冬青和女贞叶表面颗粒物微形态及叶际细菌群落结构

植物叶表面颗粒物和微生物的结构动态对近地表环境和生态具有重要意义.本研究以青岛市不同功能区冬青和女贞植物的新鲜叶片为研究对象,利用环境扫描电镜观察叶表面颗粒物与微生物微形态特征及季节变化规律;采用Illumina高通量测序技术分析植物叶际细菌群落结构.结果表明,冬青和女贞植物叶片颗粒物滞留量秋、冬季节高于春、夏两季,两种植物叶片更易滞留PM₁₀和PM_2.5,但冬青叶片的滞尘能力尤其是对粒径大于10 μm的颗粒物滞留效果高于女贞,城市主干道植物叶片滞尘能力高于文教区和城市公园植物,受地面扬尘和汽车尾气影响较大;另植物叶际微生物组成存在季节差异,叶片易滞留不同类型真菌、真菌孢子及菌丝体等,且两种植物因叶片革质更适宜菌丝体生长,此外女贞叶表皮还易镶嵌一种表面均匀褶皱的真菌孢子,微生物丰富度城市公园 > 城市主干道 > 文教区,湿度对微生物的生长繁殖呈现积极影响;高通量测序下不同季节的冬青和女贞植物叶际细菌群落差异显著,春季植物叶际细菌丰度最高,夏季最低,两种植物叶际细菌相对丰度最高的优势菌门和优势菌纲为变形菌门（Proteobacteria）和γ-变形菌纲（γ-Proteobacteria）,且同一功能区两种植物共用一个核心微生物群,另外受地面扬尘污染严重的城市主干道植物叶际细菌群落结构与其他两个功能区差异明显.本研究结果证明城市不同功能区典型绿化植物叶表面颗粒物与微生物群落结构之间存在显著相关性,为城市绿化建设提供参考.     

基于16S rRNA高通量测序的北运河水体及沉积物微生物群落组成对比分析

微生物群落在沉积物和水生态系统中的物质循环中发挥重要作用,是水生态系统与沉积物之间污染物质交换的桥梁.但非常规补给水源扰动和闸坝、衬砌截流为主的城市河道水体和沉积物微生物对比研究并不多见,基于此以高度人工化的北运河京津冀段为研究区域,尝试利用高通量测序结果对水体和沉积物微生物群落组成差异进行分析.结果表明,北运河沉积物较水体具有更高的微生物群落α多样性,β多样性则表现为水体中微生物群落较沉积物群落的相似性更高.变形杆菌门（Proteobacteria）丰度在水体与沉积物中无显著差异,且在两种生境条件下均为优势类群.α变形杆菌纲（α-Proteobacteria）、放线杆菌门（Actinobacteria）、蓝藻门（Cyanobacteria）和疣微菌门（Verrucomicrobia）在水体中的丰度较高,而γ变形杆菌纲（γ-Proteobacteria）、δ变形杆菌纲（δ-Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、厚壁菌门（Firmicutes）和酸杆菌门（Acidobacteria）则在沉积物中有着更高丰度.好氧或兼性厌氧菌为主的水体类群和厌氧菌为主的沉积物类群体现出两者生境差异,沉积物中蕴含的病原菌存在二次释放到水体中的危险.研究结果为揭示高度人工化的、非常规补给水源补充下的和城市河道污染胁迫下的微生物群落变化机制提供科学依据.     

