高通量测序技术研究典型湖泊岸边陆向深层土壤中厌氧氨氧化细菌的群落结构

为研究具有富营养化特征的白洋淀湖泊岸边陆向深层土壤中厌氧氨氧化细菌的群落结构组成,针对厌氧氨氧化的功能基因hzs B(联氨合成酶关键基因)进行高通量测序.结果显示,白洋淀湖泊岸边陆向深层土壤共8个样品处理后共得到77082条序列,在相似度90%下聚类得到40个OTUs.多样性分析(OTUs水平)表明,在白洋淀湖泊岸边近湖岸交界处,上层土壤中厌氧氨氧化细菌的群落多样性要高于下层,而在远湖岸交界处则相反,下层土壤中厌氧氨氧化细菌的群落多样性要高于上层土壤.PCo A分析(OTUs水平)表明,近湖岸交界处采样点各不同深度土壤层之间的厌氧氨氧化细菌的群落结构更相似,而远湖岸界面处采样点各不同深度之间的厌氧氨氧化细菌的群落结构差异较大.群落结构分析表明,在白洋淀湖泊岸边陆向深层土壤中,序列隶属于Candidatus‘Brocadia anammoxidans’(34.07%)、Candidatus‘Brocadia fulgida’(24.66%)、Candidatus‘Jettenia sp.’(3.00%)、Candidatus‘Kuenenia sp.’(0.22%)、Candidatus‘Scalindua sp.’(0.08%)及与Genbank中已探明的厌氧氨氧化细菌亲缘关系较远的Anammox-like cluster(37.98%).相关性分析(p0.10)表明,在白洋淀湖泊岸边陆向深层土壤中,厌氧氨氧化细菌α-多样性指数中丰富度Chao指数与含水率(MC)呈负相关,多样性Shannon指数与氨氮(NH+4)呈负相关,优势度Simpson指数与NH+4呈正相关;但厌氧氨氧化细菌群落组成中Candidatus‘Brocadia anammoxidans’的富集与总碳(TC)及总硫(TS)含量呈正相关.综上,本文针对厌氧氨氧化功能基因hzs B扩增进行高通量测序,一定程度上揭示了具有富营养化特征的白洋淀湖泊岸边陆向深层土壤中厌氧氨氧化细菌的多样性、群落组成及其与土壤环境因子的关系.     

三峡水库大宁河支流浮游植物演变过程及其驱动因素

基于大宁河不同水文期(2012-04-27~2013-01-19)的监测数据,运用数理统计分析手段,探索三峡水库支流浮游植物不同水文期演替模式及其影响因素.结果表明:1研究期间表层叶绿素浓度和藻类细胞密度最大值均出现在汛限期,依次是蓄水期、泄水期和高水位运行期.基于生态功能组原理,不同水文期大宁河的浮游植物演替模式为:CR-R(高水位运行期)-CS(泄水期)-CR/CS(汛限期)-R-CR(蓄水期).2丰富度指数最大值出现在蓄水期,最小值出现在高水位运行期和泄水期;均匀度指数最大值出现在汛限期,最小值出现在高水位运行期和泄水期;多样性指数最大值出现在汛限期,最小值出现在蓄水期和泄水期;演替速率最高值出现在蓄水期,最低值出现在泄水期.3利用数理统计分析方法,高水位运行期,浮游植物生物量与生境参数并不存在显著的相关关系,水动力参数(RSCW)和光热参数(Et和Ef*)是影响浮游植物群落结构的关键要素;泄水期,Et和Ef*均与浮游植物生物量呈显著正相关,营养盐参数(TP)与浮游植物生物量呈显著负相关关系,营养盐参数(TP)和光热参数[Deu(λPAR)/Dmix]是影响浮游植物群落结构的关键要素;汛限期,光热参数(Ef*)与浮游植物生物量呈显著正相关,营养盐参数(TP)与浮游植物生物量呈显著负相关关系,光热参数([Deu(λPAR)/Dmix]、Et和Ef*)和营养盐参数(TP)是影响浮游植物群落结构的关键要素;在蓄水期,TP与Chl-a浓度呈极显著正相关关系,光热参数[Deu(λPAR)/Dmix]是影响浮游植物群落结构的关键要素.     

