- 浙江天童森林生态系统国家野外科学观测研究站

生态与环境科学学院举办第54期“光华”研究生学术论坛

2022年11月30日，生态与环境科学学院第五十四期光华学术论坛在资环楼352室举办，本期论坛由生环学院刘慧颖老师主持。主持人刘慧颖老师01|于文波环境条件能否成为解开达尔文归化谜团的一条重要线索？首先报告的是来自黎绍鹏老师课题组的于文波同学，他的口头报告题目是《环境条件能否成为解开达尔文归化谜团的一条重要线索？》。我国是世界上遭受生物入侵最严重的国家之一，外来生物入侵导致的损失超千亿。达尔文在物种起源中，提出了两个内容貌似截然相反的有关外来物种归化和入侵的假说，即：达尔文归化假说和预适应假说。那么入侵种和本地种间亲缘关系是促进还是抑制了外来物种入侵呢？该同学利用淡水湖泊分离出的细菌构建细菌微宇宙实验系统，以常用的模式菌株作为入侵种，选择温度作为受控环境因子，进行控制实验。得出的主要结论有：1、SEM揭示了环境温度的变化会改变入侵种的路径；2、在利用微宇宙系统研究达尔文归化谜团问题时，环境温度变化会改变外来种-土著种的谱系距离及生态学差异对生物入侵的影响；3、环境条件的改变的确是解开达尔文归化谜团的一条重要线索；4、在实际管理生物入侵时，除考虑亲缘关系、生态学差异外也需要关注入侵种自身的特性。02|冯婧多种人为压力消除了土壤微生物多样性对生态系统功能的影响第二位报告人是来自周小奇老师课题组的冯婧同学，她的报告题目是《多种人为压力消除了土壤微生物多样性对生态系统功能的影响》。该同学分享的这篇文献主要探究了：随着环境因子数量的增加，生物多样性对生态系统功能的效应会如何变化？可能的机制是什么？根据汇报人的分享，文章带来的主要启发有：多重环境干扰因子并非通过降低多样性来影响生态系统功能，而是通过改变群落组分、以及某些微生物类群的丰度，进而改变群落的生态位结构、从而影响生态系统功能。因此在科学管理和规划生态系统功能时，更应注意减少环境干扰因子的数量。冯婧同学作汇报03|朱珺月人工林在热带生态系统中的扩张第三位报告人是来自黄昆老师课题组的朱珺月同学，她的进展快报题目是《人工林在热带生态系统中的扩张》，该文献为如何利用机器学习在遥感尺度上区分人工林和自然再生林带来启发。研究者团队使用光学影像、雷达卫星图像以及一些辅助数据，针对热带地区（北纬25°至南纬25°）近 700 万个树木覆盖增加的斑块，利用机器学习的方法准确区分了人工林和自然再生林。根据研究结果，研究团队提出：近年来热带森林增益主要由人工林推动，且与人工林相比，自然再生林的丰度远低于各国家报告的统计值。此外，人工林在干旱生物群落和保护区的广泛扩张表明，此类地区对经济利益的考量通常优先于森林保护政策。朱珺月同学作汇报04|陈江慧气候变暖对青藏高原高寒草地主要优势物种功能性状的影响下一位报告人是来自刘慧颖老师课题组的陈江慧同学，她的口头报告题目是《气候变暖对青藏高原高寒草地主要优势物种功能性状的影响》。植物的功能性状十分重要，可以影响植物属性、还可用于预测植物的分布格局、探究群落的组成和功能、以及评估生态系统服务功能。该同学通过控制实验来探究青藏高原高寒草地优势物种根系功能性状，目前得出的主要结论有：1、增温对植物功能性状的影响在不同功能型间存在差异，增温显著提高杂类草、禾草和莎草的根系分泌物C分泌速率，提高了莎草的根系氮含量，降低了其比根表面积和根冠比；2、增温显著改变了禾草和杂类草根系分泌物中烷烃、酯类的种类数量和相对含量，而对豆科、莎草没有显著影响；3、增温改变了植物根系经济型谱原有的指示方向，增温下，植物根系分泌物C分泌速率与比根长、比根表面积的权衡关系维持较高稳健性。