塔克拉玛干沙漠腹地胡杨林土壤细菌多样性分析

【目的】对塔克拉玛干沙漠腹地胡杨林土壤细菌多样性进行初步探索,为下一步从中筛选可用于生物饲料或生物肥料的微生物奠定基础。【方法】采用可培养方法,进行细菌的分离纯化。对各菌株进行革兰氏染色及淀粉酶、酯酶、纤维素酶和NaCl耐受浓度的测定,并提取各菌株基因组DNA,进行16SrRNA基因扩增、测序及系统进化树的绘制,分析其多样性。【结果】共分离得到27株菌,其中放线菌门(Actinobacteria)16株,变形菌门(Proteobacteria)4株,厚壁菌门(Firmicutes)6株,拟杆菌门(Bacteroidetes)1株。革兰氏染色结果表明,5株菌为革兰氏阴性,其余为革兰氏阳性;酶活测定结果表明,15株菌具有淀粉酶活性,9株菌具有酯酶活性,9株菌具有纤维素酶活性;NaCl耐受浓度测定结果显示,NaCl浓度为2%时所有菌株均能生长,5%时能生长的有22株,15%时能生长的有1株。【结论】塔克拉玛干沙漠腹地胡杨林土壤中存在较丰富的细菌类群,且具有一定的酶学活性和NaCl耐受性,具有进一步研究开发的价值。     

塔克拉玛干沙漠不同区域柽柳沙包土壤盐分分布特征及其影响因素

柽柳(Tamarix chinensis)沙包是塔克拉玛干沙漠特殊的生物地貌景观, 对维持区域生态环境的稳定具有极其重要的作用。该研究采用野外调查与室内分析相结合的方法, 选取且末、阿拉尔、策勒、塔中4个典型区域的柽柳沙包为研究对象, 对柽柳沙包0-500 cm土壤垂直剖面进行采样, 测定土壤pH值、枯落物含量、电导率及HCO₃ ^-、Cl ^-、SO₄ ^2-、Ca ²⁺、Mg ²⁺、K ⁺、Na ⁺含量, 分析柽柳沙包中土壤盐分的空间变化规律及其影响因素。结果表明: 1)从且末、阿拉尔、策勒到塔中, 土壤pH值总体呈升高趋势, 土壤电导率及Na ⁺、Ca ²⁺、Mg ²⁺、SO₄ ^2-含量总体呈降低趋势, K ⁺、Cl ^-、HCO₃ ^-含量没有明显的变化规律。2)盐分在4个样区的垂直分布主要表现为: 且末和策勒样区柽柳沙包的土壤盐分呈表层聚集现象; 阿拉尔和塔中样区柽柳沙包的土壤盐分呈深层聚集现象。随着土层深度的增加, 土壤pH值总体呈升高的趋势, 土壤枯落物含量总体呈降低趋势; 土壤电导率在且末和策勒样区总体呈降低趋势, 阿拉尔样区呈先降低后升高再降低的变化趋势, 而塔中样区呈先升高后降低再升高的变化趋势。3)根据相关性分析和主成分分析, 且末样区土壤枯落物含量、SO₄ ^2-、Na ⁺、K ⁺为影响土壤盐分含量的主要因子, 且土壤盐分以硫酸盐为主; 阿拉尔样区影响土壤盐分组成的主要因子为Cl ^-、Na ⁺; 策勒样区为Cl ^-、K ⁺、Na ⁺; 塔中样区为Cl ^-、Na ⁺、Ca ²⁺、SO₄ ^2-, 且土壤盐分均以氯化物为主。综合分析表明, 不同区域柽柳沙包中土壤盐分存在空间变异性, 柽柳沙包土壤盐分的变化与干旱沙漠地区强烈的蒸发作用、地表风蚀强度、地下水埋深、土壤中枯落物及柽柳的生物积盐效应等因素密切相关, 是影响不同区域土壤盐分分布的关键因子。     

