EM复合菌对新疆色素辣椒生长及根际细菌群落的影响

【背景】Effective microorganisms （EM）复合菌在我国农业种植上的应用越来越广泛,但对色素辣椒的促生作用与根际细菌群落结构的影响未见报道。【目的】评估EM复合菌对新疆色素辣椒的促生长作用,并分析其对色素辣椒根际细菌群落组成的影响。【方法】通过随水灌溉方式将EM复合菌接种到色素辣椒根部,在收获期测定辣椒生长指标、土壤养分和酶活活性,明确EM复合菌对辣椒生长和土壤质量的影响;利用16S rRNA基因高通量测序技术测定EM复合菌对辣椒根系细菌群落组成和结构的影响。【结果】与对照组相比,EM复合菌的施用使辣椒株高、鲜重、单个果重和单株结果数分别提高23.89%、85.41%、42.31%和46.04%;土壤中碱解氮和速效磷含量分别提高5.83%和13.39%,土壤中脲酶、蔗糖酶和过氧化物酶的活性分别提高11.47%、9.42%和21.43%;施用EM复合菌显著改变辣椒根际微生物群落的α多样性和β多样性,提高有益菌群变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、放线菌门（Actinobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）的相对丰度,其中变形菌门黄单胞菌科（Xanthomonadaceae）的相对丰度增加119.32%;在属的水平上,施用EM复合菌显著增加了藤黄色杆菌属（Luteitalea）、藤黄单胞菌属（Luteimonas）、鞘脂单胞菌属（Sphingobacterium）和盐单胞菌属（Halomonas）的相对丰度,尤其是藤黄单胞菌属的丰度提高244.17%,同时显著降低黄杆菌属（Flavobacterium）的相对丰度。此外,与土壤理化指标呈正相关的微生物菌群相对丰度也显著升高。【结论】EM复合菌能够通过提高土壤营养成分与酶活活性,调控根系微生物群落结构,富集大量在盐碱地生存能力较强的有益菌群,进而起到促进色素辣椒生长的功效。     

基于形态学空间格局分析和最小累积阻力模型的城市生态安全格局构建——以厦门市为例

城市化进程的快速发展加剧了生态系统的退化。如何扭转生态系统的退化,同时满足人类日益增长的生态系统服务需求,成为当前的一个研究热点。生态安全格局的构建在一定程度上可平衡城市发展与生态环境保护之间的关系,对于保障区域生态安全、提升生态系统功能具有重大意义。以厦门市为例,基于“生态源地识别—阻力面构建—生态廊道提取”的基本框架构建陆域生态安全格局。结合生态系统服务重要性评价和形态学空间格局分析识别生态源地,该方法兼顾了生态结构和功能,使得所识别的生态源地更具全面性。选取土地利用类型、高程和坡度构建生态综合阻力面,并用人类居住合成指数修正生态综合阻力面,以减少主观赋值的影响,识别各土地利用类型内部的差异,使生态阻力面的构建更加合理。在此基础上通过最小累积阻力模型提取生态廊道,利用重力模型量化潜在生态廊道的相对重要性,并根据重力模型结果划分重要性等级。研究结果表明,厦门市的生态安全格局由14个生态源地、21条生态廊道、15个生态节点及若干个踏脚石所组成。生态源地主要集中在研究区的西部和北部,以林地和草地为主,面积合计为558.64 km²。生态廊道长约159.40 km,其...     

海岛碳排放核算与时空特征——以东山岛为例

把握地区碳信息发展动态是开展区域碳平衡规划的科学基础。以统计年鉴数据为基础,对东山岛2012—2021年整体及各产业的直接碳排放量进行核算,同时,将产业与土地利用结合,分析其空间表现形态,运用核密度分析和克里金法分析碳排放源的空间影响,采用高斯烟羽模型对工业点源的碳排放扩散进行空间模拟,通过渔网和人口修正的方法分析海岛碳排放的空间分异,以此探讨海岛碳排放的空间分布和空间影响特征。结果显示,工业是东山岛的首要碳排放源,2021年工业碳排放量的大幅下降表明能源种类的转换对于工业碳减排具有重要作用;渔业碳排放量总体占比25%左右,是海岛地区不容忽视的碳排放源之一。在空间分布方面,东山岛综合碳排放的空间分布呈“点状聚集,面状扩散”的基本特征,工业碳排放对周围地区的影响最大,往往形成以工业碳排放源点为中心的碳排放热点核心区,其次碳排放量较高的地区为人口聚集区,丘陵区的碳排放量最低,不同土地利用类型之间形成碳排放的交叉过渡区。最后,本文从碳排放空间影响的视角出发,根据不同形态的碳排放源提出“包围”、“伴随”和“介入”的碳汇空间规划策略,这对区域的低碳规划具有一定参考意义。     

