长期施肥对稻田土壤细菌、古菌多样性和群落结构的影响

稻田土壤是“迷失碳”的重要吸纳场所之一,也是温室气体(CH4和N2O等)的重要排放源.大气温室气体的动态变化与土壤碳氮转化的微生物过程紧密相关.以湖南桃江国家级稻田肥力变化长期定位试验点为平台,采用PCR-克隆测序和实时荧光定量PCR技术,研究不施肥(CK)、施氮磷钾肥(NPK)和氮磷钾肥+秸秆还田(NPKS)3种长期施肥制度(＞25 a)对稻田土壤细菌和古菌群落结构及数量的影响.细菌和古菌16S rRNA基因文库分析结果表明:稻田土壤细菌主要类群为变形菌、酸杆菌、绿弯菌,而古菌主要为泉古菌和广古菌.长期施肥导致土壤细菌和古菌种群结构产生明显差异,与CK相比,NPK和NPKS处理稻田土壤的变形菌、酸杆菌和泉古菌相对丰度增加.LIBSHUFF软件分析结果也表明,16S rRNA基因文库在CK、NPK及NPKS处理间存在显著差异.3种施肥处理的稻田土壤细菌16S rRNA基因拷贝数为每克干土0.58× 1010～1.06×1010个,古菌为每克干土1.16×106 ～ 1.72×106个.施肥(NPK和NPKS)后,细菌和古菌的多样性和数量增加,且NPKS＞NPK.说明长期施肥显著影响土壤细菌和古菌群落结构、多样性及数量.  

碳酸钙对水稻吸收重金属(Pb、Cd、Zn)和As的影响

选用重金属(Pb、Cd、Zn)和As复合污染土壤进行水稻盆栽试验,结果表明,碳酸钙的添加显著提高了土壤pH值,显著降低了土壤中交换态Pb、Cd、Zn和As的含量,与对照相比,交换态Pb、Cd、Zn和As含量分别最多降低了98.35%,93.72%,98.52%和69.48%。碳酸钙对水稻根、稻谷干重和总生物量没有显著影响,添加量过高时显著降低了水稻分蘖数和茎叶干重,说明过量施用碳酸钙对水稻生长会产生负面作用。因为碳酸钙的添加,水稻植株各部位重金属Zn含量显著降低,糙米中Zn含量最多减少了34.95%;根、谷壳中Pb、Cd含量显著降低,但糙米中含量却未显著降低;水稻各部位As含量均没有显著降低。参照《食品中污染物限量》(GB2762—2012),试验糙米中Pb、Cd、无机As含量均未达到限量标准。显然,碳酸钙的添加降低了Pb、Cd、Zn的生物有效性(水稻根系对Pb、Cd、Zn的吸收累积减少),但并未有效地抑制Pb、Cd向糙米转运;碳酸钙显著降低了土壤的交换态As含量,但并未使土壤中As的生物有效性明显降低(水稻植株各部位的As含量并未显著减少)。  

六盘山华北落叶松林下穿透雨空间变异特征

受林冠截持影响后形成的林下穿透雨的数量和空间分布会影响林地的入渗、产流、蒸发等水文过程和林木生长及枯落物分解等生态过程,因而精细的森林水文功能评价和森林生态系统经营都需要准确描述林下穿透雨的空间变异规律。在宁夏六盘山香水河小流域设立了面积为30 m×30 m的华北落叶松人工林样地,均匀布设了40个截面面积230.58 cm2的雨量收集器,测定了2015年生长季(5—10月)34次降雨事件的穿透雨量。结果表明,研究期间林外总降雨量567.0 mm,林下总穿透雨量483.5 mm,占同期雨量的85.3%。随着次降雨量增加,林内次穿透雨率呈现先快速增加后趋于稳定的变化。穿透雨量在林内存在较大空间变异,其变异程度随次降雨量增加先快速下降后趋于稳定。林下穿透雨空间分布受树木特征(穿透雨收集器上方的林冠叶面积指数和冠层厚度、穿透雨测点离最近树干的距离)的影响,且其影响随次降雨量大小而变,当次降雨量10 mm时,穿透雨量与叶面积指数显著负相关;当次降雨量在10—20 mm时,穿透雨量与距最近树干距离显著正相关,与冠层厚度显著负相关;当次降雨量20 mm时,穿透雨量与3个树木特征均不显著相关。考虑到研究区次降雨量集中在0—10 mm,在95%或90%的置信区间下,若将测定的次穿透雨数值误差控制在10%以内时,在30 m×30 m样地内至少需布设13或9个本研究所用大小的收集器;满足次穿透雨数值误差在5%以内时,至少需布设26或23个这样的收集器。  

