Cymbellaceae and Gomphonemataceae (Bacillariophyta) from the Hengduan Mountains region (southwestern China)

We present a species list of the Gomphonemataceae and Cymbellaceae occurring in the Hengduan Mountains re-ion. These two families were found to be presented in the area by 117 species, varieties and forms belonging to four genera (Amphora, Cymbella, Didymosphenia and Gomphonema). Size, striae density, habitat and distribution in China are given for each taxon. The common taxa were Cymbella aequalis var. piscicultis. C. affinis, C. cesatii, C. cistula var. gibbosa, C. delicatula. C. gracilis, C. hustedtii, C. minuta f. latens, C. minita var. silesiaca, C. naviculiformis, C. parva. C. turgidida, Gomphonema acuminatum var. acuminatum, G. gracile, G. intricatum, G. olivaceum. G. parvulum and G. truncatum var. capitatum. Some morphological features of Cymbella cistula var. capitata, Cymbella sinica var. miyiensis, Gomphonema hedinii and G. kaznakowii were found to differ from previously published descriptions. Taxa typical of high latitude climates encountered during the present study were Cymbella affinis, C. alpina, C. cistula var. cistida, C. delicatula. C. naviculiformis. Didymosphenia geminata, Gomphonema acuminatum var. pusillum, G. constrictum var. capitatum f. turgidum, G. kaznakowii, G. olivaceum, G. subtile var. subtile, G. tergestinum and G. ventricosum.

Xenobiotics removal from polluted water by a multifunctional constructed wetland

Removal efficiencies on xenobiotics from polluted water in a twin-shaped constructed wetland consisting of a vertical flow chamber with the crop plant Colocasia esculenta L. Schott and a reverse vertical flow one with Ischaemum aristatum var. glaucum Honda, were assessed by chemical analysis and bioassays. After a four-month period of application, removal efficiencies of the applied pesticides parathion and omethoate were 100%, with no detectable parathion and omethoate in the effluent. For the applied herbicides, the decontamination was less efficient with removal efficiencies of 36% and 0% for 4-chloro-2-methyl-phenoxyacetic acid and dicamba, respectively. As shown by toxicity assay with duckweed Lemna minor L., growth retardation may occur if the water treated for herbicide removal is used in irrigation of sensitive cultivars in agriculture or horticulture. In contrast to I. aristatum var. glaucum Honda, the crop C esculenta L. Schott has a high yield in biomass production as a valuable source of renewable energy. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Floral surveys on Gomphonemaceae and Cymbellaceae (Bacillariophyta) from the headwaters of the Yangtze River, Qinghai, China

Gomphonemaceae and Cymbellaceae from the headwaters of the Yangtze River, Qinghai Province, China, comprised 84 taxa belonging to four genera. The dominant species were Gomphonema kaznakowi Mer., G. hedini Hust., G. olivaceum (Lyngbye) Kutz., Cymbella cistula (Ehr.) Kirchn. var. cistula and C. minuta Hilse ex Rabh. var. minuta. Some arctic and alpine forms also occurred, and the following taxa were unique to this region: C. cistula var. asiatica Mer., C. cistula var. capitata Grun., C. yabe Skvortzow var. punctata Li and Shi, G. olivaceum (Lyngbye) Kutzing var. brevistriatum Li and Shi and G. staurophorum (Pant.) Cleve-Euler var. oblongum Li and Shi. Different morphological forms of G. kaznakowi Mer. may be related to the upheaval of the plateau. Species diversity of the diatoms appears to be related not only to macro-environment (e.g., geographic zonation) but also to microhabitat and microclimate.

Nuclear transplantation with early-embryonic cells of transgenic fish

Like other transgenic animals, transgenic fishes produced by microinjection are transgenic mosaics. In order to produce homogenous transgenic fish, the transgenic blastula or gastrula cells were dissociated from Carassius auratus, Pengze var, and Cyprinus carpio, Huanghe var., and the nuclei were transferred into the mature eggs of the same species via microinjection or electro-fusion. Five nuclear-transferred Carassius auratus, Pengze var. and one Cyprinus carpio, Huanghe var. were obtained and the existence of the transgene was detected. The possibility of generating homogenous strain of transgenic fish by nuclear transplantation with transgenic early-embryonic cells is discussed.

Chromosomal in situ hybridization of Cyprinus carpio genomic DNA repetitive sequence CR1

Common carp Cyprinus carpio genomic DNA repetitive sequence CR1 has been DIG-labeled and hybridized in situ against chromosomes of red common carp (Cyprinus carpio L. Xingguo red var.). It is found that the repetitive sequence CR1 is mainly localized at the centromeric regions of chromosomes of the red common carp, The application of the chromosomal in situ hybridization technique on fish and the relationship between CR1 repetitive sequence distribution and its function have been discussed.

