巨桉人工林地土壤微生物类群的生态分布规律

研究了四川省洪雅县巨桉人工林地土壤微生物数量及其类群分布规律.结果表明,洪雅县巨桉人工林地土壤微生物数量具有明显的季节变化,各样地均以秋季最多,达到17.42×10⁶CFU·g^-1,春季次之,夏季最少.土壤微生物主要集中在0～20cm的土层,随着土层的加深,微生物数量迅速减少;在0～60cm土层,同一类群微生物数量变动范围较大,其中好气性细菌0.31×10⁶～14.39×10⁶CFU·g^-1,放线菌0.06×10⁶～0.79×10⁶CFU·g^-1,真菌0.02×10⁶～0.07×10⁶CFU·g^-1,厌氧细菌0.07×10⁶～3.22×10⁶CFU·g^-1.巨桉人工林地微生物以细菌为主要类群,占微生物总数的92.83%以上,其次是放线菌和真菌,其微生物组成结构合理.与青冈次生林和农耕地相比,巨桉人工林地微生物数量远远高于青冈次生林地,有利于土壤微生物生长.细菌生理类群的Simpson多样性指数和Shannon-Wiener多样性指数分别达到0.773和1.896.     

不同林龄尾巨桉人工林土壤养分与微生物的耦合关系

基于对广西东南部不同林龄尾巨桉人工林下土壤养分和微生物测定及典范对应分析,探讨了不同林龄尾巨桉林土壤养分、微生物特征及其相互关系。结果表明:(1)不同林龄尾巨桉人工林下土壤有效磷和pH值的林龄效应不显著,土壤有机质、全氮、全钾、碱解氮随林龄增加基本上呈先增后减趋势,但各养分含量最高点的林龄有所不同。(2)土壤微生物种群总数、细菌、真菌及放线菌数量含量的林龄效应明显,土壤微生物种群总数量、细菌、真菌均在3a和8a龄林地含量较高,而且微生物种群中细菌比例最大,放线菌次之,真菌最小;细菌、真菌数量变化趋势相似,随林龄增长表现为增长减少再增长的趋势,放线菌数量变化没有一定规律。(3)微生物量碳(Cmic)、氮(Nmic)、磷(Pmic)的林龄效应均比较明显,Cmic从1a～8a龄林地呈折线变化,最高峰位于8a龄林地,1a龄林地次之;Nmic的变化趋势呈"V"状,1a和8a龄林地含量基本相同,最低点出现在3a龄林地;Pmic含量变化情况则相反,最高点位于5a龄林地,1a、8a龄林地含量较低。(4)典范对应分析表明,5个不同林龄尾巨桉人工林地土壤主要养分与微生物大部分不呈正相关或相关性不显著,说明影响土壤养分、微生物及其之间的关系不仅受林龄的影响,地形等其他因素也起到很大作用。     

巨桉人工林土壤动物群落结构特征

为深入了解巨桉人工林生物养分循环及土壤肥力变迁,客观全面地评价巨桉人工林的生态效益,对比研究了四川省洪雅县巨桉人工林和青冈次生林土壤动物群落结构特征。研究方法,大型土壤动物采用野外分层手捡计数,中小型土壤动物用取土器分层取土,带回室内分别用干湿漏斗分离并镜检。结果表明：（1）洪雅巨桉人工林共获1312头土壤动物,分属6门10纲21目,其优势类群分别为蜱螨目、弹尾目、线虫纲、膜翅目;（2）巨桉人工林土壤动物群落的类群数和个体数均低于青冈次生林．其Shannon—Wiener指数和密度一类群指数分别为1．818和4．002,低于青冈次生林的1．963和8．091;（3）巨桉人工林土壤动物群落中腐食性同功能种团比例为81．78％高于青冈次生林的64．18％;（4）巨桉人工林与青冈次生林土壤动物密度剖面分布具明显表聚性,二者经F-检验无显著差异;（5）巨桉人工林与青冈次生林土壤动物群落有比较高的Jaccard相似性系数和Gower,系数,表明两类林分在土壤动物类群和个体数量分布上有比较大的相似度。     

