小兴安岭大亮子河国家森林公园不同生境下土壤细菌多样性和群落结构

土壤细菌是森林生态系统的一个重要组成成分, 是生态系统中物质循环和能量流动的重要参与者, 细菌群落组成和生物多样性是反映土壤生态功能的重要指标。本文利用高通量测序技术分析了大亮子河国家森林公园内红松(Pinus koraiensis)林、落叶松(Larix gmelinii)林、蒙古栎(Quercus mongolica)林、枫桦(Betula costata)林、针阔混交林、灌木林和草甸等7种不同生境土壤细菌群落组成和多样性的差异性, 探讨该地区土壤细菌群落对不同生境的响应, 为地区森林生态系统的经营管理及生态系统稳定性的维护提供科学理论基础。在门的水平上, 各生境的细菌群落组成基本一致, 其中变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia)在7种生境土壤中相对丰度均大于10.0%, 是细菌中的优势菌门。在属的水平上, 共测得245个菌属, 各样地共有属118个, 占总属数的48.2%, 占总相对丰度的97.8%; 优势菌属分别为Spartobacteria_ genera_incertae_sedis、Gaiella、Gp16、Gp4, 占总相对丰度的47.0%, Spartobacteria_genera_incertae_sedis在7种生境土壤中丰度均最高。7种生境下的土壤细菌多样性和土壤理化因子存在着显著的差异, 红松林的土壤细菌群落多样性和丰富度均高于其他生境。土壤pH是大亮子河森林公园影响土壤细菌多样性的关键因子。     

粤东亚热带森林群落树种组成对苔藓植物分布的影响

为探究森林群落树种组成对苔藓植物分布的影响,利用多元统计方法研究粤东亚热带地区苔藓植物的组成和分布对林分类型的响应。根据森林乔木层的树种组成划分为翻白叶树(Pterospermum heterophyllum)、木荷(Schima superba)+米锥(Castanopsis carlesii)和米锥3种森林类型。结果表明,3种森林类型中苔类(liverworts)和藓类(mosses)植物群落组成特征总体上存在显著差异;双齿裂萼苔(Chiloscyphus latifolius)和细指苔(Kurzia gonyotricha)在3种类型林分中的重要值变化指示了苔类植物群落的差异。3种类型林分中,均以东亚拟鳞叶藓(Pseudotaxiphyllum pohliaecarpum)为优势种。不同林分中藓类植物种类组成主要表现为亚优种分布的不同。这表明森林群落树种组成作为重要的生物因子,对林内苔藓植物的分布和种类组成有重要影响。     

黄淮平原农业景观鸟类多样性及生境差异

农业景观中的鸟类多样性对生态系统功能和服务的形成与维持具有重要作用。黄淮平原区是我国最重要的农业景观区之一,为探讨区域内农业景观中鸟类多样性特征和不同生境间的差异,在研究区农业景观不同生境中布设样点,调查繁殖期鸟类多样性特征。结果显示:(1)共记录到32科、49属、66种的10044只个体,但优势科属明显;(2)物种丰富度、多样性和均匀度均表现出在沟渠、湖泊生境中较高,农田和村庄生境中相对较低,但物种多度呈现出村庄生境中最高,其次是沟渠和农田生境,湖泊生境中最低;(3)在区系分布上,各生境中均以广布种为主,生态类群上,鸣禽在各生境中均占绝对优势,涉禽和游禽主要分布在沟渠和湖泊生境中,从居留型来看,留鸟是各生境中的主导类群,候鸟、旅鸟和迷鸟比例很低;(4)鸟类群落异质性分析显示,各生境间的相似性总体上较高,表明区域内农业景观中鸟类组成具有较高的重叠性。研究显示农业景观中湖泊和沟渠的存在能有效的提高区域鸟类的丰富度和多样性,而沟渠的存在能有效的提高鸟类个体多度,农田和村庄有助于特定类群多度的增加,因此在未来的区域持续农业景观的构建中一方面要重视自然、半自然非农生境的作用,另一方面也不能忽视不同生物类群对景观异质性响应和对生境特征需求的差异。     

