45 °C。电感耦合等离子原子发射光谱结果表明PncA酶是一种含有Mn2+和Fe2+的蛋白，二者的比率为1:1。通过运用高效液相色谱和耦联氨酶试验的方法对纯化的PncA酶进行了动力学分析，结果表明PncA酶拥有相同的吡嗪酰胺酶和尼克酰胺酶活性。通过定点突变得到了9个突变，圆二色谱数据证明突变并没有引起PncA酶的二级结构的改变。对这9个突变的酶活性和金属离子含量分析的结果表明，D8、K96和C138是PncA酶结合和催化底物的关键氨基酸残基，D49、H51、H57和H71是金属离子结合的关键氨基酸，而Y103和S104则有可能与底物的结合稳定有关。我们的结果也表明，尽管与Pyrococcus horikoshii PncA酶的序列同源性很高，但二者在对金属离子的结合方式上存在明显差异, 并有可能导致两者在催化机制上的差异, 值得进一步研究。 通过筛选抗吡嗪酰胺药物的临床分离结核分枝杆菌19株，并对其pncA基因序列进行测序分析。结果再一次表明结核分枝杆菌PncA酶的突变与吡嗪酰胺耐药性密切相关，检测的准确性为78.9 %，并发现了一个在16位的甘氨酸突变为丝氨酸的新突变。

古油松年轮记录的沈阳地区300年来的气候变化

本研究通过对沈阳清•昭陵、清•福陵和千山风景区树木年轮气候学考察和取样，共采集了103株古油松样本的树芯和轮盘。依据树木年轮气候学研究的规范做法建立了3地区的STD, RES, ARS三种类型的树轮宽度年表9个。并分析了不同采样点树木年轮所反映的气候信息，在此基础上重建了该区域近300年来的气候变化，开展了区域以及全球气候变化对比研究，以探讨沈阳地区近300年来气候变化的特点、规律和机制： （1）古油松年表与冬季和初春低温的关系较明显，1月的低温最显著，3种年表与冬季、春季和秋季的降水量的相关性均较显著。水汽压、相对湿度在入冬前、生长后期和易发生春旱的5-6月份对年轮宽度的影响表现突出。蒸发是上年全年、当年全年和当年绝大部分月份对油松生长起负效应的因素，其中5月最明显，但1、2月的蒸发量与油松当年的年轮宽度表现出正相关。油松年表的窄轮和窄化突变佐证了1650年以来的35次主要的旱灾年历史记录和59次干旱记录。 （2）本研究成功地检验了沈阳地区古油松年轮宽度年表对太阳活动，地磁活动，太平洋十年震荡和全球气温变化的响应。年轮宽度与这些影响因子均存在共同的周期变化和显著的线性关系。其中，年轮宽度对过去太阳活动和地磁的活动呈明显负相关关系，而且是多种抑、促效应的复合。所有结果表明沈阳城市古油松适于监测极度的诸如El Niño (La Niña)事件的全球环境变化和区域环境异常。 （3）本研究重建了沈阳地区1710-2004年12-1月的极端最低温，并指出其主要低温波动期，高温波动期；重建了沈阳地区1780-2004年1-6月的降水量，并统计了降水量反映的偏湿年份,，偏干年份；同时，分别重建了沈阳地区1780-2004年的年均水汽压、年蒸发量和年均相对湿度，并指出各重建结果所表征的旱涝年份。

有机酸淋洗修复重金属污染土壤的研究

本文以冶炼厂土壤和张士灌区土壤为研究目标，以污染土壤中镉、铅、锌、铜四种重金属离子为主要的修复目标，有针对性的筛选出柠檬酸和酒石酸作为淋洗剂，通过室内模拟实验，考察了两种有机酸在振荡淋洗条件下和土柱淋洗条件下对重金属污染土壤的修复效果，并通过板栗内皮吸附的方法，成功实现淋洗废液的再生和回用。 振荡淋洗条件下，柠檬酸对冶炼厂土壤中四种重金属离子的最大去除率分别为Cd89.1%、 Pb26.8%、Zn41.7%、Cu14.2%；对张士灌区土壤中四种重金属离子的最大去除率分别为52.9%Cd，32.9%Pb，40.7%Cu，13.6%Zn；酒石酸对冶炼厂土壤中四种重金属离子的去除率分别为87.9%Cd，15.7%Pb，40.6%Zn，13.9%Cu；对张士灌区土壤中四种重金属离子的最大去除率分别为53.5%Cd，43.6%Pb，41.4%Cu，21%Zn。 土柱淋洗条件下，柠檬酸淋洗能去除冶炼厂土壤中91.3%Cd，11.1%Pb，39.2%Zn，11.1%Cu；酒石酸淋洗能去除88.0%Cd，9.5%Pb，35.6%Zn，10.9%Cu。 形态分级的结果表明，在上述两种淋洗条件下，两种有机酸均能有效去除污染土壤中交换态、碳酸盐结合态部分重金属，并能显著降低氧化物结合态部分重金属，而对有机态和残余态部分重金属离子去除效果不明显。 板栗内皮两次连续吸附能去除有机酸淋洗废液中90%以上的重金属离子，实现有机酸溶液的再生。再生后的有机酸溶液对污染土壤中重金属离子的去除能力与原有机酸溶液相似。 柠檬酸和酒石酸淋洗修复重金属污染土壤具有可行性。 关键词：有机酸，淋洗，重金属，形态，再生

