作为研究森林生态系统结构与功能的基础要素,准确估算植被生物量关乎温室气体减排政策制定,以及区域气候稳定性评估,具有显著的科学意义和社会需求.Allometric模型提供了量化生物量与个体体型关系的简洁数学形式,但其幂函数结构描述了生物量持续加速且无限增长,与随植株增大而不断加剧的种内种间竞争和资源限制相悖.然而,当前严重缺失大体型植株的不合理样本结构部分掩盖了模型缺陷,是造成该模型获得重复验证的重要潜在原因.相较而言,通过引入限制因子,Logistic模型同时具备描述高速增长和后期渐趋收敛的模型特征,却鲜被用于植被生物量估算.因此,本研究搜集了典型植被类型——温带森林乔木生物量相关的197 篇已发表文献(1945-2016 年),基于198 种针阔叶乔木物种总计26402 个叶、茎和地上部分生物量数据,采用Logistic模型分析了生物量随胸径增长的变化规律.结果表明,较之Allometric模型(R2? 0.76、RMSE 0.44 g、AIC 7189.9),Logistic模型呈现更好的拟合优度(R2? 0.81、RMSE 0.39 g、AIC 5809.1).此外,Logistic模型计算了平衡生物量与平衡生长率,以反映与生境资源相适应的植株生物量及其累积速率,通过识别生物量渐趋稳定的胸径阈值,发现超过该拐点的大体型样本占比不足 0.71%,呈现显著的生态学意义.综上,Logistic模型估算温带森林乔木生物量具备统计效力和理论优势.研究显著改进了植被生物量估算模型,有助于揭示植物碳蓄积策略,了解森林能流规律和碳库动态,为制定气候变化应对政策提供依据.

为了研究遮荫对贫瘠土壤上生长的植物存活率、相对生长率(RGR)、生物量分配模式及光合特性的影响,本文以耐荫的沙地柏和不耐荫的樟子松苗木为试材,进行全光和不同遮荫处理(35％、65％和95％),遮荫处理时间为2个生长季.结果表明,随着光照强度减弱,沙地柏的存活率和生长量没有明显变化,总生物量和RGR均呈先上升后下降的趋势,且RGR指标均为正值,茎根比显著提高;而樟子松存活率和生长量显著降低,总生物量和RGR一直呈下降趋势,且95％遮荫率下RGR为负值,茎根比显著降低.沙地柏的最大光化学效率(Fv/Fm)对遮荫更加敏感,在35％遮荫率下就显著增加,而樟子松在65％遮荫率时才开始显著增加.JIP-测定进一步表明,遮荫下沙地柏标准化荧光值(Vt)从O相到接近P相的过程中均明显低于全光照(CK),电子越过QA的能量占反应中心捕获能量的比例(ψo)、用于电子传递的量子比率(ψEo)均提高,且质体醌库(Sm)变大,质体醌库还原速率(Sm/Tfm)提高、初级醌受体被还原的次数(N)增多,单位激发态面积用于电子传递的能量(ETo/ CSo)增加、反应中心数目(RC/Cso)增多,单位反应中心电子传递的能量(ETo/Rc)增加,同时单位激发态面积(DIo/cs.)和单位反应中心(DIo/RC)的热耗散的能量均降低,最终导致其性能指数(PIABS,PJCSo,PICSm)明显高于全光照.遮荫下樟子松标准化荧光值从O相到接近P相的过程中均明显高于CK,除热耗散指标外以上这些荧光参数与CK没有明显差异,甚至更低,而DIo/RC指标保持不变,最终导致其性能指数(PIABS,PICSo,PICSm)与CK没有明显差异.以上结果暗示,沙地柏在较低的光强下能维持较高的生长量,通过维持正向碳平衡保持了较高的存活率,增加了地上生物量的比例,提高了光反应阶段电子传递的能量水平;而樟子松碳收支失衡导致了较低的存活率,地上生物量比例下降,电子传递的能量水平降低.

