新疆南疆不同连作年限棉田土壤微生物群落结构的变化

通过传统培养和PCR-DGGE技术,分析了新疆南疆不同连作年限的棉田土壤微生物的变化情况,结果表明:随着连作年限的增加,土壤中细菌、真菌的数量、比例、多样性指数的变化表现为先增加后下降,至连作15年时达到较低值,之后随着连作年限的继续增加又表现为回升的趋势。细菌的种类数、优势种在不同连作年限的样品中的变化不明显,多样性指数变化幅度较小,群落结构变化不大;真菌的种类数、优势种在不同连作年限的土样中的变化较大,群落结构变化较大,随着连作时间的增加,优势种的种类趋于单一化,真菌的群落结构受到连作年限的影响更明显。     

新疆绿洲农田不同连作年限棉花根际土壤微生物群落多样性

以南北疆不同连作年限棉花根际土壤为研究对象,采用Biolog技术,并结合传统平板培养法和土壤酶的测定,研究连作对棉花根际土壤微生物群落多样性的影响。Biolog分析结果表明,不同连作年限棉花根际土壤微生物碳源利用和功能多样性差异显著。荒地土壤微生物活性较低;在连作年限较短时(5—10a),根际土壤微生物群落的平均颜色变化率(AWCD)和Shannon指数较高;长期连作(15—20a),则呈明显下降趋势。主成分分析表明,不同连作年限的棉花根际土壤微生物碳源利用特征有明显不同。第一、二组开垦与未开垦土壤分别在PC1和PC2上出现差异,未开垦土壤得分均为负值,开垦土壤均为正值;而正茬与连作多年的棉花土壤在PC1上差异显著。其中在PC1上起分异作用的碳源主要是羧酸类和聚合物类,这两类碳源可能是影响连作棉花根际土壤微生物的主要碳源。可培养微生物数量的测定结果表明,荒地细菌数量最少;在连作年限较低时(5—10a左右),细菌数量呈上升趋势;而长期连作(>15a)后,细菌数量呈现下降趋势。真菌数量在连作多年后(10—15a)也开始增加。放线菌变化趋势不明显。四种土壤酶活性在连作的初中期(5—15a),连作障碍表现明显,土壤酶活性呈下降(过氧化氢酶和磷酸酶)或先升高后下降(脲酶和蔗糖酶)趋势,但随着连作年限的延长(15—20a),这4种土壤酶活性均表现出增高趋势。综上所述,棉花长期连作使棉花根际土壤微生物群落多样性降低,发生连作障碍,进而导致棉花产量降低。     

塔里木河上游典型荒漠植物叶片性状及其与土壤因子的关系

为了了解塔里木河上游地区荒漠植物叶片的功能性状及其对不同生境的生态适应性,以花花柴(Karelinia caspica)和骆驼刺(Alhagi sparsifolia)两种典型荒漠植物为研究对象,分析沙地和盐碱地等不同生境下两种荒漠植物叶片的结构性状和化学性状,并结合冗余分析探讨了其与土壤因子的关系。结果表明:(1)研究区花花柴、骆驼刺两种荒漠植物的叶厚度(LT)、叶面积(LA)、比叶面积(SLA)及叶组织密度(LTD)等结构性状在不同物种之间存在显著差异(P<0.05),而叶片有机碳(LOC)、氮(LN)、磷(LP)含量等化学性状在不同生境之间存在显著差异(P<0.05),其平均值分别为417.67g/kg、15.14g/kg及1.12g/kg,低于全球植物叶片平均水平。(2)在沙地和盐碱地等不同生境下两种荒漠植物叶片LA、SLA及LTD等均呈极显著负相关(P<0.01),LA和N/P是两种生境下植物叶片性状中综合排名前三的共同指标因子。(3)冗余分析结果表明,土壤因子中的土壤含水量(SWC)、土壤有机碳(SOC)和土壤氮(SN)对荒漠植物叶片性状变异起到了较好的解释。本研究表明不同荒漠植物在长期进化过程中形成了相对稳定的叶片结构性状特征,而叶片化学性状对生境土壤因子的变化则较为敏感。     

