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亞熱帶所?|?土壤無機碳主導(dǎo)了大陸尺度鈣結(jié)合有機碳的儲存
土壤有機碳（SOC）是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫，其穩(wěn)定性對全球氣候變化應(yīng)對至關(guān)重要。基于SOC的多庫特性解釋其穩(wěn)定性可以減少全球變化下SOC動態(tài)預(yù)測的不確定性。作為SOC中的一個重要組分，鈣結(jié)合有機碳（OC-Ca）被認為通過鈣橋作用增強SOC的穩(wěn)定性。然而，OC-Ca的大尺度分布規(guī)律、全球變化響應(yīng)及主導(dǎo)影響機制仍不明確。土壤有機碳（SOC）是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫，其穩(wěn)定性對全球氣候變化應(yīng)對至關(guān)重要。基于SOC的多庫特性解釋其穩(wěn)定性可以減少全球變化下SOC動態(tài)預(yù)測的不確定性。作為SOC中的一個重要組分，鈣結(jié)合有機碳（OC-Ca）被認為通過鈣橋作用增強SOC的穩(wěn)定性。然而，OC-Ca的大尺度分布規(guī)律、全球變化響應(yīng)及主導(dǎo)影響機制仍不明確。基于全國范圍的野外調(diào)查和文獻數(shù)據(jù)，本研究首次描繪了我國不同氣候帶和生態(tài)系統(tǒng)類型OC-Ca的空間分布，探明了氣候、植被和土壤性質(zhì)對OC-Ca的相對影響，并利用meta分析評估了OC-Ca對氮富集的響應(yīng)模式。研究發(fā)現(xiàn)，OC-Ca約占SOC庫的 8%，且在旱區(qū)和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)儲量最為豐富。融合多層次與探索性統(tǒng)計分析，結(jié)果表明，全國尺度土壤無機碳是預(yù)測OC-Ca積累的主導(dǎo)因子。水分通過調(diào)節(jié)土壤pH和碳酸鹽沉淀，間接驅(qū)動OC-Ca的空間格局。相比之下，交換性鈣與OC-Ca的關(guān)聯(lián)較弱，甚至呈負相關(guān)，這挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)觀點。研究還表明，盡管氮富集促進了SOC儲存，但卻導(dǎo)致OC-Ca庫的損失。這一發(fā)現(xiàn)凸顯了氮富集可能削弱SOC穩(wěn)定性的潛在風(fēng)險，為評估全球變化的生態(tài)后果提供了關(guān)鍵科學(xué)依據(jù)。總的來說，這項工作將土壤無機碳（碳酸鹽）與特定SOC組分的固存聯(lián)系起來，強調(diào)了其在SOC固持和穩(wěn)定中長期被忽視的貢獻。研究成果不僅深化了對SOC穩(wěn)定機制的理解，也為制定針對性的土壤固碳管理策略提供了理論支撐。在亞熱帶生態(tài)所張偉研究員和王克林研究員指導(dǎo)下，博士研究生唐力為第一作者，近期該研究以Soil Carbonate Dominates Calcium-Bound Organic Carbon Storage at the Continental Scale為題，在線發(fā)表在領(lǐng)域權(quán)威期刊Global Change Biology上。該研究得到了國家自然科學(xué)基金等項目的資助。論文鏈接土壤碳酸鹽是OC-Ca積累的主導(dǎo)因子氮富集減少了OC-Ca庫
2025-10-31
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深圳先進院 | 一種無袖帶穿戴血壓監(jiān)測模型與算法（IEEE JBHI）
血壓是反映心血管功能和血管阻力的關(guān)鍵生理參數(shù)，也是評估整體心血管疾病風(fēng)險的核心指標。它與代謝健康狀況密切相關(guān)，是代謝綜合征的診斷標準之一。在針對高血壓或代謝綜合征患者進行營養(yǎng)干預(yù)時，血壓的動態(tài)監(jiān)測是評估干預(yù)效果和進行個體化飲食調(diào)整的重要依據(jù)。無袖帶血壓監(jiān)測技術(shù)具有連續(xù)、非侵入性等優(yōu)點，為實現(xiàn)血壓的動態(tài)監(jiān)測提供了新手段，其臨床與公共衛(wèi)生意義日益凸顯。然而，現(xiàn)有技術(shù)仍受限于信號處理復(fù)雜、特征表達不足以及準確度較低等關(guān)鍵瓶頸，致使其在真實場景中的規(guī)模化應(yīng)用仍面臨嚴峻挑戰(zhàn)。血壓是反映心血管功能和血管阻力的關(guān)鍵生理參數(shù)，也是評估整體心血管疾病風(fēng)險的核心指標。它與代謝健康狀況密切相關(guān)，是代謝綜合征的診斷標準之一。在針對高血壓或代謝綜合征患者進行營養(yǎng)干預(yù)時，血壓的動態(tài)監(jiān)測是評估干預(yù)效果和進行個體化飲食調(diào)整的重要依據(jù)。無袖帶血壓監(jiān)測技術(shù)具有連續(xù)、非侵入性等優(yōu)點，為實現(xiàn)血壓的動態(tài)監(jiān)測提供了新手段，其臨床與公共衛(wèi)生意義日益凸顯。