辽西北沙地土壤水分动态及预测

水分是沙漠化地区植被恢复和沙地治理的主要制约因素，也是沙漠化地区生态环境的重要影响因子，深入研究辽西北沙地土壤水分动态变化规律，掌握沙地水分动态变化趋势，建立适宜的土壤水分预测模型，对沙地有限水资源的合理调控和高效利用以及沙地生态系统的恢复与重建具有重要意义。 本文以辽西北沙地流动沙丘、固定沙丘和丘间洼地为对象，研究了不同沙地类型的土壤水分的时空动态变化，提出了不同沙地类型的主要治理与利用措施，分析了沙地水分的主要影响因素，建立了辽西北沙地流动沙丘0-60cm的土壤水分BP神经网络预测模型，针对BP网络模型实际应用中存在收敛速度慢、易陷入局部极小值等不足，将遗传算法优化BP网络引进土壤水分预测领域，提高了预测精度。研究结果表明，辽西北沙地土壤水分的年内分布与降雨分布同型，可分为春季失水阶段、夏季补给阶段和秋季弱失水阶段；在深度上，可分为干沙层（一般为0~20cm）、水分变化活跃层（20~60cm）和水分稳定层（60cm以下）。分析结果表明，流动沙丘的含水量高于固定沙丘和丘间洼地，表明随着固沙植被的建立和演变，沙地土壤水分呈现下降趋势，土壤水分不足成了植被生长的主要阻碍。因此，要通过采取配置耗水性弱、耐旱性强的植物群落等治理措施，努力维持沙地生态系统的水分平衡。同时，在分析流动沙丘土壤水分动态变化特征及主要影响因素的基础上，建立了流动沙丘0-60cm土壤水分预测BP模型和遗传BP模型，其绝对误差分别为0.35和0.18，相对误差分别为11.53%和5.65%，两模型用于土壤水分预测是可行的，而且遗传BP模型精度明显高于BP模型。

新疆主要林区多孔菌研究

新疆地区的多孔菌研究开始于邓叔群（1963），有51个多孔菌名称被报道过，但是这些报道都零星的分布于各种真菌志书和杂志中，而且先前报道的多孔菌很多是同物异名，也有一些标本的鉴定有疑问。本论文是首次对新疆的多孔菌展开系统研究。 通过对新疆喀纳斯自然保护区、天池自然保护区、西天山自然保护区、果子沟以及那拉提森林公园等新疆地区的主要林区进行考察采样，共采集多孔菌标本356号，用形态学和解剖学进行了分类学研究，共鉴定出3科、48属、100种，其中中国新记录种3种，新疆新记录种70个。本文对山梅花锐孔菌（Oxyporus philadelphi (Parmasto) Ryvarden）、桃泊氏孔菌（Postia persinica Niemelä & Y.C. Dai）和柳氏栓孔菌（Trametes ljubarskyi Pilát）三种中国新记录种的担子果形态和显微结构特征进行了详细的描述，并对其显微结构进行了绘图。 在鉴定结果的基础之上，对新疆主要林区多孔菌区系成分进行了初步的分析。结果表明新疆主要林区多孔菌的优势属为栓孔菌属，有8种（占总种数的8%），其次是薄孔菌属，有7种（占总种数的7%）。在属的区系成分上，新疆地区的多孔菌以广布成分为主（占58.3%），其次是北温带成分（占35.4%）；在种的区系成分上，以北温带成分（占49%）为主，其次是世界广布种成分（占24％），表明新疆主要林区的多孔菌的温带区系特征。 关键词：多孔菌，名录，分类学，区系

