基于土壤生态化学计量的红壤侵蚀退化区植被恢复过程中的养分平衡机制

土壤化学计量对退化地植被恢复后土壤养分限制变化有重要的指示作用,目前红壤退化生态系统恢复过程中的养分限制机理还不清楚,以福建省长汀县红壤侵蚀区不同植被恢复阶段马尾松(Pinus massoniana)林为研究对象,调查测定不同恢复阶段马尾松林植被组成和土壤理化特性,分析不同植被恢复阶段群落特征与土壤化学计量间的内在关系。结果表明,随着植被的恢复,植物丰富度(DG、DM)、植物多样性(H′)、植物优势度(DS)及植物均匀度(E)均明显提升,针叶林(CF)和针阔混交林(CBF)与阔叶林(BF)恢复阶段的灌木层和乔木层差距主要体现为植物种类变化显著,说明恢复后期植物多样性提升变缓;随着植被的恢复,土壤理化特性逐渐改善,土壤持水特性、孔隙性、TC含量和TN含量呈逐渐增加趋势,而土壤TP含量不同恢复阶段间无显著差异(P>0.05);与全国土壤平均值相比,土壤C∶N、C∶P总体较高,而N∶P总体较低,N、P是研究区持续存在的限制性营养元素;植物多样性与土壤C、N、P及其化学计量显著相关,土壤化学计量的决定系数为32.4%~65.1%;灰色关联分析结果表明,C∶P、N∶P对DG、DS变化的响应效果要比单个因子TC含量、TN含量更好,E与C∶N最为相关(关联度为0.777),DG与土壤TC含量、TN含量和N∶P变化关联度最高,其次为DS。综上,土壤化学计量与植物群落组成多样性密切相关,可作为退化地植被恢复后期土壤养分平衡的重要评判指标。

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。

长汀红壤侵蚀区土壤砂砾化对土表温湿度及种子萌发的影响

土壤砂砾化、植被恢复困难是长汀红壤强度侵蚀区的突出生态问题.为探索土壤砂砾化对植被恢复的影响,本研究以长汀红壤侵蚀区植被恢复先锋植物马尾松、胡枝子和宽叶雀稗种子为试验材料,采集长汀红壤强度侵蚀区的土壤,按砾石(粒径>2 mm)含量(10%、20%、30%、40%和50%)模拟配制5种不同砂砾化程度的土壤作为发芽基质,在露天自然条件下进行盆栽发芽试验,研究不同砂砾化程度土壤环境对土表温湿度及植物种子萌发的影响.结果显示:(1)砂砾化使土表高温低湿,干热化加剧,试验期间土表日最高温度高于30℃的天数占86%,高于40℃的天数占35%,砾石含量40%的土表日最高温度甚至超过50℃;除少数降雨天外,土表湿度基本低于10%,日最低湿度仅为3.9%.(2)土表温度与土壤砂砾化程度间存在显著正相关关系,土表湿度与土壤砂砾化程度间存在显著负相关关系,土表温度与湿度间也存在显著负相关关系.随着砾石含量的增加,土表温度呈上升趋势,而湿度呈下降趋势,且砾石比例越高,其土表温湿度变化越明显.(3)砂砾化土壤环境中,乔灌草植物种子难以萌发,试验期间具有活力的马尾松、胡枝子和宽叶雀稗种子均无萌发.综上表明,长汀红壤侵蚀区土壤砂砾化导致土壤严重干热化,无法满足植物种子萌发需要,植被自然恢复困难,因此,土壤砂砾化是长汀红壤侵蚀区植被恢复的主要限制因子之一.

