鄂尔多斯台地盐沼滩涂湿地土壤细菌群落结构及特征

依据植被分类法将鄂尔多斯高原盐沼滩涂湿地划分为肉质耐盐草甸(B)、苔草草甸(C)、禾草草甸(D)和杂类草草甸(E)等4个植被亚型,并以盐沼裸地(A)为对照样地,共计5种盐沼滩涂湿地景观类型。运用高通量测序技术分别研究其土壤细菌群落结构特征、分布情况,以及土壤盐分与土壤细菌之间的关系。结果表明:(1) 5种盐沼滩涂湿地的土壤细菌样品共12213条OTUs,属于45个门,122个纲,365个目,663个科,1375个属,2882个种。(2)变形菌门(26.19%)是盐沼滩涂湿地平均相对丰度最高的门,其次为放线菌门(17.15%),绿弯菌门(12.62%),芽单胞菌门(Gemmatimonadetes,11.23%),拟杆菌门(Bacteroidetes,9.38%),酸杆菌门(Acidobacteria,8.83%)厚壁菌门(Firmicutes,2.96%);芽单胞菌纲中的未定细菌(norank＿c＿Gemmatimonadetes)是丰度最高的属,平均丰度为5.75%。(3)鄂尔多斯盐沼滩涂湿地自西南向东北,空间位置相近的土壤细菌群落结构具有更大的相似性,随着土壤盐分变化,变形菌门相对...     

封育对荒漠草原苦豆子群落土壤粒径分形特征的影响

该研究以宁夏盐池荒漠草原区苦豆子(Sophora alopecuroides)群落为研究对象,通过野外采样和实验室分析,研究了围封对苦豆子群落土壤颗粒分形维数的变化特征以及分形维数与土壤理化性质的关系。结果表明:(1)与围栏外相比,围栏处理样地的黏粒(2μm)体积百分比含量增加,在0~10、10~20和20~40cm土层差异显著;粉粒(2~50μm)体积百分比含量在0~10cm土层显著增加;而砂粒(50~250μm)体积百分比含量减少,在0~10和10~20cm土层差异显著,围封可促使土质细粒化。(2)与围栏外相比,围栏内土壤有机碳、全N、全P、碱解氮、速效磷含量均有所提高,其中0~10cm土层分别增加了177.70%、155.70%、60.11%、120.42%、179.40%,10~20cm土层土壤有机碳、全N、全P、速效磷含量增加比例分别为202.80%、36.50%、27.78%和s37.30%,20~40cm土层土壤养分变化不显著,说明围栏封育使土壤养分主要富集在0~20cm土层,其中0~10cm土层富集达到显著水平。(3)苦豆子群落围栏内的土壤粒径分形维数在2.64~2.69之间,围栏外的分形维数在2.59~2.64之间;与围栏外相比,围栏内土壤粒径分形维数在0~10和10~20cm土层增加显著。(4)土壤粒径分形维数与土壤粒径分布、土壤有机碳、全N、全P、碱解氮、速效P含量均呈显著的线性关系,说明分形维数可以作为一个衡量土壤肥力、土壤结构以及退化土壤恢复程度的综合性指标。     

若尔盖高原湿地不同退化阶段的土壤细菌群落多样性

采用传统分离培养和基于16S rDNA的变性梯度凝胶电泳(Denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE)的方法, 研究了若尔盖高原湿地不同退化阶段土壤类型(泥炭土、沼泽土、草甸土、风沙土)和土壤深度(0 cm?20 cm、20 cm?40 cm、40 cm?60 cm)中微生物的数量、细菌群落结构及其多样性。结果表明: 微生物数量总体上不仅随着土壤类型的改变而减少(泥炭土>草甸土>沼泽土>风沙土)也随着土壤深度的增加而递减(0 cm?20 cm>20 cm?4     

