芒萁侵入红壤退化裸地对土壤理化性质和细菌组成的影响

芒萁是最早侵入红壤退化裸地的先锋植物,其侵入过程对土壤环境的改变在退化裸地生态恢复进程中具有重要意义。以福建省长汀县红壤侵蚀裸地为研究对象,分析测定退化裸地中芒萁侵入区和非侵入区土壤理化性质和细菌组成及多样性。结果表明:芒萁侵入裸地显著提高土壤最大持水量、土壤含水率、全碳、全氮、全钾、有机质和pH,并显著降低土壤容重;芒萁侵入区增加根瘤菌目和慢生根瘤菌属等14种土壤优势细菌,变形菌门和甲型(α)变形杆菌的相对丰度显著提高(p<0.05),而土壤绿弯菌门和AD3菌纲的相对丰度显著降低(p<0.05),这些土壤细菌主要功能为化能异养、好氧化能异养和纤维素分解;芒萁侵入裸地显著提高土壤细菌群落结构多样性(p<0.05);芒萁侵入区和非侵入区土壤细菌群落结构差异显著(p<0.05);土壤细菌群落结构的主要影响因子是土壤含水率、全碳、有机质、土壤容重和pH。这些影响因子与疣微菌门、变形菌门、疣微菌纲和甲型(α)变形杆菌纲正相关。综上所述,芒萁侵入后可显著改善红壤侵蚀退化裸地的土壤理化性质,改善土壤细菌群落组成,增加土壤细菌群落多样性和优势菌群,对土壤细菌群落有积极效应。

红壤侵蚀区不同地层背景马尾松林土壤理化特性及细菌多样性

[目的]揭示土壤理化特性与细菌丰度之间的内在关系,为红壤侵蚀区马尾松林水土流失分区精准治理提供参考。[方法]以福建省长汀县红壤侵蚀区马尾松林为研究对象,选择侏罗系中统漳平组中段(J_(2)Z^(2))、侏罗系中统漳平组下段(J_(2)Z^(1))、侏罗纪燕山期早期侵入岩(γ^(2(3)c)_(5))、第四系全新统(Q_(h))4种地层背景,分析测定不同地层背景马尾松林土壤理化特性和细菌群落组成及多样性。[结果]不同地层背景马尾松林土壤理化指标整体表现为:J_(2)Z^(1)>J_(2)Z^(2)>Q_(h)>γ^(2(3)c)_(5);土壤养分含量各地层背景各有丰缺,J_(2)Z^(1)地层背景土壤有机质含量大于其他地层,Q_(h)地层背景氮含量大于其他地层,而γ^(2(3)c)_(5)地层背景磷和钾含量较高;4种地层背景土壤细菌差异操作分类单元(OTU)数目表现为:Q_(h)>J_(2)Z^(2)>J_(2)Z^(1)>γ^(2(3)c)_(5),分别占总OTU数目的21.62%,18.29%,16.79%,12.08%;细菌群落多样性表现为:J_(2)Z^(2)>Q_(h)>γ^(2(3)c)_(5)>J_(2)Z^(1);J_(2)Z^(1)地层和Q_(h)地层土壤细菌多样性与土壤含水率和土壤pH值正相关,J_(2)Z^(2)地层与土壤容重以及全磷含量正相关,γ^(2(3)c)_(5)地层与土壤钾含量和速效氮含量正相关。[结论]红壤侵蚀区不同地层背景马尾松林土壤理化特性存在一定差异,在植被恢复过程中应考虑地层背景因素进行分区治理,细菌对不同地层背景土壤性质具有一定指示作用。

酸胁迫对马尾松种子萌发不同时期体内渗透调节物质和酶活性的影响

为揭示马尾松能在土壤酸化的稀土矿废弃地生长和更新的适应机理,以马尾松种子为试验材料,设计不同pH值(5.5、4.5、3.5)酸胁迫试验,测定酸胁迫下马尾松种子萌发、胚根胚芽生长、体内渗透调节物质和酶活性等指标,并采用隶属函数法进行综合评价。结果表明,马尾松种子各萌发指标均随pH值降低呈减小趋势,但pH值3.5和pH值4.5对发芽率、发芽势和发芽指数无显著影响,pH值5.5对发芽率和发芽指数有显著促进作用,pH值3.5对活力指数有显著抑制作用;不同酸胁迫处理均显著抑制马尾松胚根伸长,但pH值5.5及pH值4.5对胚芽和胚根鲜质量有促进作用;随pH值降低,露白期马尾松种子可溶性蛋白含量呈降低趋势,且显著小于对照,但发芽期则与对照无显著差异;露白期和发芽期马尾松种子的脯氨酸和可溶性糖呈增加趋势,且pH值3.5时露白期和pH值4.5时发芽期脯氨酸含量显著大于对照;露白期马尾松种子体内POD活性随pH值降低先升后降,而MDA含量则相反;露白期和发芽期CAT和SOD活性均随酸胁迫程度增强逐渐增加;隶属函数值随pH值降低先增后减,仅pH值3.5时小于对照。综上,马尾松种子对酸胁迫有较强耐性,脯氨酸、可溶性糖及CAT和SOD活性在马尾松种子适应酸胁迫上起到了重要作用。

