长白山白江河不同植被类型沼泽土壤细菌群落结构特征

土壤细菌作为土壤微生物的重要组成部分,是湿地生态系统中土壤-植物系统生源要素迁移转化的引擎。以长白山白江河森林沼泽、灌丛沼泽、草本沼泽为研究对象,采用高通量测序技术,对3种植被类型沼泽土壤细菌群落特征进行分析。结果表明：变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)是长白山白江河沼泽土壤的主要优势类群。3种植被类型沼泽土壤细菌群落不同,灌丛沼泽、草本沼泽分布最多的是变形菌门,相对丰度分别达28.92%、21.38%,森林沼泽分布最多的是酸杆菌门,相对丰度达35.85%。与灌丛沼泽相比,草本沼泽变形菌门丰度显著下降26.06%,绿弯菌门、拟杆菌门丰度增加20.99%、28.50%。与草本沼泽相比,森林沼泽变形菌门、酸杆菌门、放线菌门丰度分别上升37.78%、97.63%、168.74%,绿弯菌门、拟杆菌门丰度分别下降52.86%、73.65%。灌丛沼泽土壤细菌多样性显著高于草本沼泽、森林沼泽,而草本沼泽、森林沼泽土壤细菌多样性差异较小。冗余分析发现,影响长白山白江河沼泽土壤细菌群落的主要因子是土壤有机质质量分数。     

不同氮素水平下冬小麦叶片酚酸类物质代谢对FACE的响应

利用开放式空气CO2浓度升高(Free Air Carbon-dioxide Enrichment, FACE)平台, 研究了低氮(LN)和常氮(NN)水平下, 大气CO2浓度升高对冬小麦叶片酚酸类物质代谢的影响.结果表明, CO2浓度升高对小麦叶片水杨酸、对羟基苯甲酸、肉桂酸、阿魏酸和香草酸含量的影响随供氮水平的不同而有所差异.低氮下小麦通过提高叶片苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性(30.1%)而使其含量均显著增加, 增幅分别达33.7%、119.6%、26.7%、39.9%和28.6%; 而常氮下PAL活性和酚酸类含量变化均未达显著水平.可见, 大气CO2浓度升高对冬小麦酚酸类物质代谢的影响受氮水平的调控, 在未来CO2浓度升高条件下, 选择适宜的施肥水平将显得更为重要.此外, 总酚含量与水杨酸、对羟基苯甲酸、肉桂酸、阿魏酸和香草酸等含量变化趋势基本一致, 且总酚含量变化的79.6%～151.4%是由这几种酚酸含量变化引起的, 说明CO2浓度升高使水杨酸、对羟基苯甲酸、肉桂酸、阿魏酸和香草酸等含量增加是总酚含量增加的直接原因.低氮条件下大气CO2浓度升高将通过改变酚酸类物质代谢而间接影响小麦与伴生杂草的关系.     

人工纳米材料对植物—微生物影响的研究进展

随着纳米科技的快速发展和纳米产品的广泛使用,人工纳米材料(ENMs)的环境生态效应研究逐渐成为国内外关注的热点。本文整合了ENMs的毒性机制,综述了ENMs对植物和微生物影响方面的研究进展。此外,鉴于植物与微生物之间存在的密切联系,进一步概述了植物和微生物对ENMs生态效应的反馈作用,揭示了植物和微生物的相互作用可影响ENMs对植物-微生物体系的生态效应。因此,将植物-微生物以及土壤作为一个整体是全面评价ENMs生态效应的关键,也是未来研究的发展方向。最后分析了目前研究中方法和技术等方面中存在的不足,提出了以后研究中应关注的重点。     

