非损伤微测技术在植物生理生态学研究中的应用进展

非损伤微测技术(NMT)作为一项原位动态检测进出活体植株各种分子/离子流动速率和三维运动方向的微电极技术,以完全无损伤方式获取生物样品的实时生理生态信息,对于研究植物体生命活动规律以及植物与环境间的互作关系具有重要的生物学意义.本文综述了NMT在植物生理生态学领域内研究中的应用进展,主要集中于植物蛋白质功能、光合/呼吸作用、营养代谢调节机制、抗逆生理,以及植物生长发育过程、与微生物互作、生态适应性等方面.在研究植物抗逆生理方面,NMT可直观解析植物体内特定离子流的平衡转运过程,促进了植物的抗性性状信号的表达,有助于科学选育抗性优良植物品系;在植物生长发育阶段,离子流的检测能够在微观尺度上研究植物吸收营养的动态过程以及植物正常生长的稳态的内在调节模式;植物的生态适应性主要体现在NMT为剖析不同个体植物的生态耐受机理提供了生物技术支撑,进而可利用超富集植物进行土壤修复与改良.目前NMT自身仍存在局限性,尚未能全方位系统性解析植物的演化进程,在植物体结构与功能方面的应用研究亟待完善.因此积极密切生物学、生态学、环境科学等学科间的综合联动,逐步完善构建动态连续性的NMT分析植物形态结构与生理功能相关信息的技术体系,加强NMT与其他分析技术的结合应用将成为今后的应用研究重点.     

不同连作障碍消减措施对新疆棉花根系形态生理特征的影响

采用盆栽试验,研究添加生物炭(BF)、施用有机肥(MF)、施用硫肥(SF)和轮作(CR)4种不同连作障碍消减措施对新疆棉花盛花期根系生理生化、生长形态以及土壤养分的影响.结果显示,不同的消减措施对棉花根系和土壤特征的影响存在差异.添加生物炭显著提高了土壤p H值和62.48%的土壤速效钾含量,降低了有效磷含量,并显著提高了棉花根系活力、根系长度和平均直径(P 0.05).与对照相比,轮作增加了土壤有机质、全氮和碱解氮含量,增加程度分别为31.79%、40.28%及32.43%,降低了土壤有效磷和速效钾的含量,并显著降低了根系丙二醛含量的积累(P0.05),且根系长度、根系表面积、根长密度和比根长最大.土壤速效钾和有效磷含量在施用有机肥处理下显著增加,分别增加了53.75%和16.75%,且根系平均直径显著增加(P 0.05),这将提高根系与土壤的接触面积,有利于膜下滴灌下异质性养分的吸收.本研究区域施用硫肥对土壤养分提高以及棉花根系生理活性、根系生长的改善效果不显著(P 0.05),并且施用硫肥具有最小的根冠比(0.499),不利于棉花根系自身的生长以及水分和养分的吸收.综上所述,添加生物炭、施用有机肥和轮作可通过影响根系形态或生理特征来提高根系功能的发挥,有利于养分的高效利用,可作为该区域可持续绿色农业的有效管理措施.(图1表5参51)     

土壤改良剂和红麻联合修复对多金属污染土壤中微生物群落功能的影响

应用BIOLOG技术对广东省大宝山矿山周边多金属污染土壤修复过程中微生物生态特征的变化进行分析.结果表明,种植红麻(Hibiscus cannabinus)前施用改良剂可以显著提高土壤微生物活性,各处理土壤微生物活性由大到小依次为有机肥+石灰石≈粉煤灰、白云石、石灰石和对照(未施用改良剂),其中施用有机肥+石灰石对提高多金属污染土壤微生物的代谢多样性有显著效果;种植红麻后各处理土壤微生物活性由大到小依次为有机肥+石灰石、粉煤灰、石灰石、对照和白云石,有机肥+石灰石和红麻联合修复对增加土壤微生物活性的效果更显著;种植红麻后,施用有机肥+石灰石可以刺激根系分泌L-丝氨酸、4-羟基苯甲酸和L-精氨酸等碳源,使微生物对胺类和氨基酸类碳源的利用能力大幅提高.各处理土壤微生物对糖类、氨基酸类和胺类等碳源的利用能力增强,有助于重金属污染土壤的生态修复.     

