黄河三角洲滨海湿地微生物多样性及其驱动因子

微生物在湿地的生物地球化学循环和生态功能调节中发挥着重要作用,对全球气候变化具有重大影响,对维持全球生态系统的健康至关重要。以黄河三角洲滨海湿地为研究对象,通过采集代表性植被群落的土壤表层和部分植物根系,探究土壤微生物群落组成、根际微生物、环境因子及其内在的关联性和影响机制。研究结果表明不同植被覆盖地区微生物多样性存在差异,芦苇区和柽柳区微生物丰度高于泥滩区、碱蓬区和棉田,海漫滩微生物丰度高于河漫滩地和泥滩。土壤微生物菌群结构和多样性显著高于根际：土壤细菌的香农指数约为4-5.5,根际微生物的香农指数约为0-4。土壤细菌主要为厚壁菌门、变形菌门、拟杆菌门和放线菌门,占样品总数的90%以上;而根际细菌主要是蓝藻门、变形菌门和放线菌门,二者在属水平上的菌群结构差异更加明显。环境因子的含量与生境类型有关,SO₄^2-和NO₃^-的相关性最高,植被覆盖区土壤中Mn⁴⁺、Fe³⁺和水解氮的含量低于滩涂裸地。冗余分析（RDA）表明,pH值在小空间尺度上对湿地土壤中细菌群落的影响较小,环境因子在门和属水平的解释率分别为89.7%和86.8%,其中K（23.4%）、NO₂^-（11.8%）、Mn⁴⁺（9.8%）和Na（8.0%）是解释门水平微生物区系结构变化和组成的主要因子。研究为理解湿地微生物多样性与湿地生态系统功能之间的影响机制提供了一个生态学视角,有助于了解黄河三角洲滨海湿地土壤和植物根际的细菌分布特征,对黄河三角洲退化滨海湿地的生物修复具有重要的指导意义。     

黄河三角洲石油化工区农田土壤-玉米体系PAHs的分布特征及风险评价

为明确黄河三角洲石油开采区表层土壤和玉米中多环芳烃（PAHs）的含量及其污染水平,采集农田土壤和玉米各71个样品,检测农田土壤和玉米各部位中16种PAHs含量,并采用内梅罗指数法和健康风险评价模型评估了农田土壤中多环芳烃的生态健康风险。结果表明,农田土壤、玉米根、茎和叶中多环芳烃的含量分别为256.6-1936、291.4-680.9、324.9-527.9、289.5-2400 μg/kg。农田土壤中多环芳烃以4-6环为主。多环芳烃在玉米根茎叶富集系数大小排序为：叶 > 茎 > 根。玉米不同组织中PAHs浓度与相应农田土壤中PAHs浓度的进行相关分析结果表明,农田土壤中PAHs含量与玉米根、茎中PAHs含量均存在极显著正相关关系,相关系数分别为0.98（P<0.01）、0.98（P<0.01）,表明玉米根和茎的多环芳烃主要来源于农田土壤中,农田土壤中PAHs的含量影响着PAHs在玉米根茎中的积累和分布。玉米叶中PAHs含量与农田土壤中PAHs含量与玉米根、茎中PAHs含量不存在相关关系,表明玉米叶中多环芳烃并非来自土壤中PAHs的迁移,可能来源于大气。内梅罗指数结果表明,农田土壤PAHs达到了中度污染,其中BaA、Pyr和BbF达到了偏重污染;健康风险评价结果表明,农田土壤PAHs对儿童和成人的平均非致癌风险分别为0.44和0.12（均小于1）,表明农田土壤多环芳烃对成人和儿童的非致癌风险是可接受;农田土壤PAHs对儿童和成人的平均致癌风险分别为3.6×10^-5、9.0×10^-6,没有超过致癌风险水平上限（10^-4）,致癌风险尚在可接受范围内。3种暴露途径中,皮肤接触是土壤PAHs的最主要暴露方式,其次是经口摄食,吸入暴露途径甚微,可忽略不计。PAHs对儿童健康的威胁风险要大于成人,所以应尽可能避免儿童直接接触或误食土壤等其他介质的污染物。     