然而，現(xiàn)有技術(shù)仍受限于信號處理復(fù)雜、特征表達不足以及準確度較低等關(guān)鍵瓶頸，致使其在真實場景中的規(guī)模化應(yīng)用仍面臨嚴峻挑戰(zhàn)。2025年10月，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院（簡稱“深圳先進院”）聶澤東研究員團隊在 IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics（JBHI）發(fā)表了基于ECG與PPG的動態(tài)血壓監(jiān)測研究 “MuFuBP-Net: A Multimodal Fusion Network for Cuffless Blood Pressure Estimation Using Dual-Feature Pipeline With Probabilistic Feature Encoder”（Highlights文章），并以配圖形式登載于 JBHI October 2025當期封面。在研究中，團隊提出了一種全新的多模態(tài)融合網(wǎng)絡(luò)模型MuFuBP-Net，用于基于 ECG 與 PPG 的無袖帶血壓估計。模型采用雙特征提取通道架構(gòu)，分別進行分層與模態(tài)特征建模；引入 Cascading Cross-Feature Enhancer（CCFE） 跨模態(tài)融合與通道注意機制，動態(tài)調(diào)節(jié)時空特征的重要性；基于變分思想設(shè)計 Probabilistic Feature Encoder（PFE），對高維融合特征進行緊湊建模與去冗，從而提升泛化能力與魯棒性。在 MIMIC-II 與 MIMIC-III 數(shù)據(jù)庫上，所提出的模型在收縮壓（SBP）評估中達到MAE ± SDE ≤ 2.99 ± 4.37 mmHg，舒張壓（DBP）評估中達到MAE ± SDE ≤ 2.63 ± 4.19 mmHg ，結(jié)果優(yōu)于國內(nèi)外同類模型，并符合 AAMI、BHS、IEEE 三大國際標準的 A 級要求。研究同時引入 LIME 可解釋性分析，驗證 ECG 在血壓預(yù)測中的關(guān)鍵作用，并通過多組消融實驗進一步確證模型設(shè)計的有效性與創(chuàng)新性。該研究為便攜式、無袖帶血壓監(jiān)測系統(tǒng)提供了扎實的理論與方法支撐，適用于家庭健康監(jiān)測、慢病管理、精準營養(yǎng)干預(yù)以及資源受限地區(qū)等場景。中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院聶澤東研究員為論文唯一通訊作者。其博士研究生法哈德·哈桑（Farhad Hassan）為論文第一作者。本研究獲得國家重點研發(fā)計劃、中國科學(xué)院醫(yī)學(xué)成像科學(xué)與技術(shù)系統(tǒng)重點實驗室聯(lián)合資助。圖1 文章封面，原文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10975118/圖2 JBHI Highlights 文章圖3 MuFuBP-NET 算法模型圖4 結(jié)果驗證與對比<!--!doctype-->
2025-10-28
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華南植物園提出熱帶珊瑚島植被恢復(fù)優(yōu)化模式
華南植物園魯顯楷研究員團隊在Land Degradation & Development期刊發(fā)表最新研究成果，首次從微生物代謝養(yǎng)分限制的視角揭示了島礁生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)中植被種植模式的優(yōu)化策略，為生態(tài)工程實踐提供了科學(xué)依據(jù)。在生態(tài)系統(tǒng)演替初期，因土壤養(yǎng)分貧乏，宜優(yōu)先采用單一物種種植模式以快速形成基礎(chǔ)生產(chǎn)力；待養(yǎng)分積累達到微生物代謝需求閾值后，逐步引入混交模式，通過物種互補效應(yīng)提升生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性及穩(wěn)定性。土壤微生物在陸地系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)中扮演著關(guān)鍵調(diào)控作用。微生物代謝限制特征反映了其資源需求與營養(yǎng)物質(zhì)供給之間的平衡,對環(huán)境變化響應(yīng)敏感。熱帶島礁生態(tài)系統(tǒng)通常具有高鹽、高堿、貧瘠、持水能力差等特點，這些嚴重阻礙了支撐植被生長的微生物學(xué)過程，導(dǎo)致植被恢復(fù)面臨嚴峻挑戰(zhàn)。因此，如何選擇適宜的恢復(fù)模式已成為亟需解決的科學(xué)問題。該研究針對熱帶珊瑚島脆弱生態(tài)系統(tǒng)，聚焦在微生物養(yǎng)分代謝限制，探討其對不同植被恢復(fù)模式的響應(yīng)機制。