不同形态磷对黑藻生长和生理特性的影响

研究了Hoagkand培养液中分别以磷酸二氢钾、焦磷酸钠、六偏磷酸钠、甘油磷酸钠、ATP-Na为磷源时黑藻的生长及生理活性变化.获得了不同形态磷培养黑藻的干重、根系生长以及叶绿素含量、光合、呼吸、磷含量等指标.研究结果表明,磷酸二氢钾对黑藻的生长及生理活性影响最显著,是黑藻吸收的最佳磷形态;有机磷不利于根系生长,叶绿素a/b较高;六偏磷酸钠和焦磷酸钠促进根系早发,光合生产力低于磷酸二氢钾,叶绿素a/b高于磷酸二氢钾试验组.ATP-Na试验组黑藻呼吸率最高,甘油磷酸钠试验组黑藻光合生产力最高.各实验组黑藻磷含量均增加,黑藻对各形态磷均能吸收利用.图5表4参24     

微塑料对农田土壤理化性质、土壤微生物群落结构与功能的影响

微塑料作为一种新污染物普遍存在于各类环境介质中,土壤环境中的微塑料污染已受到全球的广泛关注。该研究围绕农田土壤中微塑料污染这一主题,在总结分析国内外最新研究进展的基础上,综述了微塑料对农田土壤理化性质、土壤微生物生物量以及微生物群落结构与功能的影响。通过农业活动等途径进入农田土壤的微塑料会在非生物和生物作用下发生风化和降解,并对土壤理化性质、养分循环和污染物相互作用产生影响,进而影响微生物生物量、微生物群落结构与多样性、土壤酶活性,以及碳、氮循环和污染物降解等土壤生物地球化学过程,且微塑料对上述指标的影响与微塑料自身性质、土壤类型和暴露条件等多种因素有关。最后,对未来土壤微塑料的研究方向做了展望,以期为后续研究提供参考和思路。     

鱼腥草对土壤中镉的富集及根系微生物的促进作用

通过采集自然条件的鱼腥草和未受污染的土壤,在实验室条件下培育,以及利用镉的筛选,培养出土壤菌悬液,研究了鱼腥草Huttuynia cordata对土壤中镉的富集作用,以及经过根系微生物处理后放线菌对富集后转移的促进作用。结果表明,根部经过微生物处理的鱼腥草地上部（土壤含镉200 mg·kg^-1）有最高的含镉浓度和最大的富集量,分别是是对照组的20倍和50倍。土壤含镉50 mg·kg^-1时,鱼腥草地上部与地下部镉富集量的比例是2.5,高于对照组（1.5）。而当土壤含镉200 mg.kg^-1时,经过处理的鱼腥草地上部与地下部镉含量之比是未经处理的2倍。所以,鱼腥草对土壤中的镉有很强的富集作用,且在根系微生物的促进下,地下部的镉能更有效地转移到地上部,大大加强植物的修复效率;且与其他的诸如添加化学螯合剂等方法相比,土壤根系微生物能更好地适应植物根系环境,更不会对土壤本身的微生态系统造成二次污染。所以研究根系环境中微生物、根系、土壤酶、金属离子等的相互影响关系,将是土壤重金属植物修复的另一重要领域。     

不同退耕年限条件下菜子湖湿地土壤理化性质变化

退耕还湖是我国长江中下游地区湿地生态恢复的重要举措.土壤理化性质指标是评价湿地生态恢复状况的重要组成部分.选取菜子湖区不同退耕年限(2、5、8、10和20 a)湿地为研究对象,通过与相邻仍耕作油菜地和原始湿地土壤理化性质的比较,揭示了退耕还湖后湿地土壤生态特征变化规律.结果表明,随着退耕年限的增加,不同土壤理化性质指标变化趋势存在差异;土壤有机质含量逐年增加;土壤全氮和碱解氮含量在退耕5 a时显著升高,而后期变化平缓;土壤全磷和有效磷含量均呈先降低后升高趋势;土壤黏粒含量逐渐增加;土壤容重呈先升高后降低趋势;土壤含水量不断增加;土壤pH值缓慢降低.退耕2 a湿地土壤生态特征仍与油菜地相似,退耕2 a后土壤生态特征开始向原始湿地方向演化.退耕20 a期间湿地表层土壤理化性质变化强烈,而亚表层变化相对平缓.回归分析表明,除土壤pH和氮素含量的回归曲线拟合不显著外,退耕湿地表层土壤黏粒含量、容重、含水量、有机质含量、全磷含量和有效磷含量恢复到原始湿地水平所需时间分别为19、23、31、26、27和22 a,快于亚表层土壤的20、31、51、40、30和23 a.     