氮沉降对亚热带常绿阔叶天然林不同季节土壤微生物群落结构的影响

以亚热带地区细柄阿丁枫(Altingia gracilipes)天然林为研究对象,开展2年(2010—2011年)的原位模拟大气氮沉降试验,设置3个氮水平(以氮(N)含量计算):对照(CK, 0 kg·hm~(-2)·a~(-1))、低氮(LN, 50 kg·hm~(-2)·a~(-1))、高氮(HN,100 kg·hm~(-2)·a~(-1))。采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术探讨常绿阔叶天然林土壤微生物群落结构对氮沉降的响应。结果表明,天然林土壤微生物以细菌为优势类群,占微生物总PLFA含量的78.3%。夏季土壤微生物群落结构与其他季节发生显著差异;LN仅显著改变夏季土壤微生物群落结构;HN导致春季和冬季土壤微生物群落结构发生显著分异,且在不同季节对土壤微生物变化类群的影响不同。此外,氮沉降未使真菌与细菌比(F∶B)和革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌比(G+∶G-)发生显著改变,而使不同结构的环丙烷脂肪酸或异构脂肪酸等特殊脂肪酸比值发生改变,这表明短期氮沉降虽然改变了土壤微生物的群落结构,但并未影响微生物对环境变化的响应力,微生物可能通过改变特殊脂肪酸含量应对短期氮沉降,不同季节的应对策略有一定差异。因此,在探讨氮沉降对亚热带地区森林生态系统土壤微生物群落结构的影响时有必要考虑季节因素。     

开放式臭氧浓度升高对水稻叶片光合作用日变化的影响

运用开放式臭氧浓度升高系统（O3-FACE：Ozone-free air controlled enrichment）平台,以武运粳21（粳稻）和两优培九（杂交稻）两个耐性不同的品种为材料,研究了大气臭氧浓度升高对水稻叶片光合作用日变化的影响,旨在为高臭氧浓度条件下水稻生产和国家粮食安全的制定提供理论依据。结果表明,臭氧胁迫未改变光合作用日变化规律,处理和对照下净光合速率和气孔导度日变化相似,均呈现单峰曲线,高峰值出现在11：00—15：00之间;胞间CO2浓度日变化趋势与气孔导度和净光合速率日变化不一致;臭氧处理55 d对净光合速率和气孔导度影响较小,随着处理时间的延长,相关指标降低幅度变大,而胞间CO2浓度没有降低,说明臭氧对水稻的影响是一个累积过程,净光合速率降低的主要因素是由非气孔限制引起的;武运粳21的净光合速率和气孔导度在臭氧处理时的降低幅度小于两优培九,这种品种间的差异表明武运粳21比两优培九对臭氧耐受性强。     

腐熟玉米秸秆和风化煤复合基质对番茄幼苗生长的影响

为获得经济实用的育苗基质并实现废弃物的资源化利用,将玉米秸秆粉碎腐熟后添加不同体积比的风化煤、牛粪、蛭石组成复合基质,替代草炭用于番茄育苗;并测定复合基质的理化特性及养分性状,研究复合基质对番茄出苗率及幼苗生长的影响.结果表明,腐熟玉米秸秆和风化煤复合基质具有较好的理化性质,在10％腐熟玉米秸秆、30％风化煤、10％腐熟牛粪、50％蛭石组成的复合基质下番茄幼苗出苗率达100％,番茄幼苗地上部和地下部干质量、壮苗指数等方面表现最好,番茄幼苗叶绿素含量和根系活力均显著提高.而在腐熟玉米秸秆和牛粪同等配比条件下,风化煤添加量对番茄幼苗生长的影响较大,添加30％风化煤可促进番茄幼苗生长,而添加20％风化煤番茄幼苗生长迟缓.一定配比的腐熟玉米秸秆和风化煤可替代草炭用于番茄育苗基质,可进一步加强腐熟玉米秸秆与不同添加量风化煤配比对番茄幼苗生长的影响及机制研究.     

开放式臭氧浓度升高对水稻叶片光合作用日变化的影响

运用开放式臭氧浓度升高系统(O3-FACE:Ozone-free air controlled enrichment)平台,以武运粳21(粳稻)和两优培九(杂交稻)两个耐性不同的品种为材料,研究了大气臭氧浓度升高对水稻叶片光合作用日变化的影响,旨在为高臭氧浓度条件下水稻生产和国家粮食安全的制定提供理论依据。结果表明,臭氧胁迫未改变光合作用日变化规律,处理和对照下净光合速率和气孔导度日变化相似,均呈现单峰曲线,高峰值出现在11:00—15:00之间;胞间CO2浓度日变化趋势与气孔导度和净光合速率日变化不一致;臭氧处理55d对净光合速率和气孔导度影响较小,随着处理时间的延长,相关指标降低幅度变大,而胞间CO2浓度没有降低,说明臭氧对水稻的影响是一个累积过程,净光合速率降低的主要因素是由非气孔限制引起的;武运粳21的净光合速率和气孔导度在臭氧处理时的降低幅度小于两优培九,这种品种间的差异表明武运粳21比两优培九对臭氧耐受性强。     

