半干旱区沙质草地关键生态系统过程对水肥添加的响应

制约半干旱区生态系统恢复的主要因素是什么？一直是生态学界争论的问题，水分或养分或二者的联合限制是现存的3种观点，但是利用野外实验结合生态化学计量比，分析和判断半干旱区自然生态系统生产力恢复的限制因子还未见报道。 本论文以科尔沁沙地东南缘退耕后自然恢复的沙质草地为研究对象，通过析因设计的水、氮、磷添加实验，研究与碳循环、氮循环、磷循环等有关的生态系统关键过程，及其对人为干扰（灌溉和施肥）及全球变化（气候变化和氮沉降）的响应。从2004年到2005年采用3因素2水平析因设计进行水（0, 80mm）、氮（0, 20 g N m-2 yr-1）、磷（0, 10 g P2O5 m-2 yr-1）添加实验。2005年增加了0、2.5、5、7.5、10、30、40 g N m-2 yr-1的氮梯度添加实验。通过两年的实验，得出主要结论如下： 1）该沙质草地生态系统生产力主要受氮素养分的限制，水分与磷素并不是主要限制因素。施氮量达到7.5 g N m-2 yr-1时生物量明显提高，当氮素添加量达到40 g N m-2 yr-1时，生产力最高为1607.3 g m-2，但是并未找出氮肥添加量的上限。禾本科生物量与Shannon-Wiener多样性指数间呈指数负相关，拟合方程为：y = 1318.3e-0.2421x（R2 = 0.6887）。 2）添加水增加了土壤CO2排放速率，而施氮肥的影响并不明显。在较干旱的年份（降水量低于450 mm）干旱期（4月15日-6月15日）添加磷肥明显抑制了土壤呼吸，而在较湿润的年份（降水量高于450 mm）干旱期添加磷肥则显著增加了土壤呼吸。土壤呼吸与表层0-10 cm土壤含水量存在显著的正相关关系；土壤呼吸与土壤温度之间呈显著的指数正相关（R2 = 0.6798），拟合方程为：y = 0.1832e0.1299x。 3）氮素添加对半干旱区沙质草地生态系统氮有效性具有明显的增强作用，可提高土壤氮的矿化速率。该沙质草生态系统土壤有效氮主要由NO3--N组成，并具有明显的季节变化，NH4+-N和NO3--N含量在表层0-10 cm有高于10-20 cm的趋势。植物地上部分和凋落物的C:N比极低。土壤全量的C:N比明显受添加水的影响，与氮、磷添加无关。 4）添加磷素改善了半干旱区沙质草地生态系统土壤磷的有效性，添加氮和水则没有影响。0-10 cm层土壤相对有效磷有高于10-20 cm层的趋势，这说明土壤中的有效磷淋溶作用不强或者是植物主要利用了表土层10 cm以下的土壤有效磷。第一次提出P:N比的概念，利用相对有效磷和相对矿质氮的比值作为土壤相对P:N比，相对P:N比与生物量、ANPP、非禾本科ANPP之间呈显著的线性相关关系。相对P:N比与生物量的线性负相关程度最高，拟合方程为：y = -52.333x + 1356.2（R2 = 0.7263）。 5）水、肥添加对该沙质草地土壤含水量的影响并不显著，不同处理之间以及相同处理的不同层次之间土壤含水量的差异主要源自土壤的空间异质性。根据2005年4-7月的土壤含水量的方差分析结果，可以将表层0-10 cm划分为多变层，10-30 cm划分为过渡层，30-100 cm划分为稳变层。单独添加磷肥或水磷结合可以显著降低白草的蒸腾速率，而且添加磷肥可以抵消添加氮肥所导致的蒸腾速率增加。 6）添加水提高了物种丰富度和均匀度，而施氮肥降低了物种丰富度和均匀度，施磷肥也相应地增加了物种丰富度和均匀度，但幅度不大。本项研究的结果不支持单调上升格局，多样性与生产力呈负相关关系，单调下降和单峰关系两种格局都存在。10-20 cm土层相对矿质氮与物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Shannon-Wiener均匀度指数均呈显著的负相关关系。物种丰富度与土壤相对矿质氮之间负相关关系最显著，可以用幂函数进行拟合方程：y = 348.58x-2.1236（n = 8; R2 = 0.8576）。 综合以上的研究结果，建议适量施用氮肥，加速退化沙质草地生态系统生产力的恢复；干旱年份辅以磷肥，以降低温室气体的排放速率。

