植物内生细菌的生物薄膜(biofilm)

生物薄膜(biofilm)指微生物菌体互相黏附一起或附着到一些材料表面,并由胞外多聚物基质对其包埋的生长状态。生物薄膜是微生物形成的对生存环境(包括定殖宿主)相适应的结构。近年来随着人们对微生物与环境相互作用研究的日益重视,对生物薄膜的研究已经迅速发展起来。该文从植物内生细菌的角度,总结并论述了生物薄膜结构形成、生理生化性质、以及生物学功能等,并针对当前国内对生物薄膜概念使用不规范甚至不正确的问题,提出了自己的观点。     

荒漠沙蒿根围AM真菌和DSE的空间分布

2009年7月在内蒙古黑城子北、多伦县城东和正蓝旗元上都遗址3个样地分别从0-10 cm、10-20 cm、20-30cm、30-40 cm和40-50 cm 5个土层采集沙蒿(Artemisia sphaerocephala)根围土壤和根样,系统研究了沙蒿根围AM真菌和DSE(Dark septate endophytes)的空间分布及与土壤因子的相关性。结果表明,沙蒿根系能被AM真菌高度侵染形成典型的I-型(Intermediate type)丛枝菌根,并发育形成泡囊和丛枝结构, 并与DSE形成良好的共生关系,样地生态条件和采样深度对AM真菌分布和活动有显著影响。黑城子样地孢子密度最高,元上都样地泡囊定殖率最高,不同样地间丛枝、菌丝、总定殖率和DSE定殖率无显著差异。孢子密度峰值出现在0-10cm表层土,并随土壤剖面深度增加而降低;泡囊定殖率峰值出现在10-20cm土层;AM真菌其他结构定殖率及DSE定殖率在各土层间差异不显著或变化无规律。孢子密度与AM真菌不同结构定殖率无显著相关性,与各土壤因子极显著正相关。泡囊定殖率与脲酶和碱性磷酸酶极显著负相关,与酸性磷酸酶显著负相关。菌丝定殖率、总定殖率及DSE定殖率与各土壤因子均无显著相关性。土壤碱解N和有机C与脲酶、酸性磷酸酶和碱性磷酸酶极显著正相关;土壤速效P与碱性磷酸酶极显著正相关,与脲酶显著正相关。对沙蒿根系AM真菌和DSE真菌分布和定殖规律的研究,可进一步明确AM真菌和DSE的生态功能,为利用菌根生物技术促进荒漠植被恢复和生态重建提供依据。     

覆膜对土壤-莴苣体系氮素分布和植物吸收的影响

覆膜种植作为全球广泛采用的农作物栽培方式,能改变土壤的水热生态效应,并影响元素的赋存状态。本文采用野外栽培实验,研究了覆膜对土壤—莴苣体系中氮素分布和植物吸收的规律。相比于不覆膜方式,覆膜对土壤含水率、pH值及脲酶活性的影响不明显,但减少了6.0%的土壤有机质、10.4%的硝态氮和1.3%的全氮含量,增加了6.5%的土壤铵态氮。单因素方差分析表明,土壤有机质及全氮含量的组间差异达到了显著性水平。覆膜方式下,氮素生理群落微生物中反硝化细菌占生理群落总数的77.8%—96.2%,氨化细菌、亚硝化细菌及硝化细菌各占1.8%—16.5%、0.6%—5.1%和0.4%—2.8%。与不覆膜相比,覆膜使氨化细菌平均值减少了28.2%,亚硝化、硝化及反硝化细菌平均值分别增加了119.8%、26.7%和48.7%。莴苣植株中的全氮含量变化规律为叶片>茎部>根部。覆膜使根部全氮含量降低了2.8% ,茎部与叶部则分别增加了10.5%和6.8%。覆膜使莴苣根部全氮的富集系数平均值降低了1.5%,迁移系数TF1（莴苣茎部和根部全氮的比值）和TF2（莴苣叶部和根部全氮的比值）平均值分别提高了12.5%和9.5%,影响较小。相关性分析表明,有机质与土壤全氮呈显著正相关（P < 0.05）,而脲酶、铵态氮及无机氮三者与亚硝化细菌均呈显著负相关（P < 0.05）。     

