城市化对土壤微生物群落结构的影响

随着城镇化的推进,中原农业区大量的农业用地转变为城市用地,受城市化过程中人为活动的强烈影响,与城市化有关的土壤质量问题日益突出。而土壤质量与土壤微生物密切相关,后者对环境变化比较敏感,它能够较早地指示生态系统功能的变化,并反映出土壤的质量和健康状况。因此,研究土地利用方式的变化对土壤微生物的影响是评价土壤环境质量的重要指标。以"中部崛起"六省中城镇化率增长最快的地区之———河南省商丘市为例,采用以空间梯度代替时间顺序的方法,以城市建成区、城市外围的郊区及农田为研究对象,分别测定不同城市化水平下土壤微生物的数量和组成,研究土壤由农业用地转变为城市用地过程中,土壤微生物群落结构的变化。以城市中心为起点,分别在东、南、西、北四个方向上取样,在同一方向上沿城区—郊区—农田梯度上进行取样。采用平板涂抹计数法测定土壤中细菌、真菌、放线菌的数量。结果表明,农田、郊区和城市土壤微生物总数分别为14.68×106 cfu·g-1、8.19×106 cfu·g-1和10.99×106 cfu·g-1,即城市化使土壤中微生物总数量减少;同时,土壤微生物的组成和比例结构也发生变化,其中,城市建成区土壤中细菌和真菌所占微生物总数的比例高于郊区和农村,而放线菌在农村占的比例高于城市建成区和郊区。城市建成区不同用地类型下土壤微生物总数的变化趋势为公园校园居住区道路,其中,细菌占微生物总数的比例在公园土壤中最大,而放线菌和真菌则相反,二者占微生物总数的比例在道路土壤中最大,在公园土壤中比例最小。土壤微生物数量和组成的这些变化反映出土地由农业用地转变为城市用地过程中,土壤质量和健康状况及生态系统功能的变化,可以为评价土壤环境质量及土壤管理提供参考依据。     

衡阳盆地紫色土丘陵坡地自然恢复灌丛阶段主要种群空间分布格局

运用植被生态学与恢复生态学的原理与方法,在衡阳盆地紫色土丘陵坡地以受干扰而退化,经封育后自然恢复至灌丛阶段的植物群落为研究对象,通过在其中设置400个5 m×5 m共计1 hm2的相邻网格样方,对其进行群落学调查.应用聚集指数、平均拥挤度、聚块性指数、格林指数、聚集强度、Cassie指标、方差均值比的t检验等方法,研究了衡阳盆地紫色土丘陵坡地自然恢复灌丛阶段群落主要种群的空间分布格局.结果表明:所有种群的空间分布呈显著的聚集分布,同时,各种群在不同的发育阶段也呈聚集分布,且随发育阶段的进展聚集程度逐渐减小.这主要与物种本身的生态学与生物学特性有关,以及与物种的竞争排斥作用有密切联系.聚集程度的大小在一定的程度上可用来表征植物群落的恢复程度,随着恢复过程的向前发展,种群聚集程度将下降.这将丰富该地区植被生态学与恢复生态学的内容.为衡阳盆地紫色土丘陵坡地生态系统的植被恢复与重建提供了一定的理论依据.     

衡阳紫色土丘陵坡地自然恢复过程中微生物量碳动态变化

以典型的衡阳紫色土丘陵坡地植被不同恢复阶段为研究对象,采用空间代替时间序列方法,选用立地条件基本相似的裸荒地、草本群落、灌木群落和乔木群落等4类典型样地,分别代表群落演替进程中4个不同的演替阶段,通过调查取样和实验分析,探索不同演替阶段土壤微生物量碳（MBC）的大小与活性。结果表明：（1）土壤有机碳（SOC）与MBC呈先下降后增大的趋势,其差异在各演替阶段达显著水平（P〈0．05）,SOC与MBC呈现显著正相关关系（P〈0．05）;（2）微生物熵（MQ）与代谢熵（qC02）呈显著负相关关系（P〈0．05）,随着演替的进行,MQ整体上呈现出下降趋势,各演替阶段其值的差异达显著水平（P〈0．05）;（3）MQ与MBC呈极显著负相关（P〈0．01）,并随着演替的进行,呈现出先升后降的变化趋势,各演替阶段qCO2的差异达显著水平（P〈0．05）;（4）在演替初期,土壤有效基质逐渐降低,而在演替后期有效基质不断增加,此有利于SOC与MBC的提高,有利于土壤肥力的提高。研究结果将丰富该地区植物生态学与恢复生态学的内容,为衡阳紫色土丘陵坡地生态系统的恢复与重建提供了重要依据。     