中国白腐真菌小薄孔菌等四属系统学研究

对采集自我国不同地区、不同森林生态类型中的，以及现保存于中国科学院沈阳应用生态研究所东北生物标本馆（IFP）、中国科学院微生物研究所真菌标本馆（HMAS）等国内主要标本馆的非褶菌目木材白色腐朽菌，小薄孔菌属（Antrodiella Ryvarden & I. Johans.）、耙齿菌属（Irpex Fr.）、容氏菌属（Junghuhnia Corda. emend. Ryvarden）和齿耳属（Steccherinum Gray）四属真菌标本进行了全面系统的研究。按照现代分类学方法对四属白腐菌进行详细的描述和显微结构绘图，记载了每种的寄主、国内分布及研究标本，并对每种与其相似种的联系和区别进行了讨论。我国范围内共记录及描述小薄孔菌属（Antrodiella）15种，耙齿菌属（Irpex）2种，容氏菌属（Junghuhnia）7种，齿耳属（Steccherinum）12种。其中，共发现新种4个，分别是：柄生小薄孔菌Antrodiella stipitata H.S. Yuan & Y.C. Dai，柏生小薄孔菌Antrodiella thujae Y.C. Dai & H.S.Yuan，亚圆孢齿耳菌Steccherinum subglobosum H.S. Yuan & Y.C. Dai和尖囊齿耳菌Steccherinum subulatum H.S. Yuan & Y.C. Dai；发现中国新记录种4个，分别是：柔韧小薄孔菌Antrodiella duracina (Pat.) I. Lindblad & Ryvarden，日本容氏孔菌Junghuhnia japonica Núñez & Ryvarden，集刺齿耳菌Steccherinum aggregatum Hjortstam & Spooner和圆孢齿耳菌Steccherinum hydneum (Rick) Maas Geest.。对四属中的代表性种类和重要种类进行了rDNA ITS片段序列测定，利用系统发育分析软件PHYLIP3.6对Antrodiella属和Steccherinum属中的种类进行系统发育分析，并探讨了Antrodiella等上述四属间的系统发育关系。结果表明，与Irpex相比，Junghuhnia和Steccherinum 与Antrodiella具有更近的亲缘关系。Irpex和Steccherinum两个属虽然都具有齿状子实层体结构，但其亲缘关系较远。

