肥力提升措施对林地红壤生物结皮层微生物群落结构的影响

微生物在土壤生物结皮形成中起重要作用,但是目前对于南方红壤生物结皮层中微生物群落的研究鲜少涉及,尤其是在林地改良措施下红壤结皮层中微生物群落结构的变化尚不清楚。本研究以中亚热带典型第四纪红黏土严重侵蚀湿地松裸露林地为对照,添加有机肥、生物炭和石灰+微生物肥料为肥力提升措施,采用Illumina MiSeq高通量测序技术研究不同肥力提升措施对红壤生物结皮层细菌和真菌群落结构的影响。结果表明:该林地土壤生物结皮层共检测出21个细菌门和7个真菌门,优势细菌门为酸杆菌门(Acidobacteria)(27.39%)、变形菌门(Proteobacteria)(25.90%)、放线菌门(Actinobacteria)(16.68%)和绿弯菌门(Chloroflexi)(12.26%);优势真菌门为担子菌门(61.19%)和子囊菌门(29.48%);肥力提升措施对细菌和真菌多样性无显著影响,却显著改变了其群落结构,作用大小依次为有机肥处理、生物炭处理、石灰+微生物肥料处理,且对细菌群落结构的影响高于真菌;三种措施均明显提高了变形菌门(Proteobacteria)细菌的相对丰度,降低了绿弯菌门(Chloroflexi)细菌的相对丰度,有机肥处理和石灰+微生物肥料处理均明显提高了子囊菌门(Ascomycota)真菌的相对丰度,却降低了担子菌门(Basidiomycota)真菌的相对丰度,而生物炭处理则相反;土壤环境因子中pH、有机碳和全氮对微生物群落结构的影响较大。研究结果对于红壤侵蚀区调控土壤微生物群落结构,进而促进生物结皮形成,防治林下水土流失具有重要指导意义。

腾格里沙漠固定沙丘藓类植物结皮层的自然恢复及人工培养试验研究

通过藓类结皮层的自然恢复和人工培养藓类植物促进结皮层形成试验,研究了腾格里沙漠固定沙丘生物 结皮层形成过程中优势成分真藓(Bryum argenteum)的繁殖生物学特性,结果表明:藓类结皮层人工去除后在3-4 年内70％的样方基本恢复,在此过程中真藓主要靠茎叶碎片传播和繁殖;通过分株法、撒茎叶法培养的真藓在1个 月后长满整个样地,主要通过如下方式繁殖--茎的碎片连续分枝可产生小植株,茎、叶均可产生原丝体,由原丝 体发育产生小植株,小植株又可再生原丝体,如此反复产生新植物体,这一过程是野外人工促进生物结皮层形成过 程中真藓主要的繁殖途径。与室内培养中真藓的繁殖特性相比较,野外培养的真藓在繁殖过程中产生的原丝体较 粗壮,分枝多,但在两种条件下的繁殖特性相同,能够揭示该地区自然条件下藓类植物萌发和定居的繁殖机理。该 研究为人工促进生物结皮层形成及治理受损结皮层提供了实验依据。

干旱半干旱地区生物结皮层藓类植物氨基酸和营养物质组成特征及适应性分析

通过对生长在干旱-半干旱地区的藓类体内的氨基酸组成及含量变化、营养元素含量变化和可溶性糖含量变化及藓类结皮土壤相应营养元素含量变化的分析,以揭示藓类的营养组成特征及对环境的适应性机制。研究样地选择在内蒙古鄂尔多斯高原的典型草原区和宁夏腾格里沙漠南缘的草原化荒漠区。通过实验,从藓类植物体内检测出17种氨基酸,表明其体内的氨基酸组成大部分与高等植物相同,其中天门冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸、亮氨酸和精氨酸的含量最高,约占总氨基酸的50%。脯氨酸含量在所有氨基酸中处于较低水平,平均只占氨基酸总量的3.12%。草原化荒漠区与典型草原区分布真藓平均总氨基酸含量均大于土生对齿藓,两地区间真藓有10种氨基酸(包括脯氨酸)含量有显著性均数差异(p<0.05),而土生对齿藓只有脯氨酸有显著性差异(p<0.05)。赖氨酸、精氨酸含量在两个地区各种藓类体内有相对稳定的含量,没有显著差异,而脯氨酸的含量在同一地区没有显著的差异,但在不同地区却有显著性差异。藓类体内营养元素显著高于结皮层土壤,表明苔藓植物有很强的元素富集能力,其中N含量最高,P含量最低。不同种类植物体内营养元素Ca、Mg、K的含量存在差异,表明藓类植物对金属营养元素有很强的选择吸收能力。元素相对利用能力(植物/土壤),K最大,P最小,Ca、Mg因种类不同存在差异。N/P比率在草原化荒漠区分别为真藓10.25,刺叶赤藓13.59,土生对齿藓15.78;在典型草原区分别为真藓11.91,土生对齿藓10.55,盐土藓11.37,可知N、P在干旱区不是藓类植物生长的限制因子。元素之间的相关分析表明N和P,Ca和Mg明显相关(p<0.05),而K和Ca、Mg之间则显著负相关(p<0.01),表明K和Ca、Mg之间存在制约关系。可溶性糖和脯氨酸含量分析表明,随降雨量增加二者含量明显呈现递减趋势,说明脯氨酸、可溶性糖的含量与苔藓植物的抗旱性有一定的关系。