05|张甜光照竞争驱动草食动物和养分对植物多样性的影响第五位报告人是来自阎恩荣老师课题组的张甜同学，报告题目是《光照竞争驱动草食动物和养分对植物多样性的影响》。光竞争在自然系统中作用的实证检验基于间接证据，并且在过去40年中一直是争论的话题。该研究使用了一种新颖的实验操作方法：在天然草地的下层植物中添加现代LED灯，并将这种处理方法与施肥、排除绵羊食草杂交相结合。这种方法为过往的研究结果提供了第一个自然群落中的直接实验证据。研究结论有：1、通过实验恢复天然草原林下植物的光线，可以减轻由营养丰富或缺乏食草动物两种因素而引起的植物多样性丧失；2、食草动物在施肥条件下对光的竞争可以超过施肥条件。该研究还发现了比叶面积较低、叶片含水量较低的物种更有可能从光照添加中获益。研究结果表明草食动物通过减轻植物对光的竞争来保护植物多样性，因此维持食草动物放牧管理的实践方法可以应用到保护草地生态系统生物多样性中。此研究用一个简单的实验装置就揭示了多样性下降的机制，在今后的研究中，需要更多此类调查来揭示植物共存的基本机制，从而提高我们预测全球变化对生物多样性影响机制的能力。06|刘子腾单细胞同位素探测和定向宏基因组学揭示土壤中活性抗生素抗性组上半场以张思宇老师课题组的刘子腾同学带来的进展快报为结尾，他的报告题目是《单细胞同位素探测和定向宏基因组学揭示土壤中活性抗生素抗性组》。这篇文献基于传统分子方法无法捕获土壤中活性ARB的表型和基因型的测量，使用D2O标记的单细胞拉曼(Raman)光谱技术和宏基因组测序研究方法，通过单细胞Raman-D2O方法来确定并分选土壤中的活性ARB，之后通过宏基因组测序揭示了活性ARB耐药表型的综合信息 (包括分类信息、抗生素抗性基因(ARG)、毒力因子基因(VFG)和移动遗传元件(MGE))。07|陈俊芳土壤病原菌和共生菌对森林树木群落动态的关系下半场第一位报告人是来自刘宇老师课题组的陈俊芳同学，报告题目是《土壤病原菌和共生菌对森林树木群落动态的关系》。在森林生态系统中，植被的群落动态是影响平均适合度的最基本且重要的因素，平均适合度现在被用来理解物种的整个寿命、森林组成、结构以及森林生产力等。研究发现，气候变化（例如,全球变暖、干旱、二氧化碳浓度增加和氮沉降）能够影响物种的群落动态和森林生态系统功能。因此，随着时间的推移，树木群落动态的变化可以改变森林的组成、结构和功能。以往的研究表明，土壤病原菌和共生菌够影响陆地生态系统中植物的生长和发育。但是，评估森林群落动态是非常具有挑战性的，以往的研究仅提供了有限的视角，在真实的森林中土壤病原菌和共生菌如何影响树木的生长和更新还有待探究。因此，了解土壤病原菌和共生菌与树木比率变化之间的关系，对于准确估计森林群落动态、以及对全球变化的响应都至关重要。本研究分别于2010年和2020年，在天童20 ha亚热带常绿阔叶林动态监测样地进行了野外调查和土壤样品采集，并分析了10年间土壤病原菌和共生菌如何影响树木群落动态。得出结论：1、树木的新生率大于死亡率，幼树的生长率高于成年树；2、土壤病原真菌和共生菌能够显著影响树木群落组成和更新。08|王晓宁鸟类多度和分布的气候错配在增加下一位汇报人是来自邢丁亮老师课题组的王晓宁同学，报告题目是《鸟类多度和分布的气候错配在增加》。由于人类活动程度不断加剧，以及全球气候的变化，物种的多度和分布的气候错配问题愈发明显。