不同土地利用方式下喀斯特峰丛洼地土壤微生物群落特征

基于对喀斯特峰丛洼地6种土地利用类型(坡耕地、草丛、灌丛、人工林、次生林、原生林)的土壤微生物、养分、矿物质和植被4组变量35个指标的调查分析,研究了不同土地利用方式下土壤微生物种群数量、微生物生物量C、N、P及其分形特征,以及土壤微生物与植被、土壤养分、矿物质的关系.结果表明:不同土地利用方式下喀斯特峰丛洼地的土壤微生物种群数量及组成不同.微生物种群数量均以原生林和坡耕地最高,人工林最低;3种森林土壤的细菌比率较大,坡耕地、草丛、灌丛的放线菌比率较大,真菌的比率均很小;土壤微生物生物量C、N、P的含量均很高,其中原生林最高;土壤微生物生物量碳与土壤微生物种群数量具有良好的分形关系,而土壤微生物生物量氮、磷与种群数量不存在分形关系;土壤微生物与植被、土壤养分、土壤矿物质显著相关,其中土壤微生物生物量碳与乔木层的Shannon指数、土壤速效氮、Fe₂O₃、CaO含量显著相关.     

西南峡谷型喀斯特坡地土壤养分的空间变异特征

基于网格(20 m×20 m)取样,采用经典统计学和地统计学方法,研究了西南峡谷型喀斯特坡地土壤养分的空间异质性和分布格局.结果表明:峡谷型喀斯特坡地土壤养分含量为中等和强变异,变异性大小顺序为:速效磷全钾有机质碱解氮全氮全磷速效钾,pH值表现为弱变异,有机质表现为中等程度的变异;不同土壤养分具有良好的空间自相关性,其自相关函数均表现出由正相关向负相关方向发展,拐点为80~100 m,其中全钾和速效磷的Moran I较小,其他指标较大;不同土壤养分的空间变异特征不同,全钾和速效磷最佳拟合模型为指数模型,块金值与基台值的比值[C0/(C0+C)]和变程(A)很小,分形维数(D)较高,空间相关性强烈;其他土壤养分指标的最佳拟合模型均为球状模型,C0/(C0+C)、A和D均呈中等程度的空间相关;Kriging分析表明,pH值、有机质、全氮、全磷和碱解氮呈凹型分布,速效磷和速效钾呈斑块状分布.植被、地形、人为干扰和高异质性的微生境是造成峡谷型喀斯特坡地土壤养分格局差异的主要因素.     

峡谷型喀斯特不同生态系统的土壤微生物数量及生物量特征

采用样地调查与室内分析相结合的方法,研究了峡谷型喀斯特水田、旱地、草地、灌丛、人工林、次生林6种生态系统不同深度土壤微生物数量、微生物生物量特征及其分形关系。结果表明:峡谷型喀斯特不同生态系统的土壤微生物数量及组成不同,微生物数量均以次生林最高,旱地最低,其组成数量均为细菌放线菌真菌,细菌是土壤微生物的主要类群,数量多达26.66×105—71.64×105cfu/g,占全部微生物比例为87.00%—95.50%,其次为放线菌数量,为1.45×105—3.78×105cfu/g,所占比例为4.21%—12.39%,真菌数量最小,为0.07×105—0.23×105cfu/g,所占比例仅为0.24%—0.61%,不足1%。不同生态系统土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)、磷(MBP)的含量不同,次生林MBC与MBN最高,人工林MBP最高,旱地MBC最低,草地MBN与MBP最低;各生态系统均为MBCMBNMBP。不同生态系统的MBC/SOC、MBN/TN、MBP/TP分别为0.44%—0.97%、2.13%—3.13%、1.46%—2.13%,差异不显著;MBC/MBN在3.06—6.54之间,其中次生林极显著高于其他生态系统,其他生态系统差异不显著。不同生态系统土壤微生物数量及生物量均随土层加深而减少,且具有良好分形关系,均达到了极显著水平(P0.01)。探讨土壤微生物活性为提高石灰土土壤肥力、促进喀斯特植被迅速恢复提供依据。     

峡谷型喀斯特不同生态系统土壤团聚体稳定性及有机碳特征

通过野外调查与室内分析相结合的方法,对峡谷型喀斯特水田(ST)、旱地(HD)、草地(CD)、灌丛(GC)、人工林(RGL)、次生林(CSL)6种生态系统的土壤团聚体及其有机碳的分布特点进行了研究.结果表明: 干筛处理下(除HD外)均以>8 mm的土壤团聚体含量最高,总体上不同粒径土壤团聚体含量呈现随粒径减小先降低后增加再降低的趋势;湿筛处理下(除HD外)均以>5 mm的土壤团聚体含量最高,总体上不同粒径土壤团聚体含量随粒径减少而降低.干筛处理土壤团聚体的平均质量直径(MMD)为ST>CD>RGL>CSL>GC>HD;几何平均直径(GMD)为ST>CD>RGL>CSL>HD>GC;湿筛处理的MMD为RGL>CSL>GC>CD>ST>HD,GMD为CSL>RGL>GC>CD>ST>HD,用湿筛的MMD特别是GMD评价喀斯特石灰土土壤团聚体质量性状比干筛指标更准确.团聚体机械稳定性的分形维数D表现为CD>HD>ST>RGL>CSL>GC,水稳定性表现为GC>CSL>RGL>HD>CD>ST.土壤SOC含量越高,D、MMD和GMD值越大,土壤结构越合理.不同生态系统下各粒径团聚体SOC含量均以0.053～0.25 mm粒径最高,部分>5 mm粒径含量最低,但以>5 mm团聚体对土壤SOC的贡献率最高,且贡献率随着粒径的减小逐渐降低.     