农田作物同化碳输入与周转的生物地球化学过程

作物同化碳在“大气-植物-土壤”系统中流通的生物地球化学过程，显著影响全球陆地生态系统碳循环过程。作物同化碳是土壤有机碳的重要来源，与根际环境及作物生长发育有密切联系，但由于其复杂性和多变性，作物生长期内同化碳在土壤中的分配、转化与稳定的机理尚不十分清楚。因此，综述了作物同化碳向土壤碳库输入及其对土壤有机碳库的贡献，在土壤碳库中的分配与转化特征，在土壤中流通的微生物机制以及同化碳在土壤-微生物系统分配、稳定的微观机制。探讨同化碳在地上部-根际-土壤系统中的分配及调节机制，土壤界面同化碳流动过程与土壤微生物多样性形成的关系；提出了在不同生态系统尺度上加强作物同化碳在土壤-作物系统中分配过程的定量研究对于明确陆地生态碳循环过程的重要意义；指出了研究作物同化碳向土壤碳库迁移、分配定量过程与机制的重要性，以及应用显微镜成像技术与同位素示踪技术相结合的纳米二次离子质谱技术、和微生物分子与群落生态相偶联的技术是未来研究作物同化碳生物地球化学特性的有效手段。  

传粉昆虫对我国中南地区油茶结实和结籽的作用

油茶(Camellia oleifera)是一种重要的木本油料植物。2007-2008年在我国中南地区湖南省对油茶开展传粉生物学研究结果表明：油茶花期从10月到翌年1月份，单株开花时间一般持续20d左右，单花花期为4-5d。单花花蜜量平均为(145.40±24.89)μL，含糖量为(23.13±103)%，并含有17种氨基酸，约占花蜜总量的1.73％。膜翅目蜜蜂总科(Hymenoptera：Apoidea)油茶地蜂(Andrena camellia)和大分舌蜂(Colletes gigas)是油茶的有效传粉昆虫，大分舌蜂的传粉效率较油茶地蜂高；蝇类和蝶类为随机访问者。油茶不存在无融合生殖和自动自花授粉现象，其结实和结籽依赖传粉者。此外，油茶具有一定程度的自交不亲和，自交和异交的繁殖成功率存在显著性差异。人工异花授粉结果显示油茶在资源限制程度较低时，即大年时，花粉限制主要表现在结籽水平，而不是结实水平。根据油茶的传粉综合特征以及油茶在山茶属中的系统位置，目前很难解释油茶类似鸟类传粉综合特征的花蜜特征是如何演化的。  

杉木人工林土壤真菌遗传多样性

为探明杉木人工林土壤真菌遗传多样性及其与环境因子的关系,采用454测序技术对土壤真菌的遗传多样性进行了分析,测定了黄丰桥林场杉木人工林土壤真菌的遗传多样性与环境因子的相关性。试验结果表明:①不同代数、林龄的杉木人工林土壤理化性质及林下植被多样性均有显著差异。第1代杉木幼林林土壤肥力较高,有机质、全N、速效K的均值分别为88.02g/kg、2.56 g/kg、84.96 mg/kg均高于第2代和第3代杉木幼林林,速效N和含水量的均值分别为22.86 mg/kg和26.28%低于其他样地。杉木幼林林下植被多样性最为丰富。②通过454测序技术分析发现第1代杉木幼林真菌Ace丰富度指数、Chao丰富度指数及群落遗传多样性指数均大于第2代杉木幼林和第3代杉木幼林。杉木人工林土壤中粪壳菌纲(Sordariomycetes)真菌为优势种群。不同栽培代数杉木人工林的真菌群落存在差异,其中块菌科(Tuberaceae)为第2代和第3代杉木林特有真菌,而不同发育阶段的杉木人工林的真菌群落差异不明显。③经RDA分析,杉木人工林土壤主要真菌群落受含水量、有机质、速效P、速效K影响较大。土壤真菌群落遗传多样性Shannon-Wiener多样性指数与林下植被多样性、土壤全N显著正相关,土壤真菌Chao指数与土壤真菌Shannon-Wiener多样性指数、土壤全N含量显著正相关。本研究表明不同栽培代数杉木人工林的真菌群落存在差异,土壤真菌群落与环境因子之间具有相关性。  

