宁武亚高山湖泊细菌群落的时空格局及驱动机制

受人类活动和气候变化的影响,亚高山湖泊生态系统日趋退化,导致微生物群落生物多样性和结构改变.本研究以宁武亚高山湖泊公海(GH)水体细菌群落为研究对象,通过Q-PCR和DGGE技术分析了不同季节和不同深度的水体中细菌群落多样性分布格局,探究细菌群落的时空动态及其多样性维持机制.结果表明,温度(T)、酸碱度(p H)、溶解氧(DO)、电导率(EC)、盐度(SAL)和铵态氮(NH4+)在每个月的不同采样深度间均有显著差异.细菌群落丰度具有明显的时空动态,其中8月的丰度最高,11月最低;在水体中层(2、4和6 m)的丰度较高,表层和底层(0 m和8 m)相对较低.细菌群落α多样性指数在各月份和不同深度间均有显著性差异,从4～12月整体上呈现先减少后增加的趋势.相似性分析(PERMANOVA)结果表明,不同深度之间细菌群落的空间分布格局明显不同(P 0. 001).冗余分析(RDA)和方差分解(VPA)结果表明在不同深度下,细菌群落多样性格局是环境选择和扩散限制共同作用的结果,但是环境选择的相对作用更强,其中水体无机氮(NO3-、NO2-和NH4+)浓度是主要的影响因子.总之,宁武亚高山湖泊公海中细菌群落多样性有明显的时空分布格局,环境选择作为主要因素驱动了细菌群落的多样性格局.     

不同构型富氮生物炭对Pb (II)和Cr (VI)的作用机制

为了明确不同构型富氮生物炭对重金属的作用机理,本研究以玉米秸秆为生物质,通过尿素改性结合高温热解制备了3种不同氮构型的富氮生物炭（以吡咯氮为主的Pr-NBC、吡啶氮为主的Pd-NBC和石墨氮为主的Gp-NBC）,考察其对典型重金属的作用行为.吸附动力学和吸附等温线等实验结果显示：富氮生物炭对Pb （II）和Cr （VI）的吸附均以化学吸附为主,且存在明显的差异;对Pb （II）的吸附容量与溶液离子强度成正比,吸附可能以形成内层络合物为主,对Cr （VI）的作用则包含吸附和还原两个过程;对两种重金属的吸附容量受pH影响较大,静电吸引作用可能是主要驱动力.吸附前后的材料表征显示：富氮生物炭主要通过静电吸引作用、阳离子交换、沉淀作用和阳离子-π键作用吸附Pb （II）,通过静电吸引作用吸附Cr （VI）,同时能将Cr （VI）还原为Cr （III）.不同构型氮与重金属作用机理存在差异,其中,石墨氮主要通过与Pb （II）形成阳离子-π键作用促进吸附,吡咯氮和吡啶氮具有还原性,可将Cr （VI）转化为Cr （III）,实现减毒.因此,在考察自然环境中富氮生物炭对重金属的作用机制时,应当充分考虑氮构型的影响.     

中国粮食主产区耕地撂荒程度及其对粮食产量的影响

耕地撂荒严重地影响着我国的粮食安全。以我国粮食主产区为研究区域,在识别撂荒地分布的基础上,测度了撂荒地空间分布格局,并建立耕地撂荒中介效应模型,探究了耕地撂荒对区域粮食产量的影响机制。结果表明：（1）中国粮食主产区耕地撂荒规模为405.53万hm²,撂荒率约为5.85%;空间上撂荒地规模分布呈“T”字形空间格局,黑龙江东北部、吉林西北部以及内蒙古南部地区为撂荒地主要集聚区。（2）耕地撂荒对于粮食主产区粮食产量具有显著负向影响,2017年我国粮食主产区因耕地撂荒损失的农田生产潜力达到1339.15万t,损失的粮食产量高达2265.6万t,损失比例达4.69%;内蒙古自治区成为粮食产出损失量和损失比例最大的地区。（3）粮食播种面积、农田生产潜力和农业技术投入均发挥了部分中介作用,系数分别为-0.194、-0.025和0.006。（4）应遵从城乡融合以及农业农村发展态势,强化粮食主产区农业生产现代要素投入与政策扶植,构建粮食生产—耕地休耕空间转换弹性机制,保障我国粮食安全。     

东南亚地区中国海外耕地投资项目的空间分布及影响因素分析

为探究中国在东南亚地区的海外耕地投资活动规律,利用文献资料法、空间分析法和灰色关联分析法,从空间分布和影响因素两方面进行分析。结果表明：（1）中国海外耕地投资项目多位于中南半岛,且有沿边分布特点;（2）中国在东南亚海外耕地投资意向项目、合同项目的空间分布相似性较高,而生产项目与前两者存在差异;（3）中国海外耕地投资受地缘经济、地缘文化、资源基础和地缘政治的影响且受影响程度依次减弱,其中年均进出口总值、年均中国对外直接投资存量等指标对中国企业的投资选择具有显著影响。东南亚地区作为当前中国海外耕地投资的重要区域,强化同东南亚国家间的经济、文化交流,对中国企业顺利开展海外耕地投资活动具有重要促进作用。     

