震区植被恢复初期土壤理化性质与土壤呼吸间的关系

为了解地震灾区不同恢复方式下土壤理化性质和土壤呼吸间的关系,选取2种典型气候区(干旱河谷气候区与亚热带季风气候区)为研究区,设置人工恢复、未受损、自然恢复3种恢复方式的固定样地,定期测定土壤呼吸与土壤理化性质(有机碳、全氮、全磷、速效氮、有效磷、容重、孔隙度、电导率和pH值),并分析各因子间的相关关系。结果表明:气候类型显著影响土壤全氮、容重、孔隙度、电导率以及土壤呼吸,表现为干旱河谷气候区显著优于亚热带季风气候区;恢复方式显著影响土壤呼吸速率、有机碳、全氮、全磷、速效氮、有效磷含量、C:P、N:P、容重、孔隙度和电导率,基本表现为未受损样地优于人工恢复样地优于自然恢复样地;二者交互作用显著影响土壤呼吸、土壤物理性质和除全磷、有效磷外主要土壤养分的流失。两种气候区土壤呼吸的影响因子不同,干旱河谷气候区主要为土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、pH值、容重和孔隙度,亚热带季风气候区主要为土壤有机质、全氮、速效氮、容重和孔隙度。本研究为评价和优化西南地区灾后恢复治理措施提供一定科学依据,对其生态安全维护和生态屏障建设提供帮助。     

Examining the sensitivity of spatial scale in cellular automata Markov chain simulation of land use change

Understanding the spatial scale sensitivity of cellular automata is crucial for improving the accuracy of land use change simulation. We propose a framework based on a response surface method to comprehensively explore spatial scale sensitivity of the cellular automata Markov chain (CA-Markov) model, and present a hybrid evaluation model for expressing simulation accuracy that merges the strengths of the Kappa coefficient and of Contagion index. Three Landsat-Thematic Mapper remote sensing images of Wuhan in 1987, 1996, and 2005 were used to extract land use information. The results demonstrate that the spatial scale sensitivity of the CA-Markov model resulting from individual components and their combinations are both worthy of attention. The utility of our proposed hybrid evaluation model and response surface method to investigate the sensitivity has proven to be more accurate than the single Kappa coefficient method and more efficient than traditional methods. The findings also show that the CA-Markov model is more sensitive to neighborhood size than to cell size or neighborhood type considering individual component effects. Particularly, the bilateral and trilateral interactions between neighborhood and cell size result in a more remarkable scale effect than that of a single cell size.     

Temporal and Spatial Dynamics Analysis of Grassland Ecosystem Pressure in Kazakhstan

Affected by climate change and policy factors, Kazakhstan is the country with the most severe ecological degradation and grassland conflicts in Central Asia. Therefore, studying the state of grassland carrying resources in Kazakhstan is particularly important for understanding the responses of grassland ecosystems to climate change and human activities. Based on Kazakhstan's remote sensing data and animal husbandry statistics, this study analyzes the patterns of changes in grassland ecosystems in Kazakhstan based on the supply and consumption of these ecosystems. The results show that: 1) From 2003 to 2017, the number of livestock raised in Kazakhstan showed a trend of sustained and steady growth. Due to freezing damage, the scale of livestock farming decreased in 2011, but a spatial difference in the livestock farming structure was not obvious. 2) The fluctuation of grassland supply in Kazakhstan has increased, while the consumption due to animal husbandry has also continued to increase, resulting in an increasing pressure on the grassland carrying capacity. 3) Between 2003 and 2017, the overall grassland carrying status of Kazakhstan have been abundant, but the grassland carrying pressure index has shown a steadily increasing trend, the grassland carrying pressure is growing, and it is mainly determined by grassland productivity. The greater pressure in lower Kyzylorda state, the southern Kazakhstan state of the cultivated land and the northern Kazakhstan state has gradually expanded to include the agro-pastoral zone and the semi-desert zone.     

