青藏高原东部高寒灌丛生物量分配对模拟增温的响应

植物生物量分配特征的变化反映了不同环境条件下植物的适应策略,全球气候变暖正在改变青藏高原高寒生态系统植被动态和生物量分配格局。然而,到目前为止,有关青藏高原高寒灌丛生物量分配特征对气候变暖的响应研究较少。为了探究气候变暖对高寒灌丛生物量分配的影响,以青藏高原东部典型的窄叶鲜卑花高寒灌丛为研究对象,分析了高寒灌丛灌木层、草本层和群落水平生物量分配特征对开顶式生长室（OTC）模拟增温的响应。研究结果表明：整个生长季节,模拟增温使空气温度和表层土壤温度分别升高0.6℃和1.2℃,使表层土壤水分含量下降2.7%。模拟增温使草本层和群落地上生物量显著增加57.8%和7.2%,使灌木层、草本层和群落根系生物量显著增加42.5%、105.6%和45.6%。然而,模拟增温没有显著影响灌木层地上生物量。同时,模拟增温使灌木层、草本层和群落总生物量显著增加25.6%、85.7%和28.4%,使灌木层、草本层和群落根冠比显著增加33.2%、30.4%和36.0%。由此可见,模拟增温在促进高寒灌丛生物量生产的同时将显著提高向地下根系部分的分配比例。Pearson相关分析表明,高寒灌丛生物量分配与空气温度、土壤温度和土壤硝态氮含量呈显著正相关关系;多元线性回归分析结果也表明,空气温度、土壤温度和土壤硝态氮含量解释了高寒灌丛生物量分配变异的50.8%以上。这些结果表明,青藏高原东部高寒灌丛植被能够通过调节生物量分配模式应对未来气候变暖。     

新疆外来入侵植物意大利苍耳和刺苍耳种子的越冬性能

入侵新疆的外来植物意大利苍耳和刺苍耳的果实于深秋季节成熟后,便开始陆续脱落。脱离母体的果实可能会落置在干燥的地面上,还有可能会掉落在水体中,还有部分果实会保留在枝条上并不脱落直到翌年春天。由于越冬生境的差异会直接影响翌年春天种子的萌发活性,为了评价外来入侵植物意大利苍耳和刺苍耳的入侵能力,预测其潜在分布区,为对其实施有效防控提供科学指导。故模拟了其种子在新疆自然条件下可能遭遇的冬季生境类型,设计了4种实验处理,即低温换水浸泡(模拟了落入流水或大型水体中结冰前的生境)、低温不换水浸泡(模拟了落入小型静水中结冰前的生境)、冰冻(模拟了落入水体中结冰后的生境)和干燥冷冻处理(模拟了掉落在干燥地面或一直停留在植株上的生境类型),并以室温干燥储存为对照。处理90 d后,进行种子萌发实验,结果显示干冻、冰冻及低温换水浸泡处理后意大利苍耳的萌发率与对照组无显著差异,不换水浸泡处理降低了意大利苍耳种子的活力,显著降低了其萌发能力。而干冻处理对刺苍耳种子的萌发没有影响,冷水浸泡(换水浸泡和不换水浸泡)显著降低刺苍耳的萌发率,与对照组相比分别下降了37%、65%。冰冻处理后刺苍耳没有萌发。说明意大利苍耳种子对新疆的各种越冬生境均有较好的耐受性,而刺苍耳种子对低温和水淹环境的耐受性较差。鉴于二者种子萌芽习性的特点,建议在全疆范围内的中生、湿生和季节性水涝生境中对意大利苍耳实施全方位的监控,农田、林下、路边、渠旁、湖泊及水库周围都有可能成为其潜在的入侵地;对刺苍耳的重点监测区域则应当放在低纬度、低海拔的中生和中旱生生境,尤其要切实加强南疆各国际口岸进口货物的检疫工作。     