不同密度巨桉人工林土壤有机碳及微生物量碳氮特征

通过原位试验,对华西雨屏区不同密度[833株·hm-2(A1)、1 333株·hm-2(A2)、2 222株·hm-2(A3)]巨桉(Eucalyptus grandis)人工林土壤有机碳和微生物生物量碳氮动态特征进行了研究。结果显示:(1)各密度巨桉林分土壤有机碳含量在夏季和秋季较高,春季和冬季较低,但季节变化相对平稳,而它们土壤有机碳含量年平均值分别为22.54g·kg-1(A1)、19.76g·kg-1(A2)、16.84g·kg-1(A3),且密度间差异达到显著水平。(2)各密度林分土壤微生物生物量碳氮呈现出与土壤有机碳相似的规律性季节变化,随着林分密度增加,林下土壤微生物生物量碳氮含量减小。(3)土壤微生物熵一年内的波动较小,分别处于2.30%~2.44%(A1)、2.14%~2.39%(A2)、2.47%~2.69%(A3)之间。(4)各密度林分土壤微生物生物量碳氮含量与其立地土壤有机碳、水解氮、有效磷、速效钾均存在显著相关关系。研究表明,华西雨屏区不同密度巨桉人工林土壤有机碳含量、微生物生物量碳氮含量、微生物熵季节变化相对平稳,但受到人工林密度的显著影响,并随巨桉密度增加土壤有机碳含量、微生物生物量碳氮含量有降低的趋势。     

巨桉家系主要产量性状遗传相关分析

遗传相关分析表明,巨桉家系各性状间相关极显著,胸径与材积的遗传相关比树高与材积之间的遗传相关更密切。遗传相关系数大于表型相关系数,以遗传相关系数进行间接选择较科学。通径分析进一步揭示,胸径是构成巨桉单株材积的最主要因素。     

喀斯特峰丛洼地植被演替对土壤微生物生物量碳、氮及酶活性的影响

采用经典统计分析与通径分析,研究了桂西北喀斯特峰丛洼地4种植被演替阶段(草丛、灌木林、次生林、原生林)表层(0—15 cm)土壤微生物生物量和土壤酶活性的变化特征,探讨了其与土壤理化性质之间的关系。结果表明:土壤微生物生物量和土壤酶活性随植被正向演替的变化规律并不完全一致。土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮和碱性磷酸酶活性整体表现为随植被正向演替而增加。而土壤蔗糖酶活性表现为:次生林草丛≈灌木林原生林,脲酶活性表现为:草丛≈次生林≈灌木林原生林。通径分析结果表明,土壤微生物生物量的直接影响因素和主要影响因素为土壤有机碳;蔗糖酶活性的直接影响因素为土壤有机碳和土壤微生物生物量碳,而从总效应来看,各因素对蔗糖酶活性的影响均较小;脲酶和碱性磷酸酶活性的直接影响因素和主要影响因素均为全氮,但全氮对脲酶活性表现为强烈的负效应,而对碱性磷酸酶活性表现为强烈的正效应。此外,土壤微生物生物量碳、氮及蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性的剩余通径系数均较大,说明存在其它未被考虑因素对其具有影响。     

割草频率对土壤微生物数量和植物地下生物量的影响

以内蒙古锡林郭勒羊草(Leymuschinensis)草原为对象,研究了割草频率对土壤微生物数量和植物地下生物量的影响。结果表明,经过17年的割草,土壤微生物的数量和植物地下生物量均随割草频率的增加而降低。根据割草频率的土壤微生物数量和植物地下生物量的变化,提出较为合理的割草频率是割1年休1年,其次是割2年休1年。但是,多年围封不割草,不仅造成大量牧草资源的浪费,也削弱了微生物在土壤养分转化过程中的作用。     

