生态恢复下湿地土壤微生物研究进展

随着社会经济的发展,湿地破坏日趋严重,退化湿地生态恢复成为当前科学研究的热点。土壤微生物在调控湿地生物地球化学过程和维持生态系统功能等方面均起着十分重要的作用。探讨湿地土壤微生物在生态恢复下变化及响应机制,有利于认识湿地生态系统恢复过程。通过对湿地生态恢复下土壤微生物群落结构、土壤微生物量、土壤酶活性和微生物降解功能等几个方面进行研究综述,提出了当前利用土壤微生物在恢复湿地方面存在的问题,并对湿地生态恢复后土壤微生物的进一步研究提出几个需要注意的方面,对今后土壤微生物湿地修复方面的研究具有一定的参考价值。     

环境因素对湿地土壤微生物群落影响研究进展

湿地生态系统具有水陆过渡带的重要特征,在养分循环、能量流动、环境净化、维持生态平衡等方面有着重要的生态环境功能。土壤微生物是湿地生态系统的重要组成部分,对于深入探讨湿地生态系统结构和功能具有非常重要的作用。总结了湿地生态系统土壤微生物组成与多样性的相关研究,综述了植被、盐度、水分、污染物等环境因素对微生物的影响,并对其未来的研究方向进行展望,提出加强分子生物学技术在湿地土壤微生物领域的应用、扩大环境因素的研究范围、采用多因素综合分析方法的研究方向。     

湿地生态系统中主要功能微生物研究进展

阐述了湿地生态系统中主要功能微生物的多样性特点,以及主要功能微生物群落结构多样性在地域、环境、湿地类型中的差异;概括了主要功能微生物在湿地中污染物的降解、温室气体释放等方面的作用;概述了氨氧化微生物、产甲烷古菌和甲烷氧化细菌、反硝化细菌和真菌以及硫酸盐还原菌与硫氧化细菌等主要功能微生物的相关研究进展;总结了植被和养分元素对湿地生态系统中微生物影响的研究成果。针对各种外在因素影响湿地微生物的详细机制尚不明确,湿地生态系统中植被与微生物多样性的关系存在争议,以及湿地微生物在净化污水、温室气体排放等方面功能类群及分布特点研究相对匮乏等问题,提出了湿地功能微生物研究的发展方向。     

黄河三角洲湿地土壤中功能微生物群落的结构特征和影响因素研究进展北大核心CSCD

黄河三角洲湿地拥有丰富的微生物资源,明确该湿地的功能微生物群落结构特征及其驱动因素,对黄河三角洲湿地环境保护与土壤微生物资源的合理开发与利用具有重要意义。概述了参与黄河三角洲湿地土壤地球化学循环的功能微生物群落的组成,总结了土壤含盐量、土壤深度、植物类型、水淹状况和湿地类型等因素对微生物群落结构的影响。综述结果表明,黄河三角洲湿地土壤中亚硝基菌属(Nitrososphaeria)和根瘤菌属(Rhizobium)微生物介导的氮循环、真菌、固碳细菌、甲烷氧化细菌和产甲烷菌介导的碳循环、解磷菌和丛枝菌根真菌介导的磷循环、delta-变形菌纲下的硫酸盐还原菌介导的硫循环,在区域地球化学循环和污染物降解中起到重要作用;子囊菌门、变形杆菌门、厚壁菌门和放线菌门微生物是功能微生物群落的优势耐盐微生物;通过分析黄河三角洲湿地土壤中与污染物降解相关的功能微生物,对利用土著植物和耐盐微生物构建被污染土壤的原位生物修复系统进行了展望,以期从微生物角度为黄河三角洲湿地的保护和生态修复提供参考依据。     

中国湿生芦苇群落退化研究现状

芦苇群落是湿地生态系统的先锋植物群落,作为湿生、半湿生生态系统的主要生产者,是水体生态系统中物流和能流的物质基础,具有维持生态系统生物多样性和环境稳定性等功能。由于社会经济发展与生态保护之间的矛盾,湿地芦苇群落受到严重破坏。综述了芦苇群落退化的主要现状,同时总结分析了芦苇在水分、盐分、水质等逆境胁迫下,以及土壤养分等与群落生长的关系,认为针对种群退化研究的整体水平还需微观层次的探索和支持。     