中国合叶苔科（苔纲）植物的研究

合叶苔科Scapaniaceae隶属于苔纲Hepaticae叶苔目Jungermanniales，全世界约6属136个现存种，1个化石种。合叶苔科的科和属的特征明显，但物种间变化大，分类比较困难，部分属种的分类位置亦存在争议。本研究前，中国已记录合叶苔科植物有4属，66种3变种，其中9种1变种已归为同物异名，承认的种类共57种2变种。以中国产标本为基础发表的新分类单位共2属16种2变种。目前尚无专门针对中国合叶苔科的系统研究，因此，开展中国合叶苔科的分类、区系和生态研究，对深入认识中国苔类植物多样性、区系和系统具有重要的科学意义。 本研究运用植物学经典分类的基本方法和现代的分支系统分析方法，对国内、外主要苔藓植物标本馆的中国合叶苔科植物的模式标本和有关标本进行了较全面的检查和详细的形态解剖和分类学研究，并开展了野外补充调查采集，完成了对中国合叶苔科植物的分类修订，分析该科的区系成分组成和在中国的地理分布特点及其属种之间的分支系统关系。研究的主要结果如下： （1）在相关模式标本和国内外标本鉴定和研究的基础上，确认中国合叶苔科有3属52种1变种，包括：大褶叶苔属Macrodiplophyllum1种，褶叶苔属Diplophyllum5种，合叶苔属Scapania46种1变种。发现并发表新种2个，即片毛合叶苔S. macroparaphyllia T. Cao, C. Gao & J. Sun（曹同等，2004）和毛茎合叶苔S. paraphyllia T. Cao, C. Gao, J. Sun et B. R. Zuo（Zuo et al., 2007）；发现中国新分布记录2种，尖瓣合叶苔S. ampliata Steph.（Zuo & Cao, 2007）和扁平合叶苔S. compacta (Roth) Dum.(首次报道，尚未发表)。完成了对中国合叶苔科植物的分类修订，对每个属、种都进行了文献考证、特征描述、图版绘制和分类讨论，并利用Mapinfo软件绘制了各种在中国的分布图。 （2）对相关模式标本标定和研究，澄清了一些分类问题和中国种的概念。如对东亚分布的若干种类进行了比较和评估，划定其分类界限，确认2种已经被归并为弯瓣合叶苔S. parvitexta Steph.新异名的种类仍然为独立的种，即细齿合叶苔S. parvidens Steph.和灰绿合叶苔S. glaucoviridis Horik.。并对东亚特有属种侧囊苔属的侧囊苔Delavayella serrata Steph.进行了模式标定，探讨了它的地理分布和系统位置，支持将其独立成侧囊苔科Delavayellaceae的观点。 （3）在标本鉴定和野外采集工作的基础上，合叶苔科各种在中国的分布范围大为增加，为开展中国合叶苔科的地理分布格局奠定了基础。对现有的地理分布资料的分析表明，西南地区（西藏，云南，四川，贵州）是中国的合叶苔属植物的分布中心和可能的起源中心，共有合叶苔40种，占该属总数（46种）的86.96%，其中，15种仅分布在西南地区，中国特产9种中，有8种在西南地区分布。此外，东北地区、华东地区及台湾省分布种类较多，分别为16种（34.78%），22种（47.83%）和17种（36.96%）种的分布。 （4）区系成分分析结果表明，合叶苔属Scapania主要由2大区系成分组成：东亚成分25种，占总数的51%，其中，中国-日本分布7种，中国-喜马拉雅分布9种，中国特产种9种。北温带成分22种，占总数的45%，其中有18种在亚洲，欧洲和北美洲均有分布。褶叶苔属Diplophyllum 5种，4种为北温带成分，1种为中国-日本分布的东亚成分。分析结果反映了中国苔藓植物区系的基本特点，即与欧美植物区系有密切联系，同时又体现了较强的东亚区系特色。 （5）对合叶苔属Scapania植物的生态和生境分析表明，47个分类群可分成3种主要类型：1）沼泽或水湿生；2）以腐木生为主，有时生于岩面薄土上的小型种类；3）潮湿岩面或林下土生的中等和大型种类。 （6）选取了39个反映系统发育关系的形态特征，以与合叶苔科相近的裂叶苔科Lophoziaceae中挺叶苔属Anastrophyllum 2种和裂叶苔属Lophozia 1种为外类群，运用外类群比较法对合叶苔科的的属种之间的演化关系进行了分支系统分析。结果表明，原归于合叶苔科的侧囊苔属Dalevayella为单独的一个分支，应为独立的侧囊苔科Dalevayellaceae。大褶叶苔属Macrodiplophyllum和褶叶苔属Diplophyllum植物相近，可归并为一个属，与合叶苔属Scapania同为合叶苔科Scapaniaceae下的属。中国合叶苔属47个分类群可分为若干组，主要与其生境，植物体，叶的结构，无性繁殖等特征有关，结果与目前采用的合叶苔科的分类系统与演化关系基本一致。

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。

新型橡塑渗灌管研制及其节水性能

渗灌技术具有广阔的应用前景，然而，由于橡塑渗灌管的渗水均匀性和抗堵塞性能较低，该技术的发展受到影响。本文在沈阳某节水设备公司原有橡塑渗灌管生产工艺的基础上，通过调整和优化原料配方以及生产工艺条件，有效提高了生产的稳定性和产品的渗水均匀性，并研制开发出一种具有较高抗堵塞性能的新型橡塑渗灌管。采用实验室自由渗流测试和田间渗灌监测等方法，对橡塑渗灌管的渗水性能、节水效果以及渗灌过程中土壤水分运动进行了深入的实验研究。 同原有工艺产品相比，新研制的橡塑渗灌管渗水均匀性明显提高，在2.5mH2O压力下进行渗水实验，其渗水速率变异系数降低约11～14个百分点，新产品具有较强的抗堵塞性能。 对3种不同规格、相同长度的橡塑渗灌管进行渗水性能测试，结果表明，渗灌管在初期渗水过程中渗水速率降低较快，随着渗水时间和渗水次数的增加，渗水速率渐趋稳定；在实验测试压力范围（0～7mH2O）内，渗水速率随渗水压力增加而增大，二者呈幂函数关系，即 ，且幂指数大于1；渗水均匀性亦随渗水压力发生变化，渗水均匀性随渗水压力增大呈现先升高然后降低的趋势，在4.5～5.8mH2O压力区间，渗水均匀性达到最大值。 日光温室渗灌水分动态监测试验结果表明，渗灌具有明显的节水效果，同滴灌相比，在番茄全生育期内，平均节水达11.64%，同时显著地降低了温室内的空气湿度，改善了作物生长环境。