高寒草甸不同植被土壤微生物数量及微生物生物量的特征

用稀释平板法和氯仿熏蒸法研究了藏嵩草草甸、小嵩草草甸、矮嵩草草甸、禾草草甸、杂类草草甸及金露梅灌丛土壤的微生物数量、生物量及有机质的变化特征.结果表明:0～40 cm土层细菌和放线菌数量、微生物生物量碳和土壤有机质含量均以藏嵩草草甸最高,其微生物生物量及土壤有机质显著高于其它5种植被;真菌数量以金露梅灌丛最高;由表层到深层,随着土壤深度的增加以上各项指标均呈下降趋势.通径分析表明:土壤各生物环境因子之间存在着不同程度的相关性;土壤微生物数量、生物量及土壤有机质含量均与土壤水分含量存在显著的相关关系,说明土壤水分是调节高寒草甸生态系统土壤微生物代谢及物质转化的关键因子.     

雷州半岛尾巨桉人工林土壤呼吸动态变化及其对气象因子的响应

为探讨桉树(Eucalyptus spp.)人工林土壤呼吸及其对气象因子的响应,采用LI-8100A土壤碳通量自动测量系统,对雷州半岛北部尾巨桉(E.urophylla×E.grandis)人工林的土壤呼吸速率进行监测。结果表明,尾巨桉人工林土壤呼吸速率具有明显的时间变化特征,表现为单峰曲线型变化趋势,2016年5月和翌年2月分别达到最高值[(3.17±0.12)μmol m–2s–1]和最低值[(1.18±0.16)μmol m–2s–1],年均值为(2.34±0.70)μmol m–2s–1。根据相关系数,土壤呼吸速率的影响因子以土壤温度气温气压光合有效辐射饱和水汽压差土壤湿度。主成分分析表明,温度、光合有效辐射等引起的热能量变异和土壤湿度等引起的水分变异是土壤呼吸速率的主要影响因子。回归分析表明,气象因子综合模型能解释土壤呼吸速率94.0%的变异情况,模型可靠性较高。尾巨桉林土壤表面全年CO2通量为893.31 g C m–2a–1。气象因子的综合作用能更全面地解释土壤呼吸的时间变异情况。     

巨桉种源/家系综合选择研究

为选择巨桉(Eucalyptus grandis)优良种源,对其13个种源177个家系性状进行遗传分析。结果表明,22月生巨桉除生长量在区组间差异显著外,其他性状在种源、家系和区组间均存在极显著的差异;50月生时各性状差异均达极显著水平。50月生时,单株材积位于前四的种源分别是2号(来自昆士兰州Copperlode)、3号(来自昆士兰州Ravenshoe)、1号(来自昆士兰州N W Townsille)和11号(来自四川省黑龙滩)。50月生时,有78个家系的单株材积增长量超过总体家系平均值(0.08 m3),位于前三的家系是分别为2号(来自2号种源)、156号(来自福建天马东溪的10号种源)和93号(来自昆士兰州Bambaroo的8号种源)。50月生巨桉的胸径、树高、单株材积、干形、分枝和冠幅的遗传力分别为0.56、0.91、0.73、0.67、0.64和0.76;这些性状的表型变异系数分别为26.64%、29.37%、64.41%、17.58%、15.26%和45.80%;遗传变异系数分别为25.94%、24.30%、60.97%、28.59%、26.07%和42.96%。相关性分析表明,冠幅和分枝呈较小的负相关,其余各性状间均呈正相关性。结合生长指标和形质指标,最终筛选出4个优良种源和18个优良家系。     

巨桉BRI1基因的克隆和表达分析

为了解BRI1基因在巨桉中的功能,采用PCR技术克隆了EgrBRI1基因,分析了EgrBRI1的生物信息学和亚细胞定位,并对EgrBRI1基因响应激素和胁迫的差异表达进行了分析。结果表明,EgrBRI1基因全长3 893 bp,编码1 197个氨基酸。EgrBRI1蛋白稳定,空间结构复杂,存在3个motifs,主要定位于细胞膜。茉莉酸甲酯和油菜素内酯(BR)处理后,EgrBRI1基因在叶片中的表达上升,而水杨酸处理则没有明显的变化。盐胁迫和冷胁迫下,EgrBRI1基因表达表现为先下降后上升的趋势。因此,EgrBRI1基因能快速对外施激素做出响应,并在巨桉抗逆方面发挥重要作用,这可能是通过对BR信号的响应来实现的。     