大庆油田两种典型含油固体废物处理技术研究

石油开采炼制中产生的含油固体废物已经被列入《国家危险废物名录》，其来源和物理化学性质复杂，油、水、泥比例差异显著。目前尚无高效资源回收技术。本文以大庆油田两种典型含油固体废物（罐底含油污泥与老化油）为研究对象，针对其性质提出了以热馏、三相分离为核心的处理工艺，并分析处理后衍生品性质，在此基础上进行系统的含油固体废物资源化技术研究。 试验结果表明：大庆油田罐底含油污泥含油量高于25％，适合于热馏处理，油总收率在20％－35％之间，其中所含的油回收率40％－60％；剩余残渣热值比原油泥提高近30％，可以焚烧回收热值；馏出产品中含汽油馏分8.35％、柴油馏分53.95％、润滑油馏分37.7％；柴油符合优等0＃柴油的质量标准；热馏技术主要同反应温度与反应器内残压相关，高温低残压易于油回收。 通过三相分离法处理老化油，加热、破乳、离心后，无机盐、金属离子、无机相硫化物等随水相分离出；氧化胶质、破碎菌胶团、机械杂质及有机药剂随固相分离出；处理后样品含水率减少99.7％，氮含量（聚合物）减少10.24％，机械杂质减少60％，胶质、沥青质减少35.38％，硫含量减少1.67％，盐含量减少60％，铁含量减少34.78％。处理后老化油耐受电场强度为3000 V/cm。

科尔沁沙地草地生态系统服务价值的动态研究

生态系统服务价值评估已成为生态学研究的一个热点，针对不同区域尺度或生态类型的相关研究案例大量涌现的同时，评估方法和技术也在不断改进。本文即以科尔沁沙地草地生态系统为研究对象，分别采用生物量和生物多样性指数订正草地生态系统服务价值系数，估算了该沙地中西部地区各草地类型的生态服务价值；并以位于科尔沁沙地腹地的翁牛特旗为例，利用STELLA系统模拟出近15年（1985～2000年）草地生态系统服务价值动态变化与其外部驱动因子的关系，根据模型结果分析，提出草地生态系统管理相关建议。 主要结论如下： （1）对以小尺度细划的草地类型，以生物量和生物多样性指数订正的生态系统服务单价均可反映生态服务功能强度的变化。 （2）科尔沁沙地中西部地区的草地生态系统服务价值，经两个指数订正的结果显示，1990~1999年间分别降低了35.85亿元和42.14亿元，降低的原因包括：①草地向耕地等其它土地利用形式转化；②草地系统内部由生态服务高价值流类型向低价值流类型转化。 （3）在STELLA 系统中基于下述逻辑关系构建草地生态系统服务价值的动态模拟过程：人口数量和牲畜数量是草地过度开垦和过度放牧的驱动因素；过度开垦造成草地“农田化”，过度放牧造成草地退化和沙化；前者使草地面积减少，后者使草地生物量锐减；草地生态系统服务价值由草地面积及草地生物量两个因子决定。 （4）2000年翁牛特旗草地生态系统总服务价值为42.91亿元，与1985年相比降低了10.86％，其中，原始草地的总价值为22.10亿元，已退化草地为9.99亿元，已沙化草地为10.82亿元，原始草地对草地生态系统服务价值的贡献最大，对其变化的影响最显著；模型灵敏度分析表明，模型结果对单个不确定参数变化的反映不敏感，而对参数同时变化的反映将随时间推移越来越大。

