宁夏贺兰山保护区采煤迹地乡土植物物种研究

为了掌握贺兰山保护区采煤迹地乡土物种资源状况,本文对宁夏贺兰山保护区露天采煤迹地自然生长的乡土植物物种进行全面系统调查,对其科属分布、植物学特征、适生生境特征进行了分析。结果表明:矿渣土上天然生长的植物有64种,分属19科51属,其中优势科有苋科(Amaranthaceae)5属7种,豆科(Leguminosae)7属10种,菊科(Asteraceae)8属12种,禾本科(Gramineae)12属12种。按生活型划分,小乔木植物2种,灌木、小灌木植物21种,草本植物41种,其中多年生草本植物33种,一年生草本植物8种。从乡土物种资源化利用角度来看,应综合不同生境以旱榆(Ulmus glaucescens)、沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)、狭叶锦鸡儿(Caragana stenophylla)、中亚紫菀木(Asterothamnus centrali asiaticus)等旱生灌木,以及白茎盐生草(Halogeton arachnoideus)、斜茎黄耆(Astragalus laxmannii)、猪毛菜(Salsola collina)、沙蒿(Artemisia giraldii)、短花针茅(Stipa breviflora)等耐旱草本乡土物种为贺兰山生态修复关键物种。浅山区可以考虑酸枣(Ziziphus jujuba)、红砂(Reaumuria soongarica)、柽柳(Tamarix chinensis)、罗布麻(Apocynum venetum)、灌木铁线莲(Clematis fruticosa)、灰绿黄堇(Corydalis adunca)等物种,采取人工扩繁途径实现产业化,为贺兰山矿区植被恢复提供特色种子和种苗。

辽东栎不同大小种子幼苗生长对子叶去除和施氮的响应

【目的】以辽东栎不同大小种子幼苗为材料,研究了子叶去除对幼苗生长的影响及施氮的生长补偿效应,以期为辽东栎实生更新和苗木繁育提供参考。【方法】采用盆栽方法,设置子叶去除和施氮(40 g·m^(-2)·a^(-1))处理,测定幼苗株高、主根长、单株叶面积、总干质量等指标,并计算根冠比、比叶面积、比根长、比枝长、相对生长率和净同化率等参数。通过三因素方差分析比较各处理间的差异。【结果】1)子叶去除显著减小辽东栎大小种子幼苗株高、主根长、单株叶面积、总干质量,比枝长、相对生长率和净同化率,增大了辽东栎大小种子幼苗根冠比、比叶面积和比根长,且在各处理中,大种子幼苗株高、单株叶面积、总干质量、比叶面积显著大于小种子幼苗;2)施氮对子叶去除辽东栎大小种子幼苗株高、主根长、单株叶面积、总干质量、比根长、相对生长率和净同化率有补偿作用,且子叶去除后施氮处理辽东栎大小种子幼苗单株叶面积、总干质量、比叶面积、相对生长率和净同化率显著大于子叶去除后不施氮处理辽东栎大小种子幼苗。【结论】子叶去除对辽东栎小种子幼苗的影响大于大种子幼苗,施氮在一定程度上对子叶去除辽东栎大小种子幼苗的生长有补偿作用,但不能代替子叶在幼苗生长发育过程中的重要作用。

贺兰山不同海拔植物养分含量及化学计量特征

[目的]探讨干旱区脆弱森林生态系统不同海拔梯度植物养分含量及生态化学计量特征,为脆弱生态系统植物树种的养分管理工作提供科学支持。[方法]以贺兰山国家自然保护区5个不同海拔梯度(1730,1799,2025,2487,2544 m)的不同优势植物种为研究对象,分析其叶片、细根与土壤C,N,P及化学计量特征沿海拔梯度的变化特征及相关关系。[结果](1)土壤有机碳(SOC)含量随海拔升高呈“单峰”变化趋势,于2487 m处达到峰值(42.92 g/kg),土壤全氮(TN)含量高海拔(2025,2487,2544 m)显著大于中低海拔(1730,1799 m),而全磷(TP)无明显变化。C∶P和N∶P随海拔梯度上升呈先增加后减小趋势。(2)植物叶片与细根C随海拔无显著变化,P含量随海拔的升高而增加。细根N含量随海拔上升逐渐降低,而叶片N含量呈波动变化趋势。高海拔区植物叶片与细根N∶P<14,低海拔区N∶P>16。(3)植物叶片N,P含量显著高于细根;(4)相关性分析结果显示:植物叶片C含量与SOC,TN,C∶P,N∶P呈正相关关系,叶片N含量与细根N含量随着SOC,TN,C∶P,N∶P含量的升高显著降低,叶片、细根P含量与土壤TP含量相关性不显著。[结论]高海拔区植物生长受N限制,低海拔区植物生长受P限制,不同海拔优势植物叶片相比细根具有更高的养分含量,而海拔引起的土壤养分供应的差异调节贺兰山植物叶片与细根的氮、磷及化学计量特征。