微卫星标记中的无效等位基因

微卫星标记以其独有的优点广泛应用于遗传学研究,但无效等位基因(null alleles)的存在与潜在影响是其最大缺陷之一,在研究工作中并未得到足够重视.本文在综述国内外相关文献的基础上,明确了微卫星无效等位基因的概念与特点,对其可能的产生原因、频率估算方法、相关分析软件及其对群体遗传学、亲本分析等研究结果的影响进行述评,以期对无效等位基因有较为全面、深入的了解.微卫星无效等位基因的产生与SSR侧翼序列的变异(点突变、插入或缺失)及引物结合位点有关,其与同工酶标记中的无效等位基因有本质区别,并非基因本身的自然属性.虽然微卫星无效等位基因具有普遍性、复杂性和隐匿性等特点,但完全可以通过Hardy-Weinberg平衡检验、亲子代基因型分析和重新设计引物等方法认识、检测并估算其频率.无效等位基因会对遗传学相关研究结果造成显著影响,如降低群体遗传多样性,加大群体间遗传分化；降低亲本分析排除率,甚至可能造成亲本分析结果的错误与混乱.今后研究工作中,我们应对无效等位基因予以足够重视并谨慎对待,从标记位点选择、无效等位基因数据调整及重新设计引物分析等多个方面尽可能减少和避免其影响,以获得最真实的分析结果.  

Cu2+胁迫对2种速生柳幼苗生长及生理特性的影响

以营养溶液中培养的‘苏柳172’(Salix jiangsuensis CL J-172)和垂柳(Salix babylonica Linn)幼苗为材料,分析它们在不同浓度Cu2+溶液(0、20、40、80、100、200、300μmol.L-1)下的生长以及部分生理指标的变化,以明确2种速生柳树用于植物修复的潜力。结果显示:2种柳树幼苗的生物量、叶片色素含量、根系活力以及根系形态的各指标都随Cu2+浓度的增加而显著降低。它们叶片SOD和POD活性以及脯氨酸含量随Cu2+浓度的增加呈先上升后下降的趋势,‘苏柳172’和垂柳中SOD活性在Cu2+浓度为20μmol.L-1时最大,其POD活性分别在Cu2+浓度为100和40μmol.L-1时达到最大,而其脯氨酸含量在Cu2+浓度为200μmol.L-1时达到最大。可见,2种柳树生长均受到Cu2+胁迫的抑制,它们能够在一定程度上通过增加保护酶活性和脯氨酸含量来提高对Cu2+的耐受性,且‘苏柳172’对Cu2+的忍耐力强于垂柳。  

海拔梯度对祁连山青海云杉林乔木层和土壤层碳密度的影响

以祁连山西水林区青海云杉典型林分为研究对象,按照青海云杉分布界限海拔2500—3300 m,采用梯度格局法,研究祁连山青海云杉林乔木层和土壤层碳密度沿海拔梯度的空间分布特征,以期为准确估算祁连山青海云杉林碳储量变化影响因素提供科学依据。结果表明:(1)青海云杉林生物量平均值为115.83 t/hm~2,碳密度平均值为60.23 t/hm~2。生物量整体随海拔梯度增加表现为先增加后波动降低的趋势,在海拔2800 m处达到最高值(197.10 t/hm~2),海拔3300 m处达到最低值(7.66t/hm~2),且不同海拔梯度间差异显著。林分各器官生物量分配格局在各海拔处均表现为干根枝叶。(2)土壤有机碳含量平均值为54.80 g/kg,变化范围为31.49—76.96 g/kg。随着土壤层次的增加,除海拔3200 m和3300 m的土壤有机碳含量未表现出规律变化外,其他海拔梯度则均呈现出逐渐降低趋势。土壤有机碳密度在海拔2900 m最高,为245.40 t/hm~2,在海拔2700 m处最低,为130.24 t/hm~2;海拔2500—2700 m表现为平缓降低趋势,在2800 m处急剧上升,且海拔2800—3200 m呈现无显著性轻度波动变化,在海拔3300 m又急剧降低。(3)青海云杉林生态系统平均总碳密度为255.15 t/hm~2,乔木层和土壤层占总碳密度的比例分别为23.61%和76.39%,且不同海拔梯度间存在极显著差异。土壤有机碳密度与海拔、年均降水量、土壤有机碳含量、土壤全氮呈显著正相关,与年夏季平均气温呈显著负相关;乔木层碳密度与年夏季气温、林分密度、胸高断面积呈显著正相关,与海拔和土壤全氮呈显著负相关。(4)祁连山青海云杉林乔木层和土壤层碳密度均随海拔梯度变化受水热条件组合的改变而呈现规律变化,以中部海拔区段2800—3200 m碳密度较高。  

广东郁南同乐大山自然保护区种子植物区系研究

通过野外调查与查阅资料,广东郁南同乐大山自然保护区共有野牛种子植物149科542属1 002种.种子植物区系组成丰富,区系地理成分复杂,以南亚热带和热带北缘植物区系地理成分为主.区内珍稀濒危植物多,特有现象较明显,植物区系起源古老.与其它邻近地区植物区系相比较,同乐大山自然保护区种子植物区系与广西龙虎山自然保护区、广东黑石顶自然保护区的相似性较高,与湖南武陵源的相似性较低.