莠去津对野生植物群落下土壤微生物功能多样性的影响

为探明亚致死剂量农药对土壤微生物多样性影响,基于大田控制试验,采用Biolog-ECO微平板技术分析喷施亚致死剂量的莠去津对野生植物群落下土壤微生物群落功能多样性的影响.结果表明:① 莠去津的喷施浓度对土壤微生物群落利用全部碳源的能力无显著影响（P>0.05）,但与喷施处理后第30天相比,处理后第60天的土壤微生物群落利用全部碳源的能力有所降低,其中处理Ⅰ〔喷施浓度（以质量浓度计）为1 200 g/hm2〕、处理Ⅲ（喷施浓度为300 g/hm2）显著下降（P < 0.05）,而CK（对照组）、处理Ⅱ（喷施浓度为600 g/hm2）降低程度不显著（P>0.05）,并且其各处理间土壤微生物群落对全部碳源的利用能力大小为CK >处理Ⅲ >处理Ⅱ >处理Ⅰ.② 喷施处理后第30天土壤微生物群落对碳水化合物类碳源的利用能力最强,对羧酸类碳源的利用能力相对较弱;喷施处理后第60天土壤微生物群落对碳水化合物类碳源的利用能力降幅最大,处理Ⅰ、处理Ⅱ、处理Ⅲ分别下降了0.63、0.78、0.85、0.76.③ 喷施除草剂后第30天处理Ⅱ的Shannon-Wiener指数和Simpson指数显著低于其他处理（P < 0.05）,而第60天各处理间多样性指数无显著差异;与喷施处理后第30天相比,第60天各处理多样性指数都有所下降,但没有显著差异（P>0.05）.④ 对土壤微生物群落碳源利用能力进行主成分分析结果显示,提取的与土壤微生物碳源利用相关的主成分累积贡献率为86.6%,主成分1能够区分喷施处理后两个时期的土壤微生物群落特征.⑤ 冗余分析（RDA）表明,pH是土壤微生物利用碳源能力差异的重要影响因素之一.研究显示,除草剂莠去津的施用可在一定程度上降低野生植物群落下土壤微生物群落功能多样性.      

贵阳城市环境功能定位研究

环境功能定位是城市环境总体规划的重要组成内容和出发点,同时也是城市维持环境功能、环境形态和环境安全的基础。文章以第二批城市环境总体规划试点城市之一的贵阳市为案例,结合城市环境功能定位的经验方法,从大系统和长周期角度出发,分析了长江流域和长江经济带对贵阳市的环境功能需求,梳理了贵阳市环境问题演变和与工业化、城镇化发展历程之间的相互关系,对比分析了贵阳市在西南地区主要城市中的环境比较优势,最终得出贵阳市的4大环境功能定位。最后分析了贵阳市发挥4大环境功能存在的问题和挑战,并且提出了相应的对策建议。     

生态保护红线在实践过程中的问题剖析——以湖北宜昌为例

宜昌市生态保护红线于2015年1月正式颁布实施,文章结合宜昌市生态保护红线的应用情况,剖析了生态功能红线、水环境质量红线及大气环境质量红线在实践过程中存在的主要问题,同时,对生态保护红线管理机制需要解决的重点问题进行了阐述。     

关于水土保持生态服务功能及其价值的探讨

随着社会的不断发展,人们对于生态系统的重视程度也在不断提升,而本文也主要对水土保持生态服务功能及其价值进行了相应的探讨,以期能更好地实现保持稳定的生态系统。     

普定喀斯特生态系统观测研究站的生物样地建设与监测工作

生长和适应于喀斯特地貌环境的生态系统,即喀斯特生态系统,因人类活动干扰和石漠化进程影响,其结构和功能均发生退化,因此,定位、长期监测喀斯特生态系统的组成、结构、过程和功能,以及人类活动的影响和响应,对研究该类特殊生态系统的格局和动态变化具有重要意义。作为中国科学院生态系统观测网络(CERN)仅有的两个喀斯特台站之一,普定喀斯特生态系统观测研究站的生物监测总目标是开展喀斯特高原常绿落叶阔叶混交林的植被生态学(结构、过程、功能)监测与研究,及其退化植被的恢复生态学示范,建立喀斯特植被恢复与重建的优化模式和范式。本文初步介绍了普定站的生物观测网络,以普定县后寨河流域的天龙山常绿落叶阔叶混交林样地作为永久监测样地(主观测场),以陈旗不同干扰方式下的植被恢复样地、赵家田皆伐样地、沙湾主站址退耕样地作为辅助监测样地(辅观测场),以高羊河流域陈家寨坡耕地恢复和滇柏林改造样地作为生态重建示范样地(辅观测场),配合流域内外诸多样地与试验点(站区调查点),可初步定位监测和预测代表性喀斯特森林和灌丛的长期变化与未来发展趋势。     