开放式臭氧浓度升高条件下不同敏感型小麦品种的光合特性

利用亚洲首个开放式臭氧浓度升高平台(O₃FACE),以臭氧敏感品种烟农19和臭氧耐性品种扬麦16为试材,研究了小麦光合特性对O₃浓度升高的响应,并分析了不同敏感型小麦品种响应差异的可能原因。结果表明,O₃浓度升高并持续处理75 d后,小麦旗叶的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)均显著下降,其中扬麦16的降幅(27.9%、37.5%和27.9%)明显小于烟农19 (61.1%、68.0%和57.4%);而C_i基本维持恒定。说明O₃FACE下小麦旗叶P_n下降是气孔因素和非气孔因素共同作用的结果,其中非气孔因素起决定性作用。叶绿素荧光分析表明,两个品种的PSII最大光化学量子产量(F_v/F_m)、PSII潜在活性(F_v/F_o)、光化学猝灭(q_P)和光化学反应速率(P_rate)等荧光参数均呈下降趋势,而非光化学猝灭(NPQ)和热耗散速率(D_rate)呈上升趋势;可溶性蛋白和核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)则与荧光参数及P_n的变化趋势一致。由此可见,RuBP的羧化限制和PSII光系统损伤可能是O₃胁迫下小麦旗叶P_n下降的主要非气孔因素。此外,O₃FACE下扬麦16各参数的变幅均小于烟农19,扬麦16较高的蒸腾速率和较小的Rubisco含量降幅可能是其维持光合机构功能的重要原因。     

氮沉降对亚热带常绿阔叶天然林不同季节土壤微生物群落结构的影响

以亚热带地区细柄阿丁枫(Altingia gracilipes)天然林为研究对象,开展2年(2010—2011年)的原位模拟大气氮沉降试验,设置3个氮水平(以氮(N)含量计算):对照(CK,0 kg·hm-2·a-1)、低氮(LN,50 kg·hm-2·a-1)、高氮(HN,100 kg·hm-2·a-1)。采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术探讨常绿阔叶天然林土壤微生物群落结构对氮沉降的响应。结果表明,天然林土壤微生物以细菌为优势类群,占微生物总PLFA含量的78.3%。夏季土壤微生物群落结构与其他季节发生显著差异;LN仅显著改变夏季土壤微生物群落结构;HN导致春季和冬季土壤微生物群落结构发生显著分异,且在不同季节对土壤微生物变化类群的影响不同。此外,氮沉降未使真菌与细菌比(F:B)和革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌比(G+:G-)发生显著改变,而使不同结构的环丙烷脂肪酸或异构脂肪酸等特殊脂肪酸比值发生改变,这表明短期氮沉降虽然改变了土壤微生物的群落结构,但并未影响微生物对环境变化的响应力,微生物可能通过改变特殊脂肪酸含量应对短期氮沉降,不同季节的应对策略有一定差异。因此,在探讨氮沉降对亚热带地区森林生态系统土壤微生物群落结构的影响时有必要考虑季节因素。     

高浓度CO2条件下水稻叶片氮含量下降与氮代谢关键酶活性的关系

利用FACE（Free Air Carbon Dioxide Enrichment）平台技术,研究了低氮（125 kg/hm2,以纯N计）和常氮（250 kg/hm2）水平下,高浓度CO2（周围大气CO2浓度+200 μmol/mol）对水稻不同生育期功能叶N代谢关键酶活性的影响。结果表明,高浓度CO2提高了叶片硝酸还原酶和蛋白水解酶的活性,两者在常N下的响应程度大于在低N下的响应程度;高浓度CO2降低了低N下叶片谷氨酰胺合成酶和谷氨酸脱氢酶（NADH GDH）活性,常N水平下酶活性的下降趋势得到改变或缓解。由此可见,高浓度CO2条件下NO3-转化为NH4+加速,而NH4+进一步同化为有机N却受阻,而且,由于后期蛋白水解加速,将进一步加剧叶片N含量的下降。这是水稻叶片N含量下降的内在因素。而增施N肥,有利于同化酶的表达,降低叶片蛋白水解酶活力,从而缓解叶片N含量的下降。