海岸单叶蔓荆沙埋胁迫下碳水化合物变化与其耐沙埋的关系

选择烟台海岸沙地抗沙埋强的单叶蔓荆(Vitex trifolia var.simplicifolia)为试材,在自然环境条件下根据单叶蔓荆匍匐茎长度进行了轻度(1/3茎长)、中度(2/3茎长)和重度半埋以及全埋处理。在沙埋20d后,测定了不同沙埋处理下匍匐茎各段上匍匐茎长度、枝条高度、不定根长度,以及可溶性糖、淀粉、纤维素含量,以探讨单叶蔓荆碳水化合物变化和转化在其耐沙埋中作用。结果显示,在轻度、中度半埋和全埋下单叶蔓荆匍匐茎长度均显著大于对照,被沙埋匍匐茎处有大量不定根生成;同时,可溶性糖和淀粉含量增高和纤维素含量下降,尤其是生长最快的匍匐茎顶部(如轻度半埋),茎中可溶性糖较低、淀粉增加最多,纤维素最低。但是被重度半埋和全埋的匍匐茎生长较少,茎中纤维素含量较多、淀粉含量较少。研究表明,沙埋是一种胁迫,它损伤叶片、扰乱碳水化合物代谢平衡。但它又是胁迫信号使植物产生适应性反应,它使未遭沙埋的匍匐茎顶端通过加速碳水化合物转化、分解纤维素、提高淀粉和可溶性糖含量,为顶端生长提供能量和营养,以加速匍匐茎快速生长摆脱沙埋。同时沙埋部位枝叶通过分解其纤维素,产生更多的可溶性糖和淀粉为匍匐茎不定根生长提供能量。因此,沙埋后匍匐茎内碳水化合物的转化是其快速生长和摆脱沙埋的能量来源而在其适应沙埋生长中起重要作用。单叶蔓荆对沙埋的适应性反应表现了其具有表型可塑性特性,该特性是其沙埋后维护匍匐茎顶部快速生长、不定根形成、碳水化合物转化以及具有较高抗沙埋能力的关键。     

Diversity of arbuscular mycorrhizal fungi along a sand dune stabilization gradient: A case study at Praia da Joaquina, Ilha de Santa Catarina, South Brazil

Species diversity of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) was assessed along a dune stabilization gradient (embryonic dune, foredune and fixed dune) at Praia da Joaquina, Ilha de Santa Catarina. The dunes were chosen as a case study to assess whether diversity and mycorrhizal inoculum potential (MIP) increase along the gradient. Ten soil samples were collected from each stage and pooled, and then six 100-g soil sub-samples were taken to identify and enumerate spores. Twelve AMF species were detected, and all three families in Glomales were represented. Gigasporaceae species dominated the embryonic dune, while Glomaceae species dominated the fixed dune. Total spore numbers and richness increased as the dunes became more stabilized. However, indices of Margalef, Simpson and Shannon reached maximal values at different stages, suggesting that species abundance was different among stages. In both embryonic and fixed dunes, species abundance data fit the broken stick model, while in the foredune the log series model best described the data. The MIP followed spore numbers and increased along the gradient, suggesting that spores are important in initiating root colonization in this system. Relationships between edaphic factors and functional roles of Glomales families as determinants of AMF distribution are discussed. This document was subjected to peer and administrative reviews of the U.S. EPA at the National Health and Environmental Effects Research Laboratory, Western Ecology Division, and was approved for publication. Mention of trade names or commercial products in this paper does not constitute endorsement or recommendation of use.     

芽孢杆菌冷冻真空干燥法和砂管法保藏过程中存活率的变化

以芽孢杆菌(Bacillus)为材料,用冷冻真空干燥法和砂管法,在4℃条件下进行了六年的菌种保藏对比试验.结果表明,冷冻真空干燥法比砂管法保藏的菌种存活率高,存活率下降速率小;建立了菌种保藏过程中菌种相对存活率随时间变化规律的数学模型L′_f(t)=e~(-0.1323t)和L′s(t)=e~(-0.2900t).该模型的模拟结果能与试验结果较好地吻合.在室温条件下,砂管法的菌种存活率下降速率比4℃条件下大,三个月时存活率为零或接近零;而冷冻真空干燥法保藏菌种存活率与4℃的效果接近.因此冷冻真空干燥法是芽孢杆菌的比较有效的保藏方法.     

