施氮量对不同肥力水平下夏玉米碳氮代谢及氮素利用率的影响

以郑单958为材料,在高产田和中产田两种地力水平下,利用15N标记法研究了施氮量对夏玉米氮素分配率、利用率和碳氮代谢的影响.结果表明:高产田适量施氮可以提高玉米产量,过量施氮没有表现出进一步增产效果,其氮肥利用率较低(29 04%).中产田随施氮量的增加产量提高,但氮素利用率却降低.各个器官15N积累量依次为籽粒>叶片>茎>根>叶鞘>穗轴.在高产田,当施氮量超过300kg·hm-2时,玉米籽粒和叶片中积累15N有所下降,而茎和根中积累15N的量随施N量的增加而增加;在中产田,随着施N量的增加,籽粒和穗轴积累15N量均相应增加.高产田叶片的硝酸还原酶活性、谷氨酰胺合成酶活性和蔗糖磷酸合成酶活性以及籽粒中蔗糖合成酶活性和酸性转化酶活性均是施氮300kg·hm-2时最大,施氮450 kg·hm-2则抑制了其活性的增强,而中产田的各个酶活性则随着施氮量的增加而增加.     

兴化湾浮游动物群落季节变化和水平分布

兴化湾为福建北部最大的海湾,于2006年对该海湾浮游动物群落进行了四季9个站位的调查。共检出浮游动物及幼虫124种,其中春季42种,夏季89种,秋季71种,冬季20种;分属近岸暖温、近岸暖水和广布外海3个生态类群;优势种15种,春季以水母和桡足类占优势,夏季以水母占优势,秋季以水母、桡足类和箭虫占优势,冬季则以桡足类占优势。不同季节兴化湾浮游动物生物量湿重和丰度水平分布特征变化明显,并与温度和盐度呈显著相关。聚类分析显示兴化湾浮游动物群落夏季类群和秋季类群相似度较高;各季节水平分布基本可分为湾口区和湾内区两大类群。与20世纪80年代相比,尽管本次调查浮游动物群落没有表现出显著差异,但随着电厂等大规模工程的投产,兴化湾海域生态系统健康面临着极大威胁,其环境压力需引起持续关注。     

脱氮硫杆菌特异引物/探针的设计和评价

自脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)16S rRNA基因V3可变区中发现一条27 bp的特异序列, 以该序列为反向引物, 对高效同步脱硫反硝化系统污泥DNA进行了温度梯度PCR扩增和基因文库构建, 结果证实了该引物的高度专一性。应用该探针在去离子甲酰胺和NaCl的浓度分别为35%和100 mmol/L, 杂交/洗脱温度为48°C条件下对污泥样品杂交得到较好的阳性结果, 软件分析表明脱氮硫杆菌在污泥中约占15%。脱氮硫杆菌专一性引物/探针的提出, 将为不同生态环境中该种微生物的时空分布、结构动态以及实时定量等研究提供分子生物学工具。     

白洋淀富营养化湖泊湿地厌氧氨氧化菌的分布及对氮循环的影响

随着生物反应器和海洋生态系统中厌氧氨氧化反应的发现,自然生态系统的氮循环过程被重新认识,但是目前厌氧氨氧化过程是否也存在于富营养化湖泊湿地并发挥着重要作用,还未见报道。结合15N同位素示踪与分子生物学技术研究了白洋淀湖泊湿地沉积物中厌氧氨氧化菌的分布、菌群结构特性、生物多样性及其活性。结果表明,在藻类影响导致的高氨氮沉积物中,厌氧氨氧化菌具有广泛存在性。通过构建16S rRNA克隆文库发现,沉积物中厌氧氨氧化菌的生物多样性相对较低,在2%差异度的条件下,30个克隆序列只分为5个操作分类单元(OTUs),代表序列与Genebank数据库中已探明的厌氧氨氧化菌Candidatus Brocadia fulgida和Candidatus Brocadia anammoxidans同源性最高,分别可达97%和96%。同位素示踪结果表明,白洋淀湖泊湿地沉积物中厌氧氨氧化活性为0.19—7.78 nmol N g-1h-1,空间差异较大,产生的氮气占此沉积物总氮气生成量的0.64%—20.65%,体现了湿地的异质性。通过得出的厌氧氨氧化反应速率推算每年由厌氧氨氧化反应损失的氮量为1.8—78gN m-2a-1,对白洋淀氮循环起到非常重要的作用。富营养化湖泊湿地沉积物中厌氧氨氧化反应的发现为研究厌氧氨氧化对氮循环的重要影响提供了新证据。     

