环鄱阳湖消落区湿地土壤重金属的赋存形态及影响因素分析

周期性的水位变化导致鄱阳湖形成面积较大的环湖消落区,是重金属重要的汇源地.本文在鄱阳湖湿地选择12个采样区域,按照不同植被带采集180个土壤样品,分析环鄱阳湖消落区重金属(Cd、Co、Cu、Mn、Mo、Ni、Pb、Ti、V和Zn)含量特征及赋存形态,评价消落区重金属的生态风险,探究土壤重金属赋存形态的影响因素.结果表明,消落区重金属均值含量排序为Ti>Mn>V>Zn>Cu>Ni>Pb>Co>Mo>Cd,除Ti和Pb外,重金属均值含量均明显高于江西省土壤背景值(中位数),其中Cd含量是背景值的11.73倍.消落区Co、Ni、Ti、V和Mo的赋存主要以残渣态为主,而Cu、Zn、Cd、Mn次生相占比较高,特别是Cd和Mn存在较高的比例.不同植被带重金属含量及赋存形态存在明显的差异,但并未表现出一致的分布规律.综合风险评估指数法(RAC)和次生相与原生相比值法(RSP)结果表明,Cd和Mn存在较高的污染和生态风险.RDA综合排序发现,pH对重金属不同形态均有显著的调节作用;有机碳是影响重金属全量、可还原态(F2)、可氧化态(F3)的重要因子;全磷可调节重金属酸溶解态(F1)和可氧化态,而全氮主要影响重金属可还原态和残渣态(F4);粉粒对可氧化态和残渣态有显著的调节作用.研究结果可为鄱阳湖湿地重金属污染防治提供科学依据和理论支撑.

江西三清山外来植物

通过野外调查和查阅文献,对江西三清山外来植物的种类组成、原产地、生活型、入侵途径等进行分析。结果表明,三清山外来植物有140种,隶属于47科103属,科属种数分别占三清山维管束植物总数的24.23%、11.73%和6.94%。其中外来入侵植物有31科56属82种,分别占外来植物总数的65.96%、53.85%、58.57%。以菊科、豆科、苋科、葫芦科、茄科、十字花科、藜科和旋花科为优势科;外来植物以美洲来源最多;生活型以陆生草本为主;引入途径以有意引入最突出;入侵危害程度以Ⅱ级为主。

高寒草原退化过程中植被和土壤因子对微生物群落的交互影响

为了探明青藏高原高寒草原退化过程中植被和土壤因子对土壤微生物群落的调节作用,以青藏高原三江源区高寒草原为研究对象,分析了不同退化阶段(未退化、中度退化和重度退化)高寒草原植被及土壤因子的差异,利用高通量测序技术分析了不同退化阶段微生物群落特征,并借助冗余分析(RDA)和基于相似或相异度矩阵的多元回归(MRM)识别影响微生物(细菌和真菌)群落变化的关键环境因子.结果表明,高寒草原退化显著改变了群落盖度、高度、生物量及禾本科重要值,降低了土壤有机质、全氮、全磷含量和粉粒含量,增加了土壤容重和砂粒含量.退化并未改变细菌和真菌的组成,但改变了组成比例,导致了微生物丰富度(Chao1指数和Richness指数)的损失,但并未显著改变微生物多样性(Shannon指数),随着退化的发生,植被特征、土壤理化性质与微生物多样性呈现出了一致的变化趋势.结合网络拓扑变化特征(网络的节点数和聚类系数显著下降)发现,高寒草原退化导致了微生物的种间相互作用减弱,网络结构更加分散,微生物的分布趋向于均质化,但物种间的相互作用仍然以合作为主(网络正相关连接占比>90%).高寒草原退化过程中植被-土壤的耦合对土壤细菌群落的影响最大,而土壤理化性质对土壤真菌的群落影响最大.具体而言,植被群落高度、生物量及土壤容重是调节土壤微生物的共性因子,植被辛普森指数、禾本科重要值、土壤全磷、全钾和粉粒含量是影响土壤细菌群落的特有因子;而土壤pH和全氮含量是影响土壤真菌群落的特有因子.

土壤微生物群落结构及碳循环功能对高寒草甸退化和人工建植的响应

为了解土壤微生物群落及其碳循环功能对草地退化和人工建植的响应及驱动因素,本研究以青藏高原退化高寒草甸及人工建植草地为对象,借助宏基因组技术,分析退化和建植过程中微生物结构及碳循环功能基因的变化特征,并进一步探索微生物碳循环功能基因变化的驱动因素。结果表明:高寒草甸退化及人工建植过程显著改变了土壤和植被因子;在退化及建植过程中,土壤微生物丰富度及多样性的上升及优势种相对丰度的下降表明微生物群落趋于均质化分布;土壤碳循环功能基因多样性表现为显著上升-稳定-上升的趋势;微生物群落相对丰度前15的优势种对碳循环功能基因的贡献超过40%,但随退化和建植明显下降;单独的土壤或植被因子对土壤微生物群落结构的影响高于微生物碳循环功能基因的影响,但土壤和植被的互作对后者的影响要强于前者;土壤营养元素有效态(铵氮和硝氮)及植被因子(盖度、生物量及多样性)与碳循环功能基因多样性和丰度关系密切。研究结果有助于增强理解高寒草甸退化及人工建植过程中碳循环过程的微生物机制。

鄱阳湖典型湿地土壤-植物系统重金属沿湖向富集及迁移转换特征分析

特殊的水文节律导致鄱阳湖形成面积较大的周期性环湖消落带,大量的营养物质和污染物极易在消落带中发生沉积,选择鄱阳湖典型河口型消落带,沿湖向按照不同植被类型设置采样断面,采集土壤-沉积物和优势植物样品(不同组织),分析不同时空下土壤/沉积物和优势植物体中重金属(Cr、 Ni、 Cu、 Zn、 As、 Cd、 Sb和Pb)的含量特征及富集水平,并进一步分析土壤-植物系统中重金属的迁移转换特征,揭示鄱阳湖典型消落带土壤-植物系统重金属迁移转换的影响因素.结果表明,消落带土壤/沉积物重金属含量沿湖向表现为明显的分布规律,呈现为先升高后降低的分布特征,即季节性淹水带土壤/沉积物是重金属富集的主要地带,Cu、 Pb和Sb在土壤/沉积物中的富集水平较高,其中Cu和Sb为显著富集(EF>5);潜在生态风险结果表明季节性淹水带总体处于轻度生态危害水平(70≤RI<140),显著高于淹水带和未淹水带.消落带沿湖向带状分布的优势植物体中重金属含量并未表现出显著的空间分布特征,但表现为显著的季节差异,生长季(4月)优势植物体内重金属具有较高的含量水平,重金属不同介质和组织的分配大体遵循基质>根部≥地上部分的分布特征,但根部Cd含量显著高于沉积物/土壤中Cd的含量,Sb含量在三者间差异不显著.消落带优势植物生物富集因子(BAF)与转移系数(TF)并未表现出明显的空间分布规律,其中未淹水带茵陈蒿具有较高的BAF和TF值;利用RDA综合排序发现,pH、有机碳、株高和铁锰氧化物是影响土壤-沉积物-优势植物迁移转换的关键环境因子.研究结果可为鄱阳湖典型湿地生物多样性和重金属污染防治提供科学依据和理论支撑.