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关于生物多样性的调查(6篇)

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关于生物多样性的调查篇1

关键词:豆科植物;根瘤菌;根瘤特征;生态环境;抗逆性;努鲁尔虎山

中图分类号:Q949.9文献标识码:A文章编号:0439-8114(2013)12-2747-04

InvestigationofRhizobialResourcesofLeguminousPlantsinAohanCountyofNorthFootofEasternNuluerhuMountain

XUYa-jun1,ZHAOLong-fei1,XUGuo-xue2

(1.CollegeofLifeScience/EngineeringTechnologyResearchCenterofBiomassDegradationandGasification,ShangqiuNormalUniversity,Shangqiu476000,Henan,China;2.JinchanggouliangTownGovernmentofInnerMongoliaChifengCity,Chifeng024300,InnerMongolia,China)

Abstract:ThestudywasconductedtoinvesttherhizobialresourcesofleguminousplantsinAohancountyofnorthfootofeasternNuluerhumountain.Thetotalnumbersof326rootnodulesampleswerecollected,whichwerefrom13genera,21speciesofcultivatedandwildleguminousplants.Thesenodulesmainlydistributedonthelateralrootandfibre,themainshapesofthemwereclaviform,spherical,palmatedandfewcoralliformandsparganii,mostcolorofthemweresoilyellow,brownandpink,thefewwaswhiteorgreen.Besidesrelatedtothegeneticcharacteristicsanddevelopmentperiodofhostplants,thelegumesymbiosisnodulationwithrhizobiaandnodulecharacteristicswerecloserelationtoitsecologicalenvironment,includingmoisture,temperature,soilstructure,soilpH,etc.TheexperimentalresultsaboutresistanceshowedthatstrongresistanceofrhizobiatoNaCl,pH,heavymetalsionsofHg2+,Cu2+,andPb2+haddirectconnectionwiththegeographicenvironmentoflegumes.

Keywords:leguminousplant;rhizobia;rootnodulecharacteristics;ecologicalenvironment;resistance;Nuluerhumountain

共生体系是豆科植物与根瘤菌形成的生物固氮体系之一,具有最强的固氮能力,所固定的氮占整个生物固氮总量的65%,相当于全世界工业合成氮肥量的2倍,在农业生产和生态系统中起着极其重要的作用。豆科是被子植物中的大科,在全世界有约750属近2万种,我国约有150属1500多种。但这2万多种豆科植物中,进行过结瘤调查的尚不足16%[1]。努鲁尔虎山东段位于辽宁省和内蒙古自治区接界处,东北西南走向,海拔均在1000m以上,敖汉旗段属大陆性季风气候,年降雨量310~460mm,年平均气温为5~7℃。地下分布着丰富的矿产资源,但严重频繁的自然灾害制约着农牧林业的发展。受地形、气候、土壤结构等综合因素的影响[2],生长着大量野生或栽培豆科植物,如草本豆科植物黄芪、棘豆、高山豆、胡枝子等,木本豆科植物如紫穗槐、柠条儿等,它们在这种恶劣生态环境中能够顽强生长,一般都具有较强的抗干旱、耐盐碱、耐重金属等优良特性,且为这种环境中的先锋植物,为该地区的土壤体系提供了氮源。所以在防风固沙、生态恢复、保持水土、绿化环境等方面起着很重要的作用。为此,对努鲁尔虎山东部北麓敖汉旗段的豆科植物根瘤菌资源进行调查,可为根瘤菌种质资源的开发和利用提供科学依据。

1材料与方法

1.1调查路线

调查于2011年7-8月份进行,选择努鲁尔虎山东部北麓典型生态区域进行豆科植物根瘤资源调查,敖汉旗内的调查地点包括林家地乡镇、四家子镇、贝子府镇、金厂沟梁镇等。

1.2根瘤标本的采集

对每种豆科植物随机挖取植株,选取新鲜、饱满的根瘤,放入盛有变色硅胶的离心管,密封并按采集顺序编号,每株植物上的根瘤装在一管中。记录植物名、结瘤情况,包括是否结瘤、根系类型、根瘤大小、根瘤颜色、根瘤形状、着生部位。同时记录生态环境,包括采集时间、地点、经纬度、海拔、土壤类型、地形地貌、植物生长阶段、生境、伴生植物生态、土地使用情况等。

1.3根瘤菌的分离与纯化

对采集的干燥根瘤,先在无菌水中浸泡3~4h至根瘤充分吸胀,经无水乙醇处理20s,3%的次氯酸钠灭菌5min,用无菌水冲洗8~10次,在无菌条件下用镊子将根瘤压碎,挤出汁液,涂布于YMA培养基平皿上,置于28℃下恒温培养。采用稀释平板划线法,挑取单菌落,进行染色、镜检,并接入试管斜面中保存备用。

1.4根瘤菌理化特性的测定

对分离的菌株进行理化特性试验,主要包括耐盐性测定(NaCl4%、5%、6%、7%、8%)、温度(4、10、28、40、60℃)、重金属(Hg2+、Cu2+、Pb2+)抗性等特性的测定。

2结果与分析

2.1结瘤豆科植物资源调查结果

此次调查共采集到根瘤样品326份,包括野生和栽培豆科植物13属21种。从表1可以看出,采集到的豆科植物以菜豆属、苜蓿属、黄芪属、野豌豆属、胡枝子属为多,其中苜蓿属有天蓝苜蓿、紫花苜蓿、黄花苜蓿等3种;胡枝子属有胡枝子、达里胡枝子、截叶铁扫帚等3种,这些豆科植物中,除少数高山豆、甘草采集到较少根瘤外,其他豆科植物都能够结瘤。

2.2结瘤豆科植物的根瘤特征分析

对采集到的13属21种豆科植物根瘤的着生部位、形状、大小、颜色进行比较,结果发现,大多数根瘤着生在侧根或须根上,多数是草本、野生、栽培一年生和木本多年生豆科植物。如菜豆属的菜豆和绿豆根瘤着生以须根为主;苜蓿属的紫花苜蓿和野苜蓿,胡枝子属的胡枝子、达里胡枝子、截叶铁扫帚的根瘤主要着生在须根上;紫穗槐属、刺槐属、棘豆属、野豌豆属中的三齿野豌豆、蚕豆根瘤也主要着生在须根和侧根上;黄芪属、豇豆属、锦鸡儿属、甘草属、高山豆属的根瘤多数着生在须根上。而苜蓿属的天蓝苜蓿、大豆属的野大豆的大豆根瘤主要着生在主根上,少数为须根(表1)。

由表1可见,根瘤形状呈现多样性,主要有棒状、球状、掌状,少数呈珊瑚状、三棱形、掌状。如苜蓿属的野苜蓿,黄芪属的2种,锦鸡儿属的柠条儿,甘草属的甘草,高山豆属的高山豆,它们的根瘤呈现棒状;野豌豆属的三齿野豌豆和蚕豆的根瘤呈现掌状、棒状;菜豆属的菜豆、绿豆,胡枝子属的3种,紫穗槐属紫穗槐,大豆属的大豆和野大豆,豇豆属的豇豆,它们的根瘤都呈现球状;棘豆属的棘豆根瘤呈现掌状、扁平状;刺槐属的刺槐根瘤呈现珊瑚状、不规则状,苜蓿属的天蓝苜蓿根瘤呈扁球形、三棱形,紫花苜蓿根瘤呈钟状、掌状。以上分析表明,根瘤形态的多样化主要与植物有关,同属不同种的豆科植物根瘤形态往往是相似的。当根瘤菌侵染寄主时,寄主植物缺乏感染线或感染线分支不广,缺乏永久分生组织,则根瘤多呈圆形;当类菌体通过感染线感染寄主,而寄主植物具有永久分生组织,根瘤通常无限生长,一般呈棒状;当植物感染线在一个平面上有多个分支,根瘤多形成掌状,感染线分支较广,就会形成珊瑚状的根瘤。可见,豆科植物根瘤形态涉及到宿主植物的遗传因子而与根瘤菌种类关系不大[3]。

