东北黑土nirS型反硝化细菌群落和网络结构对长期施用化肥的响应

【目的】探明长期施用氮磷钾化肥对东北黑土农田土壤nirS型反硝化细菌群落和网络结构的影响,为更加合理的肥料配施提供理论依据。【方法】基于农业农村部黑龙江耕地保育与农业环境科学观测实验站平台,选取不施肥(NoF)、氮肥(N)、磷肥(P)、钾肥(K)、氮钾肥(NK)、氮磷肥(NP)、磷钾肥(PK)、氮磷钾肥(NPK)8个施肥处理,借助荧光定量PCR、Illumina MiSeq高通量测序和分子生态网络技术,分析东北黑土nirS型反硝化细菌丰度、群落及网络结构,及影响反硝化细菌群落变异的主要环境因子。【结果】1)长期施用氮肥均在显著增加nirS基因拷贝数的同时,降低了nirS型反硝化细菌的群落多样性,而磷、钾肥对其影响并不显著。2)Proteobacteria是所有处理中的优势反硝化细菌门,相对丰度为16.96%~27.34%,且氮肥的施用促进了隶属于该菌门中Bradyrhizobium的生长。3)PCoA分析结果显示,8个施肥处理nirS型反硝化细菌群落主要分成施氮肥和不施氮肥两组,说明长期氮肥的施用显著改变了东北黑土反硝化细菌的群落结构。结合Mantel test的结果可知,土壤pH是影响nirS型反硝化细菌群落改变的主要因素。4)分别构建施氮肥和不施氮肥的反硝化细菌分子生态网络,发现施氮肥和不施氮肥网络结构存在很大差异,长期施用氮肥明显简化了nirS型反硝化细菌的网络结构,同时使其网络结构稳定性降低,易受外界环境扰动。【结论】尽管施用化学氮肥有利于土壤养分的增加,但其土壤nirS型反硝化细菌群落及网络结构发生了较大改变,而磷、钾肥的施用对反硝化细菌群落无显著影响。本试验结果为进一步研究东北黑土区农田土壤反硝化微生物对不同施肥管理的响应机制提供了重要科学依据。     

黄河口生态恢复工程对湿地土壤不同形态无机硫动态变化的影响

选择黄河口生态恢复前后的未恢复区（R₀）、2007年恢复区（R₂₀₀₇）和2002年恢复区（R₂₀₀₂）的芦苇湿地为研究对象，探讨了生态恢复工程对生长季湿地土壤无机硫形态变化的影响。结果表明，生态恢复工程不同程度地改变了湿地土壤中各形态无机硫含量。相对于R₀，R₂₀₀₂和R₂₀₀₇土壤中的水溶性硫（H₂O—S）含量分别降低46.7%和44.7%，吸附性硫（Adsorbed—S）和盐酸可溶性硫（HCl—Soluble—S）含量分别增加0.4%，116.0%和50.1%，29.1%，而盐酸挥发性硫（HCl—Volatile—S）含量在R₂₀₀₂下降8.0%，在R₂₀₀₇增加19.7%。不同恢复阶段湿地土壤中各形态无机硫含量在生长季呈不同的变化特征，这一方面与不同湿地植物生长节律以及地上与地下之间的硫养分供给关系密切相关；另一方面则与不同生态补水方式导致的环境因子，尤其是pH、EC和氮养分的变化有关。随着恢复年限的增加，湿地土壤的总无机硫（TIS）含量以及其占全硫（TS）含量的比例均呈降低趋势。湿地土壤的TIS储量整体随恢复年限的增加而降低，而这种降低主要取决于H₂O—S、Adsorbed—S和HCl—Soluble—S的贡献，且以H₂O—S占优（78%~80%）。研究发现，随着黄河口湿地的逐渐恢复以及每年冬季芦苇收割活动的进行，恢复湿地土壤中的无机硫养分逐渐趋于缺乏状态，长期来看将不利于维持湿地的稳定与健康。     

Rodent abundance triggered switch between the relative mutualism and predation in a rodent–seed system of the subtropical island forest

