水文气候影响下黄河三角洲土壤盐分时空动态

近年来,黄河三角洲在水文气候和人类活动影响下的土壤盐渍化问题日益突出。本研究以东营市河口区、垦利区、东营区和利津县为研究区,选取1985—2018年间20期Landsat系列影像,利用数值回归校正法进行影像光谱一致性转换,在此基础上运用偏最小二乘回归法构建土壤盐分定量反演模型;根据最佳盐分预测模型反演的研究区土壤盐分含量数据,分析土壤盐分(SC)时空变化特征,并探讨水文气候因素的影响。结果表明: 选用10个敏感光谱指数构建的土壤盐分反演模型的预测精度较高,其建模决定系数(R²)、均方根误差(RMSE)为0.769、1.125,验证R²、RMSE和相对分析误差(RPD)分别为0.752、1.203、2.08。利用2016年土壤盐分数据进行反演精度检验,实测值与反演值的R²为0.7279。该模型对1985—2018年20期影像进行土壤盐分反演的结果异常值在10%以内。研究期间,区域平均盐分含量总体呈先上升后下降的趋势,最低的年份为1985年(3.14 g·kg^-1),最高的年份为1995年(5.86 g·kg^-1)。空间变化上,研究区重度盐渍土和盐土面积减少,轻、中度盐渍土面积显著增加(66.6%),盐渍土总面积呈扩大趋势。水文气候条件对土壤盐分的影响具有一定滞后性。气温对土壤盐分积累有促进作用,前半年和前1年的平均气温与含盐量均显著相关,R分别为0.507和0.538;土壤含盐量与区域降水量的相关性不显著,受前季黄河径流量的影响最大,R达-0.543。     

南亚热带马尾松-红椎混交林及其纯林土壤细菌群落结构与功能

营建乡土阔叶树种人工纯林和针阔混交林是我国亚热带地区森林经营的发展趋势,但对人工纯林和针阔混交林土壤细菌群落结构及功能知之甚少。本研究以南亚热带乡土针叶树种马尾松、阔叶树种红椎人工纯林及二者的混交林为对象,运用细菌16S rRNA基因高通量测序技术和PICRUSt基因功能预测,分析了3种人工林不同土层(0～20、20～40和40～60 cm)土壤细菌群落的结构与功能。结果表明: 混交林和马尾松林土壤细菌群落结构相似,但与红椎林差异显著,红椎林土壤细菌群落多样性、生物通路代谢功能和氮循环功能低于马尾松林和混交林;土壤全氮、硝态氮和C/N是导致红椎林与马尾松林和混交林土壤细菌群落结构及功能差异的主要土壤理化因子。就土壤细菌群落结构与功能而言,在该地区营造红椎和马尾松针阔混交林要优于红椎纯林。     

基于实测高光谱与Sentinel-2B数据的银北土壤Na+含量估测

为了探讨不同传感器对土壤Na⁺含量的估测能力,本研究以宁夏银北地区典型样点土壤实测光谱和Sentinel-2B影像光谱为对象,运用逐步回归(SR)和主成分回归分析(PCA)方法对光谱数据进行敏感参量筛选,然后采用偏最小二乘回归(PLSR)、支持向量机(SVM)和反向传播神经网络模型(BPNN)分别建立实测光谱和影像数据的土壤Na⁺含量估算模型。结果表明: 除Band9外,实测重采样数据与影像数据呈极显著相关。基于SR筛选方式建立的模型估算精度普遍高于PCA(SVM模型除外),PCA-SVM模型为影像最佳Na⁺含量估算模型,预测精度为0.792;SR-BPNN模型为实测最佳Na⁺含量估算模型,预测精度达到0.908。经重采样实测光谱模型校正后的SR-PLSR影像光谱土壤Na⁺含量估算模型精度从0.481提高到0.798,有效提高了较大尺度下的土壤Na⁺含量估算精度。本研究实现了遥感监测土壤Na⁺含量由点向面的空间转换,为Sentinel-2B影像监测盐渍化土壤Na⁺含量提供了科学参考。     