高温对两种卡帕藻的酶活性、色素含量与叶绿素荧光的影响

在室内采用静置培养法,以25℃为对照,研究高温(32℃、35℃和40℃)对长心卡帕藻Kappaphycus alvarezii与异枝卡帕藻K.striatum的硝酸还原酶(NR)和过氧化物酶(POD)活性、叶绿素a和藻红蛋白含量的影响,并采用调制叶绿素荧光技术,测定高温处理后2种藻的叶绿素荧光参数变化趋势.结果表明:高温对2种卡帕藻的NR和POD活性有显著影响.二者的NR活性均在35℃时最低,32℃时最高;异枝卡帕藻的POD活性在35℃时最高,而长心卡帕藻的在35℃时最低.在25-40℃之间,随着温度升高,异枝卡帕藻的叶绿素a含量逐渐减少,藻红蛋白含量先降后升,35℃时最高,而长心卡帕藻的两种色素含量皆在25℃时最高.在32-40℃条件下,随着温度升高,2种藻的实际光合效率(Y)和相对光合电子传递速率(ETR)明显下降,温度越高,下降程度越大;短期高温可刺激2种卡帕藻的光合活性增强,随着处理时间延长,异枝卡帕藻的光合活性下降,但差异不显著,而长心卡帕藻的光合活性显著下降.综合上述指标,显示32℃以上高温对2种卡帕藻产生胁迫,异枝卡帕藻对热胁迫的耐受力明显强于长心卡帕藻.     

普生轮藻浸提液对两种淡水藻类的化感抑制作用及其数学模型

利用大型水生植物的化感作用抑制水华藻类是水域生态学研究的热点课题之一。探讨了不同浓度普生轮藻浸提液对产毒铜绿微囊藻和斜生栅藻(单纯以及混合藻类)的抑制作用,并根据实验过程中得到的数据和数据特征,在传统的Logistic模型和Lotka-Volterra模型基础上,通过微元法建立了普生轮藻浸提液对单纯产毒铜绿微囊藻、单纯斜生栅藻抑制的数学模型以及两藻混合时抑制的数学模型。结果表明,(1)普生轮藻浸提液无论对单独的毒性铜绿微囊藻或斜生栅藻还是共生状态的毒性铜绿微囊藻和斜生栅藻均有很强抑制作用,且对毒性铜绿微囊藻的抑制作用要显著高于对斜生栅藻;(2)所建立的抑藻模型可有效表征和预测在一定范围内的产毒铜绿微囊藻、斜生栅藻及其混合藻在普生轮藻浸提液胁迫下藻密度随时间变化的规律;通过这些模型可方便地计算出实验期间任何时间节点上普生轮藻浸提液的半抑制浓度(EC50)、最小有效浓度(MIC)等指标的预测值、混合藻在小生境中相对稳定时的预测值等等。该研究可为实际抑藻的方案制定和实施提供有价值的数据支撑和参考,具有一定的理论与应用意义。     

气候变化对东北沼泽湿地潜在分布的影响

东北地区是我国沼泽湿地分布最广泛的地区。为研究沼泽湿地对气候变化的响应,选取了对沼泽湿地分布可能存在影响的26个环境因子,利用最大熵(Maximum Entropy, MaxEnt)模型模拟了沼泽湿地基准气候条件下的潜在分布,并预测了气候变化情景下2011-2040 年、2041-2070 年和2071-2100 年3个研究阶段东北沼泽湿地潜在分布。研究结果表明:最大熵模型预测精度较高(平均AUC(Aera Under Curve)为(0.826±0.005))。基准气候条件下东北沼泽潜在分布区主要为大小兴安岭和三江平原地区。随着时间的推进,东北地区沼泽湿地原有潜在分布面积明显减少,而新增潜在分布面积较少,总面积呈现急剧减少趋势。至2071-2100年,原有沼泽湿地潜在分布面积将减少99.80%,新增潜在分布面积仅2.48%,总潜在分布面积减少97.32%。空间分布上,东北沼泽湿地潜在分布呈现由东向西迁移,南北向中心收缩的趋势。研究结果可为东北地区沼泽湿地保护政策的制定提供参考。     

