Effect of Rotational Shepherding on Demographic and Genetic Connectivity of Calcareous Grassland Plants

Response to habitat fragmentation may not be generalized among species, in particular for plant communities with a variety of dispersal traits. Calcareous grasslands are one of the most species‐rich habitats in Central Europe, but abandonment of traditional management has caused a dramatic decline of calcareous grassland species. In the Southern Franconian Alb in Germany, reintroduction of rotational shepherding in previously abandoned grasslands has restored species diversity, and it has been suggested that sheep support seed dispersal among grasslands. We tested the effect of rotational shepherding on demographic and genetic connectivity of calcareous grassland specialist plants and whether the response of plant populations to shepherding was limited to species dispersed by animals (zoochory). Specifically, we tested competing dispersal models and source and focal patch properties to explain landscape connectivity with patch‐occupancy data of 31 species. We fitted the same connectivity models to patch occupancy and nuclear microsatellite data for the herb Dianthus carthusianorum (Carthusian pink). For 27 species, patch connectivity was explained by dispersal by rotational shepherding regardless of adaptations to zoochory, whereas population size (16% species) and patch area (0% species) of source patches were not important predictors of patch occupancy in most species. [Correction made after online publication, February 25, 2014: Population size and patch area percentages were mistakenly inverted, and have now been fixed.] Microsite diversity of focal patches significantly increased the model variance explained by patch occupancy in 90% of the species. For D. carthusianorum, patch connectivity through rotational shepherding explained both patch occupancy and population genetic diversity. Our results suggest shepherding provides dispersal for multiple plant species regardless of their dispersal adaptations and thus offers a useful approach to restore plant diversity in fragmented calcareous grasslands. Efectos del Pastoreo Rotacional sobre la Conectividad Genética y Demográfica de Plantas de Pastizales Calcáreos     

大坝截流前后金沙江观音岩水电站鱼类群落功能多样性的变化

人类活动通过对非生物因素和生物多样性的作用从而对生态系统功能产生了巨大的影响。大量的理论和实验研究表明,物种功能性状在连接群落组成改变和生态系统进程转变中起着重要作用。由于物种功能性状的差异,栖息环境改变后,群落中容易适应新环境的物种占据优势,难以适应的物种数量减少甚至消失,从而导致整个群落结构发生改变,进而使整个生态系统进程发生转变。通过评价金沙江观音岩水电站大坝截流前后鱼类群落组成情况,结合不同种类功能性状的差异,采用生物多样性评估方法和功能多样性指数分析方法两种不同手段,对比分析截流前后大坝下游鱼类群落结构和功能多样性的变化,从而分析大坝建设的生态效应。结果表明:Bray-Curtis相异指数前后差异较大,辛普森指数无明显变化;功能多样性指数的变化表明大坝截流对水体中体型较大,口下位,食谱宽度较窄的鱼类生存和活动造成了一定的破坏,导致拥有这些特征的鱼类数量减少甚至消失,降低了下游鱼类群落的功能多样性,进而对该区域整个生态系统功能产生影响。     

Response of anaerobes to methyl fluoride, 2-bromoethanesulfonate and hydrogen during acetate degradation

To use the selective inhibition method for quantitative analysis of acetate metabolism in methanogenic systems,the responses of microbial communities and metabolic activities,which were involved in anaerobic degradation of acetate,to the addition of methyl fluoride(CH3F),2-bromoethanesulfonate(BES)and hydrogen were investigated in a thermophilic batch experiment.Both the methanogenic inhibitors,i.e.,CH3F and BES,showed their effectiveness on inhibiting CH4 production,whereas acetate metabolism other than acetoclastic methanogenesis was stimulated by BES,as reflected by the fluctuated acetate concentration.Syntrophic acetate oxidation was thermodynamically blocked by hydrogen(H2),while H2-utilizing reactions as hydrogenotrophic methanogenesis and homoacetogenesis were correspondingly promoted.Results of PCR-DGGE fingerprinting showed that,CH3F did not influence the microbial populations significantly.However,the BES and hydrogen notably altered the bacterial community structures and increased the diversity.BES gradually changed the methanogenic community structure by affecting the existence of different populations to different levels,whilst H2 greatly changed the abundance of different methanogenic populations,and induced growth of new species.     

