基于种植结构调整的农业生产适应性分析——以内蒙古乌兰察布市为例

提高农业旱灾适应性,有利于降低农业旱灾风险,使农业生产在与旱灾风险共存中求得可持续发展,而种植结构调整是主要的农业生产适应措施之一。以内蒙古乌兰察布市为案例区,基于统计年鉴数据,分析了该市近50 a以来的种植结构调整情况;并结合区域降水年内及年际变化特征,对基于政府政策驱动下的种植结构调整进行了分析。基于粮食产量波动与降水波动的关系,评价了农业生产的气候适应度。结果显示,种植结构调整作为旱灾适应性的有效调整措施,保证了该区农作物单产在降水波动增大的条件下仍呈现逐年增长的趋势,1995年以来区域农业旱灾适应性明显增强,更适于气候暖干化条件。     

基于T-RFLP和因子分析的香蒲根际细菌群落研究

以北京市永定河王平湿地为研究对象,应用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)对王平湿地再生水补水口及其远离补水口的香蒲根际细菌和氨氧化细菌(AOB)的群落结构及多样性变化进行分析,在此基础上结合MiCA3比对、典范对应分析(CCA)和多元统计中因子分析(FA),解析湿地不同空间细菌群落功能特性的变化.结果显示再生水补水口细菌群落各多样性指数均明显低于远离补水口细菌群落,而氨氧化细菌群落则呈现相反趋势.基于传统的T-RFLP片段MiCA3比对、CCA和FA相结合的分析表明:对细菌群落,占再生水补水口细菌群落总丰度55.6%的菌群与150bp代表的鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas sp.)具相似净化功能,并与总有机碳生物化学循环过程具密切关系,其次占再生水补水口上游细菌群落总丰度75.5%的菌群与81bp为代表的假单胞菌属(Pseudomonas sp.)和Geitlerinema sp.具相似净化功能,并与氮的生物化学循环过程具密切关系.占再生水补水口下游细菌群落总丰度68.7%的菌群与138bp代表的小单孢菌属(Micromonospora sp.)具相似净化功能,同时与重金属Cu、V、和Ti生物化学循环具密切关系.对氨氧化细菌,266bp受铵态氮影响较大,占再生水补水口氨氧化细菌群落总丰度65.5%的菌群与266bp代表的Nitrosomonas sp.具相似的生境特征,适合在高氨环境中生长;与58bp所代表的Nitrosospira sp.具相似功能特性菌群丰度在远离补水口样点中较前者呈现显著增加趋势,表征该类菌群适合在相对低氨环境中生长.     

低温域湿地植物根际硝化强度及氨氧化微生物研究

以低温域(0~15 ℃)下黄菖蒲(Iris pseudacorus)、菖蒲(Acorus calamus)和香蒲(Typha orientalis)3种湿地植物为研究对象,分别取其根际土壤测定硝化强度,并采用FISH(荧光原位杂交)技术,考察植物根际AOB(氨氧化细菌)、AOA(氨氧化古菌)的数量变化规律. 结果表明:低温条件下,香蒲根际土壤的硝化强度最高,平均值为1.40 mg/(kg·h),黄菖蒲和菖蒲的平均值均为0.96 mg/(kg·h). 湿地植物根际土壤中的细菌数量(数量级为1010)远高于古菌(数量级为108),其中AOB为优势菌种,3种湿地植物的AOA数量分别约占总古菌数量的46.0%、47.9%和49.7%. 3种湿地植物根际AOB的数量(以湿土计,下同)排序为香蒲(2.57×109 g-1)>黄菖蒲(1.23×109 g-1)≈菖蒲(1.14×109 g-1),AOA的数量(以湿土计)排序为黄菖蒲(2.78×108 g-1)>香蒲(2.57×108 g-1)>菖蒲(1.15×108 g-1). 微生物分布特性和硝化作用效果均表明,不同植物根际氨氧化过程的主要作用微生物具有一定差异,AOA和AOB对于湿地土壤氮转化均具有不可忽视的作用,并与植物本体、土壤硝化过程微环境之间有一定的耦合关系.      