沙地樟子松水分生理生态特征及其适应性——以科尔沁沙地东南缘为例

沙地樟子松天然分布于大兴安岭以西的呼伦贝尔草原红花尔基一带，分布范围虽然相对狭窄，但其具有重要的防风、固沙等生态功能，而且，该区沙地樟子松林的分布范围正呈现不断扩大的趋势。然而，在引种区（科尔沁沙地东南缘），20世纪70~80年代曾经引起国际关注的沙地樟子松人工林，自从90年代初以来，逐渐出现了以枯梢、生长下降，甚至死亡等为特征的衰退现象。与此同时，沙地樟子松人工造林仍在北方干旱、半干旱沙区大面积推广。面对如此具有重要防风固沙作用并在大范围推广的沙地樟子松人工林，解释其为何衰退，其机理如何，回答现存沙地樟子松人工林发展方向及培育等理论和实践问题，成为目前面临的巨大挑战。 本论文在对沙地樟子松天然分布区与引种区野外调查、气候差异性对比分析的基础上，结合对引种区沙地樟子松幼苗、幼树及中龄林的水分生理生态过程实验，研究了沙地樟子松在引种区自然条件和干旱胁迫下的光合生理和水分生理生态特征；重点分析了水势、气孔导度等生理因素和土壤含水量、光合有效辐射、气温、空气相对湿度等生态因素对净光合速率、蒸腾速率的影响。结果表明： 1）较低、较长的低温和降雪覆盖有利于沙地樟子松更好的生长；运用De Martonne干燥度指数对气候类型进行划分，沙地樟子松引种区（科尔沁沙地东南缘）生态系统应为草地或疏林草地生态系统。 2）引种区近50 a来年平均温度存在着明显的线性上升，平均每10 a增温0.185 ℃；该区年平均降水量没有显著的变化趋势，但是，在过去的50 a里，该区平均每15 a 左右出现1次大旱。 3）在引种区多年年平均降水量条件下，沙地樟子松幼苗80%以上的时间处于受胁迫的状态，17%的时间处于不受水分胁迫的状态，而仅有1%左右的时间处于不能利用土壤水分的状态；在不同密度、不同年龄的沙地樟子松人工林中，土壤可溶性盐总量都很低，对沙地樟子松林木生长不会造成盐分胁迫；由于地下水位的急速下降，目前，引种区大部分地方地下水不能被沙地樟子松所利用。 4）随着模拟年降水量的减少，沙地樟子松幼苗的生长明显受到抑制，针叶水势、蒸腾速率、光合速率均有下降，各部分生物量积累明显降低；当模拟年降水量低于350 mm时就已经对沙地樟子松的生长产生了较大的限制。 5）在科尔沁沙地东南缘，影响沙地樟子松生理生态特征的主要因素为水分条件，特别是在树高生长旺季以及生长末期，而在生长中期，主要是光照和水分共同影响沙地樟子松的生长；在沙地樟子松天然分布区（红花尔基），影响沙地樟子松生长季节中期生理生态特征的主要因素也是水分和光照条件，这与在科尔沁沙地东南缘樟子松生长中期观测到的结论一致。然而，与天然沙地樟子松相比，引种区沙地樟子松每天干物质的积累增加为天然分布区的3~13倍，每天蒸腾耗水量为天然分布区的7~19倍。 综合以上对引种区的生态气候、水分条件以及沙地樟子松本身生理生态特征的分析结果得出，引种区与天然分布区水、热差异导致引种区沙地樟子松在年内的生长期延长（与天然沙地樟子松相比），以及在生长季节每天蒸腾耗水量的剧增及耗水时间的延长；同时，在引种区由于年内降水分布极不均衡，冬季降雪覆盖少，导致4、5、9三个月份的水分极度亏缺，该季节引种区水分亏缺严重限制了沙地樟子松的生长。大面积营造纯林、地下水位急剧下降（目前，引种区大部分林地的沙地樟子松已不能利用地下水）以及引种区每15 a左右一次的特殊干旱是导致沙地樟子松死亡的最直接原因。从个体水平上来说，近50 a的引种驯化，沙地樟子松并没有完全表现出适应引种区生长环境的迹象。最后，基于以上对沙地樟子松人工林衰退分析的基础上，提出了对现存沙地樟子松人工林总体经营的方向及具体经营对策。

科尔沁沙地东南部固沙林土壤磷素研究

土壤养分的持续供应是生态系统可持续性发展的基础，尤其在土壤贫瘠地区。土壤磷素被认为是干旱区生态系统的潜在限制性养分因子，但目前半干旱区土壤磷素的深入研究很少。针对半干旱区生态系统恢复方式、人工防护林可持续性经营等关键问题，本论文旨在弄清处于半干旱区的科尔沁沙地东南部沙地人工林土壤磷素转化的主导过程及影响因素，并从土壤磷素可持续供应的角度来评价研究区生态系统的可持续发展。 以处于无人为干扰下、立地条件基本一致的科尔沁沙地东南部的有代表性的生态系统为研究对象，包括原生植被榆树（Ulmus macrocarpa）疏林草地，退化草地，油松（Pinus tubulaeformis Carr.）人工林、樟子松（Pinus svlvestris var. mongolica）人工林和小叶杨（Populus simonii）人工林。系统全面的研究了土壤磷素状况及其季节变化，并深入探讨了樟子松人工林土壤磷素转化及其影响因素（林龄、密度、土壤冻融）。主要结论如下： （1）研究区风沙土表层0~20 cm全磷（<0.2 g kg-1）和活性无机磷含量（<3 mg kg-1）都极低，有机磷占全磷的50%以上，是土壤磷的主要组分。凋落物分解、有机磷矿化和微生物周转是有效磷的主要来源，与这些过程有关的土壤的生物过程控制着土壤磷素转化。Ca-P（钙结合的磷酸盐）的溶解也是速效磷的次要来源，而Al-P（铝结合的磷酸盐）和Fe-P（铁结合的磷酸盐）是活性无机磷库。凋落物分解对有效磷供应起首要作用（尤其在人工林中），凋落物分解的年磷归还量是10 cm层矿质土壤有效磷供应量的1.7~3.4倍。 （2）土壤含水量是影响土壤磷素供应的关键环境因子，而冻融作用对土壤微生物磷和活性无机磷含量无显著影响。 （3）与各人工林相比，榆树疏林草地具有高效的养分循环和较强的土壤磷素保持能力，其退化大幅度降低了土壤持水能力和肥力。而在退化草地上营造以针叶树种为主的人工纯林及针阔混交林进一步降低了土壤全磷含量。从土壤磷素可持续供应的角度来看，在干旱贫瘠地区不宜营造高密度的人工林。研究区的植被恢复，应该选取磷素利用效率高，而养分周转较快的植被类型。这样，不需要集中的人为管理，就能使生态系统达到一种自我维持的良性循环状态。 （4）樟子松的生长受到土壤磷素供应的限制，当年生叶片无机磷浓度比全磷浓度能更准确、直接地反映土壤供磷水平的变化。为满足林分的需求，樟子松的根系活动能够增强根际微生物和磷酸酶活性以促进有机磷的矿化，同时能降低根际土壤pH值以促进Ca-P的溶解。随着林分的发展，活性无机磷含量无显著变化，但土壤磷库（主要是总有机磷）逐渐耗竭，有机磷的矿化潜力也逐渐降低。这表明，随着林分发展，磷素对樟子松人工林的限制性逐渐增强。 （5）为保证已有人工林的可持续发展，必须通过间伐、保护地被物、施肥来调节养分需求与归还之间的平衡，维持地力，保证土壤养分的持续供应。其中保护林下凋落物尤为重要。为防止地力衰退，该地区樟子松林的最大密度（以每公顷胸高断面积为密度指标）应保持在24.1~26.6 m2 ha-1。