新疆棉田土壤质量综合评价方法

以新疆主要棉区为研究对象,测定了哈密、博乐、昌吉、奎屯、石河子、阿克苏及喀什棉田土壤耕层的pH、盐分、有机质、全氮、速效磷、速效钾及Cr、Cu、Zn、As、Pb 共计11个指标,综合分析土壤理化性质和重金属含量,采用土壤质量综合指数(SQI)对新疆主要棉区棉田土壤质量进行综合评价.结果表明: 新疆棉区棉田土壤呈碱性,pH均值为7.87,盐分含量均值为3.44 g·kg^-1,为轻度盐化土壤,有机质和全氮含量均偏低,速效磷、速效钾含量较为丰富,与第二次全国土壤普查数据相比,土壤pH、盐分含量、有机质和全氮均呈下降趋势,土壤速效磷明显增长,部分地区土壤速效钾呈现出不同程度的升高趋势;Cr、Cu、Zn、As、Pb 5种重金属含量分别为45.88、40.66、68.30、12.88、16.68 mg·kg^-1,均未超过国家二级标准,但与新疆土壤元素背景值相比,Cu、Zn、As均有累积现象.当重金属内梅罗综合污染指数(PN)小于0.5时,土壤理化性质越好,土壤综合质量越好.土壤有机质、全氮、Cu、Zn和As是影响新疆棉区棉田土壤质量的重要因素.新疆棉区棉田土壤质量总体属于中等水平,昌吉、奎屯质量最高,SQI为0.52,阿克苏质量最低,SQI为0.31,不同棉区土壤质量呈现为:北疆>东疆>南疆.     

塔里木河上游荒漠区4种灌木植物叶片与土壤生态化学计量特征

分析了塔里木河上游荒漠区灌木植物叶片和土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征以及二者之间的相关性,旨在阐明荒漠植被在极端环境下养分循环及限制状况,为塔里木河上游荒漠生态系统的恢复与保护提供理论依据。以塔里木河上游多枝柽柳(Tamarix ramosissma)、盐穗木(Halostachys caspica)、黑果枸杞(Lycium ruthenicum)、铃铛刺(Halimodendron halodendron)4种荒漠灌木植物叶片和土壤为研究对象,分析植物叶片和土壤C、N、P生态化学计量特征及其相关性。结果表明:在4种不同荒漠灌木植物叶片中柽柳叶片的C含量为(484.77±59.74)mg/g,显著高于其他灌木植物(P0.05);铃铛刺的N含量是(14.20±1.58)mg/g,显著高于其他灌木植物(P0.05);柽柳叶片的P含量为(0.54±0.16)mg/g,显著低于其他灌木植物(P0.05)。4种灌木植物叶片C/N比值大小为黑果枸杞柽柳铃铛刺盐穗木,且黑果枸杞的C/N比值显著最高为(37.83±7.74)(P0.05);C/P为柽柳铃铛刺盐穗木黑果枸杞,盐穗木和黑果枸杞的C/P显著低于其他灌木(P0.05),其比值分别为(379.76±158.63)和(383.47±128.95);N/P为柽柳铃铛刺盐穗木黑果枸杞,柽柳的N/P比值显著最高为(22.34±4.60)(P0.05)。4种不同荒漠灌木土壤的有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及其化学计量比特征均未表现出显著的差异。由相关性分析可知柽柳叶片仅P含量与土壤TP含量呈现出显著正相关(P0.05);铃铛刺叶片C含量与土壤TN、叶片P含量与土壤TN/TP均呈显著负相关(P0.05),而叶片C含量与土壤TN/TP呈极显著负相关(P0.01);盐穗木和黑果枸杞叶片化学计量特征与土壤的化学计量特征均未表现出显著相关性(P0.05)。说明植物叶片化学计量特征并非是由土壤养分含量特征直接决定的,更多受植物自身遗传特性的影响,体现了荒漠灌木植物对极端生境的适应性。     

不同连作年限甜瓜种植土壤性质和微生物多样性

[背景]连作种植和化肥、农药过量施用导致设施甜瓜土壤质地恶化、病害严重,甜瓜产量和质量下降.[目的]明确甜瓜连作种植年限对土壤化学性质、土壤酶活性和微生物多样性的影响.[方法]以甜瓜种植1年、5年和10年的温室耕层土壤为研究对象,采用常规分析方法、土壤酶活测定试剂盒、稀释涂布平板法和Illumina MiSeq高通量测...     

