铜尾矿废弃地土壤动物多样性特征

土壤动物的恢复、群落演替及其多样性对于铜尾矿废弃地的生态重建具有重要意义.为了解铜尾矿废弃地土壤动物群落多样性特征,在铜陵市铜尾矿区设置4个样地23采样点,共捕获土壤动物4622只个体,隶属5门10纲18目29类.结果表明,铜尾矿自然废弃地与其对照组土壤动物多样性差异明显,自然废弃地土壤动物丰富度指数d、大型土壤动物密度、中小型土壤动物密度、多样性指数H'和D·G指数均小于其对照组且存在显著差异.而复垦废弃地中小型土壤动物密度和D·G指数小于其对照组且存在显著差异,多样性指数H'大于其对照组且差异极显著,其他土壤动物群落指标与其对照组均无显著差异.相似系数q表明,外围林地间土壤动物群落相似性最大,其次是复垦废弃地与外围林地间,自然废弃地与其它3个样地间相似性最小.从垂直分层来看,复垦废弃地土壤动物表聚性强于自然废弃地,尾矿废弃地表聚性强于外围林地.灰色关联分析表明,铜尾矿区土壤理化性质与土壤动物群落结构指标关系密切,其中最重要的因素是土壤含水量和总钾含量,重金属全镉含量也不容忽视,植被因素和土壤全铜含量对土壤动物的影响相对较小.由此可见,土壤含水量、土壤基质的优劣、土壤有机质与营养元素的含量等因素限制了铜尾矿废弃地土壤动物的恢复与重建,而这些因素的改善主要归功于尾矿废弃地的土地复垦和作物种植.所以,尾矿废弃地的复垦与利用有利于土壤动物的恢复与重建.     

土壤碳矿化潜力对沙坡头人工固沙植被演变的响应

土壤呼吸是土壤有机C矿化分解,释放无机养分的重要生物化学过程。本研究通过实验室培养的方法,分析了沙坡头地区人工固沙区不同固沙年限土壤碳矿化潜力的变化。经过103d的室内培养,土壤CO2-C的释放量表现为55龄>47龄>30龄>24龄>21龄>流动沙丘,在垂直方向上表现为0～5cm>5～10cm>10～20cm。而流沙区土壤碳矿化潜力为10～20cm土层最高。不同固沙年限土壤碳矿化潜力、全氮、有机碳、电导率有明显的差异,均表现为随植被恢复年限的延长而增加,随深度的增加而递减。相关性分析表明,土壤碳矿化潜力与土壤有机碳、总氮、C/N、pH、电导率、温度、土壤水分含量呈极显著相关,土壤各环境因子之间亦呈极显著相关。土壤养分含量随着恢复时间的延长而得到明显的改善,土壤碳矿化潜力与土壤养分状况改善程度一致。人工固沙植被的建立促进了土壤微生物活性,通过潜在的土壤呼吸得到表征。植被恢复和凋落物积累使土壤免遭风蚀,显著增加了土壤有机质的输入,因而显著作用于大气C的固存。     

内蒙古土地利用变化对生态系统防风固沙功能的影响

土壤风蚀是内蒙古的严重环境问题之一。在对内蒙古2000年到2010年的土地利用变化特征进行分析的基础上,分析了内蒙古土地利用变化的主要特征,以RWEQ模型估算了内蒙古2000年和2010年的固沙物质量,采用空间统计分析评估了固沙功能对土地利用变化的响应,结果表明:(1)2000—2010年土地利用变化以城镇高速发展、草地和湿地面积锐减、林地灌丛有所恢复以及荒漠环境改善为主要特征。(2)2000—2010的十年间内蒙古固沙物质总量增长了17.75%,草地总面积虽有所降低,但是部分区域草地覆盖度的上升增强了草地固沙能力,而林地的固沙物质量则由于农田、草地改为林地的短期内地表保护力的下降而有所降低。(3)十年间农田退耕还草、荒漠环境的改善、草地质量提高等土地利用变化方式有益于生态环境质量的提高,使生态防风固沙功能得以增强,造成固沙物质量提高了约0.25亿t。(4)农田开垦、城镇发展、荒漠化发展、湿地萎缩以及草地的退化等土地利用变化会使生态环境质量降低,生态系统防风固沙功能下降,累计造成的固沙物质量的减少总量约为0.19亿t。从十年间综合来看,内蒙古的土地利用变化对区域固沙功能有一定的增强作用,但是尚存在城镇发展过快、草地湿地转化压力过大、草地退化、荒漠化对固沙功能的弱化问题,需要在今后的土地利用规划和管理工作中予以改进以进一步增强区域固沙功能,构建北方地区生态安全屏障。     