全球变化背景下科尔沁沙地生态系统C、N循环过程

工业革命以来，由于人口的快速增加和人类活动的强烈干扰（主要包括煤炭、石油等石化燃料的燃烧、化肥生产和使用）导致土地利用/覆被变化、大气CO2浓度升高、N沉降等一系列全球环境变化问题。有关陆地生态系统生物地球化学循环，尤其是陆地生态系统C、N循环及其耦合过程方面的研究成为全球变化科学研究领域的重要内容。 干旱/半干旱地区占地球陆地总面积的1/3。与湿润地区相比较，干旱/半干旱地区生态系统稳定性比较差，往往属于生态脆弱区。因此，全球变化对干旱/半干旱地区生态系统影响更加敏感。科尔沁沙地位于我国北方干旱/半干旱地区，是我国典型的农牧交错区和生态脆弱区。科尔沁沙地是世界上人口密度最高的干旱/半干旱地区之一，人类活动对其影响剧烈。然而，有关科尔沁沙地生态系统C、N元素生物地球化学循环过程对土地利用/覆被变化、N沉降等全球变化响应及其反馈机制的研究非常缺乏。因此，本文以科尔沁沙地退化沙质草地、农田、不同年龄樟子松和杨树人工林等生态系统为对象，开展了造林、模拟N沉降和凋落物管理对生态系统C、N元素循环过程影响的研究。 在科尔沁沙地东南缘，以退化沙质草地、樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica）人工林（15、24和30年生）、杨树（Poplus xiaozhuanica）人工林（7、11和15年生）为对象，研究草地转变为林地对生态系统C、N储量影响；以退化草地、榆树疏林草地和32年生樟子松人工林为对象，比较草地造林对土壤C、N循环过程及其土壤微生物性状的影响；以农田和5、10、15年生杨树人工林为对象，研究退耕还林对生态系统C、N储量和循环过程影响；以35年生樟子松人工林为对象，模拟研究N沉降和凋落物管理对生态系统C、N循环过程影响。通过上述研究，得到以下主要结果： （1）草地生态系统总C储量为34.38 Mg ha-1，15、24和30年生樟子松人工林生态系统总C储量分别为43.56、60.45和66.59 Mg ha-1，7、11和15年生杨树人工林生态系统总C储量分别为34.54、48.26和78.77 Mg ha-1；与农田相比，退耕5年的杨树人工林生态系统总C库储量下降13%，而10年和15年杨树人工林分别增加了176%和5倍；随着人工林年龄的增加，地上植被生物量C库储量占生态系统总C库储量的比例逐渐增加，并主要分配在树干。草地生态系统总N库储量为2.54 Mg ha-1，15、24和30年生樟子松人工林生态系统总N库储量分别为1.96、2.10和2.19 Mg ha-1，7、11和15年生杨树人工林生态系统总N库储量分别为2.27、1.84和2.60 Mg ha-1；与农田相比，退耕5年的杨树人工林生态系统总N库储量下降32%，而10年和15年杨树人工林分别增加了47%和76%；农田和草地造林后生态系统N储量依然主要分配在土壤中。 （2）草地和农田造林后土壤C、N库储量的变化受多因子的影响，例如林龄、树种种类以及立地条件等。农田和草地造林初期，土壤C、N库储量表现出下降趋势，随着林龄的增加，土壤C、N储量逐渐恢复。草地营造樟子松人工林30年后，0–60 cm深度土壤C、N储量依然显著低于草地；与草地相比，15年生杨树人工林土壤C、N储量差异不显著。在立地条件较好的情况下，10年杨树人工林土壤C、N储量已显著高于农田；然而，在立地条件相对较差的情况下，15年杨树人工林土壤C、N储量仍然与农田相比差异不显著。 （3）土地利用变化能够强烈地改变土壤C、N循环过程。与草地或疏林草地相比，32年生樟子松人工林土壤C、N、P含量显著降低；土壤C、N矿化过程发生显著变化，并且受季节变化的影响；在不同季节，土壤微生物量碳含量、代谢熵（qCO2）、微生物熵（MBC/TOC）以及土壤酶活性等在不同土地利用条件下表现出规律不一致。同样，农田退耕杨树人工林能够显著影响土壤C、N矿化过程，土壤无机氮（铵态氮+硝态氮）含量，土壤微生物量碳含量以及土壤微生物活性。草地造林在一定程度上导致土壤质量下降。而农田造林有利于土壤质量改善，尤其在在立地条件较好情况下。 （4）N添加增加对沙地樟子松人工林地上和地下C、N元素含量影响不大；N添加1年后，仅林下植被C、N含量显著增加，高氮处理（N15）凋落物N含量显著增加。N添加抑制了沙地樟子松人工林凋落物的早期分解和N、P元素释放。5、6、8和9月份土壤无机N含量均随着N输入增加表现出一定程度的增加，然而，7月份N添加导致土壤无机N含量降低。N添加对土壤潜在N矿化速率影响不显著。7和8月份N添加影响土壤C矿化速率，而其它月份影响不显著。低氮处理（N5）有利于增加土壤微生物量碳含量，而高氮处理（N15）在一定程度上降低土壤微生物量碳含量。 （5）凋落物输入变化（凋落物添加和凋落物移出）在一定程度上改变了35年生沙地樟子松人工林生态系统C、N循环过程。凋落物移出（C0）增加了林下植被C含量，降低了树木叶片N含量。凋落物移出抑制了凋落物分解和P元素的释放，而增加了C元素的早期释放速率，对N元素释放过程影响不显著。凋落物输入变化对不同月份土壤无机N含量和土壤N矿化过程影响均不显著。仅在6月份凋落物移出显著抑制了土壤C矿化速率，其它月份差异均不显著。凋落物管理对土壤微生物量碳含量影响不显著。 以上研究结果表明，土地利用变化、N沉降和凋落物输入改变等能够影响半干旱地区沙地生态系统C、N储量和循环过程。尤其是土地利用变化强烈改变沙地生态系统C、N储量、分配格局和循环过程，并且受到多因子的影响。科尔沁沙地樟子松人工林生态系统C、N元素生物地球化学循环存在密切的耦合关系。今后有必要进一步结合3S技术、同位素技术、模型模拟以及分子生物学技术等，从微观-宏观不同尺度上，研究半干旱地区沙地生态系统C、N循环过程对全球变化的响应及其反馈机制。