基于此现象，作者提出了两个科学问题：1、每个物种的气候匹配如何随时间变化？2、物种存在地的气候和土地覆被变化平均速率、物种特征、当地丰度和占有率趋势是否对气候匹配的时间趋势有影响？为了解决这些问题，作者收集了人口数据、生物保护情况、气候变化的速率、盖度的变化，利用推进式回归树模型（Boosted regression tree models(BRTs)）对数据进行分析。作者得出了如下几个主要结论：1、随着时间的推移，鸟类物种与气候越来越脱钩；2、全球变化对鸟类适应气候的能力的影响主要取决于它们的生态特征。王晓宁同学作汇报09|朱泓恺中国城市化与农村人口外迁造成巨量但短暂的碳汇第九位报告人朱泓恺同学来自刘敏老师课题组，他的进展快报题目是《中国城市化与农村人口外迁造成巨量但短暂的碳汇》。过去几十年间，我国高速的城市化带来了一系列环境问题：如由自然地表被转化为不透水面造成的大量初级净生产力的损失、生态系统破坏、环境污染、生物多样性减少等。同时，城市化过程使大量农村人口流入城市，致使耕地和农村宅基地被废弃或空置，使得农村生境逐步恢复，进而造成碳汇增加。我国提出在2060年实现“碳中和”，但我国的高速城市化进程并没有减缓，这二者是否冲突，能否通过合理的城市化管理方式帮助达成“碳中和”？作者认为：城市化与碳中和并不完全冲突，合适的城市管理手段甚至可以减少碳排。作者利用多个遥感数据训练得到了随机森林算法模型，再基于MODIS数据结合模型进行反演得到了人口密度数据、植被盖度和植被类型数据、城市分类和城市灯光数据、土地利用类型和碳排放、碳储量等数据。在对数据进行分析后，作者得出了如下几个主要结论：1、城市化进程仍保持较高速度；2、城区植被和碳储量上升；3、人口迁出伴随碳密度升高，农田生境恢复导致碳密度升高；4、城市化进程推动农村人口流出，进而导致植被恢复，碳汇增强；5、耕地退化多发生在高山边缘土壤地区，不会给世界粮食生产带来压力；6、树木的固碳能力有饱和性，城市化带来的碳汇已接近结束，碳减排十分重要。综上，作者认为城市建设给我国带来了巨量碳汇。朱泓恺同学作汇报10|闵雪婷气候变化对高寒草地植物地下物候和生产力的影响第十位汇报人是来自刘慧颖老师课题组的闵雪婷同学，报告题目是《气候变化对高寒草地植物地下物候和生产力的影响》。植被气候是植物受环境影响而出现的周期性自然现象，是气候变化最精确的指示器，包括地上物候和地下物候。植物物候变化影响植物生长和繁殖、生态系统碳、氮循环等过程。气候变化对植物地下物候的影响机制尚不清晰，相关的研究也较少。此外，大量研究表明植物地上物候的变化直接影响植物的生产力，但地下物候与生产力的关系尚不明确。基于此，闵雪婷同学提出了两个科学问题：1、气候变化如何影响高寒草地的植物地下物候？其驱动因子是什么？2、物候的变化如何影响高寒草地植物生产力？闵雪婷同学在青海海北高寒草地生态系统国家野外科学观测站进行了“增温—降水改变”实验，随机区组设计了36个实验处理。通过高度盖度拟合法和微根管法，监测地上、地下生产力动态。实验还定义了物候期：年累积生产量的10%，90%作为物候的开始（SOS）与结束（EOS），差值为生长季的长度（Length）。通过实验，研究得出了如下几个主要结果：1、在减水处理下，增温显著提前了生长季，并显著延长了生长季长度。2、增温显著增加了土壤温度；在减水处理下，增温显著减少了土壤湿度；加水处理下，增温未影响土壤湿度。