武夷山风景名胜区景观空间格局变化及其干扰效应模拟

景观空间格局是大小和形状不一的景观斑块在空间上的配置,它是各种生态过程在不同尺度上共同作用的结果,景观空间格局变化及其干扰研究对于准确掌握景观资源的动态过程以及进一步开展景观生态规划与建设具有十分重要的意义,因此,它是景观生态学研究的核心内容。以武夷山风景名胜区为研究对象,运用景观多样性、景观优势度、景观均匀度及景观破碎度等多种景观格局指数对武夷山风景名胜区不同时期景观格局进行研究,在此基础上,运用分室理论对未来50a武夷山风景名胜区在不同干扰程度下景观格局变化进行了模拟分析。结果表明：①从1996年至2001年,武夷山风景名胜区总斑块数从421块增加到452块,景观破碎度呈增大趋势。景观多样性从0．6066减少至0．6028,而景观均匀度却增加了0．0026,但景观格局总体上未出现显著的变化,即仍以天然马尾松林为基质景观,其它景观类型镶嵌其中的景观格局,表明了武夷山风景名胜区作为世界文化与自然遗产,受到较为有效的保护;②从局部上看,5a间武夷山风景名胜区各景观类型除河流景观外均发生了一定的变化,其中杉木林、农田与马尾松林景观面积减少量居前3位,分别减少了0．5644、0．2833、0．2804,而茶园与居住地面积却分别增加了0．7285、0．0814km^2。因此,毁林种茶是造成武夷山风景名胜区景观格局变化的主要原因;③不同干扰程度下景观格局变化模拟结果表明了武夷山风景名胜区景观多样性与均匀度均随着干扰强度的增大而增大,而优势度恰好相反,从而提供了一个证明“干扰是导致景观多样性增大”论断的有力实例。     

不同植被恢复方式下红壤线虫数量特征

退化红壤不同植被恢复方式下土壤线虫数量的顺序为：保护荒地＞干扰荒地＞马尾松＞小叶栋＞木荷＞混交林（木荷—马尾松）。土壤线虫数量的季节波动明显：春季和冬季较多,秋季居中,而夏季极显著少于其它季节（尸＜ｏ．０１）。就线虫数量季节变异系数所体现的群落稳定性而言,马尾松林地的变异系数最高（Ｐ＜０．０５）,指示其群落最不稳定。线虫数量在土壤剖面中呈明显的垂直梯度分布。在表层土壤,线虫数量与代表碳氮和生物活性水平的土壤质量指标,如有机碳、全氮、速效氮磷、微生物量、潜在可矿化碳氮、基础呼吸、酶活性等,一般呈极显著正相关（Ｐ＜０．０１）;而与代表土壤物理性质及交换性能的指标,如含水量、容重、颗粒组成、速效钾等一般没有相关性。鉴别分析（ＣＤＡ）将不同植被下的祥地分为３组,自荒１和自荒２为１组,小叶栋、木荷和混交林为１组,而马尾松单独为１组。总之,不同植被恢复下线虫数量的分异韧步体现了线虫指示红壤质量的潜力。     

祁连山中段林草交错带土壤水热特征及其对气象要素的响应

利用综合环境观测仪(ENVIS)的长期监测数据,分析了2002-06-01—2008-05-31期间祁连山阴坡林草交错带土壤水热特征及其与气象要素的统计关系,结果表明:1)土壤温度与空气温度年内变化格局相似,但存在滞后期,滞后时间随土壤深度增加而增加;土壤温度年际变化与气温一致,呈逐渐降低趋势。2)土壤水分表现为20—80 cm土壤水分易受外界降水过程影响,120 cm和160 cm深度土壤水分变化相对平缓;土壤水分季节性冻融过程中的主要控制因子为温度,但20—80 cm冻土的融化还受上层土壤水分融化和降雨下渗影响。3)月尺度上土壤水分和温度与气象要素的统计关系优于日尺度。利用气象要素在月尺度上建立的经验模型上对20—60 cm深度土壤温度的估算效果相对较好。     

荒漠柠条锦鸡儿AM真菌多样性

为了阐明荒漠柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)根围AM真菌群落组成及其分布特点,2010年7月从河北省与内蒙古交界荒漠带选择多伦湖、黑城子和二羊点3个样地,按0—10、10—20、20—30、30—40、40—50 cm 5个土层采集柠条根围土壤样品,研究了柠条根围AM真菌物种组成、生态分布及与土壤因子的相关性。共分离鉴定出4属24种AM真菌,其中球囊霉属(Glomus)16种,是3个样地共同优势属;无梗囊霉属(Acaulospora)5种,是3个样地共有属;盾巨孢囊霉属(Scutellospora)2种;多孢囊霉属(Diversispora)1种;网状球囊霉(G.reticulatum)是黑城子和多伦湖样地优势种,二羊点亚优势种;黑球囊霉(G.melanosporum)是黑城子和二羊点样地优势种,多伦湖亚优势种;二羊点的AM真菌种类和孢子密度最高;黑城子和多伦湖样地无明显差异。AM真菌孢子密度与土壤碱解N、有机质和速效P含量极显著正相关,其中土壤碱解N影响最大。结果表明,柠条根围AM真菌物种多样性丰富,具有明显空间异质性,并与土壤因子关系密切,这为进一步分离筛选优势AM真菌菌种,充分利用AM真菌资源促进荒漠柠条生长提供了依据。