基于红外相机技术对帚尾豪猪活动节律和时间分配初步观察

2012年8月至2013年7月,采用红外相机技术对广西弄岗国家级自然保护区15 hm^2森林动态监测样地及其周边区域内的帚尾豪猪(Atherurus macrourus)进行观察,采用活动强度指数分析其活动节律和时间分配,探讨月相和环境因子对其活动节律和时间分配的影响。结果表明,不同时间段内帚尾豪猪的活动强度存在极显著差异(t=4. 666,df=23,P=0. 001),活动峰值出现在20:00~21:00和05:00~06:00;夜间主要以移动(63. 2%)和觅食(23. 6%)为主。帚尾豪猪各月份间的时间分配存在极显著差异(t=8. 581,df=11,P=0. 001),旱、雨季间的时间分配存在显著差异(Z=-2. 166,P=0. 03)。各月相间帚尾豪猪出现的频次存在显著差异(χ~2=5. 00,df=1,P=0. 025),以新月期和满月期活动最为频繁,上弦月活动最少。相关性分析表明,活动强度指数与月降雨量、月最高温度及最低温度(R^2=0. 440,R^2=0. 435,R^2=0. 457)都存在显著的负相关,帚尾豪猪最适的活动温区为10℃~26℃。本研究初步掌握了帚尾豪猪在弄岗保护区的活动节律和时间分配,有助于后期理解栖息地和气候变化对其活动的影响。     

干旱区不同地理种群骆驼刺元素组成及表面结构特征的对比研究

碳(C)、氮(N)、磷(P)元素在植物各器官中的组成,及植物表面结构差异是其对外界环境适应性的重要表征。以干旱区3个地理种群骆驼刺(塔里木盆地策勒种群,吐鄯托盆地托克逊种群,准噶尔盆地阜康种群)为研究对象,通过对植株各器官C,N,P元素组成的测定及表面形貌观测,对其在不同环境中的适应特性进行了比较研究。结果表明:(1)同一种群的骆驼刺,C元素在各器官中的分配没有显著规律;N元素在叶片中含量最高,茎中最低;策勒种群和阜康种群的P含量,叶片中最高,茎与刺中差异不显著;但托克逊种群茎中P含量显著高于其他部位。(2)3个地理种群的骆驼刺叶中元素组成相比,策勒种群C,N含量均最高,托克逊种群C,N含量最低;3个种群叶片的P含量,C∶N,C∶P,N∶P值均没有显著差异。刺中元素含量相比,C含量没有显著差异;N含量阜康种群策勒种群托克逊种群。茎中元素含量相比,N含量差异不显著,但托克逊种群茎中P含量为其他两个种群的2倍,可能与托克逊土壤中高浓度的全N,速效N,速效P有关。(3)托克逊种群表皮极厚,蜡质非常致密,各器官气孔密度均高于其他两个种群;策勒种群比阜康种群叶表皮增厚,蜡质致密,但叶片气孔密度却减小;策勒种群和阜康种群茎与刺的气孔密度差异不显著。研究表明,策勒种群骆驼刺最适应当地环境条件:其叶片具有最高的C,N含量,且表面结构没有明显的干旱胁迫特征。托克逊种群表现出明显的干旱适应特征:其表皮增厚,蜡质致密,气孔密度增大,叶片C,N含量最低。虽然托克逊种群茎中P含量显著高于其他地理种群,但3个地理种群骆驼刺叶片中C∶N,C∶P,N∶P比值保持恒定,C∶N=30.6±4.3,C∶P=357.4±49.9,N∶P=12.0±2.4,说明骆驼刺能够保持较高内稳性,这也可能是其在新疆各地广泛生存的重要原因。     