从根瘤的大小来看,所调查的13属豆科植物中,多数根瘤大小在1~3mm,而刺槐属刺槐、棘豆属的棘豆、大豆属的大豆根瘤相对稍大,最大可达6mm。蔺继尚等[4]研究表明,根瘤的形态结构受到当地长期干旱环境的影响,根瘤皮层明显比非干旱区豆科植物根瘤皮层厚。相对厚的皮层为根瘤中心区内的类菌体提供了一个适应范围较大的气体扩散屏障。表明根瘤皮层结构的改变足以抵御外界干旱的气候条件。

调查中发现根瘤的颜色多数呈土黄色、棕色、粉红色,少数为白色、绿色,这与寄主植物所处的发育期有一定的关系。如处于花期、果期的根瘤多呈饱满的粉红色、土黄色,少数呈白色和褐色。根瘤呈粉红色、黄色为有效瘤,由于豆血红蛋白的存在使根瘤呈粉红色,皮层较厚的根瘤呈现黄色,具有固氮酶活性,豆血红蛋白向类菌体提供低浓度和高流量的氧,是进行固氮作用的必备条件之一。而呈白色、绿色的根瘤属于无效瘤,颜色较深的根瘤是处于固氮的后期,颜色会逐渐变深,呈绿色、黑色,逐渐衰老,直至死亡、干瘪。

综上所述,豆科植物属间根瘤的特性差异较大,同属种间根瘤特性近似,表明根瘤的特征与宿主植物本身的遗传特性有一定的关系[5]。在努鲁尔虎山东部北麓常年多干旱少雨的气候条件下,豆科植物生态习性比较多样化,根瘤所呈现特点是豆科植物及其共生固氮适应环境的结果。

2.3生态环境对豆科植物结瘤特性的影响

根瘤菌侵染豆科植物形成根瘤是一个非常复杂的过程,经历根瘤菌对豆科植物根际互相识别、根毛弯曲、根瘤菌侵染形成侵入线等过程。影响豆科植物结瘤及根瘤特征的生态因素是多方面的,这里主要从水分、温度、土壤、pH等方面进行探讨。

调查结果表明,多数情况下豆科植物根瘤在数量、有效性方面都与土壤的含水量有密切关系。如在金厂沟梁镇上长皋村的北沟附近调查发现,大量的紫花苜蓿和胡枝子植株没有根瘤,而在大黑山山脚下相对湿润的河套里发现结瘤量较多的野生苜蓿、胡枝子植株,且根瘤多呈粉红色、土黄色。分析表明,部分原因是由于植株的生长发育受到土壤含水量的制约,侧根和根毛形成数目减少,妨碍根瘤菌的入侵,从而大大减少根瘤菌对植物根部浸染的机会。这与贺学礼等[6]的调查研究相一致,土壤含水量对根瘤的形成和固氮活性有较大的影响。

一般认为,温度低于7℃或高于40℃时,根瘤菌不能侵染豆科植物,不易形成有效根瘤,根瘤固氮酶不稳定,甚至失去活性。敖汉旗地处中温带,属于大陆性季风气候,冬季寒冷而漫长,夏季短而酷热,在调查中发现,林家地乡、四家子镇的高山豆植株生长很多,但是结瘤的植株很少,且根瘤相对较小,大小为1~2mm。但后期的研究进一步证实,温度对根瘤菌多样性的影响不显著,王卫卫等[7]研究也表明温度对于干旱区豆科植物根瘤的形成和固氮活性不是限定性因子。

土壤结构是土壤固相颗粒的大小及空间排列的形式,不仅影响植物生长所需的土壤水分和养分的储量与供应能力,而且还左右土壤中气体交流、热量平衡、微生物活动及根系的延伸等。土壤结构也直接影响根瘤菌和豆科植物的结瘤及根瘤特性。如在大黑山山脚下的贝子府镇采集甘草植株时,发现该地的土壤是岩石长期风化形成的的褐钙土,土质坚硬、碱性强,所以此地结瘤的甘草植株较少,且根瘤小,这可能与土壤通气性差有关。加之根瘤菌是好氧性微生物,土壤的通气状况影响根瘤菌在土壤中的活性和固氮活性。风化的钙质土壤使得土壤呈现碱性,碱性的土壤经豆科植物及与其共生的根瘤菌的长期共同进化,形成了耐碱的共生固氮体系。这一点课题组在我国西北地区豆科植物根瘤资源调查过程中得到了证实[2],如甘肃、陕北的多种豆科植物能够在偏碱的土壤中结瘤固氮。

2.4根瘤菌的抗逆性

试验结果表明,分离的这些根瘤菌具有较强的抗逆性。326株根瘤菌中88%的菌株在含7%的NaClYMA固体培养基上能够生长,有8株菌株甚至能耐受8%的NaCl。有80%的菌株在pH10的培养基上能够生长。对重金属的抗性试验结果表明,97%的菌株分别可耐受2mmol/L的Pb2+,0.05mmol/L的Hg2+和2.1mmol/L的Cu2+。这些抗性的获得可能与豆科植物生长的地理环境有直接的关系。努鲁尔虎山东部北麓敖汉旗境内,分布着丰富的矿产资源,如铁、金、铜、钨、铅、石灰石等矿产,长期的自然选择,“筛选”出了抗性强的微生物菌株,这为筛选和克隆抗逆基因提供了丰富的微生物资源。

3讨论

1)努鲁尔虎山东部位于辽宁省和内蒙古自治区交界处,属大陆性季风气候,年平均气温为5~7℃,昼夜温差较大,地形较为复杂,土壤种类繁多,生态环境较为恶劣。栽培的豆科植物相对较少,而野生的豆科植物分布较广。研究发现分离出的根瘤菌能耐受的温度范围较宽,对盐、pH、重金属等都有较强的抗性。如广泛分布的野大豆根瘤菌,98%的菌株可以耐受4~60℃15min,之后置于28℃下能够正常生长,并且97%菌株可耐受一定浓度的重金属Cu2+、Hg2+、Pb2+。这可能是根瘤菌已经适应这种特殊的气候和地理环境,和植物形成共生固氮体系,具有较宽温度适应范围、较强的抗重金属特性,这与陈文新等[8]的研究结果相似。根瘤菌与豆科植物共生关系的建立是细菌、植物及环境三方相互作用的结果,无论是栽培种还是野生种,豆科植物都需要与适应当地环境的根瘤菌建立共生关系。这为选育抗寒、抗重金属污染、提高环境固氮率的根瘤菌,开展根瘤菌遗传多样性与生态地理学之间关系的研究提供了条件。

2)影响豆科植物根瘤特性和能否结瘤的因素有很多,除土壤水分、结构、pH等因素外,还与土壤中营养元素、土壤微生物、光照、温度、植物的生育期、土壤含盐量、地貌特征、农药、化肥、农事活动等有关[7,9-12],这些因素都会对豆科植物的结瘤和固氮产生一定的影响,所以在调查中发现并非所有豆科植物都能够结瘤,如大黑山前子沟中的胡枝子很少发现有根瘤,大青山山顶的高山豆根瘤很少,且个体小等。可能与上述影响因素有关系,或许采样的范围不够广泛,采样时间对有些植物不适宜有关,因此对影响豆科植物结瘤的因素还需要进一步研究。

参考文献:

[1]陈文峰,陈文.我国豆科植物根瘤菌资源多样性及应用基础研究[J].生物学通报,2003,38(7):1-4.