3,5-二甲基吡唑的硝化抑制效果

本文采用室内培养、盆栽和田间试验相结合的方法，对3,5-二甲基吡唑的硝化抑制效果进行了初步探讨。结果表明，3,5-二甲基吡唑（DMP）的施用可以显著抑制土壤硝化作用的进行，其抑制效果受其本身用量及氮素用量的影响显著。但在常规氮施用量下，占纯氮量1.0%的DMP即可以起到显著的硝化抑制效果。在等N量和等抑制剂用量下，DMP的抑制效果显著优于双氰胺，而与3,4-二甲基吡唑磷酸盐效果相当。 对与氮转化有关的土壤酶活性影响结果表明，DMP只在施用后1～2天内对土壤脲酶活性具有短暂的抑制作用，但可较长时间显著抑制土壤硝酸还原酶活性，提高土壤亚硝酸还原酶活性。由于DMP的施用对土壤或肥料氮转化的有效调控，促进了作物对氮素的吸收累积，在生育期较长的水稻上效果更加显著。与对照相比，氮肥表观利用率提高了12.51%，水稻籽粒粗蛋白含量提高了6.24%。同时由于DMP的施用使土壤硝氮累积量显著降低，因此，土壤酸化程度及硝酸盐向土体下层的淋移趋势明显减缓。 对DMP施用后土壤微生物群落动态及微生物活性的研究结果表明，适量DMP的施用不会对表征土壤环境质量变化的土壤生物化学特性产生负面影响，而是通过专性抑制土壤氨氧化菌群落的增殖来实现其硝化抑制作用的，且对参与土壤氮素转化的亚硝酸氧化细菌和反硝化细菌影响很小。因此，DMP将是未来一种具有一定发展前景的土壤硝化作用的专一性抑制剂。

线虫对铜锌污染土壤的生物指示作用研究

本研究通过对有色金属加工厂重金属污染土壤铜锌含量及线虫群落分布特征的调查，结合外源施加铜锌试验，开展了重金属铜锌污染对土壤线虫群落影响的研究，为从土壤动物学角度进行重金属污染土壤评价提供有效的方法。 在野外调查中，对距污染源不同距离土壤线虫群落的研究结果表明，不同地点0～10 cm土层线虫总数、食细菌线虫和食真菌线虫数量具有显著差异，10～20 cm土层中数量差异不显著。0～10 cm土层重金属Cu、Zn全量和有效态含量与线虫总数、食细菌和食真菌线虫数量显著相关。 在盆栽试验中，低浓度的Cu和Zn促进了线虫总数及食细菌线虫数量的增加，高浓度的Cu和Zn抑制其数量的增加。在小麦生育期内有效态Zn含量与食细菌线虫数量和香农多样性指数H'均具有显著负相关关系。 土壤线虫总数、食细菌线虫数量、香农多样性指数H'及自由生活线虫成熟度指数MI可表征土壤铜锌污染状况，对铜锌污染土壤具有较好的生物指示作用。