該研究依托長期觀測樣地，分析了不同植被恢復(fù)模式下（無植被、單一種植和混合種植）的土壤酶化學(xué)計量特征，并運用酶化學(xué)計量和矢量模型解析了土壤微生物代謝限制狀況。研究發(fā)現(xiàn)，熱帶珊瑚島土壤養(yǎng)分是調(diào)控微生物代謝限制的主導(dǎo)因素，微生物代謝主要受碳（C）和氮（N）可利用性的強烈限制，而磷（P）并非限制因子。尤為關(guān)鍵的發(fā)現(xiàn)是，單一種植模式（如抗風(fēng)桐，Pisonia grandis）比混合種植模式更能適應(yīng)養(yǎng)分限制的島礁環(huán)境。基于研究結(jié)果，研究團隊提出在恢復(fù)初期應(yīng)優(yōu)先采用以抗風(fēng)桐等為代表的單一種植模式，以快速建立先鋒植被并有效改善土壤養(yǎng)分狀況；待土壤養(yǎng)分積累至一定閾值后，再逐步過渡到混合物種策略，以提升生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。該研究從微生物角度回答了熱帶珊瑚島生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)如何選擇植被種植模式的問題，為我國海島生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與實踐提供了有力的科學(xué)依據(jù)。相關(guān)成果以“Effects of different ecological restoration paradigms on soil microbial metabolic limitation in a tropical coral island”在線發(fā)表于國際知名刊物L(fēng)and Degradation & Development（《《土地退化與發(fā)展》》）。中國科學(xué)院華南植物園博士生魏文濤為論文第一作者，已出站博后何小香為共同第一作者，魯顯楷研究員為通訊作者。華南植物園任海、閆俊華、葉清、王法明研究員等參與了該研究。研究得到國家重點研發(fā)計劃項目等資助。文章鏈接： https://doi.org/10.1002/ldr.70258圖1.?熱帶珊瑚島不同植物種植模式下土壤酶活性圖2.?熱帶珊瑚島不同植物種植模式下酶矢量特征圖3.?土壤性質(zhì)、土壤養(yǎng)分以及微生物性質(zhì)對微生物養(yǎng)分限制的主要影響途徑
2025-10-31
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亞熱帶所?|?內(nèi)生微生物合成菌群助力作物健康生長與土傳病害防控研究取得新進展
植物內(nèi)生微生物（endophytes）作為與植物共生的關(guān)鍵微生物類群，在促進植物健康、增強養(yǎng)分吸收及維持系統(tǒng)抗病性等方面發(fā)揮著重要作用。與化學(xué)農(nóng)藥相比，利用內(nèi)生微生物開展生物防控（biocontrol）具有環(huán)境友好與可持續(xù)性優(yōu)勢。然而，如何從復(fù)雜的自然微生物組中篩選有效菌株，構(gòu)建具有定向抑病功能且穩(wěn)定性強的人工合成微生物群落（Synthetic Communities, SynComs），并闡明其作用機制，仍是當前微生物生態(tài)與植物保護領(lǐng)域的重要課題。植物內(nèi)生微生物（endophytes）作為與植物共生的關(guān)鍵微生物類群，在促進植物健康、增強養(yǎng)分吸收及維持系統(tǒng)抗病性等方面發(fā)揮著重要作用。與化學(xué)農(nóng)藥相比，利用內(nèi)生微生物開展生物防控（biocontrol）具有環(huán)境友好與可持續(xù)性優(yōu)勢。然而，如何從復(fù)雜的自然微生物組中篩選有效菌株，構(gòu)建具有定向抑病功能且穩(wěn)定性強的人工合成微生物群落（Synthetic Communities ，SynComs），并闡明其作用機制，仍是當前微生物生態(tài)與植物保護領(lǐng)域的重要課題。本研究綜合運用田間采樣、微生物組測序及功能驗證等方法，系統(tǒng)解析了食用百合在長期連作體系下內(nèi)生菌群的結(jié)構(gòu)動態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)，連作不僅導(dǎo)致土傳病原真菌尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporum）的積累，同時也伴隨有益菌群（如Pseudomonas、Bacillus）的協(xié)同富集，形成一種“拮抗—平衡”的復(fù)雜微生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析進一步表明，伯克霍爾德氏菌科（Burkholderiaceae）與假單胞菌屬（Pseudomonas）在維持根系微生物穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮核心作用。