周年轮作休耕对土壤AMF群落和团聚体稳定性的影响

为探究轮作休耕对丛枝菌根真菌（AMF）群落组成及土壤团聚体稳定性的影响,以坡耕地红壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序和湿筛法分别测定AMF群落组成和团聚体,研究了苕子轮作玉米（V-C）、豌豆轮作玉米（P-C）、冬闲-玉米（F-C）和周年休耕（F-F）这4个处理下AMF群落组成及其与土壤养分和团聚体稳定性之间的关系.结果表明,F-F、V-C和P-C处理的>2 mm团聚体含量、R_0.25及MWD均显著高于F-C （P<0.05）,<0.25 mm团聚体含量均显著低于F-C （P<0.05）;F-F处理的ACE、Chao1和Shannon指数较F-C分别显著提高29.56%、35.78%和45.55%;球囊霉属（Glomus）为各处理AMF群落的优势属,盾巨孢囊霉属（Scutellospora）在各处理间差异显著（P<0.05）;PCoA分析发现,PC1和PC2分别累计解释了AMF群落组成差异的29.99%和22.40%;相关性分析表明,盾巨孢囊霉属与碱解氮（AN）和有机质（SOM）呈显著负相关（P<0.05）,与速效钾（AK）呈显著正相关（P<0.05）,球囊霉属与碱解氮呈显著正相关（P<0.05）;RDA分析表明,AMF多样性（Shannon指数）和盾巨孢囊霉属分别与>2 mm和2~1 mm团聚体含量显著正相关（P<0.05）.因此,周年休耕和苕子轮作玉米有利于提高土壤团聚体稳定性和改变AMF群落组成,研究结果为我国南方周年轮作系统提高土壤质量和推行合理轮作休耕模式提供理论依据和参考.     

华北平原典型城市土壤微生物群落时空变化规律及其驱动因子

微生物群落结构和功能受多种环境因素的共同影响,为阐明典型城市土壤中微生物群落的时空变化规律及其主要影响因素,亟需开展典型城市土壤中微生物群落时空动态变化特征研究.鉴于此,选取华北平原典型城市——石家庄市为研究区,共设置12个采样点,分别于2021年6月（夏季）和9月（秋季）采集表层土壤,并利用16S rRNA高通量测序技术对土壤中微生物群落结构及功能进行研究,探究其时空变化规律;同时运用Pearson相关性分析建立微生物群落与环境因子间的相关性,识别微生物群落时空变化的主要驱动因子.结果表明：①石家庄市表层土壤中主要优势菌门为放线菌（Actinobacteriota）和变形菌（Proteobacteria）;就季节变化而言,在门水平上,Actinobacteriota和Proteobacteria相对丰度均呈降低趋势;在属水平上,夏季主要优势菌属为节杆菌属（Arthrobacter）和未知分类菌属,秋季主要优势菌属为Arthrobacter和Candidatus_Nitrocosmicus,且优势菌属呈显著季节差异（P<0.05）;②就季节变化而言,Simpson、Ace和Chao指数均值呈升高趋势,而OTU均值呈降低趋势;就空间差异而言,Shannon指数和Simpson指数呈显著空间差异（P<0.01和P<0.05）;③各类功能基因无显著季节和空间差异;其中能源生产和转换类功能基因相对丰度最高,在夏季和秋季的相对丰度分别为24.06%~24.84%和24.63%~25.98%;④微生物群落结构组成、多样性指数和功能基因与喹诺酮类抗生素（QNs）、总磷（TP）和硝氮（NO₃^--N）呈显著相关,且与QNs显著相关性最强（|r| >0.900）;这表明在石家庄市表层土壤中抗生素成为影响微生物群落变化的主要驱动因素.因此,为保障城市土壤中微生物群落结构和功能稳定,应进一步加强土壤中抗生素污染的综合管控.     

芦芽山华北落叶松林土壤剖面细菌群落分布格局

微生物群落是维持森林土壤生态系统结构和功能的关键组分.细菌群落在土壤剖面上的垂直分布对森林土壤碳库和土壤营养循环具有重要影响.利用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析了芦芽山华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林腐殖质层及0～80 cm土层细菌群落特征,探究影响土壤剖面细菌群落结构的驱动机制.结果表明,细菌群落的α多样性随土壤深度的增加显著单调降低,群落结构在土壤剖面上有显著差异.放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度随着土壤深度增加而降低;酸杆菌门(Acidobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)的相对丰度随土层深度的增加而增加.RDA分析结果表明,土壤NH⁺₄、 TC、 TS、 WCS、 pH、 NO^-₃和TP是决定土壤剖面细菌群落结构的重要因子,其中pH的影响最为显著.分子生态网络分析表明,凋落物层和亚表层土壤(10～20 cm)细菌群落的复杂性较高,深层(40～80 cm)土壤细...     

富炭硅肥对水稻土铁还原菌群落特征的影响

为了探究富炭硅肥施加处理对稻田土壤铁还原菌相对丰度、多样性及群落结构的影响,以福州平原稻田为研究对象,分别设置对照组及3种不同剂量（300,600和900kg/hm²）富炭硅肥施加处理组.研究结果表明：施加富炭硅肥有助于土壤铁还原菌的生长和繁殖,其中600kg/hm²施加处理对铁还原菌的生长影响最为显著（P<0.05）.由Shannon指数可知,3种施加处理均使晚稻拔节期土壤铁还原菌多样性有所下降,以300kg/hm²施加处理组多样性指数降低最为明显,较对照组降低了29.4%.在早、晚稻拔节期土壤中共鉴定出5个菌门,其中变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和厚壁菌门（Firmicutes）的占比之和平均高达95%以上,是稻田土壤中的优势菌门.施加富炭硅肥后,早稻拔节期土壤中拟杆菌属（Bacteroides）的相对丰度显著提高（P<0.05）,而厌氧粘细菌属（Anaeromyxobacter）的相对丰度则有所降低.此外,环境因子与稻田土壤铁还原菌的相对丰度具有相关性,Desulfovibrio的相对丰度与土壤pH值呈显著正相关（P<0.05）,Anaeromyxobacter的相对丰度与土壤温度（ST）呈显著正相关（P<0.05）.     

