荒漠生物土壤结皮的固氮作用及其影响因素研究

荒漠化是我国目前面临的重要环境问题，生物土壤结皮（BSCs）作为荒漠生态系统重要的地表覆盖类型，和荒漠化土地恢复过程中最初的拓殖生物，其发育演替对于荒漠化土地的生态恢复与重建具有重要意义。氮素是干旱半干旱地区仅次于水分的限制因子，BSCs的发育能够促进荒漠生态系统的氮素积累，但是目前国内外关于BSCs的氮素输入过程以及氮素输入对BSCs发育的影响的研究较少。本研究以人工生物土壤结皮演替系列为研究对象，首先研究了不同演替阶段BSCs在不同降雨模式（降雨间隔、降雨时刻）和降水形式下的生长和生物固氮过程；其次研究了苔藓拓殖和发育对BSCs固氮生物的分布以及固氮作用的影响；最后研究了外源性氮输入（氮添加，即模拟氮沉降）对BSCs生长发育和氮素循环过程的影响。希望通过以上研究揭示BSCs在荒漠生态系统氮素输入过程中的作用及外源性氮输入对BSCs演替的影响，从而理解BSCs的生态功能，为荒漠化土地防治及生态修复提供理论支持。论文的主要研究内容和结果如下：(1) 通过室内模拟实验研究了不同降雨模式下BSCs叶绿素荧光参数（Fv/Fm）和固氮酶活性（NA）的恢复过程。结果发现，早期演替阶段BSCs的Fv/Fm恢复速率几乎不受干燥时长的影响（蓝藻结皮：r = 0.127，p = 0.073；藻-藓结皮：r = -0.046，p = 0.522），而晚期演替阶段的苔藓结皮Fv/Fm的恢复速率与干燥时长呈负相关（r = -0.514，p < 0.001）。BSCs的NA在0-7.7 nmol C2H4·cm-2·h-1。早期演替阶段的BSCs显示出相同的NA恢复模式和不同的NA速率，而苔藓结皮显示不同的NA恢复模式：NA恢复过程有24 h的延迟。干燥时长不超过8天时，则干燥时间越长，早期演替阶段BSCs的NA越低，但在此较短的干燥时长范围内，苔藓结皮的NA恢复并不受干燥时长的影响。相反，较长时间的干燥后（4-6个月），所有演替阶段的BSCs均恢复了较高的NA。不同演替阶段BSCs对降雨格局的响应存在差异，频繁降雨能够增加早期演替阶段BSCs的固氮，而长时间的湿润时间（较大的降雨或者长时间降雨）将有利于晚期演替阶段的苔藓结皮的固氮。(2) 原位研究了不同降水形式下（非降雨水分和降雨）BSCs生理活性的恢复过程。结果发现非降雨水分能够诱导BSCs生理活性（包括Fv/Fm、碳交换以及固氮酶活性）的恢复，然而，非降雨水分带来负的碳平衡以及较低的固氮酶活性。模拟降雨条件下，复水后3小时内BSCs能够恢复各项生理活性并开始固碳，而非降雨水分条件下BSCs的生理活性较低且恢复较慢。所有演替阶段BSCs的非降雨水分捕获量和Fv/Fm最大恢复值之间呈显著正相关（蓝藻结皮：r2 = 0.681， p < 0.001; 藻-藓结皮：r2 = 0.495， p < 0.001; 苔藓结皮：r2 = 0.480，p < 0.001）。随着BSCs演替，年有效的非降雨水分事件随着结皮演替而增加，蓝藻结皮、藻-藓、苔藓结皮时间分别为29.8、89.2、110.7天。苔藓结皮和藻-藓结皮能更有效地利用非降雨水分，因此非降雨水分可能是苔藓适应荒漠干旱环境的重要水分来源。但是，荒漠生物主要利用非降雨水分维持存活，其生物量的积累仍然需要大的降雨。（3）苔藓拓殖和发育对固氮生物和固氮作用的影响。通过研究苔藓结皮中固氮微生物群落结构、分布和固氮酶活性，以及苔藓对BSCs固氮作用的影响，发现苔藓结皮的固氮生物群落中，具异形胞的丝状蓝藻丰度高达98.6%，同时苔藓结皮的固氮酶活性需要光照，表明具异形胞丝状蓝藻发挥主要的固氮作用。