新疆棉田土壤质量综合评价方法

以新疆主要棉区为研究对象,测定了哈密、博乐、昌吉、奎屯、石河子、阿克苏及喀什棉田土壤耕层的pH、盐分、有机质、全氮、速效磷、速效钾及Cr、Cu、Zn、As、Pb 共计11个指标,综合分析土壤理化性质和重金属含量,采用土壤质量综合指数(SQI)对新疆主要棉区棉田土壤质量进行综合评价.结果表明: 新疆棉区棉田土壤呈碱性,pH均值为7.87,盐分含量均值为3.44 g·kg^-1,为轻度盐化土壤,有机质和全氮含量均偏低,速效磷、速效钾含量较为丰富,与第二次全国土壤普查数据相比,土壤pH、盐分含量、有机质和全氮均呈下降趋势,土壤速效磷明显增长,部分地区土壤速效钾呈现出不同程度的升高趋势;Cr、Cu、Zn、As、Pb 5种重金属含量分别为45.88、40.66、68.30、12.88、16.68 mg·kg^-1,均未超过国家二级标准,但与新疆土壤元素背景值相比,Cu、Zn、As均有累积现象.当重金属内梅罗综合污染指数(PN)小于0.5时,土壤理化性质越好,土壤综合质量越好.土壤有机质、全氮、Cu、Zn和As是影响新疆棉区棉田土壤质量的重要因素.新疆棉区棉田土壤质量总体属于中等水平,昌吉、奎屯质量最高,SQI为0.52,阿克苏质量最低,SQI为0.31,不同棉区土壤质量呈现为:北疆>东疆>南疆.     

基于模糊c-均值聚类法的绿洲农田精确管理分区研究

以新疆绿洲棉区为研究对象,将176个土壤耕层属性数据作为变量进行精确管理分区研究.模糊c-均值聚类法被用来进行分区,采用c-φ多次组合法来确定适宜的模糊控制参数.研究区最佳分区数为4,模糊指数为1.5,平均混乱度指数为0.17,不同模糊类别交叠程度小,地理空间上土壤的隶属关系相对明确.为了评价分区结果的合理性,对各管理分区土壤数据进行常规性统计,并用LSR法进行各分区间差异显著性检验,结果表明:各管理分区土壤属性的变异系数都较分区前全研究区有所减小,分区间土壤属性差异显著.通过选取适宜的模糊控制参数,模糊c-均值聚类法可以较好地进行管理分区划分,分区结果可以作为变量施肥的单独作业单元进行耕作管理.     

新疆胀果甘草幼苗耐盐性及对NaCl胁迫的离子响应

以盐碱荒漠草甸药用植物胀果甘草(Glycyrrhiza inflata)为材料, 采用水培法研究了盐处理(50、100、200、300 mmol·L^-1NaCl) 28天后幼苗株高、生物量、含水量、根粗、甘草酸含量和不同器官的离子含量及离子的选择吸收、运输能力, 并对丙二醛、脯氨酸含量进行测定, 以确定其耐盐范围及耐盐方式。结果表明, 低盐浓度对胀果甘草幼苗生长无显著影响, 只有较高盐浓度(≥200 mmol·L^-1 NaCl)使幼苗总生物量、株高、甘草酸含量显著降低; 根据耐盐系数与盐浓度的拟合方程, 确定适宜幼苗生长的盐浓度范围为0-278.17 mmol·L^-1。随盐浓度上升, 植株选择性吸收K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺, 而抑制Na⁺进入体内, 幼苗对进入植株体内的Na⁺在不同盐浓度下采取了不同的分配策略, 低盐浓度下(0-100 mmol·L^-1), 植株体内Na⁺主要积累在根中, 避免了叶中Na⁺的过多积累, 其盐适应机制以耐盐方式为主; 高盐浓度下(≥200 mmol·L^-1 NaCl), Na⁺主要积累在下部叶, 并通过叶片脱落的方式带走体内的盐分, 其盐适应机制以避盐方式为主。盐胁迫下, 幼苗能促进K⁺而抑制Na⁺向上部叶的运输, 使上部叶拒Na喜K, 维持了较高的K⁺/Na⁺比值, 有利于幼苗生长; 同时, 地下根系能通过积累Ca²⁺、Mg²⁺和合成脯氨酸、甘草酸, 以提高渗透调节能力, 缓解Na⁺毒害, 使根的生长不受影响, 有利于保证幼苗在盐环境中吸收维持生长的必要养分, 这是胀果甘草幼苗具有较强耐盐性的原因。以上结果说明, 胀果甘草幼苗通过对盐离子的吸收和运输调控、离子区域化和渗透调节, 以耐盐和避盐两种方式适应盐碱荒漠环境。     