[2]赵龙飞,邓振山,杨文权,等.我国西北部分地区豆科植物根瘤菌资源调查研究[J].干旱地区农业研究,2009,27(6):33-39.

[3]ALLENON,ALLENEK.TheLeguminosae:ASourceBookofCharacteristicsUsesandNodulation[M].Madison,Wisconsin:UniversityofWisconsinPress,1981.

[4]蔺继尚,王丽霞,关桂兰.长年干旱环境对新疆豆科植物根瘤形态结构的影响[J].应用生态学报,1993,4(3):299-302.

[5]韦革宏,龚明福,吕双庆.中国帕米尔高原根瘤菌-豆科植物共生资源调查[J].西北植物学报,2005,25(8):1618-1622.

[6]贺学礼,韦革宏,赵丽莉.陕西豆科固氮植物资源调查及生态分布[J].陕西农业科学,1996(1):35-37。

[7]王卫卫,胡正海.几种生态因素对西北干旱地区豆科植物结瘤固氮的影响[J].西北植物学报,2003,23(7):1163-1168.

[8]陈文新,汪恩涛,陈文峰.根瘤菌-豆科植物共生多样性与地理环境的关系[J].中国农业科学,2004,37(1):81-86.

[9]何庆元,胡艳,玉永雄.生态环境对根瘤菌竞争结瘤影响的研究进展[J].大豆科学,2004,23(1):66-70.

[10]陈卫民,张执欣,张宏昌,等.甘肃中西部豆科植物根瘤菌多样性调查研究[J].干旱地区农业研究,2006,24(1):183-186.

关于生物多样性的调查篇2

1研究地与研究方法

1.1研究地概况

南雄市地处韶关东北部山区,山地陡峻,山谷、夷平面众多,山地、丘陵约占总面积的73%。地带性植被为亚热带常绿阔叶林,森林覆盖率达63.4%。属亚热带季风湿润气候区,具大陆性气候特征,气候温暖,年平均气温为18.8~21.6℃;雨量充沛,年降雨量为1300~2400mm;全年无霜冻期为310d左右[5]。

1.2研究方法

1.2.1鸟类调查沿韶赣高速公路的路线,选择具有代表性的珠玑、梅岭两工作地进行调查。采用样线调查方式,每个地点选取两条样线,样线设在高速公路两侧,样线设置时考虑要有植被良好的地段,样线长均为2500m、宽200m;样点设置考虑具有典型生态特征水库、鱼塘、工地、村庄、农田、灌木丛,样点间距大于200m。调查方法为采用20~60倍望远镜观察、摄影、询问当地居民等,在样带上匀速行走,记录约200m范围内出现的鸟类种类和数量以及各种鸟类所处的栖息地特征,每个样点停留10min。每次调查采用绝对数量统计法记数[6-10],记录在此期间观察到的所有鸟并估算其与观察者之间的距离。

1.2.2确定数量级依观察到个体数占统计遇到鸟总数的百分比来确定鸟类的数量级:大于10%为优势种,1%~10%为普通种,小于1%为偶见种[11]。

1.2.3划分类型依据观察到鸟类出现的时间对其类型进行认定。居留型:留鸟(R)、迷鸟(P)、夏候鸟(S)、冬候鸟(W)、旅鸟(V)[12]。分布型:广布种(广)、古北种(古)、东洋种(东)[8,12]。保护级别:国家一级保护(I)、国家二级保护(II)、省级保护(G)[11]。

2结果与分析

2.1种类特征

经过1年的调查分析,共记录鸟类56种,隶属10目25科(表1),占广东省鸟类(504种)的11.11%,占韶关市鸟类(322种)的17.39%[1]。其中,雀形目最多,14科35种、占种数的62.50%;其次是鹳形目、鹃形目和鸡形目各4种,占种数的8%。优势种有麻雀1种、占2.04%,普通种包括斑文鸟、白腰文鸟、白鹭等21种、占37.50%,偶见种34种、占60.71%;国家Ⅰ级保护鸟类1种(黄腹角雉),国家Ⅱ级保护鸟类5种(小鸦鹃、褐翅鸦鹃、红隼、黑鸢、普通鵟),省级保护种类5种(黄胸鹀、黑头蜡嘴雀、白鹭、池鹭、苍鹭等)[6-8,12]。

2.2留型特征

调查发现,56种鸟中留鸟(R)有36种、占调查总数的64.29%,冬候鸟(W)9种、占16.07%,夏候鸟(S)2种、占3.57%。夏候鸟4种,分别为黑卷尾、白鹭、暗绿绣眼鸟、普通鵟;冬候鸟3种,分别为池鹭、绿鹭、苍鹭(在广东不发生迁徙);旅鸟、迷鸟各1种[11]。该调查发现,留鸟占主要部分,而且大部分是雀形目,因此留鸟是本地区鸟类的主要组成部分。

2.3区系特征

粤北地区动物地理可划归为东洋界中印亚界的华中区东部丘陵亚区[7]。从本地区所录鸟类情况来看,主要为东洋种28种,占所观测鸟类种类的50%;广布种11种,占19.64%;古北种17种,占30.36%。

2.4食性特征

从表1可以看出,该地区鸟类食以杂食性最多(27种),占48.21%。其中,以植物食物为主的有10种,以动物性食物为主的有8种,9种鸟类对动物和植物食物没有明显偏向。以动物为食物的鸟类24种,占42.86%,以植物为食物的鸟类5种,占8.92%,优势种类麻雀为杂食性,主要以植物种子为食;普通种类中,以动物性为主要食物的有10种,占普通种类的47.62%;以植物为主要食物的仅2种,占普通种类的9.52%;杂食性普通种类有9种,占普通种类的23.81%;以动物为主要食物的有6种,以植物为主要食物的有3种,食物为动植物没有明显差别的1种。

2.5鸟类群落与生境的关系密切

调查发现,在农田、灌木丛、鱼塘和水库等食物丰富、便于鸟类栖息的地方,所记录鸟的种类和数量比较多;灌木中种类最多(51种),数量最多的是棕背伯劳和黑领椋鸟;农田有36种,以植物种子为主要食物的鸟类较多,以斑文鸟、麻雀为主;鱼塘和水库周围鸟类种类和数量也很多(42种),水鸟如绿鹭、池鹭、白鹭等主要聚集于此,以绿鹭最多(在鱼池边的松树林中,最多曾单次记录达22只);民房周围主要是麻雀、大山雀。在山林及其他空旷地带等食物较少和不便鸟类隐蔽的地方,鸟类出现的种类和频率较少。在山林主要出现的种类有26种,主要为棕背伯劳和黑领椋鸟;空旷的地方主要出现的鸟类是麻雀、棕背伯劳和黑领椋鸟。