非生物因子对松嫩平原西部石油污染湿草甸土壤微生物的影响

为了完善松嫩平原西部油田区盐碱化湿地中微生物生态学状况和生态功能研究,对松嫩平原西部6个油田区的湿草甸土壤中石油烃含量、有机质含量、总氮含量、总磷含量、pH、含水量、电导率以及土壤微生物平板计数和微生物群落BiologEcoplate代谢活性进行测定,揭示油田区湿草甸非生物因子对土壤微生物的影响。结果表明,不同程度石油污染下的湿草甸土壤微生物数量和代谢活性存在显著差异;土壤微生物数量和群落代谢活性随石油烃含量的增加而增大,当石油烃含量为5603mg/kg时,二者都达到了峰值;石油烃促进了油田区湿草甸土壤微生物的生长,使微生物群落代谢活性增强,提高了微生物对底物碳源的利用能力;土壤其他非生物因子对土壤微生物数量和群落代谢强度的影响各异;土壤微生物数量、微生物代谢活性和多样性都与有机质含量呈正相关,与土壤总磷含量呈负相关。     

中国沙漠微生物分布及特征

微生物是沙漠生态系统的重要组成部分,对生态系统功能和稳定性具有重要意义,目前中国对沙漠微生物的研究基本覆盖了主要的荒漠区。本文基于中国沙区已有研究成果对微生物学研究方法的进展、沙漠微生物群落组成及多样性变化规律、沙漠微生物群落分布特征及影响因子、沙漠微生物群落功能多样性和微生物资源等进行了总结,以期为沙区微生物资源开发利用提供重要依据。     

盐碱化湿地稻-鱼复合生态系统微生物特征

为揭示盐碱化湿地稻-鱼复合生态系统微生物群落结构特征,1994-1995年,对松嫩平原苏打盐碱化湿地稻-鱼复合生态系统水体与土壤中的微生物数量及种群组成进行了初步研究。结果表明,稻-鱼湿地水体中异养细菌数量显著高于稻田湿地(P<0.05),季节变化特点为秋季>夏季>春季。异养细菌的数量分布与鱼产量有显著相关关系(r=0.879)。稻-鱼湿地系统的土壤微生物数量明显高于稻田湿地(P<0.01)。稻-鱼湿地和稻田湿地分别检测出10个和11个属的异养细菌。稻-鱼湿地系统1个生长期细菌的平均生物量为0.973g/m3,生产量为307.5 kg/hm2,所提供的鱼产力为7.0 kg/hm2。     

图们江下游湿地不同植物群落区表层土壤中菌类的磷脂脂肪酸组成和含量

为了研究不同植物群落区土壤中的微生物群落结构及其影响因素,在图们江下游珲春市的河流湿地、湖泊湿地和沼泽中的长芒稗(Echinochloa caudata)群落区、大叶章(Deyeuxia purpurea)群落区和皱果薹草(Carex dispalata)群落区,采集表层(0～10 cm深度)土壤样品,采用磷脂脂肪酸生物标记法,研究表层土壤中菌类的磷脂脂肪酸组成和含量,分析湿地类型、植物类型和土壤性质对表层土壤中微生物群落结构的影响。研究结果表明,在长芒稗群落区、大叶章群落区和皱果薹草群落区的表层土壤中,检测出17种磷脂脂肪酸,其分别表征细菌(革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和其他细菌)、真菌、丛枝菌根真菌和放线菌;河流湿地中的大叶章群落区表层土壤的全氮含量、有机质含量、速效氮含量、速效磷含量、含水量和pH都明显小于湖泊湿地中的大叶章群落区;河流湿地中的皱果薹草群落区表层土壤的全氮含量、有机质含量、速效氮含量和含水量都明显大于沼泽中的皱果薹草群落区;在河流湿地、湖泊湿地和沼泽中,各植物群落区表层土壤中15:0iso、16:1ω7c和10Me16:0的相对丰度都较大;湖泊湿地和河流湿地的大叶章...     