沙坡头地区固定沙丘结皮层藓类植物的繁殖和生长特性研究

采用撒茎法和分株法2种栽培法培养藓类植物,实验结果表明:①新生枝和原丝体在老茎上反复产生,由原丝体产生配子托;②新生枝和配子托发育成正常的植物体;③生长速率测定表明在培土试验条件下植物体每天增长0 33～0 34mm。研究为固定沙丘结皮层中藓类植物的繁殖和生长提供了实验依据。

沙坡头固定沙丘结皮层的微生物区系动态

对中科院沙坡头沙漠研究试验站的人工植被固定沙丘、红卫自然植被固定沙丘的结皮层和流动沙丘表层(0～ 0 5cm)中的微生物类群数量的研究结果表明 :①好气性细菌数量影响着微生物总数量的变化趋势 ;②微生物总数量分布依次排列为 :自然植被固定沙丘 >195 6年栽植区 >196 4年栽植区 >自然半固定沙丘 >1982年栽植区>流动沙丘 ;③土壤微生物类群数量与结皮层的形成、植物覆盖度和土壤含水率等因子有密切的关系 ;

沙坡头固定沙丘结皮层藓类植物繁殖生物学特性研究

采用撒茎法和芽胞培养土生对齿藓Didymodonvinealis的实验表明 :芽胞由植物体叶腋腋毛顶端细胞反复再生 ,原丝体由芽胞和叶基部细胞产生或由腋毛直接生长为原丝体 ,附着在叶背面的芽胞比未附着芽胞产生的原丝体生长更好 ;老茎不直接生长为植物体 ,产生新生枝后死去。同时 ,实验室培养的真藓Bryumargenteum其植物体、叶和细胞形态特征与野生种有明显差异。为人工促进固定沙丘结皮层的形成提供理论和实验依据。

沙坡头苔藓生物结皮层土壤特性演变研究

苔藓结皮是沙漠生物结皮发育成熟类型,对改善风沙区生态环境状况、促进风沙土发育等具有良好效果。采集了不同时间固沙植被下的苔藓结皮层样品,采用常规方法和电感耦合等离子体发射光谱仪(PE ICP-OES)分析测定了苔藓结皮层颗粒组成、腐殖质特征和全量化学元素含量变化。结果表明,苔藓结皮层颗粒物粒径集中分布在350~400μm范围,并且随着固沙植被时间的增加,苔藓结皮层<10μm粒径的颗粒物含量呈现增加趋势。随着固沙植被时间增加,苔藓结皮层有机质含量从8.61 g/kg增加到11.95 g/kg,腐殖酸从2.10 g/kg增加到2.20 g/kg,胡敏酸含量从0.40 g/kg增加到0.90 g/kg,并且胡敏酸的光学特性E4、E6吸光值增加,而E4/E6值在减少。苔藓结皮层全量化学元素组成(SiO2除外)含量均高于流动沙土;随着固沙植被时间增加,苔藓结皮层SiO2含量呈现出明显降低的趋势,其它全量化学元素含量均呈现增加趋势。苔藓结皮层硅铁铝率低于对照流动沙土,且随着固沙植被时间的增加,苔藓结皮层硅铁铝率均呈现降低趋势。风沙环境下苔藓结皮层的形成和长期保留,能够提高细颗粒物含量,改善腐殖质特征,提高矿物质元素含量,对促进风沙土形成演变具有积极作用。