潮虫消耗木本植物凋落物的可选择性试验

近年来,越来越多的学者关注外来植物入侵对土壤生态功能的影响效应及其相应反馈机制的探索与研究,然而本地原生土壤生物群落对不同入侵程度下的外来植物种以及本地原生植物种之间是否存在消耗差异却尚不明了.通过等足目潮虫的选择性喂养试验来测试10个本地种、5个非入侵性外来种和5个强入侵性外来种之间的适口性差异,试图求证外来植物的入侵性是否与植物落叶被消耗率呈现必然联系.数据分析结果显示潮虫对本地种、非入侵性外来种和入侵性外来种的消耗并无显著差异;而潮虫对不同生活型下木本植物的取食却存在显著差异,即灌木消耗率显著高于乔木.其次,通过植物初始性状指标(包括木质素、纤维素、半纤维素、碳、氮含量)与相应消耗率的相关比较,消耗量总体上与植物凋落物的氮含量呈正相关关系(R2 =0.358).由此,研究结论强调植物落叶的降解速率并不一定与植物入侵性或入侵阶段呈绝对相互关连,但是氮含量,抑或各种形式的植物氮元素成分都可能在一定程度上参与并影响着外来植物的入侵进程.     

神农架海拔梯度上4种典型森林的乔木叶片功能性状特征

研究植物群落叶片功能性状沿环境梯度的变化可以更好地认识群落对环境的适应机制,海拔梯度在较小的空间范围内浓缩了不同的群落类型和环境梯度,是研究和理解群落与环境关系的理想场所。以神农架海拔梯度上4种典型森林为研究对象,分析了4种典型森林优势乔木树种的LMA、LDMC、N_area、N_mass、叶片厚度及叶片叶绿素含量等主要叶片功能性状随海拔的变化规律及各功能性状之间的相关性,以期从叶片功能性状角度揭示群落适应环境的机制。研究结果表明:在780-1970 m范围内,神农架海拔梯度上典型森林乔木优势种叶片的、N_area和叶片厚度随海拔升高而下降,而海拔2570 m的亚高山针叶林的LMA、N_area和叶片厚度最高,分别为187.37 g/cm²、1.92 g/m²和385.31 um,且针叶林的LMA是常绿阔叶林的2倍、落叶阔叶林的3.7倍;除常绿落叶阔叶混交林的N_mass小于落叶阔叶林外,N_mass随海拔升高(780-2570 m)而下降;海拔最高(2570 m)的针叶林和海拔最低(780 m)的常绿阔叶林的LDMC和叶绿素含量最高,分别为454.93 g/kg、407.64 g/kg和48.84、44.12;而海拔介于二者之间的常绿落叶阔叶混交林和落叶阔叶林的LDMC和叶绿素含量则最低,分别为338.93 g/kg、337.3 g/kg和38.73、38.19。叶片各功能性状之间存在着显著的相关性:叶片厚度与LMA/LDMC及LMA显著正相关。叶片叶绿素含量与N_area显著正相关。LMA与LDMC、N_area、叶片厚度、叶绿素含量显著正相关,LDMC与N_area、叶绿素含量、叶片厚度显著正相关,N_area与叶片厚度、叶绿素含量显著正相关,叶片厚度、叶绿素含量显著正相关。本研究进一步表明,随着海拔梯度上升环境条件的变化,森林群落不同物种功能性状间的相互作用共同决定着森林群落对环境的适应性。     

