不同生境马铃薯根际土壤细菌多样性分析

近年来,随着国家对马铃薯产业重视程度的增加,生产的专业化和规模化程度越来越高,化肥农药用量不断加大,加之连作等种植模式,致使以疮痂病为代表的土传病害普遍发生且逐年加重,个别地块发病率达90%以上,给种植业者带来巨大的经济损失。[目的] 为了探索马铃薯疮痂病发生与土壤环境的关系,分析区域性种植方式和施肥量对土壤细菌种群变化的影响,为实现土传病害有效防治提供借鉴。[方法] 本文分别从1年连作土传病害轻的宁夏西吉（西北）、3年连作土传病害严重的河北沽源（华北）、5年轮作未发现土传病害的内蒙古海拉尔（东北）大田马铃薯根际采集土壤,利用高通量测序技术,比较了样品间细菌群落结构差异。[结果] 3组样品共获得有效条带617558条,可分类操作单元（OTUs）3077个。各样品中变形菌门（Proteobacteria）数量最多,含量均在33%以上。与未发病土壤样品相比,土传病害发生严重的样品中细菌数量、物种数、细菌多样性、种类丰富度均有所降低,有害菌数量增加,益生菌数量减少。其中,放线菌（Actinobacteria）数量明显增多,变形菌（Proteobacteria）、绿弯菌（Chloroflexi）和酸杆菌（Acidobacteria）数量明显减少,组分及数量差异明显的细菌（尤其是放线菌门）大多与土壤全磷含量呈显著相关。[结论] 过量施用化肥和常年连作改变了土壤细菌群落结构,生态环境恶化,导致土传性病害发生。其中,磷可能是影响土壤微生物群落结构变化最主要的肥料元素。     

基于Sentinel-2的丛生竹林信息提取方法比较及分布特征

滇西南地区拥有丰富的丛生竹林景观和珍稀特有竹种资源,但竹资源分布储量不清、监测技术缺乏等问题很大程度限制了竹资源开发与利用。基于Sentinel-2A影像数据,采用反向传播神经网络、支持向量机、随机森林三种机器学习分类方法进行沧源县丛生竹林信息提取及精度评价,利用Google Earth影像和DEM数据对竹资源分布的空间和地形特征进行了分析。结果表明,随机森林分类精度优于支持向量机和反向传播神经网络,分类总体精度达90%,Kappa系数达0.87,竹林用户精度达81%。沧源县共有竹林138.07 km2,主要分布于城镇村庄、道路、水系和耕地周边,以四旁竹和防护竹林为主,采用Sentinel-2A10 m的分辨率很好地提取了空间上分布分散的丛生竹林。沧源县竹林主要分布在海拔900~2000 m,坡度范围大都位于缓坡和斜坡。研究结果可为沧源县竹资源开发利用提供数据支持,研究方法可作为大型丛生竹遥感监测的参考。     

基于前额联络皮层脑电信号的海洛因戒断大鼠个体觅药行为状态识别*

目的: 探究海洛因诱导位置偏爱大鼠不同行为状态下额叶联络皮层(FrA)无线遥测脑电新的分析方法,以期能精确实时识别海洛因诱导大鼠个体的强迫性觅药行为。方法: 清洁级 Wistar大鼠30只,于前额皮层行电极埋藏术后,随机分为手术对照组(n=10)和海洛因诱导组(n=20);海洛因诱导组皮下注射海洛因0.5 mg/(kg·d),之后每日递增0.25 mg/kg,连续注射7 d,对照组同时间注射等量生理盐水;利用 CPP 视频系统结合脑电无线遥测技术,同步记录白-黑箱穿梭、黑箱停留、黑-白箱穿梭、白箱停留四种行为状态下已成瘾大鼠FrA区脑电信号,辨识原始脑电中含肌电等噪声信号区域,针对性的给以小波分解及振幅阈值消噪预处理,提取不同行为状态下脑电数据的样本熵值及与4个节律频率对应的小波系数标准差值,利用支持向量机算法(SVM)实现对海洛因成瘾大鼠个体不同行为状态的实时识别。结果: SVM对20只经海洛因诱导产生明显药物依赖的大鼠个体白-黑穿梭、黑箱停留、黑-白穿梭、白箱停留四种不同行为状态的实时分类识别率均值都达到80%左右,其中与觅药行为关联最紧密的黑-白穿梭状态实时识别率均值达到83.88%。结论: 本文建立的对海洛因诱导大鼠个体强迫性觅药行为的实时识别方法,可作为一种检测海洛因大鼠觅药行为发动、发生的有效手段,可用于海洛因依赖患者的临床观察和觅药行为的预防。     