辽东次生林土壤呼吸及主要组分分离与量化

土壤呼吸是森林生态系统碳循环的重要组成部分，对土壤呼吸的主要组分根系呼吸和土壤微生物呼吸进行分离并量化，对于了解土壤碳释放规律、估算生态系统土壤碳的年际通量以及预测气候变化条件下根系或土壤微生物对土壤碳释放格局的影响具有重要意义。本文采用挖壕法测定辽东山区蒙古栎林、杂木林和胡桃楸林的土壤表面CO2通量，并同步分析土壤水热因子及土壤有机质、N含量、根系生物量、土壤酶活性、土壤微生物生物量等。研究结果表明：（1）辽东山区次生林0-10cm土壤有机质含量为9.29-18.15%，全氮含量为0.43-0.90%，pH值为5.67-6.19；次生林生长季细根生物量平均为152.61- 447.79 g/m2，粗根生物量平均为255.42-507.42 g/m2，根系总量平均为540.93-955.22 g/m2；土壤酶活性季节变化明显，且具垂直分布特征，蒙古栎林的土壤转化酶、淀粉酶和脱氢酶活性最高，胡桃楸林最低，胡桃楸林过氧化氢酶活性相对最大；土壤微生物量碳、氮的季节变化呈明显的单峰曲线并与土壤温度相关，土壤微生物量碳氮之间具显著相关性（P<0.05）。（2）次生林土壤总呼吸、根呼吸和土壤微生物呼吸具明显的日、季变化规律，生长季根呼吸贡献相对较低，胡桃楸林根呼吸贡献率为34.0-34.8%，蒙古栎林为17.9-28.4%，杂木林为14.7-35.3%；土壤微生物呼吸贡献率为66.0-85.3%，高于根呼吸贡献率，说明辽东山区次生林土壤微生物呼吸决定土壤总呼吸的变化趋势。（3）土壤呼吸与地下5cm土壤温度呈指数函数关系，土壤总呼吸的Q10值为1.29-2.30，微生物呼吸的Q10值为1.28-2.09，根呼吸的Q10值为1.29-3.72；土壤总呼吸、微生物呼吸、根呼吸与土壤含水量均无明显相关关系；蒙古栎林根呼吸与细根生物量显著相关，杂木林根呼吸与粗根生物量及根系总生物量显著相关，胡桃楸林根呼吸与根系生物量总量显著相关（P<0.05）；微生物呼吸与淀粉酶、转化酶、脱氢酶、过氧化氢酶均无显著相关性（除胡桃楸林与过氧化氢酶显著相关）；微生物呼吸与土壤微生物量碳、氮均呈显著线性相关关系（P<0.05）。（4）蒙古栎林土壤总呼吸、根呼吸、土壤微生物呼吸年际碳释放量分别为572.78、147.78和425.59 g C m-2a-1，杂木林分别为403.12、108.92、297.51 g C m-2a-1，胡桃楸林分别为519.47、173.75、345.72 g C m-2a-1；生长季和非生长季通过根呼吸释放的碳量均小于分解土壤有机质的微生物呼吸释放的碳量，非生长季次生林土壤碳释放量为39.21-152.04 g C m-2a-1，占全年呼吸总量的10-29%，说明冬季土壤碳释放量不能忽略。

岷江上游干旱河谷景观变化研究

岷江上游干旱河谷是岷江上游地区的生态脆弱带和敏感区，也是存在问题最多，在山区治理中最关键和最困难的一种特殊地域类型，其显著特征是年降水少、蒸发量大、土壤贫瘠、植被稀少，是泥石流、滑坡、崩塌等自然灾害频发的区域，其恶劣的生态环境条件严重影响当地及下游的工农业生产和群众的生活。 基于RS和GIS，本文研究了岷江上游干旱河谷从1974到2000年间的景观变化情况。主要结论如下： 1.岷江上游干旱河谷高程介于1200-3200m之间，干旱河谷在坡度26º-35º之间分布最广，坡度大于25º的陡坡上干旱河谷的分布面积约占59%左右。干旱河谷边界的上限沿垂直方向迅速抬升,1974到2000年间岷江上游干旱河谷边界最高上限沿垂直方向抬升了53m，大约平均每年抬升2m。岷江上游干旱河谷边界的影响域为800米。 2.灌木林地的面积占整个景观面积的60%以上，构成了干旱河谷区的景观基质。耕地是干旱河谷中重要的景观类型,其变化幅度是所有景观类型中最大。耕地和居民用地斑块的平均面积和密度较小，形状简单。耕地大多分布在干旱河谷中海拔1700-3000m的区域，并且陡坡耕种比较严重；居民用地的分布在低海拔地区相对较密，在海拔高的地方分布较分散。 3.干旱河谷的面积在不断的扩大，1995-2000年间干旱河谷面积年变化速率与1974-1995年间相比有所降低。1974-1995年景观的破碎化程度和异质性程度增大，斑块内部的连通性降低；1995-2000年则表现出相反的趋势。具体表现为岷江上游干旱河谷景观的斑块密度、多样性指数先增大后减小，蔓延度指数先减小后增大，而边界密度和分维数一直减小。导致干旱河谷景观变化的驱动因素主要有：自然地理条件、人口增长和政策导向。 4.干旱河谷范围的扩大，对周围景观造成了深刻的影响，如果气候朝着干旱化加剧的方向发展，人为活动强度不断加大，岷江上游干旱河谷的潜在干旱化趋势和潜在次生干旱化趋势将加剧，干旱河谷范围可能进一步扩大。

