杨树人工林连作与轮作对土壤氮素细菌类群和氮素代谢的影响

【目的】氮素是影响杨树人工林生产力的最重要元素,研究杨树人工林连作和轮作氮素循环细菌类群演变动态及氮素代谢结构特征,有助于从养分循环角度揭示杨树人工林连作障碍机制。【方法】采用宏基因组测序技术,研究杨树人工林Ⅰ代林地、连作Ⅱ代林地、Ⅱ代林地主伐后轮作花生地和轮荒地土壤中氮素循环细菌类群及氮素代谢随不同连作代数及不同轮作模式的演变规律。【结果】发现参与氮素循环细菌4类11属,其中固氮细菌有拜叶林克氏菌属、慢生根瘤菌、根瘤菌属和弗兰克氏菌属,硝化细菌有硝化杆菌属和亚硝化螺菌属,反硝化细菌有假单胞菌属、罗尔斯通菌属、伯克氏菌属、芽孢杆菌属和链霉菌属,氨化细菌有芽孢杆菌属和假单胞菌属;杨树人工林连作1代后,土壤中参与氮素循环细菌总数增加4.73%,土壤中氮素细菌的种类没有增减,固氮细菌的相对丰度增加53.44%,硝化细菌的相对丰度没有变化,反硝化细菌的相对丰度增加0.14%,氨化细菌的相对丰度增加1.33%;与Ⅱ代林相比,花生地土壤中的氮素细菌的种类没有增减,固氮细菌的相对丰度减少71.14%,硝化细菌、反硝化细菌和氨化细菌的相对丰度分别增加120%,15.63%和20.76%;轮荒地中的土壤氮素循环细菌缺少了硝化细菌,固氮细菌的相对丰度减少79.10%,反硝化细菌和氨化细菌的相对丰度分别增大17.39%和24.56%;杨树人工林连作1代后,土壤中的固氮细菌代谢活性增强,硝化细菌中的硝化杆菌属的代谢活性减弱,亚硝化螺菌属的代谢活性增强,氨化细菌代谢活性减弱;与Ⅱ代林相比,轮作花生地中仅有硝化细菌的代谢活性增加,其他3种氮素代谢功能菌的活性都降低;轮荒地中,所有的氮素循环细菌的代谢活性均比杨树Ⅱ代林地低。【结论】杨树人工林连作1代后,土壤中参与氮素循环的细菌总数增加,但代谢活性降低;轮作花生后,大多数氮素代谢细菌的数量增加,但仅有硝化细菌的代谢活性明显增强;轮作可以改善连作对杨树人工林地土壤硝化细菌生长繁殖和代谢活动的影响。     

藏北高寒草原土壤氮转化对短期增温的响应

指出了青藏高原是全球气候变化的敏感区域,气候的微小波动都会导致高原生态系统的格局、过程与功能发生改变。研究测定了模拟增温条件下藏北半干旱高寒草原生态系统土壤总硝化、反硝化速率及氮转化相关微生物变化动态,结果显示：在藏北高寒草原布设开顶式生长室造成土壤温度明显增加,但土壤的湿度下降了3．19％;增温对高寒草原土壤总硝化速率影响不大,但明显促进了高寒草原的反硝化速率,使高寒草原土壤反硝化速率增加了67％;高寒草原增温后土壤中氨化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌数量有所增加,土壤硝化细菌数量有所减少。     

生活污水灌溉对土壤微生物区系的影响

采用不同的灌溉量(0、300、600、900、1200、1500 m3·hm-2),在杨树林地进行了生活污水灌溉试验,探讨污水灌溉对土壤微生物区系的影响。结果表明:灌溉量为600~900 m3·hm-2时,土壤细菌、真菌、放线菌、固氮微生物、亚硝化细菌、硝化细菌、反硝化细菌、解磷微生物菌数相对较多,土壤理化性质得到一定改善;随着灌溉量的进一步加大,土壤中微生物菌数减少,土壤理化性质有下降趋势。     