大兴安岭典型森林沼泽植物叶片和细根碳氮磷化学计量特征

探究大兴安岭典型森林沼泽不同植物叶片和细根生态化学计量特征,能够为进一步认识高纬度气候敏感生态系统养分利用策略和物质循环过程提供依据。对大兴安岭地区兴安落叶松-苔草、兴安落叶松-笃斯越桔-藓类和兴安落叶松-杜香-泥炭藓3种典型森林沼泽19种优势和亚优势维管植物叶片和细根碳氮磷计量特征(C∶N∶P)进行比较,分析不同森林沼泽类型、植物生长型和菌根类型叶片和细根C∶N∶P差异,通过标准化主轴回归分析叶片与细根C∶N∶P的关系。结果表明: 叶片C∶N∶P在种间水平具有最大的变异(42.5%～84.6%),且叶片和细根种间变异大小均为N∶P>C∶N>C∶P。土壤养分和水分含量较高的兴安落叶松-苔草沼泽叶片与细根C∶N和C∶P值较低,且3种森林沼泽植物叶片和细根N∶P均小于10,受N限制。草本植物叶片C∶P和细根C∶N、C∶P显著低于木本植物。外生菌根和杜鹃花类菌根植物叶片和细根C∶N和C∶P高于丛枝菌根和无菌根植物,且杜鹃花类菌根植物叶片和细根C∶P显著高于外生菌根植物。不同森林沼泽、生长型、菌根类型植物叶片和细根C∶N和C∶P差异明显,而N∶P相对稳定。森林沼泽植物叶片与细根C∶N、C∶P和N∶P呈线性正相关,植物地上与地下部分在生态化学计量特征上存在协同。     

寄主植物根浸提液对肉苁蓉种子萌发及吸器形成的影响

利用滤纸培养皿法研究藜科植物梭梭和甜菜根水浸提和乙醇浸提两种浸提液对肉苁蓉种子萌发和吸器形成的影响。结果表明: 水和乙醇浸提的根浸提液对肉苁蓉种子萌发和吸器形成无明显作用;两种根醇浸提液添加10 mg·kg^-1赤霉素(GA₃)处理的肉苁蓉种子萌发率均提高了10倍以上,但与只加赤霉素处理组(GA₃对照)无显著差异。在根浸提液中添加1 mg·kg^-1氟啶酮(FL)处理的肉苁蓉种子萌发率与FL对照组无显著差异,其中甜菜根水浸提液处理组肉苁蓉种子萌发率最高,达39.4%。与根浸提液中添加赤霉素处理仅能使萌发率提高不同,寄主根浸提液中添加FL后,萌发肉苁蓉种子芽管上均有吸器形成,梭梭根醇浸提处理的吸器形成率最高,达16.2%。梭梭根醇浸提液中同时添加GA₃和FL,肉苁蓉种子萌发率可提高到52.3%,但吸器形成率与浸提液中添加FL处理无差异;FL对照仅有6.7%的萌发肉苁蓉种子形成吸器,显著低于梭梭根醇浸提液添加FL处理组。不同处理的肉苁蓉种子吸器形成位置和形态有差异,添加寄主根浸提液处理的吸器大多出现在芽管顶端,多个乳头状凸起成爪状;未添加寄主根浸提液的FL对照组吸器出现位置大多在芽管底部或顶端出现分叉。研究证明,乙醇浸提和水浸提两种方式都能从寄主根中提取出促进肉苁蓉种子吸器形成的物质但对促进种子萌发作用不明显;GA₃和FL可显著提高肉苁蓉种子的萌发率,但萌发肉苁蓉种子吸器的形成受寄主根浸提液中某些物质的影响。     

不同植茶年限茶树根际土壤细菌多样性及群落结构研究

运用传统培养法和高通量测序技术研究不同植茶年限(5年、10年、20年)茶树根际土壤细菌的多样性、结构和组成,并分析茶树土壤理化性质与细菌群落的相关性,为改善茶树的土壤和提高茶树产量提供参考。结果表明:两种方法均指出不同植茶年限下的根际细菌群落结构存在显著性差异,5年和10年茶树细菌多样性显著高于20年茶树细菌;培养法得出厚壁菌门(Firmicutes)和芽孢杆菌属(Bacillus)为优势门属,高通量测序技术得出酸杆菌门(Acidobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和Candidatus_Udaeobacter属为优势门属;总氮(TN)、总钾(TK)、总磷(TP)、pH是影响茶树细菌群落的关键理化因子;随着植茶年限增加,要采取措施防止土壤酸化,适当增施氮肥和磷肥。     