桂北喀斯特峰丛洼地植物群落特征及其与土壤的耦合关系

基于喀斯特峰丛洼地草丛、灌丛、次生林、原生林4个生态系统24个样地(20 m × 20 m)的系统取样调查, 研究了喀斯特峰丛洼地不同生态系统群落的结构组成与生物多样性特征, 选取代表植物群落和土壤性质的35个指标, 对不同生态系统及整个喀斯特脆弱生态系统植物群落与土壤主要养分、土壤矿质养分和土壤微生物间的相互关系进行了主成分分析与典范相关分析。结果表明: 沿草丛、灌丛、次生林、原生林的顺向演替发展, 重要值(importance value, IV)>10.00的科、属、种及物种多样性最大值出现在次生林, 群落结构最佳值出现在顶级群落原生林; 喀斯特峰丛洼地景观异质性高, 各生态系统影响因子不同, 土壤微生物在喀斯特脆弱生态系统处于主导地位, 其次为灌丛; 不同集团因子的典范相关分析表明, 植物多样性指标与土壤氮素、Al₂O₃、Fe₂O₃、土壤微生物生物量碳(C_mic)、真菌和细菌关系密切。因此, 在喀斯特脆弱生态系统恢复与重建过程中, 应针对不同生态系统制定相应的培育管理措施。     

氮素和刈割对桂牧1号杂交象草光合作用、产量和品质的影响

采用L16(45)正交试验设计,研究了喀斯特地区桂牧1号杂交象草光合生理特性、产量和品质对不同施氮水平、刈割次数、刈割强度的响应。结果表明,施用氮肥显著增加了桂牧1号杂交象草的叶绿素a、b和叶绿素总含量、净光合速率、产量及营养成分含量,肥效最佳水平是1000kg·hm-2·a-1。刈割次数显著影响桂牧1号杂交象草的净光合速率、叶绿素含量和牧草营养成分含量,刈割过2～3次,桂牧1号光合作用能力显著提高,而每年刈割3～4次,牧草的营养品质最优。刈割强度对粗蛋白含量影响显著,对其他营养成分含量和产量均无显著影响,以5或20cm刈割强度为最优。综合各指标结果,提出了喀斯特地区栽培桂牧1号杂交象草获得高产优质的最优方案,即施氮1000kg·hm-2·a-1,刈割牧草3次,刈割强度为5或20cm。     

西南峡谷型喀斯特不同生态系统的碳格局

采用样方法研究了黔西南峡谷型喀斯特水田生态系统(ST)、旱地生态系统(HD)、草地生态系统(CD)、灌草生态系统(GC)、人工林生态系统(RGL)和次生林生态系统(CSL)的碳贮量、组成及其分布格局。结果表明:1)6种生态系统的植物碳贮量为RGL(121.53)CSL(116.76)GC(54.14)CD(36.05)ST=HD(0.00)103kg C/hm2,占植物碳贮量绝对贡献的层次:RGL和CSL为乔木层、GC为灌木层、CD为草本层;2)地被物碳贮量分别为CSL(18.34)﹥GC(5.82)﹥RGL(3.96)﹥CD(0.47)﹥ST=HD(0.00)103kg C/hm2,仅占生态系统总碳贮量的0%—4.9%;3)土壤碳含量为CSL(44.11)RGL(29.39)GC(21.50)CD(19.81)ST(17.56)HD(16.70)g C/kg,土壤碳贮量为CD(153.12)CSL(126.11)ST(112.26)HD(115.31)RGL(65.04)GC(52.69)103kg C/hm2,均随土壤深度的增加而显著降低,且与土壤深度之间有良好的线性关系;4)生态系统总碳贮量为CSL(261.21)﹥RGL(190.53)﹥CD(189.64)﹥HD(115.31)﹥GC(112.65)﹥ST(112.26)103kg C/hm2;RGL的碳格局为植物大于土壤,CSL反之,但都是地上大于地下;GC为植物约等于土壤,地下大于地上;ST、HD和CD为土壤大于植物,地下大于地上。黔西南峡谷型喀斯特固碳潜力很大,减少人为干扰、适宜的退耕还林还草造林措施和合理的管理对策是促进该区域植被恢复、生态重建、增加碳贮存的关键。     

澳洲坚果MiMYB2基因克隆及结构与功能分析

为研究R2R3-MYB转录因子家族成员在澳洲坚果生长发育和产量形成中的作用机制，利用PCR技术从澳洲坚果品种“桂热一号”叶片中克隆MiMYB2基因并采用生物信息学对其结构及功能进行分析。结果表明，克隆获得的MiMYB2（NCBI登录号：MN254976）基因cDNA序列全长1 210 bp，开放阅读框（ORF）1 002 bp，编码333个氨基酸。MiMYB2编码一个无跨膜结构、无信号肽且定位于细胞核的不稳定亲水蛋白，含两个SANT保守结构域，属于R2R3-MYB家族。BLAST分析发现MiMYB2与荷花NnMYB3-like氨基酸序列同源性最高。系统进化分析将MiMYB2与AtMYB17、AtMYB106和AtMYB16聚类为S9亚族。通过转录组数据分析MiMYB2基因在“桂热一号”和“695”品种澳洲坚果枝条、花和叶片中的表达模式，表明MiMYB2在“桂热一号”品种花中的表达量最低，“695”品种花中的表达量最高。推测MiMYB2与澳洲坚果花生长发育密切相关。本研究为阐明MiMYB2基因在澳洲坚果生长发育和产量形成中的作用机制提供理论参考。