人工湿地中微生物群落特征及其净化机理

人工湿地系统中微生物群落特征与湿地结构、布水方式及植物种类密切相关.总体上,人工湿地系统中微生物的种类多样性和数量沿水流方向呈递减趋势,植物对湿地微生物群落的影响主要在基质表层的根际效应区间,采取控氧措施可促进微生物群落向纵深发展.人工湿地系统中的氮代谢微生物主要是硝化细菌和反硝化细菌,有新的研究表明,厌氧氨氧化细菌不仅具有较强的去氮能力,还能显著提高废水COD的去除率.不同种类的磷细菌在湿地系统中磷的溶解、沉淀和转化利用中发挥着重要的作用,生物制剂的应用可提高磷的去除率.人工湿地系统中还存在一系列具有特殊功能的微生物种类,包括可降低镉等重金属污染毒性、降解石油类化合物、多环芳烃以及酚类的微生物菌种等.研究人工湿地微生物群落季相变化演替规律及其净化机理、考察分析微生物与植物及基质之间的综合效应和筛选驯化功能菌种,是发展人工湿地技术的重点领域.     

川西亚高山林线交错带及邻近植被土壤细菌生理群数量特征

研究川西亚高山林线交错带及上缘流石滩草甸和下缘冷杉林土壤8种细菌生理群数量的空间分布和时间动态特征。结果表明:不同植被细菌生理群数量均随土壤深度加深而降低;0～30cm土层硝化细菌、反硝化细菌、好气固氮菌、有机磷分解菌和好气纤维素分解菌数量表现为林线交错带下缘冷杉林上缘流石滩草甸,而氨化细菌、无机磷分解菌和厌气纤维素分解菌除上缘流石滩草甸最低外,林线交错带与下缘冷杉林无显著差异;氨化细菌、有机和无机磷分解菌是各植被土壤中的优势菌群,纤维素分解菌数量最低;在0～15cm土层,上缘流石滩草甸各菌群数量4月最低,6月最高,林线交错带及下缘冷杉林各菌群数量亦4月最低,厌气性的反硝化细菌与厌气纤维素分解菌6月最高,其余菌群均8月达最大值;而各植被底层土壤各细菌生理类群数量无明显时间动态规律;林线交错带及邻近植被细菌生理群的空间分布与时间动态与土壤的立地条件、营养成分、水热条件变化关系密切。     

间伐对杉木人工林土壤酶活性及微生物的影响

[目的]研究间伐对杉木人工林土壤微生物数量、酶活性及关系的影响,试图了解不同间伐强度作用下土壤恢复的过程和机制,为人工林经营提供理论依据。[方法]以18年生杉木人工林为研究对象,采用随机区组试验设计,分析4种间伐强度TS0(未间伐(0.0%),1 800株·hm-2)、TS1(轻度(16.7%),1 500株·hm-2)、TS2(中度(33.3%),1 200株·hm-2)和TS3(重度(50.0%),900株·hm-2)下杉木人工林土壤微生物数量及土壤酶活性特点,探讨土壤微生物数量与酶活性的相关性。[结果]表明:间伐3年后,林下土壤层酶活性和微生物数量显著提高,不同土层间土壤微生物数量和酶活性均差异显著;间伐显著提高了土壤过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶的活性,除过氧化氢酶(15 30、30 45 cm)、碱性磷酸酶(0 15、30 45 cm)以及脲酶(30 45 cm)以TS3处理的酶活性最高外,其他酶活性在各土层和不同间伐强度下均以TS2处理的酶活性最高;土壤各层微生物以细菌数量最多,其次是放线菌,硝化细菌最少,且TS2处理的微生物数量最多。土壤过氧化氢酶和脲酶活性均与细菌、真菌和硝化细菌数量呈极显著正相关,与放线菌数量呈极显著负相关,氨化细菌数量与过氧化氢酶活性呈负相关,而与脲酶活性呈正相关;碱性磷酸酶活性与细菌、真菌和硝化细菌数量呈正相关,与氨化细菌数量呈极显著负相关,与放线菌数量呈负相关;蔗糖酶活性与细菌、真菌和氨化细菌数量呈极显著正相关,与硝化细菌数量呈正相关,与放线菌数量呈负相关。[结论]间伐改善了林分环境、光照、温度以及林下植被的发育,提高了林下土壤酶活性并增加了微生物数量。间伐3年后的综合表现表明,中度间伐最利于杉木人工中、近熟林阶段的经营,对于改善土壤性质较好。     

