覆膜与滴灌对河套灌区玉米花粒期叶片光合特征的影响

光合作用是作物生长发育和产量形成的基础,栽培方式和土壤含水量变化显著影响作物的光合作用.灌浆期和乳熟期是玉米花粒期2个重要阶段,是玉米籽粒形成和干物质积累的关键时期.通过大田试验研究了河套灌区不同覆膜方式与滴灌水平对不同生育时期玉米光合特征及产量的影响.结果表明: 灌浆期玉米叶片光合特征在不同处理下无显著差异,乳熟期净光合速率和蒸腾速率在半覆膜(B₂)和全覆膜(Q₂)滴灌水平2(350 mm)处理下均显著高于半覆膜(B₁)和全覆膜(Q₁)滴灌水平1(200 mm),并且B₁和Q₁处理下灌浆期叶片的净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率及气孔导度等显著高于乳熟期.不同处理下灌浆期和乳熟期叶片的净光合速率、蒸腾速率,灌浆期的气孔导度以及乳熟期的水分利用效率等在日变化上存在着同步关系,均呈现出倒“U”型的日变化特征,而胞间CO₂浓度则呈现相反的变化趋势.逐步回归分析显示,光合有效辐射、大气温度和空气相对湿度等气象因子是影响玉米叶片光合特征的主要环境因子.此外,B₂和Q₂处理下玉米产量显著高于B₁和Q₁处理(分别增加了29.3%和50.9%),但B₁和Q₁处理间并无显著差异.这表明与覆膜方式相比,滴灌水平对干旱地区玉米产量的影响更大.     

外来植物入侵对陆地生态系统地下碳循环及碳库的影响

生物入侵是当今全球性重大环境问题之一, 是全球变化的主要研究内容.评价外来植物入侵对于生态系统影响的研究多集中在地上部分,对于生态系统地下部分影响的研究相对较少.陆地生态系统地下部分对于生态系统过程的重要性之一体现在它处于生态系统碳分配过程的核心环节.入侵种通过影响群落凋落物的输入数量、质量以及输入时间,影响到对于土壤的碳输入,而入侵种与土著种根系的差异以及入侵种对微生物群落的影响是造成土壤呼吸强度发生变化的主要因素,前者土壤呼吸强度一般比后者高.多数研究表明外来植物入侵对生态系统地下碳循环和碳库产生影响,但由于入侵植物种类较多以及研究地点环境条件的不同,关于外来植物入侵对于土壤碳库和土壤有机碳矿化影响的研究结论并不统一.最后,提出了今后该研究领域应加强的一些建议和方向.     

自然湿地土壤产甲烷菌和甲烷氧化菌多样性的分子检测

自然湿地是CH4排放的重要来源之一。产甲烷菌和甲烷氧化菌是介导自然湿地甲烷循环的重要功能菌群。开展产甲烷菌和甲烷氧化菌多样性的检测研究有助于揭示微生物介导的甲烷循环以及自然湿地甲烷排放的时空异质性。传统基于培养的检测方法已被证实无法充分描述产甲烷菌和甲烷氧化菌的多样性,而分子检测方法为自然湿地土壤产甲烷菌和甲烷氧化菌的多样性检测提供了一种更准确和科学的工具。本文综述了自然湿地土壤产甲烷菌和甲烷氧化菌的定性和定量分子检测方法,包括末端限制性片段长度多态性（T-RFLP）、变性梯度凝胶电泳（DGGE）、荧光原位杂交（FISH）和实时定量PCR（real-time qPCR）,重点分析了分子检测中两类重要的标记基因,总结了不同类型自然湿地产甲烷菌和甲烷氧化菌群落多样性的最新成果,提出了我国在该领域今后应深入研究探讨的一些问题及建议。     

2010年冬季寒冷天气对闽江口3种红树植物幼苗的影响

2010年10月8日-2011年2月26日,跟踪监测了闽江河口互花米草治理试验区人工种植的秋茄(Kandelia candel)、无瓣海桑(Sonneratia apetala)和拉关木(Leguncalaria racemosa)1年生幼苗叶片相溶性物质含量以及活性氧代谢等生理生化指标.结果表明:可溶性糖和脯氨酸含量均随气温的逐步降低而增加,秋茄可溶性糖含量最高,拉关木脯氨酸含量最高;整个监测期无瓣海桑和拉关木幼苗叶片超氧阴离子(O2)产生速率显著高于秋茄(P＜0.01),而超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性显著低于秋茄(P＜0.01);3种植物叶片丙二醛(MDA)含量及电解质渗透率均随着气温的降低而增加,其中无瓣海桑和拉关木MDA含量及电解质渗透率与日最低气温为显著和极显著的负相关关系.2010年冬季持续寒冷天气对闽江河口湿地1年生土著种秋茄幼苗无破坏,对引进种无瓣海桑和拉关木造成了严重的低温胁迫并使幼苗基本全部死亡.     