不同连作年限土壤对茄子土壤生物学活性的影响及其嫁接调节

探讨了不同连作年限土壤对茄子根际土壤微生物数量、土壤酶活性的影响及其相关性和嫁接对重要相关因子的调节作用。结果表明:随着连作年限的增加,茄子根际土壤细菌数量和放线菌数量呈下降趋势,真菌数量呈增加趋势;根际土壤中的过氧化氢酶、过氧化物酶、多酚氧化酶、蛋白酶的活性呈降低趋势;土壤微生物数量和土壤酶活性之间有显著的相关性。其中过氧化氢酶、过氧化物酶、多酚氧化酶、蛋白酶是影响根际土壤中细菌和放线菌数量的主要因子,蛋白酶是影响根际土壤中真菌数量的主要因子。嫁接能提高土壤酶活性,缓解连作土壤带来的胁迫。     

N、P施肥对塔里木河上游绿洲棉花C、N、P生态化学计量特征的影响

施肥通过外源物质的添加直接干预了农田生态系统中作物元素的运移循环过程。通过野外N、P施肥试验,测定棉花各生育期碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量及其生物量,分析棉株C、N、P元素的分配规律,探讨棉株对生长速率调控的内在机制,获得棉株体内N、P元素的内稳性指数,并判断其限制性元素类型。结果表明:棉花C、N、P元素平均含量分别为388.7、20.97、3.43 g/kg;棉花比生长速率与N∶P、C∶P间均存在负相关关系,棉花生长符合生长速率假说;N、P元素内稳性指数H分别在1.02—5.28、1.01—4.55范围内。叶片N∶P可表征植物限制性元素类型,棉花最大生长速率所对应的叶片N∶P为13,是判断限制元素的标准;综合棉花生长速率和内稳性指数研究可知研究区棉花生长受到N、P元素的共同限制,同时,在生长前期更易受P元素的限制,生长后期更易受N元素的限制。     

不同连作年限菠萝园土壤差异代谢物和细菌群落结构分析

为探讨菠萝连作对土壤代谢物和细菌群落结构的影响,本研究采用非靶向代谢组学和细菌16S高通量测序技术,以菠萝园边角地未耕作过的土壤为对照(T0),对连续种植了5 a(T5)和15 a(T15)菠萝的土壤进行了代谢物与细菌群落差异比较分析.研究结果表明,与T0比较,T5和T15土壤中分别检测到120种和80种差异代谢物;T...     

绿洲化进程中不同利用强度农田对土壤质量的影响

土壤质量研究对于区域土地可持续利用及当地环境维护具有重要价值。以处于极端干旱背景下的塔里木盆地南缘策勒绿洲为研究区,以农田这一重要的土地利用类型为研究对象,探讨在绿洲化进程中不同农田利用强度对绿洲荒漠土壤的影响。2004年根据当地农民耕作习惯建立4块试验农田,分别代表当地典型的农田利用强度。通过土壤粒径分布分形特征,及基于土壤养分指标的土壤质量指数(SQI)、基于生产力数据的产量可持续性指数(SYI)分析,多角度探讨农田在不同利用强度下的土壤质量分异特征。研究表明农田位置与人为管理强度会对土壤质量产生重要影响,在绿洲边缘对农田开发利用应当采取谨慎的态度及合理的管理方式。研究在客观分析并揭示绿洲化进程中农田土壤质量分异的同时,也为绿洲农田可持续利用管理提供科学建议。     