Kraftionema allantoideum,a new genus and family of Ulotrichales (Chlorophyta) adapted for survival in high intertidal pools

The marine, sand‐dwelling green alga Kraftionema allantoideum gen. et sp. nov. is described from clonal cultures established from samples collected in coastal, high intertidal pools from south eastern Australia. The species forms microscopic, uniseriate, unbranched, 6–8 μm wide filaments surrounded by a gelatinous capsule of varying thickness. Filaments are twisted, knotted, and variable in length from 4 to 50 cells in field samples but straighter and much longer in culture, up to 1.5 mm in length. Cell division occurs in several planes, resulting in daughter cells of varying shape, from square to rectangular to triangular, giving rise to gnarled filaments. Mature cells become allantoid, elongate with rounded ends, before dividing one time to form bicells comprised of two domed cells. Adjacent bicells separate from one another and mature filaments appeared as a string of loosely arranged sausages. A massive, single, banded chloroplast covered 3/4 of the wall circumference, and contained a single large pyrenoid encased in a starch envelope that measures 1.5–2.5 μm. Filaments were not adhesive nor did they produce specialized adhesive cells or structures. Reproduction was by fragmentation with all cells capable of producing a new filament. No motile or reproductive cells were observed. Filaments in culture grew equally well in freshwater or marine media, as well as at high salinity, and cells quickly recovered from desiccation. Phylogenetic analysis based on the nuclear‐encoded small subunit ribosomal RNA (18S) shows the early branching nature of the Kraftionema lineage among Ulotrichales, warranting its recognition as a family (Kraftionemaceae).     

土壤碳矿化潜力对沙坡头人工固沙植被演变的响应

土壤呼吸是土壤有机C矿化分解,释放无机养分的重要生物化学过程。本研究通过实验室培养的方法,分析了沙坡头地区人工固沙区不同固沙年限土壤碳矿化潜力的变化。经过103d的室内培养,土壤CO2-C的释放量表现为55龄>47龄>30龄>24龄>21龄>流动沙丘,在垂直方向上表现为0～5cm>5～10cm>10～20cm。而流沙区土壤碳矿化潜力为10～20cm土层最高。不同固沙年限土壤碳矿化潜力、全氮、有机碳、电导率有明显的差异,均表现为随植被恢复年限的延长而增加,随深度的增加而递减。相关性分析表明,土壤碳矿化潜力与土壤有机碳、总氮、C/N、pH、电导率、温度、土壤水分含量呈极显著相关,土壤各环境因子之间亦呈极显著相关。土壤养分含量随着恢复时间的延长而得到明显的改善,土壤碳矿化潜力与土壤养分状况改善程度一致。人工固沙植被的建立促进了土壤微生物活性,通过潜在的土壤呼吸得到表征。植被恢复和凋落物积累使土壤免遭风蚀,显著增加了土壤有机质的输入,因而显著作用于大气C的固存。     

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。     

不同治沙措施对荒漠绿洲过渡带植物群落与土壤因子的影响

沙漠化是河西走廊荒漠绿洲过渡带土地退化的主要原因,科学合理的治沙措施能够有效控制风沙侵害,有助于植被-土壤系统的重建与恢复。多年来,治沙措施的研究主要集中在不同时间梯度下某种给定措施对植物群落及土壤的影响方面,对于同一时间段内不同类型措施产生的生态惠益尚缺乏足够认识。鉴于此,以流动沙地丘间地为对照,选取围栏封育+麦草沙障(Ge+Ws)、麦草沙障+人工梭梭(Ws+H)和尼龙沙障+人工梭梭(Nn+H)3种不同的治沙措施区为研究对象,通过群落学调查与土壤因子测定,研究了不同治沙措施影响下植物群落数量特征和土壤因子的变化规律与相互关系,并对各措施的生态效益进行了评价。结果表明：(1)植被方面,3种治沙措施影响下草本层和灌木层群落数量特征均呈增加趋势,其中Ge+Ws草本层恢复效果较佳,Ws+H和Nn+H灌木层恢复程度更明显;土壤方面,伴随植物群落的恢复,3种治沙措施均能大幅改善土壤全碳、全氮、有机质等主要养分,但同时对土壤水分带来负面效应,Ge+Ws、Ws+H及Nn+H的表层土壤含水量依次减少了37.99%、 31.37%和35.94%。(2)结构方程模型显示,治沙措施通过直接影响灌木和草本群落...     

