滇东北铅锌矿区废弃地的自然演替特征研究

为探究矿区废弃地的自然演替特征,于2020年10月对滇东北两铅锌矿区废弃地进行植物群落调查和群落土样采集分析。结果表明:两区均受到较严重的重金属污染,土壤Pb、Mn、Zn、Cu和Cd的含量均超过相关背景值。其中,两区土壤Pb和Zn以及富乐镇矿区土壤Mn和Cd的有效态占比大体上都呈现随演替进行而降低的趋势,富乐镇矿区土壤Cu的有效态占比呈现随演替发生而先增后减的趋势,矿山镇矿区土壤Mn、Cu和Cd的有效态占比在不同演替阶段呈现不规则波动。两区土壤全氮随着演替的发生均呈现先增后减的趋势;两区土壤全磷含量变化趋势不同,矿山镇矿区呈现持续增加,富乐镇矿区则呈现先减后增;两区土壤有机质含量都呈现持续增加的趋势。在矿山镇矿区中,Pb和Zn、Pb和SOM呈极显著正相关性,Pb和TP、Mn和TN、Cd和TN、Zn和SOM、SOM和TN呈显著正相关性,Pb和Cu、Zn和Cu、Cu和SOM、Cu和TP呈显著负相关性。在富乐镇矿区中,Pb和Zn呈极显著正相关性,Zn和Mn、Zn和Cu、Zn和SOM、Pb和TP、SOM和TN呈显著正相关性,Pb和Cu、Zn和Cd、Cu和Cd呈显著负相关性。研究表明,矿区次生演替过程与废弃农田和灾后森林等生境的次生演替过程相似,土壤重金属元素的有效态会随演替发生而降低。研究结果可为矿区废弃地的自然恢复提供参考借鉴。     

杉木人工林土壤氮矿化对长期氮添加和季节的响应

  目的  探讨长期氮沉降和季节变化对杉木Cunninghamia lanceolata人工林无机氮及氮素转化速率的影响。  方法  以福建省三明市沙县官庄国有林场亚热带人工杉木林为研究对象,开展长期(10 a)氮添加梯度(对照:N₀;低氮:N₁;中氮:N₂;高氮:N₃)野外控制试验,通过野外原位培养方法测定氮添加对净氮矿化、硝化和淋溶的影响。  结果  ①氮添加显著提高了铵态氮(NH₄ +-N)、硝态氮(NO₃ ?-N) 和总无机氮质量分数,从大到小均依次为N₃、N₂、N₁、N₀,且铵态氮质量分数均高于硝态氮。②氮素转化速率随氮添加梯度而增大,高氮显著促进了氮素转化(P＜0.05)。③季节显著影响氮素转化(P＜0.05),净氮矿化速率、硝化速率与淋溶速率均表现为夏季高、冬季低的季节动态。  结论  氮添加显著增加了土壤无机氮与氮素转化速率,土壤pH、碳氮比(C/N)和土壤温度可能是研究区氮添加驱动氮素转化的主要因子。在杉木人工林的经营与管理中需要更多关注土壤养分和氮素转化速率对外源氮输入的响应。图2表3参40     

滇中富磷区与贫磷区云南松群落差异与土壤磷素研究

以同在滇中地区磷素差异较大的富磷区与贫磷区的云南松林群落及其土壤为研究对象,采用Sui修正后的Hedley磷素分级,研究了土壤磷素的有效磷特征和土壤其他养分因子,分析了2类云南松群落的结构及其差异。结果表明,富磷区土壤全磷含量显著高于贫磷区,虽然两地活性磷（H₂O—P_i、NaHCO₃—P_i和NaHCO₃—P_o）含量都低于10%,但富磷区活性磷含量显著高于贫磷区,贫磷区有机磷含量高于无机磷含量,富磷区却相反;富磷区其他土壤养分如全氮、有机碳含量也显著高于贫磷区。富磷区云南松群落林木密度、Shannon-wiener指数、Simpson指数、Pielou指数均高于贫磷区云南松群落,而平均株高、平均胸径、冠幅低于贫磷区云南松群落。讨论认为,在贫磷区云南松与富磷区云南松群落的生长发育与营养策略有关,在磷素匮乏的地区,植物群落为了维持正常生长而进行紧密磷素循环,植物和微生物主要利用的磷素来自有机磷的矿化与溶解,并最大限度地减少生物地球化学循环的磷损失;但在磷素极其充沛的地区植物和微生物群落更加倾向将磷素从土壤矿石转移到生物地球化学磷循环中,对于当地植物和微生物来说,紧密的磷素回收就显得无关紧要。两地云南松群落结构的显著差异与地表磷素含量关系密切,富磷区因土壤磷含量丰富,并且引起其他营养资源丰富,从而能够维持更多种类的植物,同时相应地降低云南松在群落的生态优势;相应地贫磷区磷素成为限制因素,并且其他营养资源也相对短缺,从而不能支持更高水平的植物多样性,云南松因具有较强竞争力而生态优势更高。     

