4种蚯蚓肠道微生物对砷毒性的响应差异研究

蚯蚓肠道是微生物多样性的一个潜在存储库。砷对蚯蚓肠道微生物群落的影响已被证实,但砷在不同蚯蚓肠道菌群中生物转化的差异仍不清楚。为了进一步阐述土壤中广泛存在的低浓度砷(浓度为5,15,25 mg/kg)对不同种类蚯蚓肠道微生物影响的差异,将4种典型蚯蚓暴露于砷污染土壤后,测定其肠道微生物组成变化,并分析砷对不同蚯蚓肠道内砷富集、形态和砷生物转化基因的影响。结果显示,所有蚯蚓组织内均存在明显的砷富集,其富集系数由高到低依次为:安德爱胜蚓(1.93)>加州腔蚓(0.80)>通俗腔蚓(0.78)>湖北远盲蚓(0.52),蚯蚓组织和肠道内砷形态主要以无机砷为主,其中As(III)含量比例> 80%,部分蚯蚓组织内还发现少量有机砷。4种蚯蚓肠道微生物群落在门水平上主要以变形菌、厚壁菌和放线菌为主,并与周围土壤细菌群落组成存在显著差异。同时,在土壤和肠道内共检测到17个砷转化基因,其中蚯蚓肠道内As(V)还原和砷转运相关基因相对丰度较高,而砷(去)甲基化基因丰度较低。此外,低浓度砷污染对蚯蚓生长无显著影响,却能引起蚯蚓肠道微生物群落的紊乱。蚯蚓种类和砷污染是引起蚯蚓肠道微生物...     

华西雨屏区植被恢复对紫色土酸化的影响

退耕还林是控制水土流失、恢复森林植被和改善生态环境的重要举措。植被恢复进程中会发生土壤酸化,进而影响植物生长,厘清不同还林树种对土壤酸化的影响程度及作用机制有助于更好地评估退耕还林工程的整体生态效益。以华西雨屏区紫色土坡耕地(玉米)为对照,分析了退耕20a后柳杉纯林、柳杉-光皮桦混交林、慈竹林和茶园土壤pH的变化及其垂直分异。结果表明：玉米地、慈竹林、茶园、混交林和柳杉纯林0—50 cm土壤pH平均值分别为5.66、5.55、5.12、5.03和5.00,相较于玉米地,柳杉纯林、混交林和茶园土壤pH值显著下降(P<0.01),土壤酸化严重。相较于玉米地土壤pH值的均匀分布,植被恢复不同类型人工林pH值随土壤深度的增加而增加,10—50 cm土壤pH值(4.89—5.90)显著高于0—10 cm土壤pH值(4.72—5.21)(P<0.01),表层土壤酸化最明显。土壤pH值与土壤有机质含量呈极显著负相关,而与风化指数Na/K比值呈显著正相关,有机质含量和Na/K比值共同解释了土壤pH值变化的53.9%,表明植被恢复引起的土壤有机质积累与长石类矿物风化是驱动紫色土酸化的重要过程...     

武夷山五种竹子叶、枝、秆碳氮磷化学计量对生长阶段和海拔的响应

探究竹子化学计量特征对生长阶段和海拔的响应对于了解其生理生态特征及生长适应策略至关重要。对武夷山沿海拔分布的五种典型竹子叶、枝、秆的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及化学计量内稳态指数(H)进行两个生长阶段的测定。结果显示不论生长阶段的变化,各器官N、P含量的变异系数均显著大于C含量,且秆的N、P含量变异系数要显著大于叶片和竹枝,但不同生长阶段并未改变秆的N∶P (12∶1)。毛竹4月份枝和8月份叶的N、P含量均随海拔增加而降低,而箬竹叶的N、P含量均随海拔增加而增加。海拔和生长阶段的交互作用显著提高了竹秆N含量对生长阶段变化的响应。竹叶N和秆的N、P含量在不同生长阶段具有明显的内稳性调控机制,但竹枝N、P的内稳性特征表现不明显。总而言之,这些结果一方面反映了武夷山五种竹子偏向于选择维持叶N含量的内稳态机制,另一方面调节秆N、P含量的协变来应对海拔和生长阶段变化中养分的利用策略。     