库布齐沙漠南缘风沙-植被相互作用及其景观效应

干旱区尤其沙漠边缘地区的风沙与植被相互作用对塑造地表景观具有重要意义。选择库布齐沙漠南缘的油蒿灌丛地为研究区,开展了植被调查、风沙流观测和表层沉积物粒度采样测试,分析了顺风向植被盖度、风沙流结构与沉积物特征的沿程变化,探讨了风沙-植被相互作用及其对地表景观格局的影响。结果表明,风沙流与植被相互作用方式的改变使植物生长状况与地表蚀积模式发生变化,进而导致顺风向景观表现出明显的空间异质性。自上风向裸地过渡到均匀分布的新生油蒿和油蒿灌丛再至斑块状分布的灌丛沙堆,植被盖度与覆沙厚度先增大后减小,空气动力学粗糙度沿程不断增加且在过渡时其增幅最大,输沙率与沉积物粒度呈先减小后增大趋势,并在植被盖度与覆沙厚度最大处出现最小值。在沙漠边缘剥蚀高原上,起初适量风沙堆积促进油蒿定植与生长,均匀分布的油蒿灌丛进一步促进沙物质堆积,但当堆积厚度超过油蒿耐沙埋深度时发生退化,灌丛出现斑块状分布且风沙流在丘间地处侵蚀。据此,可理解为剥蚀高原风沙区景观异质性是风沙与植被相互协同与抑制作用的结果。     

沙丘微地形生境蚁丘分布特征及其对恢复过程的响应

为了阐明沙丘微地形生境蚁丘特征及分布规律对沙丘固定过程的响应规律,以科尔沁沙地为研究区,选择不同固沙阶段沙丘的4个方位（西北、东南、西南、东北）布设调查样地,测定了不同样地的蚁丘密度、直径和高度,分析了不同样地蚁丘特征及空间分布规律。结果表明：（1）流动沙丘背风向（即东南方位）蚁丘密度显著高于其他方位,但从流动沙丘到半流动沙丘,背风向（即东南方位）蚁丘密度显著低于其他方位;从半固定沙丘开始,半固定和固定沙丘微地形对蚁丘密度分布的影响较小。（2）在流动沙丘、半流动沙丘、半固定沙丘,不同微地形生境中蚁丘直径和高度均呈现出相似的分布规律,即东南方位均小于其他方位。在固定沙丘,蚁丘高度表现为东南方位亦较低,但蚁丘直径表现为西南和东北方位显著小于西北方位。（3）在流动沙丘,西北、西南和东南方位上蚁丘空间分布均表现为均匀分布型,而在半流动、半固定和固定沙丘,4个方位上蚁丘空间分布均表现为聚集分布型。（4）相关性分析表明,不同固沙阶段不同微生境下蚁丘密度、高度、直径与植物密度、多样性间的相关性不同。随着固沙阶段演替,不同微生境下蚁丘特征与植物密度、多样性的相关性增强。研究表明,在科尔沁沙地,随着流动沙丘固定和生境逐渐恢复,沙丘不同空间方位上蚁丘密度分布差异缩小,而蚁丘直径和高度仍存在沙丘微地形间显著差异性,并且蚁丘空间方位上均呈现聚集分布状态。     

植被格局对砒砂岩坡地降雨侵蚀的影响

为进一步研究砒砂岩区不同雨型下植被格局对坡面土壤侵蚀特征的影响,基于野外径流小区原位观测试验与景观生态学相结合的方法,通过对比分析不同坡面的植被斑块格局指数与产流产沙之间的相关关系,阐明植被格局对砒砂岩坡地降雨侵蚀的影响。结果表明:(1)该地区降雨可划分为3类,根据各植被坡面产流产沙能力,得出降雨侵蚀力表现为:雨型II(长历时、大雨量、大雨强) ＞ 雨型III(短历时、小雨量、中雨强) ＞ 雨型I(中历时、中雨量、小雨强)。降雨量和最大30min雨强与产流产沙量呈显著或极显著关系,相关系数0.695以上,是预测该区域水土流失的主要降雨因子。(2)各坡面水土保持能力与降雨类型有关,不同雨型下3种植被坡面减流减沙率分别达0.42%、20.8%以上,不同植被格局坡面减沙效益优于减流效益,3种植被坡面的减流能力为:雨型I ＞ 雨型III ＞ 雨型II。(3)3种植被坡面的径流泥沙模数由小到大依次为:均匀分布 ＜ 聚集分布 ＜ 随机分布,对比区域多年平均径流泥沙模数,3种植被坡面能够减少侵蚀达21.33%以上。(4)景观形状指数和分离度指数是影响坡面产流产沙的主要格局因子,相关系数分别达0.884和0.825以上。产流、产沙量与坡面植被斑块分离度呈显著正相关,与景观形状指数呈显著负相关。坡面产流量(Y₁)与斑块分离度(SPLIT)和景观形状指数(LSI)的关系式为Y₁=8.247SPLIT-6.605LSI+38.928,R²=0.905。以上结果表明植被斑块间的分离度越小,形状越复杂,坡面阻力增大,抗侵蚀能力越强。研究成果可为生态恢复过程中植被斑块格局的优化提供理论依据和数据支撑。