值得關(guān)注的是，內(nèi)生細菌中約50%來源于根際土壤，而內(nèi)生真菌中土源比例不足10%，反映出宿主對內(nèi)生真菌具有強烈的選擇性過濾效應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，研究團隊從百合鱗莖中分離獲得包括根瘤菌屬（Rhizobium）、甲基桿菌屬（Methylobacterium）及真菌Talaromyces屬在內(nèi)的核心拮抗菌株，并通過組合篩選構(gòu)建了多種合成菌群。試驗結(jié)果顯示，復(fù)合菌劑在促進植株生長與抑制病原菌方面均優(yōu)于單一菌株，且含有真菌組分的復(fù)合菌劑在促生與抑病能力上顯著優(yōu)于僅含細菌的組合。該研究揭示了連作條件下百合內(nèi)生微生物群落的生態(tài)動態(tài)與功能協(xié)同機制，創(chuàng)新提出了基于核心菌群構(gòu)建“定向拮抗型合成微生物群落”的新策略。研究表明，合理設(shè)計的SynCom不僅能有效抑制土傳病原真菌，還可促進植物生長，為緩解連作障礙和減少化學(xué)農(nóng)藥依賴提供了可持續(xù)的生態(tài)解決方案。該成果在微生物生態(tài)學(xué)理論與農(nóng)業(yè)應(yīng)用之間構(gòu)建了新的橋梁，對推動綠色農(nóng)業(yè)與土壤健康管理具有重要的科學(xué)意義與應(yīng)用價值。相關(guān)研究成果以Decoding Endophytic Microbiome Dynamics: Engineering Antagonistic Synthetic Consortia for Targeted Fusarium Suppression in Monoculture Regimes為題，發(fā)表于Horticulture Research。論文通訊作者為中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所朱寶利研究員，第一作者為秦紅靈副研究員。論文鏈接連作引起的百合內(nèi)生微生物群落變化百合內(nèi)生細菌和真菌拮抗病原菌（Fusarium oxysporum）效果及機制
2025-10-30
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“奮斗者”號完成北極科考，將我國載人深潛從“全海深”拓展至“全海域”
2025年10月27日，由自然資源部、中國科學(xué)院共同組織，中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所牽頭，依托我國自主設(shè)計建造的國際首艘具破冰能力的載人深潛作業(yè)母船“探索三號”及“奮斗者”號載人潛水器，執(zhí)行北極載人深潛任務(wù)的科考隊順利返回。2025年10月27日，由自然資源部、中國科學(xué)院共同組織，中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所牽頭，依托我國自主設(shè)計建造的國際首艘具破冰能力的載人深潛作業(yè)母船“探索三號”及“奮斗者”號載人潛水器，執(zhí)行北極載人深潛任務(wù)的科考隊順利返回。“奮斗者”號在北極共完成了43個潛次作業(yè)任務(wù)，并與“蛟龍”號載人潛水器實現(xiàn)了水下聯(lián)合作業(yè)，創(chuàng)新了我國雙載人潛水器水下協(xié)同作業(yè)模式。今年7月22日，北極載人深潛科考隊從三亞出發(fā)，會同“蛟龍”號載人深潛團隊，共赴北冰洋海域執(zhí)行深潛任務(wù)。本航次執(zhí)行的是自然資源部主責(zé)、中國21世紀議程管理中心管理的“十四五”國家重點研發(fā)計劃“深海和極地關(guān)鍵技術(shù)與裝備”重點專項任務(wù)，歷時98天，航行15000余海里。期間，科考隊在北冰洋作業(yè)56天，冰區(qū)航行1989海里，進行了一系列科學(xué)考察和試驗，“奮斗者”號完成43個潛次作業(yè)任務(wù)，并與“蛟龍”號進行了水下協(xié)同作業(yè)。特別是在海冰覆蓋率大于80%的中央海盆，科考隊進行了國際上首次加克洋中脊的載人深潛科考，“奮斗者”號在29天中完成32個潛次，潛次平均水中時間大于9小時，平均海底作業(yè)時間大于6小時，最大下潛深度5277米。深潛作業(yè)經(jīng)歷了極晝、極夜、融冰期和結(jié)冰期，克服了低溫、大風(fēng)困難。本航次驗證了“奮斗者”號載人潛水器和“探索三號”母船在極地冰區(qū)的作業(yè)能力和應(yīng)用價值，實現(xiàn)了一系列極區(qū)深潛科考作業(yè)的船載/潛載國產(chǎn)技術(shù)的突破。科考隊建立了極區(qū)極端環(huán)境下“奮斗者”號載人深潛作業(yè)規(guī)程，開創(chuàng)了在密集冰區(qū)“船潛協(xié)同”的移動式冰潛新模式，在海冰不斷漂移的惡劣環(huán)境中實現(xiàn)了精準導(dǎo)引、安全上浮，大大增加了極區(qū)載人潛水器海底作業(yè)時間的范圍，鍛煉和培養(yǎng)了一支極區(qū)載人深潛科考隊伍，使我國成為目前世界上唯一在北極密集海冰區(qū)進行連續(xù)載人深潛的國家，進一步確立了我國在載人深潛技術(shù)領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位。