Rhizosphere soil bacterial communities and nitrogen cycling affected by deciduous and evergreen tree species

Deciduous and evergreen trees differ in their responses to drought and nitrogen (N) demand. Whether or not these functional types affect the role of the bacterial community in the N cycle during drought remains uncertain. Two deciduous tree species (Alnus cremastogyne, an N₂‐fixing species, and Liquidambar formosana) and two evergreen trees (Cunninghamia lanceolata and Pinus massoniana) were used to assess factors in controlling rhizosphere soil bacterial community and N cycling functions. Photosynthetic rates and biomass production of plants, 16S rRNA sequencing and N‐cycling‐related genes of rhizosphere soil were measured. The relative abundance of the phyla Actinobacteria and Firmicutes was higher, and that of Proteobacteria, Acidobacteria, and Gemmatimondaetes was lower in rhizosphere soil of deciduous trees than that of evergreen. Beta‐diversity of bacterial community also significantly differed between the two types of trees. Deciduous trees showed significantly higher net photosynthetic rates and biomass production than evergreen species both at well water condition and short‐term drought. Root biomass was the most important factor in driving soil bacterial community and N‐cycling functions than total biomass and aboveground biomass. Furthermore, 44 bacteria genera with a decreasing response and 46 taxa showed an increased response along the root biomass gradient. Regarding N‐cycle‐related functional genes, copy numbers of ammonia‐oxidizing bacteria (AOB) and autotrophic ammonia‐oxidizing archaea (AOA), N₂ fixation gene (nifH), and denitrification genes (nirK, nirS) were significantly higher in the soil of deciduous trees than in that of the evergreen. Structural equation models explained 50.2%, 47.6%, 48.6%, 49.4%, and 37.3% of the variability in copy numbers of nifH, AOB, AOA, nirK, and nirS, respectively, and revealed that root biomass had significant positive effects on copy numbers of all N‐cycle functional genes. In conclusion, root biomass played key roles in affecting bacterial community structure and soil N cycling. Our findings have important implications for our understanding of plants control over bacterial community and N‐cycling function in artificial forest ecosystems.     

基于绿色GDP和生态足迹的江西省生态效率动态变化研究

生态效率是循环经济与可持续发展的有效测度,其测度方法一直是相关研究领域的热点和难点。鉴于绿色GDP能反映出剔除资源损耗和生态环境影响的国民经济净收益,生态足迹则更能全面地衡量经济发展中消耗的各种物质、能源以及带来的环境影响,基于WBCSD提出的生态效率定义及核算方法,创新性地从绿色GDP和生态足迹的视角改进生态效率度量模型,并以江西省为研究对象,对其2000—2015年间的生态效率变化轨迹及成因进行衡量与分析。结果表明:(1)2000—2015年江西省单位面积生态足迹的绿色GDP即生态效率总体呈上升趋势,15年来提升了4.57倍,与此同时,绿色GDP、生态足迹也呈上升趋势,但绿色GDP的增速明显高于生态足迹的增速;(2)江西省绿色GDP占总的GDP的比例处于不规则波动状态,平均为84.61%,其中自然资源损耗价值、环境退化损失价值和资源环境改善效益也呈不规则波动,三者皆呈现出先上升后下降的趋势,其中自然资源损耗对绿色GDP的影响较为显著;(3)江西省生态足迹不断增加,总生态足迹15年来增加了83.6%,年平均增长率为4.26%,从生态足迹构成来看,各土地利用类型生态足迹均呈波动上升趋势,其中牧草地足迹增长最为显著;(4)江西省生态足迹的主要类型是牧草地足迹、耕地足迹和化石能源用地足迹,其中牧草地足迹比重最大,并且保持波动上升趋势,其次是耕地和化石能源用地足迹,但两者比重均呈小幅下降趋势。从生态效率度量模型的创新性、适应性和生态效率的提高途径等方面进行了详细的探讨。     