亚热带几种典型稻田与旱作土壤中外源输入秸秆的分解与转化差异

选取亚热带四种典型母质(花岗岩风化物、第四纪红色粘土、板页岩风化物、近代河流沉积物)发育的稻田土壤,以毗邻的旱作土壤为对比,通过室内模拟培养试验研究45%田间持水量(WHC)条件下稻田和旱作土壤中外源输入秸秆矿化和转化的特征与差异。结果表明:在180 d的培养期内,所选4种稻田土壤中外源输入秸秆的累积矿化率(18%—21%)均显著低于对应的旱作土壤(21%—28%),外源秸秆的输入对土壤原有有机碳矿化的激发效应也是以稻田土壤(5%—30%)明显低于对应的旱作土壤(17%—65%)。外源秸秆在土壤中的分解产物主要向颗粒有机碳(POC)和铁铝结合态有机碳(Fe/Al-OC)分配,分配比例分别为9%—21%和12%—24%,其次为腐殖质碳(HMC)(11%—15%),而向微生物生物量碳(MBC)和溶解性有机碳(DOC)分配的比例极小,分别仅为2%—7%和0.1%-0.7%。与旱作土壤相比,稻田土壤中外源秸秆的分解产物向POC、Fe/Al-OC和MBC分配的比例较高,分别为15%—21%、17%—24%和6%—7%,而旱作土壤为9%—17%、13%—18%和2%—4%。此外,外源秸秆分解产物向2000—250μm水稳性粗团聚体分配的比例也以稻田土壤(10%—13%)高于旱作土壤(6%—7%),其它粒径中稻田与对应的旱作土壤之间并无显著差异。本研究结果说明,稻田土壤中外源输入秸秆的矿化率低于旱作土壤的现象在不同母质类型的土壤中可能普遍存在,这可能与稻田土壤中外源秸秆分解产物受水稳性团聚体的物理保护、与氧化铁铝的化学键合以及向有机碳稳定组分的分配作用较强有关,从而贡献于稻田土壤较高的有机碳积累。     

大兴安岭地区粘细菌资源的多样性及其生物活性

【背景】粘细菌是一类具有社会性行为的高等原核生物,其代谢产物具有丰富、多样、新颖的生物活性,是筛选天然药物的良好资源,具有很大的研究开发应用价值。【目的】分析大兴安岭地区粘细菌资源的多样性;分离纯化可培养的粘细菌,分析其抗菌活性并从中筛选对马铃薯晚疫病菌具有拮抗作用的菌株。【方法】通过变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对从大兴安岭地区采集的15个土样中粘细菌资源的多样性进行分析,利用兔粪诱导、大肠杆菌划线诱导和滤纸诱导3种方法从土样中分离可培养的粘细菌,结合形态观察、生理生化特征和16S rRNA基因序列分析确定这些菌株的分类地位,通过平板对峙法对其进行抗菌活性分析。【结果】DGGE的分析结果显示,15个土样中共鉴定到13个属的粘细菌,基本覆盖了大部分已知的粘细菌种属以及部分未分类的粘细菌,表现出了丰富的多样性。共分离得到88株菌,从中得到22株纯菌,经鉴定属于2个属(粘球菌属与珊瑚球菌属)8个种(黄色粘球菌、橙色粘球菌、变绿粘球菌、珊瑚粘球菌、具枝粘球菌、大孢珊瑚球菌、弱小珊瑚球菌和珊瑚状珊瑚球菌)。抗菌结果显示:22株纯菌均表现出可以对一种甚至多种指示菌产生抗性,其中19株抑制大肠杆菌的生长,14株抑制马铃薯晚疫病菌的生长,8株抑制金黄色葡萄球菌的生长,13株抑制酿酒酵母菌的生长,7株抑制枯草芽孢杆菌的生长。【结论】内蒙古大兴安岭地区蕴藏着丰富的粘细菌资源,粘球菌属及珊瑚球菌属可能为该地区粘细菌菌群中的优势菌。分离纯化出的粘细菌菌株均表现出抑制一种甚至多种指示菌生长的活性,其中64%的纯菌对马铃薯晚疫病菌产生抗性,具有进一步研究的潜在价值。     