降雨量变化对科尔沁沙地东南部樟子松人工林主要生态过程的影响

水分条件是影响植物生长最主要的限制因子，降雨量变化作为全球变化的一个重要组成部分，其对干旱半干旱区陆地生态系统的影响甚至超过CO2浓度和温度的升高以及它们的共同作用对生态系统的影响。樟子松人工林是科尔沁沙地东南部主要的防风固沙林类型，研究未来降雨量变化对会对樟子松人工林产生怎样的影响，对樟子松人工林的可持续经营和科学管理有重要意义。本研究以樟子松人工林为研究对象，通过搭建遮雨棚，铺设灌溉设施，野外原状样地模拟三个降雨量梯度：降雨量减少30%、天然降雨量和降雨量增加30%，从樟子松人工林下土壤生态系统、樟子松针叶生理特性、樟子松的生长和林下植被结构与生产力三个角度研究降雨量变化对樟子松人工林主要生态过程的影响，主要结论如下： （1）以土壤矿质N含量为土壤N有效性的指标，2007年的数据表明降雨量减少时土壤N有效性显著升高，降雨量增加时土壤N有效性显著降低，出现了“水、N有效性的不同时性”，即土壤水分有效性高时N有效性低，而N有效性高时水分有效性低，这可能是该地区植物生长的主要限制因子，而不是简单的水分限制或者N素限制。 （2）降雨量降低时，樟子松针叶的丙二醛（MDA）含量显著升高，针叶N含量降低，樟子松光合速率下降，同时，樟子松针叶的叶绿素含量大部分月份不受降雨量减少的影响，而且针叶脯氨酸和可溶性蛋白含量升高，超氧化物歧化酶（SOD）活性的升高，表明了樟子松对水分胁迫的生理生态适应机制。 （3）降雨量减少时樟子松林下植被总盖度显著降低，优势种由黄蒿和狗尾草演变为绿珠藜和黄蒿；降雨量增加时樟子松林下植被总盖度显著升高，优势种演变为艾蒿。降雨量减少和增加时物种多样性都显著降低，导致了生物多样性丧失。 （4）降雨量减少时樟子松和其林下植被的生长由于水分胁迫都受到了抑制，樟子松的高生长和粗生长速率减缓，林下植被的ANPP和地下部分生物量降低，进而导致樟子松人工林的地上部分C储量降低；樟子松的成长速率减缓和林下植被地上地下生物量的降低意味着生态系统凋落物量和死亡根系的减少，这直接导致了土壤有机碳含量的降低，即土壤有机碳储量的降低；综合降雨量减少导致的樟子松人工林的地上部分C储量降低和土壤有机碳储量的降低，我们的结果表明降雨量减少导致樟子松人工林C储量降低，同样的道理，降雨量增加导致樟子松人工林C储量升高。 （5）降雨量减少时，保护凋落物可以增加地表覆被，抑制地面水分蒸发，地表凋落物还能起到蓄水保水的作用，提高土壤水分有效性；降雨量增加时保护凋落物可以增加土壤养分（尤其是N）的输入，提高土壤养分的有效性。