镉-乙草胺胁迫对蚯蚓-土壤-玉米系统的影响

重金属与农药复合型污染成为重要的环境问题之一,然而当前关于两者共同作用对蚯蚓-土壤-植物系统的影响研究还很少。为了探讨镉-乙草胺复合污染对蚯蚓-土壤-玉米农田系统的生态毒理效应和生态过程的影响,本研究通过室内模拟试验,从镉-乙草胺复合胁迫下蚯蚓生理响应、土壤理化性质及玉米形态特征等变化,探讨两者复合污染对玉米生长的影响机制。结果表明:1)随着处理时间的延长,镉-乙草胺复合胁迫下蚯蚓体内SOD活性呈先降低再升高的趋势,而MDA含量呈先升高后降低的趋势;复合胁迫处理第2d和50d时, 20～30 cm土层的蚯蚓数量占所有土层蚯蚓总量百分比比对照分别增加1.34倍和1.14倍,蚯蚓对镉-乙草胺复合污染作出规避效应而向深层土壤迁移。2)镉-乙草胺复合胁迫下土壤有机质和速效磷含量与处理时间、处理方式、污染物无关,随着处理时间的延长,土壤碱解氮含量呈先显著降低后升高的趋势。3)处理第50d,30 mg·kg~(-1)镉、200 mg·kg~(-1)乙草胺及30 mg·kg~(-1)镉+200 mg·kg~(-1)乙草胺处理组玉米根数均显著低于对照,抑制率分别为23.21%、42.86%和50.00%,玉米生物量与株高呈相同趋势,即30mg·kg~(-1)镉处理200mg·kg~(-1)乙草胺处理30 mg·kg~(-1)镉+200 mg·kg~(-1)乙草胺处理。相关分析表明,两种污染物除对蚯蚓SOD活性产生拮抗效应外,对蚯蚓MDA、土壤养分与玉米生长指标均不存在交互作用。本研究得出镉-乙草胺复合污染促进蚯蚓向下迁移影响其垂直分布,并且可以通过改变土壤营养元素含量最终抑制玉米的生长。     

滇中常绿阔叶林下滇青冈幼苗净光合速率对土壤水肥的响应

为了探讨不同季节土壤水肥配置下幼苗叶片净光合速率的差异及其相互关系,本文对滇中高原常绿阔叶林林下土壤表层水肥的动态变化、滇青冈实生幼苗的叶片养分含量及其净光合速率进行了监测与分析。对不同季节间的比较与相关性分析表明:(1)土壤全氮、全钾、速效钾及有机质全年保持稳定,但全磷和有效磷呈下降趋势,而碱解氮表现为先增加后降低趋势。整体来看,除碱解氮外,土壤养分的全量及有效含量经过雨季均有不同程度的下降;(2)7月时幼苗叶片的氮、磷、钾含量最低。与7月相比,5月、9月与11月叶片养分含量均有显著的增加(P0.05);滇青冈幼苗叶片在500μmol/(m~2·s)光照下净光合速率表现为5月的净光合速率最高,达到2.89μmolCO_2/(m~2·s),7月的净光合速率最低,为1.46μmolCO_2/(m~2·s);光合养分效率的季节变化呈先降低后增加的趋势,其中9月的光合养分利用效率最低;(3)林内土壤表层养分含量、滇青冈幼苗叶片中的养分含量及其净光合速率三者之间没有显著的相关性。雨季后期土壤磷素的缺乏可能是影响叶片净光合速率与光合养分效率的主要因子。     

镉胁迫导致番茄根际富集病原菌黄瓜织球壳菌

植物根际真菌群落与植物的健康紧密相关,且我国农田土壤重金属镉(Cd)污染严重,因此,探究Cd 胁迫对农作物根际真菌群落的影响具有重要的现实意义。通过盆栽试验,采用Illumina 高通量测序技术研究Cd 胁迫对番茄根际土壤真菌群落的影响。结果表明,Cd 胁迫明显改变了番茄根际土壤真菌的组成和结构,显著降低了Chao和ACE 指数,增加了子囊菌门(Ascomycota)、壶菌门(Chytridiomycota)和毛霉门(Mucoromycota)等优势菌门的丰度。Spearman 相关性分析表明,Cd 胁迫会导致“萎蔫病”的致病真菌黄瓜织球壳菌(Plectosphaerella cucumerina)的显著富集。为了验证富集真菌的致病性,分离黄瓜织球壳菌的纯培养(菌株命名:R-2)。水培试验表明,R-2 显著降低了番茄幼苗的株高(21.43%)、根长(46.99%)和鲜重(34.79%),验证了R-2 是植物病原菌。总体而言,发现Cd 胁迫会导致番茄根际富集植物病原真菌这一现象,可为中、轻度Cd 污染农田土壤的安全生产提供科学依据。     