冀北承德地区土壤生源要素生态化学计量与空间分异特征

土壤生源要素生态化学计量和空间分异特征对指导土地利用优化具有重要意义。以京津冀生态屏障区组成部分的承德市为研究区,采集1597件土壤样品,运用地统计学、全局Moran′s I指数、克里金插值和冗余分析等方法对承德全域主要土壤生源要素的空间分异特征及其影响因素进行了系统分析。结果表明,承德市表层土壤生源要素全钾(STK)、有机碳(SOC)、全氮(STN)、全磷(STP)和全硫(STS)平均含量分别为21.962 g/kg、18.826 g/kg、1.168 g/kg、0.587 g/kg和0.193 g/kg。垂向分布上STN、SOC和STS含量总体随深度增加而降低,STK和STP垂向分异受成土母质控制,高地质背景区STK和STP含量随深度增加逐渐升高。SOC和STN含量显著相关,空间耦合程度高,C:S与SOC含量显著正相关,C:N和C:S空间分布稳定,土壤生源要素的化学计量比主要受SOC含量控制。SOC空间自相关极显著,空间分异受结构性因素控制;STK空间自相关程度较高,分布稳定;STP空间自相关较显著,分布异质性较大;STS空间自相关相对最弱,受人为活动影响较明显。SOC和STN空间...     

模拟降雨变化对古尔班通古特沙漠土壤养分及酶活性的影响

土壤酶参与土壤系统的养分循环过程,是联系植物和土壤养分的关键纽带。土壤酶活性对降水格局变化响应敏感,这种响应对于缺水且养分贫瘠的荒漠生态系统显得尤为重要。然而,早春积雪完全融化后首次降雨时间及降雨量如何影响土壤养分及土壤酶活性还鲜见相关报道。以新疆古尔班通古特沙漠为研究区,在早春积雪完全融化后,设置3个首次降雨时间(积雪完全融化后第10天、20天和30天)和3个降雨梯度(5 mm、10 mm和15 mm),于植物生长旺季采集土壤样品,研究土壤养分含量和土壤酶活性的响应特征。结果表明：积雪完全融化后不同首次降雨时间下5mm降雨处理以及积雪完全融化后第30天下各降雨量处理对土壤养分和酶活性影响不显著。积雪完全融化后第10天,随降雨量增加,土壤全碳呈显著先下降后增加趋势,全钾呈显著增加趋势,而土壤微生物量碳呈显著降低趋势;积雪完全融化后第20天,随降雨量增加,速效氮、土壤蔗糖酶活性、土壤微生物量碳氮呈先下降后增加趋势,土壤全碳和多酚氧化酶活性显著下降,土壤全钾和碱性磷酸酶活性显著增加。模拟10 mm降雨,随首次降雨时间推迟,土壤全氮、速效氮、速效磷、土壤蔗糖酶活性和土壤微生物量碳呈增加趋势;...     

青藏高原不同牧草人工草地对土壤线虫群落的影响

为缓解草蓄矛盾,青藏高原人工草地得到快速发展。土壤线虫对环境变化敏感,是草地生态系统的重要组成部分。然而,不同牧草人工草地对土壤线虫群落的影响尚不明确。2016年7月,对多年生禾本科(垂穗披碱草Elymus nutans Griseb.、老芒麦Elymus sibiricus L.、早熟禾Poa annua L.和羊茅Festuca ovina L.)、一年生禾本科燕麦Avena sativa L.和多年生豆科紫花苜蓿Medicago sativa L.等6种单播牧草人工草地(建植期4年)和天然草地(对照)的土壤线虫群落进行了调查。结果表明：(1)土壤线虫隶属于2纲8目32科58属,平均密度为1754个/100 g干土;紫花苜蓿样地的线虫密度最低,为949个/100 g干土;燕麦样地最高,为3267个/100 g干土;(2)与天然草地相比,燕麦样地的线虫群落总密度、多样性以及植食性和杂食-捕食性线虫密度显著增加,而其他人工草地的线虫群落密度、多样性以及植食性、食真菌和食细菌线虫密度均无显著变化;(3)土壤线虫总密度以及各营养类群密度在不同人工草地间差异显著,且均在燕麦样地最高;(4)建...     

