背景:目前大多数研究从国家自然科学基金资助论文和项目申请角度出发,对干细胞某一方面进行深入分析,或者验证某种评价方法,缺乏对干细胞领域国家自然科学基金已结题项目的全面分析.目的:了解2018-2022年干细胞领域国家自然科学基金结题项目资助情况及研究热点,为后续研究提供参考.方法:以"干细胞"为检索词,检索国家自然科学基金大数据知识管理服务门户等数据库,提取结题项目信息,对关键词、依托单位和地区等字段进行清洗和归并,并用Excel、Echarts、VOSviewer等软件进行词频统计、聚类分析和可视化展现.结果与结论:国家自然科学基金干细胞结题项目展现了多学科交叉融合的显著特点,不仅涵盖医学和生命科学,还涉及化学、信息科学、工程和材料学、地球科学、数理科学等多个学科,为干细胞产业的发展带来了革命性进步.关键词聚类分析显示,中国对干细胞的资助主要集中在间充质干细胞、肿瘤干细胞、胚胎干细胞、神经干细胞和造血干细胞等领域.通过对比,中美英三国的基金资助各有侧重,反映了各国在干细胞领域的不同发展方向,并为国际合作提供了广阔空间.近5年内,尽管结题数量保持稳定,但结题金额稍有下降,表明中国在干细胞领域的资金投入相对不足.因此,建议加强国家自然科学基金在此领域的投入,并引导更多社会资本参与,形成多元化投入格局,以促进干细胞产业的快速发展.

以贵州普定陈旗流域和福建九龙江流域作为研究对象,比较两个不同岩性背景区土壤重金属和稀土元素的分布特征及其控制因素,探究了地球关键带土壤元素的地球化学循环过程和环境效应.结果显示,普定浅层土壤重金属Cr、Zn、Ni、Cu和Pb含量均高于九龙江流域,主要受淋滤作用和地质背景控制.普定土壤中大部分重金属在耕地、灌丛和弃耕地高于草地和次生林地,九龙江流域部分重金属含量在废弃茶园高于林地,与两个流域大气沉降和农业活动密切相关.普定土壤稀土含量(145～248 mg·kg-1)高于九龙江流域(51～173 mg·kg-1),普定土壤稀土与喀斯特成土作用密切相关,而九龙江流域土壤稀土含量主要由成土母质决定.生态风险评估显示,普定土壤为轻微生态危害,九龙江流域林地也为轻微生态危害,而九龙江流域废弃茶园地表现出中等生态危害,重金属Cd生态风险较高.

土壤酶是土壤生态系统中具有催化功能的一类蛋白质,由植物根系分泌物、微生物和动植物残体释放到土壤中,参与了土壤中所有的生物化学过程,其活性的大小可以灵敏地反应土壤中生化反应的方向和强度.青藏高原因海拔高和气候寒冷,被认为是气候变化的敏感区和脆弱区.全球气候变化使土壤酶活性受到强烈的影响,这些影响可能使土壤的质量发生改变,进而对青藏高原高寒草地植被生产力产生一定影响.土壤酶在生态系统物质循环和能量流动中起着关键作用,其格局、功能和转换过程已被广泛的研究,但高寒草地生态系统土壤酶活性的海拔地带性特征还需深入探讨.因此,以青藏高原高寒草地为研究对象,将土壤酶活性海拔梯度研究从站点尺度拓展到样带尺度,分析了与土壤碳循环密切相关的土壤β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)、与土壤氮循环密切相关的土壤N-乙酰-β氨基葡萄糖苷酶(NAG)、土壤亮氨酸肌肽酶(LAP)以及与土壤磷循环密切相关的土壤碱性磷酸酶(ALP)的海拔地带性,进一步明晰其主要驱动因子.结果表明:(1)ALP和βG活性在海拔梯度上,展现出显著分异,在约为3546 m和3364 m出现拐点,且低海拔显著高于高海拔(P＜0.01).而NAG和LAP的活性与海拔无显著关系.(2)高低海拔模式下,ALP活性均与年平均降水量显著相关(P＜0.01),而不受年平均温度的影响.高海拔模式下,βG活性受降水的影响;低海拔模式下,气候影响不明显.综合而言,海拔变化引起的温度和降水变化会直接或间接地影响土壤酶活性,其中降水是影响青藏高原高寒草地土壤酶活性的关键因子之一,这种适应性的改变使土壤酶能够在不同的环境条件下适应并发挥其功能,从而影响着土壤生态系统的物质循环和能量转化过程.研究结果可以评估不同海拔地带土壤的养分转化、有机质分解和循环等生态系统功能,为生态系统管理和保护提供科学依据,对理解高寒草地生物地球化学循环过程和机制具有重要意义.