叶面施肥对南方红豆杉针叶中紫杉醇和10-DAB含量的影响

人工栽培红豆杉已成为目前解决紫杉醇市场需求的主要途径,如何提高人工栽培的红豆杉中紫杉醇及其化学半合成前体10-脱酰基巴卡丁Ⅲ(10-DAB)的含量是一个十分关键的问题.对人工栽培南方红豆杉叶面喷施不同浓度的N、K、Ca、Mg 肥和自行配置的稀土混合肥(含La、Ce、Sm),连续4次跟踪采样,超高效液相色谱(UPLC)测定样品中紫杉醇和10-DAB的含量.结果表明,叶面喷施不同浓度的N元素均引起红豆杉针叶中紫杉醇和10-DAB含量的降低;喷施K元素,前期引起10-DAB含量的增加但随之降低,紫杉醇的含量则持续降低;喷施不同浓度的Ca、Mg提高了红豆杉中紫杉醇和10-DAB的含量,其作用可持续一段时间;自行配置的稀土混合肥明显地提高了紫杉醇和10-DAB的含量且其持续作用时间较长,紫杉醇和10-DAB的含量分别最高可达0.261mg g-1和0.641mg g-1.     

模拟SO42-沉降对闽江口淡水感潮野慈姑湿地甲烷排放通量的影响

2015年12月—2016年10月,每月小潮日原位定期向闽江口塔礁洲淡水感潮野慈姑(Sagittaria trifolia L.)湿地施加剂量为60、120 kg S hm~(-2)a~(-1)的K_2SO_4溶液(分别记做S-60和S-120),探讨模拟硫酸根(SO_4~(2-))沉降对河口淡水感潮湿地甲烷(CH4)排放通量及间隙水SO_4~(2-)浓度的影响。对照、S-60和S-120处理组CH_4排放通量年均值分别为(7.88±1.00)mg h~(-1)m~(-2)、(6.55±0.97)mg h~(-1)m~(-2)和(6.66±1.49)mg h~(-1)m~(-2)。在年尺度上,两个高强度模拟SO_4~(2-)沉降处理组均未显著降低闽江口淡水感潮野慈姑湿地CH_4排放通量(P0.05),即高强度SO_4~(2-)沉降不会对河口淡水感潮湿地CH_4排放通量产生类似于其对泥炭湿地和水稻田的显著抑制效应。在年尺度以及秋、冬季,两个施加K_2SO_4溶液处理显著增加了野慈姑湿地10 cm深度土壤间隙水SO_4~(2-)浓度。对于各个处理组,温度较高的夏、秋季CH_4排放通量均显著高于温度相对较低的冬、春季(P0.05)。不同处理组CH_4排放通量均与土壤温度呈显著正相关关系,温度仍然是影响亚热带河口淡水感潮湿地CH_4排放通量的重要环境因子。     

生源要素有效性及生物因子对湿地土壤碳矿化的影响

湿地土壤是全球碳存储的重要场所,湿地生态系统的碳循环过程对全球变化有重要指示作用。土壤碳矿化是湿地生态系统碳循环的重要环节,对于认知湿地生态系统生物地球化学循环过程具有重要的意义。综述了生源要素及生物因素对湿地土壤碳矿化的内在作用机制。土壤活性有机碳库通过调节土壤能源物质和微生物活性影响土壤碳库的有效性,是表征土壤碳矿化的敏感指标。湿地其它养分如N、P、S等元素的有效性也是影响土壤碳矿化的关键要素。电子受体(NO₃^-、SO₄^2-、Fe³⁺、Mn⁴⁺等)对湿地土壤碳矿化和有机碳转变的影响主要通过电子受体的还原过程完成,在厌氧分解过程中,湿地土壤利用难溶性电子受体可能是土壤C矿化的更重要途径。动物、植物、微生物群落和区系等则是土壤碳矿化的主要驱动因子。土壤动物区系在有机态养分矿化为无机态养分的过程有着独特的功能,能显著增加土壤碳矿化。土壤微生物的活性,决定着土壤中有机碎屑的降解速率,是土壤有机碳分解周转的主要诱导因素。湿地植物则通过影响根系、微生物呼吸底物的供应以及对小气候和土壤因子的调节而影响土壤有机质的分解。湿地生源要素和生物因子还极易与土壤理化性质如温度、水分、pH值和质地等环境因素形成交互和制约,共同影响土壤碳矿化。最后,提出了进一步研究生源要素和生物因素与湿地土壤碳矿化关系需要解决的一些重要问题。     