2.6不同月份鸟类数量变化特点

从图1可以看出,随着天气的寒冷,鸟类活动范围由高山处向低处寻食和活动。从9月份开始鸟类数量呈现一种上升状态,到1月达到最多,从4月份开始,天气逐步转暖,鸟类又逐步迁移向其他地方。我们在调查中还发现,在1、2月份,八哥、黑喉红臀鹎最多,3月份黑喉石即、褐头鹪莺比较多,5月份白鹭和黑卷尾比较多,家燕在7、8月份比较多。这种数量上发生变化可能与繁殖、食性有关系。

3结语

研究结果表明,南雄地区鸟类共10目25科56种,比《韶关市曲江至南雄公路环境影响报告书(报批稿)》中多出8科19种;大多数鸟类为雀形目,优势种有麻雀1种、占1.79%,普通种有斑文鸟、白腰文鸟、白鹭等21种,占37.5%。留鸟36种、占调查总数的64.29%,冬候鸟9种、占16.07%,夏候鸟2种、占3.57%。鸟类以杂食性最多(27种)、占48.21%,以动物为食物的鸟类24种、占42.86%,以植物为食物的鸟类5种、占8.92%。一些比较珍贵的品种,如国家Ⅱ级保护动物松雀鹰、白鹇、班头鸺鹠、领鸺鹠在调查过程中没有见到,而在乳源的南岭、始兴的车八岭能见到[1-2,4]。普通鵟、红隼、黑鸢、黄腹角雉可偶尔见到。研究结果表明,本次调查中南雄地区鸟类的种类和数量都在逐步减少,特别是靠近公路旁边的鸟类种类和数量逐见减少。鸟类的种类在2009年10月调查时,公路边还能记录到42种,2010年9月记录到鸟的种类仅23种,主要是一些胆子大的、种群数量多的鸟(如麻雀、鹊鸲、黑喉石即、大山雀、白腰文鸟、斑文鸟等)。高速公路边鸟的数量也有明显减少,如路边乌鸫、黑领椋鸟的数量曾与其他地方相同,但1年后这些鸟仅偶尔会在公路边的树木和草丛停落。针对高速公路边鸟类减少的现状,应采取如下措施:

关于生物多样性的调查篇3

20世纪90年代以来,“3S”技术(遥感技术RS、地理信息系统GIS和全球定位系统GPS)、分子生物学技术、数码影像技术(如自动相机技术或红外相机技术)等开始广泛应用于野生动物的调查研究。这些新技术的应用为实现非损伤性取样提供了有力保证。和传统调查方法(如样线调查法和痕迹调查法等)相比,红外相机技术主要用于调查陆生兽类和地面活动的鸟类,是目前野生动物调查中最适合快速评价的一种方法。

野生动物红外相机技术或自动相机监测技术是指通过自动相机系统(如被动/主动红外触发相机或定时拍摄相机等)来获取野生动物图像数据(如照片和视频),用于调查野生动物的物种分布、种群数量、行为和生境利用等重要信息,从而为野生动物保护管理和资源利用提供参考资料。早期用于野生动物调查的相机为胶片相机,采用绊绳、踏板等机械方式来触发相机拍摄影像。直到20世纪90年代后期,红外传感器触发的胶片式相机开始被广泛应用,但该类相机较为笨重,安装过程繁琐,而且价格昂贵。随着数码影像技术和网络信息技术的发展,近10年来数码红外相机成为主流,发展了多种型号,相关功能也越来越完善和多样化,价格也大幅降低,为野生动物调查研究提供了更多方便。红外相机可根据红外传感器工作原理分为被动式和主动式两种类型,其核心部件是红外/热传感器和相机。相对于主动式红外相机(由发射器、接收器和自动聚焦调节曝光相机3个主要部件所组成),被动式红外相机(所有部件组装成一个小型相机)因便于野外携带和安装而使用日益广泛。

红外相机技术在野生动物监测调查方面具有多项优点。它可昼夜连续工作,受栖息地环境影响小。它费用较低,操作简单,省时省力,专业要求低。它涉及类群(物种)多,是活动隐秘的物种(夜行性/食肉动物)的唯一有效调查方法。它对动物干扰小、无伤害,不存在动物伦理等问题。它无需获取动物的实体标本即可准确鉴定物种,甚至有些种类可进行个体识别,并可建立带有地理坐标的图片物种库和相关数据库。它图像直观,欣赏性强,可用于科普教育和保护宣传。目前,红外相机技术正广泛应用于世界各国的野生动物监测调查和科学研究,成为野生动物研究者和爱好者观察和记录野生动物的重要帮手。

国外红外相机或其他自动相机用于野生动物调查研究已有上百年的历史,但国内相关工作起步较晚。马世来和哈里斯(Harris)最早(1996)在云南高黎贡山地区将自动感应照相系统用于野生动物调查。近5年来,红外相机在我国野生动物监测中也得到了越来越多的应用,覆盖了我国主要植被类型,如针阔混交林、落叶阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、常绿阔叶林和热带雨林、沙漠和高原草地等。据不完全统计,目前我国各地投入使用的红外相机累计达到了近2万台。红外相机技术在我国野生动物监测调查中的应用包括重要珍稀濒危物种的重新发现、保护区野生动物本底资源调查和保护成效评价、野生动物的空间分布格局和活动模式、野生动物保护管理、城市动物监测与管理、动物行为和森林生态学、野生动物通道监测与道路交通的影响等。

难能可贵的是,通过红外相机所拍摄的照片或视频,让人们能够真实地感受到各种野生动物的存在――这是以往传统调查方法所无法做到的。红外相机技术让我们有了新的“火眼金睛”来客观地观察和记录野生动物的美丽瞬间,这是一个重要的技术进步。

红外相机技术在野生动物调查研究中的应用前景是广阔的。利用这一技术,可以完成4个方面的重要工作。

一是建立针对多个类群(物种)的统一监测规范(定时、定点、定量)。红外相机监测到的动物种类包括了多数兽类和地面活动的鸟类。目前通过红外相机技术在全国各地已累计记录兽类物种120余种、鸟类物种180余种。这些珍贵影像包括猛兽王者如印支虎、东北虎、东北豹、华北豹、雪豹、云豹等猫科动物,近期新定名的灵长类物种――怒江金丝猴,难见踪迹的安微麝、黑麂、貂熊、黑熊、棕熊、羚牛、印度野牛,还有艳丽多姿的孔雀雉、白冠长尾雉、黄腹角雉、红腹锦鸡、八色鸫等鸟类。建立区域性、全国尺度的统一红外相机监测规范,有利于保证监测数据的可比性。

二是建立数据管理与数据分析的统一标准。与过去监测方法不同的是,红外相机所获得的图像数据是海量的,但所得图像不能直接用于统计分析,需要从图像获取有关动物种类及其数量、分布和行为等数据。红外相机所获得的图像数据(照片或视频)可建立规范的数据库,且可对图像内含的数据和属性进行标准化分析和处理。

三是实现监测数据信息的网络化和可视化。当前,网络信息技术为红外相机监测数据实现信息网络化和可视化提供了有力保障,有助于建立区域性、乃至全球性的监测网络。图像和其他相关数据较为直观,可通过网络快速,并产生重要影响。