巨桉EgrGBF1基因的克隆和表达模式分析

G-box结合蛋白(GBF)是一类能够识别并结合G-box的转录因子,广泛参与植物基因响应外界刺激的表达调控。通过巨桉(Eucalyptus grandis)初生生长到次生生长的转录组测序筛选出差异表达基因EgrGBF1,为探讨其在桉树生长发育中的功能,从巨桉中克隆了该基因,并进行了结构和进化分析。结果表明,EgrGBF1编码区长度为984 bp,编码327个氨基酸, 存在2个转录本,分别命名为EgrGBF1α和EgrGBF1β。实时荧光定量PCR结果表明,EgrGBF1α和EgrGBF1β在不同组织中,不同激素、胁迫处理下的表达模式不同,EgrGBF1α主要在茎尖表达,沿节间向下表达量逐渐降低,而EgrGBF1β在韧皮部高表达,在节间的表达量无显著差异。在水杨酸和缺硼处理下,EgrGBF1α和EgrGBF1β的表达趋势相反。EgrGBF1α在缺磷处理168 h的表达量最高,而EgrGBF1β在处理6 h的表达量最高。因此,EgrGBF1在桉树生长发育以及响应胁迫中发挥着重要作用,且转录本EgrGBF1α和EgrGBF1β可能具有不同的功能。     

丛枝菌根真菌响应桉树茄科雷尔氏菌侵染进程基因的筛选与鉴定

【背景】桉树(Eucalyptus)青枯病危害严重,丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)与桉树共生影响桉树对青枯病的抗性,而AMF响应桉树青枯菌侵染的机制仍不清楚。【目的】探索AMF响应桉树茄科雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)的侵染机制。【方法】以非菌根化和异形根孢囊霉(Rhizophagus irregularis)菌根化巨桉(Eucalyptus grandis)分别受茄科雷尔氏菌侵染0、24、48和96 h接种后(hour post-inoculated, hpi)的根系组织为研究对象,基于转录组测序筛选和鉴定菌根化巨桉根系中异形根孢囊霉响应茄科雷尔氏菌侵染的基因信息。【结果】与对应非菌根化桉树受茄科雷尔氏菌侵染的时间点相比,菌根化桉树中异形根孢囊霉响应青枯菌侵染显著差异表达基因为3 382–5 989个,随青枯侵染时间进程的增加,异形根孢囊霉特异性响应茄科雷尔氏菌侵染差异表达基因数量逐渐增多。茄科雷尔氏菌侵染24 hpi时,异形根孢囊霉显著富集共生体生长、孢子形成和凋亡信号通路、铁载体等相关基因;茄科雷尔氏菌侵...     

滇南亚高山巨桉种源/家系变异及早期选择研究

为筛选滇南亚高山的巨桉(Eucalyptus grandis)优良品系,对53月生的巨桉11种源173家系的生长性状进行分析。结果表明,所有生长性状在种源和家系间均呈极显著差异;胸径、树高、单株材积、干形、分枝和冠幅的表型和遗传变异系数分别为26.90%~28.84%、23.84%~25.28%、62.34~67.55、13.04%~25.62%、13.04%~25.41%和35.07~39.93,各性状种源遗传力为0.94~0.96,家系遗传力为0.88~0.95。相关分析表明,胸径与树高、单株材积、干形和冠幅呈极显著正相关,树高与其他性状均呈极显著正相关关系,干形与分枝的相关系数为0.70,冠幅与干形和分枝均呈负相关关系(r2=-0.03)。单株材积的遗传增益始终最大,以5%为入选率时,遗传增益高达66.11%;入选率不同,胸径与树高、干形与分枝的遗传增益的变化趋势基本相同,但不同性状的遗传增益值的排序发生变化。以10%为入选率,经综合指数选择有17个家系入选,均来自1号(昆士兰Copperlode)、4号(昆士兰Koombooloomba)、6号(昆士兰Copperlode Falls Dam)、7号(昆士兰Bambaroo)、9号(福建天马东溪)和11号(四川乐山)种源,2号(昆士兰Ravenshoe)和8号(昆士兰Tully Gorge National Park)种源表现最差,排前6名的家系为289号、283号、2号、42号、121号和82号,也分别分布在入选种源中,说明入选家系不仅生长优良而且遗传多样性比较丰富。     