圆紫菜(Pyropia suborbiculata)减数分裂时期的遗传分析与叶状体形态建成

本文以圆紫菜的绿色突变体(LT)和红色突变体(HT)进行杂交实验,证实了圆紫菜减数分裂发生的时期,并观察了圆紫菜的早期发育和形态建成过程。杂交F1叶状体中,出现了2种亲本色和2种重组色,它们分别为绿色(G,母本色)、红色(R,父本色)、野生色(W)和黄褐色(Y)。4种颜色在F1叶状体中形成了大量由2—4个色块组成的颜色嵌合体,色块出现了分离并呈线性排列。F1叶状体中嵌合体所占比例为82.9%,其中两嵌合最多,三嵌合次之,四嵌合最少。4种颜色在嵌合体的分离比为1G:0.97R:0.88W:0.69Y。上述结果证实圆紫菜的减数分裂发生在壳孢子萌发初期。减数分裂产生的四分子呈线形排列,随后继续发育成叶状体,叶状体发育至7—9个细胞时进行第一次纵向分裂,叶状体形态变宽。随后,圆紫菜梢部开始大量形成和放散单孢子,最终导致圆紫菜的形状为圆形或肾脏形。     

青蛤(Cyclina sinensis)IKK基因的克隆及其在鳗弧菌(Vibrio anguillarum)刺激下的表达分析

利用构建的青蛤(Cyclina sinensis)转录组文库,筛选到青蛤IKK基因的类似序列。经设计引物克隆比对后确认为CsIKK基因。利用生物信息学软件在线对该基因进行结构分析。采用PCR技术克隆基因,并使用实时荧光定量PCR技术克隆得到CsIKK基因在青蛤五个不同组织中的表达情况及在鳗弧菌(Vibrioanguillarum)的刺激下IKK基因在青蛤血淋巴中的时序性表达情况。综合结果得到, CsIKK基因序列开放阅读框长2298bp,编码765个氨基酸。IKK基因在青蛤的血淋巴、外套膜、闭壳肌、肝脏、性腺和鳃六个组织中均表达,在血淋巴中表达量最高。青蛤IKK基因在鳗弧菌胁迫下表达量在6h时达到最大值,与对照组相比差异极显著(P0.01),表明该基因所指导的蛋白是青蛤重要的免疫信号通路蛋白。     

中国物理海洋学研究70年:发展历程、学术成就概览

本文概略评述新中国成立70年来物理海洋学各分支研究领域的发展历程和若干学术成就。中国物理海洋学研究起步于海浪、潮汐、近海环流与水团,以及以风暴潮为主的海洋气象灾害的研究。随着国力的增强,研究领域不断拓展,涌现了大量具有广泛影响力的研究成果,其中包括:提出了被国际广泛采用的“普遍风浪谱”和“涌浪谱”,发展了第三代海浪数值模式;提出了“准调和分析方法”和“潮汐潮流永久预报”等潮汐潮流的分析和预报方法;发现并命名了“棉兰老潜流”,揭示了东海黑潮的多核结构及其多尺度变异机理等,系统描述了太平洋西边界流系;提出了印度尼西亚贯穿流的南海分支(或称南海贯穿流);不断完善了中国近海陆架环流系统,在南海环流、黑潮及其分支、台湾暖流、闽浙沿岸流、黄海冷水团环流、黄海暖流、渤海环流,以及陆架波方面均取得了深刻的认识;从大气桥和海洋桥两个方面对太平洋–印度洋–大西洋洋际相互作用进行了系统的总结;发展了浅海水团的研究方法,基本摸清了中国近海水团的分布和消长特征与机制,在大洋和极地水团分布及运动研究方面也做出了重要贡献;阐明了南海中尺度涡的宏观特征和生成机制,揭示了中尺度涡的三维结构,定量评估了其全球物质与能量输运能力;基本摸清了中国近海海洋锋的空间分布和季节变化特征,提出了地形、正压不稳定和斜压不稳定等锋面动力学机制;构建了“南海内波潜标观测网”,实现了对内波生成–演变–消亡全过程机理的系统认识;发展了湍流的剪切不稳定理论,提出了海流“边缘不稳定”的概念,开发了海洋湍流模式,提出了湍流混合参数化的新方法等;在海洋内部混合机制和能量来源方面取得了新的认识,并阐述了混合对海洋深层环流、营养物质输运等过程的影响;研发了全球浪–潮–流耦合模式,推出一系列海洋与气候模式;发展了可同化主要海洋观测数据的海洋数据同化系统和用于ENSO预报的耦合同化系统;建立了达到国际水准的非地转(水槽/水池)和地转(旋转平台)物理模 型实验平台;发展了ENSO预报的误差分析方法,建立了海洋和气候系统年代际变化的理论体系,揭示了中深层海洋对全球气候变化的响应;初步建成了中国近海海洋观测网;持续开展南北极调查研究;建立了台风、风暴潮、巨浪和海啸的业务化预报系统,为中国气象减灾提供保障;突破了国外的海洋技术封锁,研发了万米水深的深水水听器和海洋光学特性系列测量仪器;建立了溢油、危险化学品漂移扩散等预测模型,为伴随海洋资源开发所带来的风险事故的应急处理和预警预报提供科学支撑。文中引用的大量学术成果文献(每位第一作者优选不超过3篇)显示,经过70年的发展,中国物理海洋学研究培养了一支实力雄厚的科研队伍,这是最宝贵的成果。这支队伍必将成为中国物理海洋学研究攀登新高峰的主力军。     