玉米秸秆还田对黑土有机碳库特性的影响

土壤有机碳水平是土壤质量的重要指标，因而一直是土壤学研究的热点。农田管理措施与土壤有机碳含量的维持和提高密切相关。作物残体还田可增加土壤有机碳的含量，而耕作能够加速土壤有机质的分解，影响土壤有机质的转化。由于土壤有机碳库容很大，管理实践所引起的土壤有机碳的改变在相对较短的时间内并无明显体现，但是施入作物残体后，土壤中活性有机碳（如微生物碳，水溶性碳，可矿化碳）很快有所变化，因而这些组分能够作为土壤管理和耕作系统对土壤有机质质量影响的早期指示，也被认为是土壤质量的重要指标。本文将定位试验样品进行团聚体分级后测定上述指标，研究了宽窄行的耕作方式结合玉米秸秆的不同还田方式（高茬还田、粉碎还田、覆盖还田）对土壤有机碳特性的影响，并通过室内培养实验，研究玉米秸秆添加对土壤活性有机碳和无机氮转化的影响，从而为土壤有机碳的管理提供理论依据。 研究结果表明，在五年的宽窄行结合秸秆还田的样地中，秸秆还田显著增加了土壤的大团聚体组分比例。秸秆还田显著增加了土壤总有机碳、全氮的含量，且土壤有机碳增加的部分主要集中在大团聚体组分中，其中玉米秸秆粉碎还田后大团聚体组分中的有机碳含量显著高于高茬和覆盖还田方式。玉米秸秆还田增加了水溶性有机碳和可矿化碳的含量，可矿化碳与冷水溶性有机碳（R2=0.752）和热水溶性有机碳（R2=0.851）有很好的相关性，表明活性有机碳的动态与有机质输入密切相关。秸秆还田也增加了土壤和团聚体中氨基糖的含量，表明秸秆还田可引起土壤微生物的活性增强，其中粉碎还田土壤中氨基单糖增加较多（胞壁酸除外），表明该方式下土壤微生物对输入的有机质的利用效率较高。通过室内培养实验表明，添加玉米秸秆可引起土壤中水溶性有机碳含量和微生物量增加，而加入无机氮后，冷水溶性有机碳的含量降低，但热水溶性碳和土壤微生物量变化不大，说明在无机氮的固持过程中活性最强的有机碳首先被消耗。微生物量与冷水溶性有机碳（R2=0.428）和热水溶性有机碳（R2=0.667）有较好的相关性；玉米秸秆还田方式也影响土壤中无机氮的转化，在粉碎还田的土壤中有更多的NH4+-N被固持，这表明秸秆矿化期间能够提供更多的活性有机碳。 秸秆的不同还田方式对土壤有机碳库特性的影响主要是由于秸秆与土壤的接触程度不同，使秸秆在土壤中的矿化分解速率不同，结果对土壤总有机碳和活性有机碳数量及分布产生影响进而影响无机氮的固持与转化。 关键词：秸秆还田；土壤团聚体；活性有机碳；氨基糖；黑土

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

光苔科(Cyathodiaceae)系统位置修订研究

光苔科 (Cyathodiaceae) 隶属于地钱亚纲，地钱目。光苔科仅含光苔属(Cyahtoldium Kunze) 1属，包括11个种，中国有5种，分布在西南地区。光苔科的系统位置一直存有争议，不同苔类学家将其置于不同的系统位置之中。本研究在对光苔科和地钱目以及其他演化关系较近的叶状体苔类植物形态结构解剖特征进行比较分析的基础上，利用PCord 4.0统计软件，分别在属、科、目级别上利用聚类分析方法探讨其系统关系。利用Phylip软件分析GenBank中的苔类植物基因序列并构建其分子系统树。主要研究结果有： 1.形态结构解剖特征分析结果表明光苔科配子体结构简单，没有组织分化，不具特化的生殖枝，雌苞直接着生在叶状体腹面，孢蒴具环带，盖裂，规则裂瓣，具单式气孔，气室单层且不具营养丝，与地钱目及其他演化关系较近的叶状体苔类植物差别较大。在不同级别上的苔类植物系统关系聚类分析结果也表明光苔科与地钱目及其他演化关系较近的叶状体苔类植物关系较远。因此宜将光苔科单独成立为目。 2.基于26S rRNA和18S rRNA基因序列构建的苔类植物分子系统树未能对光苔科植物的系统位置进行验证。 3.叶状体苔类植物形态结构解剖特征聚类分析结果表明壶苞苔的雌苞及配子体特征在叶状体苔类植物中处于较特殊位置，与复杂叶状体苔类植物更接近。

