玉米秸秆还田对土壤丛枝菌根真菌群落的影响

为揭示农业管理活动对土壤丛枝菌根(AM)真菌的影响机制,基于Illumina Miseq高通量测序平台以及脂肪酸指纹图谱方法,研究了连续4年玉米秸秆还田后,AM真菌群落组成、AM真菌生物量及其与土壤环境因子间的相互关系.结果表明:所获得的2430个AM真菌OTUs从门到种依次分类,共分为1门、3纲、4目、8科、10属、143种,但不同处理间AM真菌群落丰富度(Chao1指数和ACE指数)、多样性(Shannon、Simpson多样性指数)没有显著差异.AM真菌中类球囊霉属、球囊霉属为优势属.随秸秆还田量的增加,球囊霉属丰度降低;3000、9000 kg·hm^-2秸秆还田量下,类球囊霉属、无梗囊霉属的丰度与对照(0 kg·hm^-2)间差异达极显著水平;原囊霉属、类球囊霉属、球囊霉属在3000 kg·hm^-2秸秆还田量下与对照间差异显著,非度量多维尺度(NMDS)分析表明,9000、12000 kg·hm^-2的秸秆还田量下土壤AM真菌β多样性与对照间聚集度较其他处理相差较远,秸秆还田量对AM真菌β多样性的影响显著.多元分析结果能在累积变量82.8%上揭示土壤主要理化性状与AM真菌丰富度、多样性的空间变化关系.土壤全氮、碱解氮是影响以磷脂脂肪酸表征的土壤主要微生物类群生物量以及以中性脂肪酸表征的AM真菌生物量的主要因子.持续玉米秸秆还田改变了AM真菌属水平上的分类学组成;随秸秆还田量的增加,AM真菌特有的微生物种类减少,AM真菌群落组成间的相似度下降;秸秆还田增加了土壤AM真菌生物量及其占土壤微生物总生物量的比例.     

念青唐古拉山南坡高寒草甸生产力对温度和降水变化的敏感性及其海拔分异

目前人们仍不清楚不同海拔高寒草地植被生长对气候变化的敏感性差异及其与最适宜海拔分布中心的关系。利用西藏当雄县念青唐古拉山南坡7个海拔梯度固定样地的高山嵩草草甸地上净初级生产力(ANPP)观测数据(2009—2013),建立了ANPP与同期遥感植被指数(MODIS NDVI)的线性回归方程。基于长时间序列的NDVI数据,利用建立的回归方程估算了研究区2000—2013年的ANPP。结合沿海拔梯度的HOBO气象站数据(2006—2013)及当雄县气象站数据(2000—2013),分析了2000—2013年该地区高寒草甸ANPP对降水和温度变化的敏感性及其随海拔的变化规律。结果表明:(1)多年平均ANPP随海拔的变化均表现为先增加后降低的单峰分布格局,最大值出现在海拔4893—4942 m,说明在海拔梯度上存在一个最适宜高寒草甸植被生长的分布中心;(2)ANPP与生长季降水量(GSP)呈正相关关系,与生长季平均气温(GST)呈负相关关系,其相关斜率的绝对值(指示ANPP的降水敏感性和温度敏感性大小)与ANPP的海拔格局具有相反的变化趋势,即在最适宜高寒草甸植被生长的海拔分布中心附近,ANPP对降水和温度变化的敏感性最低,而在远离该分布中心的较高和较低海拔,ANPP对降水和温度变化的敏感性则相对较大。研究明确了高寒草甸ANPP对降水和温度变化的敏感性随海拔的分异性及其与高寒草甸最适宜海拔分布中心的关系,这有助于理解沿海拔梯度不同水热组合环境下高寒生态系统对未来气候变化的响应模式。     

藏东南森林土壤微生物群落结构与土壤酶活性随海拔梯度的变化

【目的】针对青藏高原藏东南地区色季拉山不同海拔森林土壤,探讨微生物群落与土壤酶活性之间的联系以及受控因子。【方法】利用微生物细胞膜磷脂(PLFA)方法研究土壤微生物群落结构随海拔变化情况,分析土壤葡萄糖苷酶、酚氧化酶、蛋白酶、L-天冬酰胺酶、脲酶和酸性磷酸酶活性以及土壤理化性质随海拔的变化趋势。【结果】土壤理化性质和生化指标随海拔增高没有显著变化,如水分含量、有机碳、全氮、碳氮比、pH、无机氮和硝态氮,土壤葡萄糖苷酶、酚氧化酶、蛋白酶、L-天冬酰胺酶和酸性磷酸酶活性等;然而,微生物丰度呈现中峰优势分布规律,细菌、真菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和放线菌含量在海拔3 900 m和4 000 m处生物量显著高于低海拔和更高海拔。皮尔森相关性分析表明土壤pH是影响微生物群落结构的主要因子,但海拔梯度上的温度变化与微生物群落结构和酶活性不存在显著相关性;同时,有机碳、全氮、水溶性有机碳和水溶性有机氮和pH等理化指标与土壤酶活性显著相关。【结论】在藏东南色季拉山森林生态系统,海拔梯度对土壤微生物群落结构影响较大,土壤理化指标与生物特征对海拔梯度的响应较弱。     