Density-dependent non-monotonic species interactions are important in maintaining ecosystem stability and function, but empirical evidences are still rare. Rodents, as both seed dispersers and seed predators, have dual effects on plant regeneration and may result in non-monotonic rodent-plant interactions. According to the non-monotonic models, the relative positive or negative effects of rodents on seedling establishment can be measured based on the positive or negative association of seedling recruitment rate and rodent abundance. In this study, we investigated the fates of acorns of Quercus serrata by tracking tagged seeds on 21 fragmented subtropical islands in the Thousand Island Lake, China. We found that the proportion of germinated seeds of all released seeds showed a dome-shaped association with rodent abundance per seed. The proportion of removed seeds and cached seeds showed a saturated- and a weak dome-shaped association with rodent abundance per seed, respectively. Our results demonstrated a clear empirical evidence that rodent abundance per seed triggered a switch between the relative mutualism and predation in a rodent–seed system. Our study implied that the observed non-monotonic interactions between plants and animals may play a significant role in maintaining biodiversity and ecosystem function. We appeal for more investigations of the complex non-monotonic interactions in various ecosystems.     

Distribution and diversity of leaf-cutting ants in Northeastern Argentina: species most associated with forest plantations

Abstract

Leaf-cutting ants (LCA) are considered one of the main herbivores and one of the most destructive pest insects of the Neotropics. Northeastern Argentina harbors the greatest species richness of these ants and in turn comprises the highest surface with forest plantations. Our aim was to establish which species of leaf-cutting ants are most commonly associated with forest plantations by analyzing their geographic distribution using published and unpublished species occurrence data. Also, estimate their potential areas of distribution along a latitudinal gradient that entirely encompasses northeastern Argentina using Ecological Niche Modeling. Only seven of the 20 species recorded were strongly associated with productive systems along the gradient, but only 2–3 species in each region could be considered high-risk species for forest plantations. High-risk species composition shows a turnover between regions. Our models show the potential distribution areas where LCA could become more abundant and dominant, and possibly causing a detrimental effect on the forest plantations in the studied region. We find that ecological niche models are useful tools to assess the environmental suitability of important LCA.     

沙型盐碱地水产养殖生态修复效果评价

为修复西北地区沙型盐碱地的土壤环境，提升盐碱土地的利用效率，以景泰县盐碱地区为试验区域，创新采用水产养殖生态修复技术，并综合评价了该技术的修复效果。结果表明：采用水产养殖生态修复技术后盐碱地区的盐度，氯化物和硫酸盐等指标呈现逐渐下降趋势，改善了当地的土壤环境，提升了盐碱土地的利用效率。发展水产养殖业也给养殖户带来了一定的经济收益，提升了养殖户发展水产养殖业的积极性，起到了良性发展的效果。本文为盐碱土地的修复治理提供一种高效生态的修复方法，并为全国盐碱地的改良提供一定的技术参考。     

吉林省生猪生产水足迹时空分异及优化布局研究

生猪养殖是畜牧业的重要组成部分,其生产和发展对水资源需求及水环境污染影响较大。水足迹区别于传统的取水指标,既可用于核算畜牧业耗水量,也可用于衡量畜牧业产生的水污染。为了研究吉林省生猪生产和发展对水资源需求及水环境的影响,基于水足迹理论及核算方法,对2000-2016年生猪生产水足迹进行量化,分析其绿水足迹、蓝水足迹、灰水足迹及总水足迹的时间变化和空间分布特征。结果表明：2000-2016年吉林省生猪的总水足迹呈下降趋势,其中绿水足迹呈上升趋势,蓝水足迹和灰水足迹呈下降趋势；吉林省各县(市、区)生猪绿水足迹、蓝水足迹、灰水足迹和总水足迹的空间分布总体为中部地区最高、东部地区最低,地域差异明显。因此,吉林省生猪养殖应优化布局,中部地区生猪养殖应大力发展,东部地区适当增加,而西部地区需加以控制。     