巨桉和天竺桂幼树对不同浓度SO2的光合生理响应

二氧化硫是大气主要污染物之一,可对植物的关键生理过程光合作用产生重要影响。利用密闭环境控制室熏气处理,研究不同浓度(自然状态下浓度、0.5mg·L-1、1.5mg·L-1、3.0mg·L-1)SO2对盆栽巨桉和天竺桂幼树叶绿素含量、光响应曲线、光合特征参数、光合日变化及硫含量的影响。结果表明:(1)SO2胁迫显著减少了巨桉叶绿素a、b含量,且叶绿素a/b值显著降低,而天竺桂在SO2胁迫下叶绿素a、b含量显著增加,叶绿素a/b值无显著影响。(2)SO2胁迫显著抑制了两树种的净光合速率(Pn);在SO2胁迫下巨桉气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)显著上升,而天竺桂的Gs和Tr显著被SO2抑制,Ci随SO2浓度的增加先升高后降低。(3)巨桉表观量子效率(AQY)、暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)及天竺桂Rd和LCP均随着SO2浓度的增加而先升高后降低,而天竺桂的AQY和LSP逐渐降低。(4)一天中,SO2胁迫显著提高了巨桉Pn、Gs和Tr,而对天竺桂Pn无显著影响,较低浓度SO2胁迫显著促进了天竺桂Gs和Tr,高浓度SO2胁迫则显著抑制其Gs和Tr;SO2胁迫显著抑制了两种植物的Ci。(5)SO2胁迫下,巨桉和天竺桂幼树叶片硫含量均显著增加。研究认为,巨桉对较低浓度的SO2胁迫有一定的适应能力,但对高浓度SO2胁迫的抗性不如天竺桂强,这可能与二者不同的叶片形态及生理特性有关。     

巨桉不同状态叶片浸提液对萝卜幼苗形态和抗性生理特性的影响

以珍珠岩作为基质,选择4年生巨桉(Eucalyptus grandis)嫩叶(T1)、老叶(T2)、表层凋落叶(T3)、腐解凋落叶(T4)4种状态的叶片,每种状态叶片设置3个浸提液浓度水平[分别称取风干叶片30g、15g和7.5g加入900mL蒸馏水进行浸提,以蒸馏水为对照(CK)],采用水培法研究了不同状态叶片浸提液对萝卜(Raphanus sativus)幼苗形态生长和抗性生理特性的影响。结果显示:(1)巨桉不同状态叶片浸提液显著抑制了萝卜幼苗的根长,其中嫩叶的抑制作用最强,腐解凋落叶抑制作用最弱。(2)各状态叶片浸提液处理后萝卜幼苗中过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活性均呈现升高趋势,嫩叶各浓度处理以及其他状态叶片的高浓度处理下超氧化物歧化酶(SOD)活性升高,而其余浓度处理的SOD活性降低。(3)各状态叶片浸提液处理萝卜幼苗的丙二醛(MDA)含量在低浓度处理时低于CK,其余处理下则高于CK。(4)嫩叶各浓度处理萝卜幼苗的可溶性糖(SS)含量显著高于CK,且随着老叶和表层凋落叶浸提液浓度的升高,幼苗SS含量先升后降,腐解凋落叶各浓度处理下则呈渐增的趋势;而可溶性蛋白(SP)含量则随浸提液浓度的增加而升高,且T2和T3两种状态叶片的各浓度处理与CK差异显著。研究表明,巨桉不同状态叶片浸提液对萝卜幼苗生长和抗性生理产生了强烈的抑制作用,其中以嫩叶最强,老叶和表层凋落叶次之,腐解凋落叶最弱。     