苦豆子根瘤内生细菌分离及表型多样性分析

对分离自新疆苦豆子(Sophora alopecuroides)根瘤的60株内生细菌进行了108项表型性状的测定,包括唯一碳源利用、唯一氮源利用、对抗生素和染料的抗性、耐盐性、初始pH值生长、生长温度范围及石蕊牛奶反应、氧化酶、过氧化氢酶和脲酶等.结果表明:新疆苦豆子根瘤内生细菌具有较强的抗逆性,具有较强的耐受高温和耐盐、碱能力.77%的菌株能在50℃条件下生长,43%的菌株能耐受6.0%的NaCl,73%的菌株能在pH为10的碱性环境下生长.聚类分析结果表明在Watson距离为0.26时可聚为11个表观群,代表菌株分别属于芽孢杆菌属(Bacillus sp.)和气芽孢杆菌属(Aerobacillus sp.).     

退化盐沼湿地盐碱化空间变异与芦苇群落的演替关系

以苏打盐渍土区典型退化湿地为研究区,运用经典统计学和地统计学相结合的方法研究了退化湿地盐碱化指标: 土壤电导率(EC)、盐分含量(SC)、pH和钠吸附比(SAR)的空间变异特征,绘制了4种指标的空间分布图.结果表明:受结构性因素和随机性因素的共同作用,EC、pH、SC具有强空间相关性, SAR空间相关性不明显.Kriging插值结果表明:EC、pH、SC空间分布在一定范围内均存在空间上的相似性.盐碱化指标与芦苇生长指标相关分析结果表明: EC与株高、覆盖度、生物量都呈显著性相关,因此在盐碱化指标中EC是影响芦苇生长最重要因素.当pH＞10.1、EC＞0.4 mS cm-1、SC＞4604 mg kg-1时,植被由芦苇群落过渡为碱茅+芦苇群落,且随着盐碱化指标升高,芦苇所占比例减小.该研究为苏打盐渍土区植被恢复和盐碱地利用提供依据.     

苦豆子根瘤内生细菌分离及其对棉花枯萎病的生物防治效果测定

对从塔里木盆地苦豆子中分离得到的内生细菌进行皿内涂布拮抗实验、对峙培养法拮抗实验、胞外分泌物拮抗性测定和盆栽控病实验等研究,结果表明塔里木盆地苦豆子根瘤中存在大量的棉花枯萎病菌拮抗性内生细菌。皿内涂布法筛选结果表明60株苦豆子根瘤内生细菌中有48株相对抑菌率超过50%。对峙培养法对48株拮抗性内生细菌进一步筛选的结果表明,对棉花枯萎病菌抑菌距离超过20 mm的菌株有40株。40株拮抗性内生细菌胞外分泌物对棉花枯萎病菌的抑菌距离超过5 mm的有26株。KDRE12和KDRE41对棉花枯萎病的盆栽控病平均防效分别为67.11%和72.65%,具有应用潜力。     

基于高通量测序的鄱阳湖典型湿地土壤细菌群落特征分析

采用高通量测序技术分析了鄱阳湖典型湿地土壤细菌群落特征。测序结果表明,不同植被土壤细菌群落丰度与多样性的排序相同:苔草带苔草-虉草带芦苇带泥滩带藜蒿带。沿湖面至坡地,空间位置相近的土壤细菌群落结构具有更大的相似性,苔草-虉草带、苔草带和芦苇带的细菌群落结构相近,泥滩带和藜蒿带的细菌群落结构差异较大。变形菌门(30.0%)是湿地土壤平均相对丰度最高的门,其次为酸杆菌门(16.7%)和绿弯菌门(16.5%);多数门分类细菌相对丰度沿湖面至坡地存在一定变化趋势。硝化螺菌属是第一大属分类水平细菌群落。在土壤化学指标中,与鄱阳湖湿地细菌群落相关性较大的是总磷、铵态氮和有机质含量。以上研究结果表明,鄱阳湖湿地不同植被土壤细菌群落具有结构性差异,但沿湖面至坡地存在规律性变化。     

