基于高通量测序技术的不同年代公园绿地土壤细菌多样性

【背景】细菌多样性对绿地土壤生态功能有重要作用,但不同年代公园绿地土壤的细菌多样性尚未见相关报道。【目的】研究北京市不同年代公园绿地土壤细菌多样性和群落结构特征。【方法】利用IlluminaMiSeq测序技术,分别对北京市代表性古典公园和现代公园绿地土壤细菌群落多样性进行分析。【结果】北京市公园绿地土壤细菌群落共划分为45个已知的菌门,其中变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和放线菌门为优势细菌群。土壤细菌群落α多样性分析结果表明,古典公园和现代公园的土壤细菌多样性存在差异,表现为古典公园的丰富度和多样性都高于现代公园。此外,土壤细菌群落相似性分析和主坐标分析都表明古典公园和现代公园的土壤细菌群落结构存在显著差异。冗余分析表明,对土壤微生物群落结构产生显著影响的环境因子分别为土壤含水量、有机质和全氮,其它土壤环境因子无统计学意义。首次引入公园年代作为影响因子进行冗余分析的研究结果表明,公园年代为影响公园细菌群落多样性的重要因子。【结论】不同年代公园绿地土壤细菌群落结构和物种多样性具有显著差异,随着公园年代的增加,土壤肥力和微生物多样性增加,绿地生态系统更稳定,可通过制定不同的绿地管理措施改变公园绿地土壤环境,进而优化土壤细菌群落结构,促进土壤碳氮养分循环,提高土壤肥力。     

塔里木荒漠河岸林物种多样性沿地下水埋深梯度的分布格局

探讨荒漠河岸林土壤水分、物种多样性的空间变异性及其相互关系,可为干旱区天然林保护、可持续经营和生态恢复提供科学依据。以塔里木荒漠河岸林为研究对象,基于野外样带调查和采样测定,系统分析了地下水埋深（GWD）梯度下林地土壤水分与物种多样性的空间变异及其权衡关系。结果表明：随GWD增加和土壤水分减少,荒漠河岸林群落物种数减少、结构简化、群落发生退化,退化顺序为浅根系的中生草本植物和灌木,最后留存的是抗旱性较强的乔灌木或灌木;同时土壤水分和物种丰富度、物种多样性指数均呈显著的线性递减趋势,而物种均匀度指数降幅较小。GWD与土壤水分、物种多样性之间均呈极显著的相关（P<0.01）,土壤水分与物种多样性的相对收益随GWD增加而逐渐降低,表明GWD是控制荒漠河岸林土壤水分和物种多样性空间变异的关键因素。荒漠河岸林土壤水分与物种多样性权衡关系的转折点为GWD 4.5m左右,转折点以下（GWD<4.5m）二者沿GWD以相同速率变化,呈协同关系;转折点以上（GWD>4.5m）土壤水分与物种多样性的权衡明显增大,土壤水分相对收益剧降,即维持当前相应的物种多样性以消耗土壤水分为代价,系统通过反馈调节使物种多样性降低。综上表明,维持塔里木荒漠河岸林物种多样性和生态系统功能的合理GWD在4.5m左右,这为塔里木河流域荒漠河岸林保育与生态输水工程实施提供科学依据。     

半干旱黄土区苜蓿退化对坡面草本植物分布及多样性的影响

半干旱黄土丘陵区土壤水分亏缺引起人工苜蓿草地退化会显著影响其他草本植物的分布及多样性,然而地形驱动下的苜蓿草地退化及植被群落多样性响应还尚不清楚。以典型半干旱黄土丘陵区龙滩小流域为研究区,对不同地形条件下退化苜蓿草地地上生物量、草本多样性及生长季内0—200 cm土壤水分进行了定位监测,利用方差分析、相关分析和典范对应分析(CCA)明确坡面地形、苜蓿生长状况和土壤水分与其他草本植物分布及多样性之间的关系。结果表明:(1)地形显著影响植被群落特征,西坡、东坡和北坡样带苜蓿地上生物量明显不同,西坡和东坡样带中、下坡位苜蓿地上生物量明显高于上坡位,而其他草本的生物量、物种丰富度和多样性指数的变化趋势则与苜蓿相反;(2)苜蓿地上生物量与80—200 cm土壤水分显著正相关,而与0—20 cm和20—80 cm土壤水分的相关性较小;(3)地形特征、不同深度土壤水分和苜蓿地上生物量解释了退化苜蓿草地其他草本群落变异的87.8%,其中坡向、苜蓿地上生物量、0—20 cm和20—80 cm土壤水分4个因子解释了79.3%的群落变异。研究认为,半干旱黄土丘陵区不同地形条件引起坡面土壤水分变化,进而影响退化苜蓿草地地上生物量,使得苜蓿退化程度不同,而苜蓿退化程度和0—80 cm土壤水分决定了不同部位草本分布及多样性。     

