土荆芥不同发育期根际土壤养分、酶活及微生物数量的变化

采用盆栽试验,通过比较土荆芥营养期和果期根际土壤中养分、土壤酶活和微生物数量的变化规律,明确土荆芥入侵对土壤生态系统的影响效应,为进一步了解土荆芥入侵机理和制定防控措施提供理论依据。结果表明:(1)土荆芥入侵对土壤养分具有一定的影响。与对照相比,除了土荆芥营养期根际土壤总钾的含量增加了12.26%外,所测其它土壤养分指标均不同程度下降。其中,果期总钾含量降低3.27%,营养期和果期的有机质含量分别降低20.41%和1.22%、总氮含量分别降低27.87%和16.39%、总磷含量分别降低29.41%和14.71%、速效磷含量分别降低49.24%和34.69%、速效钾含量分别降低76.65%和57.22%;(2)土荆芥的生长对土壤胞外酶具有一定的影响。与对照相比,营养期和果期土壤硝酸还原酶活性显著升高(P<0.05),分别升高了87.23%和137.23%;营养期的脲酶活性降低了45.92%,与对照差异显著(P<0.05);营养期和果期根际土壤的蔗糖酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性的变化均未达到显著程度(P>0.05);(3)土壤微生物数量随着土荆芥生长而增加,但只有真菌数量与对照的差异达到显著水平(P<0.05),营养期和果期真菌数量分别增加32.11%和86.18%;(4)与果期相比,营养期土壤养分含量、土壤酶活性和微生物数量普遍较低,推测土荆芥生长初期通过降低土壤营养水平,抑制其周围对营养水平要求较高的植物生长,以获得竞争优势,而果期则通过释放根系分泌物增加了土壤微生物数量和土壤酶活,使土壤养分回升,从而为其繁殖提供有利条件。

夹竹桃水浸提液对4种植物的化感作用

采用生物室内测定方法研究不同浓度的夹竹桃叶子水浸提液对4种作物(莴笋、白菜、萝卜和玉米)种子萌发和幼苗生长的化感影响。结果表明:不同浓度的夹竹桃叶子水浸提液对4种作物种子的萌发和幼苗生长都有很强的化感抑制作用,并且随着化感物质浓度的增加,抑制作用明显增强。4种作物的化感综合效应强弱顺序为:莴笋>白菜>萝卜>玉米,且地下部分比地上部分更敏感,受到的抑制作用更强。尤其是在浓度为20 g/L时,莴笋和萝卜种子发芽率与对照组相比差异极显著,莴笋、萝卜和白菜的根长和胚轴长与对照组相比差异极显著。

入侵植物三叶鬼针草不同发育期对土壤生态系统的影响

采用盆栽试验,分析了入侵植物三叶鬼针草苗期和果期根际土壤理化性质、微生物群落和土壤酶活性的变化。结果表明:三叶鬼针草苗期根际土壤理化性质与对照差异不显著,果期根际土壤与对照和苗期差异显著,有机质含量增加,全P含量显著降低,全K含量明显下降;与苗期相比,果期根际土壤细菌和真菌的数量显著增加,但放线菌的数量无显著差异;整体来看,三叶鬼针草果期对土壤酶活性的影响大于苗期。与苗期相比,果期根际土壤的脲酶活性、蔗糖酶、酸性磷酸酶活性显著升高,而硝酸还原酶活性显著降低。由此可见,三叶鬼针草通过改变土壤生态系统的微生物组成和土壤酶活性,提高自身对土壤养分的利用能力,以保证其种群顺利繁殖,维持其竞争优势。