种植模式对当归根际细菌群落多样性及代谢通路的影响

连作障碍严重限制了当归产业的可持续发展。为了探索当归(Angelica sinensis)高效栽培技术,本研究在当归主产区甘肃省渭源县设置5种种植模式(A: 豌豆-当归-当归,对照;B: 豌豆-小麦-当归;C: 豌豆-蒙古黄芪-当归;D: 豌豆-马铃薯-当归;E: 豌豆-休耕-当归),于采挖期分别测定不同种植模式下,当归根际土壤理化特性和细菌基因组DNA相对丰度,分析不同种植模式对当归根际土壤理化特性、细菌群落多样性和代谢通路的影响。结果表明: 1) 5种种植模式下当归根际土壤理化特性差异较大。与对照相比,C模式根际土壤的电导率显著增加,B、D和E模式的电导率略有下降,B、C、D和E模式的土壤CO₂呼吸速率显著提高。2) 5种种植模式的当归根际土壤细菌隶属于26门368属,其中,芽单胞菌门的芽单胞菌属、变形菌门的鞘脂单胞菌属和酸杆菌门的Subgroup_6属为优势菌属。与对照相比,B、C模式变形菌门和放线菌门的相对丰度显著增加,D模式酸杆菌门的相对丰度显著降低;E模式变形菌门、酸杆菌门和放线菌门的相对丰度显著增加。3) 5种种植模式下,当归根际土壤的pH值、电导率、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量与变形菌门细菌的相对丰度呈显著负相关。4) 5种种植模式下,当归根际土壤中6种代谢通路细菌的相对丰度差异显著。C模式对当归根际土壤理化特性和细菌群落有较好的调节作用,是克服当归连作障碍的主要种植模式。     

菜籽饼肥对香蕉枯萎病的防效及其对土壤细菌的影响

研究菜籽饼肥对香蕉枯萎病的防治效果,探究菜籽饼肥施用后对土壤细菌群落的影响.设置2组实验,CN组为菜籽饼肥处理组,YN组为对照实验组.种植120d后,统计各组的发病率;利用qPCR技术检测2组中的FOC4孢子数量;采集2组土壤,利用Illumina Miseq高通量测序平台对CN处理组与YN对照组的土壤细菌群落结构和差异进行分析对比.实验研究发现:(1)施菜籽饼肥的CN处理组枯萎病发病率比YN对照组低63.33％;施用菜籽饼肥的处理土壤中FOC4的数量由2.94×104个/克土下降为1.96×103个/克土,YN对照组土壤中FOC4孢子的数量由2.94×104个/克土上升为4.55×105个/克土,CN处理组较YN对照组枯萎病菌数量下降了 2个数量级;(2)土壤细菌宏基因组微生物分类测序结果显示,CN处理组的Alpha多样性指数均优于YN对照组,这表明施用菜籽饼肥后增加了土壤细菌群落的丰度及多样性;(3)在门水平上,菜籽饼肥处理增加了变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)的相对丰度,同时也降低了酸杆菌门(Acidobact-eria)、厚壁菌门(Firmicutes)和Patescibacteria等菌门的相对丰度;在属水平,CN处理组中的不动杆菌属(Aci-netobacter)、水杆菌属(Aquabacterium)、热单胞菌属(Thermomonas)、产黄杆菌属(Rhodanobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)和奥托氏菌属(Ottowia)等菌属的相对丰度较YN对照组有明显提高,而酸热菌属(Acidother-mus)、Bryobacter菌属以及Acidipila等菌属相对丰度较YN对照组有所减少.施用菜籽饼肥可以改变土壤中细菌的群落结构,显著降低土壤中FOC4孢子数量,从而降低香蕉枯萎病的发病率.本研究结果为菜籽饼肥用于香蕉枯萎病综合防控提供了理论依据.     