衡阳紫色土丘陵坡地不同恢复阶段土壤微生物与养分的耦合关系

采用空间代替时间序列的方法,对衡阳紫色土丘陵坡地不同恢复阶段土壤微生物特征与养分的耦合关系进行研究。结果表明,1）不同恢复阶段土壤养分存在明显差异,从裸荒地阶段（Ⅰ）、草本阶段（Ⅱ）、灌木阶段（Ⅲ）到乔木阶段（Ⅳ）,土壤含水量、土壤有机质、全氮、碱解氮和速效磷显著增加（P<0.05）,全磷、pH 值逐渐减小（P>0.05）,全钾和速效钾的差异变化不大。2）不同恢复阶段微生物总数显著增加（P<0.05）,其中细菌数量显著增加（P<0.05）,真菌数量的大小顺序为草本阶段（Ⅱ）>裸荒地阶段（Ⅰ）>灌木阶段（Ⅲ）>乔木阶段（Ⅳ）（P<0.05）;放线菌数量的大小顺序为草本阶段（Ⅱ）>乔木阶段（Ⅳ）>裸荒地阶段（Ⅰ）>灌木阶段（Ⅲ）（P<0.05）。裸荒地阶段（Ⅰ）,细菌数量与放线菌数量呈显著正相关（P<0.05）,草本阶段（Ⅱ）,放线菌数量与真菌数量呈极显著正相关（P<0.01）,灌木阶段（Ⅲ）和乔木阶段（Ⅳ）,细菌数量、真菌数量和与放线菌数量之间呈极显著正相关关系（P<0.01）。3）相关分析表明,不同恢复阶段微生物量碳、微生物量氮和微生物量磷之间的相关性性达显著或极显著水平（P<0.05或P<0.01）,土壤微生物量与土壤养分的关系密切（P<0.05或P<0.01）,而微生物数量与土壤养分的相关性较弱（P>0.05）。4）典型相关分析表明,不同恢复阶段土壤微生物属性和土壤养分的耦合关系不同。裸荒地阶段（Ⅰ）,土壤含水量、土壤有机质、全氮和全磷主要影响微生物量碳、微生物量氮和微生物量磷（P<0.01）。草本阶段（Ⅱ）,土壤有机质、全磷和 pH 值起较大作用,主要影响微生物量碳、细菌、真菌（P<0.01）。灌木阶段（Ⅲ）,土壤有机质、全磷和pH主要影响微生物量碳、微生物量氮和真菌（P<0.01）。乔木阶段（Ⅳ）,全磷、碱解氮和pH值主要影响微生物量碳、微生物量氮和细菌（P<0.01）。研究结果对于构建衡阳紫色土丘陵坡地植被恢复技术体系具有理论与实践意义。     