沙丘结皮层形成过程的土壤微生物和土壤酶活性

人工植被的固定沙丘结皮层土壤微生物数量多,土壤酶活性强,结皮层较厚,韧性也强,其次是半固定沙丘结皮层.流动沙丘表层较差.固定沙丘和半固定沙丘相同土层土壤微生物数量、土壤酶活性强度虽然不同,但其消长以及土壤理化性质变化趋势基本相同.流动沙丘各土层则明显不同于前者。

库布齐沙漠藻类结皮层表面裂隙对水分蒸发的影响

为初步揭示沙漠生物藻类结皮层表面裂隙对土壤水分蒸发的影响,本文通过模拟降水的方法对不同裂隙下沙漠藻类结皮层蒸发过程进行研究,结果表明:在5 mm、10 mm和15 mm 3种降水条件下,蒸发过程前8 h内,藻类结皮层不能有效地阻止水分的蒸发;无裂隙藻类结皮层比有裂隙藻类结皮层更能促进蒸发;大裂隙藻类结皮层比小裂隙藻类结皮层有利于蒸发。从蒸发逐日累计损失水量来看,藻类结皮层有无裂隙对水分蒸发作用表现出不同的规律:5 mm降雨持续4 d累计蒸发量为无裂隙藻类结皮层(37.8 g)>大裂隙藻类结皮层(37.4 g)>小裂隙藻类结皮层(36.8 g)>纯沙土(36.4 g),10 mm降雨持续9 d累计蒸发量为大裂隙藻类结皮层(73.5 g)>小裂隙藻类结皮层(73.1 g)>纯沙土(71.1 g)>无裂隙藻类结皮层(70.1 g),15 mm降雨持续12 d累计蒸发量为纯沙土(125.9 g)>无裂隙藻类结皮层(122.6 g)>大裂隙藻类结皮层(118.5 g)>小裂隙藻类结皮层(111.6 g)。藻类结皮层裂隙影响土壤水分蒸发,并因降雨量差异其影响作用不同。

沙漠苔藓结皮层土壤风化淋溶特征探讨

土壤风化淋溶作用对土壤形成、发育具有特别重要的影响,而流动风沙土固定的显著特征就是地表形成生物土壤结皮层(BSC),并影响其养分循环和维管植物群落发育。因此,探讨BSC土壤风化淋溶变化特征对进一步认识BSC生态功能及其和风沙土发育的关系具有现实意义。采用野外典型样地取样和室内分析方法,研究了沙漠区人工固沙植被不同年龄下BSC土壤风化淋溶系数变化。结果表明,随着BSC形成时间的增加,BSC各盐基(SiO2除外)氧化物含量总体呈现出增加的趋势,并且高于对照风沙土;BSC土壤ba值逐渐增加,盐基淋溶较弱,并引起MgO、CaO含量的增加;相对于风沙土,BSC层土壤μ值、Saf值或Sa值逐渐降低,风化程度较强。干旱风沙环境下,BSC土壤存在着盐基淋溶和风化过程,其数据变化值则随着BSC形成时间增加而变好,成土作用明显,保肥能力强。

生物结皮层小石藓在不同土壤中繁殖适应性及个体形态特征比较研究

以沙地与黄土丘陵区生物结皮层的小石藓(Weissia controversa Hedw)为材料,通过繁殖试验和形态解剖试验研究其在8种不同土壤类型的种群增长和个体形态特征,以揭示对不同土壤的繁殖及形态适应性。结果表明:(1)小石藓的环境耐受范围较宽,在不同土壤上的生长状况存在差异。其中栗钙土以K值9177(株)表现为最适,小石藓萌发期表现为深层黄绵土(a=5.811)最短;瞬时增长率为半固定土和杨树林土最高(r=0.098)。(2)除深层黄绵土和黑钙土外,小石藓在其余6种土壤条件下的生长繁殖曲线决定系数R2>0.95,对Logistic曲线的拟合度较高;(3)在形态学特征比较中,栗钙土、固定风沙土在植株高度、中茎叶片间距、中茎宽度及叶宽、叶尖长、叶轴长上与其他6种土壤间差异显著(P<0.05),说明小石藓个体形态特征对干旱半干旱地区环境的适应,结合其繁殖学特征,也说明小石藓对环境的双重选择适应性。