城乡景观中土壤生态系统微塑料的来源、迁移特征及其风险

土壤微塑料污染的持久性、复杂性及其对土壤生态系统的影响受到越来越广泛的关注,但对其来源、迁移过程等仍有许多问题尚未理清。从复合生态系统的角度,通过对城乡景观中土壤微塑料的来源、迁移过程及其风险等相关研究进展进行了系统梳理,分析了城乡不同景观中土壤微塑料的主要来源和特点,讨论了土壤微塑料在城乡景观中的迁移特征及其驱动力,探讨了土壤微塑料在城乡景观中的生态和健康风险。今后需进一步明确城乡景观中土壤微塑料污染的物质流过程与环境归趋特征,加强微塑料对土壤生态系统的作用过程及生态系统服务影响的研究,揭示土壤微塑料对人类健康的直接或间接影响,建立城乡复合生态系统土壤微塑料污染预测模型,以维护土壤生态安全与人居环境健康。     

北京东灵山土壤动物-植物互作关系对海拔格局的响应

土壤动物可能会与植物形成复杂的互作网络,有关其对海拔梯度做出响应的研究还相对较少,了解不同生境下的生态网络为理解和预测系统的稳定性及其动态变化机制提供了新途径。于北京东灵山地区调查了沿海拔梯度凋落物层与土壤层中的土壤动物以及木本和草本植物的多样性,并通过零模型的方法对比了土壤动物-植物互作网络特征参数的标准化效应值在高-中-低三个海拔段的差异。结果显示：土壤动物的稀有类群在中海拔段多样性较高,木本植物多样性随海拔降低,而草本植物多样性则随海拔升高。各生物类群组成都随海拔距离而增加,存在明显的聚集性分布格局。植物与土壤动物之间的互作网络特征参数不仅随海拔改变,且在凋落物与土壤层之间、木本与草本植物之间存在差异。总体而言,土壤动物与木本植物互作网络的海拔变化主要与土壤动物多样性有关,而与草本的互作网络则与草本植物多样性有关。沿海拔梯度,存在土壤动物-木本植物向土壤动物-草本植物网络的适应性转变。本研究在同一海拔梯度上探讨了不同层土壤动物与植物的互作关系,对深入理解山地生态系统中各生物类群的共存机制具有重要意义。     

湘南典型次生林粗木质残体生物量、碳储量和养分特征

对九龙江森林公园次生常绿阔叶林粗木质残体(CWD)进行量化研究,了解亚热带典型次生林CWD的本底数据。以九龙江森林公园典型天然次生林中的6个20m×20m的标准样地为对象,调查并分析样地内不同分解等级CWD的生物量、碳储量和养分特征变化。九龙江森林公园亚热带典型次生林的CWD储量在2.8—30.4t/hm~2之间,碳储量在6.10—6.75t/hm~2之间,大量营养元素(N、P、K、 Ca、 Mg)含量相对稳定,化学计量变化不显著,微量营养元素中Pb与Cd元素含量随着分解等级的增加而增加。九龙江森林公园亚热带典型次生林的CWD储量在亚热带常绿阔叶林中处于中等水平,CWD主要以分解中后期的倒木为主,反映出该次生林处于中幼龄林阶段,具有较高的碳储量,养分含量相对稳定,并表现出Pb与Cd在CWD中积累的现象,在中度分解和重度分解的CWD中Pb含量分别增加了62.65%和69.88%,Cd含量则分别增加了33.33%和100%,其内在机理有待进一步深入研究。研究结果有助于进一步了解CWD如何参与森林生态系统养分循环、重金属积累等生态过程,比较不同林分干扰历史下CWD储量、分布及养分特征的异质性...     

我国北方3种典型土壤-作物体系中微生物量磷库特征

土壤微生物量磷(Microbial Biomass Phosphorus, MBP)是土壤磷组分中最为活跃的形态,在土壤磷素的形态转化与生物地球化学循环过程中起着关键作用,是植物可利用磷的重要来源。研究土壤MBP库容的大小对于充分认识微生物的固磷潜力和掌握土壤磷素循环与转化能力意义重大。以我国北方农田3种典型的土壤-作物体系为研究对象,基于定点采样,通过分析测定采集的362个表层(0—30 cm)土壤样品来量化不同土壤-作物体系MBP库容的大小。结果表明：黑土-春玉米、潮土-冬小麦/夏玉米、灰漠土-棉花体系表层土壤MBP平均含量分别为17.36、14.45、8.75 mg/kg,且不同土壤-作物体系间MBP含量存在显著差异;3种土壤-作物体系表层土壤(0—30 cm)MBP库容的大小分别为83.60、54.26、39.80 kg P/hm~2,其储存的磷在数量上相当于当季作物需磷量的1.10—2.73倍,表明土壤MBP库是农田生态系统中一个不容忽视的巨大有效养分磷储库。其库容的大小受土壤性质和气候因素的共同影响,土壤pH、有机碳、年均气温和年均降雨量是我国北方农田土壤MBP库容大小的主...