蚯蚓作用下污泥重金属形态变化及其与化学生物学性质变化的关系

城市污泥处理是一项世界性难题,污泥农业利用是其最简单有效的资源化利用方式之一,但污泥中较高的重金属含量限制了其实际推广应用,利用蚯蚓-超富集植物联合修复污泥重金属的方法已引起国内外研究者的关注。以新鲜城市脱水污泥为研究对象,接种赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)进行室内培养试验,系统研究蚯蚓作用下污泥重金属形态的变化,及其与污泥氧化还原条件、化学和微生物性质变化的关系,以期为蚯蚓-超富集植物联合修复技术在污泥重金属处理中的应用提供理论依据。结果表明,试验前期蚯蚓在污泥中能正常生长和存活,前20 d总生物量增加了52%。蚯蚓可以显著促进污泥中的Cu、Zn、Cd、Ni等重金属从残渣态和铁锰态等稳定形态向交换态和水溶态等有效形态转化。还可以显著降低污泥中还原性物质的含量,减缓p H值下降速度,降低总有机碳含量,促进铵态氮向硝态氮转化,减少污泥微生物的数量并增加其种群活性。蚯蚓作用下,污泥中重金属的活化程度与还原性物质的含量呈显著负相关,而与微生物种群的活性呈显著正相关(P0.05)。综上所述,蚯蚓可以促进污泥重金属的活化,并改善污泥的肥力条件,为修复植物在污泥中的正常生长和对重金属离子的快速吸收提供有利条件。     

中药渣蚓粪对玉米生长及土壤肥力特性的影响

采用盆栽试验,研究了中药渣蚓粪对玉米生长及土壤肥力的影响.结果表明: 随着蚓粪施用量的增加,玉米的株高、茎粗、叶面积、叶绿素含量均显著增加;生长60 d收获时,多数蚓粪处理的土壤容重显著降低;蚓粪处理的土壤pH显著高于对照和相应的化肥处理.蚓粪处理的土壤全氮、有机质含量也明显高于化肥处理,且随蚓粪施用量的增加,效果越趋显著.中药渣蚓粪可作为一种高效有机肥,其合理施用有助于改善土壤物理结构,缓解土壤的酸化进程,提高土壤有机质和氮素含量,有效促进作物生长.     

鼎湖山森林群落多样性垂直分布格局的研究

根据鼎湖山10 m×1 200 m的植物固定样带调查,沿海拔梯度对植物群落分布格局及生物多样性特性进行了分析。结果表明,本固定样带有3个森林类型,5个群落类型,构成一演替序列,但在垂直梯度上有交错现象。生物多样性指数为:乔木层,中生性阔叶林>针阔混交林>阳生性阔叶林;草本层,针阔混交林>阔叶林。阳性草本植物为主的草本群大部分生长在阳性树种为主的阔叶林和针阔混交林下,但是林下微环境变化对草本层植物优势度的影响也较大,以耐荫植物为主的草本群在阳性树种为主的阔叶林和针阔混交林也有分布,表明相同群落类型林下小环境的变化。     

毛竹(Phyllostachy pubescens)、杉木(Cunninghamialanceolata)人工林生态系统碳贮量及其分配特征

研究比较了湖南会同林区毛竹、杉木人工林生态系统碳含量和碳贮量分配特征,结果表明, 15年生杉木各器官碳含量在47.15%～50.43%之间,不同器官碳含量高低依次为树干、树叶、树皮、树枝、树根;毛竹不同器官碳含量波动在44.51%～4991%,各器官碳含量高低依次为竹鞭、竹枝、 竹叶、竹干、竹蔸、竹根,但是毛竹不同器官碳含量与年龄之间没有明显变化规律。林地土壤3个层次(60cm深)碳素含量为0.746%～2.390%,各层次碳素含量分布不均,表层（0～20cm）土壤碳素含量和碳贮量最高。毛竹、杉木人工林生态系统碳贮量分别为166.34tC•hm^-2和150.19tC•hm^-2,并且其碳贮量空间分布格局基本一致, 土壤层是主要部分,其次为乔木层,林下植被层和凋落物层所占比例最小。其中,毛竹林土壤层有机碳贮量占83.92%,乔木层占15.38%,林下植被和凋落物层分别占0.38%和0.32%;杉木人工林土壤层碳贮量占62.03%,乔木层占34.99%,林下植被和凋落物层分别占0.70%和2.28%。另外,碳贮量在两个树种各器官中的分配,基本与各自的生物量成正比例关系。从植被年固定碳量来看,毛竹林为9.94 tC•hm^-2•a^-1,相当于年固定CO2量为36.44 tCO2•hm^-2•a^-1,是杉木林的1.39倍。     