沙地与黄土丘陵区生物结皮层五种藓类的植物荧光日变化比较研究

用PAM-2100叶绿素荧光仪测定了沙地与黄土丘陵区生物结皮层双色真藓(Bryum dichotomum)、真藓(Bryum argenteum)、土生对齿藓(Didymodon vinealis)、小扭口藓(Barbula indica)和小石藓(Weissia cont-roversa)的叶绿素荧光参数日变化,结果表明:(1)5种藓类植物的初始荧光(F0)、最大荧光(Fm)、ΦPSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、ΦPSⅡ的有效量子产量(Yeild)及叶绿素荧光的光化学淬灭系数(qP)值的变化都呈现先下降后上升的趋势,而非光化学淬灭系数qN值则相反;(2)随着光照强度的变化,土生对齿藓和真藓的最大荧光、ΦPSⅡ最大光化学效率、ΦPSⅡ的有效量子产量的变化幅度明显小于其他3种藓类,其中土生对齿藓的自我保护热耗散能力又明显强于其他物种;(3)小扭口藓和双色真藓的ΦPSⅡ最大光化学效率和ΦPSⅡ的有效量子产量值的降低幅度明显大于其他物种,而小扭口藓的光化学淬灭系数的降低幅度显著高于双色真藓和其他物种;(4)小石藓对光照的敏感程度低于小扭口藓,但是在一天之中其热耗散能力又显著低于其他物种.

苔藓结皮层对吕梁市干旱区土壤的改良作用探索

以吕梁市区的北川河公园的苔藓结皮层为研究对象,通过对3个样点的土壤样品进行养分分析,与裸露土壤和杂草丛生的土壤作对比,从有机质、土壤全磷、速效磷和碱解氮4个土壤养分指标分析土壤养分状况.结果表明,苔藓结皮层的形成显著增高了吕梁市区干旱环境下土壤中的有机质、土壤全磷、速效磷和碱解氮含量,其中有机质由B级提升为A级,但碱解氮和速效磷仍处于匮乏的边缘,杂草生长的土壤有机质和碱解氮分别达到A和B级,人为保护结皮层和植被对土壤生态的改良有重要意义.

荒漠藓类结皮层中齿肋赤藓形态结构适应性及其原丝体发育特征

在实验室内通过光镜与扫描电镜相结合的手段观察了新疆古尔班通古特沙漠藓类结皮层的优势物种——齿肋赤藓(Syntrichia caninervis Mitt.)的形态结构特征及其原丝体发育的全过程,并分别从藓类植物生长发育所必经的配子体和原丝体两个阶段对齿肋赤藓形态结构与荒漠干旱的生态环境之间的适应性关系进行了探讨。研究结果表明,①植物体密集丛生;叶片边缘强烈背卷,两面均具马蹄形细疣;中肋粗壮并突出叶尖成白色长毛尖。②原丝体系统的细胞短粗,细胞质高度浓缩,液泡较小,细胞壁较厚;原丝体系统具有短枝群。

沙漠地区咸水滴灌林地盐结皮层化学特征

盐结皮是咸水滴灌条件下塔里木沙漠公路防护林土壤表层形成的一种特殊层结。对塔克拉玛干沙漠腹地不同灌溉年限防护林土壤盐结皮层的化学特征分析表明:①有机质含量随着灌溉年限的增加而增加,但增加趋势逐渐减弱;②全N、全P均随着灌溉年限的增加而增加,全K先增加后降低;③全盐量远高于流沙地,但随着灌溉年限的增加而逐渐减少;④与流沙地相比,盐结皮层各离子含量有不同程度的增加,SO24-,Mg2+,Na+,C l-,K+,Ca2+含量随着灌溉年限的增加而逐渐减少,CO23-含量极微且基本没有变化,但HCO-3含量却随着灌溉年限的增加而逐渐增加;⑤pH值均呈碱性,随着灌溉年限的增加而逐渐降低。

内蒙古皇甫川流域人工林地苔藓植物结皮层物种组成与微生境形成发育特征

在野外调查基础上研究了内蒙古皇甫川流域4种人工植被中间锦鸡儿(Caragana intermedia)灌丛、杨树(Populus simonii)林、侧柏(Platycladus orientalis)林、油松(Pinus tabuliformis)林苔藓植物结皮层物种组成及微生境藓类结皮层形成发育特点。发现苔藓植物8科、15属、23种,优势种双色真藓、真藓和土生对齿藓相对盖度和占各样地苔藓植物总盖度的95%以上。真藓、双色真藓和土生对齿藓在4种人工林地最薄结皮层个体高度分别在0^(0.93±0.04)、(0.72±0.03)^(1.82±0.04)和0^(2.82±0.08)mm,种群密度在0^(11.08±0.28)、(2.30±0.23)^(20.08±0.55)和0^(29.56±1.07)株·cm-2;最厚结皮层个体高度分别在(3.23±0.09)^(6.55±0.12)、(5.99±0.08)^(11.64±0.11)和(7.71±0.11)^(22.05±0.23)mm,密度在(64.34±1.54)^(400.12±2.87)、(216.23±3.23)^(356.27±2.19)和(32.27±0.99)^(236.03±2.48)株·cm-2;结皮层厚度、优势种地上部分和地下部分高度在不同样地之间有明显变化;依据物种分布、微生境藓类结皮形成发育特点和各指标相关性分析,提出了人工促进藓类结皮形成的措施。