反刍家畜及其排泄物对N2O和CH4排放的贡献

了解反刍动物及其排泄物对温室气体的贡献以及主要影响因素对于认识全球气候变化及寻找减缓措施都具有重要的社会、经济和生态学意义.本文在综述了大量国内外相关文献的基础上,提出提高家畜营养水平和均衡营养,特别是在天然草原上增加豆科牧草的比例,并通过在饲料中适量添加中链脂肪酸等添加剂,是提高家畜的生产性能、降低CH4排放量的有效措施.同时指出,由于在家畜排泄物处理和利用过程中,降低一种温室气体的排放可能会增加另一种气体的排放,因此,应该根据它们对大气增温潜值的差异,将各种处理下温室气体换算成CO2-C,从而进行比较分析,通过调整综合措施以达到二者总释放量的最低水平;同时还应该考虑到所产生的NH3和亚硝酸盐/硝酸盐对大气和环境的污染.因此,如何提高反刍家畜的饲养与营养、调整放牧管理制度、改善草原群落结构,从而在提高个体生产性能的基础上达到降低家畜总饲养量,最终实现草原生态保护、家畜生产和温室气体排放综合考虑的折衷管理方案,是今后所要解决的科学问题.任何减缓温室气体排放的措施都应该以整个生产系统为基础,从而综合评价所采取措施的有效性.     

纳木错湖水体固碳微生物数量、群落结构及其驱动因子

湖泊是微生物固碳的主要生态系统之一,但青藏高原湖泊水体固碳微生物群落的研究还罕见报道。以纳木错为例,采用定量PCR和克隆文库方法,研究湖水中cbbL ID基因丰度和固碳微生物群落组成,并分析其与环境参数的关系。结果显示:纳木错湖水中存在较高丰度的cbbL ID类型固碳微生物,从表层到底层呈增加趋势,T2点底层达到最高值(6.37×10~8拷贝L~(-1)湖水)。cbbL ID类型固碳微生物共分四个类群,即不等鞭毛类(Stramenopiles),定鞭藻纲(Haptophyceae),蓝藻(Cyanobacteria)和隐藻门(Cryptophyta)。其中占主要的是Stramenopiles和Haptophyceae。Stramenopiles类群的多样性较高(含7个纲,13个科),其他类群只有1个科。相关性分析表明Stramenopiles和Haptophyceae出现频率存在显著的负相关关系(P0.01)。湖水深度和pH与湖水cbbL ID基因丰度显著相关(P0.05,P0.01)。叶绿素含量与Stramenopiles和Haptophyceae出现频率显著相关(P0.01)。     

青藏高原草地生态系统对气候变化的响应

青藏高原高寒草地生态系统对气候变化高度敏感,其如何响应和反馈气候变化一直以来受到极大关注.本文系统综述了近5年来有关青藏高原草地生态系统在物候、生产力、碳循环等方面对气候变化的响应过程以及应对气候变化的适应性管理的最新研究成果,发现气候变化对高寒草地生态系统的诸多影响还存在很大的不确定性.多数研究结果表明,增温使高寒草甸的植被物候提前和初级生产力水平提高,而高寒草原有相反的影响趋势,说明不同地域、不同群落类型对不同季节温度变化的响应模式不同.而气候变化对物种多样性和碳循环有关过程的影响结果尚没有一致的结论,时空尺度和方法上的差异可能是导致不同结果的主要原因.因此,建议在增强时空异质性的响应与反馈研究的同时,更需要加强生态过程和机理的研究.     

水样保存方法对青藏高原湖泊可培养微生物的影响

青藏高原湖水中生存着大量适应极端环境的微生物,如耐冷及嗜冷菌。合适的湖水样品保存方法是野外取样的关键和开展深入研究的前提。本研究对比了冷冻和4℃冷藏两种保存方法对湖水中可培养微生物种类的影响。首先从不同保存方法样品中分离得到纯菌,然后对分离菌的16S rRNA测序进行菌种鉴定。结果表明,自冷冻保存湖水中分离得到7个不同的16S rRNA基因OUT(operational taxonomic unit),冷藏保存水样共分离得到14个不同的16S rRNA基因OTU。冷冻保存水样分离得到的可培养微生物包括芽孢杆菌、简单芽孢杆菌、微小杆菌、不动杆菌、苏云金芽孢杆菌;冷藏保存水样分离得到的微生物包括γ-变形菌、金黄杆菌、芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、寡养单胞菌、假炭疽杆菌、缺陷假单胞菌、细杆菌。研究表明,冷藏保存方法比冷冻保存方法可分离得到更多种类可培养微生物,这两种保存方法均分离得到了芽孢杆菌。     