土默川平原不同盐渍化程度土壤微生物生态特征研究

为了探究土壤微生物对不同盐渍化程度土壤质量的响应,以土默川平原盐渍化土壤为研究对象,采用平板稀释法和氯仿熏蒸法分析了土默川平原不同盐渍化程度土壤微生物区系、结构组成、微生物生物量碳及微生物熵的季节动态特征。结果表明:土默川平原土壤微生物总量较少,变化范围在2.89×105～38.77×106个g-1干土之间,其中细菌占绝对优势,占微生物总数的93.14%～99.53%。随着盐渍化程度的加重,土壤细菌、真菌和放线菌数量及微生物总数呈显著下降的趋势,其中细菌数量在轻度、中度、重度盐渍化程度下的比值为1∶0.83∶0.60,真菌为1∶0.70∶0.30,放线菌为1∶0.66∶0.56,微生物总数为1∶0.84∶0.61;除真菌外,不同盐渍化程度土壤细菌、放线菌及微生物总数呈极显著的季节性变化。土壤种群数量占微生物总数的比例大小为细菌>放线菌>真菌。不同盐渍化程度土壤微生物量碳和微生物熵表现为:轻度盐渍化>中度盐渍化>重度盐渍化;不同盐渍化程度土壤微生物生物量碳和微生物熵的季节动态呈单峰上凸式曲线变化,在8月份达最高值,其值为0.15 g kg-1、3.44%。因此,土默川平原不同盐渍化程度土壤微生物区系特征差异显著,土壤盐分含量是影响该地区微生物生长的主要因素。     

衡阳紫色土丘陵坡地植被不同恢复阶段土壤微生物量碳的变化及其与土壤理化因子的关系

以典型的衡阳紫色土丘陵坡地植被不同恢复阶段为研究对象,采用空间代替时间序列方法,选用立地条件基本一致的裸荒地、草坡、灌木林和森林基本相似的4个植被恢复阶段,通过调查取样和实验分析,探索了不同植被恢复阶段土壤微生物量碳、土壤物理性状和速效养分的变化特征及相互关系。结果表明:(1)随着植被由低级向高级的演替,土壤微生物量碳、有机质及速效磷显著升高(p<0.05);土壤pH值、容重及根土比显著降低(p<0.05);速效氮和速效钾变化不一致;(2)灰色关联分析表明,土壤有机质、根土比、有效磷、土壤容重与微生物量碳具有较大的关联度,通径分析表明,土壤有机质、有效磷、土壤容重和根土比对微生物量碳的形成有较强的直接作用,有效氮表现出较强的间接效应;根土比-有效磷、有机质-土壤容重、有效氮-土壤容重之间相互调节,相互制约,间接调控着微生物量碳的形成。这将丰富该地区植物生态学与恢复生态学的内容,为衡阳紫色土丘陵坡地生态系统的恢复与重建提供了重要依据。     

恩诺沙星对土壤微生物群落代谢功能多样性的影响（Effects of Enrofloxacin on the Functional Diversity of Soil Microbial Communities）

为了评价恩诺沙星(Enrofloxacin)对土壤微生物群落的影响,借助BIOLOG检测法比较了不同浓度恩诺沙星影响下的土壤微生物的群落特征.结果表明,加药组土壤微生物的丰富度指数和多样性指数显著低于空白对照组,且药物浓度越高丰富度和多样性越小.用药后第3d、14d,恩诺沙星含量0.1～100μg·g-1使土壤微生物群落代谢功能多样性显著降低(p<0.05);第35d,恩诺沙星含量10～100μg·g-1使土壤微生物群落代谢功能多样性显著降低,随着药物作用的时间延长,药物含量0.01～1μg·g-1组土壤微生物群落代谢功能多样性与空白对照组之间的差异变小.     

诺氟沙星对土壤微生物碳代谢功能多样性的影响

为了解诺氟沙星在环境中的残留对土壤微生物的影响,借助BIOLOG法对诺氟沙星作用下土壤微生物的碳源利用及代谢功能多样性进行了研究.研究发现,用药后d 7、d 21、d 35,用药组(诺氟沙星含量1μg g-1、10μg g-1、100μgg-1)BIOLOG微平板上平均每孔颜色变化率(Average well color development,AWCD)均低于对照组;用药d 7,1μg g-1、10μg g-1、100μg g-1组土壤微生物丰富度指数与多样性指数显著低于(P<0.05)对照组,d 21,10μg g-1、100μg g-1组与对照组差异显著,d 35仅100μg g-1组与对照组差异显著.结果表明,诺氟沙星影响了土壤微生物群落的碳代谢功能,包括代谢强度和代谢多样性,但不同浓度的诺氟沙星对土壤微生物群落代谢功能的影响也不相同.100μg g-1的诺氟沙星在用药的前期和后期均显著影响土壤微生物群落的碳代谢功能,土壤中诺氟沙星积累到该浓度可能对土壤微生物群落碳代谢功能产生难以逆转的长期影响.     