北京山地植物多样性优先保护地区评价

为促进北京市植物多样性的保护及自然保护区的合理建设与布局,以2001～2006年间在北京市13个自然保护区、森林公园或者风景名胜区内实地调查的1168个样地数据为基础,根据在北京市分布的25种珍稀濒危植物种,以及丰富度高的群落类型、面积较大的天然森林群落类型和具有重要生态功能的森林群落的评定结果,采用等级赋值的方法,利用地理信息系统软件从植物物种和植物群落方面综合评定了北京市山地植物多样性的优先保护地区.评定出综合优先保护地区总面积为184474.64hm2,约占市国土面积的11.25%,其中一级优先保护地区总面积24850.50hm2,二级优先保护地区总面积78606 60hm2,三级优先保护地区总面积81017.54hm2.优先保护地区主要分布于怀柔区、延庆县、房山区和密云县等远郊区县,结合北京市自然保护区分布现状,提出了北京市自然保护区建设优化方案.     

北方典型沼泽湿地高低土壤水分下植物群落特征

北方沼泽湿地在水源供给、缓解水土流失、遏制草地沙化等方面具有重要作用,明确其植物群落物种组成和多样性特征对提升其生态系统服务功能具有重要意义。目前,在北方地区开展大尺度湿地植被调查的研究仍相对较少。土壤水分是驱动植物群落发展的主导环境因素之一,为了解高低土壤水分背景下湿地植物群落特征差异及关键驱动要素,对我国7个北方典型沼泽湿地的植物群落物种组成及多样性特征进行了调查,分析了植物群落物种组成及多样性特征与环境因子的关系,以及沼泽湿地植物群落内克隆植物的分布特征。研究结果发现不同沼泽湿地的植物群落物种组成和多样性差异显著,但无明显的地带性分布规律,物种分布呈现区域性。群落物种多样性受降水、温度、土壤养分等多种环境因素的共同影响。沼泽湿地高低土壤水分背景下植物群落的物种组成和多样性差异显著,低土壤水分下植物群落物种多样性指数显著高于高土壤水分下植物群落。低土壤水分下物种多样性主要受降水和总氮影响,而高土壤水分下物种多样性主要受温度和总磷的影响。高土壤水分下克隆植物物种数和盖度在沼泽湿地植物中占有较高的比例,表明克隆植物比非克隆植物更适应高土壤水分环境。研究结果表明了7个沼泽湿地植被的区域性...     

长白山云冷杉林不同演替阶段群落稳定性

以长白山杨桦次生林、云冷杉针阔混交林、云冷杉近原始林为研究对象,选择反映群落基本特征的种群更新潜力、土壤肥力(土壤水分和土壤养分)、林地生产力、物种多样性5项共22个因子,通过模糊数学的隶属函数值对不同演替阶段群落的稳定性进行评价.结果表明:云冷杉针阔混交林的更新潜力、土壤养分、林分生产力、物种多样性指标最高;云冷杉近原始林的土壤水分指标最高;3种森林群落的稳定性表现为云冷杉针阔混交林＞云冷杉近原始林＞杨桦次生林.     

民勤连古城自然保护区群落结构和物种多样性特征分析

通过物种多样性指数、林地承载力以及土壤水分等指标对民勤连古城自然保护区荒漠群落的结构和物种多样性以及影响因子进行了研究。结果表明:(1)群落的优势层片为灌木层,其物种组成和结构比较稳定,受环境变化的影响较小,而草本层为不稳定层片;(2)荒漠群落的物种多样性指数均偏低,生态优势度较高,群落的生态功能主要由优势种群或建群种群实施,在无外界干扰情况下,优势种群或建群种群的稳定性可以揭示群落的稳定性;(3)土壤水分是影响群落结构的主导因子,而降水是土壤水分的主要来源,对群落结构具有显著影响。土壤异质性对群落结构同样具有显著影响,是第二主导因子,其物种多样性指数为黏性土壤>灰棕荒漠土>风沙土;(4)群落物种多样性与其林地承载力无一定规律的相关性,灌木层片中,二者呈对数相关(y=64.787ln(x) 214.04,R2=0.829,P<0.01),能够比较科学地揭示物种多样性与林地承载力之间的关系,而草本层中二者呈幂指数相关(y=0.3198e6.1654x,R2=0.6999,P<0.01),反映了林地承载力受环境因子变化的影响。     

