若尔盖沙化土地治理土壤微生物群落与功能基因比较研究

【目的】在高寒沙地中建立以赖草和沙生苔草等先锋植物为主的人工草方格,探究其土壤微生物群落动态变化以及养分循环过程。【方法】采用宏基因组测序和qPCR方法进行土壤微生物群落结构组成分析、功能基因注释和绝对丰度测定,并结合土壤理化因子数据进行冗余分析。【结果】人工建立草方格后,沙地土壤中全氮、速效磷以及有机碳含量分别提高了20%-68%、10%-247%、19%-56%;细菌和真菌的群落数量分别提高了17%-81%和2%-95%,与植物促生长相关的鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、硝化螺旋菌属(Nitrospira)、Solirubrobacter属和类诺卡氏菌属(Nocardioides)等细菌种类的相对丰度呈上升趋势;氮循环中与氨氧化和亚硝酸盐氧化相关的amoCAB基因簇和nxrAB基因簇显著富集,发现了完全氨氧化的基因标志。【结论】人工建立草方格有效提升了高寒沙地土壤养分和微生物群落数量,促进了养分循环。适度放牧可以增加沙地生态系统的氮汇扩散性,有助于本土先锋植物定植,为今后在同等高海拔地区采取沙地生态修复措施提供理论参考。     

恩诺沙星残留对土壤中反硝化细菌氧化二氮还原酶基因(nosZ)多样性的影响

为了解恩诺沙星在环境中残留对土壤微生物的影响,通过PCR扩增、基因克隆、RFLP分析法对恩诺沙星影响下的土壤反硝化细菌氧化二氮还原酶nosZ基因的分子多样性进行了研究。结果表明,恩诺沙星作用于土壤后第35天,ⅠⅥ组(Ⅰ组0μg/g、Ⅱ组0.01μg/g、Ⅲ组0.1μg/g、Ⅳ组1μg/g、Ⅴ组10μg/g、Ⅵ组50μg/g)的OTUs与克隆子的百分比分别为:48.30%、41.88%、34.78%、33.62%、25.42%、23.81%;第70天,ⅠⅥ组的OTUs与克隆子的百分比分别为:29.66%、24.24%、18.10%、16.67%、15.83%、14.39%。对照组多样性指数均高于添加药物组,第35天,对照组的M argalef指数与添加药物各组差异均显著(P0.05),第70天,仅与10μg/g和50μg/g两组差异显著;第35天,除了0.01μg/g组,对照组的Shannon-W iener指数与其他添加药物组差异均显著,第70天,仅与50μg/g组差异显著。由此可见,随着药物作用的时间延长,药物含量0.0110μg/g组土壤反硝化细菌的多样性与对照组之间的差异变小。     

内蒙古荒漠草原地表反照率变化特征

基于2008年全年内蒙古荒漠草原的气象观测数据对荒漠草原地表反照率的变化特征分析发现,内蒙古荒漠草原的地表反照率在晴天呈早晚高、正午前后低的U形变化特征,降水引起的土壤含水量变化将导致地表反照率减小,云对地表反照率的影响比较复杂。荒漠草原地表反照率的月平均日变化类似于晴天条件下的日变化,大多数月份呈现早晚高正午前后低的U形变化趋势,仅在1-2月份及11-12月份呈现V形。地表反照率的季节变化较为明显。在生长季,由于存在植被覆盖使得地表反照率较低;而在冬季,地表反照率较高,特别是1\,2月份,其月均值分别为0.56和0.48,甚至高于沙漠。9月份地表反照率月均值达到最小值0.230, 7、8\,9月份地表反照率接近,分别为0.236、0.232和0.230。而且在生长季,荒漠草原的地表反照率高于退化草地、农田及麦田,低于沙漠的地表反照率,但是荒漠草原的地表反照率除7-10月份明显低于沙漠地表反照率外(相差大于0.02),生长季的其它月份与沙漠相差不大。晴天地表反照率随太阳高度角的增大而减小,当太阳高度角大于40°时,地表反照率趋于稳定,其与太阳高度角呈指数关系。土壤含水量的增大会导致地表反照率的减小,地表反照率与土壤含水量呈指数或线性关系。根据地表反照率与这两个因子之间的单因子关系式,建立了内蒙古荒漠草原晴天地表反照率随太阳高度角与土壤含水量变化的双因子参数化公式,而且太阳高度角和土壤含水量两者共同解释了地表反照率变化的68%左右。该公式可以较好地模拟内蒙古荒漠草原晴天地表反照率的变化。该公式是否可以进一步耦合到天气或气候模式中,还需要借助更多代表性的观测资料的验证,但是本研究无疑对陆面模式中地表反照率更准确的参数化及模拟提供了参考依据。     