盐城海滨湿地盐沼植被及农作物下土壤酶活性特征

在盐城海滨湿地盐沼植被和农田内采集土壤样品,测定了4种土壤酶(脲酶、转化酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶)的活性,分析了盐沼植被、农作物及土壤理化因子对土壤酶活性的影响。结果表明:由海滨湿地滩涂围垦形成的各类农田其土壤酶活性较高,且均高于湿地盐沼植被;湿地盐沼植被下4种土壤酶活性均高于无植被生长的光滩,且不同类型植被间土壤酶活性差异显著;4种酶的活性大小总体表现为大豆(Glycine max)地棉花(Gossypium hirsutum)地玉米(Zea mays)地互花米草(Spartina alterniflora)滩白茅(Imperata cylindrica var.major)滩碱蓬(Suaeda salsa)滩光滩。相关分析表明,4种土壤酶之间及其与土壤有机碳、全氮均表现出显著正相关,而与土壤盐分、pH值之间存在显著负相关。海滨湿地盐沼植被的发育扩展不仅增加了土壤中的养分含量,也提高了土壤酶活性。     

内蒙古退化荒漠草原土壤细菌群落结构特征

用PCR-DGGE技术对不同退化程度荒漠草地土壤细菌群落结构的分析表明:不同退化草地土壤细菌群落结构发生了明显的变化。2006年夏季,不同退化草地土壤细菌的Shannon-Weaver指数随退化程度的加剧呈降低趋势,由高到低依次是:轻度退化、中度退化和重度退化草地。2007年夏季多样性指数随退化程度的加剧呈先降低后增加的趋势,由高到低依次为:轻度退化、重度退化和中度退化。对17个克隆进行了序列测定所得到的16SrDNA在数据库中的登录号为:EU327142-EU327157和EU327164。将其与Genbank数据库中的序列进行比对,结果表明这些序列与已知序列的相似性均在95%-99%之间。系统发育分析结果表明,内蒙古荒漠草地土壤主要细菌隶属于以下几个分支:拟杆菌纲(Bacteroidetes),酸杆菌纲(Acidobacteria),变形菌纲(Proteobacteria)的γ、δ类群和厚壁菌纲(Firmicutes)。其中,拟杆菌纲所占的比例为47%左右,为优势种。     

竹炭对三叶草生长及土壤细菌群落的影响

研究添加不同含量(0、3%和9%)和颗粒直径(0.05、0.05～1.0和1.0～2.0 mm)竹炭对三叶草生长及土壤微生物群落结构的影响.结果表明: 竹炭对三叶草生长的促进作用前期较明显,添加9%竹炭处理略好于添加3%竹炭处理,而不同颗粒直径对三叶草生长影响差异不显著;播种后0～120 d,竹炭对三叶草生长的促进作用随着时间推移而减弱,5个月后基本消失.16S rDNA V3区片段的DGGE分析表明,添加竹炭改变了土壤细菌群落结构特征,大部分种类土壤细菌数量和细菌群落多样性指数均高于对照.定量分析表明,添加9%、细粒(D<0.05 mm)竹炭处理土壤细菌数量显著高于其他处理.同一添加含量下,细粒径竹炭对土壤细菌数量的增加效应更明显.
     