中国东北地区主要树种分布与气候的相关关系研究

在广泛收集和系统整理东北地区主要树种分布资料和气象资料的基础上，利用目前国际上认为较好的三种研究植被－气候关系的指标和方法，包括Kira方法、Holdridge生命地带分类系统和Thornthwaite方法，研究了东北地区主要树种分布与水热条件的关系，找出了它们的地理分布特征和气候指标特征，建立起该地区主要树种分布与气候的关系。 利用Kira的温暖指数（WI）、寒冷指数（CI）及徐文铎的湿度指数（HI）计算了东北地区主要树种的水热指标值，划分了主要树种的Kira水热指标分布类群。 计算了东北地区主要树种的Holdridge生物温度BT、可能蒸散APE及可能蒸散率PER,划分了东北地区主要树种的Holdridge水热指标分布类群。 计算了东北地区主要树种的Thornthwaite潜在可能蒸散PE及湿润指数IM，并划分了主要树种的Thornthwaite水热指标分布类群。 这三种方法所反映的东北地区主要树种分布与气候的相互关系基本是一致的，不同植被地带的优势种和常见种分布在不同的气候指标范围内，即气候条件决定了主要树种的分布，而主要树种的分布也反映出东北地区气候的特征。 对以上几种方法进行相关分析表明，各气候指标之间是高度相关的，Kira温暖指数和寒冷指数以及Holdridge生命地带分类系统与植被的对应性好，且计算简便，适用于东北地区植被与气候的相关性研究。利用这三种方法综合对东北地区主要树种进行了分类，将树种划分为八个水热分布类群，反映出这些树种沿热量和水分梯度的分布格局。

海洋细菌B3B河豚毒素高产菌株的选育及其发酵技术研究

中文摘要 河豚毒素（tetrodotoxin，TTX）是一种剧毒的海洋神经毒素，具有戒毒、局麻、镇痛等多种功效，其国际市场的售价高达每克20万美元。本文对微生物源TTX进行了研究，期望为今后TTX的大规模生产提供理论依据和试验指导。 对我国渤海红鳍东方豚体内产毒细菌的微生态分布作了研究，共分离到了34株产毒细菌。对其中毒性较强的B3B菌株进行了进一步研究。生理生化试验及16SrDNA序列测定结果表明，该菌属于梭形芽孢杆菌（Bacillus fusiforms）。通过小鼠试验、薄层层析试验及质谱分析，初步认定发酵产物中含有河豚毒素。 为提高TTX的产量，我们采用紫外线、亚硝基胍对出发菌株B3B进行了诱变，获得了TTX稳定高产的突变菌株N14。应用均匀设计，对培养基组分进行了优化，获得较理想的发酵培养基，组成为蔗糖：0.2%、酵母膏：0.3%、酪蛋白胨：0.5%、KH2PO4：0.6%。优化后摇瓶发酵试验TTX的产量为5.42MU/20mL, 较优化前提高了128.7%。 在摇瓶发酵工艺的基础上，进行了N14 突变株10L罐发酵试验, 结果表明当发酵48h时，TTX产量最高，为21.2MU/20mL，较摇瓶发酵提高了290％。

