基于Biolog-ECO方法的两种不同草原中5种不同植物根际土壤微生物群落特征

【背景】土壤微生物是草原生态系统的重要组成部分,在调节植物生长、促进土壤结构的形成及维持草原生态系统功能和稳定性等方面有着不可替代的作用。【目的】探究内蒙古自治区四子王旗两种不同草原中5种不同植物根际土壤微生物群落代谢功能的多样性。【方法】利用Biolog-ECO微平板法分析四子王旗荒漠草原中阿德格和格根塔拉2个样地中短花针茅、冷蒿、细叶葱、阿尔泰狗娃花和银灰旋花5种植物根际土壤微生物群落多样性特征。【结果】两种不同草原中5种不同植物根际土壤中可培养微生物数量存在显著性差异(P0.05),阿德格草原中短花针茅根际土壤中可培养微生物总数显著高于其他植物根际,格根塔拉草原中阿尔泰狗娃花根际土壤中可培养微生物总数显著高于其他植物;两样地不同植物根际土壤微生物的平均颜色变化率(average well color development,AWCD)均表现为格根塔拉样地高于阿德格样地,而且呈"S"型变化。培养96 h后格根塔拉草原5种植物的Shannon指数与Simpson指数高于阿德格草原,同时银灰旋花根际土壤微生物多样性指数在两个草原中差异极显著;两个草原不同植物根际土壤微生物对碳源的利用主要是氨基酸类和碳水化合物碳源,对于L-天门冬酰胺、r-羟基丁酸、L-丝氨酸和D-半乳糖醛酸等碳源的功能微生物显著富集,根际土壤微生物的AWCD和多样性指数与细菌、放线菌以及土壤微生物总数呈极显著正相关性(P0.01),均匀度指数与细菌、放线菌以及土壤微生物总数量呈显著负相关性(P0.05)。【结论】不同植物根际土壤微生物对碳源的利用能力和偏好出现差异,而且根际土壤微生物数量越高,微生物碳代谢能力、微生物群落多样性越丰富。     

产大米蛋白水解酶的菌株筛选、酶学性质及制备大米寡肽

【目的】旨在分离、筛选并鉴定具有大米蛋白降解作用的菌株及其关键蛋白酶,为高效制备大米寡肽提供制备酶及最优制备条件。【方法】以"水解圈"为评价指标,从粮食仓库附近土壤筛选获得具有降解大米蛋白能力的菌株;通过16S rRNA序列分析确定菌株归属;利用单因素实验获得最佳氮源并初步分析酶学性质;利用HPLC检测寡肽得率,并对制备条件进一步优化。【结果】经鉴定具有大米蛋白降解作用的菌株为沙雷氏菌(Serratia sp. JWG-D15),以大米蛋白为氮源培养菌株JWG-D15,蛋白酶So PRO产量最高,其最适温度40℃,最适pH 8.0;在加酶量20 U/mg,大米蛋白浓度40 mg/mL,40℃,4 h条件下寡肽得率最高72.38%。【结论】以大米蛋白为氮源培养菌株JWG-D15,蛋白酶So PRO产量最高;蛋白酶So PRO制得的大米寡肽,其得率是目前行业最高。本研究既丰富了大米寡肽的制备用酶的种类,又为深入大米寡肽产业化提供一定理论基础。     

荒漠景观地表甲虫群落边缘效应研究

本文以宁夏白芨滩国家级自然保护区两种典型的边缘类型:荒漠草原-人工固沙柠条林(边缘类型Ⅰ)和荒漠草原-固定半固定沙地(边缘类型Ⅱ)作为研究对象,以距离梯度(25 m)的形式设置样点,主要采用巴氏罐诱法探讨边缘效应对其地表甲虫群落多样性的影响。本研究共采集到地表甲虫标本6 760头,分属于19科68种,其中样地Ⅰ采集到2 045头,样地Ⅱ采集到4 715头。统计发现,拟步甲科昆虫占样地Ⅰ的70.46%、样地Ⅱ的81.91%,是该地区地表甲虫中的绝对优势类群。边缘类型Ⅰ中,边缘生境地表甲虫的物种数、优势度指数以及丰富度指数均高于相邻生境内部核心区域,而其均匀度指数和多样性指数则低于人工固沙柠条林核心生境。边缘类型Ⅱ中,边缘生境地表甲虫的物种数、丰富度指数以及多样性指数均高于相邻生境的内部核心区域。边缘效应强度分析表明,边缘类型Ⅰ的E H'=0.9958,E C=1.1391,呈负的边缘效应,但负效应很弱,边缘类型Ⅱ的E H'=1.1394,E C=0.5994,呈正的边缘效应,这一结果与边缘地带的环境复杂性和生境异质性有关。     

