洞庭湖典型湿地植被群落土壤微生物特征

以洞庭湖湿地3种典型植被(虉草、苔草、芦苇)为对象,研究了不同植被下土壤微生物生物量和微生物呼吸等特征,并对其主要影响因子进行了分析.结果表明:微生物生物量碳、氮和微生物呼吸以虉草群落最高,苔草群落次之,芦苇群落最低,微生物碳熵变化趋势为虉草群落＞苔草群落＞芦苇群落,微生物呼吸熵具有与微生物碳熵相反的变化趋势.相关分析表明:土壤含水量、容重和有机质是影响土壤微生物特征变化的重要因子,同时,土壤pH和土壤总氮与土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物呼吸等也有较强的关联性.     

滇西北高原湿地植物凋落物在不同分解界面的质量衰减及其微生物驱动

研究植物凋落物分解及其微生物的驱动机制,对于掌握湿地生态系统物质循环特征及其关键生态过程具有重要意义。该研究以滇西北高原典型湿地纳帕海湖滨带的优势植物茭草和杉叶藻为研究对象,通过凋落物袋法和Biolog GenⅢ技术,研究其凋落物在大气界面、水界面和土界面的质量衰减特征以及微生物的碳源利用和代谢的变化规律。结果表明:(1)通过一年的分解,茭草凋落物在大气界面、水界面和土界面的质量残留率分别为77.7%、42.2%、25.3%,显著高于杉叶藻凋落物的相应质量残留率(41.6%、32.5%、12.4%);但同一物种不同分解生境下质量残留率则表现为大气界面水界面土界面。(2)2种植物不同界面的平均吸光度值上升快慢存在差异,茭草土界面和杉叶藻大气界面中的微生物碳源代谢强度最大;土界面下茭草植物微生物碳源利用率最高,且醇类和胺类的碳源利用率达到0.26和0.24。(3)2种植物的微生物群落结构存在一定的差异,茭草凋落物土界面中微生物群落对各类碳源有较强的利用能力,其微生物群落所含物种比较丰富、群落均匀性和多样性更加明显,与茭草凋落物质量残留率季节性变化结果较为一致。研究认为,研究区域内凋落物质量衰减和微生物的关系,可以为生态系统的稳定与发展及凋落物分解的微生物学机理提供科学依据。     

植物多样性对人工湿地微宇宙甲烷排放的影响

为了研究人工湿地处理污水过程中减少甲烷(CH_4)排放的可能性,本研究利用细砂基质微宇宙系统控制实验,分析了植物物种丰富度和物种特性对系统甲烷排放、氮去除及相关功能的影响。实验选择喜湿植物羊蹄(Rumex japonicus)、水芹(Oenanthe javanica)和虉草(Phalaris arundinacea)3个种,设置每个种的单种及3个种混种处理,以细砂(粒径为0.25~1 mm)作为栽培基质,供给模拟污水。结果表明:物种丰富度增加了CH_4排放(P0.05),但没有超排放效应;物种丰富度对氮去除无显著影响(P0.05);物种特性是CH_4排放和氮去除的主要驱动者,其作用超过了物种丰富度;虉草单种系统的CH_4排放量最低,且氮去除能力最高(P0.05)。本实验表明,选择合适的单种(虉草)系统比提高物种丰富度更利于CH_4减排和执行人工湿地氮去除功能。结果可为人工湿地物种选择及多样性配置提供参考。     