黄果厚壳桂种内与种间竞争的数量关系

采用Hegyi单木竞争指数模型对鼎湖山季风常绿阔叶林建群种黄果厚壳桂的种内、种间竞争强度进行定量分析.结果表明,黄果厚壳桂所受到的竞争强度随着林木径级的增大而逐渐减小.黄果厚壳桂种内竞争较与伴生树种云南银柴的种间竞争弱.黄果厚壳桂种内和种间竞争强度的顺序为:云南银柴>黄果厚壳桂种内>荷木>白颜树>肖蒲桃>锥栗>红车>臀形果>柏拉木>水石梓>窄叶半枫荷>厚壳桂.整个林分及黄果厚壳桂种内竞争木对对象木的竞争强度与对象木的胸径大小之间的关系近似服从幂函数关系,而伴生树种竞争木对对象木的竞争强度与对象木的胸径大小之间的关系近似服从对数函数关系.竞争强度和对象木的胸径大小呈显著负相关关系.     

赤子爱胜蚓对两种土壤中细菌群落结构组成及多样性的影响

本研究探讨赤子爱胜蚓（Eisenia fetida）对不同土壤细菌群落结构的影响,以便利用蚯蚓改善土壤生物学质量。选取华南地区赤红壤和水稻土,分别接种赤子爱胜蚓进行10 d室内盆钵培养,运用16S rDNA Illumina Miseq高通量测序技术对培养前后土壤的细菌群落结构进行分析。结果显示：（1）经赤子爱胜蚓取食后,两种土壤的细菌群落结构均发生了改变。赤红壤中增加了5个非优势细菌门,分别为FBP、纤维杆菌门（Fibrobacteres）、OP11、柔膜菌门（Tenericutes）和Thermi;Cytophagia、Spartobacteria和疣微菌纲（Verrucomicrobiae）从非优势细菌纲变为优势细菌纲;Solibacteres从优势细菌纲变为非优势细菌纲。水稻土中海绵菌门（Poribacteria）为新增加的1个非优势细菌门;螺旋体门（Spirochaetes）从非优势细菌门变为优势细菌门;4个非优势细菌门消失,分别为SBR1093、SC4、WS4和WS5;螺旋体纲（Spirochaetes）和疣微菌纲从非优势细菌纲变为优势细菌纲;浮霉菌纲（Planctomycetia）从优势细菌纲变为非优势细菌纲;酸杆菌门（Acidobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、厚壁菌门（Firmicutes）、浮霉菌门（Planctomycetes）、变形菌门（Proteobacteria）和疣微菌门（Verrucomicrobia）依然是两种土壤中的优势类群;（2）赤红壤中酸杆菌门的相对丰度显著下降44.90%,拟杆菌门的相对丰度显著上升14.88%;水稻土中酸杆菌门、绿弯菌门、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、硝化螺旋菌门（Nitrospirae）、浮霉菌门和疣微菌门等6种细菌类群的相对丰度分别显著下降49.05%、20.44%、64.01%、35.00%、33.56%和24.38%,而拟杆菌门和螺旋体门的相对丰度分别显著上升28.85%和154.17%;（3）两种土壤细菌丰度的变化情况存在差异：赤红壤细菌丰度呈上升趋势,水稻土细菌丰度呈下降趋势,而两种土壤的细菌多样性变化则均呈下降趋势。本研究说明,经赤子爱胜蚓取食后赤红壤和水稻土的细菌群落结构组成和多样性均发生变化,为深入理解蚯蚓与土壤微生物群落的相互作用机制提供参考依据。     