基于相对湿润度指数的西南春季干旱10年际演变特征

基于相对湿润度的干旱指数分析方法,应用中国西南1958—2012年气候资料,分析近55年中国西南春季干旱10年际时空分布和演变特征。结果表明:1958—2012年西南春季干旱发生频率呈东北向西南递增分布特征,春季干旱发生频率80%以上区域分布于云南高原、川西高原和川西南山地区域;川西高原和川西南山地的部分区域几乎每年春季均会出现轻度干旱。重旱和特旱主要分布于川西高原南部、川西南山地和云南高原北部区域。西南春季轻旱、中旱和重旱以上干旱平均发生区域占研究区域总面积分别为42%~45%、16%~29%和1%~8%,春季轻旱发生面积呈波动变化,中旱和重旱发生面积呈略减少趋势。云南高原、川西高原和川西南山地春季干旱强度大,但干旱强度振荡幅度小,年际波动小;川东盆地、贵州高原春季干旱强度虽然相对较小,但干旱强度振荡幅度大,年际波动大。西南春季干旱变化经历了5个明显的变化阶段,即20世纪60年代,干旱强度逐渐增强;70年代,干旱强度逐渐减弱;80年代到90年代初,干旱强度又一次加强;在90年代中期到2004年,干旱强度再次减弱。西南春季干旱指数存在显著的2~3 a和7~8 a周期振荡,春季轻旱发生面积呈波动变化,中旱和重旱发生面积呈略减少趋势。2005年后干旱指数累积距平呈负增长趋势,干旱强度逐渐增强,预计未来10年干旱强度可能将增强。     

庐山植物园11种植物的根际土壤氮磷有效性和酶活性

通过比较不同种源植物的土壤理化性质与生物学活性的差异及根际效应,探讨不同种源植物对庐山酸性山地土壤的环境适应性。在庐山植物园内选择引种多年的11种不同种源的常绿树种,在生长季节中采集根际土和非根际土,测定有机碳含量、碱解氮及有效磷含量、脲酶和酸性磷酸酶活性,并分析各树种根际土壤氮磷养分及酶活性的根际效应。结果表明,（1）不同树种之间的根际土壤酸性磷酸酶（P〈0.01）、有效磷（P〈0.05）和碱解氮（P〈0.01）存在明显差异,而脲酶没有差异。（2）根际与非根际土壤氮磷有效性和酶活性表现出不同的特征,大部分树种根际土壤有效磷及酸性磷酸酶存在一定的根际效应（R/S〉1）,例如红花木莲Manglietia insignis、桂南木莲Manglietia chingii及云南拟单性木兰Parakmeria yunnanensis的根际与非根际土壤有效磷含量存在显著差异（P〈0.05）,红花木莲、桂南木莲、巴东木莲Manglietia patungensis、红茴香Illicium henryi及红皮糙果茶Camellia crapnelliana与乡土树种云锦杜鹃Rhododendron fortunei根际与非根际土壤酸性磷酸酶存在显著差异（P〈0.05）。但是,根际与非根际土壤碱解氮和脲酶差异不明显,有的甚至出现脲酶的根际负效应（R/S〈1）,如巴东木莲和红花木莲等树种根际土壤低于非根际土壤（P〈0.05）。（3）不同种源树种影响下的土壤有效磷和酸性磷酸酶的根际效应（R/S比值）明显,原产西南地区的树种如桂南木莲、云南拟单性木兰和巴东木莲与华南地区的红花木莲、红茴香等土壤有效磷的根际效应（R/S〉1.5）比原产华东亚热带地区的深山含笑Michelia maudiae和云锦杜鹃更明显,相应的酸性磷酸酶的根际效应也较高。土壤脲酶和碱解氮的根际效应却不明显。（4）土壤有机碳与碱解氮、有效磷和酸性磷酸酶存在显著正相关关系（P〈0.01）,土壤碱解氮与有效磷（P〈0.01）和酸性磷酸酶（P〈0.05）具显著正相关关系,酸性磷酸酶与pH值（P〈0.05）显著负相关,说明根际土壤有机物质的积累对根际微区的理化环境及根际土壤养分活性具有重要影响。     

链霉菌的抗砷特性及其对蜈蚣草富集砷的作用

本文研究了链霉菌Streptomyces sp.的耐砷特性及其对蜈蚣草富集砷的影响。结果表明,Streptomyces sp.可在100mmo·lL-1的砷酸盐溶液中生长,具有较强的抗砷毒害能力,且在48h内对As(Ⅴ)的还原率达96.5%。施用Streptomyces sp.能促进植物对砷的吸收,蜈蚣草地上部砷浓度为930mg·kg-1,地上部砷累积量达到对照组的2.09倍。加入Streptomyces sp.后,能促进根际土壤中As(Ⅴ)还原成As(Ⅲ),大幅度降低根际土壤残渣态砷含量,从48.15mg·kg-1下降至28.75mg·kg-1。Streptomyces sp.通过影响蜈蚣草根际环境,提高根际土壤pH,增加DOC含量,促使砷形态变化,从而增加砷生物可利用性。该菌可作为强化蜈蚣草修复砷污染土壤的材料。     