模拟增温及分解界面对茭草凋落物分解速率及叶际微生物结构和功能的影响

挺水植物的凋落物是湿地生态系统物质循环的重要组成部分, 阐明气候变暖以及生境差异对湿地挺水植物凋落物分解过程及叶际微生物的影响对揭示湿地生态系统关键物质循环过程具有重要意义。该研究以滇西北高原典型湿地优势挺水植物茭草(Zizania latifolia)为研究对象, 采用凋落物袋法研究了茭草在模拟增温(1.5-2.0 ℃)及不同生境(大气界面、水界面与土界面)下的质量残留率和叶际微生物数量、结构组成与功能代谢特征。研究发现: 模拟气候变暖及生境差异均显著影响凋落物的分解速率。经过一年的分解, 凋落物在模拟增温环境下的质量残留率为66.4%, 对照组的质量残留率为77.7%, 增温组分解常数(k)值是对照组的1.64倍, 而凋落物在水界面与土界面的质量残留率为42.2%和25.3%, 其k值分别为大气界面的3.63和5.25倍, 生境差异是影响湿地挺水植物凋落物分解速率的关键因素。模拟增温主要改变了凋落物叶际微生物的群落组成特征, 而生境变化主要影响叶际微生物的绝对数量、微生物多样性、群落结构组成以及功能代谢活性。处于土界面的凋落物叶际微生物具有最高的群落功能代谢活性及醇类碳源利用程度。不同处理之间的植物叶际微生物特征与凋落物分解速率具有较好的一致性, 为揭示湿地植物凋落物分解快慢的微生物驱动机制提供了重要的理论依据。     

帽天山、蛟龙潭土壤微生物多样性的Biolog-ECO 分析

利用Biolog-ECO 技术, 研究了澄江县帽天山和蛟龙潭磷矿区修复后土壤微生物功能多样性。结果表明, 帽天山土壤微生物对碳源的利用能力明显高于蛟龙潭, 土壤微生物群落种类亦相对较丰富, 而蛟龙潭土壤微生物群落功能多样性相对较丰富。两地区对6 类碳源的优先利用顺序也不同, 帽天山地区依次为: 氨基酸类、多聚物类、碳水化合物类、胺类、酚酸类、羧酸类碳源; 蛟龙潭地区依次为: 氨基酸类、碳水化合物类、多聚物类、酚酸类、羧酸、胺类碳源。两地区土壤主要微生物类群也存在差别: 帽天山以利用多聚物类, 碳水化合物类, 氨基酸类和胺类为主要碳源的土壤微生物群落为其主要类群; 蛟龙潭以利用多聚物类, 酚酸类, 氨基酸类和胺类为主要碳源的土壤微生物群落为其主要类群。     

盐城滨海滩涂湿地典型植物群落土壤微生物组成与结构特征

土壤微生物是生态系统维持正常结构与功能的重要组成部分,为探究盐城滩涂典型湿地土壤微生物群落结构特征,以江苏盐城滩涂互花米草、藨草、盐地碱蓬、芦苇及淤泥质光滩5种典型群落为对象,采用16S rRNA高通量测序技术分析0—10 cm(表层)、10—30 cm(中层)、30—60 cm(深层)土壤微生物多样性及群落结构。结果表明：(1)几种植物群落间,土壤微生物群落结构差异较大,主要体现在细菌群落结构的差异性,古菌群落结构差异相对较小。光滩与植物群落间,在土壤细菌种类及相对丰度上差异相对较大,互花米草群落与本土植物群落间,在微生物群落的细菌种类组成上存在较大差异;藨草群落土壤表层微生物群落结构与互花米草群落相似,深层与盐地碱蓬、芦苇群落相似。(2)同一群落不同层次土壤微生物群落结构相似,差异小于不同群落间土壤微生物群落的结构差异性;不同群落对应层次间,表深层土壤中五种群落土壤微生物多样性存在显著差异,中层土壤中五种群落微生物多样性差异不显著。总体上,植物群落类型对土壤微生物群落结构的影响大于土壤深度;与本土植物群落相比,互花米草群落土壤主要优势门微生物种类差异较小,但部分优势门微生物相对丰度...     

芦苇腐解土中酚酸类化感物质的水分响应特性研究

芦苇和虉草均具有较强的去污能力,常作为湿地植物配置于同一人工湿地进行污水处理。芦苇作为一种强化感植物对虉草具有较强的化感作用,在自然湿地和人工湿地中均会出现芦苇代替虉草的现象,且这一现象的发生与土壤含水量存在一定联系,此外,芦苇腐解土对虉草的化感抑制效应与腐解土中总酚酸的量密切相关。为了研究芦苇腐解土中主要酚酸类物质的水分响应特性,筛选出其中对水分响应较为明显的酚酸物质种类,该研究采用高效液相色谱法,通过芦苇枯落物腐解土的制备,对不同水分环境下芦苇腐解土中酚酸类物质进行了分离和鉴定。结果表明:芦苇腐解土中可分离出没食子酸、香豆酸、香草酸、丁香酸、对香豆酸、阿魏酸、水杨酸和苯甲酸等8种酚酸类物质,其中香豆酸、苯甲酸和阿魏酸等3种酚酸类物质含量较高。分离出的8种酚酸类物质的含量与腐解土的相对含水量均呈显著线性负相关关系,即随着腐解土相对含水量的上升,酚酸类物质的含量均呈现下降趋势,且各种酚酸类物质对水分的响应趋势均可用线性方程较好地拟合。其中,香豆酸、没食子酸和阿魏酸对芦苇腐解土的水分响应最为明显。因此,可将香豆酸、没食子酸和阿魏酸作为主要调控目标,通过调控湿地土壤中水分含量,削弱芦苇对虉草的化感抑制效应,从而维持人工湿地中虉草芦苇群落的长期稳定共存。     