NaCl胁迫对苦豆子幼苗光合机构及生物量积累的影响

该研究通过测定盐生药用植物苦豆子幼苗气体交换、叶绿素荧光参数及生长指标,研究了中度(200mmol/L NaCl)和重度(400mmol/L NaCl)盐胁迫对其生长特性的影响,探讨盐生植物对盐化环境的生理响应机制。结果显示:(1)中度盐胁迫1d后,苦豆子幼苗光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)及胞间二氧化碳浓度(C_i)显著低于对照,随着胁迫时间延长,P_n下降显著,而气体交换参数降低不明显,C_i值甚至有上升趋势;重度盐胁迫处理1d后,苦豆子气体交换值出现了显著降低,随着胁迫时间延长,降低程度增大;中度盐胁迫导致苦豆子光合速率出现下降的原因是由气孔因素和非气孔因素共同作用的结果,而重度盐胁迫下,Pn的下降主要是非气孔因素引起的。(2)处理1d后,相对于对照组,中度和重度盐胁迫下的苦豆子幼苗最大光化学效率(F_v/F_m)、光化学猝灭系数(qP)、实际光化学效率(Φ_(PSⅡ))出现了不同程度的降低,而重度盐胁迫下降低更加显著;处理5d后,中度盐胁迫荧光参数变化不明显,但重度盐胁迫处理下降低显著。(3)随着胁迫程度的加重,幼苗含水量及生长指标(株高、根长、干重)降低幅度加大,以致严重抑制了植株生长。研究表明,盐生植物苦豆子对盐胁迫的耐受性也有一定限度,其在200mmol/L NaCl胁迫下植株光合作用受到轻微抑制,但能维持正常生长,而在400mmol/L NaCl胁迫下光合生理受到严重抑制,且随着胁迫时间的延长,受到伤害程度加重,甚至死亡。     

苦豆子表型性状多样性分析及综合评价

该研究以自然分布的内蒙、宁夏、甘肃、新疆、陕西等23个不同地理来源(种源)的野生苦豆子种子及其播种于内蒙古鄂托克前旗同质园内的当年生植株为材料,采用方差分析、主成分分析、聚类分析等方法对种子长、宽、千粒重以及植株的叶长、叶宽、叶面积、叶形指数、苗高、地径及生物量等10个表型性状的多样性进行了研究。结果表明:各个表型性状种源间均呈极显著差异,其中种子表型性状的变异系数为5.24%,植株表型性状的变异系数为18.34%,表明种子性状的稳定性高于植株性状。同时,10个性状的表型分化系数均高于70%,说明苦豆子表型多样性主要来源于种源间的表型变异;各种源苦豆子种子性状的表型分化系数均值高达97.55%,且种长、千粒重分别与采集地经度、纬度和海拔等环境因子呈极显著相关性,说明种子表型性状受环境因素的影响较大;相关性分析显示,苦豆子植株性状叶长(LL)、叶面积(LA)分别与种子性状千粒重(TW)、种长(SL)和种宽(SW)有显著相关性,暗示表型性状中的可遗传变异影响;利用主成分和聚类分析对23个种源苦豆子进行综合评价,筛选出生物量较大、苗高较高、千粒重较重、叶面积较大等综合表现较好的6个种源,共分为两类,分别是DK、JY、WY、WH、ETK和YN,这为苦豆子种质资源定向开发以及选育和栽培提供了一定的理论支撑和基础材料。     

苦豆子和披针叶黄华种子硬实特性与活力关系研究

以苦豆子和披针叶黄华种子为实验材料,在恒温25℃下吸胀,每24h取出吸胀种子,10d后未吸胀的种子为硬实种子(H),硬实种子用硫酸处理后恒温吸胀24h,与非硬实种子进行发芽试验和各项活力指标测定。结果显示:(1)每日内吸胀的种子数量随时间推移以一定比列下降,苦豆子非硬实种子吸胀速率较缓慢,第10天后吸胀率降到1%,披针叶黄华非硬实种子第3天后下降到1%,第9、10天突然上升后又下降到1%。(2)两种豆类种子都显示出硬实种子发芽率、发芽指数、活力指数、脱氢酶、呼吸速率、超氧化物歧化酶(SOD)均高于非硬实种子,而电导率、浸出液可溶性糖和丙二醛(MDA)均低于非硬实种子,缓慢吸胀的硬实种子活力指标高于快速吸胀的硬实种子。研究表明,硬实种子活力高于非硬实种子,硬实种子吸胀过程中存在吸胀损伤。而在非硬实种子中,根据以上活力指标判断,晚吸胀的种子比早吸胀的种子活力高。     