荒漠孑遗植物沙冬青根部土壤古菌多样性

孑遗植物沙冬青是西鄂尔多斯荒漠生态系统唯一强旱生常绿阔叶灌木。古菌是组成土壤微生物系统的重要组成部分,在土壤生物地球化学循环中扮演着重要角色,影响植物的生长、生产力、适应性、多样性及健康状况。研究与沙冬青根部共存数千万年的土壤古菌群落,对科学保护沙冬青,乃至维持脆弱的西鄂尔多斯荒漠生态系统稳定性有特殊意义。本试验采用16S rDNA扩增子高通量测序技术,以裸地土为对照,分析比较沙冬青根际土、非根际土中古菌多样性及群落物种组成,旨在探明沙冬青根部土壤古菌群落在不同土壤区室中的变化规律。结果表明,与裸地土和非根际土相比,沙冬青根际土中营养元素含量增高;非根际土古菌群落多样性和丰富度均高于根际土和裸地土;奇古菌门亚硝化球菌纲亚硝化球菌科是沙冬青根部土壤优势类群,亚硝化球菌科未分类属(unclassified_f__Nitrososphaeraceae)越靠近根际其相对丰度越高,亚硝化球菌科未定属(norank_f__Nitrososphaeraceae)和暂定亚硝化球菌属(Candidatus_Nitrososphaera)却越靠近根际其相对丰度越低。此外,根际土古菌全部来自非根际土,而非根际土中古菌只有48.8%来自裸地土,其余来自非土壤生境。因此,沙冬青根部土壤古菌群落以参与土壤氮循环氨氧化(亚硝化)过程的类群为主,宿主植物显著影响沙冬青根部土壤不同区室古菌群落组装。

生防菌剂对西瓜根际土壤微生物群落和尖孢镰刀菌属的影响

【目的】了解不同生防菌剂对西瓜根际微生物群落结构和尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f.sp.)的影响,为生防菌剂抑制西瓜枯萎病的机理研究提供依据。【方法】将西瓜苗移栽到连作20年西瓜的土壤中,设置B6、WF19、BW和对照4个处理,分别根部注施生防菌剂解淀粉芽孢杆菌B6、油菜假单胞菌WF19、B6和WF19复合菌液(各菌液细菌含量均为1×108 CFU/mL)及无菌水1 mL/株,在西瓜采摘后采集根际土壤,测定土壤pH、有机质(OM)、全氮(TN)、硝态氮(NO^(-)_(3)-N)、铵态氮(NH^(+)_(4)-N)、全磷(TP)、有效磷(AP)、全钾(TK)、速效钾(AK)含量及过氧化氢酶(CAT)、碱性磷酸酶(ALP)、脲酶(URE)、蔗糖酶(SUC)活性,并利用高通量测序(Illumina Hiseq)技术分析西瓜根际土壤的微生物群落变化。采用路径分析和SEM结构方程评估土壤环境因子、生物酶活性和微生物功能对尖孢镰刀菌的影响。【结果】生防菌剂B6提高了土壤4种生物酶活性和TN、TP、AP、NO^(-)_(3)-N、NH^(+)_(4)-N、OM含量,降低了AK和TK含量;WF19提高了土壤CAT、ALP和SUC活性,降低了URE活性和TN含量,增加了土壤TP、AP、TK、AK、NO^(-)_(3)-N、NH^(+)_(4)-N和OM含量;BW提升了土壤NO^(-)_(3)-N含量、CAT和SUC活性,降低了URE和ALP活性,减少了土壤中TN、TP、TK、AP、AK、NO^(-)_(3)-N和OM含量。根部注施生防菌剂后,WF19和BW处理土壤中尖孢镰刀菌的相对丰度降低,B6处理土壤中赤霉菌属的相对丰度降低。AP、TP含量和URE活性与细菌群落结构的关联性最大,AP、TK含量和URE活性与真菌群落结构的关联性最大;硝酸盐呼吸、固氮和亚硝酸盐氨化对尖孢镰刀菌具有负效应,效应系数分别为-2.27,-1.55和-0.57。【结论】生防菌剂通过调节土壤养分含量和生物酶活性影响生态系统的养分循环,进而影响土壤微生物群落结构和功能多样性,降低病原菌的相对丰度,从而发挥防治枯萎病害的作用。