紫苏对医院绿地土真菌群落组成及生态功能群结构的影响

医院绿地土壤是医院人体病原真菌或潜在人体病原真菌重要的物种储存库。这些携带真菌孢子的土粒和灰尘在空气中的传播增加了医院院内真菌感染的风险,已成为一个日趋严重的公共卫生问题。现研究表明,不少高等植物,尤其是药用植物具很强的抗真菌特性。基于高通量测序及模拟盆栽试验,本研究观察了种植药用植物紫苏Perilla frutescens对医院绿地土壤真菌群落组成及生态功能群结构的影响。研究结果表明,医院绿地土壤真菌群落优势类群随紫苏生育期变化而发生明显变化。优势属由原初医院土（PTS）的绿僵菌属Metarhizium（60.94%）,依次变为紫苏生长期样本（GZS）的被孢霉属Mortierella（21.34%）、开花期样本（FZS）的亚隔孢壳科Didymellaceae中一未定属（47.22%）和枯萎期样本（WZS）的粪壳菌目Sordariales中一未定属（12.67%）。经FUNGuild平台对序列数据集作进一步解析发现,种植紫苏后能够驱动医院绿地土壤真菌生态功能群发生明显变化,一些分类单元由动物病原向腐生型和/或共生型生态功能群转变。动物病原菌群（包括人体潜在病原）相对丰度,由原初医院土（PTS）的61.36%,下调至紫苏生长期样本（GZS）的2.48%、开花期样本（FZS）的1.40%和枯萎期样本（WZS）的6.09%。研究揭示紫苏对医院绿地土壤真菌群落组成及相对丰度具有一定调控作用,尤其是可降低其中人体潜在病原相对丰度以减轻对人类健康的威胁,为引种药用植物增强医院绿地土壤健康水平及维护医院院内公共卫生安全提供了参考。     

黄山典型植被类型土壤真菌群落特征及其影响因素

黄山地势高差明显,植被类型多样,生态系统保存完整,是研究森林生态系统土壤真菌群落的天然实验室。本研究采集黄山典型植被下土壤样本,利用Illumina NovaSeq高通量测序技术分析土壤真菌群落结构,结合土壤理化性质探讨不同植被类型影响真菌群落组成的潜在因素。结果共检测到13个真菌门,优势真菌门依次为：担子菌门Basidiomycota,获得38目,202属,相对丰度介于7.30%-90.71%,在常绿落叶阔叶混交林、山地矮林及落叶阔叶林中出现高值,局部呈现先增后减的单峰变化格局;子囊菌门Ascomycota有56目,393属,相对丰度介于4.69%-53.07%,随着典型植被类型变化无明显变化规律;被孢霉门Mortierellomycota获得1目和2属,相对丰度介于2.88%-29.92%,随着典型植被类型变化呈现U型变化模式;5种植被类型土壤中共检测到34个不同分类单元的真菌指示类群,落叶阔叶林土壤真菌指示类群最为丰富,占67%;pH显著影响土壤真菌α多样性（Pearson,P<0.001）,是黄山土壤真菌群落变异的主控因子（Monte Corlo 检验,P<0.01）。     

甘草叶片形态结构和光合作用对干旱胁迫的响应

叶片结构在植物防御生物和非生物胁迫方面起着重要的作用,可通过合成、储存和分泌次生代谢产物提高植物抗性。以甘草幼苗为试材,采用盆栽控水自然干旱法,探讨叶片光合作用、气孔微形态和腺体形态对干旱胁迫的响应。结果表明:①随着干旱胁迫程度的加剧,叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均呈先升高后降低的趋势;其中胞间CO2浓度(Ci)在重度干旱胁迫(severe stress,SS)时迅速增高。②随着干旱胁迫程度的加剧,叶片总气孔密度和气孔开张比呈先增大后减小的趋势;而气孔开张宽度呈逐渐减小的趋势。③随着干旱胁迫程度的加剧,叶片上表皮和下表皮腺体密度总数整体上呈增大的趋势,腺体颜色随着干旱胁迫程度的加剧逐渐加深,形状出现不规则褶皱和内陷。总之,甘草叶片表面的腺体特征参与抗旱逆境调节,从而避免干旱胁迫对甘草植株的伤害;在SS下,胁迫程度加速了气孔细胞的程序性死亡(PCD),甘草幼苗失去抗旱能力。     