五氯酚在土壤生态系统中的环境行为研究进展

五氯酚在世界范围内广泛使用,在曾经使用过五氯酚的国家和地区的土壤和沉积物可以检测到五氯酚的残留,甚至残留五氯酚可通过食物链危及人类健康。综述了五氯酚在土壤生态系统中的吸附机制与影响因素、化学降解、生物降解及其影响因素、生物富集、生态毒理机理和效应。同时结合目前国内外的研究现状,提出了五氯酚在土壤生态系统中环境行为新的研究方向。     

黄土旱塬裸地土壤呼吸特征及其影响因子

于中国科学院长武生态试验站(始于1984年),采用动态密闭气室法(Li-8100,USA)于2008年3月至2009年3月监测了裸地土壤呼吸日变化、季节变化以及0-60cm土层的温度和含水量,研究了裸地土壤呼吸的日变化、季节变化特征及其与土壤温度和含水量之间的关系。结果表明:裸地土壤呼吸四季的日变化和季节变化均呈单峰型曲线,与气温变化趋势一致;日变化峰值出现在14:00左右或16:00左右,最低值出现在0:00左右或者6:00左右;季节变化表现为夏季最高,冬季最低,春秋季无明显差异,年平均呼吸速率为0.94μmolCO₂·m^-2·s^-1。土壤呼吸与温度具有极显著(P<0.01)的正相关关系,且可以用R_s=ae^bx形式的指数函数很好地拟合,其中与5cm深度的土壤温度相关性最好。水分对土壤呼吸的影响复杂。裸地土壤呼吸的双变量模型关系显著(P<0.01),比相应的单变量模型更好地解释了土壤呼吸变异。     

中微量元素和有益元素对水稻生长和吸收镉的影响

采用盆栽试验,研究了中微量元素和有益元素对水稻生长和吸收镉的影响。结果表明,在所有测试的元素和施用方法中,硅酸钠叶面喷施显著增加稻谷产量,而碳酸钙、硼酸、硅酸钠土施和亚硒酸钠显著降低了稻谷产量。镁、锌、铁的盐酸盐形态对水稻籽粒的增产效果优于硫酸盐形态,而钙、铜的硫酸盐形态增产效果略高于盐酸盐形态。在钙、镁、硫三种中量元素中,钙增加了水稻籽粒中的Cd浓度和吸收量,而镁和硫则降低了籽粒中的Cd浓度和吸收量,以硫磺粉处理为最低。稻草中的Cd浓度和总量均以氯化镁处理为最高,硫磺粉处理最低。镁能有效抑制Cd从秸秆向籽粒的转移,其盐酸盐优于硫酸盐。在微量元素中,锌对水稻Cd的吸收抑制作用最为显著,其次是铜,而有益元素肥料硅酸钠叶面喷施则显著增加了稻谷中的Cd浓度和吸收量。硫酸亚铁、氯化锰、氯化铜、硼酸和硼砂处理都能有效地抑制Cd从秸秆向籽粒的转移,而硅酸钠叶面喷施和锌处理则促进了Cd的转移,表明硅酸钠抑制水稻吸收Cd的机制很可能发生在土壤中,而非在植株体内或地上部分。在Cd污染土壤上选用适宜的中微量和有益元素肥料及其施用方法,能有效降低水稻对镉的吸收和稻米中的Cd含量。     