石油污染土壤微生物多样性分析及芘降解菌的鉴定

石油污染是目前最严重的环境问题之一，我国有近千万亩的耕地受到程度不同的石油污染。沈抚灌区位于辽宁省沈阳市和抚顺市之间，全长70多千米，是我国最大的石油污染灌区之一，有四五十年的污灌历史，已对当地的生态环境造成了严重的影响。随着人们对污水灌溉危害的认识，从20世纪80年代起，逐步停止了污水灌溉，开始了清水灌溉和改为旱田耕作，但污染问题仍然存在。目前，由于对该地区污染土壤微生物类群、原位降解菌及它们对环境条件变化的响应等信息缺乏了解，限制了对该地区污染土壤的生物修复。 分子生物学研究手段及稳定同位素分析技术，为污染土壤微生物生态学研究提供了全新的研究手段，为突破当前石油污染土壤生物修复研究止步不前的局面指引了方向。本论文采用变性梯度凝胶电泳（Denaturing Gradient Gel Electrophoresis, DGGE）和磷脂脂肪酸分析（Phospholipid Fatty-acid Analysis, PLFA）分析技术，对沈抚灌区水改旱田石油污染土壤的微生物多样性与环境指标的相关规律进行了分析；以PLFA为生物标示物，结合气相色谱-稳定同位素比率质谱（Gas Chromatography Combustion Isotope Ratio Mass Spectrometry, GC-c-IRMS）分析技术，对石油污染土壤和相对清洁土壤中多环芳烃菲和芘的土著降解菌群进行了鉴定；并以不同的吸附性载体为介质，富集、筛选了芘的降解菌。 研究结果表明，石油污染土壤中的微生物群落结构主要与其相对地理位置有关，当污染物的浓度达到一定程度，土壤中的微生物群落结构会发生明显的改变。以13C标记的稳定同位素菲和芘为代谢底物，对污染土壤中菲和芘的土著降解菌群进行了鉴定。 13C-PLFA- GC-c-IRMS分析结果显示，参与菲降解的微生物有G-、G+细菌和放线菌，其中以G-细菌为主；污染土壤和相对清洁土壤两种土壤都未检出有真菌参与；参与芘降解的微生物有放线菌、G-细菌和真菌，其中以G-细菌为主，同时，也检测到有真菌的参与；污染土壤中的降解菌群较清洁土壤丰富。研究还发现，芘在土壤中的降解可能存在不经过菲为中间产物的代谢途径。采用不同的吸附性载体所富集的优势细菌显著不同。从不同的吸附性载体上最终得到8株芘的降解菌，其中鉴定出的三株菌中Sp-A56，Sp-A21为多食鞘氨醇杆菌（Sphingobacterium multivorum）；Sp-B05氨基杆菌属的一个亚种（Aminobacter sp.），未见有关该菌株芘降解能力的报道，可能是一株新的芘降解菌。

磷霉素生物转化菌株的诱变选育

磷霉素（FOM）具有化学结构独特、适应症多、不易形成耐药性、可治疗危重感染等特点，其市场前景越来越被看好。但是，现在所采用的对称性化学合成工艺却存在着原材料浪费、环境污染和成本难以下降等问题。研究和开发磷霉素手性生物合成工艺可能是解决上述问题的一条可行途径。 在本论文之前的研究工作中，项目组筛选到了手性环氧化顺式丙烯磷酸（cPA）合成FOM的高效生物转化细菌－梭形芽孢杆菌（Bacillus fusiformis）FB7912，该菌株在cPA浓度为10mg/mL时的磷霉素产量为1.15mg/mL。本论文以FB7912为出发菌株，采用多种诱变方法对其进行诱变育种，并通过初筛和复筛获得了一株磷霉素产量显著增加的高效突变株，并对此突变株进行了相关特性研究。同时，本文还对几种不同诱变剂的诱变效应进行了评估。论文获得的主要研究结果如下： (1)采用了多种诱变方法－物理、化学及复合诱变对FB7912菌株进行诱变处理，如：紫外线、氯化锂、NTG、吖啶橙、（-）FOM耐受、NTG复合吖啶橙、NTG复合（-）FOM的诱变方法。结果表明，不同诱变因子对该菌株有着不同的致死效应和诱变效果。经过诱变，利用单菌落琼脂块法初筛共获得146株正突变株。其中，吖啶橙诱变处理筛选到了20株，NTG诱变处理筛选到了92株，（-）FOM耐受处理筛选到了25株，NTG复合吖啶橙诱变处理筛选到了6株，NTG复合（-）FOM诱变处理筛选到了3株，而紫外线和氯化锂诱变处理均未筛选到高效突变株。 (2)通过分析和比较不同诱变方法对FB7912的诱变效应，我们发现复合诱变的诱变效应要好于单一因素的诱变效应，化学诱变要好于物理诱变。以抗产物为最终目的的定向诱变的负突变率相对较低。从单因素化学诱变效应来看，NTG的诱变效应较强。以NTG复合吖啶橙的诱变结果为最佳，最后所得的正突变菌株即是从此诱变方法筛选得到。 (3)经过复筛，所选育到的菌株ZY39的最高磷霉素产量达到1.81mg/mL，比出发菌株提高了57.39%，而闫浩林等人报道的对另一株磷霉素转化菌株进行诱变仅使其产物产率提高33%。迄今已报道的最高产量的磷霉素转化菌株是一株Cellvibrio gilvus，当底物浓度为5 mg/mL时，其产物浓度达2.1 mg/mL。ZY39菌株的产物产量只比已报道的最高产量略低，但高于所有其它已报道菌株。 (4)对诱变所得菌株进行了磷霉素生物转化特性考察，发现与原始出发菌株相同，其顺丙烯磷酸的环氧化过程也具有严格的VO3-依赖性，Co2+和甘油对环氧化均有促进作用。