热振森林大型土壤动物群落特征及其影响因素

为了解西藏拉萨市林周县热振国家森林公园不同海拔大型土壤动物群落的空间分布特征及其与环境因子的关系,于2021年7月(夏季)根据其地理特征设置了三个不同海拔共9个样地.采用手捡法对大型土壤动物进行收集,并将其保存在75%酒精的收集管中,同时测定相应的环境因子.共捕获大型土壤动物1427个,经形态学鉴定隶属于2门5纲15目21科,其中优势类群为姬马陆科(Julidae)和蚁科(Formicidae),占总捕获量的66.0%.常见类群共10类,占总捕获量的31.3%;稀有类群占总捕获量的2.7%.热振国家森林公园大型土壤动物的类群、Shannon多样性指数、均匀度指数和优势度指数在三个不同海拔之间无显著性差异(P>0.05).大型土壤动物群落Jaccard相似性系数位于0.15~0.77.Pearson相关性结果显示,大型土壤动物个体数与海拔呈极显著负相关(P<0.01),与土壤温度和pH呈显著正相关(P<0.05);冗余分析显示,排序轴1和轴2共同解释了的类群组成变化的55.0%,全磷(TP)和有效磷(AP)为显著性解释变量,对大型土壤动物群落的解释率分别为29.6%和18.5%,是影响大型土壤动物群落的主要环境因子.     

砷污染湿地生境下土壤微生物多样性及群落结构特征

为研究As（砷）污染对微生物多样性的影响,找寻有利于As污染修复的抗As菌种,利用高通量测序技术分析As胁迫〔w（As）分别为0、80、100、150、200和400 mg/kg,依次记为AT0组、AT80组、AT100组、AT150组、AT200组和AT400组〕对湿地生境中土壤微生物多样性及群落结构特征的影响.结果表明:As污染会引起微生物多样性和群落结构的变化,但并不是简单的负相关.在各处理组中,AT80组的土壤中微生物多样性最高,OTU（operational taxonomic units）数高达1 849,较未经As处理的AT0组增加了58.9%,说明低As胁迫在一定程度上会刺激As敏感微生物的生长繁殖,如Desulfovibrio（脱硫弧菌属）和Allobaculum等菌属,使群落结构更加复杂多样.高w（As）（400 mg/kg）对微生物有明显的抑制作用,导致某些物种消亡和多样性下降.As胁迫会诱导抗As微生物〔如Pseuomonas（假单胞菌属）〕成为优势类群,群落结构趋于稳定、单一.微生物群落结构对不同w（As）胁迫有明显的响应特征,可作为As污染湿地土壤质量评价的灵敏指标.在AT400组中存在大量的Pseudomonas veronii,可为As污染湿地微生物修复提供借鉴.研究显示,微生物对As污染具有较为敏感的响应,其中,Proteobacteria（变形菌门）和Firmicutes（厚壁菌门）为As污染生境中微生物优势门类并且与非专性吸附态As和谷胱甘肽含量呈正相关.      

三岔湖沉积物中葡萄糖脱氢酶gcd基因的多样性及其与环境因子的关系

为了研究沉积物中葡萄糖脱氢酶gcd基因多样性及其与环境因子的关系,揭示对水体富营养化有重要影响的微生物类群,分别于2017年的春季和秋季对三岔湖沉积物及其表层上覆水采样,对沉积物基因组DNA的gcd基因进行高通量测序,分析gcd基因多样性和群落结构特征,探讨其与环境因子之间的关系.结果表明:①12个样品共得到219 778条有效序列,分属于6门、9纲、15目、29科、46属、610个OTUs,主要来源于变形菌门（25.10%~98.85%）、酸杆菌门（0~3.99%）.②gcd基因序列系统发育树分为两支,四亚支,基因序列主要归属于根瘤菌目、伯克氏菌目、海洋螺菌目、假单胞菌目、酸杆菌目.③gcd基因的生物多样性大小为春季>秋季,湖中心>湖坝>湖尾;在gcd基因细菌群落组成上,季节性变化对L1、L2、L3、L5采样点影响较小,而对L4和L6采样点影响较大.④gcd基因的生物多样性与ρ（DO）、w（TP）、w（HCl-P）、ρ（DTP）显著相关,gcd基因的OTU组成和分布与ρ（DO）、ρ（DTP）显著相关.研究显示,三岔湖水体沉积物中的gcd基因具有较高的生物多样性,组成和分布呈现异质性,对ρ（DTP）具有重要影响作用.