基于“探索三號”和“奮斗者”號高精度及常規(guī)化作業(yè)優(yōu)勢，科考隊采集了一批珍貴的水體、沉積物、巖石和生物樣品，獲得了大量的觀測數(shù)據(jù)，將為深入研究北極氣候快速變化、北極超慢速擴張背景下加克洋中脊海底地質(zhì)過程、極區(qū)生命演化和適應(yīng)機制等提供重要科學(xué)支撐。本航次納入我國第15次北冰洋科學(xué)考察，得到了科學(xué)技術(shù)部、國家自然科學(xué)基金委、海南省人民政府、中國船舶集團等相關(guān)部門和單位的支持，共有來自16家科研院所、高校和企業(yè)的80名科考隊員參加。探索三號”在北極密集冰區(qū)破冰航行蛙人在北極密集冰區(qū)回收“奮斗者”號“奮斗者”號在北極密集冰區(qū)被起吊出水<!--!doctype-->
2025-10-30
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中國科學(xué)院南海海洋研究所超凈化學(xué)實驗室正式運行
近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所建設(shè)的超凈化學(xué)實驗室（簡稱超凈室）順利完成各項驗收與試運行，正式投入使用。該超凈室按照目前國際一流標準要求和設(shè)計理念，歷經(jīng)一年多高標準建設(shè)，于2025年9月通過綜合驗收，標志著研究所在海洋科研支撐能力方面邁上新臺階。超凈室整體構(gòu)建了符合ISO 14644-1標準的潔凈實驗體系，建設(shè)了五間共75平方米恒溫、恒濕的樣品前處理超凈實驗室（整體千級，局部百級），兩間共57平方米恒溫、恒濕的儀器超凈實驗室（千級），以及100平方米的常規(guī)地球化學(xué)實驗室。本超凈室配套有Nu Instruments Plasma 3型多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜（MC-ICP-MS）、瑞索193nm準分子激光剝蝕系統(tǒng)（LA）和Agilent 7900電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）等先進分析儀器及PFA亞沸蒸餾器、色譜分離柱、Millipore超純水機、電子天平等配套實驗設(shè)施，形成了覆蓋試劑純化、樣品前處理、儀器測試與數(shù)據(jù)分析的全流程實驗平臺，為開展海洋元素與同位素地球化學(xué)研究提供了高質(zhì)量的技術(shù)支撐。本超凈室將致力于建設(shè)成為國內(nèi)一流水平的標桿實驗室，其特色主要體現(xiàn)在精細的功能分區(qū)，以滿足不同類型樣品的消解、分離、純化過程中對潔凈度、空間等的特殊要求，未來將持續(xù)為海洋地質(zhì)、海洋環(huán)境與海洋資源等研究領(lǐng)域提供可靠、高效的技術(shù)支撐，進一步推動我國海洋科學(xué)研究的深入發(fā)展。
2025-10-23
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亞熱帶生態(tài)所?|?喀斯特富鈣基巖生境重塑森林物種多樣性緯度格局取得進展
中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站陳洪松研究員團隊在喀斯特富鈣鎂基巖–土壤環(huán)境重塑森林物種多樣性緯度格局的機制方面取得新進展。相關(guān)成果以Contrasting Latitudinal Diversity Gradients in Karst and Non-Karst Forests: Evidence for Bedrock-Driven Modulationx為題，發(fā)表于國際生態(tài)學(xué)經(jīng)典期刊Diversity and Distributions。聶云鵬、陳洪松研究員為通訊作者，博士生黃麗為第一作者。中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站陳洪松研究員團隊在喀斯特富鈣鎂基巖–土壤環(huán)境重塑森林物種多樣性緯度格局的機制方面取得新進展。相關(guān)成果以Contrasting Latitudinal Diversity Gradients in Karst and Non-Karst Forests: Evidence for Bedrock-Driven Modulationx為題，發(fā)表于國際生態(tài)學(xué)經(jīng)典期刊Diversity and Distributions。聶云鵬、陳洪松研究員為通訊作者，博士生黃麗為第一作者。物種多樣性沿緯度梯度遞減（Latitudinal Diversity Gradient ，LDG）是生態(tài)學(xué)和生物地理學(xué)中最為經(jīng)典的規(guī)律之一。傳統(tǒng)觀點認為，低緯度地區(qū)溫暖濕潤的氣候條件能支撐更高的物種多樣性，而高緯度地區(qū)氣候限制導(dǎo)致多樣性降低。