氨基酸活性液肥对葡萄园土壤肥力及产量和品质的影响

日光温室红地球葡萄分别施用绿能牌、绿丰牌和冠菌牌3种氨基酸活性液肥后,对比分析了不同肥料对葡萄土壤微生物种群数量、土壤肥力、产量和品质的影响。结果表明:绿能牌氨基酸活性液肥处理后土壤有益微生物亚硝化细菌、硝化细菌、乳酸菌、纤维素分解细菌和放线菌的数量,土壤有机质含量,葡萄果实单粒重、可溶性固形物含量、Vc含量和产量最高,分别为1.30×104个/g干土样、1.70×104个/g干土样、9.10×104个/g干土样、6.10×104个/g干土样、27.00×104个/g干土样、49.90g/kg、18.06g、18.79%、148.08μg/g和33065.92kg/hm2,土壤有害微生物反硝化细菌、霉菌,果实可滴定酸含量最低,分别为13.00×104个/g干土样、0.03×104个/g干土样和0.29%,且果实色泽为深红。在日光温室红地球葡萄栽培中可施用氨基酸来提质增产。     

模拟氮沉降对杉木林土壤氮循环相关微生物的影响

【目的】土壤微生物数量是衡量土壤氮素循环生化功能变化的重要指标。通过野外模拟试验,探讨短期氮沉降中不同氮素形态的沉降量对土壤中可培养固氮菌、硝酸细菌、亚硝酸细菌和反硝化细菌数量的影响,以及初期的变化趋势对森林氮素调控和环境管理的重要意义,为深入研究氮沉降对杉木林森林生态系统的影响提供参考。【方法】2013年5月,在杉木幼龄林内建立30个1 m ×1 m的样方,进行5种氮沉降量[N0(对照)、N1(20 kg· hm －2a －1)、N2(40 kg·hm －2a －1)、N3(60 kg·hm －2a －1)、N4(80 kg·hm －2a －1)]和2种氮形态(I铵态氮、II硝态氮)的模拟沉降试验。分别于2013年6,8,10月从0～10 cm和10～20 cm 土层取样测定微生物数量。固氮菌数量测定采用稀释平板计数法,硝酸和亚硝酸细菌数量采用 MPN-Griess 比色法,反硝化细菌(厌氧)采用酚二磺比色法。【结果】各处理的0～10 cm土层中固氮菌数量均高于10～20 cm 土层;随着氮沉降量增加,可培养固氮菌数量先升高后降低。低于60 kg·hm －2 a －1铵态氮处理有利于固氮菌生长。0～10 cm 土层亚硝酸细菌数量,随铵态氮沉降量增加,先升高再降低最后趋于平缓,在 N1或 N2处理达到最大值;施硝态氮时,菌落数量先降低再升高最终趋于平稳。在6月,虽然铵态氮和硝态氮的氮沉降量相同,但0～10 cm 土层中的亚硝酸细菌数量差异极显著,10～20 cm土层差异显著。8月和10月的硝酸细菌数量变化趋势相同,均为随氮沉降量增加先上升再下降再上升,且在相同氮素沉降量的铵态氮和硝态氮处理间未出现显著差异。反硝化细菌的时间变化与其他菌落不同,施铵态氮时二土层的变化趋势相反,施加硝态氮时反硝化细菌的数量变化较平缓,NO3－-N的 N4处理有轻微抑制作用。【结论】0～10 cm土层的固氮菌数量大于10～20 cm土层,0～60 kg·hm －2 a －1铵态氮和0～80 kg·hm －2 a －1硝态氮均可促进固氮菌的生长。亚硝酸细菌在2种氮形态处理时的变化趋势相反,低铵态氮处理可促进亚硝酸细菌的生长,低硝态氮处理抑制其生长。氮形态对硝酸细菌数量影响不显著,低氮处理促进硝酸细菌数量的增长,而中氮处理开始出现抑制作用。氮沉降量对反硝化细菌影响不显著。     