俄罗期平原针—阔林过渡带森林群落组成结构与物种多样性的研究

俄罗斯平原针-阔林过渡带森林群落的物种多样性的研究表明,该地区的物种多样性类同于许多类型的过渡带,即群落的过渡带（针阔混交林）比相邻群落（针叶林和阔叶林）具有更高的多样性。针阔混交林群落的组成结构较好地反映了其特殊的过渡性。在该过渡带较高的物种多样性并不证明群落稳定性的增加。因此,在探讨多样性与群落稳定性关系时,综合包括均匀度在内的多个指数才可能作出较为客观的结论。     

俄罗斯平原针－阔林过渡带森林群落组成结构与物种多样性的研究

俄罗斯平原针－阔林过渡带森林群落的物种多样性的研究表明,该地区的物种多样性类同于许多类型的过渡带,即群落的过渡带 (针阔混交林)比相邻群落(针叶林和阔叶林)具有更高的多样性。针阔混交林群落的组成结构较好地反映了其特殊的过渡性。在该过渡带较高的物种多样性并不证明群落稳定性的增加。因此,在探讨多样性与群落稳定性关系时,综合包括均匀度在内的多个指数才可能作出较为客观的结论。     

华北区域环境梯度上阔叶林构建模式及分布成因

森林群落的构建即多样性维持机制是当今生态学研究的热点问题。然而,当前群落构建和群落多样性的研究多在间接梯度上进行,而在水、热等影响物种在区域内定植的关键且直接的环境梯度上研究群落构建和多样性模式则鲜有报道。结合环境因子,基于物种组成和谱系方法探讨不同群落的分布成因,有助于解释群落构建过程中的关键问题。该研究基于华北森林群落调查数据和环境数据,涉及7个省市区的29个以壳斗科、桦木科为优势种的群落,探讨了直接环境梯度上的群落构建和多样性模式,同时用典范对应分析研究了不同群落分布的环境解释。结果发现,相似的群落具有相似的生境偏好,相似的生境条件会形成物种组成相同或相似的群落。环境热量主导了本区域的谱系关系,在年平均气温较低的地区,群落构建主要表现为生境过滤的模式。此外,随着年降水量的增加,生境过滤作用逐渐增加。在温度梯度上,谱系多样性表现为钟形模式,而降水量的增加能导致谱系多样性的增加。     

Methods to test the interactive effects of drought and plant invasion on ecosystem structure and function using complementary common garden and field experiments

Abiotic global change drivers affect ecosystem structure and function, but how they interact with biotic factors such as invasive plants is understudied. Such interactions may be additive, synergistic, or offsetting, and difficult to predict. We present methods to test the individual and interactive effects of drought and plant invasion on native ecosystems. We coupled a factorial common garden experiment containing resident communities exposed to drought (imposed with rainout shelters) and invasion with a field experiment where the invader was removed from sites spanning a natural soil moisture gradient. We detail treatments and their effects on abiotic conditions, including soil moisture, light, temperature, and humidity, which shape community and ecosystem responses. Ambient precipitation during the garden experiment exceeded historic norms despite severe drought in prior years. Soil moisture was 48% lower in drought than ambient plots, but the invader largely offset drought effects. Additionally, temperature and light were lower and humidity higher in invaded plots. Field sites spanned up to a 10‐fold range in soil moisture and up to a 2.5‐fold range in light availability. Invaded and resident vegetation did not differentially mediate soil moisture, unlike in the garden experiment. Herbicide effectively removed invaded and resident vegetation, with removal having site‐specific effects on soil moisture and light availability. However, light was generally higher in invader‐removal than control plots, whereas resident removal had less effect on light, similar to the garden experiment. Invasion mitigated a constellation of abiotic conditions associated with drought stress in the garden experiment. In the field, where other factors co‐varied, these patterns did not emerge. Still, neither experiment suggested that drought and invasion will have synergistic negative effects on ecosystems, although invasion can limit light availability. Coupling factorial garden experiments with field experiments across environmental gradients will be effective for predicting how multiple stressors interact in natural systems.     