沙地樟子松幼苗对水肥添加的生理生态响应

水分和N(氮)素是树木赖以生长和生存的必需要素，它们的有效性直接影响着树木的生长和发育，进而影响生态系统的生产力。本文研究了水分和N素添加对沙地樟子松幼苗的生理生态影响，以期确定沙地樟子松苗木生长发育的限制性因子，加深对樟子松在沙地环境中适应能力的进一步认识，为樟子松的引种栽培、苗圃水肥管理提供一定的科学依据。 本研究以樟子松幼苗为研究材料，在水泥池子（大小为1.0 m × 1.0 m）中进行。设置两组实验：（1）水、N肥（NH4NO3）添加实验，由CK（既不加水也不加N肥）、W（每10 d加水1次，水量为10.0 L•m-2）、N（10.0 g•m-2）、W+N (包含W和N 2个处理)4个处理组成，每处理3个重复，以3年生苗木为材料；（2）5个不同N肥（NH4NO3）水平（CK-0.0、N1-5.0、N2-10.0、N3-20.0和N4-25.0 g•m-2）实验，各水平3个重复，以2年生苗木为对象。通过季节性取样，测定了形态指标（株高、地径、生物量等）、生理指标（叶片相对含水量、叶片叶绿素含量、叶片脯氨酸含量等）和养分指标（植株与土壤的全N、全P浓度等）。结果如下： （1）樟子松幼苗生长与N素添加水平关系密切，3年生苗木株高、地径、单株总生物量在W、N、W+N处理下明显增加，且在W+N处理下达到最大值；在CK~N3范围内，2年生苗木的株高随N肥水平的增加明显加大，株高、地径、单株总生物量等的最大值出现在N3水平，N3水平最有利于促进樟子松幼苗的生长。 （2）相对生长速率（RGR）是衡量苗木总生物量累积状况的重要指标。RGR对水、N肥处理和N肥水平的响应不明显，随着时间的推移而下降。 （3）叶片相对含水量（RWC）在W处理、不同N肥水平处理下的变化均不明显，W+N处理使得叶片RWC明显增加；叶绿素含量在水和N肥处理下、不同N肥水平处理均未发生明显的变化，最大值分别出现在W+N处理和N3水平下。脯氨酸的含量与植物所处环境中的水分、N养分条件有一定联系，在W处理下其含量有下降趋势；在N4水平下达到最大值，起到明显的积累作用。 （4）W、N和W+N处理促使3年生苗单株全N含量明显增加，在W+N处理下达到最大值；W+N处理对单株全P含量具有明显的影响；水、N肥添加处理对3年生苗木根、茎、叶的全N浓度和全P浓度作用不明显。在N2、N3水平下，单株全N含量明显增加；N3水平促使2年生樟子松幼苗根、茎、叶中的全N含量明显升高；添加N肥对幼苗全N浓度没有产生明显的影响；在N3水平下的单株全P含量明显增加，全P浓度对N肥施加反应不明显。 （5）W+N处理明显加快了3年生苗木的净N利用效率（NNUR）和净P（磷）利用效率（NPUR），W处理和N处理对NNUR和NPUR影响不大，这说明水与N肥联合后对NNUR和NPUR产生作用，其大小关系一致，即：CK < W < N < W+N。在不同N肥水平下，2年生樟子松幼苗的NNUR和NPUR差异均不显著。NNUR和NPUR随着时间的推移而降低。 （6）根据的N∶P比值和叶片养分含量临界值以及苗木的株高、单株总生物量在不同N肥水平和水、N肥添加处理下的变化情况，可以初步判定本研究中樟子松苗木受到N养分的限制，另外，水分和N养分之间具有联合作用。因此，在苗圃育苗和造林初期，要合理地进行水肥管理。