抗真菌转基因水稻秸秆降解对土壤细菌数量及多样性的影响

【背景】随着转基因作物的大面积种植,其潜在的环境安全性问题备受关注。转基因作物收获后,大部分残留物会重返土壤,可能对土壤微生物造成影响。【方法】通过室内模拟田间秸秆降解试验,采用平板计数法、表面荧光显微镜直接计数法（FDC）以及变性梯度凝胶电泳（DGGE）技术,分析了抗真菌转基因水稻秸秆降解对土壤细菌数量及多样性的影响。【结果】平板计数表明,在整个降解过程中,转基因与非转基因处理土壤可培养细菌数量的变化趋势有所差别,但差异不显著。FDC结果表明,转基因与非转基因处理土壤细菌总数差异不显著。DGGE指纹图谱显示,转基因与非转基因处理土壤样品之间的多样性指数、均匀度和丰富度均无显著差异。【结论与意义】抗真菌转基因水稻秸秆降解并未对土壤细菌数量和多样性产生显著影响。本研究为抗真菌转基因水稻的环境安全性评估提供了依据。     

塔里木河中下游流域棉田及胡杨林土壤细菌群落结构及多样性研究

【背景】新疆绿洲生态系统的大规模农垦开发对当地生态环境产生了一系列影响,评估农业活动对新疆地区原始生态土壤细菌群落的影响对合理利用土地、开发农业资源具有指导意义。【目的】通过研究塔里木河中下游流域受农垦开发影响的棉田及未经历土地开垦的胡杨林土壤细菌群落结构及多样性的变化,探究农垦开发活动对土壤微生态的影响。【方法】利用国标法测定塔里木河中下游流域绿洲棉田及原始胡杨林全氮、总盐、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、pH等土壤理化性质;提取土壤总DNA,通过PCR扩增建立文库,用新一代Illumina HiSeq 2500测序技术对土样DNA进行16SrRNA基因(V4区)高通量测序;利用生物信息学分析细菌群落的α多样性(包括Chao1、Observed species、Phylogenetic diversity (PD)、Shannon、Simpson和Good’s coverage指数)、β多样性在两地的变化,基于线性判别分析流程[Lineardiscriminantanalysis(LDA)effectsizepipeline,LEfSe]分析在两地具有显著差异的细菌分类单元;结合土壤理化参数、群落功能预测分析可能影响两地细菌群落结构变化的主要因子。【结果】土壤基本理化性质分析:绿洲棉田与原始胡杨林相比,全氮、碱解氮、总盐、pH含量显著增加,土壤盐含量与全氮、碱解氮和pH呈显著正相关(P0.05);细菌多样性分析:α多样性指数Chao1、Observedspecies和PD在棉田样品中均显著低于胡杨林样品,Shannon指数差异虽不显著,但是也表现出同样的变化趋势;细菌群落组成分析:两组样品中的优势细菌依次为α-变形杆菌纲、放线菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门、酸杆菌门、γ-变形菌纲、β-变形菌纲、δ-变形菌纲、绿弯菌门、厚壁菌门、浮霉菌门、泉古菌门和硝化螺旋菌门(丰度1%);差异分析的结果显示,新疆绿洲棉田土壤中显著富集的微生物主要包括酸杆菌门、放线菌门、绿弯菌门、厚壁菌门、黄杆菌纲、α-变形菌纲、γ-变形菌纲中的一些物种,以及泉古菌门中的Candidatus Nitrososphaera;新疆原始胡杨林土壤中显著富集的微生物主要包括绿菌门、δ-变形菌纲以及变形菌门中的其他物种,还包括泉古菌门中的Nitrosopumilus。主坐标分析(PCoA)结果显示,棉田生态系统的土壤细菌群落结构能够与胡杨林生态系统的群落结构明显分开,且前者的细菌群落结构一致性更高。功能预测结果显示,绿洲棉田的硝化作用显著高于原始胡杨林。冗余分析(RDA)结果表明全氮含量对细菌群落结构有显著影响。【结论】在长期耕种施肥等人为因素干扰下,绿洲棉田土壤细菌多样性和群落结构发生明显改变,细菌α多样性明显低于原始胡杨林,细菌β多样性差异减弱,同时一些与植物生长密切相关的细菌类群,如放线菌、硝化细菌等显著富集。该研究可为新疆绿洲棉田生态系统的开发利用现状提供数据参考。     

农产品质量安全的生态观认识

可持续农业概念提出30多年,世界各地区都有不同的认识.我国类似的概念被称作生态农业,历经几十年的实践,在理论、模式及配套技术上都有了认识总结,但迄今仍然缺乏明确界定的应用指导.欧盟提出的有机农业模式现在被广为接受,但其受益群体和承担的社会责任、生态责任均有一定的局限性.针对以上问题,本文从生态学角度出发,分析了生态失衡弊端对农产品质量安全的负面影响,提出了可持续安全农产品概念.支持该概念的农业生产模式追求两方面的价值,一是拥有一个健康的生态圈环境作为农业产业平台,二是能从这个产业平台可持续地获取安全农产品.围绕该概念的核心价值,设计了生产可持续安全农产品的农业构建模式,同时提出了对不可逆、不可控、难修复的农艺措施在改良之前放弃使用的原则.最后通过与有机农业在承担责任、受益群体、农艺措施选用以及对转基因技术的认识等方面进行对比,反证可持续安全农业模式下生产的农产品在数量安全、质量安全上的先进性.     