然而，近年來研究表明，氣候并非唯一決定因素，基巖通過影響土壤形成與養(yǎng)分供給深刻塑造植物群落結(jié)構(gòu)及其生長狀況。喀斯特地區(qū)由富含鈣、鎂的碳酸鹽巖組成，巖石易溶、土壤淺薄，水分與養(yǎng)分匱乏，與鄰近的非喀斯特地區(qū)形成鮮明對比。這類由基巖驅(qū)動的土壤環(huán)境是否以及如何改變森林群落物種多樣性及其緯度格局，仍是未解的重要科學(xué)問題。針對這一科學(xué)問題，研究團隊在中國西南跨越約10°緯度的亞熱帶森林樣帶上，設(shè)置了60個喀斯特與非喀斯特平行樣地，記錄了654種木本植物共17740個個體，系統(tǒng)解析了氣候和基巖-土壤環(huán)境對森林多樣性的協(xié)同影響機制。結(jié)果顯示，（1）喀斯特與非喀斯特森林的基巖–土壤環(huán)境存在顯著差異：喀斯特森林的基巖SiO?含量和土壤厚度顯著較低，而土壤中鈣、鎂等元素含量更高。沿緯度梯度變化時，這種富鈣貧硅的基巖-土壤環(huán)境使喀斯特森林的物種多樣性呈現(xiàn)出與傳統(tǒng)模式相反的變化趨勢，即越往高緯度，物種越多、群落越復(fù)雜；（2）結(jié)構(gòu)方程模型分析進一步揭示，氣候?qū)ξ锓N多樣性的正向作用被喀斯特高鈣鎂、淺土層環(huán)境的負向作用所抵消甚至逆轉(zhuǎn)，導(dǎo)致物種多樣性“逆緯度梯度格局”的出現(xiàn)；（3）喀斯特森林的物種與系統(tǒng)發(fā)育多樣性和基巖SiO?含量、土壤厚度及鈣鎂含量緊密耦合，說明地質(zhì)環(huán)境通過影響土壤化學(xué)組成和水分養(yǎng)分供給，深刻塑造了森林群落的多樣性格局。該研究從地質(zhì)-土壤-植物耦合視角系統(tǒng)解釋了地質(zhì)多樣性如何改變傳統(tǒng)的生物多樣性分布規(guī)律，為理解巖性差異在全球生態(tài)格局形成中的作用提供了新證據(jù)。研究成果提示，在未來的生物多樣性保護和生態(tài)恢復(fù)規(guī)劃中，應(yīng)將地質(zhì)多樣性納入生態(tài)管理框架，以更科學(xué)地維護生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定與功能。論文鏈接樣帶位置示意圖與喀斯特和非喀斯特森林群落物種多樣性的緯度格局?氣候因子和基巖-土壤環(huán)境對物種多樣性的影響機制
2025-10-27
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華南植物園破解本土礦化菌對重金屬的礦化作用機制
隨著工業(yè)化和農(nóng)業(yè)活動的持續(xù)擴張，重金屬鎘和鉛對水體和土壤的污染已演變?yōu)橐豁棁谰娜蛐原h(huán)境挑戰(zhàn)。這些有毒金屬不僅具有環(huán)境持久性和高生物毒性，更易通過食物鏈富集，嚴重威脅生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定與農(nóng)產(chǎn)品安全。在眾多綠色、可持續(xù)的原位生物修復(fù)技術(shù)中，微生物誘導(dǎo)碳酸鹽沉淀技術(shù)（MICP）因其環(huán)境友好、成本相對較低且能實現(xiàn)長效穩(wěn)定等優(yōu)勢而備受關(guān)注。由于實際污染場地中鎘、鉛等重金屬往往同時存在，它們之間可能產(chǎn)生協(xié)同、拮抗或競爭抑制等復(fù)雜的交互作用，這些相互作用會深刻影響微生物的活性、礦化效率以及最終修復(fù)效果的穩(wěn)定性。若忽視這一復(fù)雜情境，僅基于單一污染體系優(yōu)化的技術(shù)在實際應(yīng)用中難免會“水土不服”。因此，深入探索MICP技術(shù)在鎘-鉛復(fù)合污染條件下的作用效率與微觀機制，對于精準治理復(fù)雜污染場地具有至關(guān)重要的現(xiàn)實意義。該研究從粵北典型污染土壤中成功篩選出兩種本地礦化細菌——巴氏芽孢桿菌和蠟樣芽孢桿菌，并與商業(yè)菌株進行了系統(tǒng)性對比。研究結(jié)果表明，在低濃度污染條件下（鎘0.5-4.0 mg/L，鉛100-200 mg/L），這兩種本土菌株對鎘和鉛的固定化效率均超過了98%，表現(xiàn)極為高效。即使在較高濃度（如鎘8 mg/L）下，本土巴氏芽孢桿菌仍能保持96%的固化效率，展現(xiàn)出卓越的耐受性。在鎘鉛復(fù)合污染的環(huán)境中，金屬之間存在競爭抑制現(xiàn)象。鉛由于其更強的結(jié)合親和力，往往在固定化過程中占據(jù)主導(dǎo)地位。礦化細菌誘導(dǎo)形成了富含鎘或鉛的碳酸鹽礦物沉淀，這是固化重金屬的關(guān)鍵機制。從污染地本土篩選的菌株比外源商業(yè)菌株具有更強的環(huán)境適應(yīng)性和重金屬固化能力，它們能更快地啟動礦化過程，形成更穩(wěn)定的礦物結(jié)構(gòu)，為原位生物修復(fù)提供了優(yōu)越的“種子”資源。這項工作不僅從機理上深化了我們對微生物礦化過程的理解，更重要的是，它為實際修復(fù)重金屬污染的水體和土壤提供了一種高效、低成本且環(huán)境友好的解決方案。