我国典型森林土壤微生物驱动的氮代谢途径特征解析

微生物介导的氮代谢途径对生态系统结构和功能稳定性的维持起着重要作用,阐明微生物群落与氮代谢途径之间的关系可以从微观水平上扩展对氮代谢途径的理解.然而,微生物的基因水平转移使得基于分类学的方法并不能说明两者之间的关系.有研究表明,功能性状影响着群落构建和生态系统功能,将基于功能性状的研究方法应用于土壤微生物能更好地说明氮代谢途径的特征.因此,本文选择5种我国典型森林土壤,包括黑土（黑龙江哈尔滨）、暗棕壤（吉林长白山）、黄棕壤（湖北武汉）、红壤（福建福州）和砖红壤（海南乐东）,利用可以量化微生物功能性状的宏基因组技术对不同森林土的氮代谢途径特征进行了研究,主要包括氨同化、硝酸盐异化还原、硝酸盐同化还原、反硝化、硝化、固氮和厌氧氨氧化过程.结果表明,细菌序列在宏基因组文库中占主导位置,占所有序列的98.02%,且所涉及的几种氮代谢途径在细菌中都被检测到.5种森林土有着相同的氮代谢途径特征,即氨同化是细菌中检出频率最高的氮代谢途径,每百万个带注释的细菌序列平均检测到2830个氨同化途径的功能基因,固氮和厌氧氨氧化代谢途径检出频率较低,每百万个序列分别只检测到28.3和10.7个功能基因.不同森林土壤中同一氮代谢过程可由不同的微生物参与,且负责整个氮代谢途径的微生物的群落结构不完全相同.     

基于Esteban-Marquillas拓展模型的中国农业增长的演进特征

论文基于偏离-份额法的Esteban-Marquillas拓展模型,从份额分量、结构分量、净竞争分量和资源配置分量4方面系统研究了1985—2014年间中国农业生产规模及结构的演进特征。结果表明：1）研究期间,中国农业增加值呈现阶段式增长,种植业和牧业是导致农业增长的主要产业,黄淮海区和长江中下游区是全国农业增长的主要区域。2）八大粮食生产区农业产业份额分量均表现出先剧烈波动、后稳步增长的发展态势;各区域产业结构优势总体较弱且进一步下降;净竞争分量变化具有波动性,种植业、渔业促进区域农业总体竞争力的作用增强,林业和牧业的促进作用减弱;种植业和林业改善区域农业资源配置效应的作用增强,牧业和渔业则相对减弱。3）建议各区域结合产业发展优势,制定相关政策加强区域资源整合、农产品流通与技术合作,促进地区农业稳定发展。研究结果可为我国农业生产结构优化及差异化的发展策略制定提供依据。     

贫营养条件下IAMBR污泥微生物群落结构的演变

采用PCR-DGGE技术并结合系统处理效果研究了贫营养条件下IAMBR污泥微生物群落结构,结果表明:IAMBR污泥中总细菌多样性特征、相似性特征和种群归属特征具有高度的协同性.运行前18天,氨氮去除率由95%降至73%后增加至82%,同时SVI值由123.7mL/g升至135.2mL/g再降至128.4mL/g.微生物群落在试验末期演替剧烈,总细菌相似性指数下降到63.6%,SVI值最终升至132.5mL/g.通过克隆测序分析,IAMBR系统中微生物菌种大部分为未培养菌种,其中亚硝化螺菌属占据优势地位,说明贫营养环境对IAMBR微生物群落产生不良影响,污泥微生物功能性指向明显,即硝化功能菌占据优势地位.     

北运河沉积物中氨氧化微生物的群落特征

采用T-RFLP、RT-qPCR和克隆测序等分子生物学技术,以氨单加氧酶基因(amoA)为分子标记,研究了北运河表层沉积物中氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的群落多样性、丰度、系统发育及其与环境因子的响应关系.结果表明,沉积物中AOB的群落多样性和丰度均高于AOA,是北运河沉积物中氨氧化过程的主要功能微生物.沉积物中氨氧化微生物群落结构沿干流和支流存在明显的空间分异,而AOA的种类组成空间差异较小;沉积物的氨氮(NH4+)和硝态氮(NO3﹣+NO2﹣)是影响氨氧化微生物群落特征的主要因子,AOB对环境变化的敏感性更高;AOA和AOB的amoA基因拷贝数分别为1.32×105~1.91×106copies/g、5.39×105~8.3×106copies/g.闸坝下游沉积物的氨氧化微生物丰度最高.系统发育分析表明,amoA基因序列多属于土壤/沉积物分支,较多AOB的克隆序列与土壤亚硝化螺菌属(Nitrosospira)的类群相似性可达98%.受污水处理厂退水的影响,部分amoA基因序列与污水处理厂废水和活性污泥中发现的类群同源性高.污染物质来源、支流汇入和闸坝拦截对河流沉积物氨氧化微生物的群落特征影响显著.     