人工杨树林对长江中游芦苇滩地土壤细菌多样性影响的研究

以长江中游芦苇滩地为研究对象,利用微生物分离培养计数方法和PCR-DGGE技术重点研究了人工杨树林对芦苇滩地土壤细菌种群的影响。结果表明：与芦苇地相比,人工杨树林根际土、根表土和0-10cm土层中的氮、速效磷和总有机碳的含量都明显降低;人工杨树林下根际土中的微生物数量都比芦苇地的低,而其根表土中则是细菌、真菌数量低于芦苇地,放线具比芦苇地高;就4种功能细菌来说,人工杨树林根际土的纤维素菌、反硝化菌、硝化细菌和氨氧化细菌的数量则比芦苇地低,而根表土中除了氨氧化细菌外,其他3种功能细菌含量又比芦苇地的高。4种功能细菌数量在不同的土壤剖面中的分布也各不相同：在0-10cm土层中,人工杨树林的纤维素菌和氨氧化细菌的数量高于芦苇地,而其余2种功能茵则低于芦苇地;在10-25cm土层中,人工杨树林的纤维素菌和硝化细菌含量低于芦苇地,反硝化菌的含量却高于芦苇地,而氨氧化菌含量相同;在25-60cm土层中,除了纤维素菌,其他3种功能细菌含量都是人工杨树林低于芦苇地。通过系统进化树分析发现,滩地中普遍存在的细菌类群为α变形菌纲、β变形茵纲和硝化螺旋菌纲,而人工杨树林和芦苇地的根表土、根际土和0-10cm土层均存在各自专有的细菌种群,表明人工杨树林对芦苇滩地土壤中细菌种群产生了一定的影响。     

5种林分类型林地土壤氮含量与其土壤微生物学性质的研究

对地处澜沧江上游滇西北山区大理洱源炼铁乡的云南松林,旱冬瓜林,梨树果园,桉树林,桤木 圣诞树混交林5种主要林分类型林地土壤的氮含量与微生物学性质进行了研究.结果表明:不同林分类型林地土壤的含氮量与微生物学性质存在明显差异;林地土壤中的硝化细菌数量对其土壤氮含量的贡献大于氨化细菌的数量,但氨化作用对其土壤氮含量的贡献大于硝化作用的强弱;林地土壤氮含量的高低与其土壤的微生物学性质强弱一致,而受不同林分类型影响,两者间的关系是显著或极显著的,且相互影响相互联系.随林地土层的加深,其土壤微生物学性质、土壤氮含量均逐渐减少.5种林分类型林地土壤的微生物活性与土壤氮含量的排序为:旱冬瓜林＞桤木 圣诞树混交林＞梨树果园＞桉树林＞云南松林.     

复配防霉剂对中密度纤维板抗霉效力的研究

南方地区中密度纤维板容易霉变,影响了产品质量,限制了纤维板的应用范围,因此开发纤维板防霉性能尤为重要。本研究采用复配防霉剂处理中密度纤维板,并对防霉处理后的纤维板试材进行防治效力测试,结果表明:采用质量分数0.01%~0.1%甲基硫菌灵,0.1%~1.0%丙环唑,0.1%~1.0%戊唑醇,5%~25%二癸基二甲基氯化铵,添加有机溶剂10%~25%乙醇胺和10%~25%乙醇,余量为水复配防霉剂拮抗4种变色菌,MDF试材抗霉效力评价值达到0级或1级,效果明显,可用于中密度纤维板防霉处理,为开发防霉纤维板提供参考。     