东北多年冻土对气候变化的响应

近地表面多年冻土对寒区生态系统的植被覆盖、水文条件、土地利用和工程建设具有重要影响，随着气候变化研究的广泛开展，区域冻土环境的变化也成为学者关心的重要议题。中国东北的多年冻土处于欧亚大陆多年冻土带的南缘，多年冻土不如以北地区发育，是十分脆弱的多年冻土。然而，多年冻土在东北寒区生态系统中却起着重要的作用。若东北多年冻土发生退缩，则有可能加速落叶松北移和湿地退缩的过程，也会对C的释放产生重要影响。因而探明现实气候条件下东北区域多年冻土的影响因子和发育状况以及未来气候条件下多年冻土的退缩趋势，将有助于促进东北寒区生态系统的冻土和其它学科研究，同时也可为寒区开发建设提供有意义的参考。 本研究从分析东北多年冻土的主要影响因子——气候、地形和土壤条件等入手，准确地掌握了多年冻土的发育状况，并以此为根据进行了景观尺度上多年冻土分布信息的提取和融深信息的研究。同时，在区域尺度上对多年冻土的现实分布和未来气候条件下多年冻土的可能分布状况进行了探讨。最终得到以下重要结论： （1）冻结数对东北多年冻土分布具有重要的指示作用 冻结数模型具有明确的物理意义，可以指示多年冻土的发生状况。研究中，利用地形、纬度等因子，结合气温和降水数据模拟了现实气候条件下东北地区的冻结数值；并依据冻结数模型的区划标准对东北多年冻土进行分区。结果表明，冻结数在指示多年冻土分布时具有重要作用。 （2）土壤含水量、地形坡度和群落因子对多年冻土具有重要影响 以大兴安岭呼中国家级自然保护区为例，调查了该区多年冻土活动层厚度，并利用多重对比分析和相关分析的统计方法，对多年冻土活动层的影响因子进行了分析。结果表明，多年冻土活动层厚度与多个环境因子之间存在着复杂的关系。其中，土壤表层含水量与活动层厚度具有极显著的负相关关系（P<0.001），其相关系数在0.90以上，说明含水量越高，活动层厚度越浅。地形坡度和活动层厚度的相关性也达到显著水平（相关系数为0.321，P=0.006），表明坡度越陡，活动层厚度越大。几乎每个样带的海拔与活动层厚度都有显著的相关性，但在整体研究区域内海拔与活动层厚度不存在相关性。这说明活动层厚度的变异仅在本研究的样带尺度上具有规律性，而在稍大尺度上这种规律性就消失了。对于不同的群落活动层厚度的多重对比分析表明，群落的差异对活动层厚度也有明显的影响，其中狭叶杜香-泥炭藓群落（Larix gmelini-Ledum palustre var. anqustum-sphagnum magellanicum）更有利于多年冻土的保存。 （3）景观尺度上的多年冻土分布状况 在景观尺度上，以呼中国家级自然保护区为研究区，应用神经网络方法，同时以土地覆盖、等效纬度、坡向和土壤湿度多种影响因子为数据源，对多年冻土分布信息进行提取。结果表明，考虑土地覆盖、等效纬度和土壤湿度的数据源组合可以获得高精度最高的多年冻土分布信息，分类精度可以达到89.0%，多年冻土面积占研究区面积百分比达到46.71%，为780.1 km2。 （4）景观尺度上多年冻土的融深状况 研究考虑了包括植被和等效纬度两个影响活动层厚度的重要因子，并将Stefan公式进行变形，简化为包含热量条件的等效纬度因子和植被条件的C因子的函数关系。最后应用该函数关系模拟了呼中自然保护区活动层厚度空间分布，模拟结果的精度为87.25%。在模拟结果中，面积和所占比例最大的活动层厚度为70-80 cm间的活动层厚度，所占面积达到341.4 km2 ，占整个研究区面积的20.43%。而面积最小的活动层厚度为30-40 cm间的活动层厚度，面积为0.02 km2 。通过群落与活动层厚度的空间分布对比发现，呼中自然保护区占最大比例的活动层（70-80 cm）所对应的植物群落主要为落叶松-丛桦-笃斯-藓类群落（Larix gmelini-Betula ovalifolia-Vaccini uliginosum-moss）。说明呼中自然保护区冻土湿地植被主要以该群落类型为主，演替处于中间阶段。 （5）区域尺度上多年冻土的分布状况 利用证据权重法，以可能影响多年冻土分布的气候、地形和土壤等因子作为数据源，对研究区在现实气候条件下的多年冻土分布进行预测，获得了多年冻土在现实气候条件下的分布概率等信息。结果表明，当分布概率大于0.17时，划分出的多年冻土的精度最高，为78.71 %。此时，多年冻土面积为2.03×104 km2 ，约占研究区总面积的1.76%。 （6）东北多年冻土分布对气候变化的响应 利用空间代时间的方法和Kappa指数，对证据权重法在预测未来气候变化条件下多年冻土分布的准确性进行了验证，结果表明，证据权重法预测气候变化条件下多年冻土的分布状况是可行的。 在CGCM3模拟的三种气候模式下，多年冻土在2050年和2100年都将发生明显的退缩。2050年，SRES A1、SRES A2和SRES B1三种气候情景下多年冻土的面积分别为786.38 km2，705.94 km2和1 028.81 km2。与现实气候下多年冻土的面积2.03×104 km2相比，多年冻土分别退缩了96.13%，96.53%和94.94%。而2100年的模拟结果表明，三种气候情景模式下，多年冻土已经全部退化。 （7）气候变化条件下东北多年冻土的分区变化 研究将冻结数等值图与2000年中国东北冻土分区图进行叠加，计算了不同多年冻土亚区的边界对应的冻结数值，建立了利用冻结数进行中国东北多年冻土分区的标准。根据冻结数指标确定的新的中国东北冻土分区与原中国东北冻土分区进行Kappa指数认证。结果表明，冻结数分区标准更适用于中国东北多年冻土的区划。 利用新的冻结数分区标准对CGCM3模拟的三种气候情景模式下的气候变化数据进行区划表明，三种气候模式下东北多年冻土区在21世纪都会有非常明显的退缩。2050年时冻土区缩减了37.7%-42.6%，2100年时缩减了62.5%-74.0%。同时，研究结果显示，东北多年冻土区域的退缩不仅发生在多年冻土区的南界，同时多年冻土的中心退缩也较为明显，即大片连续多年冻土亚区和大片连续—岛状多年冻土亚区的退缩最为剧烈。2050年时，三种气候情景下，大片连续多年冻土亚区将退缩88.8%以上；2100年时，SRES A2模式下，大片连续多年冻土亚区将完全消失。