24-表油菜素内酯对干旱胁迫下辣椒叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线的影响

以辣椒品种“超辣九号”为试材,采用15%的PEG6000模拟干旱,研究了0.1μmol·L^-1外源24-表油菜素内酯(EBR)处理对干旱胁迫下辣椒叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP)的影响。结果表明:干旱胁迫降低了辣椒叶片的光化学效率和光合性能,导致干旱光抑制的发生。干旱胁迫既损伤了辣椒叶片PSⅡ供体侧放氧复合体(OEC),同时也对PSⅡ反应中心和受体侧造成伤害,阻碍了光合电子传递;干旱胁迫还导致单位叶面积有活性反应中心数目(RC/CS)的下降,并降低了单位叶面积吸收的光能(ABS/CS)、捕获的光能(TRo/CS)和进行电子传递的能量(ETo/CS),同时诱导了单位叶面积热耗散(DIo/CS)的增加。这说明辣椒遭受干旱胁迫后启动了相应的防御机制,一方面通过PSⅡ的可逆失活减少光能吸收与传递,另一方面通过促进热耗散减少过剩激发能的积累。EBR处理改善了干旱胁迫下辣椒叶片PSⅡ受体侧的电子传递,缓解了单位叶面积有活性反应中心数目的减少,优化了光合电子传递的进行,并维持相对较高的热耗散能力,从而减轻了干旱光抑制程度,对干旱胁迫下辣椒叶片光合机构和光合性能起到保护作用。     

土壤微生物削弱了水生-陆地系统补贴对植物生长的正向影响

土壤微生物削弱了水生-陆地系统补贴对植物生长的正向影响 水生-陆地系统补贴形成的联结作用在构建群落和调节生态系统功能方面发挥重要作用。在营养贫瘠的生态系统中(例如密歇根湖周围的淡水沙丘),水生-陆生系统补贴显得尤为重要。春季成年蠓在密歇根湖涌出,成群交配,然后死亡。蠓尸体在植物的基部形成土丘状,通过输入营养提高植物的生产力。然而,水生-陆地系统补贴对植物生产力的影响可能取决于其他生物的交互作用,特别是土壤微生物可能通过促进养分转化为植物可利用的形式或与植物竞争养分而发挥关键作用。在温室实验中,我们检验了湖生蠓(Chironomidae)的尸体和土壤微生物如何独立和相互影响一种常见沙丘草(沙拂子茅,Calamovilfa longifolia)的生长表现。为确定蠓是否影响土壤非生物特性,我们检验了添加蠓如何影响土壤养分和土壤湿度。研究结果显示,蠓极大地增加了植物生物量,但其效应的大小受土壤微生物的影响。在没有土壤微生物的情况下,添加蠓的植物生物量比没有添加的高7倍,而在有土壤微生物的情况下,植物生物量提高了3倍。蠓对植物生长的促进作用可能由于它们向土壤中输入养分所导致,因为与沙丘土壤相比,蠓的氮、磷、钾含量分别高100倍、10倍和150倍。我们的研究结果表明,土壤微生物可能与植物竞争这些养分。总之,我们发现蠓是重要的水生-陆地系统补贴,对密歇根湖沿岸植物生产力产生强烈和正向的影响,但水生-陆地系统补贴作用必须在生态群落内发生的复杂相互作用的背景下考虑。