亚热带杉木径向生长对气候因子的响应

杉木(Cunninghamia lanceolata)是亚热带地区主要造林树种之一,其在区域碳循环和缓解气候变化中起着重要的作用。以亚热带地区6个站点(荆关、马鬃岭、分宜、将乐、东风、高峰)杉木人工林为研究对象,建立树轮标准化年表,分析树木年轮年表与气候因子的关系,解析不同研究区杉木径向生长对气候变化的响应机制,探讨不同站点杉木对干旱事件的响应策略,为该地区杉木人工林的经营管理提供理论依据。研究结果表明,6个研究区杉木树轮宽度对气候变化的平均敏感度大于0.15,样本总体代表性大于0.85,均处于可接受水平,表明6个站点的杉木样本具有区域代表性,适用于进行气候相关分析。杉木径向生长主要与生长季的平均温度和降水量、上一年夏季的最低温度正相关,与当年夏季最高温度负相关,高峰站点的径向生长与7—10月的相对湿度显著正相关,其他地点径向生长与月相对湿度相关性较弱,分宜、东风和高峰站的径向生长与干旱指数显著正相关,其他地点的杉木树轮宽度与干旱指数相关性较弱。干旱事件对6个站点杉木生长均产生了负面影响,胸高断面积增长(Basal area increment, BAI)呈先上升后下降的趋势,在生长后...     

三峡库区消落带植被NPP估算——基于机器学习优化CASA模型

三峡库区蓄水后,其生态效应受到广泛关注。消落带植被固碳量作为衡量库区生态系统健康状态的重要指标,对库区碳循环与生态净化具有重要意义。针对消落带不同高程植被接受光照的时间有所差异,且受河流水位变化影响,传统的CASA模型在计算消落带植被固碳量时,存在对植物的光能利用率计算不够精确等问题。以三峡库区香溪河陡坡消落带为研究区域,提出了一种耦合RBFNN模型（Radial Basis Function Neural Network）与CASA模型（Carnegie-Ames-Stanford approach）的新方法（RBF-CASA）。基于RBFNN建立环境影响因子模型,借助高程数据及植被指数等特征计算适合消落带区域的环境影响因子。结合CASA模型中温度和水分胁迫因子,提高植被在像元尺度上的净初级生产力（Net Primary Productivity,NPP）的估算精度,并对反演结果进行验证。模型验证结果显示：RBF-CASA模型估算值与观测值的决定系数（Coefficient of determination, R²）为0.730（P<0.01, n=32）。对比原始CASA模型,平均绝对误差（Mean absolute error, MAE）降低10.991,均方根误差（Root mean square error, RMSE）降低了23.861,相对均方根误差（Relative root mean square error, RRMSE）降低5.10%,平均绝对百分误差（Mean absolute percentage error, MAPE）降低1.12%。使用提出的RBF-CASA模型在库区水位落干期（7-8月份）进行固碳量估算,结果表明：NPP月均值在66.234-134.144g C/m²之间,NPP随着高程的增加呈现起伏变化,其总量在150-155m之间达到峰值,均值在170m以上区域最高。在2021年9月植被NPP均值为35.883g C/m²,2022年9月植被NPP均值为25.964g C/m²,由于降雨量减少、长江水位下降,在2021-2022年间植被恢复情况较差。研究结果可为库区碳循环、生态净化及生态修复等决策提供科学依据。     