四是有效促进团队协作和数据、成果共享。基于上述3个方面,红外相机的广泛应用和区域或全球监测研究网络建设将加强团队协作,将促进野生动物监测数据和成果共享。例如,依托中国森林生物多样性监测网络,中国科学院组织有关研究所、高校和各级保护区联合建立了我国野生动物红外相机监测网络,目前已发展了20多个监测样区,覆盖了我国温带、亚热带和热带等主要植被类型。

尽管红外相机技术有诸多优点,红外相机技术作为一项新的野生动物常规监测手段仍面临一些问题。比如,如何存贮和管理通过红外相机所获取海量的图像数据,高效完成物种识别和相关数据分析,并将这些数据信息及时提供给研究者、管理决策部门和公众,已成为红外相机监测所面临的关键问题。近期,中国科学院动物研究所组织研发的基于野生动物红外相机监测的图像数据管理系统CameraData(http://)为解决红外相机图像数据管理和分析提供了一个开放的、多用户的网络交互式平台,集成了野生动物图像数据规范存贮、标准化分析和数据共享功能,实现了网络化管理,并将按监测区域和类群(物种)建立多种类型的数据库、图片库和物种分布地图等。红外相机技术虽然近年来在我国的应用有所发展,但对我国许多科研人员和基层技术人员而言仍属于一种相对新的监测技术,执行标准会因研究者或调查者各自的研究目标、经验和所掌握的信息资料不同而存在较大差异。因此,需要定期组织相关培训和学术研讨,推动我国野生动物多样性红外相机监测规范的建立和执行。要做到对每个监测样地中所有生物类群的全面监测是极为困难的。监测规范应充分考虑野生动物在时间和空间上分布和活动的异质性。

关于生物多样性的调查篇4

关键词:草原野生植物保护

我国是草原资源大国,草原资源极其丰富。草原植物是草原的基本构成成分。经调查,我国共有草原饲用植物6704种,分属5个植物门、246科、1545属。我国特有的草原植物种类也很丰富,共有13个科、45个种是我国特有的植物种。我国草原是中国乃至世界重要的种质资源库。保护草原野生植物重要性草原野生植物是我国重要的生物种质资源,对于维持草原生物多样性和保持草原生态平衡具有十分重要的作用。这些重要的野生植物资源在漫长的自然选择过程中获得了适应当地环境的优良特性,蕴藏着丰富的种质资源。草原野生植物一是具有重要的药用、工业用等经济价值,如虫草、从蓉、甘草、麻黄草;二是许多草原饲用野生植物是栽培植物的野生祖先和亲缘种,新植物品种选育的基础素材,如禾本科的大看麦娘、豆科的细齿草木犀、野大豆等。我国草原饲用野生植物种质资源概括体来有”三多”,即当今世界栽培牧草的野生祖先在我国的多、近缘野生种多及珍贵牧草种类多;草原野生植物还是非常重要的保护生态环境的作用,如发菜、固沙草等。因此保护和利用草原野生植物具有十分重要的作用。

一、我国草原野生植物保护现状

由于长期以来生态环境的日益恶化导致我国草原生态环境不断恶化,生态景观遭到破坏,生物多样性受到严重威胁,草原植物种质资源日益减少,许多草原野生植物己面临濒危。根据国家环保总局第一批公布的《中国珍稀濒危保护植物名录》389种植物中,我国草原植物有29科、51种及3个变种,占全部的13.88%。我国草原野生植物种类受威胁高出10%-15%的世界平均水平5个百分点,特别是自然条件严酷的长江、黄河源头及上游高寒草地,其植被及野生植物资源更是遭到严重破坏。

虽然我国在80年代曾经组织有关单位开展了全国性的草原资源调查,基本上摸清了我国草原野生植物家底,但近二十多年来,我国草地生态环境的恶化以及滥采滥挖对草原野生植物种质造成了极大的破坏,因此急需组织开展草原野生植物调查研究工作。

二、草原野生植物保护探讨

在开发利用草原饲用植物资源时有必要十分珍视它们的存在与发展。因此积极采取措施,保护我国草原野生植物,特别是珍稀濒危植物,是当前急需要开展的工作,也是一项重要的历史性任务。

1、草原野生植物普查

组织开展草原野生植物种质资源普查工作。主要按照《中国珍稀濒危保护植物名录》,同时结合《中国草地资源》所收集的草原野生植物种类进行普查,重点调查内容有种类、分布、数量等,并进行统计分析,指出每一种类现状和发展趋势,最终提出保护方案。通过普查,建立为建立我国草原野生植物的数据库。技术路线可以以80年代草地资源调查为基础,制定切实可行的普查方案,以地面调查为主,充分利用遥感技术。提高效率,节约资金,保证数据科学性。

2、草原野生植物种质资源收集整理

组织开展草原野生植物种质资源收集整理保存工作。采取异地保护措施,组织有关单位将植物种质资源的繁殖材料(主要是种子)采回,放在人工控制的环境中进行长期保存,主要是采用低温冷库进行异地保存。目前急需针对普查结果,将那些濒临灭绝的草原野生植物进行保存。

3、利用草原自然保护区开展保护

建立草原自然保护区是国内外公认的保护草原动植物资源的重要措施。因此,急需对现有的13个草原类自然保护区(其中部级保护区1个)进行摸底调查。重点对保护区法规、规程制定、勘测划界(核心区、实验区和缓冲区)、保护区生物多样性保护情况、标本收集、制作、维护、更新以及科研等情况进行调查研究。通过这项工作基本摸清和掌握目前我国草原类自然保护区的生物和物种多样性,及其动态变化情况,在此基础上提出草原类自然保护区建设规划,同时提高保护区的管理水平,并为保护全国生态环境建设提供理论依据和实践证明。

4、开展草原野生植物保护与利用情况调研

通过实地调研和发放有关调研问卷,对全国草原野生植物保护与利用情况进行调研,对目前各地在草原野生植物保护与利用方面所采取的政策和主要措施调查,进一步总结分析我国草原野生植物保护与利用工作,提出草原野生植物保护与利用工作思路,向有关部门提出切实可行的工作措施,进行实施,提高草原野生植物保护与利用工作水平,加大保护力度,保护资源,保持生物多样性。

5、加强草原野生植物保护管理

长期以来,我国对草原野生植物缺乏有效的机构进行管理,同时采取的措施难以保证这项工作长期有效的开展。2003年农业部成立了农业部草原监理中心,对草原野生植物进行监督管理是中心的主要职能之一。各级政府部门也加强了对草原野生植物保护管理工作。当前急需在明确管理机构后,制定相应的规章制度,采取有效措施,加强对草原野生植物管理,尤其是那些具有一定经济价值的野生植物,如甘草、麻黄草等,更要加强采集、收购等管理工作,切实保护资源,维护生物多样性和生态平衡。

