生物多样性是人类赖以生存的基础。 受环境和气候变化的影响, 全球生物多样性丧失日趋严重, 研究区域生物多样性对保护濒危物种栖息地、 合理规划与利用区域资源具有重要意义。 基于2002年—2018年多光谱遥感植被产品中的NDVI、 EVI、 FPAR、 LAI、 GPP数据集, 构建了累积、 最小和差值三种动态生境指数(DHI), 结合气象数据和物种分布数据, 采用多元回归分析分别研究了①基于NDVI、 EVI、 FPAR、 LAI、 GPP多光谱遥感指数构建的DHIs评价生物多样性的适用性； ②累积、 最小和差值DHIs表达物种多样性的互补性； ③气候变化对我国生物多样性的影响； ④累积、 最小和差值DHIs表达物种丰富度的能力。 研究表明: ①基于同种MODIS多光谱植被指数的同一DHIs之间具有很强的相关性(相关系数0.77到0.98之间), 可相互替代； 同一植被指数的累积、 最小和差值DHIs之间有一定关联性, 但三者不可相互替代。 ②与基于NDVI、 EVI、 FPAR、 LAI产品数据构建的DHIs相比, GPP-DHIs监测我国生物多样性的能力最强, 且与物种丰富度之间存在良好的相关性(相关系数0.32到0.84之间)。 ③持续发生的气候变化会显著影响区域内的植被总生产力, 极端气候对大区域内的影响不大； 蒸散量对大尺度区域的植被总生产力影响比气温和降水的影响更显著。 ④环境变化对两栖动物物种丰富度影响最大, 其次是鸟类, 受影响最小的是哺乳动物。 ⑤我国累积DHI与最小DHI表现为自西北内陆向东南沿海地区逐渐增大的格局, 西北和华北地区, 高山、 高纬度地区, 以及西北沙漠地区最小DHI很小, 表明东南沿海区域的生态环境更适合生物生存, 恶劣的环境严重影响生物多样性； 差值DHI表现为东北、 华北较高, 华中、 华南较低的空间格局, 表明东北、 华北地区物种生存环境的变化较大, 华中、 华南地区物种的生存环境比较稳定。

为进一步了解2型糖尿病合并腹泻患者肠道菌群与肝肾生化指标之间的相关性, 收集了26例2型糖尿病合并腹泻患者和26例2型糖尿病患者的菌群数据和肝肾指标数据。采用单因素方差 (one-way ANOVA) 分析两者的肝肾指标的差异, 采用线性回归分析肝肾指标与肠道微生物α多样性的关联, 采用PERMANOVA程序分析肠道菌群β多样性结构差异, 然后采用Spearman秩相关测试分析肝肾生化指标与肠道菌群的相关性。结果表明: 两类人群肝肾指标中的甘油三酯(TG)、血尿素氮(BUN)具有显著性差异(P=0.006, P=0.003); 2型糖尿病合并腹泻患者的血清胆红素的升高与肠道菌群的物种多样性的降低相关; 2型糖尿病合并腹泻患者的拟杆菌、毛螺菌、普雷沃氏菌的含量降低, 但瘤胃菌的含量明显增高; 毛螺菌和瘤胃菌含量与血清胆红素呈正相关, 与TG的降低有关, 与BUN的升高无关。2型糖尿病合并腹泻患者的肝肾指标与肠道菌群存在相关性, 可为治疗2型糖尿病合并腹泻提供新菌群靶点。

土壤细菌群落在草地生态系统土壤碳、氮养分代谢和循环过程中发挥着关键作用。本研究以关帝山林区3种典型退化草地群落类型为研究对象, 选用高通量测序技术测定其土壤细菌群落组成及生物多样性, 采用QIIME软件、R语言和ANOVA方差分析对数据进行统计和分析。结果表明: 不同退化程度草地群落类型土层间土壤细菌群落组成及α多样性差异性显著; 重度退化的苔草草地(CS)表层土壤细菌α多样性最高, 利用和降解土壤有机质能力的芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和节杆菌属(Arthrobacter)的丰度值也最高; 草地土壤中反硝化细菌是重要的优势菌群, 其丰度含量随草地退化程度增加而显著增高; 土壤细菌群落可通过降解土壤有机质和土壤反硝化作用, 导致草地土壤有机质含量降低和土壤氮素流失, 进而加速草地的退化。本研究结论为阐明关帝山林区草地退化主要成因和开展相关生态恢复与保护工作提供了重要的科学依据。