不同相对分子质量PBS基共聚物的降解产物对土壤微生物的影响研究

以陕西花园土为供试土样,采用室内模拟实验,在土壤中加入一定量的聚丁二酸丁二醇酯（PBS）,研究不同数均相对分子质量的PBS（Mn分别为3.46×103、8.13×103、1.60×104、3.50×104）对土壤呼吸强度,微生物（细菌（bacteria）、真菌（fungi）、放线菌（actinomycetes））数量的影响,以此来探讨PBS降解产物对土壤微生物生理特性的影响。研究结果表明：①相对分子质量为3.46×103和8.13×103的PBS在其质量分数较低时有利于土壤呼吸强度的增加,有利于细菌的生长,最大增长幅度达到40%,在其质量分数较高时有利于真菌生长,最大增长幅度达到500%。②相对分子质量为1.60×104和3.00×104的PBS随着PBS质量分数的升高,对土壤呼吸强度和微生物数量的促进作用相应增加,对土壤呼吸强度的提高幅度最大达11.6%,对真菌的提高幅度达178%。     

海州露天煤矿区土壤线虫的群落特征

2010年7月—8月间对海州露天煤矿区的采场、排土场、排矸场不同年龄梯田层以及矿区农田、村庄周围土壤线虫群落特征进行研究。研究结果表明：露天煤矿区土壤线虫群落中,植物寄生类群线虫数量占主导优势（77.8%）,其次是食细菌类群（16.64%）、食真菌类群（5.80%）,捕食/杂食类群数量最少（0.39%）,排土场（除覆盖表土层）、排矸场土壤线虫数量随着梯田年限增加而增高;捕食/杂食类在远郊山坡最高（每kg干土67条）,排土场与排矸场混排岩土中、农田、村庄周围土壤中没有发现敏感的捕食/杂食类线虫;线虫成熟指数在排土场稳定土壤环境中较高,在严重干扰地如农田、年轻梯田中很低。土壤线虫群落特征的研究为露天煤矿区土壤生态系统稳定性、土壤生物评价实践提供科学依据。     

Changes of microbial composition during wastewater reclamation and distribution systems revealed by high-throughput sequencing analyses

This study employed 454-pyrosequencing to investigate microbial and pathogenic communities in two wastewater reclamation and distribution systems. A total of 11972 effective 16S rRNA sequences were acquired from these two reclamation systems, and then designated to relevant taxonomic ranks by using RDP classifier. The Chao index and Shannon diversity index showed that the diversities of microbial communities decreased along wastewater reclamation processes. Proteobacteria was the most dominant phylum in reclaimed water after disinfection, which accounted for 83% and 88% in two systems, respectively. Human opportunistic pathogens, including Clostridium, Escherichia, Shigella, Pseudomonas and Mycobacterium, were selected and enriched by disinfection processes. The total chlorine and nutrients (TOC, NH₃-N and NO₃-N) significantly affected the microbial and pathogenic communities during reclaimed water storage and distribution processes. Our results indicated that the disinfectant-resistant pathogens should be controlled in reclaimed water, since the increases in relative abundances of pathogenic bacteria after disinfection implicate the potential public health associated with reclaimed water.     