大小兴安岭可培养细菌的资源多样性

细菌作为微生物中的重要组成部分, 在有机质的形成与分解、维持生态系统平衡、促进动植物发育等多方面都有着重要作用。2014-2017年, 我们采用常见培养基分离纯培养法及16S rRNA基因序列分析方法对大小兴安岭地区土壤可培养细菌的群落结构和多样性进行了调查研究。结果表明: 从大小兴安岭地区的17个自然保护区内不同生境的土壤中分离获得3,180个菌株, 隶属于24属120种。其中, 芽孢杆菌属(Bacillus)的种数和株数最多, 分别为38种和2,419株, 是大小兴安岭地区可培养细菌的绝对优势类群(占总株数的76.1%); 其次是短杆菌属(Brevibacterium)(13.0%)。大兴安岭地区的物种数、Simpson多样性指数和Shannon-Wiener指数高于小兴安岭地区。优势类群芽孢杆菌属的枯草芽孢杆菌(B. subtilis)、苏云金芽孢杆菌(B. thuringiensis)、巨大芽孢杆菌(B. megaterium)等有重要的生产及科学研究价值。     

不同干扰模式对受害马尾松人工纯林林分结构的影响

在浙江安吉选择松材线虫病危害的马尾松人工纯林,分别进行暂不采伐直至10年后统一伐除受害木的集中干扰、采伐受害松木的适度干扰、采伐受害松木与周边松木及生长势弱松木的强度干扰,探讨不同干扰模式使受害马尾松林恢复健康的可能性.16年后的试验结果表明: 3种模式下受害林分马尾松的重要值为集中干扰>适度干扰>强度干扰,阔叶树的重要值则正好相反;与集中干扰相比,适度和强度干扰后的马尾松、阔叶树的平均胸径分别提高1.2、1.7倍和1.3、1.9倍,平均树高分别提高了1.5、2.0倍和1.2、1.8倍,林分每公顷蓄积量分别是集中干扰样地的5.2和3.8倍;适度和强度干扰的各径阶株数均远高于集中干扰样地,胸径结构近似于反J型曲线,也形成了复层林,物种丰富度和多样性指数均显著高于集中干扰样地,林木个体差异及林分复杂性指数均表现为适度干扰>强度干扰>集中干扰.适度和强度干扰下单层马尾松同龄纯林均演替为复层马尾松-阔叶树混交异龄林.3种模式均是正向阔叶化演替,演替速度为强度干扰>适度干扰>集中干扰.表明适度干扰更有利于病害马尾松林分恢复,间伐马尾松纯林能加快阔叶混交化进程以抵御松材线虫病的入侵.     

基于Shuttleworth-Wallace模型的科尔沁沙地流动半流动沙丘蒸散发模拟

陆面蒸散发在气候调节和维持区域水量平衡中起关键作用.量化蒸散发及其各组分项,对深刻揭示干旱半干旱地区的生态水文过程具有重要意义.本研究基于科尔沁沙地流动半流动沙丘2017年生长季气象监测系统的原位监测数据,利用Shuttleworth-Wallace(S-W)模型对沙丘蒸散发进行模拟,在此基础上,对蒸散各组分进行拆分,并利用涡度相关对模拟蒸散发值进行验证.结果表明: 整个生长季模型模拟蒸散发值为308 mm,涡度相关实测值为296 mm,偏差较小,证明S-W模型适用于该地区的蒸散发模拟.蒸散发整体呈生长旺盛期>生长后期>生长初期,分别为192、71和45 mm,分别占总量的62.3%、23.1%和14.6%.日尺度上模型模拟值与实测蒸散发值一致性较高,模型模拟精度大体表现为: 晴天>阴天>雨天,且阴雨天模型模拟值较涡度相关实测值偏低.经拆分,土壤蒸发和植被蒸腾分别为176和132 mm,分别占总量的57.1%和42.9%,表明沙地水分利用效率较低.持续干旱和降水后,蒸散发规律明显不同,且土壤蒸发对降水的敏感性强于植被蒸腾.     