滇中不同植物群落土壤养分及其计量比的变化特征

为了研究不同植物群落土壤养分的时空动态变化特征及其养分计量比特征，选择滇中高原五种典型植物群落的土壤为研究对象，分析了旱、雨季不同营养元素及其计量比在土壤不同深度中的分布特征，并应用灰色关联分析探讨了不同群落的土壤综合肥力及其改良效应。结果表明：（1）在空间尺度上，土壤全氮、碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量随土壤深度增加而降低，全钾含量则随土壤深度增加而增加，而磷含量在土壤剖面中相对保持稳定；除全钾含量外，植物群落对上层土壤的改良效益较高，导致土壤表层土壤养分明显高于中下层；（2）在时间尺度上，除常绿阔叶林雨季肥力略有下降外，其它4种群落雨季的综合肥力均比旱季有所增加。总体看来，常绿阔叶林对土壤养分的影响改良效益最高，而云南松林对土壤养分的改良效益最低；（3）不同植物群落上层土壤C:N、C:P和N:P总体上高于中层与下层土壤，雨季植物群落除桉树林外土壤C:N小于旱季，雨季土壤C:P、N:P总体上高于旱季；土壤养分化学计量比结果表明土壤氮、磷养分是限制植物群落发展的主要限制因子。因此，从不同群落对土壤养分的影响及其生态水文过程上差异的角度出发，建议在滇中脆弱区的生态修复过程中，尽量控制桉树林的种植面积，并对云南松林进行抚育增加阔叶树种的比例，以此增加植物群落对土壤养分的改善效益，进而减少水土流失的风险。为当地树种的选择，从土壤养分变化的角度提供一定的参考。     

小五台亚高山草甸植物种分布的生境条件解释

通过野外植被调查获取小五台亚高山草甸的第一手植被数据,结合室内外测定和模拟的研究区景观尺度的生境特征指标,分析了研究区亚高山草甸地段植物物种与环境因子之间的定量关系。典范对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)排序的结果表明,1)在小五台的亚高山草甸分布地段,热量、养分和水分条件构成了其生境特征差异的基本格局;2)依据研究区的物种在热量、养分和水分梯度上的分布位置,可以划分为暖干、冷干、暖湿、冷湿、凉干、普适和耐干扰型几类物种;3)对于生境温度、养分及水分有特殊偏好的物种可以较好地指示研究区的生境特征。     

健康与根结线虫病烟田根际土壤微生物群落对比分析

为了研究烟草根结线虫病与根际土壤微生物群落的关系,通过高通量测序研究了健康烟田和根结线虫病发病烟田根际土壤的微生物多样性、组成结构和功能变化。结果表明：健康烟田根际土壤微生物群落的Alpha多样性与发病烟田差异不显著,Beta多样性分析表明健康烟田样本与发病烟田样本分布基本一致。健康烟田与根结线虫发病烟田根际土壤细菌与真菌微生物群落在门水平上组成相似,但物种丰度存在差异,酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、担子菌门(Basidiomycota)和壶菌门(Chytridiomycota)在健康烟田中占优势,而变形菌门(Proteobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、子囊菌门(Ascomycoda)、球囊菌门(Mortierellomycota)在发病烟田中占优势。在属水平上,根际土壤细菌与真菌微生物群落组成也基本一致,但健康烟田与根结线虫发病烟田微生物物种丰度存在显著差异,Cylidrocapon、镰刀菌属(Fusarium)等致病菌在发病烟田中占显著优势。种水平上,健康烟田中的Actinoallomurus spadix和分枝节杆菌(Arhrobacter ramosus)与发病烟田组存在显著差异。通过根际土壤微生物功能预测分析发现,发病和健康烟田土壤真菌、细菌功能组成相似,但发病烟田样本功能丰度大于健康烟田。因此,烟草根结线虫病的发生与根际土壤微生物群落的组成和多样性无直接关系,而是可能与物种丰度及样本功能丰度密切相关。研究结果可为通过调控根际微生物群落结构来防治烟草根结线虫病提供理论依据。     

横断面概化对河道内生态需水计算的不确定性评估 ——以云南昆明海口河为例

河道生态需水是维持河流生态系统健康的水量基础,计算方法的准确性成为影响生态需水的关键因素。湿周法是一种基于流量与湿周关系的水力学模型,在确定两者关系时多采用与实际河道断面有差异的概化断面计算,可能导致生态需水计算的不确定性;评估不同河道断面概化方法的影响,对指导断面概化具有十分重要的意义。基于云南昆明海口河实测大断面资料,采用4种常见断面概化方法计算了生态需水。结果显示:(1)河道横断面概化对湿周法生态需水的计算结果有显著影响,4种断面概化方法得到的河道生态需水差异显著,生态需水结果最大相差88.29倍;(2)与未概化结果相比,三角形概化法得出的生态流量偏差最高,可相差13.65 m^3/s,矩形概化法得出的生态流量偏差最低,最低仅相差0.81 m^3/s;(3)断面概化对生态需水的影响程度还受拐点判别方法的影响,斜率法计算结果均大于曲率法,其中三角形概化方法受拐点判别影响最大,两种方法的估算结果相差11.65 m^3/s,矩形概化不同拐点判别结果仅相差0.08 m^3/s。研究表明,在湿周法计算生态需水的应用中,断面概化方法对结果的影响显著,且不同概化方法的影响程度不同,合理概化断面在湿周法中是可行的,综合考虑了生态流量和湿周合理性,推荐采用矩形对海口河断面进行概化。