跳虫在土壤污染生态风险评价中的应用

随着土壤污染生态风险评价研究的逐步深入,选择适宜的生物作为风险评价的指示物成为研究热点.跳虫是一种分布极为广泛的土壤无脊椎动物,对土壤污染十分敏感,具有成为土壤环境质量指示生物的良好潜力.目前跳虫在土壤生态风险评价中的应用研究尚处于起步阶段.论文综述了跳虫在土壤生态系统中的作用,通过对当前跳虫生态毒性测试技术及其影响因素的综合分析,结合跳虫的分子生态效应的研究进展,详细阐述了跳虫在土壤生态风险评价中的应用.论文最后提出了跳虫应用于土壤污染生态风险评价所面临的技术障碍以及亟待解决的问题,并对该领域的前景进行了展望。     

土壤中微塑料的来源与其生态毒理效应研究进展

微塑料作为一种新兴的污染物，近年来由于其对环境的污染逐渐加剧而受到了学者的广泛关注.当前对微塑料的研究多集中于水环境中，而对土壤环境中微塑料的研究相对较少，由于其难以降解，会长期存在于土壤环境中，进而对土壤理化性质和物质循环、动植物以及微生物等造成严重的毒理效应.本文评述了土壤中微塑料的来源与其生态毒理效应，土壤中微塑料的来源主要有农用塑料薄膜的广泛使用、农业灌溉用水、污泥堆肥及施用、垃圾填埋和大气沉降.进而阐述了微塑料由于自身的颗粒效应、所含添加剂以及吸附土壤中其它污染物产生的复合污染，对土壤生态环境造成显著的毒理效应.微塑料进入土壤环境后会影响土壤的理化性质和物质循环，使土壤结构发生改变、土壤透气性和酶活性降低.还会影响土壤动植物生长发育以及微生物群落结构，使土壤动物产生肠道损伤、免疫反应、神经毒性、繁殖率降低，死亡率增加以及肠道内微生物群落结构改变等；影响植物种子发芽率、含水量、生殖过程、光合色素、酶活性以及植物生物量和外在特征等；改变微生物原有的群落结构，抑制微生物活性、降低微生物多样性，并使其繁殖发育受到影响.最后，在总结了国内外对微塑料生态毒理效应研究的基础上，对今后的研究...     

微生物研究在土壤质量评估中的应用

为了防止土壤退化,实现资源的持续利用,必须对土壤质量进行评估.传统的理化指标已难满足需要,寻找能够全面反映土壤质量动态变化和判别胁迫环境或人为干扰下土壤质量变化的灵敏指标,已成为土壤生态学的研究热点.土壤微生物是土壤生态系统的重要组分,在生物地球化学循环过程中有重要的作用,对土壤环境变化和胁迫的反应十分灵敏.但由于土壤微生物种类繁多且难以培养,限制了其在土壤质量评价中的应用.近年来围绕土壤微生物总量、活性和组成的测定发展出了很多新的技术,如微生物生物量测定、土壤酶活件测定、土壤诱导呼吸强度测定、Biolog微量分析、纯培养、磷脂脂肪酸谱图分析和分子生物学技术等,极大地促进了微生物指标在土壤质量评价中的应用.本文就这3个方面的土壤微生物研究技术及其在土壤质量评价中的应用进行评述.表1参70.     

