中国急流牙甲族的系统学研究

急流牙甲族Sperchopsini属于鞘翅目Coleoptera牙甲科Hydrophilidae的水牙甲亚科Hydrophilinae，共包括五属，即水龟虫属 Hydrocassis、革牙甲属 Ametor、Sperchopsis、Anticura、Cylomissus，世界共计有25种，我国分布有2属18个种。 本文回顾了水甲虫、牙甲科以及急流牙甲族的研究简史；综述了水甲虫在分类学、保护生物学、形态学、遗传学、分子生物学等方面研究进展，总结了水甲虫与生态因子的关系以及水甲虫作为生态系统健康指示物的可行性。还简要介绍了昆虫分子系统学，以及细胞色素氧化酶亚基I（COI）和rDNA内部转录间隔区（ITS）在昆虫学研究中的应用。 通过对收集到的700余号急流牙甲族的标本观察和分类研究，发现了一新种（内蒙水龟甲Hydrocassis mongolica sp.nov.）。并且对已知全部种类重新作了描述，特别是长茎革牙甲 Ametor elongatus雄性外生殖器部分，首次对7个种类（长茎革牙甲 Ametor elongatus、粗革牙甲 Ametor scabrosus、帝水龟甲 Hydrocassis imperialis、伪舟水龟甲Hydrocassis pesudoscapha、条纹水龟甲Hydrocassis scapulata、舟水龟甲 Hydrocassi scapha、四川水龟甲Hydrocassis sichuana）的雌性个体进行了描述。编制了急流牙甲族的分属、分种检索表。 采用支序分类学的方法对中国急流牙甲族种类的系统发育关系进行探讨。结果显示革牙甲属内的A. latus、A. rudesculptus、A. rugosus 及A. scabrosus 构成单系（不包括A. elongates），支持皱革牙甲A. rugosus和A. latus属于革牙甲属。水龟虫属内H. anhuiensis、H. baoshanensis、H. lacustris、H. pseudoscapha、H. scaphoides、H. scapulata、H. sichuana、H. taiwana、H. uncinata、H. schillhammeri构成一个单系。水龟虫属包括两大类群，一类群包括H. anhuiensis、H. lacustris、H. scapulata、H. sichuana 、H. taiwana，另一类群包括H. baoshanensis、H. scaphoides、 H. schillhammeri 、H. uncinata。两类群的不同之处在于后一类群的阳基侧突上有一齿状凸起。 测序了H. scapulata、H. sichuana和H. mongolica雌雄各一个个体的COI和ITS2序列。全部的COI基因序列为828bp，编码275个氨基酸。H. scapulata的ITS2序列有446bp，H. sichuana的有456bp，H. mongolica的有455bp。用MEGA 3.1计算比对距离（pairwise distances）和构建邻近系统树。结果显示对于COI，种内的比对距离分别是0(H. scapulata)、0.008(H. mongolica)、0.004(H. sichuana)，种间的比对距离在0.024-0.045之间。对于ITS2，种内的比对距离分别为0.005(H. scapulata)、0(H. mongolica)、0.007(H. sichuana)，种间的比对距离在0.028-0.047之间。H. sichuana和新种间的比对距离在0.024-0.037(COI)和0.044(ITS2)。比对距离揭示出种内低于0.008，种间在0.024-1.078之间。因而，它们之间应该是种间关系而不是种内的关系。COI数据集和ITS2数据集所构建的系统树存在一定的差异，前者显示四川水龟甲和条纹水龟甲是姐妹种，后者显示新种和条纹水龟甲是姐妹种。总之，在内蒙古自治区发现的为一新的物种。