生态资产评估及案例分析——以长白山林区露水河林业局为例

生态资产评估是近年来备受关注的一项工作。长期以来，由于受资源无价、环境无价观念的影响，生态资产评估的各个环节目前来看都不是很成熟。虽然这方面的社会需要非常紧迫，但可操作的评价方法及指标体系却无法满足社会的需求，许多认识也很不清晰和一致，因此，开展此项工作就显得非常迫切和重要。 本文拟在已有工作的基础上，就生态资产的理论和实践两方面面临的问题进行探究。理论上，综合分析、归纳、凝炼和完善前人的研究工作，对生态资产评估所研究的内容和具体的测算方法进行了阐释。借鉴自然资本理论和森林资源核算理论等已有成果和方法，提出较为完善的生态资产评估理论和可操作的评估方法。选择长白山林区露水河林业局为典型案例，基于森林资源清查数据，在实地调查和对相关大量文献综合分析的基础上，从生态系统质量、生态系统压力和生态资产价值量三方面进行了具体测算。获得以下主要结论： （1）生态资产评估可以从生态系统质量、生态系统压力和生态资产价值量三方面着手，由于生态系统的复杂性，目前看来，评估的精确性不应是首要目的，而评价方法及结论的科学与合理性、能否产生较强的说服力和警示作用才是关键。 （2）构建了操作相对简单，容易理解的生态系统质量评估指标体系。选用综合指标法，初步得出长白山林区露水河林业局的生态系统质量指数为0.6，说明该地区生态系统质量有待提高。 （3）运用生态足迹指数来反映区域生态系统所受压力的程度，计算得生态足迹指数为0.638，表明该区具有弱可持续发展能力，也反映了长白山林区露水河林业局森林生态系统所受外力需要减轻。 （4）运用传统的测算方法，结合社会发展阶段系数，选择并测算了林木，林副产品，碳储，涵养水源，生态旅游等5个方面的资产价值。长白山林区露水河林业局生态资产的总量为180.2亿元，人均拥有生态资产约为35.7万元。其中有形生态资产为23.5亿元，无形生态资产为156.71亿元，无形生态资产是有形生态资产的6.67倍，由此足见加强生态保护的重要性。

化感物质鉴定及其在土壤中的活性—以三裂叶豚草、水稻为例

化感物质鉴定及其活性研究是化感作用研究的核心问题。本研究以三裂叶豚草和化感水稻为例，在鉴定化感物质结构的基础上，深入探讨化感物质的生物活性，尤其是重点研究了化感物质与土壤生物因子的化学作用。 研究结果表明： (1) 三裂叶豚草能通过产生和释放挥发性化感物质到环境中抑制小麦等作物的萌发生长，而对稗草则显示出促进效应，并证实其挥发物可经土壤载体对其他植物及微生物显示化感效应。其挥发油对受试病原菌表现出不同程度的抑菌活性。顶空采样分析显示，三种单萜类物质berneol、alcanfor和 berneol acetate是三裂叶豚草周围空气中的主要化感物质。采用GC-MS结合滞留指数对三裂叶豚草挥发油进行了定性分析，在鉴定出的35个组分中，单萜类及其衍生物占总量的84.2%。 (2) 从三裂叶豚草发生地毒性土壤中分离鉴定出两种胡萝卜烷型倍半萜1α-angeloyloxycarotol和1α-(2-methylbutyroyloxy)-carotol，并检测出两种物质在毒性土壤中的浓度范围已超过其对小麦的抑制临界浓度(11.5µg/g和16.5µg/g)，进而推测两个萜类物质是三裂叶豚草干扰小麦生长的主要化感物质。 (3) 发现化感水稻组织含有尿囊素后，又从3个水稻化感品种和8个非化感品种的组织和培养基质中均检出尿囊素，证实尿囊素与水稻化感特性无相关性；水稻根分泌的尿囊素对稗草和稻田可培养微生物具有促生效应，而灭菌土壤中尿囊素半衰期(20.2 h, r2=0.95)超过非灭菌土壤(7.3 h, r2=0.92)3倍，表明土壤尿囊素中降解和转化速率较快，上述结果暗示尿囊素是参与水稻和其它生物间化学相互作用的一种促生物质。 (4) DGGE分析表明尿囊素能显著提高土壤细菌的丰富度和多样性指数；通过比较PLFA指纹图谱，一方面，尿囊素不但能显著增加PLFA总量，而且还能显著改变微生物的群落结构；主成分分析显示，在淹育和非淹育条件下，第一和第二主成分分别揭示了总方差的67.8%和55.3%。另一方面，添加黄酮甙和根分泌物均能显著改变土壤微生物的群落结构，第一和第二主成分累积方差变异之和占总变异的59.1%，并且化感品种根分泌物与黄酮甙处理的土壤样品呈正相关关系；而化感水稻根分泌物中化感物质含量与非化感水稻差异显著，暗示化感物质在影响微生物群落结构上的重要性。