沙坡头地区凋落物分解及其对土壤微生物群落的影响

以腾格里沙漠东南缘沙坡头人工固沙植被区典型植物种凋落物(小画眉草、藓类、油蒿叶片)为对象,运用凋落物分解袋法和高通量测序技术,分析了3种植物凋落物分解特征及其对土壤微生物群落的影响。结果表明: 分解时间和凋落物类型均显著影响分解速率,藓类分解最慢,13个月后质量损失比仅为15.4%,油蒿叶片和小画眉草的平均分解速率分别是藓类的4.9和3.4倍。经过11个月的分解,细菌群落的优势菌门为放线菌门和变形菌门,真菌群落的优势菌门是子囊菌门;藓类分解过程中,拟杆菌门和绿弯菌门的相对丰度显著增加,担子菌门的相对丰度显著降低。凋落物分解后,细菌和真菌群落物种多样性和丰富度显著增加,细菌群落组成在凋落物间变化不显著,真菌群落变化显著。凋落物的分解速率与细菌和真菌群落多样性及丰富度均呈负线性变化。植物多糖、全磷和土壤pH、微生物生物量氮、铵态氮含量是影响微生物群落结构的主要因子。凋落物分解改变了土壤微生物群落物种组成和种间相似性,显著增加了土壤中微生物群落的多样性和丰富度,促进了土壤生境的恢复。     

挺水植物与浮叶植物在苏北湿地景观中的应用

本研究通过对挺水植物和浮叶植物微生物群落的分解代谢能力和分解代谢谱的分析,以实现对挺水植物和浮叶植物在湿地景观中的应用探究。在挺水植物和浮叶植物中,根据湿地存在不同植物的物种或组合不同会产生不同景观。本实验将苏北湿地的挺水植物与浮叶植物作为研究对象,使用四种不同的植物物种建立了自由漂浮植物系统处理湿地中生物:菖蒲(L)、荷花(S)、睡莲(E)和田子萍(P)。自由漂浮植物组被安排为单一栽培(一种植物种)、双栽培(两种不同的植物种;所有可能的配对)或四种栽培(每种植物种)。使用稀释的养殖场污泥流出物,每周两次用20 L再生废水喂养自由漂浮植物系统。使用群落级生理剖面法(CLPP)在4个月的操作期后评估每个中胚层中的微生物群落。据观察,单一栽培湿地系统具有不同的分解代谢活性和分解代谢丰富度。本研究还发现来自单一栽培生物群的微生物群落的碳源利用模式彼此明显不同,并且混养群落与相应的单一栽培对应物不同。     

基于高通量测序的鄱阳湖典型湿地土壤细菌群落特征分析

采用高通量测序技术分析了鄱阳湖典型湿地土壤细菌群落特征。测序结果表明,不同植被土壤细菌群落丰度与多样性的排序相同:苔草带苔草-虉草带芦苇带泥滩带藜蒿带。沿湖面至坡地,空间位置相近的土壤细菌群落结构具有更大的相似性,苔草-虉草带、苔草带和芦苇带的细菌群落结构相近,泥滩带和藜蒿带的细菌群落结构差异较大。变形菌门(30.0%)是湿地土壤平均相对丰度最高的门,其次为酸杆菌门(16.7%)和绿弯菌门(16.5%);多数门分类细菌相对丰度沿湖面至坡地存在一定变化趋势。硝化螺菌属是第一大属分类水平细菌群落。在土壤化学指标中,与鄱阳湖湿地细菌群落相关性较大的是总磷、铵态氮和有机质含量。以上研究结果表明,鄱阳湖湿地不同植被土壤细菌群落具有结构性差异,但沿湖面至坡地存在规律性变化。     

