紫茎泽兰群体遗传多样性及遗传结构的AFLP分析

紫茎泽兰是我国最为严重的入侵物种之一。本研究以中国境内的紫茎泽兰为材料，用AFLP方法研究了其群体遗传多样性及遗传分化。用筛选出的3对荧光引物，对5个地区62个群体进行AFLP分析，共扩增出490条带，其中多态性带328条，群体的遗传多样性较高(P = 66.9%，H = 0.171，I = 0.268)，主要存在于群体内，群体间的遗传分化系数Fst为0.287。AMOVA分析表明，在地区水平紫茎泽兰的遗传分化主要存地区内，群体内遗传分化占 70.25%，群体间遗传分化占21.71%，地区间的遗传分化仅占8.04%。UPGMA聚类分析结果表明，62个地理群体主要分为四大类群，并且有明显的地缘关系。Sigmaplot分析表明海拔是影响紫茎泽兰遗传多样性主要地理因子。Mantel检验表明遗传距离与地理距离成正相关(r = 0.34)，但也有例外。由此推断风媒传播可能是紫茎泽兰的主要传播方式，水媒传播可能是紫茎泽兰的另一主要传播途径；随着紫茎泽向东、向北扩散，新入侵地区的遗传多样性逐步降低。     

四川省凉山州紫茎泽兰的重金属含量及其肥用安全性评价

在中国西南地区,紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)大规模侵入农田、森林和草场,造成了巨大的经济损失和严重的生态灾难,是我国危害最严重的入侵植物,防除与资源化利用相结合是控制其蔓延的重要途径之一。经过生物堆肥腐熟后,紫茎泽兰的繁殖器官死亡,抑制植物、动物和微生物生长繁殖的有毒化感物质降解,重金属含量成为紫茎泽兰能否作为有机肥的关键性问题。选择四川省凉山州典型矿区、农林和交通用地,采集42个紫茎泽兰群落的土壤、植株、邻近植物和就地腐熟生产的紫茎泽兰有机肥,测定重金属含量,并对其肥用安全性进行评价。结果表明,土壤和紫茎泽兰重金属含量的变幅较大,土壤全砷(As)、二乙基三胺五乙酸(DTPA)/盐酸提取态铅(Pb)和镉(Cd)、碳酸氢钠提取态As与紫茎泽兰的重金属含量均呈显著正相关,相关系数依次为0.528、0.337 6、0.761 2和0.313 7(n=38~42,p0.05)。在紫茎泽兰体内,茎的重金属含量最低,根系含量最高的重金属是铬(Cr)和As,叶片含量最高的则为Pb、Cd和汞(Hg)。与12种邻近植物相比,紫茎泽兰的重金属含量和富集系数低于它们中的绝大多数,其平均值和最大值也显著低于或相似于邻近植物。说明在自然条件下,紫茎泽兰吸收重金属类似普通植物,无特别的偏嗜性,不支持紫茎泽兰富集重金属的观点。紫茎泽兰有机肥各重金属含量均显著低于《有机肥国家标准》(NY525-2012)。因此,在紫茎泽兰泛滥成灾的四川省凉山州,就地腐熟紫茎泽兰做肥用不具有重金属安全风险,且无不同区域之间的重金属迁移,产生土壤污染的风险极小,值得推广应用。     

紫茎泽兰和黄顶菊入侵对土壤微生物群落结构和旱稻生长的影响

为比较入侵植物与本地植物对土壤微生态影响的差异, 探索外来植物入侵的土壤微生物学机制, 本研究通过同质园试验, 比较分析了2种入侵菊科植物(紫茎泽兰、黄顶菊)和2种本地植物(马唐、猪毛菜)对土壤肥力和微生物群落的影响, 并通过盆栽反馈试验验证入侵植物改变后的土壤微生物对本地植物旱稻生长的反馈作用。同质园试验结果表明: 2种入侵植物和2种本地植物分别对土壤微生态产生了不同的影响, 尤其是紫茎泽兰显著提高了土壤有效氮、有效磷和有效钾含量,紫茎泽兰根际土壤中有效氮含量为39.80 mg·kg^-1,有效磷含量为48.52 mg·kg^-1。磷脂脂肪酸指纹图谱结果表明, 2种入侵植物与2种本地植物相比, 较显著增加了土壤中放线菌数量, 而紫茎泽兰比其他3种植物显著增加了细菌和真菌数量。盆栽结果表明: 黄顶菊生长过的土壤灭菌后比灭菌前旱稻株高增加113%, 紫茎泽兰也使旱稻的株高增加17%。由以上结果可知, 紫茎泽兰和黄顶菊可能通过改变入侵地土壤的微环境, 形成利于其自身生长扩散的微生态环境从而实现其成功入侵。     