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。

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。

黔西南露天煤矿废弃地重金属污染特征研究

以黔西南某典型露天煤矿为研究对象,采集弃渣区、覆土区、植物修复区及矿区周边对照区的土壤样品,测定土壤pH值、重金属含量及其形态,采用静置淋溶方法分析重金属污染扩散过程。结果表明:废弃地弃渣区、覆土区和植物修复区土壤的pH值分别为2.86、3.49和4.90,均小于未开采对照区(6.48),废弃地土壤严重酸化;弃渣区土壤重金属Cu和Cd含量分别超过贵州省土壤背景值的4.57倍和3倍,超过土壤污染风险筛选值的1.86倍和0.73倍,弃渣区重金属Cr含量超过贵州省土壤背景值的1.14倍,超过土壤污染风险筛选值的0.37倍。弃渣区重金属Cu和Cd达中度及以上污染,重金属Cr和Pb为中度污染,植物修复区Pb、Zn、Cr污染程度与对照区无显著差异;内梅罗污染指数、土壤污染负荷指数、土壤综合潜在生态危害指数表明植物修复区、覆土区污染等级为轻度污染,弃渣区为重度污染;弃渣区、覆土区土壤Cu、Cr和Cd弱酸可提取态占比明显高于植物修复区和对照区;弃渣区土壤重金属淋溶释放速率及释放量均高于其他区域。土壤pH值与重金属Cr、Cu和Pb形态特征存在显著相关性,pH值降低显著提升了重金属弱酸可提取态占比,土壤酸化明显促进了重金属元素的迁移释放及生物有效性的提升,淋溶加剧了土壤酸化及重金属污染的扩散。

芦苇根-土复合体抗剪性能与水陆交错带土壤质地的关系

[目的]了解湿地水陆交错带土壤质地对芦苇根—土复合体抗剪性能的影响及其相互之间的关系。[方法]以自然生长在闽江湿地水陆交错带不同质地土壤上的芦苇种群根系为研究对象,测定了芦苇根系的分布、形态及根—土复合体抗剪强度差异。结合土壤物理性质,采用灰色关联法与相关性分析对影响芦苇根—土复合体抗剪性能的因素进行分析。[结果](1)水陆交错带不同质地土壤物理性质差异明显,对芦苇根系的分布与形态产生了显著影响(P<0.05)。(2)水陆交错带不同质地土壤同一土层深度下,砂壤土与壤土黏聚力显著大于砂土(P<0.05),内摩擦角在不同质地土壤中差异不显著(P>0.05)。(3)通过灰色关联法分析发现,毛管孔隙度是影响芦苇根—土复合体黏聚力的最主要因素,灰色关联度为0.878;土壤含水量是影响芦苇根—土复合体内摩擦角的最主要因素,灰色关联度为0.921。(4)湿地水陆交错带砂壤土中芦苇根—土复合体抗剪性能最好,砂土中其抗剪性能最差。[结论]不同质地土壤中,芦苇根—土复合体抗剪性能差异明显。相较于砂土和壤土,密度小、含水量高和孔隙度大的砂壤土中芦苇根—土复合体抗剪性能最好。

基于地理探测器的汀江流域福建段植被覆盖时空变化及驱动力分析

[目的]科学评估南方红壤侵蚀区汀江流域植被覆盖的时空变化特征及其驱动力,揭示影响植被覆盖空间分异驱动因子的作用强度和交互作用机制,为汀江流域的生态系统的修复和水土流失的综合治理提供科学依据。[方法]基于2000—2020年20 a间月尺度MOD13Q1(250 m)数据集,采用一元线性回归方法和皮尔逊相关分析方法探究植被NDVI与时间之间的关系,综合温度、降水量和海拔等自然因子及人为因子,利用地理探测器模型分析流域内植被NDVI时空变化特征及其驱动力强度。[结果](1)时间上,2000—2020年汀江流域植被覆盖度呈现出波动上升的趋势,增长率为7.11%,上升平均速度为0.002 2/a,表明该区域的生态环境正稳定持续改善中。(2)空间上,整体上以中高和高覆盖度为主,呈现出明显各区县中部低于四周区域的空间分布格局,具有显著的地域性差异,NDVI改善区域面积为86.33%,远大于退化面积区域。(3)驱动因子探测结果:降水量>海拔>温度>GDP>人口密度>土地利用类型>植被类型>坡度>土壤类型。[结论]汀江流域植被覆盖度时空变化受自然因子和人为因子双重影响,降水量因子解释力为0.705,是影响研究区植被覆盖度变化的主要驱动因子,海拔、温度和GDP等为次要驱动因子,解释力均为0.58以上。各因子之间的交互作用(q)较于单因子表现出了更高的解释力,为双因子之间主要表现为增强和非线性增强效应的复杂关系。