为构建鱼类生长、饲料需求和污染排放预测模型, 提高鱼类精准投喂管理水平, 通过收集大量文献中异育银鲫(Carassius auratus gibelio)生长数据(异育银鲫体重0.25-550 g),运用特定增长率(SGR)、日增长率(DGC)、日均增重(ADG-Linear)、热积温系数(TGC)和校正后的热积温系数(Rev.TGC)等生长模型计算其生长速率, 并通过计算实际观测值和预测值最小残差和法选出最适生长模型.结果发现, 在用TGC模型计算其生长率时, 异育银鲫在其生长周期中含有3个异速生长点, 根据该点的位置, 可以将异育银鲫的生长周期分为3个阶段: 0.25-13.1 g (第一阶段)、13.1-172.8 g (第二阶段)、>172.8 g (第三阶段).在这3个阶段中调整后的TGC模型比其他模型(SGR、DGC、ADG)可以更好地预测实际养殖中异育银鲫的生长性能.鱼类在不同的生长阶段对饲料的需求量由消化能决定, 通过计算鱼体储积能、基础代谢能、热增能以及尿液和鳃的代谢能, 可以估算异育银鲫的消化能, 从而确定其饲料需求量.经估算, 对于体重为0.25-506 g的异育银鲫, 每生产1 kg鱼, 其消化能需求量约为1.94×104kJ.在模型验证时, 以粗蛋白分别为43%、37%、31%的饲料投喂不同生长阶段的异育银鲫, 并利用营养物质平衡法估计废物排放量.研究发现, 实测值与模型预测值显著相关.模型可以在异育银鲫实际养殖过程中, 有效预估某个生长阶段异育银鲫的体重、所需要的饲料量以及氮、磷污染物排放量, 有望为异育银鲫差异化上市、节省饲料成本、减少饲料浪费以及养殖场的污染评价提供有效的预判工具.

目的:获得五种典型藻类(甲藻属微小亚历山大藻(Alexandrium minutum)和锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea),赤潮硅藻中肋骨条藻(Skeletonema costatum)以及绿藻属杜氏藻(Dunaliella salina)和青岛大扁藻(Platymonas helgolandica tsingtaoensis))对C,N,P营养的吸收动力学参数,并利用经典藻类种间竞争模型,构建一个藻类混合共存的生态平衡体系,揭示藻类种间竞争规律,为赤潮爆发机制和预测的研究提供一个新思路.方法:监测批次培养过程中藻体的生长规律以及培养基中C,N,P营养的消耗,计算出藻类营养吸收动力学参数,将参数代入Huisman-Weissing竞争模型,模拟藻类种间竞争.结果:(1)在单独培养条件下,杜氏藻具有最高的比生长率(0.834 d-1)和最大细胞浓度(3.4× 106 cells/mL),锥状斯氏藻和微小亚历山大藻的比生长率μ和最大细胞浓度与其它三种藻相比均明显偏低,p＜0.01;(2)随着环境总碳浓度从5mM提高到20 mM,五种藻的比生长率和最大细胞浓度均显著上升,其中杜氏藻和青岛大扁藻对C浓度改变的响应更加敏感;(3)杜氏藻和中肋骨条藻理论最大比生长率(μmax)明显高于其它三种藻类,锥状斯氏藻和微小亚历山大藻对C,N,P营养盐的需求量相比于其它三种藻明显偏高,p＜0.01;(4)藻类共生平衡系统中,N营养添加有利于杜氏藻和中肋骨条藻发挥更好的种间竞争优势,P营养添加有利于微小亚历山大藻和锥状斯氏藻发挥种间竞争优势;结论:不同环境条件下,五种藻类最大比生长速率μmax和营养吸收半饱和常数Ks直接影响它们的种间竞争能力,基于藻类动力学参数的种间竞争模型为赤潮爆发机制和预测的研究提供一个新思路.

为探讨发酵豆粕替代鱼粉对大口黑鲈(Micropterus salmoides)幼鱼生长、脂质代谢、血清非特异性免疫及肠道菌群的影响,试验在基础饲料中用发酵豆粕分别替代0、10％、20％、30％和40％鱼粉,用晶体氨基酸平衡各组间蛋氨酸与赖氨酸的差异,配制成共5种等氮等能(CP47％,GE19 MJ/kg)的试验饲料,分别为FM、FSM10、FSM20、FSM30和FSM40.将初始体重为(22.05±0.09)g的大口黑鲈随机分成5组,每组设3个重复,养殖58d.生长试验结果表明:各组之间增重率(WGR)、特定生长率(SGR)、肥满度(CF)、肝体比(HSI)和脏体比(VSI)均无显著差异(P>0.05),但替代组饲料系数(FCR)均显著高于FM对照组(P<0.05),FSM40组的存活率(SR)和干物质表观消化率(ADDM)显著低于其余各组(P<0.05).脂质代谢方面结果显示,FSM30和FSM40组的血清甘油三酯(TG)水平显著低于FM对照组(P<0.05),FSM40组的血清总胆固醇(T-CHO)水平显著低于FM对照组(P<0.05).血清非特异性免疫方面结果表明,FSM40组的溶菌酶(LZM)和超氧化物歧化酶(SOD)活性有显著增加的变化(P<0.05).对肠道菌群进行了Illumina Mi Seq高通量测序分析,结果表明:各组肠道菌群的Alpha多样性指数(Sobs、Shannon、Simpson、Ace和Chao)无显著差异(P>0.05),但OTU数量发生了变化.在门水平上,优势菌群为软壁菌门(Tenericutes)、变形菌门(Proteobacteria)和梭杆菌门(Fusobacteria);而属水平上,优势菌群为支原菌属(Mycoplama)、邻单胞菌属(Plesiomonas)和鲸杆菌属(Cetobacterium).FSM20组与FM对照组相比,软壁菌门和支原菌属的相对丰度显著提高(P<0.05),变形菌门和邻单胞菌属的相对丰度显著降低(P<0.05).综上所述,在试验条件下,大口黑鲈饲料中发酵豆粕替代20％鱼粉不会对大口黑鲈幼鱼生长、脂质代谢、血清非特异性免疫及肠道菌群多样性造成负面影响,且能显著降低肠道中邻单胞菌属在内的有害菌的相对丰度,因此,发酵豆粕替代鱼粉的适宜比例为20％.