水分梯度下荒漠植物多样性与稳定性对土壤因子的响应

荒漠生态系统多样性的研究对维持荒漠区群落稳定性有着重要意义。以艾比湖流域荒漠植物群落为研究对象,基于野外样方调查数据及实验分析,探讨不同水分梯度下植物多样性与稳定性的变化规律及土壤因子对二者的影响。结果表明：（1）随土壤水分含量下降,Shannon-Wiener多样性指数（H）、Simpson多样性指数（D）、Pielou均匀度指数（J）、Margalef丰富度指数（R）和种群密度稳定性（ICV）指数均呈下降趋势,且当土壤含水量低于4.65%时,荒漠植物多样性与群落稳定性总体显著降低（P<0.05）;（2）不同水分梯度下影响艾比湖流域植物多样性的土壤因子具有差异性,高水梯度为硝态氮与有机质,中水梯度下影响植物多样性的因子为pH,低水梯度为全氮和有机质;（3）仅在环境适宜的情况下,土壤因子（土壤含盐量与有机质）才能对群落稳定性产生显著影响（P<0.01）;（4）三种梯度下,物种多样性均对群落稳定性有显著性影响（P<0.001）,植物多样性与群落稳定性存在正相关关系。     

会仙岩溶湿地4种覆被下土壤酶活性和微生物生物量

研究湿地系统中的稻田被撂荒以后土壤酶活性和微生物生物量的变化可以为湿地的保护提供参考依据。以桂林会仙岩溶湿地为研究样地,采集芦苇湿地、华科拉莎草湿地、稻田撂荒地（以双穗雀稗和莲子草为优势植被）和稻田的耕层土壤样品,采用比色法和氯仿熏蒸法分别检测土壤酶活性和微生物生物量。结果表明,稻田撂荒地的土壤微生物生物量碳（MBC）为（345.20±30.06） mg/kg,显著低于其它三种覆被下的土壤;微生物生物量氮（MBN）、微生物DNA、蔗糖酶活性和碱性磷酸酶活性分别为（48.03±18.48） mg/kg、（5.65±1.48）μg/kg、（19.16±1.43） mg g^-1（24h）^-1和（2.20±0.94） mg g^-1（24h）^-1,均显著低于稻田,而与两种天然湿地没有显著差异。主成分分析表明,稻田撂荒地能与稻田明显分开,而与其它两种覆被土壤有所交叉。统计分析表明,MBC和碱性磷酸酶活性均与pH呈显著正相关关系（P<0.05）;MBN、蔗糖酶活性和碱性磷酸酶活性均与土壤总有机碳（SOC）呈显著的正相关关系（P<0.05）;土壤微生物DNA与SOC、总氮（TN）和碱解氮（AN）均呈显著正相关关系（P<0.01）,与Mg²⁺呈显著正相关关系（P<0.05）。以上研究结果表明,会仙湿地中的稻田在撂荒以后,土壤微生物生物量和两种土壤酶活性显著降低,影响微生物生物量和土壤酶活性变化的主要因素是pH、SOC、TN、AN和Mg²⁺。因此,建议在稻田撂荒地上重新种植水稻,以加快会仙岩溶湿地的恢复过程。     

武夷山不同林龄甜槠林土壤呼吸特征及影响因素

为揭示中亚热带常绿阔叶林群落优势种一甜槠天然林不同林龄林下土壤呼吸(Soil respiration,RS)差异及影响因素,采用LI-8100开路式土壤碳通量系统对武夷山自然保护区不同林龄(18、36、54、72 a)天然甜槠林进行了1年的野外原位测定。结果表明:(1)不同林龄甜槠林RS季节动态呈现明显的单峰趋势,林龄对冬季RS影响并不显著(P>0.05),秋季18 a甜槠林RS与其他3种林龄差异显著(P<0.05),林龄对土壤含水率的季节变化没有显著影响(P>0.05);(2)不同林龄甜槠林5 cm深土壤温度与RS拟合R2明显高于土壤含水率与RS拟合R2,随着林龄增大,RS温度敏感性指数Q10值呈上升趋势,依次为1.551、1.589、1.640、1.664,且54、72 a甜槠林RS温度敏感性指数Q10值显著高于18、36 a(P<0.05);(3)土壤含水率与5 cm深土壤温度共同解释了RS变异的86%—90.3%;0—60 cm土层根系生物量与5 cm深土壤温度共同解释了RS变异的88.3%—91.8%,由此可见,生物因子与非生物因子双因素拟合可以更好地解释不同林龄RS差异。在对未来森林植被土壤呼吸及碳汇功能进行研究时,应在考虑林龄及季节差异的基础上,加强对生物因子的测定。     