荒漠破碎化生境中长爪沙鼠集合种群野外验证研究

近年来,人类活动和自然干扰,导致内蒙古阿拉善荒漠区生境的破碎化,出现了长爪沙鼠在不同斑块间的不连续分布,每一斑块内可能存在一个局域种群,而集合种群建立的前提条件,是局域种群斑块状分布在离散的栖息地环境中。2002~2012年每年的4~10月,在阿拉善荒漠区禁牧、轮牧、过牧和开垦4种人为不同利用方式形成的生境斑块中,采用标志重捕法对长爪沙鼠（Meriones unguiculatus）种群进行定点监测。通过分析长爪沙鼠种群动态,计算各局域种群的灭绝风险,利用Spearman秩相关系数检验种群动态的空间同步性,同时以种群周转率对长爪沙鼠扩散能力进行评估,以检验阿拉善荒漠区长爪沙鼠种群空间结构是否具有经典集合种群的功能。结果表明：（1） 不同生境斑块可被长爪沙鼠局域种群占据,11年间捕获长爪沙鼠2~7次不等;（2） 长爪沙鼠所有局域种群均具有灭绝风险,在轮牧区和禁牧区灭绝率高达1.000 0,开垦区灭绝率最低,也达到0.333 4,而本研究期间最大局域种群（2008年过牧区,26只/hm²）,在2010年发生了局域灭绝;（3） 不同生境斑块间没有明显的空间隔离而阻碍局域种群的重新建立,长爪沙鼠扩散能力较强,绝大部分月份的种群周转率在50.0%以上,特别是周转率达到100.0%的月份较多;（4） 不同生境斑块间仅轮牧区和禁牧区中长爪沙鼠种群密度显著正相关（P<0.05）,而其他生境斑块间相关性均不显著（P >0.05）,长爪沙鼠局域种群整体显示出明显的非同步空间动态。阿拉善荒漠区长爪沙鼠种群满足作为经典集合种群物种区域续存的4个条件,具有作为研究小哺乳动物集合种群的潜在价值。     

性别、季节和体型大小对吐鲁番沙虎巢域的影响

2008年6月份至2009年5月份对吐鲁番沙虎的巢域进行调查:2008年6月份至2008年8月份为繁殖季节(RS),2008年9月份至2009年5月份(冬眠期除外)为非繁殖季节(NRS)。利用截趾标志重捕法研究吐鲁番沙虎的巢域,共标记283只吐鲁番沙虎,累计繁殖季节24只,非繁殖季节43只重捕超过3次(其中13只个体在繁殖季节和非繁殖季节均够3次以上捕捉次数,为重复个体),可以用于计算个体巢域面积数据。利用软件MapGis计算最小凸多边形法(MCP)巢域面积,并分析性别、体型大小、季节等因素对巢域的影响。结果表明:吐鲁番沙虎非繁殖季节雄性、雌性与幼体各组间的巢域面积差异均显著,繁殖季节巢域面积差异不显著;雌雄个体不同季节或全年合并比较巢域面积差异性均不显著;非繁殖季节面积与吻肛长(SVL)显著相关、全年成体组的巢域面积与吻肛长显著相关;成体巢域面积季节差异显著(U=41,P=0.046),幼体则没有季节差异(U=159,P=0.537)。因而,吐鲁番沙虎的巢域大小受性别因素影响不大,体型大小对巢域面积有显著影响,由于繁殖、食物资源等的季节变化是影响吐鲁番沙虎巢域最重要的因素。     

基于盐分梯度的荒漠植物多样性与群落、种间联接响应

土壤盐分是影响干旱区荒漠植物群落动态的决定因素之一。基于样方调查和不同土壤盐分梯度下植物多样性指数及群落与种间关联的计算结果,分析干旱区荒漠群落植物多样性、群落联接性和种间关联对土壤盐分梯度的响应动态。结果表明,在土壤盐含量为0.03%-0.55% (S1)、0.61%-1.24% (S2)和1.41%-1.79% (S3)的盐分梯度上,(1)随土壤盐含量升高,群落生活型结构改变,草本比例减少,乔木比例增加;(2)植物多样性指数随土壤盐分增加而下降,低盐分梯度下,二者极显著正相关(P<0.01),中盐梯度下二者间呈部分显著负相关(P<0.05),高盐梯度下则转为以正相关为主(P>0.05);(3)群落联接性随土壤盐分梯度转变,在0.61%-1.24%的中度盐含量时正联接性最强(VR=1.89),高盐度含量下群落转为不显著的负联接,稳定性降低;(4)沿盐分升高梯度,种间的负相关种对数增加,正相关种对数减少,种间关联(相关)强度提高,正负相关种对比(PNR)与多样性指数呈显著正相关(P<0.05)。综上可知,干旱区荒漠植物多样性在土壤盐含量达到1.41%-1.79%水平时总体显著降低;土壤盐分水平显著影响植物群落和种间联接性,种间互利性随盐分梯度增加下降,物种趋于独立分布,并最终导致荒漠植物多样性降低。     