富营养化对浅水湖泊轮虫种群结构影响研究

石臼湖和固城湖是长江中下游两个浅水湖泊,富营养化问题日益突出。为探索湖泊富营养化对轮虫的影响,于2012年平水期和枯水期对这两个湖泊轮虫种群结构进行了调查,并检测水体理化因子,分析轮虫分布与水环境因子及水体富营养状况的关系。水质检测结果显示,平水期石臼湖除个别点水体综合营养状态指数（TLI）〉50为轻度富营养状态外,大多数站点TLI50,处于轻度-中度富营养化状态。水生生物调查检出轮虫35种,其中石臼湖33种,固城湖27种,平水期种类多于枯水期。出现的轮虫以臂尾轮虫（Brachionus）和异尾轮虫（Trichocerca）居多,优势种主要有螺形龟甲轮虫（Keratella cochlearis）、广生多肢轮虫（Polyarthra vulgaris）、疣毛轮虫（Trichocerca sp.）、沟痕泡轮虫（Pompholyx sulcata）、异尾轮虫属和臂尾轮虫属等。轮虫平均密度3023.19 ind·L-1,平均生物量745.72μg·L-1。现存量季节变动明显,大部分站点平水期大于枯水期。轮虫多样性指数也是平水期大于枯水期,石臼湖轮虫多样性大于固城湖。水体综合营养状态指数（TLI）与轮虫种类数和多样性成显著负相关,随着富营养化加剧,轮虫种类减少,多样性降低。典范对应分析（Canonical Correspondence Analysis,CCA）表明,影响轮虫种群分布的主要环境因子为NH4＋-N、TN、TP和CODMn。按轮虫丰度分布与水环境因子的关系排序,2次调查的24个站点可大致分成3个组。轮虫种群结构受水体富营养状态影响,每组站点的代表性种类对水体营养状态有较好的指示作用。组1的代表性种类为曲腿龟甲轮虫,指示营养级别O-β;组2代表性种类萼花臂尾轮虫,指示的营养级别为β-α;组3以O营养级种类为主。     

草原不同沙化地段蝗虫与植物群落多样性的变化及相互关系的数值分析

通过对植物和蝗虫种群生物量的调查，研究了宁夏盐池县干草原沙化过程中植物和蝗虫群落结构、多样性与丰富度的变化，以及其相互关系．结果表明，植物和蝗虫群落随着草地的沙化程度表现出序列性演替过程，蝗虫群落多样性直接受植物群密结构变化的影响，但二者的变化趋势并不完全平行．草地沙化对蝗虫群落多样性和丰富度是一种灾变性影响：沙化导致植被结构与土壤硬度的变化，造成蝗虫产卵地条件的改变．     

锐劲特对原生动物群落的急性毒性试验

以PFU法采集的淡水原生动物群落为试验对象 ,对锐劲特的急性毒性进行研究 .结果表明 ,锐劲特对原生动物群落的 48h LC50 为 35 83mg·l- 1 ;原生动物群落结构参数和功能参数随加入锐劲特的量而变化 ;在种类组成上 ,虽然鞭毛虫、纤毛虫、肉足虫的种类均随着毒物浓度的增大而下降 ,但是其减少的程度各不相同 ,纤毛虫所受损伤最大 ;在试验浓度范围内 ,功能类群发生显著变化 ,光合作用自养者和食藻者原生动物的物种逐渐消失 ,而一些食菌 碎屑类原生动物具有较高的耐受性 ,随着锐劲特浓度的增加 ,其在群落中的优势度更加明显     

Modeling the influence of precipitation and nitrogen deposition on forest understory fuel connectivity in Sierra Nevada mixed-conifer forest

Climate change models for California's Sierra Nevada predict greater inter-annual variability in precipitation over the next 50 years. These increases in precipitation variability coupled with increases in nitrogen deposition from fossil fuel consumption are likely to result in increased productivity levels and significant increases in forest understory fuel loads. Higher understory plant biomass contributes to fuel connectivity and may increase future fire size and severity in the Sierra Nevada. The objective of this research was to develop and test a model to determine how changing precipitation and nitrogen deposition levels affect shrub and herb biomass production, and to determine how often prescribed fire would be needed to counter increasing fuel loads. Model outputs indicate that under an increasing precipitation scenario significant increases in shrub and herb biomass occur that can be counteracted by decreasing the fire return interval to 10 years. Under a scenario with greater inter-annual variability in precipitation and increased nitrogen deposition, implementing fire treatments at an interval equivalent to the historical range of 15–30 years maintains understory vegetation fuel loads at levels comparable to the control.     