青藏高原纳木错高寒草甸生态系统碳交换对多梯度增水的响应

高寒草甸是青藏高原的主要草地类型, 对青藏高原生态系统碳收支具有重要的调节作用。目前, 有关高寒草甸生态系统碳交换对气候变化的响应所知甚少, 尤其是降水变化会如何影响高寒草甸碳交换过程的相关研究非常匮乏。该文作者于2013和2014年的生长季(5-9月)在青藏高原纳木错地区高寒草甸进行多梯度人工增水实验, 设置对照和5个水分添加梯度, 分别增加0%、20%、40%、60%、80%和100%的降水, 以研究高寒草甸生态系统在不同降水量条件下的碳交换变化。增水处理后, 各处理梯度之间的土壤温度没有显著差异, 而土壤含水量在不同增水处理后出现显著变化, 相对于对照, 增水幅度越大, 对应的土壤含水量越高。综合2013和2014年的观测结果, 高寒草甸生态系统整体表现为碳吸收, 在20%增水处理中, 净生态系统碳交换(NEE)达到最大值, 随着模拟的降水梯度进一步增加, NEE逐渐下降; 增水处理对生态系统呼吸(ER)无显著影响; 总生态系统生产力(GEP)的变化趋势与NEE一致, 即随着增水梯度增大, GEP先增加, 并在增水20%处理达到最大值, 随后GEP开始降低。研究表明, 在高寒草甸生态系统, 水分是影响GEP和NEE的重要因素, 对ER影响较弱; 未来适度的增水(20%-40%)能促进高寒草甸生态系统对碳的吸收。     

藏北古露高寒草地生态系统对短期围封的响应

过度放牧导致高寒草地生态系统退化,围封是生态保护和恢复的管理手段。以青藏高原那曲县古露镇过牧退化高寒草地为对象,系统分析了高寒草地生态系统的植被特征及土壤理化特性、土壤酶活性、土壤微生物生物量和群落结构对围封的响应。结果表明,短期围封后,(1)植被平均高度、盖度和地上生物量均有极显著增加(P0.01),而生物多样性指数则显著降低(P0.01);(2)土壤的水溶性有机碳含量、土壤物理结构(沙土与粉土的比例)及pH有显著变化(P0.05);(3)土壤酶活性没有明显改善;(4)土壤微生物生物量(细菌、放线菌、真菌)均呈显著增加(P0.05);(5)土壤中细菌的多样性有增加的趋势,其群落组成在门水平上也发生了变化;(6)Manteltest分析显示与土壤细菌群落结构的呈正相关性的环境因子主要为土壤有机碳含量(TOC)、总氮含量(TN)、碳磷比(C/P)与氮磷比(N/P)(P0.05)。这表明围栏封育有利于藏北草地植被、土壤理化特性的恢复,还能维持土壤微生物多样性,促进高寒草地生态系统的可持续发展。     

Responses of ecosystem carbon exchange to multi-level water addition in an alpine meadow in Namtso of Qinghai-Xizang Plateau,China

高寒草甸是青藏高原的主要草地类型, 对青藏高原生态系统碳收支具有重要的调节作用。目前, 有关高寒草甸生态系统碳交换对气候变化的响应所知甚少, 尤其是降水变化会如何影响高寒草甸碳交换过程的相关研究非常匮乏。该文作者于2013和2014年的生长季(5-9月)在青藏高原纳木错地区高寒草甸进行多梯度人工增水实验, 设置对照和5个水分添加梯度, 分别增加0%、20%、40%、60%、80%和100%的降水, 以研究高寒草甸生态系统在不同降水量条件下的碳交换变化。增水处理后, 各处理梯度之间的土壤温度没有显著差异, 而土壤含水量在不同增水处理后出现显著变化, 相对于对照, 增水幅度越大, 对应的土壤含水量越高。综合2013和2014年的观测结果, 高寒草甸生态系统整体表现为碳吸收, 在20%增水处理中, 净生态系统碳交换(NEE)达到最大值, 随着模拟的降水梯度进一步增加, NEE逐渐下降; 增水处理对生态系统呼吸(ER)无显著影响; 总生态系统生产力(GEP)的变化趋势与NEE一致, 即随着增水梯度增大, GEP先增加, 并在增水20%处理达到最大值, 随后GEP开始降低。研究表明, 在高寒草甸生态系统, 水分是影响GEP和NEE的重要因素, 对ER影响较弱; 未来适度的增水(20%-40%)能促进高寒草甸生态系统对碳的吸收。