大量的丝状固氮蓝藻附生于苔藓假根，分布于数毫米深的土层中，苔藓附生蓝藻固氮能力与完整结皮相当。添加葡萄糖溶液48 h以后，苔藓结皮的固氮酶活性和固氮基因的表达量在分别升高约16倍和5倍。苔藓叶片部分固氮酶活性很低，但是去掉叶片后假根部分固氮酶活性显著降低（p < 0.01），添加葡萄糖能够显著提高假根部分的固氮酶活性（p < 0.01），推测苔藓可能通过为附生蓝藻提供光合产物来促进其固氮活性。苔藓取代表层自由生长的蓝藻后，附生蓝藻成为主要的固氮生物，固氮过程受到复杂的调控及苔藓光合作用的影响，可能解释为何苔藓结皮固氮活性恢复更为缓慢。（4）BSCs生长过程对氮沉降的响应。在人工诱导形成的BSCs区域，选择蓝藻结皮、藻-藓结皮、藓-藻结皮和苔藓结皮4个演替阶段的BSCs建立原位样方，分3次添加0、3、9、18 kg N ha-1yr-1 4个水平的NH4NO3以模拟氮沉降，分析不同季节BSCs的生理活性、速效养分、生物量和碳氮比（C:N）等指标。结果发现：各演替阶段BSCs的生理活性、速效养分和生物量等指标均表现出明显的季节动态；各演替阶段BSCs的光合作用（Fv/Fm和净光合作用）和呼吸作用的变化类似；早期演替阶段BSCs的固氮酶活性在7月份和11月份较高，而苔藓结皮则是7月份和9月份较高。早期演替阶段BSCs的速效养分均在生长季降低，在非生长季升高，而苔藓结皮只有无机氮有类似趋势。苔藓结皮的有机碳和叶绿素a（Chl a）的动态变化不同于早期结皮。氮添加对不同演替阶段BSCs无机氮含量没有促进作用，对各阶段BSCs微生物群落结构没有影响。但是氮添加促进了各阶段BSCs尤其是苔藓结皮的净光合作用以及Chl a、有机质和总氮的积累。C:N和固氮酶速率等指标反映BSCs中仍然存在氮素限制。BSCs的氮限制程度具有结皮类型和生长季节差异性。在未来氮沉降增加时，氮沉降可能部分缓解氮限制，但生物固氮仍然是不可替代的重要氮源。（5）BSCs氮素循环过程对氮沉降的响应。对各演替阶BSCs建立原位样方，分3次添加0，3，9，18 kg N ha-1yr-14个水平的NH4NO3，分析不同季节BSCs的氮素形态、氮素转化过程和氮循环功能基因丰度。结果表明：氮添加对BSCs中不同氮形态含量的影响比较小，但是对结皮的氮循环产生重要影响，导致氮素的雨季淋溶损失增加，以NO3--N形式淋溶损失的氮素占氮素添加量约有6-56%；外源性氮输入对BSCs的固氮活性有抑制作用，但并不能完全抑制；氮添加促进氨氧化速率和反硝化速率，从而促进保留在土壤的无机氮持续损失。BSCs能够快速地响应氮沉降，通过减少固氮，增加淋溶、硝化和反硝化过程调节土壤氮库，从而对氮沉降有一定的缓冲作用。综上所述，水分是荒漠生态系统首要的限制因子。单次降水以及季节或年际降水格局决定了BSCs的生长动态。BSCs演替过程中，苔藓逐渐占据土壤表层，取代藻类成为主要的光合生物；附生固氮蓝藻也取代自由生固氮蓝藻成为主要的固氮生物，其固氮过程受到复杂的调控和苔藓的影响，导致苔藓结皮光合固碳和固氮作用对降水的响应发生显著变化，从而表现出与早期结皮不同的生长动态。BSCs的氮限制程度具有结皮类型和生长季节差异性。氮沉降可能部分缓解氮限制，这是由于BSCs对氮素的保留能力很低，使得氮添加后土壤无机氮库很快恢复至正常水平。生物固氮仍然是不可替代的重要氮源。BSCs氮循环过程能够快速地响应氮沉降，通过减少输入、增加输出调节土壤氮库，从而对氮沉降有一定的缓冲作用。关键词：生物土壤结皮，演替，生物固氮，降水，生理活性，氮循