闽江口芦苇沼泽湿地土壤产甲烷菌群落结构的垂直分布

应用PCR-RFLP技术及测序分析对闽江口芦苇湿地土壤产甲烷菌群落结构的垂直分布特征进行了研究。在构建的6个克隆文库中,每个克隆文库随机挑选100个克隆进行菌落PCR验证,共得到591个阳性克隆。PCR产物经限制性内切酶MspⅠ进行RFLP分析后得到37个不同的分类操作单元(OTUs)。对37个克隆子进行了序列测定,与GenBank数据库中的序列进行比对,最近相似性在91%—99%之间。RFLP分析和系统发育分析表明,闽江口芦苇湿地土壤中产甲烷菌群落包括3大类群:甲烷杆菌目(Methanobacteriales)、甲烷微菌目(Methanomirobiales)和甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales)。不同土壤深度中产甲烷菌群落的分布呈现出不同的特征。土壤表层(0—10 cm)优势产甲烷菌类群为Methanoregula,约占76%;10—20 cm土层主要的产甲烷菌类群为Methanolinea和Methanoregula,分别约占23%和29%;20—30cm土层优势的产甲烷菌类群为Methanolinea,约占66%。Shannon指数(H’)和Simpson多样性指教(D)表明,10—20cm土层产甲烷菌多样性高于土壤表层(0—10 cm)和20—30 cm土层。37个测序OTUs中有26个OTUs属于不可培养的产甲烷菌序列,表明闽江口芦苇湿地土壤中存在大量不可培养的产甲烷菌。     

闽江河口潮汐湿地二氧化碳和甲烷排放化学计量比

为了阐明河口潮汐湿地碳源温室气体排放的化学计量比特征,对闽江河口潮汐湿地二氧化碳和甲烷排放进行了测定与分析。结果表明:芦苇湿地和短叶茳芏湿地二氧化碳与甲烷排放均呈现正相关;涨潮前、涨落潮过程和落潮后芦苇湿地和短叶茳芏湿地CO2∶CH4月平均值分别为55.4和185.0,96.3和305.5,68.7和648.6,3个过程芦苇湿地和短叶茳芏湿地CO2∶CH4差异均不显著(P>0.05),2种植物湿地CO2∶CH4对潮汐的响应并不一致,但均在涨潮前表现为最低;涨潮前、涨落潮过程和落潮后均表现为芦苇湿地CO2∶CH4低于短叶茳芏湿地(P<0.05);河口潮汐湿地CO2∶CH4为空间变异性>时间变异性,潮汐、植物和温度均对CO2∶CH4的变化具有一定的调节作用。     

闽江河口短叶茳芏群落湿地沉积物反硝化强度对盐度的响应

为了探讨河口区湿地沉积物反硝化强度对盐度的响应,2015年7月选择闽江河口覆盖短叶茳芏的鳝鱼滩和道庆洲湿地沉积物为研究对象,采用密封厌氧培养,计算不同培养时期在不同盐度下的反硝化速率。结果表明,在反硝化培养的初期,鳝鱼滩的反硝化速率从低盐度到高盐度分别为(15.5±1.38)、(4.28±8.46)、(12.94±0.24)mg kg~(-1)d~(-1),道庆洲分别为(31.93±4.89)、(30.66±5.375)、(36.69±3.44)mg kg~(-1)d~(-1),鳝鱼滩的10天反硝化速率在0和10盐度下降幅度分别是5天的36.97%、53.01%,高于道庆洲22.64%、28.84%,后期随着时间的变化整体上呈现减小的趋势并趋于0。另外,鳝鱼滩和道庆洲反硝化活性随着时间呈现逐渐增加的趋势,其鳝鱼滩变化幅度在95.6%—99.8%,道庆洲为90.0%—96.7%,整个培养期间,鳝鱼滩的反硝化活性均高于道庆洲的反硝化活性。以上结果反映出盐度对闽江河口湿地沉积物的反硝化速率起到一定的抑制作用。