桂东地区6个种源火力楠生长及光合特征比较

以桂东6个地理种源火力楠(Michelia macclurei)为研究对象,了解不同种源火力楠的生长及光合差异,为火力楠优良种源的选择提供理论依据。结果表明:浦北、容县、北流、苍梧、兴业和玉林6个种源火力楠树高、胸径、材积、叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、潜在水分利用效率(WUEi)、瞬间水分利用效率(WUE)和光能利用效率(LUE)种源间均存在显著差异(P<0.05),表明不同种源间的火力楠光合特性及水分利用能力有较大差别,容县、苍梧、玉林3种源的火力楠是具有较高光合生产潜力的品种。相关分析表明:Pn与Gs、Gs与Tr呈极显著正相关,但Pn与Tr无显著相关关系;LUE与Pn、Gs均呈极显著正相关,说明若火力楠有高光合能力将有较强的光能利用效率。Pn与胸径、树高、材积均存在显著正相关,说明具有较高Pn的火力楠种源可获得较大的生长量。综合比较后发现,容县、苍梧、玉林种源火力楠对南宁地区立地环境具有较强的适应能力和生长潜力。     

澳洲茶树干旱胁迫下保护酶活性及代谢产物含量变化规律

为了解澳洲茶树耐旱性能,确定最适宜澳洲茶树生长的土壤相对含水量,促进澳洲茶树增产丰产,采用盆栽试验模拟干旱胁迫(土壤相对含水量20.7%～43.4%),胁迫时间15d,测定澳洲茶树(Melaleuca alternifolia)保护酶活性及关键代谢产物含量,以初步了解其应答机制。研究表明:干旱胁迫处理条件下澳洲茶树叶片中有3种保护酶活性(SOD、CAT、NR)先上升后下降,启动了保护机制,以应对逆境。另外2种保护酶(POD、GSH-PX)则未检测到活性上升。代谢产物脯氨酸和可溶性糖的含量均显著增加,出现累积,这两种物质是提高植株渗透调节能力和保水性能的重要物质。     

核桃茎段器官离体再生培养

以核桃(Juglans regia)茎段为外植体,对核桃茎段器官离体再生培养技术进行研究。结果表明:4—5月采集的核桃茎段,通过系列表面消毒后,0.1%升汞灭菌10min,效果最佳。在附加1.0mg/L6-BA的DKW诱导培养基中,萌芽率为60%以上。通过SH+0.5mg/LBA+0.1mg/L IBA进行增殖培养,芽增值系数为4.32。以1/2SH+8.0mg/LIBA进行不定根诱导,生根率为63.18%,根数2~3条。     

不同施肥方法对江南油杉苗期生长的影响

为探索江南油杉(Keteleeria fortunei var.cyclolepis)合理施肥方法,以江南油杉播种苗木为材料进行试验,分析了15种不同施肥方法对江南油杉苗木生长发育及干物质积累的影响。结果显示,除处理15(50%沼液)以外,其他14种施肥处理的江南油杉苗高、地径、地下鲜重、地上鲜重、地下干重、地上干重、总生物量、根颈粗、小根数量均显著高于对照处理(清水)(P<0.05),而对江南油杉苗期最大根长增长不显著。15种施肥处理对江南油杉地上部分的增长量的促进效果明显大于地下部分的增长量。15种施肥处理中以处理4(0.5%复合肥+0.1%尿素)对江南油杉半年苗苗高、地径生长及干物质积累效果最好,分别为22.750cm、3.095mm、2.341g,分别是CK的340%、242%和618%倍。     

杉木沙床容器育苗的水分、电导率及温度平衡能力

沙床容器育苗是目前广西杉木(Cunninghamia lanceolata)育苗的重要方式,本文从轻基质水分、电导率和温度等方面比较沙床和托盘育苗2种方式之间的差异,探讨沙床在杉木容器育苗中的水分、电导率和温度平衡能力。结果表明:晴天和阴天时,轻基质水分含量呈递减趋势,沙床中轻基质杯水分含量降低幅度极显著低于托盘;雨天时,托盘中轻基质水分含量极显著高于沙床,沙床有利于排出轻基质杯中多余水分。沙床对轻基质杯中的养分具有一定的保持作用,可减缓轻基质杯中的养分流失速率,这种保持作用在距离施肥稍长一段时间表现尤为明显。轻基质杯中温度比空气温度低1～2℃,3种天气情况下,沙床中轻基质杯中的温度均高于托盘,沙床具有一定的保温作用。     