利用果胶培养基分离番茄根际细菌

采用平板稀释和PCR-DGGE相结合的方法,比较了4种培养基(果胶富营养培养基PM,只含果胶一种营养的培养基PA,添加果胶的寡营养培养基YPP以及与YPP营养成分一致但不添加果胶的寡营养培养基YPG)分离番茄根际细菌的能力.结果显示:PA培养基能够分离到42种形态的细菌;YPP培养基可以分离到最高的细菌菌落数,分离获得的种类比PA少;YPP培养基分离获得细菌的种类和菌落数量比YPG培养基要多.聚类分析也显示只有果胶一种营养的PA培养基能分离到最多种类,分离获得的菌群与自然环境中微生物群落最相似.研究结果表明添加番茄根际主要分泌物——果胶到培养基中可以提高培养基分离细菌的能力.     

低含量Pb对Cd处理下冬小麦根际土壤氧化还原酶活性、BIF及C/N的影响

为正确评价重金属污染下冬小麦根际土壤微生态系统的安全性和稳定性,采用盆栽试验法研究了铅(Pb)含量低于国家"土壤环境质量标准(GB 15618-1995)"规定的Ⅱ类土壤环境基准值(350.00 mg/kg,干土)时,与镉(Cd)复合处理对冬小麦幼苗根际土壤氧化还原酶活性、肥力指数(Biological index of fertility,BIF)及碳/氮(C/N)的影响.结果表明:(1)幼苗生长3周时,Cd处理下过氧化氢酶和多酚氧化酶活性显著(P<0.05)增加,脱氢酶活性显著(P<0.05)降低;7周时多酚氧化酶和过氧化氢酶活性显著(P<0.05)降低;12周时,多酚氧化酶和脱氢酶活性显著(P<0.05)降低.此外,根际土壤生物学肥力指标BIF值主要表现为降低,而根际土壤C/N值在幼苗生长3周和12周时显著(P<0.05)降低,7周时却极显著(P<0.01)升高.(2)低含量Pb与Cd对脱氢酶和过氧化氢酶活性、BIF值主要起协同抑制效应,对多酚氧化酶活性表现出拮抗效应.幼苗生长3周和12周时,低含量Pb可减轻Cd对C/N值的降低效应,7周时,低含量Pb和Cd协同促进C/N值升高.土壤Pb含量低于国家"土壤环境质量标准"规定的Ⅱ类土壤环境基准值时,仍会明显影响Cd污染下冬小麦幼苗根际土壤的生化功能特征.     

直流电场对根际土壤微生物群落的影响及其机理

电场作用下根际土壤微生物群落的变化与利用电场强化植物修复效率密切相关.文章利用改进的PCR-DGGE(多聚酶链式反应-变性梯度凝胶电泳)方法,研究了不同电场条件下根际土壤微生物群落多样性和相似性的变化,分析了直流电场对土壤微生物群落的影响机理.结果表明,电场对根际土壤微生物群落的影响与电场条件有关,合适的电场条件有助于增加土壤微生物群落的多样性,但是电场形式、强度和施加方式不当则会使土壤微生物群落的多样性和结构受到明显影响.电场作用下土壤性质的变化、电场对土壤微生物的迁移作用和致死效应、以及微生物对环境压力的生理响应等是电场影响土壤微生物群落的主要机制.为了避免电场对根际土壤微生物的不利影响,利用电场强化植物修复时需要采用合适的电场条件.     

2003~2010年长江下游两江段鱼类群落结构特征的年际变动

根据2003年3月~2010年3月长江下游安庆和常熟江段的定置网调查结果,应用多元统计分析方法对两江段鱼类群落结构的年际变化特征进行了描述分析。研究期内,安庆和常熟江段共出现鱼类67种,隶属12目22科50属。其中,安庆江段有50种,隶属6目11科34属,常熟江段有52种,隶属12目21科44属,两江段均是鲤形目的物种数占绝对优势。安庆江段共出现9种优势种,出现次数最多的优势种为鲫和瓦氏黄颡鱼,都是5次,出现次数最少的优势种为、黄尾鲴、鳜,都是1次;常熟江段共出现11种优势种,每年都出现的优势种有鳊、鲢和鲫,仅一年为优势种的有铜鱼、鲤和贝氏。Simper分析表明安庆江段群落组成平均相似度为61.47%,常熟江段群落组成平均相似度为73.36%,安庆和常熟江段平均相异度为76.84%,应用相似性分析检验得出安庆和常熟江段群落组成差异极显著。