Assessment of land degradation and its impact on crop production in the Dry Zone of Myanmar

Land degradation in terms of soil degradation is a major environmental issue posing threat to sustainable livelihood in the semi-arid region of Central Myanmar. However, the studies on soil degradation status and its impacts in this region are very scanty. The objective of this study was to determine the impact of land degradation on crop production both in terms of area and yield in the Dry Zone of Myanmar. Remote sensing and geographic information system-based modelling was utilized to assess and map soil erosion rates. Household survey was conducted to understand the causes of land degradation and its impacts on crop productivity and livelihoods. It has been found out that the current rate of soil erosion ranged from 0 to 114 t ha^–1 yr^–1, and that the average rate of soil erosion increased from 14.2 to 54.6 t ha^–1 yr^–1 over a period from 2000 to 2012. The major types of land degradation were physical and chemical soil degradation. Farmers identified topographic condition, soil types, improper crop management practices and climatic factors as the main causes of soil erosion. The observed crop yields of monsoon rice, groundnut, sesame and cotton in the highly degraded area were 3–12 times lower compared with the yields of these crops grown in less degraded area. Livelihoods of the farmers in the high-degraded area were affected by crop yield reduction, increased cultivation cost and increased uncultivable land area. The impact of land degradation on crop production was dependent on the severity of degradation. This suggests that advanced conservation measures are immediately required and the supportive policy strategies need to be implemented to educate farmers and to strengthen extension services for sustainable land management in the Dry Zone of Myanmar.     

土壤学与广东持续农业的发展

持续农业是关于建立资源、生态、地力、经济效益等各个方面均可持续发展的农业制度的一种思想．水土流失、土地退化、耕地锐减、环境污染，制约着广东农业的持续发展．土壤学应围绕持续农业开展研究工作．目前应加强土壤生态环境的保护，防治土地退化，提高土壤肥力，保证耕地生产力的持续发展．应开展土壤资源的动态变化研究，为合理开发和利用土壤资源提供科学依据．     

人为作用对土壤环境质量的影响及对策

人为作用引起的土壤环境变化是衡量和反映土壤资源与环境质量的标志，它与当前世界关注的全球变化和可持续发展密切相关。本文着重讨论近百年来土壤环境的变化以及未来土壤环境变化的新趋势。通过大量的数据，阐述由于人为作用，上地退化和水土污染问题日益严重。文章还进一步从气候变化、人口压力和大型工程建设等几方面对未来土壤环境的影响进行了预测。最后提出了防治土地退化、水土污染及提高土壤环境质量的对策。     

西部山区道路建设毁损土地的退化及其环境效应Ⅱ.川藏公路典型路段地区的土壤退化与土壤系统分类

中国西部大开发,道路工程建设迅速发展。但对道路周边的环境影响较大。引起土地退化较为严重。从土壤系统分类上研究了道路工程毁损土壤类型演化特征。与未受道路工程影响的土壤进行比较研究表明:道路工程毁损土壤,在剖面形态和特性上有很大的变化。土壤在诊断层和诊断特性上已有所不同。以土壤系统分类可看出,道路工程毁损引起严重的土壤退化,可在土壤高级分类单元上即体现出明显的演化特征。采用土壤系统分类制研究土地退化,比土壤发生分类制更有优势。     

广东土地退化及治理对策

本文概述土地退化的原因和状况。通过对广东山区土壤和东江流域低产耕地的大批土壤剖面分析数据的统计和推算,结果表明,广东的林地退化面积约占全省陆地面积的35％;旱地土地退化面积占全省旱地总面积的95％;水田土地退化面积约占全省水田总面积的25％。根据广东的省情,提出土地退化治理的对策:提高认识,增加投入,组织力量,开展调查摸底;制订整体治理规划,分步实施;明确治理的中心任务,推进面上治理利用,加强研究工作。     

农牧交错带开垦年限对土壤理化特性的影响

为研究农牧交错带天然草地转变为农田后,开垦年限对土壤理化特性的影响,按照邻近样地的取样原则,于2007年10月选择位于内蒙古东部农牧交错带太仆寺旗的天然草地和邻近的6个不同开垦年限的农田样地(垦殖年限为5、10、15、20、35、50 a)作为研究对象分析其土壤理化性状.结果表明:在0～30 cm土层中,天然草地转变为农田后,开垦年限对土壤养分含量和物理性状均有显著影响.土壤的有机碳含量、全氮含量、速效钾含量均随农田开垦年限的延长而降低.草地土壤的养分含量最高.与天然草地相比,0～10 cm土层,有机碳含量分别下降36%、47%、43%、57%、68%、68%;速效钾含量分别下降33%、55%、39%、65%、60%、40%.开垦年限对土壤物理性状也有明显影响,草地土壤的粘粒含量最高,砂粒含量最低;开垦年限越长的农田,土壤砂粒含量越高,粘粒含量越低;农田土壤的容重显著高于草地,随农田开垦年限的延长,土壤容重增加;而土壤pH值显示降低趋势.研究表明在研究区域天然草地具有较好的土壤养分保持能力,开垦年限越长越易导致土壤养分的缺乏和土壤的酸化和沙化,影响整个农牧交错带生态系统的稳定性和持续性.     