海月水母为我国近海主要大型灾害水母种类之一,当自然环境适宜其生长与繁殖时,易出现暴发性的增殖现象,严重破坏了我国近岸海洋生态系统的稳点与平衡.采用实验生态学方法,研究了温度(2.5、5、7.5、10、15、20、25、27.5、30℃)和盐度(15、20、25、30、35、40)对海月水母碟状体存活与生长的影响,实验共进行30d1.结果显示,在实验设置的温盐范围内,温度、盐度均显著影响碟状体的存活与生长.在盐度15-35条件下,海月水母碟状体可以在温度2.5-25℃存活,在15-25℃范围内可正常生长;在温度20-25℃和盐度20-30条件下适宜海月水母碟状体生长,其中温度20℃和盐度25条件下海月水母碟状体特定生长率达到最大.与盐度相比,温度对碟状体的影响较大,在盐度15-35条件下,随着温度的升高,碟状体的伞径逐渐增大,其碟状体形态向水母体形态的转变速度加快.在达到临界点25℃时,若继续升高温度,碟状体的生存率与生长率显著下降.温度与盐度对海月水母碟状体的生存与生长具有明显的交互效应,碟状体在实验过程中表现出在较低温度条件下提高了对较高盐度的适应性.研究表明,温度、盐度的变化显著影响碟状体的生长与存活,直接导致碟状体种群数量变动,进而影响成熟水母体种群数量.结论为进一步探索大型水母暴发的生态环境机理提供重要科学依据.

以燕麦品种'白燕2号'为材料,试验分别设置0、50、100、150、200 mmol/L盐胁迫(NaCl:Na2SO4=5:1)和碱胁迫(NaHCO3:Na2CO3=5:1)处理的温室内盆栽试验,观测燕麦植株生长速率、植株含水率、叶片离子含量及叶片各类有机酸含量,分析不同盐胁迫、碱胁迫对燕麦离子平衡的影响,并比较燕麦对两类胁迫的适应性差异.结果显示:(1)燕麦植株生长速率和植株含水率在低浓度(50和100 mmol/L)盐胁迫下均升高,而高浓度(150和200 mmol/L)盐胁迫下则降低;燕麦植株生长速率和植株含水率均随碱胁迫浓度增加而降低;在相同胁迫浓度下,碱胁迫对植株生长率、植株含水率的影响大于盐胁迫.(2)燕麦叶片K+、Ca2+、Mg2+、H3PO-4、NO-3含量均随盐、碱浓度升高而降低,而Na+、Cl-、SO24-含量在盐、碱胁迫下均大幅上升;200 mmol/L盐、碱胁迫下,Na+含量分别较对照增加367.15％和518.41％,Cl-含量分别较对照增加785.07％和52.59％,SO24-分别较对照增加142.01％和52.86％.(3)200 mmol/L盐、碱胁迫下,有机酸分别较对照增加74.52％和1232.34％;碱胁迫及高浓度盐胁迫下燕麦叶片的柠檬酸、乌头酸、琥珀酸和苹果酸含量均高于对照,且乌头酸是燕麦响应盐胁迫、碱胁迫的主要有机酸成分,柠檬酸和琥珀酸略有变化,而甲酸、乙酸、乳酸、苹果酸、草酸含量均相对较低.研究表明,碱胁迫对燕麦植株生长速率、植株含水率、叶片离子含量及叶片各类有机酸含量的影响大于盐胁迫;盐胁迫与碱胁迫均引起燕麦叶片阳离子(Na+)大量积累,而K+、Ca2+、Mg2+、H3PO-4及NO-3吸收受阻;燕麦叶片在盐胁迫下主要通过积累Cl-调节叶片离子平衡,而碱胁迫下主要通过积累有机酸来调节离子平衡;有机酸是燕麦叶片响应碱胁迫的特异代谢物,其中乌头酸是其有机酸的主要成分.