不同自然降雨等级下不同郁闭度马尾松林的水土流失特征

为揭示南方红壤侵蚀区不同郁闭度马尾松林水土流失的规律,以长汀红壤侵蚀区不同郁闭度(0.2,0.4,0.6,0.8)马尾松林为研究对象,采用标准径流小区观测的方法,利用在2015年观测的37场自然降雨事件构成一个降雨梯度,分析不同郁闭度马尾松林水土流失随降雨等级的变化规律,以及产流产沙量与降雨因子之间的相关性。结果表明:(1)不同郁闭度马尾松林产流产沙量均随降雨等级的增加呈逐渐增大的趋势,且暴雨下增加更为明显;(2)在中雨、大雨和暴雨3种降雨等级下,郁闭度0.2和0.8马尾松林产流产沙量均高于郁闭度0.4和0.6,且郁闭度0.4和0.6马尾松林产流产沙量随降雨等级增加变化较小;(3)在自然降雨梯度下,不同郁闭度马尾松林产流产沙与降雨量和降雨侵蚀力显著相关(P<0.05);(4)逐步回归分析发现,不同郁闭度马尾松林产流回归方程的主要变量是降雨量和最大30 min雨强,而产沙回归方程的主要变量是降雨量和降雨侵蚀力。综上,马尾松林郁闭度过高或过低不利于水土保持,长汀红壤侵蚀区郁闭度0.6马尾松林防治水土流失效果最佳。

基于无人机多光谱影像和随机森林的蔬菜识别

实时准确的蔬菜种植信息是实现水肥精准管理和产量准确估算的重要基础。对无人机多光谱影像进行分割,以光谱特征(spectrum features,SPEC)为基础,分别引入指数特征(index features,INDE)、纹理特征(grey-level co-occurrence matrix features,GLCM)和几何特征(geometric features,GEOM)构建8个分类方案(S1~S8),使用随机森林算法进行分类并分析分类效果。结果表明,方案S5(SPEC+GLCM+INDE)的分类效果最好,总体精度和Kappa系数分别为92.75%和0.92。几何特征的引入降低了分类精度,而纹理和指数特征则与其相反;仅依靠光谱、指数和纹理特征仍难以有效区分白菜和包菜,为提高精度后续研究有必要引入植株高度等特征;在4大类特征中,重要性排在首位的是光谱特征,其次为指数特征。基于无人机多光谱影像和随机森林算法能获得较高的蔬菜分类精度,并能确认影响精度的重要特征,可为其他作物的精准识别提供借鉴。

森林植被恢复与环境生态因子互作关系研究进展

植被恢复是遏制生态环境恶化、改善脆弱生态系统的有效措施。植被同环境之间的关系极为复杂,森林植被群落的恢复与重建,在一定程度上改善了原有生境条件,而不断被改变的环境生态因子反过来又影响着森林植被群落类型的演变。从土壤、群落、小气候3个方面综述了森林植被恢复与环境生态因子的互作关系,针对现存问题,认为今后应将微观的机理研究与宏观的动态研究相结合,从不同尺度增强对植被退化、土壤、群落、小气候环境等因子互作关系的内在调控机理研究。