咸水滴灌下塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地土壤水分三维时空动态

通过对咸水滴灌下塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地的土壤水分进行实时监测,研究了4—7月各灌水周期内土壤水平0～60 cm和垂直0～120 cm空间距离范围内的水分三维时空变化.结果表明: 咸水滴灌下绿地土壤水分表现出周期性的动态规律,且在忽略降雨时,这种规律随时间变化未表现出明显差异;非降雨与降雨条件下的土壤水分时空变化差异显著.土壤含水量在4月偏高,7月偏低,在有明显降雨的6月最高;土壤水分在不同时间尺度上的变化特征不同,但整体随月变化(4—7月)呈下降趋势,随日变化(1~15 d)呈幂函数递减规律,且在周期内先后经历3个不同变化阶段.土壤水分在水平空间距离上呈一元线性递减,在垂直空间上近似表现为双峰曲线,且在20 cm土层处有一个显著峰值;土壤水分空间分布特征取决于土壤自身的物理性质.     

塔克拉玛干西部别里库姆沙漠胡杨沙堆形态特征对地下水的响应

以塔克拉玛干西部别里库姆沙漠东部为研究区,利用实时动态控制系统（RTK）技术动态测量胡杨沙堆的基本形态特征,并通过手工钻井获取地下水相关数据,分析胡杨沙堆形态特征对地下水的响应.结果表明: 研究区胡杨沙堆各形态参数变化范围均较大;该区潜水由西、南和西南向东北渗透,整个区域的潜水埋藏深度变化范围为0.15～83.2 m;除长度和周长的极大值外,胡杨沙堆其余形态参数指标与潜水埋藏深度均呈负相关;胡杨沙堆体积主要分布在63.54～91.24 m³.     

基于Illumina MiSeq测序技术的塔克拉玛干沙漠东缘细菌多样性分析

【背景】塔克拉玛干沙漠凭借其独特的地理位置、恶劣的生存环境以及较少的人为干扰,造就了其独特的微生物资源。【目的】探究塔克拉玛干沙漠东缘沙土细菌群落结构多样性及其影响因素。【方法】采集塔克拉玛干沙漠东缘沙土样品并测定其理化性质,使用基于原核微生物16S rRNA基因的IlluminaMiSeq测序技术,对塔克拉玛干沙漠东缘沙土进行细菌群落结构多样性及其影响因素的分析。【结果】从塔克拉玛干沙漠东缘沙土中获得明确分类地位的细菌种类为21门42纲304属,其中优势菌门为拟杆菌门(Bacteroidetes,31.26%)、变形菌门(Proteobacteria,29.47%)、放线菌门(Actinobacteria,15.71%)和厚壁菌门(Firmicutes,15.69%);在属水平上相对丰度最高的菌属为Salinimicrobium (10.06%),其次为盐单胞菌属(Halomonas,7.39%)、芽胞杆菌属(Bacillus,3.25%)、蓬托斯菌属(Pontibacter,3.14%)、Aliifodinibius(2.76%)和考克氏菌属(Kocuria,1.76%)。全磷(Total Phosphorus,TP)、SO_4~(2-)和HCO_3~-含量对塔克拉玛干沙漠东缘微生物群落结构影响显著。【结论】揭示了塔克拉玛干沙漠东缘微生物群落结构及物种多样性,为后续塔克拉玛干沙漠微生物资源的研究提供理论依据。     

塔克拉玛干沙漠高矿化度水灌溉苗木地下生物量研究

2003年在塔克拉玛干沙漠腹地肖塘地区进行了高矿化度水(28g/L)滴灌造林试验。秋季用根系挖掘法研究了定植当年的梭梭、柽柳和盐穗木的地下生物量,研究结果表明:(1)定植当年苗木地下生物量主要分布在表层20cm,向下逐渐减小,生物量的分布与深度呈显著的负指数关系。(2)不同样地间比较发现苗木根系生长遵循限制因子定律:在灌溉水质、灌水定额、施肥量、施肥时间等人为影响因子一致时,土壤类型、土壤结构、坡向和坡位等自然因子中差异最大的因子是苗木根系生物量累积的限制因子,它们分别通过改变土壤的紧实度和水分状况、地表太阳辐射强度和与风速有关的地表蚀积状况和壤中流向影响土壤含水率来影响苗木的生长。(3)树种间根系生长和分布也显著不同,根系分布深度和生物量表现为梭梭>柽柳,在丘间粘土质土壤中盐穗木>柽柳。     