国家重点生态功能区城市与毗邻非生态功能区城市绿色发展水平测度与时空差异

以黑龙江省为主体的中国北方森林湿地生态功能区及毗邻地区作为实证研究区域,从绿色生产、绿色生活、绿色生态三个维度构建绿色发展水平测度指标体系,运用熵权-TOPSIS评价法、障碍度模型、趋势移动平均模型等方法,对2009—2018年期间长白山森林生态功能区、三江平原湿地生态功能区、大小兴安岭森林生态功能区及毗邻的非生态功能对照区绿色发展水平进行了动态测度和时空差异比较、评估了绿色转型发展速度、识别并分析了障碍因素作用,预测了绿色发展趋势水平。主要结论如下：(1)区域自然生态本底优质,但各功能区绿色发展水平相对较低,绿色指数均低于0.6;十年间各功能区绿色发展水平呈小幅上升趋势。城市间绿色发展整体水平的最大差距徘徊在0.16—0.17之间,呈微弱缩小态势。(2)从3个时间节点各功能区整体绿色发展空间格局上看,长白山森林生态功能区处于较高水平,三江平原湿地生态功能区水平偏低。大小兴安岭森林生态功能区绿色发展水平上升幅度较大,毗邻对照区则较小。高水平类型城市数量有所增加,由1个增加至3个,低水平地区数量下降,由4个下降至2个,并呈向高水平转变的趋势。(3)区域绿色转型效果总体不显著,转型速度缓慢...     

氨氧化古菌及其对氮循环贡献的研究进展

硝化作用先将氨氮氧化为亚硝酸盐氮并进一步氧化为硝酸盐氮,这一过程是氮进行全球生物化学循环的重要环节。随着氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)基因组序列中氨单加氧酶编码基因(amoA)的发现以及AOA在实验室条件下的成功培养(包括分离纯化和富集培养),基于分子生物学的研究表明AOA在各种环境广泛存在,且多数生境中它的数量远远超过氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)。AOA相对于AOB在氮循环中的贡献也引起了多方面的论证和争论。本文就氨氧化古菌的生态分布、系统进化、生境存在丰度及参与硝化作用等进行综述,指出不同生境AOA的活性及其对氮循环的重要性仍需做进一步的研究。     

模拟地表火行为对燃烧剩余物水溶性碳氮的影响

燃烧剩余物是火烧迹地土壤表面必然存在的残留物,可以通过降水过程以及地表径流释放其所含有的矿物质和有机质至土壤生态系统,从而在一定时间内持续地对火后生态系统恢复过程造成影响。但不同火行为下,相同的可燃物所产生的燃烧剩余物可能具有不同的生态学功能,为了认知火行为对燃烧剩余物的影响,进一步了解二者对火烧迹地生态恢复过程中养分循环和能量流动的潜在影响,探究了火行为对燃烧剩余物水溶性碳氮化学计量特征的影响。以红松人工林地表可燃物为实验材料,通过设置不同坡度和含水率为火行为的驱动因子,进行了森林可燃物床层地表上坡火和下坡火的室内模拟燃烧实验。用独立样本T检验、单因素方差分析、多因素方差分析探究了火环境对燃烧剩余物水溶性碳氮和火行为的影响,用基于距离的冗余分析(db-RDA)探究了火行为对燃烧剩余物水溶性碳氮化学计量特征的影响。上坡火实验组的燃烧剩余物水溶性碳氮含量明显高于下坡火实验组(P<0.01);5°实验组中,燃烧剩余物的水溶性碳含量随着可燃物预设含水率的升高而升高(P<0.05)。进一步的数据分析发现火行为与燃烧剩余物水溶性碳氮化学计量特征关系密切,火焰宽度是影响燃烧剩余物水溶性...     

积雪和冻结土壤系统中的微生物碳排放和碳氮循环的季节性特征

土壤微生物作为生态系统中重要的分解者,在对动植物残体以及土壤有机质降解的过程中,一方面释放CO2到大气中,是土壤碳排放的重要组成部分;另一方面,在分解的过程中,形成了可供给植物利用的无机养分.由于温度对代谢活动的直接影响,过去对微生物代谢的研究主要集中在生长季,通常假设冬季土壤微生物的活力可以忽略.陆地表面近60％的区域经历着季节性积雪覆盖和季节性土壤冻结的影响.近年来的研究表明,由于积雪的覆盖,形成很好的绝缘层,雪被下土壤中微生物仍然具有显著的活性,对土壤碳排放和植物的养分吸收具有重要的贡献.本文就积雪和冻结土壤系统中的微生物碳排放和碳氮循环的季节性特征进行了全面的分析,综述了国内外冬季雪下碳氮循环的研究现状,提出了目前研究中存在的问题和未来的研究方向,强调了开展温带冬季雪下土壤微生物碳氮循环研究的必要性和重要性.