不同生境重楼内生真菌及土壤真菌多样性比较

【背景】植物内生菌的群落组成随物种基因型及不同部位、生长地和环境条件不同而发生变化,而植物相关微生物会影响植物的生长、代谢、化学成分的积累与合成,并且可能对药用植物有效成分的合成造成影响。【目的】通过对不同生长环境重楼内生及土壤真菌群落多样性的研究,寻找园区环境与野生环境的差异真菌,为野生药用植物的人工栽培提供理论基础。【方法】测定两种环境中土壤的理化指标,并采用Illumina HiSeq高通量测序技术分别对野生环境及园区环境中重楼内生及土壤真菌群落转录间隔区ITS进行扩增子序列测定,对不同土壤环境真菌群落组成与多样性差异进行生物信息学分析。【结果】对重楼相关土壤及内生真菌的多样性分析结果显示,野生环境中的真菌丰度及多样性均高于园区环境。其中野生环境与园区环境中根际土壤真菌的丰度有显著性差异(P0.05)。真菌群落注释结果表明,两种环境中分别注释到8个门;在属水平上,野生环境注释到82个属,园区环境注释到78个属;不同土壤环境对微生物群落丰度有着较为显著的差异。野生环境中有4.04%特有的OTU,园区环境中有4.84%特有的OTU。通过LEfSe分析找到了园区环境与野生环境具有显著性差异的生物标记物,Ttracladium marohalianum、Thelephorales和Thelephoraceae为区别两种环境的生物标记物。【结论】野生环境较园区环境在土壤条件上更为疏松,并具有较高的含水量,矿质元素含量也更高,其真菌群落多样性及丰度较园区环境更为丰富。该研究结果将对重楼引种栽培后的质效变迁研究提供理论基础。     

Environmental and genetic effects on the formation of ectomycorrhizal and arbuscular mycorrhizal associations in cottonwoods

Although both environment and genetics have been shown to affect the mycorrhizal colonization of host plants, the impacts of these factors on hosts that can be dually colonized by both ectomycorrhizal (EM) and arbuscular mycorrhizal (AM) fungi are less understood. We examined the influence of environment and host crosstype on the EM and AM colonization of cottonwoods (Populus angustifolia and natural hybrids) by comparing levels of colonization of trees growing in common gardens that differed in elevation and soil type. We also conducted a supplemental watering experiment to determine the influence of soil moisture on AM and EM colonization. Three patterns emerged. First, garden location had a significant impact on mycorrhizal colonization, such that EM colonization was 30% higher and AM colonization was 85% lower in the higher elevation garden than the lower elevation garden. Second, crosstype affected total (EM + AM) colonization, but did not affect EM or AM colonization. Similarly, a significant garden × crosstype interaction was found for total colonization, but not for EM or AM colonization. Third, experimental watering resulted in 33% higher EM colonization and 45% lower AM colonization, demonstrating that soil moisture was a major driver of the mycorrhizal differences observed between the gardens. We conclude that environment, particularly soil moisture, has a larger influence on colonization by AM versus EM fungi than host genetics, and suggest that environmental stress may be a major determinant of mycorrhizal colonization in dually colonized host plants.     

晋西黄土区土壤水分动态变化与植被群落关系研究

土壤水分是晋西黄土区植被群落生长与恢复的主要限制因素,为定量探讨该区域不同植被群落土壤水分变化规律,选择山西吉县蔡家川流域3种典型植被群落（油松人工林、刺槐人工林、天然次生林）为研究对象,研究土壤水分时空变化特征,以及土壤水分与降雨、气温和土壤养分的变化关系。结果表明：（1）近10年,研究区降雨分布极不均匀,表现为降雨前期不足,集中在中后期;近10年植被群落生长季,天然次生林土壤水分最大,刺槐林最小,且两者存在显著差异,但均与油松林地差异不显著;（2）研究区3种植被群落0~60 cm土层中根系分布存在差异。其中,同种植被群落不同土层间根系分布均存在显著差异;不同植被群落中,天然次生林与油松、刺槐林的根系分布在20~60 cm土层存在显著差异;（3）研究区植被群落土壤水分具有明显分层现象,即0~40 cm土层土壤水分变化较大,而40~100 cm土层波动较小,基本维持在10%~15%;表土层（0~40 cm）土壤水分变化与植被根系分布有关,且植被根系分布与土壤水分呈显著负相关;（4）通过对土壤水分与降雨、气温、有机碳、全氮、全磷、全钾等因素进行分析,发现土壤水分与降雨呈显著正相关,油松林地相关系数最高;气温只与次生林的土壤水分呈显著正相关;土壤水分与有机碳、全氮、全磷、全钾存在正相关,其中与全磷相关度最高。     