我国生态草牧业政策梳理及评价

草牧业是以草为基础的畜牧业,是在传统畜牧业和草业基础上提升的新型生态草畜产业。我国草原面积近60亿亩,草地畜牧业发展拥有巨大潜力,如何实现草地资源可持续利用是当前政策制定者面临的重要任务与挑战。本研究借鉴柳卸林的政策分析框架,梳理2000年以来我国政府颁布的草牧业政策,并基于呼伦贝尔地区的农、牧户调研,辨识草牧业发展的政策缺口,厘清当地生态草牧业发展中不同利益相关者的需求与困境,为长期的政策制定提供支撑。     

山西云顶山亚高山草甸优势种种间关系分析

为揭示山西云顶山亚高山草甸植物群落优势种的种间关系,本研究通过种间联结性和相关性测定,对其植物群落13个优势种78个种对的种间关系进行研究。结果表明:13个优势种间大部分种对的种间关联不显著,种间联结不紧密,说明山西云顶山亚高山草甸植物群落结构不很稳定,存在一定程度的生态退化风险;多数原生优势种在群落中占据主要位置,同时也出现少数非原生优势种优势明显,有逐渐取代典型原生优势种的逆行演替趋势,这是由于人类频繁的旅游扰动所致。因此,应当合理的控制旅游开发强度与游客数量,保持亚高山草甸生态系统的稳定与自我维持,以持续高效的维持云顶山亚高山草甸的经济及生态价值。     

喀斯特地区贫困乡村景观格局及生态风险分析

为揭示喀斯特不同地貌乡村景观格局及生态风险的差异，以贵州省石门乡（喀斯特中山）、宗地镇（峰丛洼地）、周覃镇（低山丘陵）、掌布镇（峰丛峡谷）4种典型喀斯特地貌的贫困乡村为例，利用ArcGIS 10.1、Fragstats 4.2软件对乡村景观格局进行分析，并定量评价景观生态风险。结果表明，不同地貌乡镇的各斑块面积占比（PLAND）、斑块数量（NP）、斑块密度（PD）、斑块形状指数（LSI）存在较大差异。掌布镇景观水平上指标特征与石门乡相反，而宗地镇和周覃镇景观水平上指标特征介于掌布镇和石门乡之间。周覃镇与掌布镇景观生态风险低于石门乡以及宗地镇。石门乡中北部景观生态风险高于东部和西南部，与中北部以未利用地和建设用地景观为主、东部和西南部以灌草丛和林地景观为主有关。宗地镇中部比重较大的未利用地使其景观生态风险较高，而东部和西部比重较大的灌草丛使其景观生态风险较低。除西部地区外，周覃镇大部分地区耕地、林地和灌草丛的连片分布使得景观生态风险较低。中北部占主导地位的林地以及南部各地类的镶嵌分布，使掌布镇中北部景观生态风险明显低于南部。研究结果可为喀斯特地区乡村土地利用调控及生态风险管理提供科学依据。     

土壤中毒死蜱及主要代谢产物的降解与生态风险

为探讨施用农药毒死蜱后土壤中毒死蜱及其主要降解产物3，5，6-三氯吡啶-2-酚（TCP）污染分布特征，评估农田土壤环境中毒死蜱及TCP的环境风险，以玉米、小麦和大豆3种作物农田为研究对象，开展旱地农田田间试验。通过对施用后不同时间农田土壤中毒死蜱浓度检测发现，土壤中毒死蜱均在前期消解较快，后期逐渐变缓。小麦、大豆、玉米种植土壤中毒死蜱的半衰期为7.86~24.84 d（均小于30 d），消解速率常数为0.027 9~0.088 2 d^-1。前期均表现为0~5 cm土壤中毒死蜱残留量最大，15~20 cm土壤中毒死蜱残留量最小，即随着深度的增加土壤中毒死蜱的残留量逐渐降低；随着时间的延长，0~10 cm土壤中毒死蜱残留量逐渐减少，10~20 cm土壤中毒死蜱残留量逐渐增加。TCP比母体毒死蜱更容易迁移，对环境的污染风险较高。随着毒死蜱施用剂量的增加，小麦、大豆、玉米3种作物种植土壤中毒死蜱及TCP的短期和长期生态风险均增大。超推荐剂量施用毒死蜱导致毒死蜱及TCP产生较高的短期和长期生态风险，TCP生态风险在3种作物农田中均达到了高风险等级。