高温和干旱胁迫对西红柿幼苗生长、养分含量及元素利用效率的影响

全球气候变化将增加未来高温与干旱的发生频率和强度,然而高温与干旱的交互作用对农作物生长、养分含量及其利用效率的影响还不甚清楚。因此,研究高温与干旱交互作用对农作物生理生态的影响将为准确评价农作物对未来极端气候条件的响应提供科学依据。选取全球第四大经济作物——西红柿为研究对象,在人工智能气候箱中模拟高温和干旱环境。共设置两个水分处理(正常浇水;干旱)与两个温度处理(常温-26℃/19℃(白天/夜间);高温-42℃/35℃(白天/夜间)(7d))。主要测定指标包括生物量以及生物量分配、比叶面积、养分含量(全氮、全磷)、光合元素利用效率(光合氮素利用效率、光合磷素利用效率)。研究表明,高温、干旱单独作用以及交互作用均显著降低了根、茎、叶生物量以及总生物量,并且高温干旱交互作用使总生物量降低最多。在生物量分配方面,高温单独作用显著降低了根质量分数以及根冠比,而干旱单独作用增加了根质量分数、茎质量分数以及根冠比,但降低了叶质量分数。在养分含量方面,高温单独作用导致叶片全氮、全磷含量显著降低、茎全磷含量显著增加、根全磷含量显著降低。干旱单独作用导致叶片、茎全磷含量显著降低、根全氮含量显著升高。高温与干旱交互作用对生物量分配及养分含量的影响与干旱胁迫单独作用类似。在光合元素利用效率方面,高温、干旱单独作用均降低了幼苗光合氮素利用效率、光合磷素利用效率,并且高温加剧了干旱对光合磷素利用效率的影响。因此,在未来气候变化情况下,高温与干旱交互作用可能会对农作物产生更大威胁。     

干热河谷石漠化区火龙果地不同耕作方式的土壤矿质元素特征

为探讨不同耕作方式的土壤矿质元素含量变化特征,促进火龙果生长发育和品质改良,该研究采用套种紫花苜蓿(Medicago sativa)、施用有机肥和化肥与农药、地膜覆盖和无措施五种耕作方式,以每种方式土壤的22种矿质元素为评价指标,比较不同耕作方式的矿质元素含量差异,阐明土壤矿质元素之间的相关关系。结果表明:(1)与无措施相比,其他耕作方式的Ca、Si、Mn等元素含量呈增加趋势,Fe、Mg、Al等元素含量则降低,Na含量无显著差异。(2)施用有机肥的矿质元素含量最丰富,地膜覆盖次之,套种紫花苜蓿最低。(3)相关性分析表明,火龙果地土壤矿质元素间多存在显著相关性,Al、Si、S、Ni与其他元素的相关性较密切,其次为Fe、Mg、Na、Mn、Cu和Co,均达到显著或极显著水平。(4) Ca、Fe、Mg、Mn、Cu、Zn和B之间多呈负相关,存在拮抗效应。干热河谷石漠化区在火龙果栽培时,应首选有机肥作为养分添加方式,并及时补充不同耕作方式造成的土壤矿质养分亏缺,尤其是Fe、Mg、Al、Na、Cu、Zn等元素。     

七姊妹山常绿落叶阔叶混交林物种多样性格局及其环境解释

依托七姊妹山自然保护区6 hm²森林动态监测样地研究平台,基于样地和物种基本信息数据,采用多元回归树和冗余分析研究方法,探讨地形因子对生境的塑造作用及物种分布特征,分析不同群丛类型下物种多样性的变化规律。结果表明：(1)依据“1 SE”规则,4次分割依次以海拔(1 453 m)、坡度(23.13°)、海拔(1 398 m)、凹凸度(4.094)为分界点可将150个样地分为5个群丛。(2)冗余分析表明地形因子对物种分布解释量为0.077 6,解释率为16.36%,各环境因子对物种分布的解释力度依次为：海拔>坡度>凹凸度;坡向与物种的分布无显著相关性。(3)5个群丛中立木密度与胸高截面积最高的均为群丛5(527.4株/400 m²;3.495 cm²/株),立木密度与平均胸高截面积最低为群丛4(225.4株/400 m²;3.057 cm²/株)。(4)5个群丛中Shannon Winener丰富度指数与Simpson优势度指数最高的均为群丛2,最低的为群丛5,物种多样性尺度效应明显;Pielou均匀度指数最高为群丛4,最低为群丛5。(5)两两群丛间Jaccard相似性系数最低为群丛1 群丛2(0.331),最高的为群丛4 群丛5(0.645),海拔对β多样性格局影响较大。研究认为,七姊妹山自然保护区6 hm²样地地形因子对该区域生境的塑造具有一定作用,海拔、坡度、凹凸度组成的“环境筛”影响了该区域的物种分布及多样性格局。     