关于生物多样性的调查篇5

Abstract:InLvliangMountains,GuancenMountaininthenorthernsection(38.5°N),GuandiMountaininthemiddlesection(37.5°N),andWuluMountaininthesouthernsection(36°N)wereselectedasstudyareasinthisresearch.Plantgrowthcharacteristicsofarbor,shrubandherbweresurveyedintheLvliangMountainsinlateJuly2015tostudyonthevariationsofplantgrowthcharacteristicswithlatitudinalgradients.Theresultsshowedthat:①thebasaldiameterandheightofarborshowedunimodaltrendswithlatitudes,increasedatfirstandthendecreased.ArborgrewbetterinthemiddlesectionofLvliangMountains,whichwasthesamewiththedeciduousarbor,buttheevergreenarbortendedtothenorthernsectionofLvliangMountainsingrowthwell.②Shrubspeciesdiversitytrendedtoincreasewithdecreasinglatitudes.ThespeciesdiversitywasgreaterinthesouthernsectionofLvliangMountainswhereshrubhasweakercompetitionandmoresteadycommunity.Forgrowingwell,evergreenshrubtendedtothesouthernsectionofLvliangMountains,whereasdeciduous?shrubtendedtothenorthernsectionofLvliangMountains.③Herbspeciesdiversityincreasedatfirstandthendecreasedwithlatitudes.Indifferentlatitudes,thespeciesdiversityindexesofperennialherbwerehigherthanannualherb.AnnualherbwasdominantinthemiddlesectionofLvliangMountains,whileperennialherbwasdominantinthenorthernsectionofLvliangMountains.Asawhole,thedistributionpatternsofarborandherbspeciesdiversitytrendstobethelargestinthemiddlesectionofLvliangMountains.

关键词:吕梁山;分布格局;纬度梯度;植物物种多样性

Keywords:LvliangMountains;distributionpattern;latitudegradients;plantspeciesdiversity

中图分类号:Q948.1文献标识码:A文章编号:1006-4311(2016)20-0198-05

0引言

生物多样性是生态学研究的基本内容,也是全球变化研究的热点问题,对于维持全球生态平衡、促进人类可持续发展具有重要意义[1]。100多年来,物种多样性沿地理梯度的变化一直是生物多样性研究的一个重要议题[2]。有研究认为物种丰富度随纬度升高呈递减趋势[3,4],但也有研究表明物种丰富度随纬度无显著梯度变化[5]。对此,不同学者分别提出了不同理论或假说进行解释,但得出的结论不尽相同。

山地以其复杂的地形地貌特征和生境的多样性,造就了多样的植被类型及复杂的生态系统复合体,因此是国内外学者研究的焦点[6]。对大兴安岭物种多样性的研究表明,随着纬度减小植物物种多样性呈增大趋势[7];对云南山区种子植物属的研究发现,热带地区的种子植物属多样性与纬度梯度呈负相关关系,温带地区的植物属多样性与纬度呈正相关关系[8]。可见,不同山地不同种类的物种多样性及其空间分异的纬度格局存在差异,需要进一步探讨植物多样性沿纬度梯度分布的一般规律。

吕梁山本底自然环境属性恶劣,沟壑纵横,植被稀少,水土流失严重,森林覆盖率仅为18.5%,是重要的生态功能区,研究吕梁山植被对促进吕梁地区经济社会发展与人口资源环境相协调具有积极作用[9]。以往对吕梁山植被生长特征的研究,多是针对单个山体,而从系统论的观点将吕梁山作为一个整体进行植被生长特征的纬度变化研究尚较少报道。因此,本研究在吕梁山同时将北部的管涔山、中部的关帝山和南部的五鹿山作为研究区域,进行气候变化和人类干扰背景下吕梁山植被生长特征的纬度变化格局研究。

1材料与研究方法

1.1研究区概况

管涔山位于忻州市宁武县东寨镇(地理坐标为38°57′~39°03′N,112°36′~112°37′E),年均温6~7°C,年均降水450~500mm;植被具明显垂直分布:1300~1500m为森林草原带,1350~1700m为落叶阔叶林带,1700~1850m为针叶混交林带,1750~2600m为寒温性针叶林带,2450~2772m为亚高山灌丛草甸带。关帝山位于吕梁市交城县庞泉沟镇(地理坐标为37°20′~38°20′N,110°18′~111°18′E),年均温3~4°C,年均降水830.8mm;植被垂直分布明显,划分为4个垂直带:落叶阔叶林带(800~1600m)、针阔叶混交林带(1600~1750m)、寒温带针叶林带(1750~2600m)和亚高山灌丛草甸带(2600~2831m)。五鹿山位于临汾市蒲县和隰县交界处(地理坐标为36°23′~36°38′N,111°2′~111°18′E),年平均气温8.7°C,年均降水量500~560mm;植被具明显过渡性,地带性植被为落叶阔叶林。

1.2样地设置

于2015年6月下旬,沿吕梁山南北走向选取实验样地。首先,在水平方向上沿不同纬度将吕梁山分为北部的管涔山、中部的关帝山和南部的五鹿山,其平均纬度分别为38.5°N、37.5°N和36°N,进行吕梁山植被生长特征的水平格局调查。然后,同一山体在垂直方向上分不同海拔高度进行吕梁山植被生长特征的垂直格局调查。管涔山上调查到5种自然植被类型:落叶阔叶林、针阔叶混交林、灌草丛、常绿针叶林和亚高山草甸;关帝山上调查到4种自然植被类型:灌草丛、针阔叶混交林、常绿针叶林和亚高山草甸;五鹿山上调查到3种自然植被类型:灌草丛、灌木林和落叶阔叶林。最后,根据植物生活型设置不同面积的样方:落叶、常绿乔木的样方大小为20m×50m,面积为1000m2,同一海拔高度处采样1次;落叶、常绿灌木的样方大小为10m×20m,面积为200m2,同一海拔高度处采样3次;一年生、两年生、多年生草本的样方大小为1m×1m,面积为1m2,同一海拔高度处采样5次。本实验共设置样方108个,详见表1。

1.3植被调查

于2015年7月下旬,进行吕梁山植被生长特征调查,使用GPS记录调查位置的地理坐标和海拔高度。乔木按株调查其种类、数量、基径、胸径和高度;灌木按株或丛进行调查,指标包括种类、数量、高度和冠幅,所用工具为5m高塔尺;草本按种进行调查,测量时每个物种视其数量取其平均值作为记录数据,指标有种类、数量、高度、盖度和频度,其中高度的测量工具为3m长钢卷尺,频度和盖度的测量工具为自制1m×1m的铝质样方框(内部分100个10cm×10cm小格)。调查中的陌生种用标本夹采回在实验室利用植物检索表或由从事植物分类学研究的专家进行鉴定,不同物种生活型(落叶、常绿乔灌木和一年生、两年生、多年生草本)的辨认,则由《中国植物志》查阅得到。

1.4数据分析

采用α多样性指数(Margalef指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Pielou指数)对吕梁山不同纬度灌木、草本植物的物种多样性进行计算分析,公式如下:

式中,IV为重要值,ra为相对多度,rh为相对高度,rf为相对频度,rc为相对盖度;H′为Simpson指数;H为Shannon-Wiener指数;E为Pielou均匀度指数;i为实验样地样方框内的植物物种,S为实验样地样方框内所有植物种类的总和(即Margalef指数)。

用SPSS16.0软件和Origin8.1软件进行方差分析和绘制分析图。

2结果与分析

2.1吕梁山不同纬度乔木植物的生长特征

吕梁山乔木植物的基径和高度随纬度呈现出先增后减的单峰变化格局(图1A),其中37.5°N处的乔木基径和高度显著高于38.5°N和36°N(P0.05)(图1B);落叶阔叶乔木的基径和高度随纬度降低表现为先增后减的变化趋势,其中基径在37.5°N处显著高于38.5°N和36°N(P36°N>38.5°N(P