土壤呼吸是森林生物地球化学循环的关键过程,探究植物功能性状与土壤呼吸的关系有助于了解森林树种转换对土壤碳循环的影响.本文选取在二代杉木林采伐迹地营造的亚热带15个常见树种,测定土壤CO2排放通量、土壤理化性质,以及各树种的叶片和根系功能性状,探讨植物功能性状对土壤呼吸的影响.结果表明:各树种土壤CO2排放年通量在7.93～22.52 Mg CO2·hm-2,其中米槠的土壤CO2排放年通量最高(22.52 MgCO2·hm-2),南方红豆杉最低(7.93 Mg CO2·hm-2).逐步回归分析显示,土壤CO2排放年通量随着叶氮含量和细根直径的增加而降低,随叶片非结构性碳水化合物增大而提高.结构方程模型中,植物叶片非结构性碳水化合物对土壤CO2排放通量具有直接的、显著的正效应,而植物叶片氮含量和细根直径则通过显著降低土壤pH值和可溶性有机氮含量等对土壤CO2排放通量产生负效应.不同树种人工林利用与水分、养分获取相关的功能性状直接或间接通过土壤特性影响土壤碳排放.在营造人工林时,可以参考植物功能性状-生态系统功能的关系来选择树种,以期提高林地生产力和土壤固碳潜力.

植被通过光合作用固定大气中的CO2来减缓温室效应,同时植被也通过改变地表能量收支影响温室效应.在过去的气候-植被研究中,大多关注气候变化对植被的影响,而植被对气候反馈的研究相对较少.植被通过调节地表能量收支、水通量等重要地气过程影响局地、区域乃至全球气候,在气候变化中的作用十分重要.因此,需要厘清植被对气候的反馈效应机制及其结果,并识别其地域差异.从生物地球物理和生物地球化学过程两方面分析植被与气候之间的作用机制,对全球及关键区域内植被变化对局地、区域乃至全球的气候反馈效应进行了系统总结:(1)生物地球物理反馈的区域特征明显,生物地球化学反馈则表现在全球尺度上,二者相互作用但难以统一;(2)植被破坏带来的气候影响在气温效应方面与生态系统的类型及地理分布相关:热带森林破坏带来增温效应,北方森林破坏带来降温效应,温带森林破坏则会通过增加森林反照率抵消丢失的固碳降温效应,气温效应表现不明显;(3)当前研究对关键过程机制考虑不够完善,不同研究方法的结果差异较大,且缺乏高质量观测数据的验证;同时考虑生物地球物理和生物地球化学的净气候反馈研究尚无法支撑植树造林对气候变化单一减缓作用的常规理解.本文可为科学评估植树造林对气候变化作用的方向与强度提供理论依据.

地球关键带的各个界面是有机碳发生剧烈分解转化的场所,探讨关键带有机碳的动态变化、归趋及其控制过程,是揭示地表流域中物质运输和能量传递规律的重要基础,对维持生态系统平衡具有重要意义.本文介绍了国内外关于流域不同关键带有机碳的研究方法、来源、储量及其动态、周转过程等地球化学特征的研究进展,以及现有研究存在的问题.建议将典型关键带作为一个整体来研究,综合使用多种技术方法,将短期高频次观测和长期定位观测研究相结合,在典型小流域开展多界面、多过程、多时间尺度的长期同步观测和系统研究,揭示控制关键带有机碳地球化学循环的关键因子及其作用机制.同时重视长时间尺度下有机碳循环对全球变化和人类活动的响应及反馈机制;分析不同人为活动下,大气-植物-凋落物-土壤-河流之间的碳交换特征及流域有机碳动态变化规律;定量区分环境变化和人类活动对关键带有机碳地球化学行为的影响,为碳循环模型优化及气候变化预测提供科学依据.