汝溪河浮游硅藻功能群特征及其与环境因子相关性分析

基于不同水文期特点,分别在平水期(2014年4月)、丰水期(2014年7月)、枯水期(2014年12月)对三峡库区支流汝溪河的浮游硅藻及理化参数进行采样监测,应用功能群分类和数理统计分析等手段,探讨汝溪河不同水文期浮游硅藻功能群特征及其与环境因子间的相互关系.结果表明:3个水文期,汝溪河共发现浮游硅藻功能群10个,分别为A、B、C、D、L_o、MP、P、T_B、X3、S1类群,其中种类最多的功能群是MP类群,数量最多的是D类群.多元逐步回归分析发现,影响平水期功能类群密度最重要的环境因子为总氮(TN);与丰水期功能群密度显著相关的环境因子为透明度(SD);浊度(Tur)、碱度和pH以及电导率则是影响枯水期功能群密度的主要环境因子.RDA分析结果显示,影响汝溪河浮游硅藻功能群多样性的主要环境因子含水温(WT)、电导率(Spc)、氧化还原电位(ORP)、溶解氧(DO)、硝态氮(NO_3~--N)等.因此,功能群能较好反映汝溪河的生境特点,而氮营养元素对汝溪河浮游植物功能群变化及水质的影响应引起关注.     

接种混合功能细菌降低黑麦草体内菲和芘污染的机理初探

本研究通过批量降解试验,探讨了功能菌株Massilia sp. Pn2和Mycobacterium flavescens 033降解菲和芘的基本动力学过程和规律;重点采用温室盆栽试验,研究了接种混合菌株对黑麦草体内PAHs含量及多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)活性的影响.结果表明,菌株Pn2和033可以分别利用菲和芘作为碳源和能源进行生长;在30℃、pH=7.0条件下,菌株Pn2和033对100 mg·L~(-1)菲和50 mg·L~(-1)芘的降解率分别高达99.7%和98.3%,降解半衰期分别为0.34 d和0.95 d(R~20.98).与接种灭活混合菌株对比,接种混合菌株Pn2和033显著地降低了黑麦草体内菲和芘的含量和积累量(p0.05),并阻控菲和芘由黑麦草根向茎叶转移.同时,接种混合菌株Pn2和033显著地提高了黑麦草根和茎叶中POD(p0.05)活性,该酶能够促进黑麦草体内超氧自由基的清除,并保护细胞免受PAHs损伤,进而影响PAHs在黑麦草体内的代谢过程.研究结果为阐明接种混合功能菌降低植物体内PAHs污染的作用机理提供了一定的参考价值.     

功能区土地利用碳收支空间分异及碳补偿分区——以武汉城市圈为例

开展功能区土地利用碳收支评估并构建碳补偿分区优化框架,对于制定适应各功能区低碳策略、指导补偿额度流向、推动区域协调发展具有重要现实意义。以武汉城市圈县域为基本单元,在分析主体功能区划下土地利用碳收支空间分异特征的基础上,借助标准显示性比较优势指数法、SOM-K-means模型、二维关联矩阵等方法,对武汉城市圈进行了碳补偿类型区划分及优化。结果表明：武汉城市圈各县域土地利用碳排放总量地区差异显著,呈现“西高东低,中心最高”空间分布格局;主体功能区划下土地利用碳排放、碳吸收均具有明显空间分异特征,碳吸收与碳排放呈现出一定程度的相对空间分布趋势;武汉城市圈共有16个碳补偿支付区、11个碳补偿获补区以及12个碳补偿平衡区;结合主体功能区规划战略目标,最终形成7类碳补偿空间优化区,并对每一类型区提出了相应的低碳发展方向及策略。