2.2吕梁山不同纬度灌木植物的物种多样性

吕梁山灌木植物的物种多样性指数除Pielou指数外,均随纬度降低呈现出增大的变化格局(图2)。Pielou指数的最小值出现在37.5°N处,其变化趋势表现为36°N>38.5°N>37.5°N,表明吕梁山中部的灌木群落稳定性最小,物种竞争最大;Margalef指数、Simpson指数、Shannon指数的最小值均出现在38.5°N处,最大值均出现在36°N处,表明物种多样性随纬度降低而增加。常绿灌木和落叶灌木的重要值随纬度表现为不一致的变化趋势(表2)。随纬度降低,常绿灌木的物种数和重要值呈增加趋势,落叶灌木的物种数表现为递增,但重要值递减。以上表明,吕梁山灌木植物生长趋向于南部。但就生活型而言,常绿灌木生长趋向于吕梁山南部,而落叶灌木生长趋向于吕梁山北部。

2.3吕梁山不同纬度草木植物的物种多样性

吕梁山草本植物的物种多样性指数随纬度呈先增后减的单峰变化格局,其最大值均出现在37.5°N处,且Margalef指数和Shannon指数在36°N处出现较大幅度降低(图3)。就物种重要值而言(表3),一年生草本的重要值与物种数在37.5°N处出现最大值;多年生草本的重要值在36°N处出现最大值,但该处的物种数大幅度低于37.5°N和38.5°N,这表明一年生草本在吕梁山中部占优势,而多年生草本在吕梁山北部优势明显。但整体而言,不同纬度处的物种多样性指数都是多年生草本高于一年生草本(表4),说明吕梁山的草本植物以多年生草本占优势。一年生草本植物的物种多样性指数的变化趋势为37.5°N>38.5°N>36°N;多年生草本植物的Simpson指数和Shannon指数的变化趋势为37.5°N>38.5°N>36°N,Pielou指数的变化趋势为37.5°N>36°N>38.5°N。可见,吕梁山草本植物的物种多样性分布格局倾向于中部最大。

3讨论

3.1乔木植物基径和高度的变化

乔木生长受立地条件等因素影响较大,其分布格局是不同尺度上地形、土壤、气候等各种环境因子作用的结果[10]。本研究得到吕梁山乔木植物的基径和高度均随纬度升高呈现先增后减的单峰变化格局,在吕梁山中部乔木植物长得更为高大;乔木植物的纬度梯度结构异质性较强,落叶阔叶乔木多集中于吕梁山中部,而常绿针叶乔木生长趋向于吕梁山北部。这可能是由于纬度梯度和人类干扰影响了吕梁山乔木群落的分布。北部的管涔山位于吕梁山较高纬度,易受蒙古高原气候影响,大陆性气候特点明显,处于暖温带落叶阔叶林与温带草原过渡区,广泛分布有云杉(Piceaasperata)、白e(Piceameyeri)、青e(Piceawilsonii)等天然针叶林[11];中部的关帝山和南部的五鹿山位于吕梁山偏中纬度和较低纬度,属暖温带南部落叶阔叶林亚地带向暖温带北部落叶阔叶林亚地带的过渡地带,多分布有辽东栎(Quercuswutaishanica)、山杨(Populusdavidiana)等天然或人工阔叶林[11]。同时,北部管涔山作为国家森林公园,游客众多,盲目开发对乔木自然生长造成一定影响;中部及南部的关帝山和五鹿山开发条件良好,过度砍伐较为严重[12]。因此,在不破坏吕梁山自然形成的纬度梯度格局情况下,限制人类活动干扰是保护吕梁山乔木群落的有效措施。

3.2灌木植物物种多样性的变化

物种多样性研究在整个生物多样性研究中占有非常重要的地位,是群落生态学研究的重要课题[13]。Gentry等[14]研究了植物物种多样性随纬度梯度的变化规律,发现随纬度降低植物群落物种多样性和丰富度明显增加。谢晋阳等[15]对温带森林植物物种多样性的研究结果表明,随着纬度不断降低落叶阔叶林的灌木层物种多样性指数不断增加。本研究得到吕梁山灌木植物物种多样性趋向于南部,结果与上述的纬度梯度变化特征相一致。影响吕梁山灌木植物物种多样性变化的因素很多,导致多样性纬向分异的因素主要有温度、水分、土壤养分、演替进程等[16]。吕梁山南部地区水肥条件良好,较低的乔木层多样性使灌木层得到很好发展,加之人类对灌木层干扰较少,因此灌木植物物种多样性相对较高。本研究还得到吕梁山灌木植物不同生活型在不同纬度梯度呈现不一致的变化趋势:落叶灌木趋向于吕梁山北部,常绿灌木趋向于吕梁山南部。在影响植物生长的环境因子中,温度的变化是引起植物生活型改变的重要动力,由季节性差异引起的降水增加或减少对植物生长产生的负面影响,可能会由于温度的提高而部分被抵消[17]。吕梁山由北部管涔山到南部五鹿山,年平均气温、1月平均气温、7月平均气温等指标都呈增高的变化趋势[18]。由于常绿灌木对温度的要求更高,其分布趋向于南部的五鹿山,而落叶灌木则趋向于北部的管涔山。

3.3草本植物物种多样性的变化

不同层次、不同生活型的植物对环境因子的响应程度存在差异,导致植物整体随环境梯度表现出不同的分异格局[19,20]。巴图娜存等[21]研究发现,草本植物物种多样性呈现由北向南逐渐升高的态势。孙菊等[7]研究也表明,随着纬度降低草本层物种多样性逐渐增大。本研究得到吕梁山草本植物的物种多样性分布格局倾向于中部最大。这是由于位于吕梁山南部的五鹿山与管涔山、关帝山相比,其海拔明显降低,且位于暖温带大陆季风性半湿润气候区,适合次生森林和灌丛植被生长,而草本层生长受到一定限制,导致吕梁山草本层多样性中心偏移至中部的关帝山。本研究得到吕梁山草本植物不同生活型随纬度梯度的变化趋势不同:一年生草本在中部占优势,而多年生草本在北部优势明显。草本植物不同生活型的出现主要受降水条件的影响,而在降水条件相似的情况下,还须考虑水、热和光照条件[22]。吕梁山由北往南,年均降水量的增加使一年生草本的种类、成分增加[22],同时中部的关帝山水热配合条件与北部的管涔山相比更适宜一年生草本植物的生长。但就整个山脉而言,吕梁山处于暖温带大陆性季风气候区,四季分明,春季干旱多风,气温回升快,昼夜温差较大,符合多年生草本的生境特征。因此,受纬度梯度影响的水热分配状况决定了吕梁山草本植物不同生活型的纬度分布格局。

关于生物多样性的调查篇6

【关键词】食物中毒;阴沟肠杆菌;调查分析

AnalysisofOneCaseofFoodPoisoningCausedbyEnterobactercloacaeGAOAn-ping.TheCenterforDiseasePreventionandControlofTaicang,Taicang215400,China

【Abstract】ObjectiveToexplorethefeasibilityofthescreeningofsuspectedpathogenorevenconfirmedpathogenusingepidemiologicalsurveysandstatisticaltreatment,therebyenhancingthepointedlaboratorytest.MethodsScreenedsuspectedfoodusingchi-squaretestanddetectedsuspectedfoodusingAP-1biochemicalidentificationsystem.ResultsThesourcefoodwasopiumfishinthisfoodpoisoningcase.Thepathogenofthisfoodpoisoningcasewasenterobactercloacae.ConclusionIthasgeneralapplicationtoscreenoutsuspectedfood,narrowdowndetectionrangeandimprovedetectionefficiencyusingepidemiologicalinvestigationandappropriatestatisticaltreatment.