刈割后黑麦草生理保护作用对其补偿性生长的影响

通过对黑麦草(Lolium perenne L)在轻度、中度、重度、全割刈割处理6 d和12 d后,残留叶片和叶片再生部分生长速率,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活力,丙二醛、可溶性糖、脯氨酸含量的分析以揭示在刈割胁迫后叶片抗氧护酶活力和渗透调节物含量与其补偿性生长的关系,以及牧草耐刈性的生理调控机理。结果表明,轻度和中度及全割后叶片生长速率均高于对照,重度刈割低于对照。全割后叶片补偿性生长最明显、轻度和中度次之,重度刈割无补偿性生长。对照黑麦草叶片各部位抗氧化酶和渗透调节物含量不同,叶片顶部MDA含量较高,伴随着较高的SOD、CAT活力和较高的脯氨酸含量;叶片基部MDA含量最低,SOD、CAT活力及脯氨酸含量也较低。与对照相比,不同强度刈割6 d黑麦草再生叶和叶片平均MDA含量、SOD和CAT活力、可溶性糖和脯氨酸含量均较低。而不同强度刈割12 d,黑麦草再生叶和叶片平均MDA含量仍较低,但SOD和CAT活力增高,脯氨酸含量增加,POD活力和可溶性糖含量低于对照。这表明刈割在减少了叶面积,降低光合能力的同时,刈割伤害胁迫启动了牧草补偿性生长使残留叶片快速生长,而且残留叶片面积与其补偿生长速率成正相关。另外,虽然不同强度刈割下叶片补偿性生长速率不同,但不同强度刈割(12 d)均激活残留叶片抗氧化保护酶系统和促进脯氨酸积累。在补偿生长过程中,CAT和SOD能及时清除残留叶片中积累的氧自由基,维持较低的膜脂过氧化和细胞膜完整性,积累的脯氨酸能维护细胞水分平衡。因此,抗氧化酶(SOD和CAT)和渗透调节物(脯氨酸)在黑麦草刈割后受伤部位快速自愈及残留叶片快速补偿生长中起重要生理保护作用。     

旅游开发对景观边缘植物溢出效应的影响

人类活动导致的景观改变能形成大量的生境缀块和边缘结构,对植物扩散产生重要影响。以植物个体运动生态学——种子扩散模式作为分类依据,对兴凯湖自然保护区游憩带与非游憩带、交通廊道与非交通廊道中动物扩散物种、风扩散物种、无助力扩散物种(包括重力扩散、弹射扩散等短距离扩散的物种)以及全部物种的边缘溢出效应分别进行对比分析。结果显示,游憩带动物扩散物种和全部物种的边缘溢出效应均明显弱于非游憩带;而风扩散物种在游憩带和非游憩带均有大量溢出;无助力扩散物种在这两个实验区的溢出效应均不明显。交通廊道中动物扩散物种的溢出效应显著弱于非交通廊道,但风扩散物种却明显强于非交通廊道;无助力扩散物种在两种廊道类型中同样只有少量溢出,且距离相对较短;总体溢出效应并未发现显著差异。这些结果表明,旅游开发对植物运动生态学产生了影响,最终导致了溢出效应的改变。     

水淹生境下秋华柳对Cd污染土壤微生物数量及酶活性的影响

三峡库区消落带面临水淹及Cd污染双重胁迫,为探究秋华柳(Salix variegata Franch.)在水淹条件下对Cd污染土壤的修复能力,以秋华柳扦插苗为试验材料,设置正常供水(CK)和水淹组(FL)两个水分处理方式,4个Cd浓度梯度:对照组(0mg/kg)、低浓度(0.5mg/kg)、中浓度(2mg/kg)及高浓度(10mg/kg),分别对处理60 d和120 d的土壤微生物数量及酶活性变化特征进行研究。试验结果表明:(1)Cd浓度处理均未显著影响土壤微生物数量(P0.05),水淹显著降低处理60 d土壤细菌数、真菌数及处理120 d的土壤放线菌数及真菌数(P0.05)。(2)种植秋华柳显著提高处理60 d土壤细菌数量(P0.05),对土壤放线菌、真菌数量也有一定提升。(3)Cd浓度处理显著影响处理60 d土壤磷酸酶活性及处理120 d脲酶活性(P0.05),水淹显著降低处理60 d土壤磷酸酶活性及处理120 d脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性(P0.05)。(4)正常供水及水淹条件下,种植秋华柳对土壤酶活均有一定改善作用。种植秋华柳显著提高了处理60 d土壤磷酸酶活性以及处理120 d脲酶和蔗糖酶活性(P0.05)。研究结果表明:水淹生境中,秋华柳对Cd污染土壤微生物数量及酶活性具有改善作用,在Cd污染土壤修复方面有一定应用前景。     