马尾松与乡土阔叶树种凋落叶混合分解过程中全碳释放的动态变化

为了调整低山丘陵区低效林林分结构,探明马尾松（Pinus massoniana Lamb.）与乡土阔叶树种凋落叶混合分解过程中的全碳（C）释放规律。本研究以华南广泛分布的马尾松、檫木（Sassafras tzumu（Hemsl.） Hemsl）、香樟（Cinnamomum camphora（Linn） Presl）以及香椿（Toona sinensis（A. Juss.） Roem.）凋落叶为研究对象,将这4个树种凋落叶按照不同树种搭配以及混合比例组合为35个处理后进行野外分解实验,探讨C释放最佳的凋落叶树种组合以及混合比例。研究发现：4个单一树种凋落叶之间,香椿凋落叶的C释放最快,檫木和香樟凋落叶次之,马尾松凋落叶最慢。31个混合凋落叶中,C释放的非加和效应随着分解时间的延长表现出先升增强后减弱的趋势,且相对于其他季节,凋落叶在秋季的非加和效应有所减弱。一针一阔树种组合中,香樟凋落叶占比≥30%的处理：PC73和PC64的协同效应较强;一针两阔和一针三阔组合中,阔叶占比≥30%且含有香椿凋落叶的处理：PST613和712、PCT631和613、PSCT7111和6121的协同效应较强。     

樟子松固沙林林水关系研究进展及对营林实践的指导

中国有着世界上最大面积的人工林, 如何维持人工林的可持续性已成为气候变化背景下需要面对的重大挑战。樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)以其抗旱、抗寒、耐贫瘠等优良特性成为中国北方生态治理中最主要的常绿针叶树种之一, 近70年来发挥了巨大的防风固沙与生态固碳功能。然而, 随着林分的生长与气候变化, 樟子松人工固沙林正经历着越来越严峻的环境胁迫, 部分地区出现了林分“早衰”或死亡的现象, 引起了人们对樟子松固沙林适应与应对气候变化能力的担忧。该文在回溯樟子松基本生物学特征与引种推广历史, 系统总结近年来樟子松林林水关系研究新成果的基础上, 全面分析了樟子松固沙林林水关系存在的主要矛盾, 并提出了基于林水关系相协调的林分经营措施的调整: 由倡导防护功能为主的单一目标向包含林分稳定性、生态固碳功能、可持续发展等多目标平衡方向调整; 由以沙地森林景观培育为主向以良好土壤生境培育为主的方向调整; 由倡导天然更新为主向以人工造林与天然更新相结合的世代更新方向调整。在立足于北方沙地脆弱生境与气候变化客观现实的基础背景下, 应坚持樟子松在固沙林生态系统演化过程中的先锋种与建群种地位, 基于“以水定绿”原则, 采取“隔行带伐+再造林”等方式开展林分密度动态调控, 促进林分向异龄林结构演化, 促进樟子松固沙林生态服务的优质化和生态固碳功能的最大化。     

A new marine prasinophyte genus alternates between a flagellate and a dominant benthic stage with microrhizoids for adhesion

Prasinophytes (Chlorophyta) are a diverse, paraphyletic group of planktonic microalgae for which benthic species are largely unknown. Here, we report a sand‐dwelling, marine prasinophyte with several novel features observed in clonal cultures established from numerous locations around Australia. The new genus and species, which we name Microrhizoidea pickettheapsiorum (Mamiellophyceae), alternates between a benthic palmelloid colony, where cell division occurs, and a planktonic flagellate. Flagellates are short lived, settle and quickly resorb their flagella, the basal bodies then nucleate novel tubular appendages, termed “microrhizoids”, that lack an axoneme and function to anchor benthic cells to the substratum. To our knowledge, microrhizoids have not been observed in any other green alga or protist, are slightly smaller in diameter than flagella, generally contain nine microtubules, are long (3–5 times the length of flagella) and are not encased in scales. Following settlement, cell divisions result in a loose, palmelloid colony, each cell connected to the substratum by two microrhizoids. Flagellates are round to bean‐shaped with two long, slightly uneven flagella. Both benthic cells and flagellates, along with their flagella, are encased in thin scales. Phylogenies based on the complete chloroplast genome of Microrhizoidea show that it is clearly a member of the Mamiellophyceae, most closely related to Dolichomastix tenuilepsis. More taxon‐rich phylogenetic analyses of the 18S rRNA gene, including metabarcodes from the Tara Oceans and Ocean Sampling Day projects, confidently show the distinctive nature of Microrhizoidea, and that the described biodiversity of the Mamiellophyceae is a fraction of its real biodiversity. The discovery of a largely benthic prasinophyte changes our perspective on this group of algae and, along with the observation of other potential benthic lineages in environmental sequences, illustrates that benthic habitats can be a rich ground for algal biodiscovery.