城市中不同生境下鸟类群落特征研究

2004年1月至2004年12月,对内蒙古自治区呼和浩特市市区7种不同生态环境类型中的鸟类进行了调查研究。研究结果显示:商业区和交通占地中的鸟类群落最为相似,苗圃和公园中的鸟类群落较为相似。景观水平和干扰因素(样带至市中心的距离、噪音、建筑指标)对鸟类的分布、密度、多样性和丰富度具有不同程度的影响。分析表明,人为干扰影响鸟类多样性、群落结构和生态分布。     

保定市工业废水对白洋淀微型生物群落的生态毒性

以白洋淀PFU(PolyurethaneFoamUnit)微型生物群落为种源(epicenter),评价上游工业废水的生态毒性.结果表明,在反映原生动物群集过程的3个参数Seq、G和T90%中,Seq与工业废水体积分数(φ)呈负相关.根据其回归方程Seq=42.22857-0.33374φ(R2=0.9042,P<0.01)推算出工业废水的效应浓度EC5、EC20和EC50,分别为6.3%、25.3%和65.2%.以此确定上游工业废水对白洋淀微型生物群落的无效应浓度为6.3%,最大允许浓度(MATC)为25.3%.图3表2参19     

景观人工湿地微生物群落结构的季节变化

采用PCR-DGGE技术对梦清园人工芦苇湿地不同季节的细菌群落变化进行了研究。结果表明,随着水体流动和季节更替,人工湿地中优势细菌一直在变化。测序结果显示芽孢杆菌在系统中较占优势,4个季节里都可以检测出来。恶臭假单胞菌在春夏秋3季比较有优势,而冬天枯草芽孢杆菌比较适合在该芦苇湿地中生存。经湿地处理后,水体细菌群落的多样性下降,相似性升高,部分细菌被淘汰出水体,但适应的细菌生长较快,整体细菌数量上升。对底泥的研究中,随运行时间的增加,进水口与出水口的细菌相似性分别下降,且进水口的相似性下降要明显快于出水口。     

威海市区黑松林群落分析的研究

根据威海市区黑松林的调查结果,分析了该群落的组成和结构特征。在11500m2的样地里有维管束植物105种,它们隶属于39科89属,其中被子植物37科;裸子植物1科;蕨类植物1科。该群落以单种科和寡种科占绝大多数,单种属有75种,占总数的71%,种数大于2的有13科,占总数的33%。该群落分为乔木层、灌木层及草本层3个层次,乔木层主要以黑松Pinusthunbergli、麻栎QuercusacutissimaCarr.等种类组成,灌木层主要以麻栎组成,草本层种类较少,以禾本植物为主。该群落中、高位芽植物占优势,缺乏隐芽植物。叶型以中、小型叶为主,缺乏大型叶植物。TWINSPAN将115个样方分为11个群落类型。调查结果表明本地区黑松林群落结构简单,不同黑松林群落结构差异较小,且物种丰富度低,是人为干扰强烈所致。     

梅江流域鸟类群落结构及其多样性

采用固定样带法和样点法对梅江流域的鸟类群落进行了研究,共记录到201种,隶属16目49科127属,其中留鸟81种、冬候鸟67种、夏候鸟40种、旅鸟13种,分别占40．1％、33．3％、19．9％、6．7％;古北界种类95种（占47．3％）,东洋界种类64种（占31．8％）,广布型种类42种（占20．9％）;国家I级保护种类1种,国家II级保护种类21种（占10％）;《国际湿地公约》指定种类24种（占12％）,《中澳候鸟保护协议》指定种类22种（占11％）,《中日候鸟保护协议》指定种类76种（占38％）,《濒危野生动植物种国际贸易公约》（CITES）指定种类19种（占9％）,有益的、有重要经济价值的、有重要科学研究价值的物种155种（占77％）。该流域的鸟类群落多样性指数3．7617,均匀度指数0．7093。