中国柳叶藓科植物的研究－分类、区系和生态

柳叶藓科（Amblystegiaceae）是侧蒴藓类中一个较大的科，世界报导有 39 属，约 300 余种。由于其配子体特征受环境影响较大，其属种的分类位置历来存有争论。中国记载有柳叶藓科 115 个分类单位，己知 23 属，67 种，12 变种，3 变型（Redfearn, et al. 1996），其记录和标本鉴定比较混乱。因此，对中国柳叶藓科全面系统的分类、区系和生态研究，对深入了解中国苔藓植物多样性及特点有重要的科学意义。作者在大量文献查阅和考证后，对国外 9 个主要苔藓植物标本馆的有关中国柳叶藓科 47 份模式标本和标本 300 余份，国内 6 个主要标本馆的 3，000余份标本进行了全面系统的形态解剖学和分类学研究，对孢子和蒴齿的形态特征进行了扫描电镜观察。并采用等级聚类分析方法，对其属种间的系统关系、地理分布特点和区系成分定量研究。同时，在国内首次开展了藓类专科的生态学研究，在吉林长白山、黑龙江五营、辽宁白石砬子和医巫闾山保护区进行样方调查，对样方以及柳叶藓科植物与环境因子的关系进行了典范对应分析。研究的主要结果有：1. 对中国柳叶藓科进行系统分类的结果是共记录 19 属 46 种 5 变种。对每一分类单位给予形态特征描述和绘图，并利用 Arcview 软件绘制其中国分布图。发现中国新分布记录植物 3 种，1 变种：圆叶湿原藓 Calliergon megalophyllum Mikut, 毛叶镰刀藓 Drepanocladus trichophyllus (Warnst.) Podp, 细肋镰刀藓 Drepanoclaldus tenuinervis Kop. 和牛角藓宽肋变种 Cratoneuron filicinum var. atrovirens (Brid.) Ochyra。归并 Campylium amblystegioides Broth. (=Isopterygium minutirameum), Leptodictyum serrulatum Broth. (=Eurhychium pulchellum), Drepanophyllaria cuspidarioides C. Muell. ( = Hygroamblystegium tenax), Amblystegiella yuennanensis Broth. (= Platydictya jungermannioides) 和 Amblystegium schesianum C. Muell., Hygroamblystegium ramulosum Dixon, Cratoneuron longicosatatum Bai X.-L. (Cratoneuron filicinum) 7 个新同物异名，并纠正 9 个前人错误记录。2. 电镜扫描观察结果孢子大都近球形，通常无萌发孔，具近极薄壁区。纹饰皆由周壁形成，一般呈规则或不规则颗粒状、疣状或瘤状，区别在于孢子大小，颗粒或瘤或疣的大小、高度以及密集程度等。孢蒴多为长柱形，弯曲，只有三洋藓的孢蒴形态变化较大。藓齿两层为灰藓型蒴齿。齿毛数量和发育程度各异。总的来说，柳叶藓科植物的孢子体特征在属间或种间差别不大。3. 系统关系的等级聚类分析结果支持了近年来对柳叶藓科植物修订的某些属的概念。如传统上定义很广的细湿藓属（包括狭义的细湿藓属、嗜湿藓属和偏叶藓属）和水灰藓属在聚类树状图中常不聚合在一起。说明了广义细湿藓属的水灰藓属不是一个很自然的分类类群，而应该分为更细的属。柳叶藓属、湿柳藓属和薄网藓属的种类明显常聚在一起，位置较近，且比较稳定，可以同归于柳叶藓属。毛叶镰刀藓与范氏藓和大范氏藓的关系较近，说明适合将毛叶镰刀藓归并入范氏藓属中，范氏藓属和湿原藓属的较近。4. 对中国柳叶藓科的地理分布和区系成分的聚类分析表明，该科为典型的泛北极分布类型，大多分布于北半球的温带和寒带，59％为欧亚美共有种，14％为东亚特有成分，其中 8％ 为中国特有成分。属种的分布特点主要是，牛角藓属、柳叶藓属、细湿藓属、嗜湿藓属、三洋藓属和水灰藓属的中国分布比较广泛，大湿原藓属和偏叶藓属主要分布在东北地区和西南高山地区，而湿原藓属、范氏藓属和镰刀藓属则主要分布在东北地区。总的来说，气候较为寒冷的东北地区是中国柳叶藓科植物的主要分布区。西南地区的种类也较为丰富，是柳叶藓科植物的中国特有属种的分化中心。其他地区的柳叶藓样植物大多是分布在高山地区，表现出地区商的不平衡性。5. 对东北地区柳叶藓科植物的生态调查和典范对应分析研究进一步说明，柳叶藓科多分布于阴湿或水生生境，喜中性的酸碱条件。湿原藓属、范氏藓属、和镰也藓属植物常分布于沼泽，其中范氏藓属和镰藓属的一些种类常沉水或半沉水生长，而其他种类能分布于相对较干燥或季节性积水的地方。牛角藓属和水灰藓属植物常分布于溪流中，牛角藓属常分布于泉水或溪流的源头，而水灰藓属则喜流动的溪流。细湿藓属，柳叶藓属和嗜湿藓属植物的生境较为干燥，既能在林下土生、石生或树干生，也能分布于较为潮湿的生境。三洋藓常见于森林林下，在有些开阔地带也能生长分布，其生境范围明显较柳叶藓科其他各类为广，是唯一能适应陆生环境的柳叶藓科植物。对柳叶藓科植物与其环境因子的进行的典范对应分析结果表明，所研究的 26 种柳叶藓科植物大部分分布于水生环境，因其在排序图中与基质含水量接近。与基质含沙量、草本层郁蔽的相关也较大。其中水生环境下的 19 种柳叶藓科植物与水流速度和水体 pH 值关系较密切。