土荆芥挥发油化感胁迫对土壤胞外酶活性和微生物多样性的影响

入侵植物释放的化感物质可改变土壤理化性状和微生物群落结构,通过与土壤微生物的互作抑制本土植物生长。为了进一步诠释土荆芥化感作用机制,采用温室培养瓶法,探讨了其挥发油对土壤胞外酶活性和微生物多样性的影响。结果表明:土荆芥挥发油不同程度降低了脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶和硝酸还原酶的活性(P<0.05);较高剂量的挥发油处理组显著促进了过氧化氢酶活性(P<0.05)。处理初期挥发油对土壤胞外酶活性影响较大,但随着处理时间延长,其影响逐渐减弱;处理16 d后,较高剂量(20μL和50μL)的挥发油处理组细菌数量显著高于对照(P<0.05)。挥发油对土壤放线菌数量的影响表现为低剂量促进,高剂量抑制的效应;PCR-DGGE分析表明,随着挥发油处理剂量增加和处理时间延长,土壤中细菌和真菌的Shannonwiener多样性指数和丰富度指数均增大。结论:土荆芥挥发油可改变土壤微生物群落结构和胞外酶活性,增加土壤微生物多样性。

5种外来菊科植物对根际土壤微生物群落和酶活性的影响

以根际土壤微生物数量和土壤酶活性为指标,比较了加拿大飞篷(Erigeron canadensis)、三叶鬼针草(Bidens pilosa)、辣子草(Galinso-ga parviflora)、野茼蒿(Crassocephalum crepidioides)、钻形紫菀(Aster subu-latus)5种菊科外来植物对土壤生态系统的影响。结果表明,5种菊科外来植物的根际细菌、真菌总量较对照增高,其中加拿大飞篷根际土壤中的真菌数量显著高于对照(p<0.05),说明该种入侵植物根际土壤中真菌被根系分泌物刺激增长明显;放线菌数量差异不明显。加拿大飞篷、辣子草、三叶鬼针草、野茼蒿的根际土壤脲酶活性、土壤蔗糖转化酶活性显著高于对照(p<0.05),而纤维素酶、过氧化氢酶、硝酸还原酶活性同对照相比无显著差异。通过对综合指数的隶属函数和土壤肥力影响指数的分析可知,5种外来菊科植物在黄壤类荒地中生长,其中三叶鬼针草、加拿大飞篷、辣子草可明显影响土壤养分提供能力,更好地适应土壤条件。

土壤微生物多样性的研究方法

对土壤微生物多样性的研究方法进行了综述。其中,微生物平板记数法仅能简单反映样品中微生物的类型和数量;从生化方面研究微生物多样性的方法主要包括基于底物利用率的代谢图谱以及磷脂脂肪酸生物标记法;土壤微生物在基因水平上的多样性可以用PCR-DGGE和PCR-TGGE技术、单链构象多态性分析(SSCP)、限制性片段长度多态性(RFLP)和末端限制性片段长度多样性(T-RFLP)等进行研究。荧光原位杂交可通过寡核苷酸探针和全细胞杂交进行原位鉴定和计算单个微生物细胞。目前,基因芯片技术已在微生物检测和群落分析中获得了很大关注,而高通量测序技术使得对土壤微生物转录组和基因组进行全面分析成为可能。

虚拟实验具身程度及其对学习成效的影响

智能穿戴、传感设备等技术的发展催生了多种身体交互形式的虚拟实验。然而,学界就虚拟实验具身程度对学习成效的影响尚未达成共识。为厘清虚拟实验具身程度对学习成效的影响,本研究基于具身认知理论将虚拟实验类型分为全身交互、涉身交互、控件交互、替代交互四种,并采用元分析方法对47项实验与准实验研究进行解读。研究发现:1)全身交互型实验主要应用于大学阶段,在工程实践与人文社科领域表现较好;2)涉身交互型实验对大学生学习成效的促进作用优于中小学生,对自然科学的实验教学有促进作用,且对程序性知识的教学促进作用更大;3)控件交互型实验更适用于中小学实验教学以及人文社科、自然科学及陈述性知识的学习;4)替代交互型虚拟实验对学习成效的影响不显著。本研究建议高等教育可适当提高虚拟实验的具身程度,基础教育应优先采用易操作、易推广的控件交互型虚拟实验。