太白山栎属树种叶片生态化学计量特征沿海拔梯度的变化规律

植物叶片碳（C）、氮（N）、磷（P）化学计量学能够反映植物对环境的适应性以及环境变化对植物的影响,是生态化学计量学的热点之一。研究亲缘关系相近物种对环境变化的适应差异对于深入了解植物的化学计量策略具有重要意义,而目前对于亲缘关系相近物种沿海拔梯度各如何变化未获得一致性的结论。因此,本研究在秦岭太白山海拔约1100-2200 m范围内,对槲栎（Quercus aliena）、栓皮栎（Q.variabilis）、锐齿栎（Q.aliena var.acuteserrata）、辽东栎（Q.wutaishansea）这4种栎属树种的叶片C、N、P含量进行测定与分析,考察叶片化学计量特征随海拔的变化趋势,同时量化气候、土壤和地形3种影响因素对其变异规律的解释程度。结果表明：（1）总体来看,4树种叶片C含量随海拔升高先上升后降低,叶片N含量和N：P则表现出随海拔升高而降低的趋势,而叶片C：N随海拔升高而升高。（2）不同树种随海拔的变化趋势不同：槲栎与锐齿栎具有相似性,叶片N、P含量都随海拔升高显著降低,C：N都随海拔升高显著升高;栓皮栎的叶片N含量和C：N与前两者呈现相反趋势;辽东栎叶片C含量随海拔上升而下降,与栓皮栎相同,但其叶片P含量和N：P分别呈现先升高后降低、先降低后升高的曲线变化趋势。（3）叶片不同化学计量特征值受到不同因子的影响。其中,叶片N含量和C：N主要受气候因子影响（解释度为39.91%和36.59%）;叶片C含量主要受土壤因子影响（解释度为25.22%）;叶片P含量、N：P和C：P则主要受到土壤因子和坡度影响（解释度有23.70%-39.83%）,且这两个因子的交互效应影响较大（交互效应解释度有16.24%-24.72%）。本研究结果说明：（1）亲缘关系较近的物种在应对环境变化时,也会有不同的变化格局及对应的养分策略,而且这能在一定程度上解释它们的地带性分布规律;（2）地形因子会与土壤因子共同影响植物的化学计量特征,在研究山地森林生态系统时,坡度也是需要考虑的重要影响因子。     

克氏针茅草原土壤生态化学计量特征对放牧强度的响应

生态化学计量学是研究生态系统中各元素间平衡的科学,对于探究土壤有机碳（C）、全氮（N）、全磷（P）元素循环以及土壤养分限制状况具有重要意义。为了解克氏针茅（Stipa kirschnii）草原土壤生态化学计量特征,以内蒙古克氏针茅草原区为研究对象,在不同放牧强度草场进行采样分析。结果表明：随着放牧强度的增加,C、P含量先降低后升高,N含量先升高后降低;土壤C/N先降低后升高、C/P逐渐升高、N/P先升高后降低。C/N随着放牧强度的增加与有机碳相关性逐渐增大、与全氮的相关性逐渐减小;轻牧区的C/P受有机碳作用有所增强;中牧区N/P受全氮作用增强。C/N主要限制因素是有机碳含量,C/P和N/P主要限制因素是全磷含量。不同放牧强度会影响土壤化学计量比与其他物质的关系,也会改变土壤化学计量比各制约因素的强度。     

草原矿区土壤环境损害基线评估判定的应用研究——以内蒙古草原矿区为例

草原生态环境损害评估鉴定中,土壤基线是重要的评价标准。如何确定土壤基线,寻找适宜的基线判定方法,进而判定草原土壤的受损害程度,已成为草原生态系统损害评估鉴定、生态系统保护及修复工作中的关键。基于科学、务实、准确的原则,对内蒙古2个草原矿区土壤的总有机质（TOM）、N、P、K含量进行采样分析,采用历史数据法、参考点位法和统计点位法来判定土壤基线。结果表明,胜利矿区土壤养分均值与参考点位法基线值差异较小,采矿对胜利矿区土壤养分含量未见直接的影响。宝日希勒矿区土壤中TOM含量均值明显低于3种方法得出的基线值,N、K均值与参考点位法基线值相似,P均值位于3种基线值之间。可见采矿对宝日希勒矿区土壤中TOM的含量造成了直接影响,对N、P、K含量未见直接的影响。最适宜该地区的方法取决于样本质量和评估尺度,建议以参考点位法为主,历史数据法和统计点位法作为验证工具,3种方法共同使用。     