稀土矿废弃地植被恢复过程中土壤微生物演变

以福建长汀典型离子型稀土矿堆浸冶炼废弃地作为研究对象,采取“空间代时间”的方法,对堆浸废弃地不同植物恢复年限样地土壤理化性质及微生物进行调查测定,分析植物恢复对稀土矿堆浸废弃地土壤理化特性及微生物的影响.结果表明:在植被恢复第3a和4a土壤理化性质显著高于未治理废弃地,但仍显著低于矿区周边未开采对照(P<0.05).植被恢复年4a以后,长汀稀土矿废弃地土壤理化性质则呈下降趋势,但仍显著高于未治理废弃地(P<0.05).长汀稀土矿堆浸废弃地不同植被恢复年限土壤细菌丰度及多样存在一定差异.随植被恢复年限的增加,土壤细菌多样性及丰度降低,但一些特殊细菌群如γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、α-变形杆菌纲(Alphaproteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、蓝藻菌门(Cyanobacteria)等在不同植被恢复年限样地中其相对丰度明显增加.具有固氮作用的蓝藻菌门(Cyanobacteria)随着植被恢复年限的增加,其相对丰度降低.广古菌门(Euryarchaeota)仅存在于未开采对照样地;土壤寡营养细菌酸杆菌门(Acidobacteria)随植被恢复年限的增加,相对丰度呈增大趋势.土壤中优势菌群广古菌门(Euryarchaeota)、厚壁菌门(Firmicutes)、β-变形菌门(Proteobacteria)、Methanobacterium属、罗尔斯通菌属(Ralstonia)与土壤pH、全磷、全钾、速效磷等呈正相关.土壤pH值、全磷、全钾等是影响广古菌门(Euryarchaeota)、厚壁菌门(Firmicutes)等细菌菌群多样性及相对丰度变化的重要因素.以上结果表明,离子型稀土矿堆浸废弃地植被恢复治理到3~4a时,应采取防治措施对其进行人工抚育管理,否则可能会出现前期恢复后期退化的问题.

酸、镉胁迫对金丝草种子萌发、幼苗生长及亚显微结构的影响

金丝草可在土壤酸化和镉污染的矿区正常生长,其可能对酸和镉(Cd)胁迫具有特殊的响应策略。为此,以金丝草种子为试验材料,在人工气候箱中进行种子萌发试验,设置不同酸(pH 5.5、4.5、3.5)和镉(5、10、20 mg·L^-1)胁迫处理,分析不同胁迫条件下金丝草种子萌发、幼苗生长、根系质膜完整性及芽亚显微结构等指标的差异。结果表明:酸胁迫可提高金丝草种子发芽率,不同酸胁迫处理其发芽率均与对照无显著差异(P>0.05);随pH的逐渐减小,金丝草萌发指标呈减小趋势,pH 3.5处理,金丝草种子除发芽率外的其他萌发指标均显著小于对照(P<0.05);随着Cd浓度的增加,金丝草种子萌发和幼苗生长指标值均呈逐渐减小的趋势,表现出抑制作用,但Cd 20 mg·L^-1处理金丝草种子发芽率仍可达40%以上。相关性分析和隶属函数值分析发现,pH大于3.5,Cd浓度小于10 mg·L^-1对金丝草种子萌发和幼苗生长无显著影响,但随pH的进一步减小和Cd浓度的提高,对金丝草种子萌发和幼苗生长抑制作用明显,根尖质膜和芽亚显微结构造成较大损害,出现细胞器膜破裂和细胞空泡化等现象。综上,金丝草种子萌发对酸和镉胁迫有较强耐性,表现出轻度酸和镉胁迫对种子萌发和幼苗生长促进,而强酸和镉胁迫则抑制。

类芦根细胞壁对铅的吸附固定机制

为探究类芦对Pb的耐性机制,采用对根细胞壁化学改性处理,测定Pb吸附动力学。结果表明,通过酯化改性去除部分羟基官能团后的根细胞壁对Pb^2+的吸附量相对降低了68.1%,其次为通过果胶酶改性去除部分果胶和通过甲基化改性去除部分氨基后的细胞壁,对Pb^2+的吸附量相对降低48.9%与41.1%。利用傅里叶红外光谱分析,再结合FTIR图可得出,果胶提供的羟基基团、纤维素和半纤维素提供的羧基基团以及细胞壁蛋白提供的氨基官能团都是类芦固定Pb^2+的重要位点。研究表明,细胞壁组分中的羟基、羧基和氨基可以提供Pb结合位点,特别是羟基官能团可以使细胞壁对Pb具有较高的吸附固定能力,这也是类芦能够抵御Pb胁迫的一种重要机制。