西南喀斯特石漠化环境适生植物构树细根、根际土壤化学计量特征

为了解西南喀斯特石漠化适生植物构树(Broussonetia papyrifera)对贫瘠土壤养分环境的适应策略, 及其细根、根际土壤的化学计量特征对石漠化等级的响应, 该研究以西南喀斯特石漠化环境适生植物构树为研究对象, 运用生态化学计量学方法, 开展不同等级石漠化环境构树细根、根际土壤有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)、全钾(K)、全钙(Ca)及全镁(Mg)养分含量特征及C、N、P化学计量特征研究。结果表明, 除Ca含量外, 喀斯特石漠化环境适生植物构树细根、根际土壤的养分含量均处于较低水平; 细根N:P为12.59, 表明构树生长受N和P共同限制; 随着石漠化等级的增加, 细根C、N含量和C:N、C:P呈先降后升的变化趋势, K、P含量是则表现为先升后降, Ca、Mg含量和N:P无明显变化规律; 不同等级石漠化环境中的构树根际土壤N、P、K、Ca含量呈不同的变化趋势, 而C、Mg含量及C、N、P化学计量特征的变化较不显著; 细根与根际土壤的化学计量特征之间存在显著的相关性, 二者的C、P、Ca、Mg含量、C:N、C:P分别对应呈显著正相关关系, 而N含量呈极显著负相关关系; 细根的K含量则较为稳定, 几乎不受根际土壤养分的影响。     

亚热带常绿阔叶林土壤胞外酶活性对碳输入变化及增温的响应

土壤胞外酶来源于土壤微生物、植物和动物, 是土壤生物地球化学过程的积极参与者, 在森林生态系统的物质循环和能量流动过程中扮演着重要角色。为探明土壤胞外酶活性对碳输入变化及增温的响应, 该研究基于长期增温、去除地表凋落物(以下简称去凋)和切根处理的云南哀牢山亚热带常绿阔叶林控制实验平台, 研究了不同处理(对照、去凋、切根、切根并增温)下表层矿质土壤(0-5和5-10 cm)与碳氮磷获取相关的胞外酶活性, 包括多酚氧化酶(POX)、过氧化物酶(PER)、β-葡萄糖苷酶(BG)、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和酸性磷酸酶(AP)。结合铵态氮(NH₄⁺-N)含量、硝态氮(NO₃^--N)含量、溶解有机碳(DOC)含量、溶解总氮(DN)含量、土壤含水量(SWC)等相关指标, 探讨凋落物碳输入、根系碳输入和温度变化对土壤胞外酶活性及其生态化学计量特征的影响。研究结果表明: 在对照样方, 除POX外其余酶活性均为0-5 cm层显著高于5-10 cm层。与对照相比, 长期的凋落物去除显著降低了0-5 cm层土壤AP和BG活性, 对NAG、PER和POX活性则无显著影响; 长期切根处理显著降低了0-5 cm层土壤BG活性, 但提高了两个土层PER活性; 长期切根并增温处理显著降低了0-5 cm层AP和BG活性, 对其余酶活性无显著影响。冗余分析结果显示SWC和NH₄⁺-N含量是驱动土壤酶活性变化的重要因子。本研究为该生态系统土壤碳氮磷生物地球化学关键过程对全球变化的响应提供了土壤酶学的依据。     

陆地森林植被植物细根对全球气候变化的响应研究进展

全球气候变化对陆地森林生态系统与生物多样性造成了较为明显的负面和潜在影响, 由此引发了各种生态环境问题。细根作为植物最活跃的组成部分之一, 在调节陆地森林生态系统碳平衡和养分循环的过程中发挥着重要作用。植物细根对全球气候变化的响应研究已成为当前全球变化背景下陆地生态系统关注的热门课题之一。全球气候变化是以温室气体(CO2、N2O)浓度持续上升、氮沉降加剧、全球气候变暖为主要特征。为此该文从以下几个方面对该领域的研究进展进行综述: (1)CO2浓度升高对植物细根的影响; (2)氮沉降增加对植物细根的影响; (3)温度升高和降水变化对植物细根的影响。最后, 进一步探讨了该领域研究仍存在的科学问题, 提出了未来研究展望。研究结果不仅为进一步研究全球气候变化对植物细根的影响提供重要的理论依据和参考, 也丰富了全球变化背景下根系生态学相关科学理论。     

连作条件下毛鸡骨草根际土壤微生物群落功能多样性变化特征

毛鸡骨草是治疗肝病的重要中草药之一,而连作障碍致其产量和品质下降。从主产区广西玉林分别采集正茬、重茬和连作三年的毛鸡骨草根际土壤样品,以种植前水稻土壤为对照,采用Biolog GN2 平板碳源分析技术,研究连作条件下根际土壤微生物群落功能多样性变化特征,以揭示其连作障碍的原因。结果表明,连作导致根际土壤微生物功能多样性显著降低,微生物利用各类碳源的能力下降。主成分分析(PCA)表明,不同种植年限的毛鸡骨草根际土壤微生物群落结构之间存在显著差异,且均与种植前对照明显不同,而同一种植年限不同生长期土壤微生物碳代谢群落结构虽有差异,但并不显著。相关分析表明,其产量与微生物功能多样性指数(如Shannon,Simpson,Mclntosh)以及平均吸光值(AWCD)值正相关,而与第一主成分(PC1)呈显著负相关,说明连作条件下其产量的降低在一定程度上与土壤微生物功能多样性的降低和群落结构的改变有关。