长江上游不同植物篱系统的土壤物理性质

在长江上游现有植物篱调查的基础上,对3种不同植物篱(乔木类、灌木类和草本类)不同位置的土壤物理性质进行了分析.结果表明:与植物篱带间相比,研究区3种不同类型植物篱带内土壤物理性质均得到了显著改善和提高;乔木类、草本类和灌木类植物篱带内土壤孔隙度、含水量、饱和导水率、水稳性团聚体含量、抗蚀指数、抗冲指数和土壤粘粒含量平均值分别提高了18.8%、30.1%、12.9%、139.3%、108.3%、95.9%和25.5%,土壤容重和土壤沙粒含量分别平均减小17.3%和9.6%;3种不同植物篱带内的土壤物理性质存在差异性,乔木类植物篱带内土壤抗冲性指数最大,灌木类植物篱带内土壤孔隙度、含水量、饱和导水率、抗蚀指数、水稳性团聚体含量、土壤粘粒含量高于乔木类和草本类,其土壤容重则低于乔木类和草本类;植物篱对植物篱-坡耕地系统内不同位置土壤物理性质影响程度的差异导致了土壤物理性质各指标在植物篱带内、带上、带下和带间坡耕地也存在一定的变异性,乔木类植物篱土壤水分含量、抗蚀指数、饱和导水率和土壤粘粒含量的变异系数大于灌木类和草本类植物篱,灌木类植物篱土壤容重、孔隙度、水稳性团聚体含量和抗冲指数的变异系数高于乔木类和草本类植物篱...     

不同土地利用情景下汾河上游地区碳储量评估

陆地生态系统碳储量对预测气候变化、温室气体排放和减少等具有重要意义,而土地利用格局变化是研究陆地生态系统碳储量的基础,它直接影响陆地生态系统结构及分布情况,进而改变陆地生态系统碳储量。运用SDCLUE-S复合模型模拟了未来不同情景下汾河上游土地利用情况,并采用InVEST模型测算了不同时期下研究区碳储量情况。结果表明:2007—2017年汾河上游草地、未利用地及水体面积减少,耕地、建设用地、林地增加,自然增长情景与生态保护情景下2030年土地利用格局差异较大,耕地、建设用地、林地及水体呈相反趋势发展。2017年汾河上游生态系统碳储量和碳密度分别为58977910.98t和147.54t/hm²,与2007年相比增加了1237143.02t和3.09t/hm²。2017—2030年自然增长情景下汾河上游生态系统碳储量和碳密度显著下降,主要原因是林地、草地面积减少,建设用地增加,生态保护情景下显著增加,碳储量和碳密度分别为59142210.16t和147.95t/hm²。生态保护情景能够有效提高区域生态系统碳储量,但同时要考虑社会经济可持续发展,因此研究区在未来发展规划中应基于生态保护情景,统筹各项资源,保障经济发展。     

塔里木河中游绿洲盐漠带典型盐生植物光谱特征

盐生植物作为干旱区绿洲重要的生命支持系统, 对于维持绿洲生态系统平衡起着核心的作用。很多学者对此展开了大量研究, 但是对盐生植物的光谱特征研究较少, 因此, 该文以渭干河-库车河三角洲绿洲盐漠带典型盐生植物为研究对象, 利用FieldSpec Pro FR便携式地物波谱仪, 2010年10月通过对盐穗木(Halostachys caspica)、盐节木(Halocnemum strobilaceum)、骆驼刺(Alhagi sparsifolia)、白刺(Nitrarria sibirica)、柽柳(Tamarix ramosissima)、花花柴(Karelinia caspia)及芦苇(Phragmites australis)野外光谱数据采集和处理, 获得了这7种盐生植物的高光谱数据, 然后采用光谱学分析方法分析其特征变化, 结果表明: (1)采用Percentile Filter平滑方法进行光谱噪声去除, 有很好的去除噪音效果。(2)对3种类型盐生植物样本的原始光谱曲线提取光谱吸收特征参数, 结果发现稀盐盐生植物、泌盐盐生植物、拒盐盐生植物的波谷波长位置接近, 说明盐生植物的吸收波段特征有一定的相似性。(3)对盐生植物光谱反射曲线进行归一化处理, 发现在消除土壤等背景影响、突出目标及消除同物异谱现象上具有很好的效果, 能够提高盐生植被的识别精度。(4)应用二阶导数的方法得到盐生植物识别的9个最佳波段: 510、550、690、730、950、1150、1210、1290和1310 nm。研究成果不仅可以为盐漠带植物的高光谱遥感数据处理提供一定的科学依据, 而且可以为盐漠带盐生植物的遥感识别和分类提供一定的参考。     