3、增温、干旱促进了根系的生产、死亡和周转速率；加水抑制了根系的生产、死亡和周转速率。4、暖干条件下，地上净初级生产力减少，地下净初级生产力增加。5、地上净初级生产力与土壤湿度呈显著的正相关；地下净初级生产力与土壤湿度呈显著的负相关。6、地上净初级生产力与地下物候不相关，地下物候的推迟增加了地下净初级生产力。闵雪婷同学作汇报11|张文刚微小的降雨变化极大地改变了植物的物种共存最后一位汇报人张文刚同学来自黎绍鹏老师课题组，他的进展快报题目是《微小的降雨变化极大地改变了植物的物种共存》。研究者选用了6种一年生草本植物，设计了10个处理和2个降雨情势，通过实验，主要得出以下结果：1、降雨变化改变了15个物种对中10对的共存情况；2、降雨量减少对每个物种单种时繁殖力的影响较小；3、降雨量减少对竞争系数的影响比人口潜力更大；4、物种之间的功能差异越大，它们的适合度差异随着降雨量的减少变化越大。张文刚同学作汇报汇报结束后，刘慧颖老师组织了最佳汇报人投票，同学们积极参与，最终评选王晓宁、于文波、冯婧、陈俊芳和张文刚五位同学为第五十四期光华论坛“最佳汇报奖”获得者。刘慧颖老师与“最佳汇报奖”获得者合影全体汇报人合影附：活动海报文：张艺玟高源图：高源来源：生态与环境科学学院

展现青年的靓度，与大咖一起去“碳”路——生态与环境科学学院承办首届华师大“双碳”创新创意学术文化节

国家主席习近平在中国共产党第二十次全国代表大会的报告中提出，积极稳妥推进碳达峰碳中和，立足我国能源资源禀赋，坚持先立后破，有计划分步骤实施碳达峰行动。“双碳目标”是党中央深思熟虑做出的战略决策，关系到中华民族的伟大复兴和永续发展。华东师范大学生态与环境科学学院贯彻落实党和国家实现碳达峰和碳中和的重大战略决策，秉持“卓越育人、生态文明、绿色发展”使命，通过课程教学、学科竞赛、“政产学研用”五维协同等方式，创新人才培养模式，组织强大师资团队，开展有组织的科研，助力我国经济社会全面绿色转型。2022年6月，学校备案设立“碳中和科学”二级交叉学科，未来将招收和培养博士、硕士研究生。该学科瞄准服务国家碳中和/碳达峰重大战略，发挥学校学科综合性特色，形成融合文理的碳中和基础科学和应用人才培养群，成为有国际影响力的碳循环科学研究和人才培养高地，为国家生态文明建设提供人才保障。为进一步增强研究生对“双碳”战略的认识，提升研究生服务国家重大战略的自觉性，营造良好的创新氛围，提升学生的创新能力，助力实现“3060双碳”目标。生环学院承办了第一届中国研究生“双碳”创新与创意大赛华东师范大学赛区组织工作，目前已举办三场“双碳”创新系列辅导讲座以及模拟路演活动，选送的22支参赛队伍中10支入围复赛，入围数量位列全国174家高校第18位。以赛促学，以赛促教，生态与环境科学学院依托“双碳”大赛参赛项目承办了首届华东师范大学研究生学术文化节系列活动——“双碳”创新创意学术文化节。“双碳”创新创意学术文化节“双碳”学术文化节活动于11月23日在资环楼一楼大厅举办，包括创新项目展示以及学术论坛两部分活动。上午10点，“双碳”创新创意学术文化节创新项目展示在闵行校区资环楼一楼大厅举行。生态与环境科学学院副院长张秋卓老师、党委副书记路葵老师、专业领域专家周小奇、徐娟、邓杰、苏应龙老师、研究生教务秘书束亚男以及22支学生创新项目团队，40多名学生参加创新项目展示开幕式，副院长张秋卓担任主持。