微塑料对稻田土壤温室气体排放和微生物群落的影响

微塑料因在土壤环境中广泛存在及其潜在的生态风险而受到越来越多的关注。微塑料的赋存会改变土壤理化性质,并对土壤微生物群落及其驱动的生物地球化学过程产生影响,而相关研究尚处于起步阶段。可生物降解塑料作为传统塑料的替代品,越来越多地应用于农业活动,并释放到土壤中。然而,可生物降解微塑料对土壤微生物特性产生影响的研究鲜有报道。基于此,本试验以我国三江平原水稻田土壤为研究对象,选取了2种常见的微塑料为试验材料,分别为传统型微塑料聚丙烯(Polypropylene,PP)和可降解微塑料聚乳酸(Polylactic acid,PLA),进行了为期41d的微宇宙培养实验,旨在分析不同浓度与类型的微塑料对土壤可溶性有机碳(Dissolved Organic Carbon,DOC)含量及官能团特征、温室气体排放以及微生物群落结构的差异性影响。结果表明,传统型微塑料PP与可降解微塑料PLA添加均对土壤理化性质与微生物群落产生显著影响。其中,微塑料添加大体上增加了土壤DOC含量,PLA的促进作用较为明显,且增加含量与微塑料添加量呈正相关;PP和PLA均影响土壤DOC分子结构,削弱了土壤团聚化程度并促进了大分子量DOC化合物的生成;微塑料的添加促进土壤CH₄排放,而有效抑制了土壤CO₂排放;微塑料显著改变了土壤细菌和真菌群落的丰富度与多样性。相关分析结果表明,土壤CO₂累计排放量与芳香族化合物结构及疏水性等官能团特征、变形菌门(Proteobacteria)与放线菌门(Actinobacteria)均呈显著正相关关系。以上结果表明,微塑料添加改变了土壤DOC含量及官能团特征与微生物环境,进而影响土壤温室气体排放。本研究为今后微塑料对土壤地球化学和微生物特性的影响研究提供了科学的思路,同时也有助于评估微塑料对土壤生态系统的生态风险。     

邻体竞争对城市森林微景观中针叶树视觉形态性状的影响

树木视觉形态性状是城市绿地微景观美学质量的重要影响因素之一,树木视觉形态性状的变化与其周围邻体木的竞争作用息息相关,但邻体竞争对树木视觉性状的作用机制尚不明确。研究于2022年8-10月对北京市城市公园中常见的针叶树种白皮松、侧柏、油松、圆柏展开调查,从树冠形态、干冠协调、树干形态3个方面构建了9个树木视觉形态性状指标,采用3个不同的竞争指标分析邻体竞争对针叶树种视觉形态性状的影响。结果表明,针叶树的树冠形态对邻体竞争的响应比较敏感,竞争中的白皮松、侧柏、油松、圆柏偏冠指数与孤立木相比分别提高了16.95%、28.95%、22.76%、17.67%;树冠缺失率分别提高了3.92%、6.09%、4.87%、4.95%。与孤立木相比,部分针叶树种高径比、分枝角变异度在多侧竞争环境中显著提高,而树冠舒展度则显著降低。邻体竞争强度越大,针叶树树冠的偏移与缺失程度越大。当针叶树受到强烈的侧方竞争时,对象木树冠和树干的径向生长显著受阻,表现为树冠舒展度大幅度下降、高径比显著提高,使树冠向细高方向发展。当针叶树上方的生长空间被占据时,其轴向生长同样受到严重阻碍,树木的冠径比和高径比维持较稳定状态。总体而言,四种针叶树种在视觉形态上对竞争胁迫的响应具有一定差异性,其中油松最为敏感,圆柏次之。综上,在城市森林微景观中,邻体竞争会导致针叶树种的树冠及树形发生明显变化,这种变化主要受综合资源竞争的影响,与其周围潜在生长空间的大小及对称性有关。在城市森林景观营建时,建议将针叶树栽植在对称的竞争环境中,但是其邻体木不宜过高,通过四周邻体木的适度竞争,能够促进针叶树的轴向生长,同时降低树冠偏移或变形的风险,提高其视觉美学效果。     