相關(guān)研究成果近期以“The Role of Mineralization Bacteria in the Immobilization of Cadmium and Lead in Aqueous Solutions“為題發(fā)表在國際環(huán)境領(lǐng)域權(quán)威期刊Journal of Hazardous Materials（《有害物質(zhì)雜志》）（IF5-years=12.4）上。與此同時，科研團隊同步證實了從污染土壤提取的本土礦化菌對實際鎘鉛復(fù)合污染農(nóng)田土壤具有高效的修復(fù)效果，此成果發(fā)表于中文核心期刊《生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報》上。中國科學(xué)院華南植物園博士后Ismail Khan和碩士研究員尚麗分別為第一作者，莊萍副研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金和廣東省自然科學(xué)基金等項目的支持。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.140187https://doi.org/10.19741/j.issn.1673-4831.2025.0559圖1. 礦化菌通過生物礦化“捕獲”水中重金屬圖2. 本土礦化菌菌株的馴化過程和最佳培養(yǎng)條件篩選
2025-10-28
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華南植物園揭示熱帶珊瑚島生態(tài)恢復(fù)的微生物途徑-真菌“打頭陣”，細菌“穩(wěn)后方”
熱帶珊瑚島生態(tài)系統(tǒng)相對獨立且封閉，生境條件嚴酷，常受高溫、強光、高鹽、季節(jié)性干旱等氣候因素影響，加之生物種類較為單一，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，自我調(diào)節(jié)能力弱，穩(wěn)定性較差。人工植被構(gòu)建往往難以持久維持，易發(fā)生退化，植被恢復(fù)與生態(tài)功能提升面臨嚴峻挑戰(zhàn)。因此，如何有效保障該類生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定與健康，促進具有自維持能力的近自然植物群落的構(gòu)建與恢復(fù)，已成為推進我國海洋生態(tài)文明建設(shè)、維護海島生態(tài)安全中亟待突破的關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問題。中國科學(xué)院華南植物園恢復(fù)生態(tài)學(xué)團隊基于我國熱帶珊瑚島的植被長期觀測樣地，選取了草坪、防風(fēng)固沙林、防護林、公共綠地和行道樹五種典型人工植被，并以原生植被作為生態(tài)恢復(fù)的參照，綜合利用高通量測序、磷脂脂肪酸圖譜及共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型等技術(shù)，系統(tǒng)追蹤了植被恢復(fù)早期土壤微生物群落與土壤理化性質(zhì)的動態(tài)變化。圖1. 熱帶珊瑚島不同類型人工植被土壤微生物生物量、土壤理化性質(zhì)（平均值 ± 標準誤）、養(yǎng)分限制情況和微生物群落結(jié)構(gòu)（PCoA）與原生植被較。NF：原始林；GL：草坪；WBSF：防風(fēng)固沙林；SB：防風(fēng)林；PGS：公共綠地；RT：行道樹。不同小寫字母代表不同植被類型間差異顯著。研究顯示，盡管人工植被的構(gòu)建顯著改善了土壤環(huán)境與養(yǎng)分條件，但在恢復(fù)早期（<2年），其土壤肥力、微生物生物量、酶活性及生物多樣性等關(guān)鍵指標仍明顯落后于原生植被。不同人工植被類型的恢復(fù)效率存在明顯差異：草地和行道樹區(qū)域因?qū)嵤┕喔取⑹┓实染毣芾恚鷳B(tài)恢復(fù)速度顯著優(yōu)于防風(fēng)固沙林和防護林等類型。圖2. 熱帶珊瑚島不同類型人工植被土壤微生物共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與原始林的比較。NF：原始林；GL：草坪；WBSF：防風(fēng)固沙林；SB：防風(fēng)林；PGS：公共綠地；RT：行道樹。該研究的一個重要突破，在于首次揭示了土壤微生物在熱帶珊瑚島生態(tài)恢復(fù)過程中存在“分工協(xié)作”的規(guī)律：恢復(fù)初期，土壤真菌作為“先鋒部隊”，憑借其耐旱、耐鹽特性高效分解難降解有機質(zhì)，為植物定植創(chuàng)造條件，并在穩(wěn)定微生物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中發(fā)揮核心作用；隨著恢復(fù)進程的推進，土壤細菌生物量逐漸增加，成為共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的“模塊樞紐”，通過促進碳、氮、磷等元素循環(huán)，承擔(dān)起維持生態(tài)系統(tǒng)長期功能與穩(wěn)定性的“主力軍”角色。