稻株上拮抗细菌的定殖及其对土著细菌的影响

在温室条件下,通过分批播种、接种纹枯病菌Rhizoctonia solani,以及在水稻分孽盛期喷雾拮抗细菌Pseudomonas fluorescens Pf7-14 (天然的抗萘啶酮酸菌株) 和B5423-R(Bacillus subtilis B5423的利福平抗性突变体)的菌悬浮液,并通过定期取样,平板系列稀释法回收,测定了菌株Pf7-14、B5423-R和土著细菌群体在水稻健株和纹枯病株上的种群数量,所获结果如下:①当相同的浓度(约2.0×108cfu/ml)的菌悬浮液喷雾到叶片时,菌株Pf7-14定殖的时间比菌株B5423-R长,且在相同的时间内,菌株Pf7-14的平均群体数量高于菌株B5423-R;②在健康的水稻茎部,菌株Pf7-14的两个高、低不同浓度处理的平均群体数量均表现出随时间降低的趋势;相比,较低浓度(4.0×107cfu/ml)的B5423-R在茎部的平均群体数量随着时间的下降,而较高浓度(2.0×108cfu/ml)的B5423-R的平均群体数量在水稻乳熟至黄熟期保持稳定或略有增长;③当病斑面积占取样茎面积的比率为20%～35%时,在应用1和14d后菌株Pf7-14在健茎的平均群体数量分别是病茎的6倍多和2倍多,差异均达到显著性的水平(P=0.05),而菌株B5423-R 在应用1d后病茎的数量比在健茎显著性地低大约1倍,但在7～14d后,病茎的数量比在健茎显著性地高5～6倍,群体在病茎表现出相对的增长;④土著细菌群体在病斑茎部是健茎的6～7倍.这些结果表明两类拮抗细菌有着明显不同的定殖习性,在病斑上B5423比Pf7-14具有更强的竞争能力,是一类更好的生防制剂;同时表明引入的拮抗细菌同土著细菌群体在营养和空间上竞争激烈,且土著细菌群体更具有竞争优势.     

基于GIS的城市绿地景观引力场研究——以宁波市为例

城市绿地是城市用地的重要组成部分 ,也是城市生态系统的一个子系统。城市绿地景观的评价是城市生态系统研究的重要课题之一。在 GIS技术支持下 ,对城市绿地景观进行了研究。在研究过程中 ,将物理学中“场”的相关理论引入城市绿地景观的研究 ,提出绿地景观引力场的概念及评价方法。绿地景观引力场是城市绿地系统为城市居民提供服务能力的大小或潜力 ,其主要影响因素有绿地景观本身的质量、城市人口分布状况、城市土地利用现状、城市主要交通设施等。在研究中需要建立以下相关模型 :城市阻力的空间分布模型、城市人口的空间分布模型、城市公共绿地的空间分布模型、城市绿地景观引力场的空间分布评价模型。研究结果得出以下结论 :(1)景观引力场用于城市绿地系统的评价 ,能够更好地反映城市绿地的空间分布格局 ;(2 )丰富了城市绿地系统评价的指标内容和评价方法 ;(3)该方法从景观设计上提供了一个可供决策参考的依据 ;(4 )景观引力场还可用于城市其它服务设施的合理性与有效性的评价与研究。     

基于遥感和GIS的川西绿被时空变化研究

探索出了利用多时相MODIS数据分析绿被时空变化的技术方法,揭示出了川西2002—2008年间绿被的变化特征。建立了绿被提取模型。用其从2002—2008年的多期MODIS影像中提取出川西多期绿被数据。其次,利用GIS技术对2002—2008年间绿被变化,及其与温度、降雨的关系等进行了分析。研究表明:2002年绿被天数在195 d以上的区域有43.3%。终年无绿被的区域有4.3%。西北部植被生长日数短,而东南部生长日数长。2002—2008年间,春季绿被面积变幅最大,秋季最小。最大绿被面积出现在2006年的夏季,最小绿被面积出现在2005年的冬季。平均夏冬绿被面积差占区域面积46.7%。在季节上,绿被面积与温度和降雨量均在0.01的水平上呈显著正相关关系,其相关系数分别为0.82和0.84。该研究成果对植被生长潜力挖掘、农牧生产和生态建设决策等均有重要意义。     