【Keywords】Foodpoisoning;Enterobactercloacae;Investigationandanalysis

doi:10.3969/j.issn.1674-4985.2012.03.062

近年来食物中毒事件频发,全球每年因食源性微生物污染引起腹泻而死亡的0~15岁儿童数以百万计。我国由食物中毒引发的问题更不容回避,食品安全问题在我国已是最严重的公共卫生问题之一。为了更有效地控制食物中毒及降低由此造成的损失,除运用法律和行政手段对食物的生产、储存和加工等环节进行规范外,如何迅速查明中毒原因,是摆在每个疾控相关工作者面前的问题。目前,随着世界范围内实验诊断水平的提高,检测正朝着更精准的方向发展,但基层疾控由于受主客观因素的限制,往往不能及时和准确地查明原因。为此,本文主要通过对本市一起由阴沟肠杆菌引起食物中毒处理进行回顾性分析,以期对基层疾控处理类似事件提供一些参考。

1资料与方法

1.1调查对象本起食物中毒发生在一起喜宴上,约80人参加,由公卫专业人员进行个案调查,重点调查发病与否、发病时间、临床表现、治疗情况、24h内食物摄入史。

1.2标本来源15起食物中毒患者的肛拭子、剩余食物。

1.3检测试剂WS、EMB、营养琼脂、克氏双糖、Baird-Parker平板、MYP平板、GN肠道增菌液、副溶增菌液等培养基均由杭州微生物试剂厂提供,诊断血清由成都生物制品研究所和兰州生物制品研究所提供,API生化鉴定系统由梅里埃生物公司提供。

1.4标本采集剩余食物采集于无菌容器内,肛拭子采集于运送保存菌种管内,其余样本采集于灭菌生理盐水管内。

1.5食谱分析据调查对象的客观特征分为病例组和对照组,采用病例-对照研究方法进行食谱分析。

1.6检测方法

1.6.1平板分离(直接分离)将采集到的食物中毒样本直接分离血平板和WS、EMB、SS、TCBS、MYP等选择性平板,36℃、18h培养后,挑取优势菌(可疑菌落)直接鉴定。对平板上菌落生长不纯且不多者,接种克氏双糖铁、营养斜面分离纯培养后鉴定。

1.6.2增菌对食物中毒样本在直接分离平板的同时接种GN、副溶增菌液、碱性蛋白胨水等增菌(温度、时间按各自要求操作),增菌后分别分离相对应的选择性平板,培养后观察平板,挑取可疑菌落鉴定。

1.6.3细菌的鉴定挑取优势菌(可疑菌落)先进行常规生化鉴定,然后AP-I生化鉴定系统鉴定和血清凝集试验。必要时做患者急性期、恢复期的血清抗体效价比较实验。

2结果

2.1调查对象一般情况调查男性20例,发病8例;调查女性20例,发病7例,总计共15例。男女患者数差异无统计学意义(P=1)。病例的临床表现以上腹部阵发性绞痛、呕吐、黄色水样便为主,无脓血,无里急后重;其次为头昏、恶心。3例腹泻次数较多的病例经数十次腹泻水样便,仅有1例发热,体温39℃。所有患者经头孢哌酮、补充适量维生素和葡萄糖水等抗菌对症治疗,病情好转,无人员死亡。20~40岁发病率高于其他年龄段。部分病例调查时反映鸦片鱼肉太稀、有异味且口感较差。

2.2时间分布婚宴与病例的时间分布近似对数正态分布。病例出现不适反应的潜伏期为3~45h,平均潜伏期:中位数M=17h,几何均数G=16h。

2.3食谱分析结果对婚宴食物摄入史回顾性调查资料较完整的15例患者和20例对照进行病例对照分析,找出危险源[1]。18种婚宴食物中,鸦片鱼在病例组和对照组之间摄入水平差异有统计学意义(P=0.002),见表1。表明鸦片鱼为有统计学意义的“正”关联暴露因素,几乎确定为引起食物中毒的危险源,要重点关注。

2.4检验结果在鸦片鱼样本直接分离的营养琼脂上发现可疑菌落,该菌落与大部分患者肛拭分离培养在EMB上优势菌落类似,通过利用AP-I生化检测系统,表明该菌为阴沟肠杆菌。

3讨论

3.1事件性质此次事件起病迅速,病例有共同聚餐史,食用过相同相近的食物,潜伏期较长,G=16h,未发生人与人之间的传播,患者临床表现相似,属于一起同源性爆发的非化学性食物中毒[2]。

3.2中毒食物源分析通过病例与对照的流行病学分析,运用卡方检验,从婚宴摄入过的18种食物中筛选出鸦片鱼是暴露因素;为减少恶心、头痛、头昏等主观症状对分析结果的影响,以有腹泻、呕吐等客观表现为“病例”,其余部分完整资料人群为“对照”对其食物摄入史进行分析,鸦片鱼被筛选为可疑危险因素。发病潜伏期和中毒人数及中毒表现应以食用过鸦片鱼的病例计算,中毒人数为15例,发病率18.75%,平均潜伏期G=16h。

3.3检验过程分析由于流行病筛查出鸦片鱼为本次食物中毒的危险源,在对所采样品进行检测的过程中,重点关注鸦片鱼,大大提高了检测的针对性。诊断过程中同时在实验室直接接种平板与增菌,避免了漏检。而很多基层疾控中心在平时处理食物中毒时对致病源的调查往往侧重患者,对健康对照较为忽视,因而对致病源的筛查多局限于经验而无统计意义上的近似确定,从而造成目标模糊。同时在检测过程中多要么直接接种,要么按照卫生标准上增菌培养等国标步骤,而不是两者同时进行,要知道食物中毒病原非标准几种细菌即可以涵盖,这种做法往往浪费时间和导致漏检测。望本文的筛查与检测过程能为处理类似事情提供一定的参考。

3.4阴沟肠杆菌为大肠菌群中的一种,是一种重要的条件致病菌,80年代以来逐渐成为院内感染的重要病原菌之一,近年来其感染率呈逐年上升趋势,具有多重耐药菌株,能导致一定的病死率[3]。在冷冻食品如冻鱼片等食品中检出率较高,但有报道与之有关的食物中毒少见,可能与其条件致病性有关。由于平时所见即由其引发的食物中毒和报道不多,因此,对其特点、性质了解不深,这些都有待于在今后的工作中继续发现、分析、总结。

综合上述,流行病学调查及实验室检查结果拟认定本次喜宴食物中毒为一起食用鸦片鱼引起的阴沟肠杆菌中毒。

参考文献

[1]李良成,张顺祥.现场流行病学[M].长沙:湖南科学技术出版社,1999:9-136.

[2]孙衍昌.食物中毒概述[J].山东食品科技,2004,(6):22.