Land cover and land use changes in a Brazilian Cerrado landscape: drivers,processes, and patterns

The Cerrado is one of the most threatened biomes in South America. To create protection actions on any scale, understanding drivers and consequences of land cover and land use (LC and LU) is essential. This study defines the composition and configuration of a Cerrado landscape watershed from 1975 to 2011. Using Landsat images and socioeconomic census data, we determined the forces acting on LC and LU change processes and their consequences. LC classes differ from LU classes for landscape dominance and processes. Economic opportunities drove LU change and its spatial distribution was related to soil, streams, and roads. Deforestation was the main cause of forest loss but forest degradation was also important, with both presenting different patterns. The spatial distribution of bare soil was related to pasture in degradation and streams. Bare soil distribution was related to pasture in degradation and streams. We concluded that broad scale factors drove changes, but local features determined distribution, and that watershed conservation plans should act on different scales, with management being spatially explicit.     

Towards sustainable land-use in the hills of Central Himalaya,India

SUMMARY

Over-population in relation to poor land productivity and cultivation in less fertile lands is resulting in land degradation and deforestation in UP hills. Growing demand of more food production and increasing need for more cash in hand have forced the hill people to cultivate all kinds of land, resulting in the denudation of land resources and soil erosion. These changes resulted in out migration of the area's human resource. A new management system for the revival of natural resources and the sustainable utilization of the area's human population and livestock has been proposed, involving active local participation in order to change the existing land-use to a system based on the soil fertility scale.     

Population pressure and land degradation: the case of Ethiopia

Literature published during the 1970s generated a number of important hypotheses on the possible harmful consequences of rapid population growth. The population pressure hypothesis (PPH) relates land degradation directly to population pressure, arguing that under comparable physical conditions, heavily eroded areas occur in highly populated regions. This hypothesis is tested using a multivariate analysis to identify factors responsible for the observed spatial distribution of soil erosion in Ethiopia. A severity of soil erosion index, a proxy for some types of water erosion, was chosen as the dependent variable. Because the dependent variable is categorical and ordinal, an ordinal cumulative logit model was chosen for the analysis. The key finding is that the probability of an area being classified above any given level of soil erosion rapidly increases as population exceeds the population-supporting capacity of its region. In other words, as pressure from people and livestock exceeds some threshold, a rapid degradation of land takes place.     

吉林西部草地生态系统不同退化演替阶段土壤有机碳变化研究

草地盐碱化是吉林西部典型的生态环境问题。针对吉林西部具有＂羊草群落（Leymus chinense）→羊草-虎尾草群落（Carex duiuscula）→羊草-碱茅群落（Puccinellia distans）→碱蓬群落（Suaeda glauca）＂直至退化为盐碱地的逆向演替规律,本文选取大安市姜家甸草场为典型区进行野外样地调查,收集不同演替阶段植物样品30份,土壤剖面样品100份,表土样品40份,监测群落生态特征、土壤理化性质,计算土壤有机碳储量。分析结果表明：随着退化演替的进行,羊草-虎尾草群落的多样性指数、植被生物量、土壤有机质最高,土壤含水率及全N指数逐渐降低,土壤的pH值及土壤容重升高,土壤有机碳含量在0～100cm各土层呈现出先升高再降低的趋势,其中0～40cm内变化显著,50～100cm内相差不大,1m土壤有机碳密度从羊草群落的75.37t·hm-2升高到羊草-虎尾草群落的76.11t·hm-2,至盐碱地减少到52.21t·hm-2,约减少30%。研究结果对吉林省合理放牧、草地固碳量的增加和土壤碳储量的提高都有指导意义。