塔里木河下游不同地下水位下土壤种子库特征

选取塔里木河下游不同地下水位的25个天然植物群落样地,进行土壤种子库取样,通过萌发试验分析不同地下水位条件下土壤种子库的密度、物种多样性、生活型比例及土壤种子库与植物群落的相似性等特征.结果表明,在干旱地区,地下水位的高低不仅影响植物群落的种类和组成,而且也影响土壤种子库的密度和组成.随着地下水位的逐渐下降,植物群落退化程度的加重也反映到种子库上,表现为种子库密度减少、物种多样性下降、生活型逐渐单一,同时植物群落与土壤种子库的相似性系数也逐渐降低.该研究有助于丰富干旱区土壤种子库的理论和指导塔里木河下游的生态恢复实践.     

基于生境质量的绿洲城镇空间扩展模拟研究——以黑河中游地区为例

绿洲是生态环境极为脆弱的区域。实现绿洲城镇化与生态安全的双赢,是干旱区面临的重大问题。传统城镇空间扩展模拟研究,只是单向考虑了城镇发展趋势,而较少兼顾区域生境质量的约束。利用1992、2000、2008、2015年四期Landsat TM、ETM+、OLI遥感影像数据,以黑河中游地区为例。从城镇空间扩展与生态环境协调发展的角度出发,通过InVEST模型与SLEUTH模型的结合,将生境质量的评估结果融入到城镇扩展模型中,对研究区2015—2030年城镇扩展的土地利用变化格局进行模拟。研究表明:①生境质量整体较低,质量阶序和退化程度分异明显。高、中等级生境质量区域主要分布在黑河干流沿线和绿洲核心区,分别占5.69%、32.77%,生境退化程度高;低等级生境质量区域主要分布在戈壁荒漠区和城镇建设区,占61.54%,生境退化程度低。②生境质量对城镇空间扩展的约束作用显著。相比较无生境质量约束,2030年城镇建设用地面积和占用生态用地面积分别减少了27.08%、63.61%,并且,城镇斑块间连接性较好、集聚程度高,以"填充式"扩展为主。③城镇空间扩展总体体现了生境质量的要求。2030年新增城镇建...     

西辽河上游生境质量时空演变特征与影响机制

西辽河上游是我国辽河流域的重要水源地,其生境质量的好坏关系到下游流域生态安全和人类福祉。然而针对西辽河上游生境质量及其影响机制的研究还有待深入。基于ArcGIS软件、InVEST模型,定量分析了西辽河上游1980—2018年土地利用和生境质量的时空演变特征;并进一步探究了西辽河上游生境质量变化的主要驱动因子。结果表明：(1)1980—2018年,西辽河上游草地面积较1980年下降了21.93%,其中大部分转化为林地(7719.09 km²)、耕地(6014.90 km²)和裸地等(3025.71 km²)等,各斑块的空间分布异质性增加;尽管研究期内,林地面积较基期大幅度提升了48.67%,但全区域平均生境质量指数由0.74下降到0.72。(2)该地区无论在区域本底环境和区域社会经济发展水平上,均对于西辽河上游的生境质量改善产生了积极作用,年均气温(0.218)、降水(0.229)、地区生产总值(0.850)和受教育程度(0.132)与生境质量指数呈现较为明显的正相关关系;然而,本地区城镇化速率(-1.137)、景观分离度...