蚯蚓在重金属污染土壤生物修复中的应用潜力

综述了不同生态类型的蚯蚓的特性及其土壤生态功能;总结了其对土壤重金属富集和有效性的作用及影响重金属活化的机理,并指出目前相关的生物化学机理研究的不足及其未来研究方向.同时,文章针对蚯蚓在农业和环境领域的应用现状,提出其应用于重金属污染土壤的植物提取技术的可能性,在未来工作中应加强真实污染土壤室内模拟和田间试验研究,进一步探索筛选和繁育本地蚯蚓品种以及添加有机物等相关技术.     

鼎湖山针阔混交林演替过程中群落组成和结构短期动态研究

分析了鼎湖山针阔混交林永久样地在4a演变过程中群落的物种组成结构、空间结构、物种多样性以及生物量的动态变化。结果表明：群落乔、灌、草3层的物种个体数量有很大变化,但其物种组成结构变幅很小;针叶树种马尾松(Pinus massoniana)的优势地位逐步丧失,而阔叶树种荷木(Schima superba)和锥栗(Castanopsis chinensis)等优势地位日益巩固,同时中生性树种的罗伞(Ardisia quinquegona)和九节(Psychotria rubra)等地位也在加强,整个群落向常绿阔叶林演变：群落乔木层的生物量增加而灌木层的生物量逐步减少,但群落总生物量仍在增加：群落各层次物种多样性的变化及其相互关系较为复杂,但各层次的物种多样性指数只表现微小的起伏,说明针阔混交林群落的演替是一种缓慢的、较为稳定的过程。同时,在群落的演替过程中,偶见种及珍稀植物的保护值得关注。     

毛竹(Phyllostachy pubescens)、杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林生态系统碳贮量及其分配特征

研究比较了湖南会同林区毛竹、杉木人工林生态系统碳含量和碳贮量分配特征,结果表明,15年生杉木各器官碳含量在47.15%～50.43%之间,不同器官碳含量高低依次为树干、树叶、树皮、树枝、树根;毛竹不同器官碳含量波动在44.51%～49.91%,各器官碳含量高低依次为竹鞭、竹枝、竹叶、竹干、竹蔸、竹根,但是毛竹不同器官碳含量与年龄之间没有明显变化规律。林地土壤3个层次(60cm深)碳素含量为0.746%～2.390%,各层次碳素含量分布不均,表层(0～20cm)土壤碳素含量和碳贮量最高。毛竹、杉木人工林生态系统碳贮量分别为166.34tC·hm-2和150.19tC·hm-2,并且其碳贮量空间分布格局基本一致,土壤层是主要部分,其次为乔木层,林下植被层和凋落物层所占比例最小。其中,毛竹林土壤层有机碳贮量占83.92%,乔木层占15.38%,林下植被和凋落物层分别占0.38%和0.32%;杉木人工林土壤层碳贮量占62.03%,乔木层占34.99%,林下植被和凋落物层分别占0.70%和2.28%。另外,碳贮量在两个树种各器官中的分配,基本与各自的生物量成正比例关系。从植被年固定碳量来看,毛竹林为9.94tC·hm-2·a-1,相当于年固定CO2量为36.44tCO2·hm-2·a-1,是杉木林的1.39倍。     

生境异质性对鼎湖山植物群落多样性的影响

根据鼎湖山永久样地的调查资料 ,探讨生境尺度异质性对植物群落物种多样性的影响。结果显示多样性指数随着生境异质性的变化而产生较大的差异。群落多样性指数随地形差异而表现出南坡 >北坡、坡底>坡中 >坡顶的变化趋势。海拔梯度与多样性指数的线性关系不很明显 ,但仍有随海拔升高而下降的倾向。以Shannon-Wiener多样性指数为权重参数的主成分分析结果表明 ,影响植物群落多样性指数的第一主成分中 ,干扰体系和坡向造成的异质性生境影响最大 ,其贡献率为 4 2 .95 %。影响群落多样性的第二主成分因子主要是土壤类型和海拔梯度的变化 ,贡献率为 2 6 .2 4 %。