不同SBR系统N2O排放及微生物群落比较

为了解污水脱氮中微生物群落对N₂O排放的影响,在相同的工艺条件下,研究了制药厂(A)和啤酒厂(B)2种不同来源污泥在SBR系统中的N₂O排放特性.结果发现:①A和B 2个系统总氮去除率在97.5%和98.6%的情况下,脱氮中N₂O态氮所占比例分别为6.35%和2.84%,相差2倍以上.②A系统的N₂O排放时期主要集中在好氧硝化段,而B系统则主要集中在缺氧反硝化段.③在1个脱氮周期内,A系统只有1个N₂O排放高峰,出现在好氧硝化段(第3小时);而B系统有2个N₂O排放高峰,分别出现在好氧硝化段(第3小时)和缺氧反硝化段(第6小时).采用PCR-DGGE技术分析微生物群落特征发现,A系统和B系统的微生物群落有明显差异,表明污水脱氮中微生物群落是影响N₂O排放的重要因素.通过优化微生物群落结构,可有效控制污水脱氮中N₂O排放.      

半干旱黄土区自然恢复与人工造林恢复植被群落对比研究

为研究半干旱黄土区高效植被恢复途径,选取陕西省吴起县境内的合沟封禁流域和柴沟人工造林流域为研究区,在两流域内,沿顺坡和横坡方向,选择一系列20 m×20 m的样地,各组成2条样带。在每个样地内的对角线交点和对角线四分之一处选取5个样方进行植被调查,草本样方和乔灌样方的尺寸分别为1 m×1 m和5 m×5 m。共获得草本样方185个、乔灌木样方80个,其中,合沟封禁流域105个,均为草本样方,柴沟人工造林流域草本样方与乔灌样方各80个。运用植物生态学和植物群落学方法,调查各样方内的植物种类、株数、株高、盖度、地上生物量以及树木基茎、树高、冠幅等植被群落特征指标,并在此基础上对两流域的植被群落特征进行对比分析。结果表明：（1）两流域的植被种类共61种,其中柴沟人工造林流域46种,合沟封禁流域51种,共存物种36种;（2）经过10年生态恢复,柴沟人工造林流域已形成乔-灌-草群落,合沟封禁流域仍为草本群落,且两流域草本群落均以铁杆蒿（Artemisia sacrorum Ledeb.）和茭蒿（Artemisiagiraldii Pamp.）为主要建群种;（3）柴沟人工造林流域的植被盖度、平均高、生物量均明显高于合沟封禁流域的相应指标。两流域植物群落Simpson指数和Shannon-Weiner指数差异较小,Sorensen指数为0.742,主要草本植物种的指标差异不显著。以上特征反映出,在半干旱黄土区,适宜的人工造林可加速该区植被恢复的进程。     

上海大莲湖水域浮游植物群落结构特征及水质评价

分别于2009年春、夏、秋、冬4季对上海大莲湖水域浮游植物和水质进行了4次采样调查,应用Pielou均匀度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Margalef物种丰富度指数及优势度等指标分析了不同季节大莲湖水域浮游植物的群落结构特征;并结合理化指标,对大莲湖水域的水体营养状况进行了综合评价。结果表明,大莲湖水域检出浮游植物共计7门40属64种,其中,以绿藻门种类数最多,其次是蓝藻门和硅藻门;浮游植物密度变化范围为0.35×106~10.87×106L-1;浮游植物优势种季节性变化明显,优势种种类较多,为9~14种,优势度不高,变化范围为0.02~0.60。依据浮游植物密度、优势种等群落结构特征评价得出,大莲湖水域水质介于中营养化至富营养化状态之间;由Pielou均匀度指数、Shannon-Wiener多样性指数及Margalef物种丰富度指数得出的评价结果差异较大,其中利用Pielou均匀度指数获得的评价结果与依据理化指标、浮游植物密度及优势种获得的评价结果基本一致,说明该指数适用于大莲湖水域水体营养状态的评价。     

论煤矿城市塌陷区和露天采矿区的生态重建战略问题

本文对上述不同地区煤矿塌陷区和露天采矿区的生态重建战略问题分别进行了论述。