沿纬度梯度的3个热带森林动态监测样地的兽类和鸟类红外相机监测

2017年6月至9月和2018年5月至9月,利用红外相机分别对位于西双版纳的纳板河流域国家级自然保护区、西双版纳国家级自然保护区和泰国Khao Yai国家公园的三个热带森林动态监测样地的地面活动兽类和鸟类进行了监测。每个样地分别布设49台红外相机,共拍摄到66种野生动物,包括6目13科24种兽类,7目15科41种鸟类以及1种两栖类。监测结果在一定程度上反映了保护区内野生动物种类,可为基于动态监测样地的生态学和保护生物学研究提供参考。

辽东栎幼苗生长和生理特性对光照强度的响应

【目的】光照强度对森林树种的幼苗生长与存活及种群更新都具有重要影响。研究光照强度对幼苗生长和生理特性的影响可为退化次生林的人工辅助实生更新提供科学依据。【方法】将盆栽辽东栎幼苗自5.3%自然全光照(NS)分别转移至16.0%NS、37.2%NS和100%NS下,研究幼苗生长及生理特性及其形态学可塑性对光照强度变化的响应。【结果】幼苗株高、基径、叶片数、单株叶面积、主根长、总干质量和根冠比均随光照增强先增大后减小,且均在37.2%NS处理(株高、基径、叶片数、单株叶面积、总干质量和根冠比)或16.0%NS处理(主根长)最大,其中基径、叶片数、单株叶面积和主根长在16.0%NS和37.2%NS处理均显著大于对照,总干质量在3个高光强下均显著大于对照。幼苗根冠比在37.2%NS处理显著大于100%NS处理22.0%,比叶面积随光照增强逐渐减小;相对生长率和净同化率在37.2%NS和16.0%NS处理均约为对照的8倍以上。幼苗叶片SOD、POD、CAT活性和MDA含量均随光强提高逐渐降低,在100%NS下所有酶活性和MDA含量均显著低于对照;叶片可溶性蛋白、游离脯氨酸含量和叶绿素总量随着光强提高呈降低趋势,在37.3%NS和100%NS处理均显著低于对照。【结论】辽东栎幼苗生长和生理能够对光强变化做出快速响应,并表现出较大的形态和生理可塑性,营造适当大小的林窗改善林下光照条件状况可能有助于幼苗生长和次生林更新。

贺兰山不同林分凋落物微生物群落特征与影响因素

贺兰山是我国重要生态屏障,贺兰山生态森林生态系统保护受到极大关注,森林凋落物及土壤微生物对全球气候变化研究具有重要意义。目前,贺兰山不同林分的凋落物分解过程中微生物群落结构特征差异、不同凋落物化学组成对微生物群落结构的影响尚不清楚。以贺兰山具有代表性的3种林分(油松林、青海云杉林以及油松-山杨混交林)凋落物为研究对象,开展凋落物化学组成、微生物群落组成及多样性特征研究,揭示不同林分凋落物的优势微生物群落特征和影响因子。结果表明,3种林分凋落物的细菌和真菌在多个多样性指数之间差异性均不显著,但是在多样性指数中真菌PD whole tree指数显著大于细菌,真菌Shannon指数与Ghao1指数却显著小于细菌。在门水平上不同林分凋落物的微生物优势菌类无显著差异,但在属水平上差异显著,而且细菌差异小于真菌,在各个分类水平上,凋落物细菌和真菌群落组成均表现为油松-山杨混交林<青海云杉林<青海云杉林,凋落物微生物多样性在青海云杉林中最为丰富。细菌不同节点间连接线负相关数量略大于正相关,真菌则相反。油松林凋落物与其它林分凋落物相比,微生物群落之间联系更加紧密。油松林凋落物OC含量最大、青海云杉林凋落物的TK含量最大、油松-山杨混交林的TN含量最大,且在3种林分中显著差异。相关性分析表明OC、TN、TP、TK是影响凋落物细菌和真菌群落组成及多样性的主要因素,冗余分析表明不同林分凋落物的微生物多样性指数受养分影响,凋落物OC、TN、TP、TK是影响微生物群落组成和多样性的重要因素,其中OC与微生物群落多样性相关性最显著,是影响凋落物细菌和真菌群落组成和多样性最主要的因子。