塔克拉玛干沙漠腹地柽柳年轮宽度对地下水埋深的响应

【目的】柽柳作为干旱荒漠生态系统的典型物种,研究其年轮宽度对地下水响应的保护有重要价值。【方法】研究基于沙漠腹地达理雅博依绿洲地下水埋深资料,利用年轮测定方法分析不同地下水埋深状况下柽柳年轮宽度的变化,探讨其与地下水埋深变化的关系。【结果】样地一地下水埋深随时间逐年增加,埋深范围是1.2～2.6 m,柽柳的年轮宽度在2001-2020年呈显著增加趋势,变化范围为0.98～5.80 mm,年轮宽度年际间差异显著;样地二地下水埋深随时间增长呈现先增加后减小的趋势,埋深范围是2.7～4.5 m,柽柳年轮宽度在1977-2020年整体呈正弦函数变化,范围为1.46～4.41 mm,年轮宽度年际间差异性不显著;样地一柽柳标准年表振幅范围是0.502～1.641,大于样地二柽柳标准年表振幅范围为0.577～1.331。【结论】样地一地下水埋深向着柽柳生长适宜的范围增加时,有利于柽柳的生长,表现为年轮宽度增加,样地二的柽柳年轮宽度变化和地下水埋深之间无显著相关性。     

塔克拉玛干沙漠公路防护林苗木对干旱胁迫的水分生理响应

以塔克拉玛干沙漠公路防护林的乔木状沙拐枣(Calligonum arborescens)、多枝柽柳(Tamarix ramosis-sima)和梭梭(Haloxylon ammodendron)2年生苗木为材料,采用盆栽试验,设置10d(处理Ⅰ)、20d(处理Ⅱ)和40d(处理Ⅲ)的自然干旱胁迫周期,探讨其不同干旱处理下的水分生理特征及其耐旱性。结果表明:(1)3种苗木的水势均随着干旱胁迫程度增强而降低,水势最大降幅均在第2个干旱处理周期内,在第3个干旱处理周期内水势有较大回升,且以乔木状沙拐枣水势最高,梭梭水势最低。(2)乔木状沙拐枣的PV水分参数均随着干旱胁迫强度的增强而降低,其渗透势在第3个干旱周期内开始回升,而初始质壁分离的相对含水量(RWCtlp)一直呈降低趋势,质外体水分含量(AWC)呈现出"降-升-降"的波动状态。乔木状沙拐枣的耐旱能力随着干旱胁迫程度的增强变化不明显,它主要通过减少水分散失适应干旱环境。(3)多枝柽柳的PV水分参数在处理Ⅰ和处理Ⅱ之间差别很小,处理Ⅲ第60天就枯亡;其Ψsat和Ψtlp在第1个干旱周期降低,第2个干旱周期开始回升,而其AWC随胁迫时间在不断增大;多枝柽柳的耐旱能力随着干旱的增强急剧降低,耐旱性最差,它主要通过增加水分散失适应干旱环境。(4)梭梭的Ψsat和Ψtlp在处理Ⅱ、Ⅲ之间非常接近,且都低于处理Ⅰ,RWCtlp与AWC随着干旱强度增强而增大,同期处理Ⅱ和Ⅲ的AWC都高于处理Ⅰ。梭梭的耐旱能力随着干旱的增强不断增强,它通过增加体内水分含量,减少水分散失应对干旱胁迫。(5)3种植物的耐旱能力强弱为:梭梭>乔木状沙拐枣>多枝柽柳,所以梭梭最适合做沙漠防护林树种。