木本固氮植物与微生物联合共生体人工构建的研究

植物与微生物之间的共生体（如菌根和根瘤）使宿主植物从生理、生态功能方面获得利益，其抗逆性得到提高，从而使植物的生存竞争能力得到提高。近二十年来，对于菌根或根瘤这样两位一体的共生体系的研究相当活跃，并取得显著的进展。但是对于“固氮植物、根瘤菌或放线菌、菌根真菌”这三者之间形成的共生体的研究还较少，而且基本上停留在对现象的描述上，缺少对三者之间关系的探讨及对共生机理的揭示。因此，研究木本固氮植物的联合共生体，对总结树木与微生物共生生态的基本规律、提示生物间的朴素协调关系、科学地利用共生资源、发挥共生优势以及促进生态物脆弱地带的生态恢复、提高土地生产力、丰富生态学理论都具有重要意义。通过对固氮树木沙棘和刺槐联合共生体人工构建的研究，得出如下结论：联合共生体的确认：通过显微观察和形态解剖特征观察，确认了在人工纯培养条件下，两种典型的固氮树种均能形成根瘤、菌根联合共生体。非豆科固氮树种沙棘与弗兰克氏放线菌共生形成根瘤的同时，还能与内生菌根菌共生形成内生菌根。豆科固氮树种刺槐在与根瘤菌共生形成根瘤的同时，还能与内生菌根真菌、外生菌根真菌共生形成内生菌根和外生菌根。菌根菌对固氮树种生长的促进作用：接种菌根真菌明显地促进了固氮树种的生长，但不同的菌种及组合促生效果不同。相比较而言，VAH较适合沙棘，而VAR���更适合刺槐，毛边华锈伞（H.mesophaseum）是比较适合剌槐的外生菌根真菌，这说明了共生菌种选择的必要性以及选择土著菌种的重要意义。内生菌根真菌和外生菌根真菌的混合接种对刺槐的生长具有增效作用，但不同菌种搭配的效果不同，尤其以VAR���毛边华锈伞（H.mesophaseum）接种组合效果最佳。固氮菌对固氮树种生长的促进作用：接种固氮菌能明显地提高结瘤固氮能力，从而促进宿主植物的生长。HR16是沙棘较理想的共生固氮菌株，接种HR16的沙棘植株的生理指标及生长指标均明显提高。接种根瘤菌336的刺槐小苗也明显地改善了其生长状况。联合共生体中菌根菌和固氮菌之间存在着相互依存，互相促进的关系：这是人工构建联合共生体的前提。沙棘联合共生体中，VA菌根菌对Frankia的结瘤固氮能力具有明显的促进作用，而同时Frankia对菌根的发育也具有促进作用。刺槐联合共生体中菌根菌和根瘤菌之间也表现出相同的规律，菌根真菌对根瘤菌的结瘤固氮能力具有明显的促进作用，尤其是内、外生菌根真菌混合接种，效果更佳。根瘤菌对菌根的发育也同时具有促进作用。菌根菌与根瘤菌之间的协同增效作用以及联合共生体人工构建的最佳组合：联合共生体中菌根菌和固氮菌之间的关系决定着二者对宿主植物的生长存在着协同增效作用。混合接种固氮菌和菌根菌，明显的提高了宿主植物生长的综合指标，但不同的菌种搭配表现出不同的作用。对沙棘而言，VAH＋HR16（Frankia）是最佳的组合。对刺槐来说，根瘤菌（Rhizobium 336）＋VAR���毛边华锈伞（H.mesophaseum 870191）是最佳的组合。无论是豆科固氮树木还是非豆科固氮树木，促进结瘤固氮能力的最佳组合、促进菌根发育的最佳组合以及促进植株生长的最佳组合是一致的。共生资源的调查及菌种培养条件：通过对刺槐林下菌根真菌资源的调查、分离和培养，进一步了共生资源，摸索出了一套较理想的适合外生菌根真菌的培养条件及培养基，为人工构建联合共生体提供了技术保障。综上所述，本文在木本固氮植物联合共生体人工构建的研究中得出具有重要意义的结论：从殂态解剖特征上确诊了木本固氮植物联合共生体人工构建的可能性；定量研究了菌根菌和固氮菌对宿主植物的促进作用以及两者之间的联合增效作用，选择出了最佳的联合共生体构建接种组合；对宿主植物、菌根菌、固氮菌之间的相互关系及机理进行了初步的探讨，为联合共生体人工构建应用于生产提供了理论基础和技术依据。

Nisin高产菌株选育及应用的研究

本论文以牛奶为原料分离出42株球菌，经鉴定其中15株为乳链球菌（Streptococcus lactis）。对15株乳链球菌进行Nisin效价测定后，确定SN-21为诱变的出发菌株（598.1IU/ml,NO.95培养基），经过硫酸二乙酯和紫外线的多次诱变后，选育出一株Nisin高产菌株（1514IU/ml,CM培养基），命名为S. L. 21 (Streptococcus lactis 21)。通过对S. L. 21发酵条件的选优，其Nisin效价达到1862IU/ml。采用紫外吸收光谱法确定S. L. 21发酵产物中的抑菌物质为Nisin。在Nisin高产菌株选育的同时，开创了Nisin应用于蕨菜罐头的加工贮藏研究。通过在蕨菜罐头中添加0.1g/kg的Nisin，降低了蕨菜罐头的杀菌温度（100 ℃）和杀菌时间（15min），保证了蕨菜的品质，提高了蕨菜罐头的贮藏安全性，这为低酸易软烂野生蔬菜食品的加工贮藏提供了一条重要途径。100 ℃，15min杀菌条件下，在加工的蕨罐头中，未添加Nisin的处理和添加苯甲酸钾（1.0g/kg）的处理，均出现胀罐，爆罐现象。经分析确定蕨菜罐头胀罐原因是由污染的细菌产气引起的。通过分离污染菌优势类群得到8株芽孢杆菌，经系统的细菌学鉴定，4~#菌株为巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium），8~#菌株为短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus），其余为枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）。经进一步产气试验证明5~#菌株产气快，产气量大，是引起蕨菜罐头胀罐的污染优势种，经研究发现蕨菜罐头污染菌优势种是一种枯草芽孢杆菌的新变种，命名为枯草芽孢杆菌嗜热耐盐新变种（Bacillus sutilis n. var. sp.），这株新变种具有耐热（90 ℃），耐盐（10%NaCl），产生的特点。对蕨菜罐头污染菌优势种（5~#）进行防腐剂抑菌试验发现其对Nisin敏感（MIC 500ppm），而对苯甲酸钠（MIC 1.5%）和山梨酸钾（MIC 3%）不敏感，抑菌率试验进一步证明，在允许应用范围内，只有Nisin对蕨菜罐头防腐有良好的效果，而苯甲酸钠和山梨酸钾抑菌效果均不理想。在Nisin对污染菌优势种（5~#）的溶菌作用试验中，通过电镜可以观察到，Nisin的作用首先是破坏细胞壁，细胞膜，造成细胞内物质外流，严重溶菌结果，导致污染细菌死亡。以上关于Nisin应用于蕨菜罐头防腐，蕨菜罐头污染菌优势类群的分析，污染菌优势种的研究的试验结果均为国内外首次报导。总之，通过在蕨菜罐头中添加Nisin来抑制污染菌优势种的生长敏殖，进而达到降低杀菌强度的目的，对于保证蕨菜固有的品质及今后蕨菜等野生资源的开发具有重要的意义。