基于正交匹配追踪的声层析方法

声速剖面的变化会对声传播产生较大的影响,经验正交函数模型经常用来实现对声速剖面数据的简化描述。然而在内波、湍流等海水不均匀性存在时,这种正则化操作会造成声速重构精度的大幅降低。本文利用字典学习生成声速剖面的非正交原子,在稀疏编码时采用正交匹配追踪（OMP,Orthogonal Matching Pursuit）算法,更新字典则使用KSVD （Kernel Singular Value Decomposition）的字典更新算法。由于字典学习不需要强制使用正交条件,对于训练数据更加灵活,从而可以使用少数的原子组合达到更高的重构精度。利用一次浅海声学实验多次测量的声速剖面研究了海水声速剖面的经验正交函数表示和字典学习,研究表明：相比于正交函数表示,学习字典可以利用少数原子（甚至一个原子）更好的解释声速剖面扰动。字典学习可以提高声速剖面的稀疏性,从而提高声速剖面的反演精度。     

南海沉积物细菌胞外蛋白酶在家族水平上的多样性

海洋产蛋白酶细菌及其分泌的胞外蛋白酶在降解有机氮以推动海洋氮循环进行方面发挥着重要作用,但目前对这二者多样性的认识非常有限。本研究自南海沉积物中筛选得到90株产蛋白酶细菌,并通过N-端氨基酸序列,分析了其胞外蛋白酶在家族水平上的多样性。16S rRNA基因序列分析的结果表明,筛选的产蛋白酶细菌均属于Gammaproteobacteria纲,且大多数属于Alteromonadales目和Vibrionales目的不同属。对其中14株菌株的14个胞外蛋白酶的N-端氨基酸序列分析表明,所有这些蛋白酶属于金属蛋白酶的M4家族或丝氨酸蛋白酶的S8家族。本研究提供了海洋沉积物产蛋白酶细菌在类群及其胞外蛋白酶在类型上的新细节,这将有助于全面了解微生物酶促降解海洋沉积物有机氮的过程和机理。     

经济海藻病害及防控技术的研究进展

经济海藻的病害一直是海藻人工栽培的一大障碍,往往造成严重的经济损失。目前对藻类病害的研究大多集中于病原鉴定,而病原的多样性和复杂的海区微环境增加了病原分离和鉴定的难度。本文综述了经济海藻病害发生的原因、病原的多样性和致病机制、病原的鉴定、检测和防治方法,并对未来我国海藻病害研究方向进行了展望,以期对藻类病害的防控提供参考。     

天然气水合物赋存区甲烷渗漏活动的地球化学响应特征

综述了天然气水合物赋存区甲烷渗漏活动的地球化学响应指标的研究进展,分析了应用单一指标识别甲烷渗漏活动各自所存在的问题,包括浅表层沉积物孔隙水中CH_4、SO_4~(2–)、Cl~–等离子浓度随深度的变化;浅层沉积物全岩W_(TOC)(W表示质量分数,TOC表示总有机碳)和W_(TS)(TS表示总硫)之间的相关性及比值;自生碳酸盐岩δ~(13)C和δ~(18)O;自生矿物重晶石、黄铁矿、自生石膏的δ~(34)S;有孔虫壳体和生物标志化合物的δ~(13)C等。结果表明孔隙水中的CH_4、SO4_~(2–)浓度及溶解无机碳的碳同位素组成可以用来识别目前正在发生的甲烷渗漏活动;而沉积物中的WTS、自生矿物的δ~(34)S、钡含量及其异常峰值和生物标志化合物的δ~(13)C等指标的联合使用可以更真实准确地反映地质历史时期天然气水合物赋存区的甲烷渗漏活动。因此,在实际研究过程中,可将孔隙水和沉积物两种介质的多种指标相结合。随着非传统稳定同位素(Fe、Ca、Mg等)和沉积物氧化还原敏感元素(Mo、V、U等)等研究的发展,甲烷渗漏活动地球化学响应指标的研究也将得到拓展,而多种地球化学指标的联合使用将为天然气水合物勘探及其形成分解过程识别研究提供重要的科学依据。