复合垂直流人工湿地系统中不同植物根际微生物群落结构

为了研究复合垂直流人工湿地在夏季和秋季运行期间湿地中不同植物根际微生物群落的结构特征,采用PCR-DGGE技术和基因测序技术,对复合垂直流人工湿地系统中梭鱼草(Pontederia cordata)、美人蕉(Canna indica)、再力花(Thalia dealbata)3种植物根际微生物群落的结构特征和组成多样性进行分析。结果表明,3种植物根际微生物的种类和数量各不相同。人工湿地下行池中梭鱼草、美人蕉、再力花根际微生物的Shannon指数分别为2.91、2.96和2.90,说明美人蕉根际能更好地富集周围的微生物,提高微生物群落的多样性。通过比较各种植物根际微生物的相似度,发现根际微生物群落结构存在一定的季节差异;美人蕉和再力花根际微生物群落结构相似度较高(65%以上)。微生物群落组成多样性的结果显示,复合垂直流人工湿地系统中3种植物在实验期间根际微生物群落分属8个纲:α-变形菌纲(14.37%)、β-变形菌纲(38.13%)、γ-变形菌纲(6.87%)、ε-变形菌纲(16.87%)、δ-变形菌纲(6.87%)、放线菌纲(8.76%)、拟杆菌纲(4.38%)、硝化螺旋菌纲(3.75%)。β-变形菌纲为该人工湿地系统试验期间不同植物根际富集的主要细菌类群。本实验为以后人工湿地系统植物优化选择提供了一定的理论依据。     

青藏高原高寒草甸不同海拔梯度下土壤微生物群落碳代谢多样性

土壤微生物群落功能多样性对维持生态系统功能和稳定性具有非常重要的意义。为探究青藏高原高寒草甸不同海拔梯度下土壤微生物碳源利用差异以及影响机制,运用Biolog微平板技术,研究了西藏当雄县草原站4300—5100 m的6个不同海拔梯度下土壤微生物群落碳源代谢多样性。研究结果表明:(1)不同海拔下高寒草甸土壤微生物碳源的利用程度均随培养时间的延长而升高;微生物代谢活性和群落多样性指数均随海拔升高呈现先上升后下降的单峰变化趋势,整体表现4800 m4950 m4400 m4650 m5100 m4300 m;(2)主成分分析表明不同海拔显著影响了土壤微生物群落碳源代谢多样性,其中碳水化合物类、氨基酸类和胺类碳源是各海拔土壤微生物的偏好碳源;碳水化合物类、羧酸类、氨基酸类和胺类碳源的利用强度受海拔影响较大;(3)分类变异分析表明,土壤、植物和气候因素是影响不同海拔碳源利用变异的主要影响因子,可解释不同海拔的碳源利用差异的79.0%;排除环境因子之间的多重及交互作用,偏曼特尔检验表明土壤含水量、植被丰富度和年均降水量是影响不同海拔微生物碳源利用多样性的最重要的环境因子。综上,研究表明青藏高寒草甸不同海拔土壤微生物碳源代谢多样性呈现显著的海拔差异趋势,其海拔差异主要受到土壤含水量、植被丰富度和年均降水量的影响。     

模拟人工湿地植物丰富度对硝氮去除及净温室效应的影响

用水培微宇宙模拟人工湿地,研究植物丰富度对系统氮去除的影响,并整合多项功能评估系统净温室效应。选择水芹(Oenanthe javanica)、羊蹄(Rumex japonicus)、虉草(Phalaris arundinacea)和吉祥草(Reineckia carnea)4个物种,进行单种及混种2个处理,供给以硝氮(NO3--N)为唯一氮形态的模拟污水。结果表明:混种系统出水氮浓度显著低于单种系统,即高丰富度具有更高氮去除效率;混种系统的地上和总生物量显著高于单种系统;在单种系统中反硝化是最主要的氮去除途径,而混种系统主要通过增强植物吸收提高净化效率;混种系统比单种系统排放更多的CH4和N2O;混种提高了生物量,如果这些植物用于生物燃料则相当于强化了CO2减排潜力;综合CO2、CH4和N2O,提高植物丰富度会显著降低系统净增温潜力(GWP)。     