荒漠区植物光合器官解剖结构对水分利用效率的指示作用

植物生理功能的发挥以结构为基础,因此,植物光合器官(叶片或同化枝)解剖结构会对水分利用效率(WUE)有一定的指示作用。通过对黑河流域优势种灌木光合器官的解剖特征和表征WUE的稳定碳同位素比率(δ13C)进行分析,试图从解剖结构的角度为荒漠植物WUE寻求一个有效的指示指标。结果显示:(1)除花棒外,轴状光合器官植物的δ13C值均高于叶状。(2)不同荒漠植物光合器官及不同组织厚度变化范围较广,叶厚度(Tl)或轴直径(Da)、角质层厚度(Tc)、表皮厚度(Te)、栅栏组织厚度(Tp)、海绵组织厚度(Ts)、贮水组织厚度(Ta)的最大值分别约为最小值的6.9、5.8、11、4、3.5和3.5倍。荒漠区多数轴状光合器官植物的Da以及Te高于叶状。(3)所研究优势种灌木的δ13C值与Tl或Da之间存在极显著的正相关关系(r=0.719,P<0.01),与不同组织厚度(Tc、Te、Tp、Ts和Ta)之间相关性不显著。由此可知,从植物光合器官的解剖结构来看,荒漠区植物的WUE可以用Tl或Da来表征,叶片越厚,越有利于植物高效利用水分,且轴状光合器官植物的WUE高于叶状。     

盐生荒漠净生态系统碳交换的涡度相关法和箱式法对比

将叶面积指数的季节动态,与箱式法同步观测得到的同化枝净光合（呼吸）速率和土壤呼吸速率相结合,对群落碳交换进行估算,并以此验证盐生荒漠涡度相关数据的可靠性。结果表明:盐生荒漠生态系统年叶片生物量为51.30±5.56 g·m^-2,其中90.45%以上来源于多枝柽柳的贡献;而整个生长季,群落叶面积指数（LAI）呈单峰形式变化,从5月30日—9月30日,LAI介于0.18⁰.30,并在第197天达到最大值。涡度相关法和箱式法对群落碳交换的测定结果表明,群落碳交换存在显著的季节变化,并于7月中旬达到碳同化峰值,与LAI有显著的相关性（P<0.001）。对比发现,两种测量方法对群落碳交换日过程的测定结果有很好的一致性,但对夜间生态系统呼吸的测定,涡度相关法较箱式法存在略微的低估,引起这种低估的原因可能是夜间湍流较弱。     

神府东胜煤田弃土弃渣体径流产沙过程的野外试验

采用野外模拟降雨试验方法,研究了神府东胜煤田开采造成的弃土弃渣体产流产沙规律及其减水减沙效益.结果表明： 随降雨强度的增大,弃土弃渣体产流的起始时间呈递减趋势,且差异达几倍至十几倍.弃渣体比弃土体更快到达稳定流速,平均流速大小为弃土体>沙多石少弃渣体>沙少石多弃渣体.弃土弃渣体产流6 min后的径流率达到稳定,与降雨强度呈显著相关.弃土弃渣体侵蚀主要发生在产流开始后的前6 min,弃土体产流后前6 min的平均含沙量是6 min后的0.43～4.27倍,弃渣体为1.43～54.93倍.弃土体和沙多石少弃渣体径流量与降雨强度呈线性函数关系,沙少石多弃渣体呈幂函数关系.弃土体和沙少石多弃渣体的次侵蚀量与降雨强度之间分别呈指数函数和幂函数相关.弃土体侵蚀量与径流量呈线性函数关系.在降雨强度为1.0和1.5 mm·min^-1条件下,弃渣体采用鱼鳞坑及植被防护的产流滞后降雨时间为24 min,减水效益为29.5%～52.9%,减沙效益为85.7%～97.9%.     

青草沙水库后生浮游动物群落结构及其与环境因子的关系

于2011年1月、4-12月对青草沙水库后生浮游动物(轮虫、枝角类和桡足类)的群落结构、时空分布进行了调查,并对其与环境因子的相关性进行了分析.结果表明:观察到青草沙水库后生浮游动物62种,其中轮虫38种,枝角类11种,桡足类13种;后生浮游动物密度年均值为469.1 ind·L-1,生物量年均值为3.23 mg·L-1.从青草沙水库后生浮游动物优势种类组成以及QB/T值(为1)分析,库区水质处中营养型.根据轮虫的Shannon及Margalef多样性指数,库区水质属β-中污型.GAM和CCA分析均表明,水温对轮虫密度影响较大,是造成轮虫种类分布差异的主要因子;GAM分析也显示了枝角类密度和透明度、溶氧存在较好的非线性关系.