东湖生物膜的建群过程及其生理特性研究

为探讨天然水体中生物膜的建群过程及生理特性,本研究将人工基质大理石投放到东湖沿岸带浅水区域,分析了生物膜在人工基质上从开始建群直至发育为成熟群落,并最终衰退的整个过程。结果表明,建群过程中,生物膜的生物量(叶绿素a、蛋白质、干重、无灰干重)、营养物质含量(总氮、总磷)均呈现先上升后下降的趋势,各指标之间具有显著相关性。低温会减缓生物膜的生长,弱光会加剧生物膜的衰退,生物膜的生长发育会影响周围水体氮、磷元素浓度。生物膜中碱性磷酸酶活性与自身生物量呈显著正相关性。水体中氮/磷的比值决定生物膜中氮/磷的比值。刚毛藻属是东湖生物膜的优势物种。对生物膜建群过程及生理特性的研究,有助于更好地将生物膜应用于污染水体的净化和修复

干燥对人工生物土壤结皮固氮酶活性恢复过程的影响

本文研究了不同演替阶段的人工生物土壤结皮其光合和固氮酶活性恢复过程对干燥时长的响应.生物土壤结皮通过人工接种丝状土壤蓝藻诱导形成,并根据藻类和苔藓丰度的不同划分为蓝藻结皮、藻-藓结皮、藓-藻结皮和苔藓结皮等4个演替阶段.经不同时长干燥处理的结皮,复水后测定其光合活性(F_v/F_m)和固氮酶活性(NA)的恢复过程.结果表明,苔藓结皮Fv/Fm的恢复速率与干燥时长呈负相关,但其他演替阶段结皮的Fv/Fm恢复速率几乎不受干燥时长的影响.早期演替阶段的结皮(藻结皮、藻-藓结皮和藓-藻结皮)显示出相同的NA活性恢复模式和不同的NA速率,而苔藓结皮NA活性的恢复较慢.光照条件下,干燥时长不超过8天时,则干燥时间越长,早期演替阶段结皮的NA活性越低,但在此较短的干燥时长范围内,苔藓结皮NA活性的恢复并不受干燥时长的影响;黑暗条件下,不同演替阶段结皮干燥两天后固氮酶活性均较低.相反,较长时间的干燥后(4~6个月),所有结皮均恢复了较高的NA活性.结果表明,不同演替阶段的人工生物土壤结皮其生理活性对干燥有不同的耐受性

一种荒漠藻人工生物结皮固沙的接种方法

本发明公开了一种荒漠藻人工生物结皮固沙的接种方法，其步骤是：A、将海藻酸钠溶解于水中，形成质量分数为1%-5%的粘稠状溶液；B、将荒漠藻培养至每升培养物中荒漠藻生物量超过0.2g时进行收集，去除上清后获得藻浆；C、根据接种面积的不同，将相应的藻浆与海藻酸钠混合，混合均匀后进行接种；D、接种后的人工结皮根据沙层含水量进行常规养护，沙层含水量低于20%时进行养护，养护时间不超过15天。方法易行，操作简便，该方法能使荒漠藻接种之初即形成物理-生物混合结皮，待结皮内的荒漠藻生长发育到一定的程度后形成成熟的生物结皮，大大的加速了人工结皮对沙化土壤的固定作用。</p

一种苔藓与荒漠藻复合结皮的培育方法

本发明公开了一种苔藓与荒漠藻复合结皮的培育方法，步骤是：A、在夏季采集待修复地区自然生境中的优势苔藓种类；B、苔藓的活性恢复；C、用蒸馏水冲洗活性恢复后的苔藓结皮，获得苔藓配子体；D、消毒后的苔藓配子体放入固体培养基中进行培养获得苔藓原丝体；E、挑取苔藓原丝体进行液体静置培养获得分化的配子体，将配子体放入液体培养基中通气培养；F、将荒漠藻用液体培养基通气培养至对数生长期，去除上清后获得藻浆；G、将苔藓配子体与荒漠藻藻浆混合后接种至沙化土壤表面，培育获得苔藓和荒漠藻的复合结皮。方法易行，操作方便，加速了荒漠地区生物土壤结皮的演替过程，实现了干旱和半干旱地区荒漠化土壤快速的治理