浑善达克沙地苔藓结皮层土壤特性变化研究

生物结皮层对改善风沙区生态环境状况、促进风沙土发育等也具有良好效果。采集不同固沙林龄下苔藓生物结皮层样品,采用常规方法和电感耦合等离子体发射光谱仪(PE ICP-OES)分析测定了苔藓生物结皮层颗粒组成、腐殖质特征和全量化学元素含量变化。结果表明,苔藓生物结皮层颗粒物粒径主要分布在300～350μm和350～400μm范围,并且随着固沙林龄的增加生物结皮层<10μm和<2μm粒径的颗粒物含量呈现增加趋势。随着固沙林龄的增加苔藓结皮层有机质含量从23.82 g/kg增加到39.03 g/kg,腐殖酸从0.80 g/kg增加到1.16 g/kg,胡敏酸含量从0.38 g/kg增加到0.56 g/kg,并且胡敏酸的光学特性E_(465)、E_(665)吸光值增加,而E_4/E_6比值在减少。苔藓生物结皮层全量化学元素组成(SiO_2除外)含量均高于流动沙土,并且随着固沙林龄的增加苔藓结皮层SiO_2含量呈现出明显降低的趋势,其它全量化学元素含量均呈现增加趋势。苔藓生物结皮层硅铁铝率低于对照流动沙土,且随着固沙林龄的增加苔藓结皮层硅铁铝率均呈现降低趋势。大气降尘中的全量化学元素组成含量以及硅铁铝率均好于苔藓生物结皮层和对照流动沙土。风沙环境下苔藓生物结皮层的形成和长期保留,能够提高细颗粒物含量、改善土壤腐殖质特征、提高矿物质元素含量、降低硅铁铝率,对促进风沙土发育具有积极作用。

固定沙丘生物结皮层藓类植物形态结构及其适应性研究

对腾格里沙漠沙坡头地区及其毗邻区域固定沙丘生物土壤结皮层6种有代表性藓类植物形态解剖结构及其适应性进行了观察和系统分析,结果表明藓类植物多样的形态结构特征使其适应沙漠环境中水分缺乏、基质不稳、强光辐射伤害等不利环境因子。正是植物体在繁殖、形态和生理上的适应性组合使得这些藓类植物在极端环境中生存、繁衍、发展,也使得周围的微环境不断得以改善,微环境反过来又促进了结皮层中各种植物的生长,在固定沙丘生态系统中形成了良好的循环,对防风固沙和防止水土流失起着重要的生态学作用。

干旱区固定沙丘结皮层藓类植物繁殖生物学特性研究

采用撒茎法和芽胞培养土生对齿藓Didymodon vinealis的实验表明:芽胞由植物体叶腋腋毛顶端细胞反复再生,原丝体由芽胞产生或由腋毛直接生长为原丝体,附着在叶背面的芽胞比未附着芽胞产生的原丝体生长更好;老茎不直接生长为植物体,产生新生枝后死去。同时,实验室培养的真藓Bryum argenteum其植物体、叶和细胞形态与野生种有明显差异。本项研究为人工促进固定沙丘结皮层的形成提供理论和实验依据。

藓类结皮层人工培养试验和维持机制研究

2006年开始在库布齐沙漠选择4种藓类植物进行人工培养促进结皮层形成实验,发现人工结皮层中藓类成活率、盖度与土壤基质、降雨量、小生境和藓类植物的生长和繁殖特性密切相关。双色真藓(Bryum dichotomum)成活率和盖度最高,密度与盖度相关,可形成大面积藓类结皮层。单位面积内土生对齿藓(Didymodon vinealis)密度最大,对结皮层的稳定具有重要作用。在培养初期藓类植物生长和繁殖速度较快的原因是消耗繁殖体内营养的结果,以后稳定在一个水平上不会出现生长的高峰期。本项研究为人工培养藓类植物促进结皮层的形成提供了实验依据,并为深入探讨生物结皮层的形成和维持机制提供基础科学资料。