中国自2003年发表第一篇生态化学计量学研究论文以来,相关研究快速发展并取得了一系列重要研究成果.通过对2003—2016年中国知网(CNKI)总库中文核心期刊收录的960篇及Web of Science中319篇关于对中国各研究区生态化学计量学的研究文献统计,结合CitespaceⅢ软件分析与对比了这些研究文献间的引用关系和知识图谱等,以探讨中国生态化学计量学研究的热点与发展趋势.研究结果表明,中国生态化学计量学研究主要围绕"生态化学计量"、"化学计量"、"碳氮比"、"碳氮磷"和"土壤养分"、"土壤有机碳"、"氮沉降"等关键词展开;其中,王维奇、曾从盛、仝川等是主要的发文作者.中国科学院地理科学与资源研究所、福建师范大学和西北农林科技大学等高校、科学研究院在中国常绿阔叶林、荒漠草原、黄土高原及闽江河口等地区进行了深入研究与探索,而国外亚利桑那州大学、佐治亚大学等也对中国各区域生态化学计量学研究密切关注.同时,在国家自然科学基金(NSFC)的持续支持下,结合新研究方法和技术,围绕元素循环、地球变化空间、时间分布特征及陆地和水生生态系统的限制因素成为其研究热点.目前,国内研究区域已延伸到青藏高原高寒草甸、热带和亚热带阔叶林等区域,主要以陆地生态系统为主,而国际上关注更多的是水生生态系统如"fresh water"、"climate""nutrient limitation"等相关研究,今后,生态化学计量学的研究将侧重于气候变化和营养物动态平衡模型、营养元素(K,Na,Ca,S)对生态化学计量和基因的影响等研究方面.

降水格局变化是全球气候变化的重要特征之一,未来气候变化下,较为频繁和严峻的干旱将威胁地球中纬度部分地区的森林,但森林植被如何响应季节性干旱胁迫及其机制尚不清楚.北亚热带-暖温带过渡区分布着以锐齿栎(Quercus aliena var.acuteserrata)为优势树种的落叶阔叶林,研究其水分蒸腾代谢过程对干旱的响应是评估气候变化对过渡区天然落叶阔叶林生态系统水碳影响的关键科学问题.在典型的锐齿栎天然林中通过开展模拟穿透雨减少大型野外实验,采用Granier热扩散式探针技术监测锐齿栎树干液流密度的动态变化,研究了不同径级锐齿栎树干液流密度对模拟干旱的响应规律.结果 表明:(1)穿透雨减少对树干液流密度的影响呈现季节变异.在7月份,林内穿透雨减少显著降低了锐齿栎的树干液流密度,但生长季后期的10月份林内穿透雨减少反而使锐齿栎树干液流密度显著升高.(2)不同径级的锐齿栎树干液流密度在生长季内对干旱有不同的响应,特别是小径级的树干液流密度与其他径级有较多的不同.小径级的锐齿栎树干液流密度在5、7月份表现为减雨样地显著小于对照样地,在9、10月份则表现为减雨样地显著大于对照样地.中径级的锐齿栎树干液流密度在5、10月份表现为减雨样地显著大于对照样地,在7月份则表现为减雨样地极显著小于对照样地.大径级的锐齿栎树干液流密度在6、7月份表现为减雨样地显著小于对照样地,在10月份则表现为减雨样地显著大于对照样地.

干旱和氮沉降深刻影响着人类世森林生态系统的生命活动与物质循环,进而影响全球碳平衡、并反馈作用于气候变化.土壤微生物驱动元素的生物地球化学循环和关键土壤生态过程,在气候变化生物学研究方面具有核心地位和全球重要性.本文综述了干旱和氮沉降对森林土壤细菌和菌根真菌的影响.提出未来应加强全球变化多因子交互作用对土壤微生物多样性、活性与生态功能的研究;建立野外长期定位站,强化亚热带森林生态系统与全球变化研究;注重土壤生物之间互作及网络研究;利用微生物大数据建立相关的机理模型等.从认识微生物多样性和群落组成对全球变化的响应与适应,逐步发展为调控利用微生物群落服务于森林的优化管理、生态资源的合理保护与可持续利用,为充分发挥微生物减缓全球气候变化的作用提供理论基础.

随着“五位一体”“生态文明建设”发展总布局,“绿水青山”“金山银山”等一系列理论和理念相继提出,国家、社会和公众把生态学提高到了前所未有的高度.生态系统是地球表层的重要组成部分,又是人类生存和发展的物质基础(方精云等,2018).生态系统(ecosystem)概念由英国生态学家Tansley (1935)正式提出,其与2001年正式提出的地球关键带(critical zone)概念的差异主要体现在垂直尺度上(Richter&Billing,2015).生态系统生态学(ecosystem ecology)是201 1年成为一级学科的生态学下面7个二级学科方向之一.生态系统生态学是以生态系统为研究对象的生态系统科学,研究生态系统的组成与结构、过程与功能、发展与演替,系统内和系统间的信息传递、能量流动和物质循环以及自然变化和人为活动的影响与调控机制的学科(蔡晓明,2000;于贵瑞等,2020).有效应对全球变化和维持地球系统的可持续发展需要观测、模拟和评估地球系统变化与生态系统服务功能.