华东师范大学生态与环境科学学院副院长张秋卓主持创新项目展示开幕式本次学术文化节重点展示我校在第一届“双碳”创新与创意大赛的参赛作品，以及研究生科技文化节代表性成果——“揭示植被结构调控生态系统碳循环响应极端气候变化的新机理”，全国节能减排竞赛二等奖\“挑战杯”市赛金奖项目——“‘电膜协作，减污降碳’——有机固废厌氧处置能源转换领航者”等优秀项目。面对未来极端气候风险上升的情况，野外控制实验是研究生态系统响应气候变化的重要手段，孙宝玉团队通过6年的观测数据，研究发现气候变暖能够降低湿地生态系统生产力对极端洪涝灾害的抵抗力和恢复力。“十四五”时期是推动减污降碳协同增效的关键时期，邱博然团队设计的装备系统，通过引入污泥与餐厨垃圾共消化，构建耦合消化体系，达成废水污泥和餐厨垃圾的资源化利用。“双碳”创新创意学术文化节创新项目展示展示现场摆放的22张作品展板，涵盖了环境与绿色科技、低碳生活与生命健康、以及设计与制造方向等助力“双碳”的多重方面。在环境与绿色科技方向，“人工光合作用”队利用太阳能和驯化功能微生物，制备高效的光点催化电极材料；“富绮莱”队利用土壤中的植物促生菌来降低土壤乙烯浓度，提高土壤甲烷氧化能力。在低碳生活与生命健康方向，“减碳冲锋”队对超特大城市碳排放时空格局动态分析及趋势预测，“主题公园”队基于数智化，搭建主题公园低碳运营管理系统，实现景区低碳运营价值共创。在设计与制造方向，“碳何容易”队制作多功能生态节能减排装置，通过多功能生态节能减排装置固定环境中的温室气体以达到减排作用。各个参展团队分别对自己的项目进行2分钟的讲解展示，评委老师们现场为心仪的优秀作品投出“小花狮”，最终评出本次“双碳”创新创意学术文化节的一、二、三等奖、优秀海报奖以及最受欢迎项目奖。张秋卓老师表示，本次文化节是一个研究生以赛促学的创新方式，鼓励我校研究生以学术文化节为契机，充分应用创新思维，紧跟时代脚步，积极投入到科研事业当中。团队对作品进行介绍评委老师及参展人员合照下午14：00，生态与环境科学学院邀请中国工程院院士、北京工业大学首席教授彭永臻院士，中国工程院院士、哈尔滨工业大学教授马军院士以及国家杰青、哈尔滨工业大学冯玉杰教授作“双碳”创新创意学术文化节学术论坛主题报告。生态与环境科学学院院长陈小勇，党委书记刘婕、副院长张秋卓、副书记路葵、关小红、周小奇、徐娟、何国富等部分专业教师、研究生教务束亚男以及140余名学生参与本次活动，院长陈小勇担任主持。陈小勇院长在致辞中对三位专家的到来表示了热烈的欢迎和衷心的感谢，并介绍了本次学术文化节的初衷，对研究生学术文化节在营造校园学术氛围、培养创新性人才等方面发挥的积极作用给予高度肯定，同时也对参会的学生们提出了殷切期望。华东师范大学生态与环境科学学院院长陈小勇主持论坛彭永臻院士以《城市污水处理厌氧氨氧化技术的研究与应用》为主题，从城市污水处理的发展、厌氧氨氧化技术原理与发展、城市污水处理厌氧氨氧化应用三个方面，针对“短程反硝化”与“厌氧氨氧化”等前沿城市污水生物脱氮除磷新技术进行介绍。他认为短程反硝化耦合厌氧氨氧化作为一项深度脱氮技术，在城镇污水处理中的应用前景尤为广阔，具有极大的发展潜力。彭永臻院士城市污水处理厌氧氨氧化技术的研究与应用冯玉杰教授以《电子补偿反硝化阴极生物膜构筑与效能》为主题，从生物膜的构建方法作为切入点，介绍了反硝化生物膜的构筑，向同学们细致地展示了电子供体的效果评估以及在微生物电化学系统去除水体污染物方面的突破性成果。冯玉杰教授电子补偿反硝化阴极生物膜构筑与效能马军院士就《未来城乡生态环境低碳发展对策与绿色技术研究进展》，对我国碳达峰、碳中和目标下城市发展面临的种种挑战，结合尖端绿色低碳技术的研究进展，提出了对应的发展对策。