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。

基于无人机可见光影像与OBIA-RF算法的城市不透水面提取

不透水面是一种重要的城市地物类型,及时准确地获取城市不透水面信息对城市的合理规划、生态环境保护及可持续发展具有重要意义。低空无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)作为新型的遥感平台,具有操作灵活、时空分辨率高、受云雾影响小等优点,为中小尺度城市不透水面遥感监测提供了新的技术手段。以无人机可见光影像作为数据源,通过使用面向对象与随机森林算法相结合的方法开展对城市不透水面信息提取研究。首先,根据最佳尺度对影像进行分割并提取分割对象的不同特征,以光谱特征为基础,分别引入指数与地形特征建立方案S1~S4,以光谱、指数和地形特征为基础,分别加入纹理与几何特征构建方案S5~S7,以此来分析不同类型特征对不透水面提取效果的影响;同时,基于优选特征子集(13个)构建方案S8,基于上述8种方案,利用随机森林(RandomForest,RF)算法进行分类并确定最佳方案。然后,通过比较随机森林、支持向量机(Support Vector Machine,SVM)和K-最邻近法(K-Nearest Neighbors,KNN)算法在最佳方案的特征子集下的分类效果,评价随机森林算法对于不透水面的分类性能。结果表明:地形特征中的归一化数字表面模型(normalized Digital Surface Model,n DSM)对不透水面提取精度的提升作用最大,多个方案通过引入n DSM后分类精度均有较大幅度的提升(22.49~39.67个百分点);基于特征优选子集的S8方案分类精度最高,其总体精度达96.18%,Kappa系数为0.95,可见特征优选能够将高维度特征进行降维和优化,大幅减少特征数的同时还能一定程度提高分类效果;随机森林算法在最优特征子集下的分类效果优于SVM与KNN,总体精度比二者分别提升了1.35和14.18个百分点。可见面向对象和随机森林相结合的方法可有效开展城市不透水面精细化提取。该研究为基于无人机可见光影像的不透水面提取提供了一种新方法,也可为城市其他类别地物监测提供技术参考。

武夷山不同海拔毛竹林土壤碳氮磷的生态化学计量特征

为探讨海拔对毛竹林土壤养分生态化学计量特征的影响,揭示C、N、P元素的生物地理化学循环规律,采用方差分析与冗余分析(RDA)相结合的方法,分析了武夷山不同海拔高度毛竹林土壤C、N、P元素的垂直分布及其生态化学计量特征.结果表明:(1)武夷山毛竹林土壤有机碳、全氮、全磷含量的均值分别为(48.97±18.88)、(4.63±1.75)和(0.40±0.18)g􀅰kg^(-1),土壤碳氮比、碳磷比、氮磷比的均值分别为10.98±2.93、133.73±53.43和12.55±4.73.(2)随着海拔的上升,土壤有机碳、全氮含量呈上升趋势,土壤碳磷比、氮磷比呈先上升后下降趋势,而土壤全磷含量、碳氮比未表现出明显的变化规律.(3)pH与土壤全磷含量呈正相关关系,与土壤氮磷比、碳磷比呈负相关关系;容重与土壤有机碳、全氮含量呈负相关关系;砂粒与土壤全磷含量呈负相关关系.(4)海拔和pH是影响毛竹林土壤碳氮磷含量及化学计量比变化的主导因子,其解释率分别为41.50%和27.60%.

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。

沿海湿地植物芦苇生态功能研究进展

芦苇(Phragmites australis)作为典型的繁殖能力超强的多年生禾本科植物,是沿海湿地生态系统植物群落中的优势种。本研究在对芦苇生态习性特征进行归纳总结的基础上,分析了水淹对芦苇的生理形态的影响,从抗风消浪、净化水质、吸附重金属等方面阐明了芦苇在沿海湿地的生态作用,以及总结了芦苇培育繁殖技术方面的研究进展,旨在为充分利用芦苇群落在沿海湿地植被恢复、生态建设方面的应用提供科学依据。

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。