两种除草剂对紫茎泽兰光合特性的影响

紫茎泽兰是一种重要的外来入侵生物,已在我国西南地区泛滥成灾。为了探明甲嘧磺隆和氨氯吡啶酸对紫茎泽兰光合特性的影响,为紫茎泽兰高效化学防除提供参考依据,采用单因素随机区组设计,对盆栽紫茎泽兰喷施不同浓度的甲嘧磺隆可溶性粉剂和氨氯吡啶酸水剂,测定施药后1～7 d紫茎泽兰几个光合特性参数。结果表明,随浓度和时间的增加,紫茎泽兰的光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、胞间CO2浓度（Ci）及叶绿素含量呈下降趋势。0.12 g.L-1甲嘧磺隆和1.75 g.L-1氨氯吡啶酸能有效地抑制紫茎泽兰的光合作用,这两种药剂用量几乎减少一半。     

外来植物紫茎泽兰入侵对菌根菌群落的影响

为了研究紫茎泽兰(Ageratina adenophora)入侵对土壤菌根真菌(mycorrhizal fungi, MF)群落的影响,采用嵌套PCR 技术分析了外来植物紫茎泽兰入侵生境内土著植物群落、土著植物与紫茎泽兰混生群落、紫茎泽兰单优群落中, 侵染紫茎泽兰及土著植物的MF 群落结构, 及紫茎泽兰与土著植物根围土壤中MF 群落结构。结果表明, 紫茎泽兰不同入侵进程MF 群落结构存在差异, 其中, 从土著植物群落的植物根内检测到内养球囊霉(Glomus intraradices)型克隆; 从土著植物与紫茎泽兰混生群落的紫茎泽兰根内也检测到内养球囊霉型克隆, 而在土著植物根内检测到1 个球囊霉属(Glomus sp 2)型克隆; 从紫茎泽兰单优群落的紫茎泽兰根内未检测到MF, 但从其根围土壤中检测到2 个球囊霉属(Glomus sp 1 和Glomus sp 2)型克隆。在土著植物与紫茎泽兰混生群落中, 从紫茎泽兰根围土壤中检测到4 个克隆型, 分别为毛舌菌阔孢(Trichoglossum hirsutum)、皂味口磨(Tricholoma saponaceum)、亚盖趋本菌(Xylobolus subpileatus)和翘鳞肉齿菌(Sarcodon imbricatus), 从土著植物根围土壤中也检测到4 个克隆型, 分别为小皮伞(Camarophyllopsis hymenocephala)、肉色香蘑(Lepista irina)、皂味口磨及亚侧耳(Panellus serotinus)型克隆; 在土著植物群落中, 从根围土壤只检测到皂味口磨型克隆。紫茎泽兰入侵改变了土著MF 群落结构, 其中在土著植物占据的土壤中以外生菌根真菌为主, 而外来植物紫茎泽兰则更多地积累了丛枝菌根真菌。文中讨论了紫茎泽兰改变入侵地土壤菌根菌群落及其可能对紫茎泽兰入侵的反馈。     