土荆芥挥发性化感物质诱导蚕豆保卫细胞死亡及信号调节

为了探讨入侵植物土荆芥的化感作用机制,以其入侵地广泛种植的农作物蚕豆叶片下表皮为受试材料,通过对保卫细胞的活性分析,研究了土荆芥挥发油及其两种主要成分α-萜品烯和对伞花素诱导保卫细胞死亡及其信号调节的机制。结果表明:土荆芥挥发油、α-萜品烯、对伞花素具有显著的细胞毒性,随着处理剂量增加,保卫细胞存活率显著下降,细胞核出现了畸形、碎裂和降解等程序性细胞死亡的典型特征;活性氧(Reactive oxygen species,ROS)、一氧化氮合酶(Nitric oxide synthetase,NOS)和Ca~(2+)的组织化学定位显示,在土芥挥发油、α-萜品烯和对伞花素作用下,保卫细胞内ROS、NOS和Ca~(2+)的水平明显高于对照组;活性氧清除剂(AsA)、Ca~(2+)螯合剂(EGTA)和硝酸还原酶抑制剂(NaN——3)均可有效缓解土荆芥挥发油、α-萜品烯和对伞花素的细胞毒性,显著提高了保卫细胞的存活率(P0.05)。上述结果表明,ROS、NO和Ca~(2+)参与了土荆芥挥发油、α-萜品烯和对伞花素诱导蚕豆保卫细胞死亡的信号调节过程。土荆芥挥发油、α-萜品烯和对伞花素诱导的保卫细胞死亡,可能是通过ROS和NO调控保卫细胞内Ca~(2+)水平的变化而引起的。     

水稻恢复系M630稻瘟病抗性改良及其代谢组研究

稻瘟病是水稻的主要病害之一,改良水稻稻瘟病抗性对水稻生产、推广具有重要意义.本研究以携带广谱抗稻瘟病基因Pi9材料9311-Pi9为供体,水稻优良恢复系M630为受体,将杂交、回交与分子标记辅助选择和背景筛选相结合,获得改良恢复系M630-Pi9.主要农艺性状和稻米品质分析显示改良后的M630-Pi9及其杂交组合徽两优...     

典型黑土区不同生态系统土壤团聚体有机碳分布特征

基于团聚体分组和闭蓄态微团聚体分离技术,利用典型黑土区27年长期定位试验,研究草地生态系统、农田生态系统和裸地生态系统下土壤团聚体及团聚体内部组分中有机碳的分布,以解析不同生态系统下土壤团聚体和有机碳固持间的关系,揭示黑土有机碳的物理稳定性机制。结果显示:与农田相比,草地土壤有机碳含量显著提高7.6%;裸地土壤有机碳含量显著下降14.1%。草地促进了大团聚体(250μm),尤其2000μm团聚体的形成,提高了土壤团聚体的稳定性;裸地则降低了土壤的团聚化程度及稳定性,大团聚体和微团聚体含量下降,粉粘粒含量相应增加。草地大团聚体中有机碳含量显著高于农田,且内部各组分有机碳含量均有显著提高,其中粗颗粒有机质、闭蓄态微团聚体和粉黏粒有机碳含量增幅分别为600%、54%和65%;裸地增加了粉粘粒结合有机碳含量,降低了大团聚体和微团聚体中有机碳含量,且大团聚体和微团聚体内部各组分有机碳含量均有所下降。3种生态系统类型土壤均以总粉粘粒结合有机碳为主,占土壤总有机碳52%—79%,其作为惰性碳库是黑土有机碳的重要组成部分。黑土有机碳的累积或损失主要表现为活性较强的有机碳库-团聚体中颗粒有机质的增加或减少,与农田相比,草地土壤有机碳的累积主要归因于大团聚体中粗颗粒有机质的增加,为总有机碳增量的3倍;裸地土壤有机碳的损失主要归因于微团聚体中总细颗粒有机质的减少,对总有机碳损失的贡献率为60%。