模拟氮沉降和降雨变化对贝加尔针茅草原土壤细菌群落结构的影响

研究氮沉降和降雨变化对土壤细菌群落结构的影响,对未来预测多个气候变化因子对草地生态系统影响的交互作用具有重要意义。以施氮和灌溉分别模拟氮沉降和降雨增加,采用高通量测序技术,研究8个氮添加水平(0、15、30、50、100、150、200、300kg N hm-2a-1)和2个水分添加水平(不灌溉、模拟夏季增雨100 mm灌溉)对土壤细菌群落结构的影响。结果表明,氮素和水分输入增加后,土壤细菌群落组成、丰度均显著变化(P0.05)。在群落中占主导的细菌门类有疣微菌门Verrucomicrobia(30.61%—48.51%)、变形菌门Proteobacteria(21.37%—29.97%)、酸杆菌门Acidobacteria(9.54%—20.67%)和拟杆菌门Bacteroidetes(4.96%—9.74%)。在常规降雨和水分添加两种条件下,随着氮添加水平的增加,占主导的细菌门类(相对丰度1%)表现出不同的变化趋势。疣微菌门相对丰度在常规降雨N100—N300条件下显著降低,但在氮素和水分同时添加条件下随氮添加水平升高而逐渐升高,在N200—N300时显著升高。变形菌门和拟杆菌门相对丰度在常规降雨高氮添加条件下呈升高趋势,但在水分添加时却无明显变化。酸杆菌门相对丰度在常规降雨高氮添加条件下升高,但在水分添加后呈明显下降趋势。放线菌门Actinobacteria相对丰度在常规降雨N100—N300条件下显著升高,但在水分添加后高氮添加时显著降低。厚壁菌门Firmicutes相对丰度在常规降雨条件下无显著变化,但在水分和高氮添加条件下降低。浮霉菌门Planctomycetes相对丰度在两种不同的水分添加条件下均呈先升高后降低的趋势。氮素和水分添加对土壤细菌群落结构的变化存在明显的互作效应(P0.0001)。在不同氮素和水分输入条件下共有19个土壤细菌门类相对丰度有显著差异。土壤细菌群落结构的变化主要来自于疣微菌门和酸杆菌门的相对丰度变化,两者可作为土壤细菌群落结构变化的指示种。综上,氮素和水分添加显著改变了土壤细菌群落结构,氮素和水分对土壤细菌不同门类相对丰度变化存在明显的互作效应。     

荒漠孑遗植物四合木对土壤古菌群落的影响

土壤是植物定居的场所,也是植物-微生物互作的重要界面。古菌是土壤微生物重要组份,在碳、氮、硫、铁等元素的生物地球化学循环和植物的生长发育、适应生境中发挥重要作用。植物定居对土壤古菌群落的影响研究鲜有开展,孑遗植物在研究植物-微生物-环境互作中具有独特的优势。采用扩增子高通量测序技术,研究以荒漠孑遗植物四合木为建群种或优势种的四合木-红砂-珍珠-针茅群落、四合木-针茅群落和四合木群落等三种荒漠植物群落类型中,四合木根区土壤和光板地土体土壤古菌群落特征,揭示四合木定居对土壤古菌物种数量、多样性、群落组成及功能的影响。结果表明,荒漠孑遗植物四合木定居不仅增加了根区土壤古菌的物种数量,提高了根区土壤古菌群落多样性,而且改变了土壤古菌群落组成,减少了奇古菌门Nitrososphaeraceae科未分类的属氨氧化古菌（unclassified_f_Nitrososphaeraceae）和暂定Nitrososphaera属氨氧化古菌（Candidatus Nitrososphaera）相对丰度,增加了Nitrososphaeraceae科暂定Nitrocosmicus属氨氧化古菌（Candidatus Nitrocosmicus）和广古菌门海洋古菌类群Ⅱ中未分类的属（norank_o_Marine_Group_II）相对丰度,广古菌门热原体纲未分类的属（unclassified_c__Thermoplasmata）相对丰度变化显著。植物群落演替对四合木根区土壤和光板地土体土壤古菌群落均无显著影响。Nitrososphaeraceae科氨氧化古菌是三种不同荒漠植物群落类型中土壤古菌的核心微生物组。四合木定居也显著改变土壤古菌群落的功能,减弱了高丰度功能,增强了低丰度功能,对有氧呼吸、核苷酸合成、氨基酸合成等途径影响显著。荒漠孑遗植物四合木定居改变了土壤古菌群落物种数量、多样性、组成、功能等特征。     