锰矿区大叶胡枝子灌丛土壤的丛枝菌根真菌多样性

大叶胡枝子(Lespedeza davidii)为一种豆科灌木,具有较强耐受重金属胁迫及固氮能力,也是矿区一种重要修复植物。丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是一类植物共生真菌,它在矿区与植物共生可促进植物生长、提高植物的抗逆性;但其种类、分布及其影响机制尚不够清楚。以大叶胡枝子灌丛土壤AMF群落为研究对象,采集矿区与非矿区大叶胡枝子冠下及其相邻空旷地土壤进行内部转录间隔区(ITS)测序,分析土壤理化性质,揭示不同样地土壤AMF群落的多样性及其影响因素。研究结果表明:(1)土壤样本共得到2961个可操作分类单元(OTU),其中属于AMF的OTU为66个;Silva数据库比对发现AMF有7目10科16属24种。AMF总体物种丰度为矿区相邻空旷地土壤>矿区冠下土壤>非矿区冠下土壤>非矿区相邻空旷地土壤,Shannon指数和Simpson指数与该趋势保持一致。(2)矿区土壤AMF群落以内养囊霉属(Entrophospora)等为优势属,非矿区冠下以斗管囊霉属(Funneliformis)等为优势属。稀有内养囊霉(Entrophospora infrequens)是4个样地共有的优势种,该种为广谱生态型种;Archaeospora sp.和Paraglomerales sp.为矿区冠下的优势种,它们对锰胁迫有较强的耐受性;Funneliformis sp.为非矿区冠下的优势种。(3)冗余分析(RDA)表明,AMF的种类和数量受到锰含量、土壤pH值以及全磷含量的显著影响。本研究结果说明AMF种类及多样性受到土壤理化性质的影响;矿区一些耐性AMF的存在提高了AMF多样性,它们有利于逆境条件下植物的生长。     

高寒半干旱区沙地植被土壤水分变化特征及其影响因素

为揭示高寒半干旱区不同降雨强度对植被差异下沙化土地土壤含水量变化过程的影响。以青海共和盆地东缘黄沙头乔木、灌木和裸地为研究对象,基于2020、2021和2022年5月-9月植物生长季土壤含水量、降雨量和细根分布监测数据,分析2020年、2021年、2022年各生境0-200 cm深度土壤水分对小雨、中雨、大雨的响应。连续动态监测结果表明,大雨、中雨条件下,随土层深度的增加土壤水分对降雨的响应时间延长。乔木林和灌木林土壤水分对中雨、大雨最大响应深度为70 cm、100 cm,裸地对中雨、大雨最大响应深度为50 cm、100 cm。随土层深度的增加,小雨对乔木、灌木、裸地土壤水分的补充作用逐渐降低;中雨对灌木林土壤水分的补充作用逐渐降低,乔木林与之相反;大雨时乔木林、灌木林变异系数呈现S型变化,因此大雨对其土壤水分的补充存在明显的分层利用现象。不同植被类型土壤水分空间变化差异以及对降雨的响应受植被冠层截留对降水再分配的影响,土壤含水量与环境因子间的主成分分析表明,郁闭度、叶面积指数、150-200 cm土壤容重、细根生物量密度、根表面积密度、根长密度、比根长是反映研究区土壤水分的显著因子(P ＜ 0.05)。研究表明不同降雨强度植被土壤含水量存在明显差异,高寒半干旱区沙化土地乔、灌植被的建植可提升深层土壤储水能力;结果可为沙化土地恢复和水土流失防控提供科学依据。     

基于“抗疫精神”的“基因工程”课程思政教学设计与实践

课程思政是当前高校落实“立德树人”根本任务的重要形式。在抗击新型冠状病毒肺炎疫情中,中华民族同舟共济、守望相助,共同铸就了伟大的抗疫精神,为课程思政教学提供了最生动的元素。本文对“战疫”行动中的抗疫精神进行梳理和总结,将其内涵凝练为5项内容;以新型冠状病毒的“核酸检测、疫苗研制及其变异”中蕴含的“抗疫精神”为思政载体,甄选“基因工程”课程中对应的理论内容,开展聚焦抗疫精神的“基因工程”课程思政教学设计与实践研究,利用问卷法和深度访谈法对教学实施效果进行评价,旨在引导学生在学习专业理论知识的同时,感悟课程内容中蕴含的抗疫精神,并将其内化为价值追求,潜移默化中提升学生的思想意识和道德修养,同时为生物类其他专业课程思政教学提供参考和借鉴。