铜处理对菠菜幼苗矿质营养吸收和细胞超微结构的影响

土壤重金属积累严重影响植物生长和生态系统平衡,探寻植物对重金属的耐性机理尤为重要.菠菜可能具有一定的耐铜性,但Cu对其矿质元素吸收、细胞超微结构等方面的耐性机理尚不明确.本研究以菠菜幼苗为研究对象,通过盆栽试验,探究不同浓度铜处理对菠菜幼苗生长、矿质元素吸收、叶片细胞超微结构等指标的影响.结果表明: 100 mg·L^-1 CuSO₄处理浓度时,菠菜幼苗根Cu²⁺积累量小于地上部,其根系生长量增加,地上部生长量稍有下降,继续增加铜处理浓度,植物体各器官生长参数均呈下降趋势.低浓度铜处理时(<400 mg·L^-1 CuSO₄),菠菜幼苗叶N、K、Ca、Mg、Fe含量增加,P含量减少;根N、P、K含量减少,Ca、Mg、Fe含量增加;叶片细胞内各细胞器清晰可见,基粒片层排列仍较为整齐,叶绿体内外膜完整.高浓度铜处理时(>600 mg·L^-1 CuSO₄),菠菜幼苗叶N含量增加,P、K、Ca、Mg、Fe含量减少;根N、P、K、Ca、Mg、Fe含量均减少;叶片细胞内叶绿体变圆,叶绿体膜变薄,基质、基粒片层变少,层堆积高度下降,细胞核解体,液泡、细胞壁中有黑色小点分布,可能是大量Cu²⁺聚集导致细胞内膨压增大所致.低浓度铜处理并未对菠菜幼苗的生长生理特性产生明显的负面影响,而高浓度铜处理并未终止菠菜幼苗的生长.说明菠菜幼苗具有一定的耐铜性.     

江苏东山山地枇杷果实品质与果园土壤、叶片和果实矿质元素的关系

以江苏省苏州吴中区山地种植的24个枇杷果园的‘白玉’枇杷为研究对象,采用典型相关分析法研究土壤、叶片和果实矿质元素间及其与果实品质指标的相关性,应用多元线性回归分析法筛选影响枇杷果实品质的土壤、叶片和果实的主要矿质元素和影响叶片矿质元素的主要土壤矿质养分因子,为改善枇杷果实品质的果园营养管理技术提供理论参考依据。结果表明:(1)枇杷果实品质指标在不同果园间存在较大差异。(2)枇杷果实品质主要受其叶片和果实矿质元素含量影响,其中:枇杷单果质量与叶片中N含量呈显著正相关,与果实中N含量呈显著负相关;可溶性固形物含量与叶片中N和Mg元素含量呈极显著正相关,与果实中P、Mn元素含量呈极显著正相关,与果实中Ca、Mg元素含量呈极显著负相关;可滴定酸含量与叶片中N和Zn元素含量呈显著负相关,与果实中N、Mn元素含量呈显著负相关,与果实中Ca元素含量呈显著正相关。(3)果实品质指标与土壤矿质养分含量的相关性较弱,土壤矿质养分主要通过影响叶片矿质元素含量,进而间接影响果实品质,其中土壤中P、K、Ca、Mn、Cu元素对叶片中矿质元素含量影响较大。研究认为,提高土壤中P、K、Zn含量并减少土壤Ca含量是东山山地枇杷果园土壤管理的关键技术途径;提高叶片中N含量以及果实中N、P、Mn含量和减少果实中Ca、Mg含量是改善东山山地枇杷果实品质的关键措施。