全球跨境水资源合作时空演变及生成机制

跨境水资源合作对人类社会的可持续发展和国家水权益保障意义重大。以166个国家为研究样本,选择1948—2008年全球跨境水资源合作事件为基础数据,提取合作关系并构建全球跨境水资源合作网络。基于社会网络分析、层次分析等方法,探讨了跨境水合作事件及其网络的时空复杂性,阐述了跨境水合作生成机制与合作类型。研究发现：水合作事件数量与频次呈波动增长,阶段特征显著;水合作网络结构的去中心化、多极化和区域化趋势明显,东西方阵营在冷战时代主导了全球水合作,后冷战时代的热点合作广泛产生在非洲、东欧地区和亚洲水塔周边地区;水合作对地理距离表现为高敏感性,同一流域内国家互动频繁,域外大国在不同时期介入热点流域水合作事务;国家行为体、区域合作关系和国际合作体系三个层次综合影响水合作关系的生成,各层次内部有着复杂的多因素互动,强制型、功利型、规范型和意识形态型水合作是四种主要跨境水合作类型。     

特强沙尘暴灾害性天气的研究及展望

总结特强沙尘暴天气的研究进展,梳理分析特强沙尘暴天气的基本特征以及动力学触发机制,提出进一步的研究问题,以期加深对特强沙尘暴天气过程机理的认识.分析结果表明特强沙尘暴天气事件的季节性分布特征显著,春季居多,且多发生在下午到傍晚时段,其典型特征为突发性、局地性,持续时间相对较短,对局地的大气环境质量短时产生重大影响.旺盛的地面混合层热对流胞运动和中尺度（反）气旋性涡旋过境是特强沙尘暴天气出现的必要条件.在沙尘源区,由于午后近地层温度升高,热对流加剧,近地层热层结极不稳定,易形成地面混合层热对流胞运动;沙尘源区的热对流胞与混合层上部的中尺度（反）气旋性涡旋耦合作用,涡量通过热对流胞下传促使近地层层结内的热对流胞发展成群发性旋转对流胞,特强沙尘暴天气出现.进一步理解特强沙尘暴的风沙流特征及能量快速耗散机制,提高预测预警能力,需要加强特沙尘暴的气象观测数据积累和多尺度数值模拟.     

生态系统服务约束关系界定及影响机制分析

以长江经济带为研究对象,选择InVEST模型对长江经济带代表性的5种生态系统服务进行评估,根据两两配对关系原理进行约束线提取,并构建生态系统服务约束关系与影响因素相互作用模型,对其作用机制进行探究.结果表明,2000~2015年长江经济带5种生态系统服务两两间共表现出矩形型,对数型,抛物线型和驼峰型4种约束类型;7种影响因素与配对的10对约束关系间均呈弱相关性;影响因子与约束关系作用关系曲线的空间变化呈现较大差异,总体为上下波动的趋势;影响因子对约束关系的贡献程度情况各异.辐射对约束关系的平均贡献率最高,达21.43%,其中对粮食供给-生境质量的贡献率最高,为33.10%;NDVI的平均贡献率最低,为7.55%,其中对粮食供给-生境质量的贡献率最低,为5.70%;各因素间相互作用、彼此制约的关系是生态系统服务约束关系变化的内在机制.     

双酚AF诱导乳腺癌细胞增殖的分子机制

从细胞水平上研究不同浓度双酚AF （BPAF）对MCF-7人乳腺癌细胞系的细胞增殖能力、细胞凋亡、细胞周期等终点的影响;以新型雌激素膜受体GPER1介导的PI3K/Akt和ERK1/2信号通路为靶点,研究低浓度BPAF对该信号通路相关基因表达的影响,以及其在诱导乳腺癌细胞增殖中的作用,评估其增殖效应机制.结果表明,低浓度BPAF （0.001~1μmol/L）能够诱导MCF-7细胞的增殖,使S期细胞比例升高,并且激活雌激素信号通路相关基因mRNA的表达;在较高浓度时（>10μmol/L）能抑制细胞活力,诱导细胞凋亡.通过特异性靶点抑制剂发现GPER1在mRNA层面上激活了PI3K/Akt和ERK1/2信号通路,并且该信号通路的激活可能是BPAF引起MCF-7细胞增殖的关键机制,并且ERα也在其中起到了重要的作用.     

原位形成生物铁锰氧化物对砷(Ⅲ/V)的去除效果与机制

通过改变砷的初始浓度、砷价态、细菌接种比、铁锰浓度等因素来研究不同条件下Pseudomonas putida strain MnB1原位诱导形成生物铁锰氧化物（Biogenic Fe-Mn oxides,BFMO）对As（Ⅲ）和As（V）的去除效果与机制.结果表明：①当As（Ⅲ）和As（V）初始浓度为0.5~5 mg·L^-1时,原位形成的BFMO对As（Ⅲ）和As（V）有良好的去除效率,均在62%以上;②当细菌接种比为0.1%~0.5%时,As（Ⅲ）和As（V）的去除效率与细菌接种比成正比,当细菌接种比大于0.5%时,As（Ⅲ）和As（V）的去除效率基本维持在85%以上,未发生明显变化;③当MnCO₃浓度为0.2~0.8 g·L^-1或Fe（Ⅱ）浓度为2.5~25 mg·L^-1时,原位诱导产生的BFMO对As（Ⅲ）和As（V）的去除率随MnCO₃浓度或Fe（Ⅱ）浓度的增加而增大;当MnCO₃或Fe（Ⅱ）浓度再升高时,As（Ⅲ）和As（V）的去除效率基本保持不变.微观特征分析结果表明,原位形成的BFMO与As（Ⅲ）和As（V）反应后主要产物为As（V）,其去除主要以吸附为主,还存在共沉淀作用.总体而言,原位形成的BFMO适用于砷污染水环境的修复.