人工降雨对湿地植物叶表面颗粒物滞留的影响

现阶段植物滞尘作为治理大气颗粒物污染的有效方法已被广泛接受与应用。已有研究表明,降雨等方式对植物叶表面颗粒物的滞留有着显著的影响,可有效地将颗粒物从叶表面去除,使植物再次具有滞留颗粒物的能力。由于自然降雨难以量化,现有研究大多采用模拟降雨的方式,将降雨特性量化为降雨强度、降雨历时等可控变量,但较少将降雨高度这一变量纳入研究。且大多以森林生态系统或者城市生态系统中常见的乔、灌、草等植物为主要研究对象,而忽略了处于水陆过渡带的湿地生态系统中植物的特殊性。湿地生态系统不仅可通过植物叶片等结构滞留颗粒物,还可依靠增强空气相对湿度促进颗粒物的吸收和积累,导致湿地植物滞尘规律的特殊性。因此,选择北京地区湿地生态系统内的4种常见植物（香蒲、菖蒲、芦苇和黄花鸢尾）作为研究对象,通过人工模拟降雨的方式,将降雨特性量化为降雨高度与降雨强度两个变量,共设置1 m （11 m）、2 m （10 m）两个不同降雨高度,30 mm/h、45 mm/h、60 mm/h三种不同降雨强度,并将颗粒物划分粗颗粒物（10—100 μm）、细颗粒物（3—10 μm）、超细颗粒物（0.4—3 μm）三种粒径范围。通过滤膜法获得单位叶面积颗粒物去除量,探讨人工降雨对湿地植物叶表面颗粒物滞留的影响。主要研究结果如下：（1）颗粒物去除量在粗颗粒物（10—100 μm）粒径范围内最高;（2）所试4种湿地植物中,菖蒲的颗粒物去除量位居前列;（3）只有在一定的范围内,植物叶表面颗粒物去除量才随降雨强度的增加而增加;（4）不同降雨高度下所试湿地植物叶表面颗粒物去除量无明显规律,降雨高度之间无显著差异（P>0.05）。     

鸡粪有机肥对设施菜地土壤重金属和微生物群落结构的影响

通过田间试验,研究在设施菜地上施用不同剂量的鸡粪有机肥对土壤-植物系统中重金属的累积、重金属有效性和土壤微生物群落结构的影响,进一步探讨土壤微生物群落结构与土壤重金属之间的相关关系。结果表明,与对照相比,施用有机肥可提高小白菜地上部生物量,其中施肥量为60 t/hm²时值最大,增幅为59.92%;小白菜地上部Cd、Cr、Cu、Zn和As含量均大幅增加,但Pb含量无明显变化。土壤重金属Cd、Cr、Cu、Zn和As的全量均随鸡粪有机肥施加量的增加而增大,最高增幅分别为21.30%、21.58%、17.40%、19.40%和17.43%,出现明显的累积现象;施用有机肥均增加了土壤Cd、Cr、Cu、Zn和As的有效态含量,而Pb的全量和有效态含量无显著变化;除重金属Pb外,不同重金属元素全量与有效态含量均显著正相关,其中元素Zn的全量与有效态含量相关性最强。磷脂脂肪酸（PLFA）分析结果表明,土壤中含量较高的PLFA为16：0、18：1ω7c、10Me16：0和18：1ω9c,土壤微生物总PLFA和各类群PLFA含量均呈现M0.5 > M1 > CK > M2 > M4;相关性分析结果表明,土壤Cu、As全量和Cd、Cr、Cu、As有效态含量与微生物总PLFA和各类群PLFA含量均呈现显著负相关关系,其中有效态Cr和Cu含量对微生物群落结构的影响最为显著。