紫茎泽兰堆肥的质量及对土壤有机质、养分和微生物的影响

为紫茎泽兰是我国危害最严重的外来入侵植物,具有生物毒性,无害化处理与资源化利用可经济、有效地防除紫茎泽兰。试验检测了紫茎泽兰生物堆肥的质量,并将紫茎泽兰生物堆肥(M)、化肥(CF)和生物堆肥+化肥(CFM)分别施入土壤,利用培养试验比较了它们对土壤有机质、养分和微生物的影响,为客观评价紫茎泽兰生物堆肥质量、微生物毒性和肥效提供有益信息。结果表明,紫茎泽兰生物堆肥质量符合NY525-2011国家标准(水分除外),且优于自然堆肥。在120 d的培养期间,CF处理降低土壤真菌和放线菌数量,对细菌数量无显著影响;CFM和M处理可提高土壤有机质和微生物量碳、氮,增加土壤细菌、真菌和放线菌数量。在添加化肥的土壤中,培养前期的碱解氮、脲酶和蔗糖酶活性高于CK(不施肥),后期与CK无显著差异。在CFM和M处理的土壤中,碱解氮变化平缓,但持续高于CK,蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性显著高于CF和CK。因此,紫茎泽兰生物堆肥对土壤有机质、氮、微生物生物量及土壤酶活性的影响类似于普通有机肥。     

Cd、Pb和Zn在土壤 紫茎泽兰 泽兰实蝇系统中的生物富集效应研究

泽兰实蝇(Procecidochares utilis Stone)是目前入侵杂草紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum Spreng)的一种重要天敌, 但在重金属污染的矿区泽兰实蝇对紫茎泽兰的植株寄生率明显降低。故利用同心圆采样法在云南兰坪金顶铅锌矿区5 km范围内采集土壤、紫茎泽兰及泽兰实蝇并测定重金属含量, 以研究重金属在土壤 紫茎泽兰茎 泽兰实蝇系统中的生物富集效应, 探讨重金属胁迫影响泽兰实蝇控制效果的机制。结果表明: 土壤 紫茎泽兰茎 泽兰实蝇系统中Pb、Zn和Cd含量随着距矿中心距离的增加而极显著下降, Cd、Pb和Zn在土壤 紫茎泽兰茎系统中的富集系数分别为0.205~0.614、0.058~0.079和0.222~0.398, 平均值分别为0.453、0.067和0.315, 在紫茎泽兰茎 泽兰实蝇系统中的富集系数分别为1.06~7.69、9.68~20.13和1.13~1.56, 平均值分别为2.47、12.83和1.42。Cd和Zn属于强聚集, Pb属于很强聚集的元素。本研究结果证明, Pb、Zn和Cd可以在土壤 紫茎泽兰茎 泽兰实蝇系统逐级传递富集, 并初步阐明了重金属Cd、Pb和Zn在土壤 紫茎泽兰 泽兰实蝇系统中的传递规律。这丰富了重金属污染的生态毒理学效应, 为进一步研究重金属胁迫影响泽兰实蝇控制效果的机制奠定了基础。     

外来植物入侵对乡土植物土壤氮素及其代谢酶活性的影响

[目的] 探究外来植物入侵对乡土植物土壤氮素及其代谢酶活性的影响的微生物学机制,为中国入侵植物的有效防治和生态管理提供科学依据。[方法] 采用田间小区控制试验,通过连续5 a的观测,研究了4种外来入侵植物（独行菜、紫茎泽兰、小飞蓬和黄顶菊）和乡土植物矮牵牛（对照）土壤氮素、酶活性及微生物学特征。[结果] ①植物入侵降低了叶片、茎和根氮含量,其大小依次表现为：矮牵牛>紫茎泽兰>独行菜>黄顶菊>小飞蓬; ②植物入侵降低了土壤氮素含量（包括全氮、硝态氮、铵态氮）,其大小依次表现为：矮牵牛>紫茎泽兰>独行菜>小飞蓬>黄顶菊;而土壤pH值呈相反的变化趋势,植物入侵增加了土壤pH值。③不同入侵植物土壤蛋白酶、脲酶和硝酸还原酶活性表现出一致的变化趋势,其中土壤蛋白酶大小依次表现为：矮牵牛>紫茎泽兰>独行菜>小飞蓬>黄顶菊,矮牵牛、紫茎泽兰、独行菜显著高于小飞蓬和黄顶菊（p<0.05）,小飞蓬和黄顶菊差异不显著（p>0.05）。④不同入侵植物土壤微生物量碳和氮表现出一致的变化趋势,其中土壤微生物量碳和氮大小依次表现为：矮牵牛>紫茎泽兰>独行菜>小飞蓬>黄顶菊,矮牵牛、紫茎泽兰、独行菜显著高于小飞蓬和黄顶菊（p<0.05）,土壤微生物量磷大小依次表现为：矮牵牛>紫茎泽兰>独行菜>小飞蓬>黄顶菊,不同植物差异均不显著（p>0.05）。⑤主成分分析结果表明,土壤硝态氮、铵态氮和pH值是入侵植物主要影响因子。[结论] 不同入侵植物可以改变土壤氮素形态、酶活性和微生物特征,较强的氮素同化能力与加速土壤氮素的转化可能是植物成功入侵的重要机制之一。     