草海自然保护区空心莲子草群落植物组成及多样性分析

湿地生态系统极易受外来入侵植物侵害, 为调查草海湿地生态系统空心莲子草不同入侵程度的群落物种组成及多样性的变化, 在夏季对草海自然保护区水陆生境的空心莲子草群落进行调查, 按空心莲子草盖度分为水Ⅰ(0-20%)、水Ⅱ(20%-50%)、水Ⅲ(50%-100%)、陆Ⅰ(0-20%)、陆Ⅲ(50%-100%)五种群落类型。结果表明: 在调查的25 个样方中, 水生生境共有10 科22 种植物, 陆生生境共有13 科29 种植物, 随空心莲子草入侵程度的增加, 禾本科植物在两种生境中比例均上升; 地面芽植物种类减少; 根茎型植物种类增加; 水中丛生型植物种类增加, 陆地分枝型植物种类减少; 水中物种丰富度增加, 陆地物种丰富度降低; 两生境多样性和均匀度均呈一致的下降。     

不同类型人工湿地微生物群落的研究进展

微生物是人工湿地不可缺少的成员,对湿地生态系统中物质转化、能量流动起着重要作用.本文从人工湿地微生物群落的研究方法、微生物群落结构与组成、微生物群落调节作用与环境因素的关系等方面,综述了人工湿地微生物的研究进展.各种新颖的分子生物学方法已经成为研究人工湿地的微生物多样性的有力工具,其中最常见的是变性梯度凝胶电泳(DGGE)和寡核苷酸荧光探针原位杂交(FISH);人工湿地微生物群落的调节作用主要取决于湿地的水文条件、废水的特点(包括组成成分,污染物的特点和利用性)、湿地的过滤材料或土壤类型、植物和各种环境因素;不同人工湿地类型的微生物群落组成,从多到少依次是变形菌、噬纤维菌.黄杆菌菌群、放线菌和厚壁菌.如何进一步加深对氮循环相关微生物多样性的研究,提高废水中氮的去除效率依然是未来人工湿地技术需要解决的重要问题之一.     

沅水下游湿地植物多样性的初步研究

沅水下游湿地植物资源丰富,但该区域植物名录系统还不完整,对重要野生植物多样性及群落研究较少。通过实地调查、采集标本、拍摄图片和查阅相关文献,对沅水下游湿地植物进行了调查统计分析。结果表明:沅水下游湿地植物种类共有449种,隶属于88科,植物种类丰富,以禾本科、菊科、唇形科、莎草科和廖科野湿地植物为主,具有较大的物种丰富度,种间相遇几率较大,物种多样性较高,分布均匀,有助于合理保护和利用沅水下游湿地植物资源。     

不同水淹深度对鄱阳湖洲滩湿地植物生长及营养繁殖的影响

水淹深度是影响湿地植物生长和繁殖的关键因子,不同湿地植物对淹水深度存在着不同响应。然而,在水情不断变化的背景下,鄱阳湖洲滩湿地植物种群和群落如何变化还不清楚。为了探究淹水深度对湿地植物生长的影响,并预测鄱阳湖洲滩湿地植被分布的趋势,采用控制实验模拟了不同水淹深度(0、0.5、1 m和2 m)下鄱阳湖湿地3种优势植物(灰化薹草(Carex cinerascens)、南荻(Miscanthus lutarioriparius)和虉草(Phalaris arundinacea))的生长和繁殖情况。实验结果表明:1)水淹对灰化薹草总生物量的影响最显著。遭受水淹时,灰化薹草把大部分的生物量集中在地下部分;随着水淹深度逐渐增加,南荻的生物量逐渐减少;不同深度水淹对虉草生物量没有产生显著影响(P0.05)。就生物量而言,虉草对水淹的适应性强于其他两种植物。2)不同水淹深度下,灰化薹草的株高都显著降低;而南荻只在2 m水淹梯度下株高才显著降低。在枯水年时,下降的水位有利于南荻向较低高程迁移。3)不同深度水淹对灰化薹草的分株没有产生显著影响(P0.05);而虉草在经过2 m水淹后分株数显著高于其他水淹深度。在丰水年时,相比于灰化薹草和南荻,升高的水位对虉草的繁殖影响较小。在一个水位周期性变化的湿地生态系统中,不同深度的水淹对植物的生长及退水后的繁殖产生了严重影响,研究结果为预测水文变化对湿地植被的生存和分布提供了重要的依据。     