最后马军院士总结道，在碳中和愿景下，城市环境面临众多复杂多变的生态问题，应转变以往单纯的末端治理模式，进行城市环境治理的综合规划，发展循环经济，形成生态环境绿色生态治理模式。马军院士未来城乡生态环境低碳发展对策与绿色技术研究进展关小红老师听完讲座后深有感触，表示今天的主题报告对年轻人科研以及学科发展具有启发作用，团结就是力量，我们每个人都需要保持对学术的敏感度，不停歇科研的脚步。陈小勇院长表示组建团队不久，前面以自由探索为主。未来要多开展团队科研，即使在黑暗中摸索，也要勇敢尝试。“双碳”创新创意学术文化节为我国“双碳”领域研究生提供了宝贵的优质科研作品展示与学术交流平台，在专业素养的训练和家国情怀的培植两个领域双管齐下，针对国家战略需求进行具体策略分析，不仅开拓了研究生学术视野、增强了研究生对学术前沿热点的关注和研究，更有助于帮助学生厚植家国情怀、树立正确价值观，成为更符合时代发展、有担当、有追求、有能量的高素质专业精英，为社会的创新发展提供动力。“双碳”目标的实现是一项长期性、艰巨性、复杂性的任务，需要循序渐进。生态与环境科学学院未来将继续把研究成果书写在祖国大地上，为推动我国经济社会发展全面绿色转型提供新思路、新方法。而在未来的人才培养工作中，生态与环境科学学院也将持续紧扣卓越育人目标，以更为勇敢的创新精神和严谨的治学作风，为培养具有家国情怀和科学家精神的卓越人才而不懈努力。附参展学生感想：人工光合作用队蔡腾：通过本次学术文化节的交流，我领悟到了项目需要紧扣主题，仔细剖析参赛指南，要对自己的参赛作品充满信心，才会得到评委专家的认可。富绮莱小队顾辛韵：我们以“旱地甲烷‘增汇师’——全球领先绿色旱地菌肥”为主题，通过多年室内土壤-微生物交互培养实验和野外实验，筛选土壤中特定植物促生菌，制备菌剂并进行野外接种，研发了能够有效提高旱地土壤甲烷汇的微生物菌剂并已取得专利，为生态系统增汇提供了技术支持和可行方案，对实现“双碳”目标具有重要参考价值。从采集土壤样品、菌株筛选到田间小试，都经历过失败，大家在完成过程中不畏困难，在困境中不断突破，展现出积极向上的精神风貌。“一碳究净”小分队成员（队长王佳懿，队员韩宇乐和刘溢盛）：我们的污水处理新装置非常符合新时代下提出的的双碳目标，能够更好的减污降碳，节能减排，如果能够推广的话，五年内将会使得污水处理厂节电30%以上。虽然做实验很累，但是当看到自己的实验出了结果，并且这样的一套方案是能够为国家宏伟的双碳战略，贡献自己的力量的，我们都会觉得很值得。希望未来，“一碳究净”团队可以真正将自己的作品推广出去，为双碳战略贡献出自己的印记！“碳何容易”队刘博远：作为团队的负责人参与本次学院组织的第一届双碳学术文化节，我受益匪浅。我们的作品基于本组的之前的研究，聚焦于湿地和芦苇两大固碳主体，通过太阳能发电和模拟潮汐在装置内种植芦苇，并结合OTC增温装置，更好地实现碳汇功能，未来可将其运用于屋顶绿化、道路绿化等方面，为实现双碳目标增加一份力量。虽是首届活动，但现场同学们耐心聆听，热情捧场，由于展板地理位置的原因，开始被大家所忽略，但感谢老师们的细心和认真，关注到我们组，并给予大力支持。整场活动气氛十分火热，希望之后能举办更多类似的活动，为研究生之间架起一座沟通交流的桥梁，让我们在提高科研能力的同时，也可以在表达、交流等方面得到进步。图：王超、张淑怡文：张淑怡、束亚男来源：生态与环境科学学院