土壤中砷形态提取和分析的条件改进

指出了通过改进砷的提取条件,以尽可能高的提取率来分析土壤和沉积物中的无机砷形态,同时可以最小化As(Ⅲ)和As(Ⅴ)之间的形态转化。选取磷酸混合盐酸作为提取剂,比较并优化了不同配比、不同的辅助提取手段、不同的预还原剂用量对提取土壤中不同形态砷的效率,并测定了土壤标准物质(GSS-32、GSS-33、GSS-35)和莲花山矿区周围农田土壤中各形态的砷含量以供参考。结果表明:使用1.5 mol/L的磷酸混合盐酸(4∶1)对土壤进行98℃水浴提取3次,每次1 h,浸取率最佳,可达91.34%。土壤标准物质和农田土壤中以As(Ⅴ)为主,占95.9%以上。精密度实验表明,相对误差小于3%(n=6,RSD,0.695～2.176%),该方法的加标回收率为94.87%～100.25%,可作为砷形态分析的理想方法。     

碾子山段金长城坡面的土壤水分空间异质性研究

从水土流失的角度出发,对碾子山段金长城不同坡面的土壤水分进行了研究,以期为金长城的生态保护、环境管理与决策提供科学依据。研究结果表明:金长坡的坡面土壤在同一种土地利用方式下,纵向上随着土层深度的增加土壤容重的差异均不显著;不同土地利用类型是坡面土壤水分变异的重要影响因素;研究区周围土地利用结构是影响金长城不同坡面的土壤容重的关键因素之一;金长城坡面在单一土地利用结构下各坡位土壤容重有差异性,但也只有坡中与坡脚土壤容重差异显著。所以在坡面冶理和保护中更多的要注意人为干扰,合理设计旅游资源,减少耕地,加强周边防护林带的保护。     

不同育苗方式对杉木苗根系生长的影响

为探究育苗方式对杉木(Cunninghamia lanceolata)苗根系生长的影响,从生长量、生物量以及根系生长状况等方面,分析采用沙床及托盘培育的1年生杉木苗的生长差异。结果表明,采用沙床培育的轻基质杉木苗的平均苗高和平均地径分别为31.38 cm、4.51 mm,高于采用托盘培育的轻基质杉木苗(25.69 cm、3.34 mm)。采用沙床及托盘培育的杉木苗的根冠比分别为0.24、0.16;采用沙床及托盘培育的轻基质杉木苗的侧根数量分别为84.3、68.8条。采用沙床培育的轻基质杉木苗的侧根数量以及根冠比显著高于采用托盘培育的轻基质杉木苗,说明沙床较托盘培育的苗木根系发达,更利于保持苗木水分的平衡。采用沙床培育的苗木出圃率为88.75%,显著高于托盘培育的苗木出圃率。     

不同AM菌剂对石山树种任豆幼苗生长的影响

为探索任豆(Zenia insignis)接种AM菌剂后的生长效应,采用4种丛枝菌根真菌(HUN03B、XJ08A、HEB04、XJ04B)接种剂和2种接种处理方式(蘸根、穴施)接种任豆幼苗,观测其接种40、70、110和150的侵染率和侵染强度变化过程,分析接种后任豆苗木的生长及生物量动态。结果表明:4种丛枝菌根真菌对任豆苗木生长均具有一定的促进作用,接种半年后的接种苗比未接种苗的苗高增加12.29%～22.73%,地径增加24.64%～39.11%,总生物量增加37.88%～57.20%。蘸根比穴施更易使菌剂浸染任豆幼苗根系,有效提高了前期侵染率,促进苗木生长,但2种接种方式的浸染率在接种后150 d左右基本一致。任豆生长以蘸根HUN03B丛枝菌根真菌的促进作用较好。研究结果对促进石漠化地区任豆造林生长,提高石漠化地区森林植被恢复与重建有重要意义。