鄱阳湖洲滩湿地植物生长和营养繁殖对水淹时长的响应

水淹时长是影响湿地植物分布的重要因素。在水情不断变化的背景下,鄱阳湖洲滩湿地植物种群和群落的变化规律还不清楚。为了探究淹水时长对鄱阳湖洲滩3种优势植物生长和繁殖的影响,并预测在水文发生剧烈变化后,3种优势植物分布的趋势,采用控制实验模拟了不同水淹时长(0、60、90、120、150 d和180 d)下鄱阳湖湿地3种优势植物(灰化薹草(Carex cinerascens)、南荻(Miscanthus lutarioriparius)和虉草(Phalaris arundinacea))的生长和繁殖情况。研究结果表明:1)南荻在水淹超过120 d后,存活率开始降低,水淹到达180 d完全死亡。而灰化薹草和虉草在淹水180 d后仍全部存活。表明南荻耐淹水的能力弱于其他两种植物。2)水淹显著降低灰化薹草的总生物量,并且总生物量随水淹时长的增加而逐渐降低。而短时间(小于150 d)的水淹没有对虉草总生物量产生显著影响。3)退水初期,灰化薹草的恢复生长趋向于地上部分,而虉草表现为地下和地下部分同步生长。该研究结果可以为预测水文情势变化下鄱阳湖湿地植物种群和群落的动态变化提供依据。     

北京龙形水系三种沉水植物根际及叶际微生物群落特征

水生植物及植物表面附着微生物在人工湿地水体净化过程中发挥着重要的作用。以北京奥林匹克公园龙形水系为研究对象,通过高通量测序技术,对其底泥、水体及3种沉水植物——苦草Vallisneria natans、狐尾藻Myriophyllum verticillatum、龙须眼子菜Potamogeton pectinatus——的根际及叶际微生物群落的结构及功能进行了研究。结果表明,微生物多样性从高到低分别为底泥样品、植物根际样品、植物叶际样品和水体样品,植物叶际微生物种类要显著高于水体中微生物种类。LEfSe分析结果显示不同生境富集不同的微生物类群,其中底泥主要富集厌氧微生物类群,水体及植物叶际主要富集好氧微生物类群,植物根际则两者兼具。功能预测结果显示植物叶际样品的反硝化标志基因丰度要高于根际样品及底泥和水体样品,且狐尾藻和龙须眼子菜叶际样品反硝化标志基因丰度要高于苦草叶际样品。本研究可以为人工湿地构建时对沉水植物及功能微生物的选择提供指导意义。     

氮肥添加对高寒藏嵩草(Kobresia tibetica)沼泽化草甸和土壤微生物群落的影响

以藏嵩草沼泽化草甸为研究对象,利用磷脂脂肪酸(PLFA)技术,研究连续6年N素添加对地上植被群落数量特征、土壤微生物群落结构的影响。结果表明:①藏嵩草沼泽化草甸群落生物量、枯枝落叶对施肥处理无明显响应,且莎草科植物对土壤氮素的吸收和利用率较低。②施肥增加了0-10 cm土壤微生物类群PLFAs丰富度尤其细菌和革兰氏阳性菌PLFAs,降低了10-20 cm PLFAs丰富度;③磷脂脂肪酸饱和脂肪酸/单烯不饱和脂肪酸、细菌PLFAs/真菌PLFAs的比值随土壤层次增加而增加;④0-10 cm土层革兰氏阳性菌、真菌PLFAs含量与pH、土壤速效磷、速效氮、土壤有机质显著正相关(P0.05或P0.01);10-20 cm土层,细菌、革兰氏阳性菌、真菌和总PLFAs含量与土壤有机质含量显著正相关(P0.05或P0.01)。表明藏嵩草沼泽化草甸微生物PLFAs含量和丰富度对施肥的响应存在明显的土层梯度效应,土壤微生物PLFAs含量和丰富度主要受表层土壤初始养分含量的影响。