离子型稀土矿堆浸场地不同恢复年限植被多样性

生物群落多样性是判断生态系统稳定的重要指标,为了解人工建植对稀土矿废弃地生态系统的影响,以福建省长汀县离子型稀土矿堆浸废弃地为研究对象,利用植被恢复固定监测点,选取植被恢复5、8、11 a废弃地为样点,调查不同恢复年限样地物种种类和数量,分析稀土矿废弃地物种多样性随恢复时间的变化规律。结果表明:随植被恢复年限的增加,前期人工种植的植物逐渐被本土野生植物取代,增加物种以禾本科和菊科植物为主。乔木层、草本层植物种类和数量随恢复年限的增加而增加;随着植被恢复年限的增加,稀土矿废弃地乔木层物种丰富度(Gleason指数、Margalef指数)、Shannon指数逐渐增加,而乔木层、草本层Pielou均匀度指数则呈先增加后下降趋势;植被恢复8与11 a植被相似度最高,其次是植被恢复5与8 a,其中植被恢复11 a与对照样地植被相似度最低;Margalef指数、Simpson指数与Shannon指数呈显著相关。因此,随着植被恢复年限的增加,稀土矿生态退化区植被恢复前期人工干涉效应在逐渐降低,后期演变为自然演替,物种群落结构和种类发生变化,但与当地本土植物群落仍存在一定差异,表明生态退化区植被演替仍处于动态变化阶段。

基于转录组测序金丝草叶片响应铅胁迫的抗氧化酶相关基因

为了深入揭示植物抗氧化酶的相关基因及其响应重金属胁迫的作用机制,以重金属铅(Pb)超富集植物金丝草[Pogonatherum crinitum(Thunb.)Kunth.]为研究对象,设置Pb浓度0、300、500、1 000 mg·L^(-1)和2 000 mg·L^(-1)的水培模拟胁迫试验,测定不同Pb浓度下金丝草叶片的抗氧化酶活性,并对Pb胁迫处理的金丝草叶片进行RNA-Seq测序,将转录组测序得到的Unigenes通过GO与KEGG富集注释,筛选出叶片抗氧化酶相关的DEGs,并利用实时荧光定量聚合酶链反应(qRT-PCR)进行验证。结果表明:随Pb胁迫浓度的增加,金丝草叶片过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性呈增加趋势,丙二醛(MDA)含量则呈先增加后降低的趋势;转录组测序得到总碱基数为56.34 Gb,各样品碱基质量达到Q20、Q30水平的均大于90%,测序结果可靠;筛选出的DEGs通过GO与KEGG数据库进行对比注释发现,金丝草叶片DEGs在“过氧化物酶体”“氧化还原酶活性”“氧化还原酶活性,作用于CH-OH供体组”“活性氧代谢过程”和“过氧化氢代谢过程”等与抗氧化相关的GO功能条目上显著富集,在“谷胱甘肽代谢”“抗坏血酸和醛糖代谢”“植物激素信号转导”“黄酮类生物合成”和“MAPK信号通路-植物”等与抗氧化相关的KEGG通路上显著富集;Pb胁迫下金丝草叶片抗氧化酶相关基因PcSOD、PcPOD和PcCAT上调表达,qRT-PCR验证结果与转录组测序结果一致,Pb胁迫下这些基因的相对表达量与抗氧化酶活性的变化趋势一致。研究表明,金丝草可通过提高抗氧化酶活性来适应Pb胁迫,抗氧化酶相关基因PcSOD、PcPOD和PcCAT参与了金丝草应对Pb胁迫的调控过程。

间伐处理对长汀红壤初步治理区马尾松林水土流失的影响

为探索长汀红壤侵蚀区马尾松林水土流失的有效治理策略,以长汀县水土流失区分布较多的郁闭度0.8的马尾松林为研究对象,设置不间伐、间伐20%、间伐40%和间伐60%的样地,采用标准径流小区的方法,分析不同程度间伐对马尾松林水土流失的影响,揭示水土流失和降雨因子间的关系。结果表明:①马尾松林水土流失随间伐强度的增加呈先减小后增大的规律,间伐60%处理马尾松林水土流失最严重,而间伐40%水土流失量最小;②不同间伐强度马尾松林产流产沙量均随降雨等级提高而增加,暴雨和大暴雨条件下产流产沙增幅尤为显著;③影响马尾松林产流产沙量的主要降雨因子是降雨量,其次为降雨侵蚀力。综上,马尾松林郁闭度过大不利于水土流失防治,长汀红壤侵蚀区马尾松林间伐40%(郁闭度0.5~0.6)水土保持效果最好。