中国裂叶苔科植物的研究-分类、区系和生态

裂叶苔科（Lophoziaceae）是叶苔目植物中的一个大科，其植物体形态变化较大，分类较为困难。中国在裂计佩一苔科下已记录的植物有23属、106种、2变种和2变形。本论文在大量文献考证和对国内外3000余份标本深入研究基础上，对中国裂仆佩一苔科进行了较系统全面的分类修订，记录了中国裂价卜苔科植物共有11属45种3变种1变形，提供了种属形态特征描述和41幅图版。发现中国新记录2种1变型：异瓣裂叶苔（Lophozia diversiloba Hatt），毛口挺叶苔（Anastrophyllum piligerm (Nees.) Steph.）和密叶三瓣苔小叶变形（Tritomaria quinquedentata fo. gracilis (Jens.) Schust.）；新组合名1个：小挺叶苔尖变种（Anastrophyllum minutum (Schreb. in Cranz.) Schust var. acuminatum (Horik.) Cao & Sun comb. nov.），还有省区新分布记录16个。采用聚类分析方法分析了裂叶苔科种属间的关系，结果支持广义裂汗卜苔属和挺口一卜苔属的概念。 区系成分的分析研究表明：中国裂计佩一苔科植物的地理成分主要以泛北极分布类型为主，占79.6%.东北地区、秦岭地区、西南地区和台湾省为我国裂p_佩一苔科植物种类最丰富的地区。在国内首次开展了苔类专科的生态学研究，并采用CCA方法对结果进行分析。研究表明：裂叶苔科植物在长白山分布上表现出明显的垂直地带性，可分为三类：（1)分布在2000米以上苔原带的种类，主要有小挺叶苔A. minutum、石生挺叶苔A. saxicola、密叶三瓣苔T. quinquedentata、高山裂叶苔L. sudetica，圆叶裂叶L. wenzelii；（2）分布在1730米到2000米苔岳桦林带的种类，主要有：方叶无褶苔L. bantriensis，细裂瓣苔B. barbata，阔瓣裂叶苔L. excisa；（3）分布在1150-1730米以下暗针叶林的种类，主要有：三瓣苔T. exsecta，多角胞三瓣苔T. exsectiformis、囊苞裂叶苔L. ventricosa，秃瓣裂叶苔L. obtusa和倾立裂叶苔L. ascendens。影响裂叶苔科植物分布的主要坏境因子是海拔高度。 对处于不同纬度三个地区的同种裂叶苔科植物的比较分析说明：随纬度的升高其分布的海拔高度逐步降低。

柽柳科植物系统学及生态学研究

本文主要开展了以下两方面的研究：1．柽柳科系统学研究基于核核糖体DNA ITS序列，并结合形态特征，论证了山柽柳属（Myrtama（Royle）Ovcz＆Kinz）是一个自然的属。山怪柳属是怪柳属向水柏枝属进化过程中的中间过渡阶段，表现出许多“杂合”的性状，但系统学关系与水柏枝属更为接近，柽柳属、由柽柳属、水柏枝属同属于怪柳族Tamariceae；基于18S（nrDNA），rbcL（cpDNA），和tRNA Ser／Gly（cpDNA）间隔区分子序列，并结合形态特征，支持红砂属（holonachna Ehren）．为一个独立属的分类学意见，并认为红砂属是柽柳科共同祖先向琵琶柴属进化过程中的一个分支，与琵琶柴属关系很近，两者同属于红砂族Reaumurieae。画出了柽柳科系统演化关系图，并认为红砂族较为古老，柽柳族较为进化，由红砂族演化出柽柳族， 而柽柳属为联结红砂族和柽柳族的中间联结。首次较全面的研究了怪柳属植物的地理学。柽柳属是典型的旧世界温带分布属，伊朗一吐兰地区的西亚亚区是现存本属植物的现代分布中心和分化中心；根据柽柳属植物的现代地理分布、形态演化趋势、现有的化石及地质历史资料推测，柽柳属起源于古地中海热带成分盛行的早第三纪始新世，具有起源古老的性质，并且随着晚第三纪古地中海的退缩、气候逐渐干旱而得到进一步发展，产生许多新的以温带成分为主适应旱生环境的现代柽柳属种类。分析了怪柳属植物的形态变异，比较了怪柳科18种植物营养枝解剖结构，并对国产柽柳属植物进行了分支分类学和分子生物学研究，在此基础之上对国产柽柳属植物有争议的种进行了分类学修订。认为短毛怪柳为刚毛怪柳的一个变种，恢复其学名Tamarix hispida Var���Karelinii（Bge）Baum，而甘蒙柽柳（Traustromogolica Nakai）、白花柽柳（T.albiflonum M．T．Liu）、多花柽柳（T.hohenackeri Bge）为自然的分类学种。日．柽柳科生态学研究全，调查了新疆境内柽柳属植物的分布及群落特征，并对重点调查的塔里木河中游柽柳群落及刚毛柽柳盐淇群落特性进行详细描述。发现塔里木河中游怪柳随着地下水埋深的逐渐增加而表现出从繁茂到衰退到死亡这样一个生长规律，说明柽柳生存和发展总是与分布区的地下水位相联系，此外，怪柳群落与胡杨林一起构成了荒漠河岸林独特的景观；刚毛柽柳群落种类贫乏，根据种类组成及分布生境将刚毛柽柳群落划分为三大群丛组，而以刚毛柽柳为建群种构成的广裹盐漠属于比较脆弱的生态系统，仅具有相对稳定性。首次开展了柽柳科分子生态学研究。利用RAPD分析技术对新疆境内10个刚毛柽柳居群进行了遗传结构特征分析，认为刚毛柽柳遗传变异丰富，变异主要分布在居群间；维持刚毛柽柳遗传多态现象的机制主要是基因流的隔离；刚毛柽柳的繁育系统属于一种自交和不完全异交混合的交配类型。刚毛柽柳天然居群的遗传多样性丰富，遗传分化较大，反映了刚毛柽柳对环境广泛的适应性。