土壤微生物对紫茎泽兰生长与竞争的反馈: 不同灭菌方法的比较

土壤微生物去除是验证土壤微生物反馈调节入侵植物竞争排斥本地植物群落的重要手段。为了确定土壤微生物反馈效应的最佳土壤微生物去除方法,以及土壤微生物对紫茎泽兰与本地植物竞争中的反馈作用,本试验比较了添加蛭石和未添加蛭石下,3种常见土壤微生物灭菌方式(干热灭菌、湿热灭菌、辐照灭菌)处理的紫茎泽兰单优群落根际土壤对紫茎泽兰与本地植物香茶菜生长的影响。结果表明:与未灭菌处理土壤相比,3种灭菌处理土壤均显著抑制了紫茎泽兰和香茶菜的生长;添加蛭石灭菌的土壤相对于未添加蛭石的灭菌土壤显著促进了2种植物的生长;灭菌土壤添加蛭石的情况下辐照灭菌土壤的两种植物的生物量显著地高于干热灭菌和湿热灭菌土壤两种植物的生物量,其中辐照灭菌下紫茎泽兰的生物量分别比干热灭菌和湿热灭菌条件下增加30.8%和66.5%,香茶菜生物量分别显著增加109.5%和63.4%。辐照灭菌土壤添加蛭石的处理方式最接近真实地反映土壤微生物对植物生长的反馈效应。进一步进行辐照灭菌土壤添加蛭石处理与未灭菌土壤添加蛭石处理的紫茎泽兰与香茶菜混种的盆栽试验,结果显示,土壤微生物显著增强了紫茎泽兰对香茶菜的竞争优势,相对竞争优势度增加16.0%,说明土壤微生物在紫茎泽兰竞争排斥本地植物的入侵过程中具有正反馈偏利调节作用     

贵州省关岭县和惠水县农业外来入侵植物调查与分析

贵州省地处中国西南地区，是生物多样性最丰富的地区之一，亦是受外来入侵物种威胁的重灾区之一。全面摸清外来入侵植物的发生种类及分布情况，可为外来入侵植物的预防预警和综合治理提供科学依据，提升外来物种入侵防控能力。本研究以贵州省中部的关岭布依族苗族自治县和中南部的惠水县为调查点，采用样方法对关岭县74个样点和惠水县64个样点进行实地调查，明确外来入侵植物种类、统计发生生境及分布频数等分布格局信息，并通过查阅文献分析其原产地、生活型等特征。结果表明，两个县共发现24科56种农业外来入侵植物，其中菊科物种占绝对优势（关岭占比29.55%，惠水占比33.33%），其次是苋科（关岭13.64%，惠水11.11%）、豆科（关岭6.82%，惠水6.67%）、茄科（关岭6.82%，惠水4.44%），并以一年生草本植物（关岭80.85%，惠水86.96%）为主。本研究首次在贵州省发现了逃逸至野外的柳叶马鞭草和粉绿狐尾藻自然繁殖种群，确证了其入侵特性。紫茎泽兰、三叶鬼针草、一年蓬、水花生、小飞蓬、野老鹳草、粗毛牛膝菊等广泛分布于调查样点，为两县的主要恶性外来入侵植物。农业外来入侵植物已适应当地的各种生态环境，并主要分布于荒地、农田、路边等人为干扰频繁生境，对当地的农业生态环境、人类活动和自然生态系统造成了威胁。两县外来入侵植物种类多、分布范围广、适应性强、繁殖速度快、繁殖能力强，建议尽快系统性摸清贵州省的农业外来入侵植物种类及危害程度，并加强对恶性外来入侵物种的监测和扩散动态趋势研究，为农业外来入侵植物的预防预警和综合治理提供科学依据。     