Aripiprazole versus other atypical antipsychotics for schizophrenia

BACKGROUND: In most western industrialised countries, second generation (atypical) antipsychotics are recommended as first line drug treatments for people with schizophrenia. In this review we specifically examine how the efficacy and tolerability of one such agent - aripiprazole - differs from that of other comparable second generation antipsychotics. OBJECTIVES: To evaluate the effects of aripiprazole compared with other atypical antipsychotics for people with schizophrenia and schizophrenia-like psychoses. SEARCH METHODS: We searched the Cochrane Schizophrenia Group Trials Register (November 2011), inspected references of all identified studies for further trials, and contacted relevant pharmaceutical companies, drug approval agencies and authors of trials for additional information. SELECTION CRITERIA: We included all randomised clinical trials (RCTs) comparing aripiprazole (oral) with oral and parenteral forms of amisulpride, clozapine, olanzapine, quetiapine, risperidone, sertindole, ziprasidone or zotepine for people with schizophrenia or schizophrenia-like psychoses. DATA COLLECTION AND ANALYSIS: We extracted data independently. For dichotomous data we calculated risk ratios (RR) and their 95% confidence intervals (CI) on an intention-to-treat basis based on a random-effects model. Where possible, we calculated illustrative comparative risks for primary outcomes. For continuous data, we calculated mean differences (MD), again based on a random-effects model. We assessed risk of bias for each included study. MAIN RESULTS: We included 12 trials involving 6389 patients. Aripiprazole was compared to olanzapine, risperidone and ziprasidone. All trials were sponsored by an interested drug manufacturer. The overall number of participants leaving studies early was 30% to 40%, limiting validity (no differences between groups).When compared with olanzapine no differences were apparent for global state (no clinically important change: n = 703, 1 RCT, RR short-term 1.00 95% CI 0.81 to 1.22; n = 317, 1 RCT, RR medium-term 1.08 95% CI 0.95 to 1.22) but mental state tended to favour olanzapine (n = 1360, 3 RCTs, MD total Positive and Negative Syndrome Scale (PANSS) 4.68 95% CI 2.21 to 7.16). There was no significant difference in extrapyramidal symptoms (n = 529, 2 RCTs, RR 0.99 95% CI 0.62 to 1.59) but fewer in the aripiprazole group had increased cholesterol levels (n = 223, 1 RCT, RR 0.32 95% CI 0.19 to 0.54) or weight gain of 7% or more of total body weight (n = 1095, 3 RCTs, RR 0.39 95% CI 0.28 to 0.54).When compared with risperidone, aripiprazole showed no advantage in terms of global state (n = 384, 2 RCTs, RR no important improvement 1.14 95% CI 0.81 to 1.60) or mental state (n = 372, 2 RCTs, MD total PANSS 1.50 95% CI -2.96 to 5.96).One study compared aripiprazole with ziprasidone (n = 247) and both the groups reported similar change in the global state (n = 247, 1 RCT, MD average change in Clinical Global Impression-Severity (CGI-S) score -0.03 95% CI -0.28 to 0.22) and mental state (n = 247, 1 RCT, MD change PANSS -3.00 95% CI -7.29 to 1.29).When compared with any one of several new generation antipsychotic drugs the aripiprazole group showed improvement in global state in energy (n = 523, 1 RCT, RR 0.69 95% CI 0.56 to 0.84), mood (n = 523, 1 RCT, RR 0.77 95% CI 0.65 to 0.92), negative symptoms (n = 523, 1 RCT, RR 0.82 95% CI 0.68 to 0.99), somnolence (n = 523, 1 RCT, RR 0.80 95% CI 0.69 to 0.93) and weight gain (n = 523, 1 RCT, RR 0.84 95% CI 0.76 to 0.94). Significantly more people given aripiprazole reported symptoms of nausea (n = 2881, 3 RCTs, RR 3.13 95% CI 2.12 to 4.61) but weight gain (7% or more of total body weight) was less common in people allocated aripiprazole (n = 330, 1 RCT, RR 0.35 95% CI 0.19 to 0.64). Aripiprazole may have value in aggression but data are limited. This will be the focus of another review. AUTHORS' CONCLUSIONS: Information on all comparisons are of limited quality, are incomplete and problematic to apply clinically. Aripiprazole is an antipsychotic drug with a variant but not absent adverse effect profile. Long-term data are sparse and there is considerable scope for another update of this review as new data emerges from the many Chinese studies as well as from ongoing larger, independent pragmatic trials