土壤微生物呼吸热适应性与微生物群落及多样性对全球气候变化响应研究

土壤微生物呼吸热适应性被认为是决定陆地生态系统对全球变暖反馈作用的潜在重要机制,可能显著改变未来的气候变化趋势,然而,土壤微生物群落结构变化如何引起土壤微生物呼吸热适应性的研究目前尚存争议。该文针对气候变化对土壤微生物呼吸的影响研究,梳理了当前对土壤微生物呼吸的热适应性是否存在的争议和不同观点与结论,综述了气候变化对土壤微生物群落结构及多样性的影响研究与最新进展。通过比较当前微生物群落构建的三大理论基础与生态代谢理论,构建了全球气候变化问题下土壤微生物群落结构和多样性研究概念模型。总体而言,目前比较认同的几个观点是,在成熟的自然生态系统中进行长期定位监测研究,验证土壤微生物呼吸的热适应性问题;通过构建气候变冷和变暖的局域尺度序列,利用宏基因组研究技术,回答气候变暖和气候变冷是否显著改变了土壤微生物群落结构;运用生态代谢理论研究气候变化背景下土壤微生物呼吸特征及微生物多样性变化规律,建立功能基因与土壤微生物呼吸强度的定量关系,揭示土壤微生物群落演替及功能基因组对气候条件变化的响应机理,进而预测未来的气候变化趋势。这些思路有助于深入揭示土壤微生物对气候变化响应的微观机理和驱动机制。

普达措国家公园越冬期鸟类群落功能空间及驱动机制

解析群落中生物多样性维持的决定因素是生态学研究的一个重要目标。为了获得普达措国家公园碧塔海-属都湖片区鸟类物种多样性,2021年8月至2022年7月,设置8条总长17km的鸟类调查样线,并于2021年11月至2022年10月在片区24个位点布设红外相机进行辅助调查。为了重点研究越冬期鸟类群落功能多样性格局及其驱动机制,2021年11月至2022年3月,对碧塔海-属都湖片区内高原湖泊、高山草甸、针阔混交林和针叶林4种生境共30个样点进行了越冬期鸟类群落的调查。利用15个鸟类功能性状计算群落功能丰富度(FRic)和平均最近邻接功能距离(MNND),并构建零模型,探讨环境过滤和极限相似性作用对越冬期鸟类群落构建的相对重要性。结果表明,本研究在普达措国家公园碧塔海-属都湖片区共记录13目42科114种鸟类,与该区域前期野外记录相比新增了74个野外记录鸟种。该片区不同生境类型的鸟类物种组成差异明显,针阔混交林和针叶林物种组成相似,但未完全重合。在该区域高原湖泊和高山草甸越冬的16种鸟类显著扩大了越冬期鸟类群落的功能空间,但同时显著减小了功能空间中物种的平均最近邻接功能距离。4种生境鸟类群落功能空间随物种丰富度增加而增大,但零模型分析发现功能空间的观察值总体上小于期望值;功能空间中物种间平均最近邻接功能距离随物种丰富度增加变得更近,限制性零模型分析结果显示,其观察值整体趋势上大于期望值。综上,本研究更新了对普达措国家公园鸟类物种多样性的认知,可为该区域鸟类保护和管理提供最新数据支持。越冬鸟的迁入使片区越冬期鸟类群落在功能结构上更紧凑、更稳定;群落功能多样性研究结果表明,环境过滤限制了该区域越冬期鸟类群落功能空间随物种丰富度的增大,同时极限相似性对物种在功能空间中的分布起着重要作用,即环境过滤和极限相似性对片区越冬期鸟类群落的构建过程具有双重重要性。

宁夏罗山不同林分凋落物微生物群落特征

宁夏罗山国家级自然保护区是宁夏重要的天然林区,研究罗山生态系统变化对进一步加强生态保护意义重大。凋落物是连接森林生态系统土壤和植被生态过程的关键纽带。文中以宁夏罗山具有代表性的天然油松林(Pinus tabulaeformis forest)、青海云杉林(Picea crassifolia forest)和油松-山杨针阔混交林(mixed forest of Pinus tabulaeformis and Populus davidaiana)凋落物为研究对象,通过分析不同林分凋落物化学组成、凋落物微生物群落结构及多样性,揭示宁夏罗山不同林分凋落物化学组成差异和微生物群落特征。研究结果表明:罗山三种典型林分凋落物的各化学组分中都是OC含量最高,各林分凋落物OC含量排序为青海云杉林>针阔混交林>油松林。针阔混交林凋落物化学组分中TN含量最高,且差异显著。青海云杉林凋落物化学组分的C/N最高,且差异显著。不同林分凋落物微生物群落结构差异显著,青海云杉林凋落物微生物生态网络较复杂,微生物群落之间联系更紧密。综合分析表明,影响凋落物微生物群落组成和多样性的因素中,OC和TK分别是影响凋落物细菌和真菌群落组成和多样性的重要环境因子。