山桐子实生优树选择研究初报

以四川等8个省份的山桐子野生资源为研究对象,通过实地走访和调查,了解山桐子资源分布状况和生态环境,利用产量、含油率等经济性状对山桐子野生群体进行优株选择。结果表明:安徽、江苏、浙江、江西各地主要以山桐子分布,而湖北、湖南、陕西、四川等地主要以山桐子的变异类型——毛叶山桐子为主,其中四川省毛叶山桐子分布较为密集;通过对各地点气候条件和土壤条件分析得出,山桐子适应性强,对气候要求不严,适合在微酸性土壤生长,尤喜肥沃土壤;根据能源油料植物原则对山桐子提出选优标准,从234株山桐子实生树中初步选择43个单株;主成分分析和聚类分析结果将43个单株划分为最高产量、较高产量和中产量3大类,且所有单株的单株产量、单位面积产量和全果含油率3个主要经济指标均高出群体平均值20%以上。本研究为山桐子种质资源收集与评价、优良种质或品种的选育奠定了重要基础。     

昆虫与寄主植物营养关系的DNA分子追踪

农田生态系统中昆虫与寄主植物的食物营养关系错综复杂,利用田间直接观察法、肠道内含物形态学分析、同位素标记等方法都难于全面解析,常造成营养关系的缺失。近年来,DNA分子追踪技术迅速发展,利用一段较短的DNA序列能有效鉴别植食性昆虫取食寄主植物的种类,为这一领域研究提供了新方法。本文全面介绍了3种DNA分子追踪技术——诊断PCR技术、克隆测序技术和下一代测序技术(next generation sequencing,NGS)。其中诊断PCR技术包括单一PCR技术和多重PCR技术,适用于目标昆虫与已知寄主植物之间的营养关系分析;克隆测序技术能够在寄主植物种类未知的前提下,解析目标昆虫完整的寄主植物种类信息;下一代测序技术实现了短时间内对混合样品的测序,加之昆虫与植物DNA条形码序列数据库大量扩增,有效地提高寄主植物的鉴别能力。诊断PCR技术和克隆测序技术已在追踪地下害虫的取食行为、植食性昆虫取食范围及其在寄主植物间的转移与选择习性等方面被广泛应用,且进展明显。综合考虑各种技术的优缺点,本文提出将DNA分子追踪技术与同位素标记等其他方法相结合的研究策略,以便系统解析农田生态系统中昆虫与寄主植物之间的营养关系。     

湖北单子叶植物新记录

于2011~2013年对湖北神农架国家级自然保护区进行了第四次全国中药资源普查,发现若干湖北植物新记录。该研究报道了湖北单子叶植物2个新记录属——顶冰花属(Gagea Salisbury)和筒距兰属(Tipularia Nuttall),8个新记录种分别为:少花顶冰花[Gagea pauciflora(Turczaninow ex Trautvetter)Ledebour]、凤凰蜘蛛抱蛋(Aspidistra fenghuangensis K.Y.Lang)、卷瓣重楼(Paris undulata H.LiV.G.Soukup)、筒距兰(Tipularia szechuanica Schlechter)、大黄花虾脊兰(Calanthe sieboldii Decaisne ex Regel)、小杜若[Pollia miranda(H.Léveillé)H.Hara]、长耳南星(Arisaema auriculatum Buchet)、大针薹草(Carex uda Maximowicz)。包含3种国家二级保护植物——卷瓣重楼、筒距兰、大黄花虾脊兰。IUCN将筒距兰列为易危级别,卷瓣重楼和大黄花虾脊兰被列为极危级别,其中大黄花虾脊兰还是我国极小种群野生植物资源。该文对这些物种分布新区域的报道,扩大了这些植物的分布范围,也丰富和加深了对湖北植物多样性的认识与了解。     

Conjugation morphology of Zygogonium ericetorum (Zygnematophyceae,Charophyta) from a high alpine habitat

Reproductive characteristics are important for defining taxonomic groups of filamentous Zygnematophyceae, but they have not been fully observed in the genus Zygogonium. Specimens of Z. ericetorum previously studied and used to clarify the generic concept lacked fertile material, which was obtained recently. This study illustrates for the first time, using color light microscopic and fluorescence images, a consequent conjugation stage in Z. ericetorum, including completely developed zygospores and purple cytoplasmic residue content left outside the zygospores, similar to aplanospore formation. Structures confirmed earlier reports and provided new observation informative regarding phylogenetically relevant reproductive characters of Z. ericetorum.