广西主要林区多孔菌生物多样性与资源的初步研究

广西壮族自治区是中国多孔菌资源比较丰富的区域之一，本研究对广西主要林区进行了初步调查，并根据形态学研究方法对广西地区的多孔菌进行了系统分类学研究。 结果显示，广西地区的多孔菌共有15科，60属，140种。研究过程中发现两个新种，分别是菌索容氏孔菌Junghuhnia rhizomorpha H.S. Yuan & Y.C. Dai和小孔大孢卧孔菌Megasporoporia microporela X.S. Zhou &Y.C. Dai；发现7个中国新记录种：萨拉氏灵芝Ganoderma sarasinii Steyaert，唐氏胶囊革菌Gloeocystidiellum donkii S.S. Rattan，线浅孔菌Grammothele lineata Berkeley & M.A. Curtis，粉状捷克革菌Jacksonomyces furfurellus (Bres.) Sheng H. Wu & Z.C. Chen，半伏容氏孔菌Junghuhnia separabilima (Pouzar) Ryvarden，非洲纵隔担孔菌Protomerulius africanus (Ryvarden) Ryvarden和日本芮氏孔菌Wrightoporia japonica Núñez & Ryvarden；78种为广西地区新记录种，占该地区已报道种类的55.7%。 依据分类学的研究结果，对广西地区的多孔菌的种类组成和地理成分进行了初步分析，结果显示，优势科为多孔菌科Polyporaceae（33.3%），其次为皱孔菌科Meripilaceae（10%），优势属为多孔菌属Polyporus（7.9%%）和针层孔菌属Phellinus（5.7%）；属的地理成分以世界广布属（68.3%）和热带–亚热带分布属（23.3%）为主，种的地理成分以泛热带分布成分（35%）和世界广布种（30%）为主。 经研究表明广西地区共有森林干基腐朽病原多孔菌21种，食用多孔菌菌有5种，药用多孔菌32种，工业用多孔菌17种，多孔菌资源较丰富。 对重要种类木蹄层孔菌Fomes fomentarius (L.:Fr.) Fr.进行了固体培养研究，结果显示木蹄层孔菌的营养菌丝生长最适培养温度为28℃，最适培养pH值为7，最适培养碳源为蔗糖，最适培养氮源为蛋白胨。

中国南海深海沉积物中的微生物资源

由于采样条件和培养条件的限制，深海微生物研究的较少，因此目前海洋微生物资源的研究主要集中在近海和浅海。而深海独特的生态环境，使微生物形成了独特的代谢体系，成为新颖化合物的重要来源，具有很好的开发应用前景。本文首次较为系统的研究了深度为1758-3600m南海海底沉积物中深海微生物资源的分离和活性菌株的筛选情况，旨在为探索我国南海深海微生物资源提供一定的科学依据。 采用多种分离培养基从6个不同深度（1758、2620、3200、3500、3587和3600m）的南海深海沉积物样品中，分离到225株深海微生物，包括40株放线菌和185株细菌。以分离得到的225株深海微生物为研究对象，从产蛋白酶、抗真菌、杀虫三个方面进行活性菌株的筛选，研究南海深海沉积物中的微生物资源状况： （1）.将分离到的225株深海微生物，同时在10℃、28℃、45℃三个温度下进行产低温蛋白酶、中温蛋白酶、高温蛋白酶的筛选。初筛结果表明：这225株深海微生物大都有大小不同的产蛋白酶能力。10℃有产蛋白酶的有109株，28 ℃产蛋白酶的有160株，45℃产蛋白酶的有117株。筛选到一株在45℃下有较强产蛋白酶能力的菌株B1394，其酶活可达873U/ml，有一定的应用前景。通过形态观察、生理生化测定、16SrDNA序列测定，将B1394定名为枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）。其粗酶液性质研究发现：最适酶活温度60℃，最适pH 8.0， 40℃、50℃和60℃热稳定性较好， Mn2+ 、Mg2+ 、Ca2+对该蛋白酶有激活作用，Hg2+ 、Fe3+ 、Cu2+ 、Zn2+ 、 Fe2+对其有抑制作用，苯甲基磺酰氟（PMSF）几乎完全抑制其活性，推断为丝氨酸蛋白酶。 （2）.对其中100株深海细菌和40株深海放线菌，以立枯丝核菌（ Rhizoctonia solani）和白色念珠菌（Candida albicans）为靶菌进行了抗真菌活性的筛选。初筛结果表明：分别有37株和35株深海细菌对立枯丝核菌和白色念珠菌有抑菌活性，分别占被检测细菌数目的37%和35%；有18株深海放线菌对立枯丝核菌有抑制作用，占被检测放线菌总数的45%。筛选到一株有较强抗真菌活性的深海放线菌SHA6，其发酵液对包括尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）在内的10种植物病原菌有明显的抑制作用。对其发酵液的理化性质进行初步研究发现SHA6发酵液具有良好的热稳定性和酸碱稳定性, 对SHA6进行分子生物学鉴定后将其初步定名为为橙色单胞菌（Aurantimonas altamirensis）。 （3）.以卤虫为初步筛选模型，对其中的20株深海放线菌进行了杀虫方面的筛选，结果发现有5个深海放线菌菌株表现有较强的杀虫活性。其中深海放线菌SHA4发酵液的乙酸乙脂提取物杀卤虫的活性最强，在浓度为100μg/ml时杀卤虫活性为83%,而在浓度400ppm时，48h可以杀死38%的甜菜夜娥。对SHA4进行分子生物学鉴定后将其初步定为拟诺卡氏菌属（Nocardiopsis sp）。 总之，本论文阐明了我国南海深海沉积物中微生物资源状况的初步研究结果，为进一步开发利用我国南海深海微生物资源奠定了基础。