紫茎泽兰cDNA文库的构建及RuBP羧化酶基因的筛选

采用SMART技术首次构建了高质量的紫茎泽兰cDNA文库。经过涂平板测定和酶切反应鉴定表明,原始文库的滴度为1.23×107 cfu/mL,重组率达98 %,插入片段平均大小在900 bp左右,采用涂平板均匀扩增得到的扩增文库滴度达到了1×1012,覆盖率达99 %以上。利用该文库筛选得到了紫茎泽兰核酮糖二磷酸羧化酶(RuBP羧化酶)cDNA片段。     

汉江上游与渭河流域特大洪水发生规律的对比研究

以汉江上游安康水库和渭河流域临潼站1960-2000年发生的特大洪水资料为依据,对其发生规律进行了对比研究.结果表明,汉江上游和渭河流域特大洪水的发生具有一些共同特征.主要表现在两大流域特大年径流量年份,完全与华西秋雨多雨年份相对应,但特大洪水并不都是发生在华西秋雨异常多雨年份,而是错前错后发生.受到季风活动及地理环境的影响,汉江上游和渭河流域特大洪水的发生又表现出各自的特殊性,汉江上游特大洪水主要发生在初夏和秋季,渭河流域特大洪水主要发生在盛夏和秋季;一年中汉江上游特大洪水发生时间早于渭河流域;渭河流域秋季特大洪水发生时间早于汉江上游特大洪水.     

加强水土保持 治理洪涝灾害

以大量数据分析比较了1998年和1954年长江流域发生的2次特大洪水特征,指出造成1998年长江 洪水超历史最高水位,即长江洪峰水位提高的根本原因是长江流域森林遭受破坏,中上游地区生态环境恶化的结果,进而指出要从根本上治理洪水,单靠水利工程不能完全奏效;要把工程治水与治理中上游地区水土流失结合起来,标本兼治,林水结合,才能真正治理洪水灾害,实现可持续发展。     

赣江上游的土地利用类型对山洪灾害的敏感性

[目的]分析赣江上游的土地利用类型和地形条件的山洪灾害敏感性,为非工程性减灾工作的开展提供理论支持。[方法]基于GIS技术,使用Landset影像获取土地利用数据和Aster的DEM数据,以小流域为最小研究单元,计算不同坡度、不同土地利用的山洪灾害敏感性,分析土地利用和坡度影响下的山洪灾害敏感性。[结果]城镇建设、耕地建设等人工生态系统会增加山洪灾害发生,而森林、灌丛、草地等自然生态系统可以减缓山洪灾害发生。在坡度大于25°区域,耕地和城镇建设用地的敏感性显著增加,会显著促进山洪灾害发生。[结论]研究区通过生态建设开展防灾减灾工程,应该增加自然生态系统的覆盖面积。此外,坡度大于25°的不适合开发区域,应尽量减少城镇开发和耕地开垦行为。     

Composting of Aerial Parts of Crofton Weed (Eupatorium adenophorum Spreng), the Top Invasive Plant in Southwest China

ABSTRACT

The aerial parts of invasive crofton weed (Eupatorium adenophorum) in Southwest China were used as the main material and fermentated by microbial inoculant Bacillus subtilis to produce bio-organic fertilizer. Results showed that the allelochemicals of crofton weed had no significant negative effect on the activity of B. subtilis. No seeds of crofton weed germinated during the composting period and thereafter. Compared with uncomposted crofton weed, the nitrogen and phosphorus contents in composted crofton weed increased. In addition, the main allelochemical of composted crofton weed, i.e., 9-β-hydroxy-ageraphorone, was significantly reduced. The potassium content remained stable. Furthermore, tomatoes cultivated with bio-organic fertilizer grew better in terms of plant height than those cultivated with uncomposted crofton weed and ordinary red soil. Therefore, crofton weed can be used to produce bio-organic fertilizers, thereby controlling crofton weed infestation.     