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，無論是人工植被還是原生植被，土壤微生物均受到碳、磷養(yǎng)分的協(xié)同限制，表明養(yǎng)分供給不足是制約微生物活性及生態(tài)恢復(fù)效率的關(guān)鍵瓶頸。圖3. 熱帶珊瑚島人工植被向原生植被恢復(fù)過程中土壤微生物、土壤理化性質(zhì)、養(yǎng)分限制情況及微生物網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵物種動態(tài)變化概念圖。基于研究結(jié)果，研究團隊提出針對性優(yōu)化策略：植被構(gòu)建初期可接種耐鹽真菌菌劑，加速難分解碳的轉(zhuǎn)化，“搶抓”恢復(fù)時間；恢復(fù)后期，可采取“少量多次”方式補充易分解碳源，促進細菌功能群落的建立；同時應(yīng)結(jié)合熱帶珊瑚島土壤高鈣低磷的特點，配施低劑量磷肥，精準緩解“碳磷雙限制”，全面提升恢復(fù)效率。建議未來開展更長周期的監(jiān)測，評估不同恢復(fù)模式的可持續(xù)性，不斷完善熱帶珊瑚島生態(tài)恢復(fù)技術(shù)體系，為我國海島生態(tài)安全及全球脆弱生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)實踐提供科學(xué)依據(jù)。相關(guān)研究成果近期發(fā)表在Soil Ecology Letters（《土壤生態(tài)學(xué)快報》）上，華南植物園恢復(fù)生態(tài)學(xué)團隊吳文佳助理研究員為論文第一作者，劉占鋒研究員為通訊作者，研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然基金和廣東省自然基金等項目資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1007/s42832-025-0370-7
2025-10-28
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亞熱帶生態(tài)所?|?三峽大壩運行后入湖口和出水口水文條件對洞庭湖濕地植被格局影響取得新進展
在全球氣候變化與人類活動影響的背景下，河湖生態(tài)系統(tǒng)的水文節(jié)律與洪泛濕地植被格局正經(jīng)歷深刻變化，引發(fā)了湖泊水資源減少、河湖連通性減弱、濕地植被退化等問題。通江湖泊主要通過入水口與出水口調(diào)節(jié)河湖間的水量交換，對維系區(qū)域生態(tài)平衡具有關(guān)鍵作用。在全球氣候變化與人類活動影響的背景下，河湖生態(tài)系統(tǒng)的水文節(jié)律與洪泛濕地植被格局正經(jīng)歷深刻變化，引發(fā)了湖泊水資源減少、河湖連通性減弱、濕地植被退化等問題。通江湖泊主要通過入水口與出水口調(diào)節(jié)河湖間的水量交換，對維系區(qū)域生態(tài)平衡具有關(guān)鍵作用。三峽大壩作為世界上最大的水利工程，自2003年蓄水以來，顯著改變了長江中下游的水文環(huán)境，尤其對下游通江湖泊洞庭湖的水文情勢和植被格局產(chǎn)生了巨大影響。盡管之前有研究關(guān)注水文變化與植被響應(yīng)，但大壩運行如何通過改變湖泊入水口與出水口的水文條件，進而驅(qū)動植被格局演變的機制尚不明確。針對這一科學(xué)問題，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所謝永宏研究員團隊基于長期水文觀測數(shù)據(jù)、遙感影像解譯和MIKE 21水動力模型模擬，對比分析了三峽大壩運行前后洞庭湖淹水格局與植被格局的時空演變特征，并通過設(shè)置多種水文情景，首次量化了湖泊入水口與出水口水文條件對植被變化的貢獻。結(jié)果表明：（1）三峽大壩運行后，三口年均徑流和城陵磯年均水位均顯著下降，且兩者的年內(nèi)變化特征在大壩運行前后存在差異，其中7-12月較大壩運行前減少，而1-3月增加；（2）洞庭湖平均淹水時間減少9天，平均淹水深度降低0.25米，其中東洞庭湖變化最為顯著；（3）植被面積擴大并向湖心移動，其中蘆葦面積增加且分布高程明顯下移，擠占苔草空間；（4）苔草和蘆葦適宜的淹水時間分別為132–240天和110–186天，表明蘆葦在水位減少條件下競爭優(yōu)勢更強；（5）城陵磯出水口水位下降是洞庭湖植被演替的主要驅(qū)動因素，對比三口四水，城陵磯水文條件對苔草和蘆葦最適宜生長面積的貢獻分別為79.26 %和66.62 %。上述結(jié)果以Dominant Hydrological Drivers of Vegetation Pattern Changes in a River-Connected Lake after Dam Construction: Outlet or Inlet?為題近期發(fā)表在Ecological Indicators上，研究得到湖南省-基金委區(qū)域創(chuàng)新聯(lián)合基金重點項目、湖南省創(chuàng)新生態(tài)建設(shè)計劃科技合作項目和湖南省科技創(chuàng)新平臺計劃項目等資助。論文鏈接
2025-10-27