基于TM影像的黑土区表层土壤有机碳空间格局研究

土壤有机碳是陆地生态系统的一个动态组成部分，其储量、分布及其转化在陆地碳循环中起着重要的作用，是土壤肥力的核心指标之一。土壤有机碳含量的多少及其空间分布特性受气候、母质、地形等结构性因子以及施肥、耕作等随机性因子的影响。作为陆地生态系统中的一个区域化随机变量，土壤有机碳在系统内部垂直和水平方向上发生变化的同时，参与大气圈和生物圈这两个碳库之间的循环。为了揭示土壤有机碳的空间分布特性，传统统计学、地统计学、遥感与地理信息系统等方法被相继引入且逐渐走向成熟，其中，利用遥感与地理信息系统相结合的方法来反演土壤有机碳库储量及其空间分布格局为越来越多的专家学者所重视。本文在对不同方法基本理论进行简单阐述的基础上，对利用Landsat TM影像分析表层土壤有机碳格局的可行性进行了分析，并就遥感技术在反演表层土壤有机碳的空间分布格局中的应用前景进行了展望。 以黑龙江省部分黑土地区为研究对象，在不同时空尺度下分析了表层土壤有机碳与Landsat TM影像的TM1－TM5、TM7六个波段以及由其计算出的NDVI、NDTI、NDI5、NDI7、NDSVI、SAVI、RDVI和MSAVI 8个遥感指数之间的相关性。结果表明当Landsat TM影像的成像时间为2002年9月份时：(1)小尺度下表层土壤有机碳与TM1极显著相关(r=0.32, p<0.01)，与TM2、TM3和NDSVI显著相关(p<0.05)，相关系数分别为r=0.27，r=-0.29，r=0.26。(2)大尺度下，表层土壤有机碳与TM1、TM2、TM5和NDI5存在极显著的正相关(p<0.01)，相关系数分别为r=0.30，r=0.34，r=0.35，r=0.32；而与NDI7之间存在显著相关性(r=0.27, p=0.02)。(3)当空间尺度一定时，在不同的时间尺度下与表层土壤有机碳具有显著相关性的遥感指标不同。(4)在大尺度下利用遥感技术测定法得到的回归模型对表层土壤有机碳空间分布格局具有较好的预测效果(R2=0.7097, p<0.05)；(5)在大尺度下海拔高于200 m的地区表层土壤有机碳浓度显著高于海拔低于200 m的地区(p<0.05)。 通过分别利用地统计方法和遥感技术测定法分析海伦市表层土壤有机碳的空间分布格局，以步长为6170m时球状模型对表层土壤有机碳进行了拟合并利用Kriging插值方法得到了海伦市表层土壤有机碳分布格局；将这一结果与我们利用Landsat TM影像通过遥感技术测定方法得到表层土壤有机碳空间格局进行比较发现：在精度一致的前提下，遥感技术测定法在所需样本数量约为地统计方法的一半，同时在所消耗的人力、物力以及在时间上的循环周期等方面，遥感技术测定方法与地统计方法相比也有着明显的优势。