伊犁河谷不同生境苦豆子根系生态化学计量特征及其与土壤理化因子的关系

苦豆子(Sophora alopecuroides)为中旱生且耐盐碱,多生长于荒漠、半荒漠地带中的植物,属于新疆伊犁河谷山地草原典型毒害草之一,其强大的根系是吸收土壤养分的重要器官.本研究以伊犁河谷4种不同生境(林下、荒地、路边、农田)的苦豆子根系及其根际土壤为对象,分析苦豆子根系的化学计量学特征,结合冗余分析探讨苦豆...     

土壤可溶性无机磷对微生物生物量磷测定的干扰

对于可溶性无机磷含量高于50mg/kg土的土壤,薰蒸处理前必须去除这部分磷,否则将严重干扰微生物量磷的测定,讨论了去除土壤中可溶性无机磷的方法。     

农田土壤磷素淋溶及其预测

农田土壤磷的淋溶损失,不仅造成肥料利用率降低、农业生产成本上升,还能引起地下和地表水体富营养化。在综合大量中外文献的基础上,阐述了农田土壤磷素淋溶问题的提出、淋溶对水体富营养化的贡献、淋溶液中磷素的形态及其比例、影响土壤磷素淋溶的因子、淋溶机理、预测方法,并对农田土壤磷素淋溶及其预测作了展望。     

松嫩草原不同演替阶段大型土壤动物功能类群特征

大型土壤动物处于整个土壤食物网的最顶端,其各功能类群控制着其他动物所需资源的有效性,是土壤生态系统的重要组成部分。为了查明松嫩草原大型土壤动物的功能类群特征,在2006年5—10月期间,逐月对松嫩草原羊草、羊草+虎尾草、虎尾草、碱茅、碱蓬和光碱斑6个演替阶段大型土壤动物的功能类群组成、结构、多样性等特征进行研究。依据其食性将该区土壤动物划分为杂食性、植食性、捕食性和腐食性4个功能类群其中,杂食性土壤动物个体密度所占比例最多为39.16%,植食性土壤动物的类群数所占比例最多为50.00%,腐食性土壤动物个体密度和类群数所占比例均最小,分别为8.09%和12.82%。各功能类群土壤动物个体密度和类群数的相关性不显著(P0.05)。从水平结构来看,总体上各功能类群土壤动物在羊草群落和羊草+虎尾草群落个体密度和类群数较多,在无植被的光碱斑生境土壤动物的个体密度和类群数较少,植食性土壤动物的个体密度和类群数、杂食性土壤动物个体密度、腐食性土壤动物个体密度和类群数随着群落演替发生显著的变化(P0.01)。植食性和腐食性土壤动物个体密度和类群数相关性显著(P0.05)。垂直结构上,0—10 cm土层和20—30 cm土层除捕食性土壤动物个体密度以外,其它各功能类群土壤动物个体密度随着群落演替发生显著的变化(P0.05或P0.01);10—20 cm土层,除腐食性土壤动物个体密度以外,其它各功能类群土壤动物个体密度随着群落演替发生显著的变化(P0.05或P0.01)。0—10cm土层,植食性和杂食性土壤动物个体密度(P0.05)相关性显著;10—20 cm土层,植食性和腐食性土壤动物个体密度(P0.05)相关性显著。不同演替阶段对各功能类群土壤动物的多样性影响程度有所不同。4种功能类群土壤动物在羊草群落和光碱斑之间相似性指数较低,个体数量组成在演替初期的羊草群落和演替后期的光碱斑差异比较大。以上研究结果表明,松嫩草原不同退化演替阶段能够降低大型土壤动物功能类群组成和结构复杂性。