土壤渗滤系统容易发生堵塞, 堵塞问题是土壤渗滤研究的热点问题。 利用三维荧光光谱(3D-EEMs)、 红外光谱(FTIR)、 紫外-可见光谱(UV-Vis)和高通量测序的方法研究了土壤渗滤处理老龄养猪废水发生堵塞过程中的光谱学特征和微生物多样性。 试验在一个小试规模的土壤渗滤系统中进行, 反应器为高50 cm、 内径4 cm的有机玻璃管, 底部设置采样口, 其中填充北京市顺义区试验基地内表层土, 废水自上而下流经系统。 三维荧光光谱分析表明, 系统完全堵塞之前, 经过处理之后, 溶解性有机物(DOM)转变为类富里酸, 而当系统发生了堵塞, DOM的组成基本不变, 只有进水中原本存在的类蛋白峰发生了微弱的红移, 有发生转化的趋势, 荧光峰的相对强度减弱, 表明DOM的浓度减小。 红外光谱分析表明, 进出水DOM主要成分为糖类、 酚类、 脂类、 有机酸及芳香类有机物。 紫外-可见光谱分析表明, 堵塞前、 堵塞时及堵塞后系统对DOM的去除率分别为17.26%, 37.24%和48.08%, 堵塞的发生对去除有色DOM浓度是有利的, 并且出水中大分子苯环结构减少。 反应器发生堵塞时, 下层土壤样品微生物多样性大于上层, 细菌的群落多样性大于真菌的群落多样性。 土壤样品中纲一级的主要优势细菌为Actinobacteria放线菌纲和Alphaproteobacteria α-变形菌纲的菌群, 主要优势真菌为Sordariomycetes粪壳菌纲和Eurotiomycetes散囊菌纲的菌群。 研究结果可以为解决土壤渗滤堵塞问题提供科学依据, 提高土壤渗滤推广应用范围。

高光谱遥感技术在环境保护领域中应用广泛, 本文概述了高光谱遥感技术在我国大气环境中污染气体、 温室气体监测, 水环境中重点水污染源水华、 水质、 饮用水源地安全监测, 生态环境的生物多样性、 植被类型监测、 土壤污染等方面的应用情况, 并指出目前存在国内高光谱卫星缺乏、 数据处理和信息提取能力不足等问题, 以及目前迫切需要发展搭载大气痕量气体差分吸收光谱仪、 温室气体监测仪、 高光谱成像仪等高光谱传感器的环境卫星后续星、 加强高光谱数据处理和信息提取攻关研究、 加快高光谱环境地面应用系统的建设等建议。

当今世界物种的减少和栖息地的丧失日益严重， 生物多样性保护已经成为最热门的话题之一。 遥感这种通过非接触式收集信息的科学， 及相应的估算生物多样性、 建立物种多样性的关系模型和进行生物多样性指数制图等功能， 已在生物多样性保护领域中得到了广泛应用。 从遥感传感器和遥感技术两个方面论述了高光谱遥感技术在生物多样性保护中的应用进展， 重点列举了光谱遥感在生物多样性保护中的成功应用实例。 对生物多样性保护的发展具有一定的参考价值。

沼气发酵系统是一个复杂的生态系统, 其污泥微生物超过99%是不可培养的。为了优化沼气池纤维素的转化效率、沼气的产率和开展污泥微生物多样性研究, 本研究采用化学裂解法、溶菌酶裂解法和QIAamp DNA Stool Mini Kit提取了沼气池污泥样品中微生物的总DNA, 对三种方法的DNA得率、纯度、大片段提取效果以及是否含有PCR反应抑制剂进行了研究, 最后对16S rRNA基因V3区的扩增产物进行了PCR变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)分析。与化学裂解法和QIAamp DNA Stool Mini Kit法相比, 溶菌酶裂解法得到的DNA量大、片段长、片段分布广、PCR扩增效率高; 同时PCR-DGGE图谱显示, 溶菌酶裂解法可更好地展示沼气池污泥中微生物的多样性。该结果为进一步提高沼气池中纤维素的转化效率和沼气生产优势菌种的质和量打下了一定的前期基础。