落叶松人工林养分循环与养分利用效率研究

通过对抚顺市温道林场20、53和69年生长白落叶松（Larix olgensis）人工林生物量和营养元素的积累与分配、养分利用效率和养分再吸收效率、养分生物循环的研究，探讨了长白落叶松生长发育不同阶段的养分生态学特征；对东北林业大学帽儿山实验林场17年生兴安落叶松（Larix gmelinii）人工林进行5年的施肥（NH4NO3，15 g•m-2•a-1），研究了施肥对人工林养分生物循环的影响。结果表明： （1）20、53和69年生单株落叶松生物量分别为33.14 kg•tree-1、311.42 kg•tree-1和408.46 kg•tree-1，随林龄的增长而增加。各器官生物量的分配格局为：树干>根>树枝>树皮>针叶。树干生物量的分配比例为50.16%~69.20%，随林龄的增长比例增大，而其他器官生物量的分配比例则逐渐减小。20、53和69年生单株落叶松净生产力分别为3.04 kg•tree-1•a-1、9.68 kg•tree-1•a-1和10.21 kg•tree-1•a-1，随林龄的增长而增大。针叶和树干的净生产力最大，分别占整株林木净生产力的40.07%~47.93%和27.32%~40.97%，并且随林龄的增长而增大。树枝、树皮和根的净生产力则表现出随林龄的增长呈抛物线状。 （2）20、53和69年生单株落叶松N、P、K、Ca、Mg等5种营养元素的总贮量分别为308.14 g•tree-1、2021.01 g•tree-1和2485.24 g•tree-1，随林龄的增长而增加。5种营养元素的贮量大小为：Ca>N>K>Mg>P。树干养分贮量的分配比例为19.74%~34.23%，随林龄的增长呈抛物线状。针叶、树枝和树皮的养分贮量占整株林木养分贮量的比例为35.16%~45.59%，建议在采伐木材时实施去皮、打枝等措施，留下针叶、树枝和树皮在林地中，让其自然分解以使营养元素重新归还利用，对于维持林地的养分平衡和长期生产力具有积极作用。 （3）20、53和69年生单株落叶松年吸收养分量分别为35.31 g•tree-1•a-1、97.83 g•tree-1•a-1和100.08 g•tree-1•a-1，随林龄的增长而增加。5种营养元素的年吸收量大小为：Ca>N>K>Mg>P。落叶松的养分利用效率随林龄的增长而增大，但生长到一定年龄阶段后，其养分利用效率逐渐趋于稳定。落叶松的最佳采伐年龄应为养分利用效率保持稳定时的年龄，此时采伐单位干材所带走的林地养分量较少。不同营养元素的利用效率不同，P的利用效率最高，Mg、K次之，N、Ca最低。不同器官的养分利用效率不同，树干的养分利用效率最高，其次是根、树枝、树皮，针叶最低。随着林龄的增长，树干和根的养分利用效率增大，而树枝和树皮的养分利用效率减小。 （4）落叶松叶片的N再吸收效率为50.76%~55.11%，随林龄的增长表现出增大的趋势；P和K再吸收效率分别为64.38%~68.85%和87.85%~90.62%，随林龄的增长表现出减小的趋势。从养分利用效率和养分再吸收效率综合判断，本研究区落叶松生长可能受土壤N、P、K供应的限制，3种营养元素的限制作用大小为：K>P>N。 （5）落叶松人工林养分的年吸收量、年存留量和年归还量分别为51.94~78.35 kg•hm-2•a-1、17.77~29.43 kg•hm-2•a-1和34.18~48.92 kg•hm-2•a-1，均随林龄的增长而减少，这与林分密度逐渐减小有关。5种营养元素的年吸收量和年存留量大小均为：Ca>N>K>Mg>P，年归还量大小为：Ca>N>Mg>K>P。落叶松人工林的养分循环速率为0.624~0.658，随林龄的增长而增大。5种营养元素的循环速率以Mg、N最快，Ca、P次之，K最慢。K的循环速率较低，可能与研究区土壤K含量较低而表现出的K再吸收效率较高有关。 （6）施肥导致落叶松叶片N再吸收效率显著降低，而凋落叶片的N浓度显著增加，从而使凋落叶片的C/N比由80.29降低到60.29。施肥林地凋落叶片C/N比的降低使其分解速率加快，有利于其养分归还土壤，从而加快了系统的养分循环速率，提高了系统的养分利用率。因此，在人工林经营中，施肥不仅能提高林地生产力，而且对于维持林地养分循环具有积极作用。