厦门地区屋顶花园植物的选择与配置

本文分析了屋顶花园在城市绿化中的作用,探讨了厦门地区屋顶花园植物选择的原则和配置的方式,并介绍了这一地区常见的可作为屋顶花园的植物及其生态习性和用途。     

民勤沙区几种荒漠植物群落的现实生态位研究

民勤沙区属于典型的干旱荒漠气候,植被以灌木荒漠为主,盖度一般只有5%~15%.植物群落内生态位宽度悬殊,植物种之间的生态位相似比例很小.生态位宽度和生态位相似比例小是受制于干旱荒漠生境条件的结果,是干旱荒漠生态环境中稀疏荒漠植物的主要特征之一.植物的现实生态位宽度与年际降水量关系密切,在地貌、土壤颗粒、土壤水分、土壤养分等影响因子中,土壤水分是主导因子.当地地下水位深20 m左右,植物无法利用,植物种之间对资源的竞争主要表现为对水分资源的竞争,降水资源是植物种之间竞争的关键资源.同一种植物在不同群落中的生态位宽度变幅较大,不同群落内部植物种竞争关系的差异是由物种的生态位和由相对稳定的地貌、土壤条件以及随年际变动的降水条件共同作用的结果.群落中的优势种植物的生态位最宽,当优势种生态位减小时,一年生短命植物往往会进入群落中.荒漠植物的冠层单一,以冠幅占样方面积比作为植物的特征值计算其生态位特征值比较准确可靠.     

Seasonal comparison of bacterial communities in rhizosphere of alpine cushion plants in the Himalayan Hengduan Mountains

Positive associations between alpine cushion plants and other species have been extensively studied. However, almost all studies have focused on the associations between macrofauna. Studies that have investigated positive associations between alpine cushion plants and rhizospheric microbes have been limited to the vegetation growing season. Here, we asked whether the positive effects that alpine cushion plants confer on rhizospheric microbe communities vary with seasons. We assessed seasonal variations in the bacterial diversity and composition in rhizosphere of two alpine cushion plants and surrounding bare ground by employing a high throughput sequencing method targeting the V3 region of bacterial 16S rRNA genes. Soil properties of the rhizosphere and the bare ground were also examined. We found that cushion rhizospheres harbored significantly more C, N, S, ammonia nitrogen, and soil moisture than the bare ground. Soil properties in cushion rhizospheres were not notably different, except for soil pH. Bacterial diversities within the same microhabitats did not vary significantly with seasons. We concluded that alpine cushion plants had positive effects on the rhizospheric bacterial communities, even though the strength of the effect varied in different cushion species. Cushion species and the soil sulfur content were probably the major factors driving the spatial distribution and structure of soil bacterial communities in the alpine communities dominated by cushion plants.     

四川兴文石海小岩湾园区植物群落物种组成与多样性初探

通过野外调查,对世界地质公园四川兴文石海的小岩湾代表性园区植物群落物种组成进行统计分析,结果表明,该园区共有植物48科82属90种,其中天坑物种最丰富(75种),3个溶蚀洼地52种,猴子潭种类最少(12种)。采用香农指数对几个植物群落物种的多样性进行比较,香农指数H'由高到低依次为:天坑(4.056) >溶蚀洼地Ⅰ(2.882) >溶蚀洼地Ⅱ(2.878) >猴子潭(2.821) >溶蚀洼地Ⅲ(2.258),表明天坑物种多样性指数最高,溶蚀洼地Ⅰ和Ⅱ其次,猴子潭地区物种多样性较低,溶蚀洼地Ⅲ最低。建议对石漠化地区植被和植物群落进行深入研究,同时加强对该区植被的保护力度。     

南方红壤区3年生茶园土壤呼吸特征

为探讨南方红壤区茶园的土壤呼吸特征,采用LI-Cor8100开路式土壤碳通量测定系统观测3年生茶园系统的土壤呼吸速率,对茶园土壤呼吸速率的季节变化和在茶行尺度上的空间异质性进行了研究。结果表明,茶园土壤呼吸速率的月动态变化呈明显的单峰曲线特征,峰值出现在8月;茶园土壤呼吸速率的月动态变化与温度呈极显著相关(P<0.01),土壤10 cm的温度能够解释茶园不同观测区域土壤呼吸速率月动态变化的67.79%~88.52%;用指数方程计算的茶园不同观测区域土壤呼吸Q10值为1.58~1.86。在茶行尺度上,茶园土壤呼吸速率存在明显的空间异质性,土壤呼吸速率通常在距离茶树基部较近的位置较高;根系生物量能够解释茶园土壤呼吸速率在茶行尺度上空间变异的82.68%。因此,根系分布的空间差异是造成茶园土壤呼吸速率空间异质性的主要原因。