福州左海湖细菌群落与环境的关系

摘要:【目的】揭示福州左海湖水体细菌群落时空动态变化与其相应环境因子的关系。【方法】通过DAPI荧光染色法、变性梯度凝胶电泳(DGGE)和构建16S rRNA基因克隆文库分析相结合的分子生物学技术,系统研究了福州左海湖在2011－2013为期两年的水体细菌丰度与群落结构的时空变化情况,并结合多元统计分析的方法,探讨了细菌群落组成与相关环境因子的对应关系。【结果】左海湖全年总细菌介于4.91×106－18.71×106 cells/mL之间,细菌丰度具有显著的季节性变化特征;DGGE和克隆文库分析结果表 明,左海湖细菌群落结构空间差异不明显,季节变化对菌群结构的影响更为显著;系统进化分析表明,左海湖细菌菌群归属于11个门类,其中最优势菌群为β-Proteobacteria和Cyanobacteria,较优势菌群为α-Proteobacteria、Actinobacteria 和Bacteroidetes。冗余分析(RDA)结果显示,pH、水温(WT)、总氮(TN)、总磷 (TP)和叶绿素a(Chla)是影响左海湖细菌群落组成的主要环境因子。【结论】左海湖中存在较丰富的细菌多样性,水体环境的季节间差异对其细菌群落组成的影响要大于不同采样点间的差异,但在优势菌群组成方面比较稳定,均为β-Proteobacteria和Cyanobacteria。     

福州左海湖冬春季浮游细菌群落16S rRNA多样性

【目的】为揭示福州左海湖冬春不同季节水体中浮游细菌群落的多样性。【方法】通过对2012年1月(冬季)和2012年4月(春季)的左海湖水体样品构建细菌16S rRNA基因克隆文库,对2个季节样品中细菌群落的多样性和均匀度等进行比较,并对其群落结构特征进行分析。【结果】冬季左海细菌群落的多样性指数Shannon-Wiener(H)达到3.53,均匀度指数(E)达到0.66;春季细菌群落的多样性指数Shannon-Wiener(H)为3.37,均匀度指数(E)为0.64,这2个季节样品的细菌群落均具有很高的多样性,但均匀度都偏低。2个季节水体中共检测到5个细菌门类:α-变形菌纲(α-proteobacteria)、β-变形菌纲(β-proteobacteria)、拟杆菌门(bacteroidetes)、放线菌门(actinobacteria)、蓝细菌门(cyanobacteria),此外还存在一些未被认知的序列。冬季的优势菌群为β-proteobacteria,次优势菌群为cyanobacteria;春季的最优势菌群为cyanobacteria。【结论】左海湖水体细菌在冬春2季节中的菌群结构存在差异,特别是最优势的细菌发生了很大变化,其中冬季细菌群落的多样性及均匀度相对较高。     

塔里木河下游柽柳ABA累积对地下水位和土壤盐分的响应

近年来发现在逆境下(干旱、低温、高温、盐渍等)的植物体内大量积累ABA,从而引导人们去研究ABA与植物抗逆性之间的关系。在塔里木河下游地区影响植被正常生长发育的各种胁迫因子中,地下水位和土壤盐分是导致"绿色走廊"衰败的主要因素。柽柳是塔里木河下游荒漠植被的主体,对于改善生态环境、遏制沙漠化、保护生物多样性等诸多方面具有重要作用。因此,研究柽柳和地下水位以及土壤盐分的关系,对于维护塔里木河流域天然植被赖以生存的环境,保护柽柳这一重要的生物资源,维持生态平衡的良性循环具有重要意义。运用国际通用软件SAS6.12对塔里木河下游柽柳ABA和地下水位以及土壤盐分进行相关分析表明,柽柳ABA含量与地下水位呈极显著正相关,相关系数R=0.80305(显著性程度P=0.0003);与土壤盐分呈显著负相关,相关系数R=-0.59036(显著性程度P=0.0205)。由各断面柽柳ABA含量变化与地下水位和土壤盐分关系分析结果可以初步推断:3.12m的地下水位和0.96g/L的土壤盐分已经威胁到柽柳的正常生长发育,地下水位超过5.59m、土壤盐分大于1.61g/L则会对柽柳造成严重胁迫。在恢复和保育塔里木河流域天然植被的过程中,应该把对植被造成胁迫的外界条件的成因和植被自身的抗旱、抗盐等抗逆特性结合起来进行考虑:根据耐旱耐盐植被的合理生态水(盐)位,在主河道两岸维持一定范围的地下水位,使乔木、灌木、草本植被能良好地生长,发挥多种生态功能,这样既可以避免水资源的浪费又能充分发挥生态输水的功效,有利于从根本上解决"绿色走廊"的问题。