污染土壤中镉、铅的活化及植物有效性研究

以草甸棕壤作为供试土壤，通过盆栽实验、模拟实验及吸附-解吸实验对影响镉、铅活化和植物有效性的主要因素，如施肥、老化、淹水、有机酸、无机阴离子与土壤污染负荷等因素进行系统的研究，得出以下结论： 肥料的种类、施用水平不同对小麦生长及镉、铅的植物有效性的影响亦不相同。增施氮肥提高了镉、铅的植物有效性；磷肥和钾肥可缓解镉、铅对小麦的毒害作用，并能显著抑制小麦对铅的吸收。低磷时降低了小麦对镉的吸收，而高磷时提高镉的植物有效性。钾肥可降低镉的植物有效性。 随老化时间的增长，镉存在着由交换态SE，铁锰氧化物结合态OX向碳酸盐结合态WSA，有机结合态OM，残渣态RES转化的趋势；而SE，OX，OM态铅有向WSA，RES转化的趋势。淹水处理引起土壤Eh值下降、pH值上升；降低镉、铅的迁移性，在持续淹水过程中，土壤中SE镉（铅）占总量的百分比明显下降，而其他四种形态的比例上升。 土壤中镉、铅的解吸率与有机酸和无机阴离子的类型、浓度密切相关。柠檬酸、草酸、组氨酸对Cd、Pb的浸提能力为：柠檬酸﹥草酸﹥组氨酸。C1- 、SO42- 、F- 对解吸土壤中镉、铅的影响力顺序分别是：C1- > SO42- > F-；SO42- > C1- > F-。 不同污染负荷的土壤Cd2+ 和Pb2+吸附动力学行为以及解吸动力学过程的最优拟合模型均为双常数方程，其次为Elovich方程，最差模型是一级动力学方程。

东北森林净第一性生产力对气候变化的响应

研究森林净第一性生产力（NPP）对全球气候变化的响应，是了解全球气候变化与森林生态系统相互作用关系的关键。本文在分析长白山、丰林、呼中三个研究区气候变化特征的基础上，运用生态系统过程模型PnET-II模型,模拟东北主要森林的NPP过去43年来的动态，并结合动态GCM结果（CGCM2）预测未来一百年东北主要森林NPP的变化趋势。通过与实测数据和文献资料的对比，结合模型敏感性和不确定性分析，验证和探讨了模拟结果的准确性。主要结论如下： （1）近43年的气候变化趋势表明，三个研究区的气温都有上升趋势。丰林和长白山地区20世纪90年代后期增温明显，但降水减少，表现出暖干化趋势。呼中地区90年代后的降水减少趋势并不明显,表明东北的暖干化趋势存在地区差异。未来近100年气候变化趋势预测表明，三个研究区的日最低温和日最高温都有明显的增加趋势，日最低温的增幅大于日最高温。未来100年气温变化可分成两个阶段，21世纪前半叶温度增幅较小，而后半个世纪增速明显加快。与温度的增加趋势相反，21世纪光合有效辐射有明显的下降趋势。三地的降水在21世纪都有增加,但具体年际变化趋势有差异。这些与森林生长密切相关的气候因子的变化，将会给该地区的森林生态系统带来深刻的影响。 （2）模型估算三个地区主要森林NPP值,过去43年来有下降趋势，但不显著，而且存在年代际间波动。未来一百年，随着气候变暖，三地所有森林的NPP值都有不同程度的降低，2050年前NPP变动幅度较小，2050年后有较明显的减少趋势。 （3）模拟CO2浓度增加和气候变化对NPP的双重影响，丰林和长白山的红松林和硬阔林的NPP有不同幅度的增加，而云冷杉林和落叶松的NPP都减少。气候变化对云冷杉和落叶松林的生产力影响较大。 （4）植被参数的敏感性分析表明，与光合作用有关的植被参数对NPP的预测结果影响较大；对气候参数的敏感性分析表明，森林NPP对温度的反应敏感。 （5）通过与实测值的比较，结果表明PnET-II模型能较准确地估算东北森林净第一性生产力；与其它已有文献的比较其结果表现不一，其中一个重要原因可能是PnET-II模拟时未考虑氮碳循环过程导致。