近200年来渭河流域干旱洪涝事件特征

通过对渭河流域1813—2017年旱涝灾害资料的收集整理,重建旱涝等级以及指数序列,采用滑动t检验及小波分析等方法,分析了渭河流域近200年来旱涝变化规律。结果表明:近200年来渭河流域发生水旱灾害共111次,水灾和旱灾分别发生了55次和36次,同年水旱灾害交替出现20次,发生频率由高到低依次为:轻度旱灾 > 中度旱灾 > 轻度涝灾 > 旱涝交替 > 中度涝灾 > 重大涝灾及重大旱灾。旱涝灾害的发生具有明显的阶段性:1833—1880年、1914—1933年为中度和重大旱灾的多发期,1894—1910年、1933—1939年为中度和重大涝灾多发阶段。旱涝演变存在5~7年、10~11年、18~20年、60年和105~110年周期震荡。110年左右的周期震荡最强,为第一主周期,第二主周期为60年,第三主周期为20年,同时检验出旱涝有5个突变年,分别为1825年、1881年、1914年、1933年及1981年。空间分布上,渭南地区旱灾发生频率最高,天水和铜川次之,渭河源头处发生频率最低。西安、渭南涝灾发生频率最高,天水、宝鸡、咸阳次之,渭源和铜川涝灾发生频率最低。     

Sedimentary records and luminescence chronology of Late Holocene palaeofloods in the Luni River, Thar Desert, northwest India

River Luni is the only well-integrated river system in the Thar Desert of India. This river catastrophically flooded due to unusually heavy rainfall in the catchment area during July 1979. In order to establish whether floods of this magnitude have occurred in the recent geological past, sedimentary records of palaeofloods occurring in the Sindari Gorge, in the lower Luni Basin were investigated. The principal slackwater flood deposits were observed in a back-flooded tributary near Bhuka. Analysis of the slackwater flood deposits preserved in the back-flooded tributary and their luminescence dating suggests that the Luni River has experienced at least 17 extreme floods during the past millennium. Evidence from the Bhuka site also suggests that no floods comparable in magnitude to the July 1979 megaflood have occurred during this period. This observation is in conformity with the palaeoflood record of central India. Comparison of the long-term monsoon rainfall series for the Luni Basin and the Indian region reveals a clear link between the two, and indicates that the clustering of large floods in the last few decades and during the Medieval warming period is a regional phenomenon associated with wetter conditions. This correlates with a regionally extended episode of landscape stability denoted by stabilization of dunes in this region.     

Effects of flood events on the genetic structure of riparian populations of the grassland plant Origanum vulgare

River regulation results in the disconnection and increased fragmentation of habitats in the river corridor. In this study, we investigated the within-population genetic variability and among-population genetic differentiation of 21 populations of Origanum vulgare along the River Meuse, using dominant AFLP markers, in order to asses the restoration potential of this species in the context of current river restoration efforts. The average observed within-population genetic diversity was high and suggests that river regulation and associated fragmentation of the populations have not strongly affected genetic diversity. The genetic differentiation between populations was high (Φ_ST = 0.24) and can be explained by founder effects, rather than by genetic drift in isolated populations. We also detected a pronounced hierarchic spatio-temporal structure in genetic variation. This structure can be related to the irregular patterns in the flow regime of the River Meuse. Large floods are the major vector of genetic structure, but geographic upstream proximity, probably mediated by small floods, also has an important effect on genetic structure. Three distinct groups of populations were observed, two of which could be related to the extreme flood events of the mid-nineties of last century. Assignment tests revealed occasional long-distance seed dispersal with extreme flood events and local colonisation with more regular floods. Our study species optimally took benefit of the opportunities offered by the river restoration programme, with a strong colonisation after floods, and illustrates the need for maintaining river dynamics to conserve and restore genetic diversity.