不同施氮水平对巨桉幼树耐旱生理特征的影响

采用盆栽方法,研究了巨桉幼树在N0(不施氮)、N1(1.4g尿素·盆-1)、N2(2.8g尿素·盆-1)3个氮处理水平下,连续干旱不同时间[分别停水0(D0)、3、6、9、12、15、18d]时巨桉的生理响应。结果显示:(1)除D0外,试验期内N1和N2处理的巨桉叶片含水量(LWC)、叶片相对含水量(LRWC)和叶片保水力(LWHC)基本低于N0水平,尤其在干旱中期最为明显,表明在干旱胁迫前施氮可能对巨桉叶片水分生理产生负面作用。(2)干旱初期,氮处理间的可溶性蛋白(SP)和可溶性糖(SS)含量的差异不大,而干旱处理后期(9~18d),N0处理的SP和SS较初期明显增加,但N1和N2处理相对于N0变化较为平缓,表明施氮不利于SP和SS积累;N1和N2处理下脯氨酸(Pro)含量的增幅随着干旱胁迫时间的延长明显大于N0处理。(3)随干旱时间延长干旱程度加重,N1、N2处理巨桉叶片过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量明显高于N0处理,表明施氮使得巨桉在干旱条件下水分缺乏更为严重,产生更多的活性氧(ROS)。(4)整个干旱处理期内,施氮并未显著改变巨桉的超氧化物歧化酶(SOD)活性和抗坏血酸(AsA)含量,但N1和N2的过氧化物酶(POD)活性明显高于N0。(5)施氮增加了巨桉叶片的色素含量并在干旱初期和中期保持较高水平,在干旱初期(0~3d)增加了巨桉叶片的净光合速率(Pn),但随着干旱时间的延长而迅速下降;施氮(N1、N2)的蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)在干旱初期均显著小于N0,但在干旱中后期(6d以后)各处理间差异不显著且均处于极低水平。研究表明,水分充足时施氮有助于增强巨桉的光合同化能力,促进其生长,但遇到持续干旱时施氮更易面临水分亏缺,降低其抵抗干旱的能力,因此在巨桉人工林的经营管理过程中,不应在干旱或季节性干旱即将到来之前施氮,若干旱过程中需施氮则应采取灌溉等途径保证其充足的水分供应。     

巨桉凋落叶分解对牧草生长和光合特性及土壤酶活性的影响

采用盆栽试验,研究了巨桉凋落叶(0、50、100、150g凋落叶分别与8kg土壤混合)在分解过程中对牧草老芒麦和红三叶生长和光合生理特性的影响以及几种土壤酶活性的动态响应。结果显示:(1)两种牧草的草层高和生物量均随土壤中凋落叶剂量增大而减小,草层高受抑制的程度随分解时间延长而先强后弱。(2)凋落叶处理促进了老芒麦的净光合速率(Pn),使其对光和CO2的适应范围增大,表观量子效率(AQY)(50g处理除外)和羧化速率(CE)升高,对红三叶的光适应范围也有促进作用,并在低剂量(50g)下提升其Pn、AQY和CE,但降低其CO2适应范围;两种牧草暗呼吸速率(Rd)或光呼吸速率(Rp)几乎在各凋落叶处理下均高于CK。(3)红三叶的生长和光合生理受到的化感综合效应(平均0.317)小于老芒麦(平均0.380),表现出更强的抗性。(4)凋落叶在分解到20~60d时明显促进了土壤磷酸酶活性,在20~40d时明显促进了蔗糖酶活性,之后促进作用减弱,并与两种受体草层高受抑制作用的动态变化趋势一致;过氧化氢酶和脲酶活性受影响的程度较小。研究认为,巨桉凋落叶分解,通过释放化感物质直接或间接地作用于受体,尽管受体可能通过提高对光和CO2的利用能力来应对化感胁迫,但其呼吸消耗增大,生长始终表现为受到抑制。