秦王川盐沼湿地角果碱蓬种群聚集分布格局与特征

植物种群的多尺度集聚与聚块特征变化是植物对环境协同适应的结果。运用成对相关函数与零模型方法,依据微地形的土壤盐分分布规律设置4个样地,在2 m×2 m的样方内设置400个小格子记录植物株数并取土样,分析了兰州秦王川盐沼湿地土壤盐分梯度下角果碱蓬种群(Suaeda corniculata)种群空间格局的集聚分布内在特征。结果表明:角果碱蓬种群集聚分布范围内呈现2个关键尺度的集聚现象,小尺寸聚块的集聚或叠加形成复合大尺度聚集,整体表现为嵌套双聚块分布;随着土壤盐分递减,种群集群分布中大聚块尺寸趋于增大,小聚块尺寸差异不明显;大尺寸聚块的数量明显减少,小聚块数量随种群植株数量变化,整个梯度呈现降低趋势;小聚块中植株个体平均数逐渐减少,复合大聚块中包含小尺度聚块平均数量呈降低趋势。内陆盐沼湿地土壤环境异质性背景下角果碱蓬种群集群分布中聚块特征的梯度变化,是植株个体形态与构成的调整适应,种群正负向生态关系、庇护与自疏效应梯度转换的结果。     

Diel methane emissions in stands of Spartina alterniflora and Suaeda salsa from a coastal salt marsh

In this study, we aimed to understand the influence of plant type on the monthly variations of diel CH₄ fluxes from Spartina alterniflora and Suaeda salsa of coastal salt marshes at three growth stages (July, August and September). Dissolved CH₄ concentrations in porewater and sediment redox potentials were monitored, as were aboveground plant biomass and stem densities. CH₄ fluxes exhibited clear monthly variations and peaked in September in the S. alterniflora and S. salsa mesocosms. However, no discernible diel variation was observed in the CH₄ flux in the S. salsa mesocosm, probably due to its weak gas transport capacity. By contrast, notable diel variations of CH₄ flux with the peak of 1.42 and 3.67 mg CH₄ m⁻² h⁻¹ at 12:00 and the lowest of 0.75 and 2.11 mg CH₄ m⁻² h⁻¹ at 3:00 or 6:00 were observed in the S. alterniflora mesocosm on 11 August and 11 September, respectively, but not in July mainly due to low plant biomass masking diel variations in the porewater CH₄ concentration. The ratios of the maximum flux to minimum flux over the course of the day in the S. alterniflora mesocosm on 10 July, 11 August and 11 September were 1.28, 1.89 and 1.76, respectively, and corresponding values for porewater CH₄ concentration were 1.31, 1.39 and 1.17, respectively. CH₄ flux significantly correlated with CH₄ concentration in porewater, and both were significantly related to air temperature. These findings indicate that CH₄ production and CH₄ flux at the middle growth stage (August) exhibited greater responses to changes in air temperature, which in turn induced the higher diel variation. The higher diel cycle for CH₄ flux in August than in September was likely due to the higher proportion of CH₄ oxidized during diffusion within the aerenchyma system. Our results suggest that the extent of diel variations in CH₄ flux may have depended on the gas transport capacity of plants, and the highest diel variation occurred at the middle growth stage.