气候变化下湿地生态系统碳、氮循环研究进展

湿地是陆地生态系统重要的碳库和氮库,气候变化显著影响了湿地中的植物和土壤微生物,改变了湿地生态系统的碳、氮循环过程,而且日趋增强的人类活动更加剧了这种变化。综述了湿地中地上和地下生物过程、地上与地下生物过程交互作用对气候变化的响应及其对土壤碳、氮循环的影响、气候变化与人类活动叠加对湿地植物和土壤营养物质可利用性的交互影响,指出了相关研究中存在的不足,展望了未来相关研究的趋势。     

盐度对滨海湿地土壤碳库组分及稳定性的影响

从土壤有机碳含量和活性组分出发,分析了湿地土壤碳库组分对盐度变化的响应特征。同时分析了土壤有机碳3种稳定机制,评述了土壤碳稳定性与盐分中主要离子的博弈。并在基于研究滨海湿地碳固定与稳定的基础上,提出了土壤碳稳定与营养元素循环的相互作用机制研究、土壤碳稳定与微生物及酶学机制的关系研究、借助稳定同位素技术多要素多过程耦合研究等科学问题展望。以期为了解未来中国海平面上升背景下湿地碳截获潜力的可能演变趋势及其应对策略,为发展和完善中国湿地土壤碳循环理论奠定科学基础。     

湿地土壤及其环境功能评价体系

湿地土壤是湿地生态系统的一个重要的组成部分,是湿地获取化学物质的最初场所及生物地球化学循环的中介。湿地土壤具有维持生物多样性、分配和调节地表水分、分解固定和降解污染物、保存历史文化遗迹等功能。结合湿地土壤的生态功能、物质“源汇”功能、“养分库”功能、“净化器”功能以及“记忆”功能,利用层次分析法,建立了湿地土壤环境功能评价指标体系及其评价方法,构建了湿地土壤环境功能评价的概念模型。通过对湿地土壤及其环境功能评价研究,有利于进一步明确湿地土壤定义及湿地土壤在湿地中的重要地位,同时也丰富完善了湿地科学的理论体系。     

湿地生物地球化学研究

湿地生物地球化学是湿地生态系统生态过程的核心研究内容。为了系统认识和了解这一核心内容的研究现状和发展趋势,通过对大量的文献和实践研究成果的分析,阐述了湿地生物地球化学的内涵、研究意义、主要研究内容和研究方法;阐明了湿地生物地球化学过程与气温、水文、植被、土壤、生物等环境要素的关系;论述了湿地生态系统对相邻生态系统的作用与影响;分析了湿地系统温室气体排放特征、影响因素及其区域响应。湿地生物地球化学信息的提取与环境变化的关系研究将成为湿地环境研究的热点领域;湿地生物地球化学过程模型的建立,以及模型模拟的时空尺度转换,碳、氮、硫、磷、等营养物质的生物地球化学过程的研究将成为湿地生态过程的研究核心内容。湿地生物地球化学将成为湿地环境功能和服务功能的评价、湿地系统健康与稳定的诊断和退化湿地系统生态修复的重要基础理论。     

中国湿地土壤分类系统的初步探讨

在对湿地土壤分类研究进展分析的基础上,按照湿地土壤的独特规律,参考中国第二次土壤普查的分类标准、美国土壤分类标准和中国最新的土壤系统分类的标准,对中国湿地土壤类型进行了重新划分。根据成土过程、人类活动、有机物的含量、土壤化学物质含量、地貌条件等因素,将中国湿地土壤划分为土纲、亚纲、土类、亚类、土族、土系6个级别。对中国湿地土壤分类的研究,有利于湿地科学研究中对土壤的认识有统一的标准,同时对土壤分类学也具有重要意义。     

基于生物–环境–服务功能模型的三江源高寒草甸湿地不同恢复措施效果评价

研究以青海省三江源区退化草甸湿地为研究区，对湿地环境和功能进行评估，构建了基于生物（Biology）-环境（Environment）-服务功能（Service）的BES模型（涉及3个生物指标，4个环境指标，8种生态系统服务功能指标）评估3种湿地恢复技术（I-补播草种+生长期封育；II-围栏封育和III-防鼠样地）对湿地恢复的效果。基于2017年和2018年的监测数据，计算湿地综合健康指数（Comprehensive healthy index，CHI）和净变动指数（Net variation index，NVI），分析不同恢复措施下湿地健康的恢复过程及其恢复程度。结果表明：① 3种修复技术在湿地恢复中均取得较好的效果。湿地的综合健康指数从2016年未实施任何措施时的0.499分别上升至0.712、0.716和0.650，湿地健康水平由警戒状态恢复至良好状态；② 评价期内恢复技术I和II对湿地恢复效果均好于恢复技术III，但未发现恢复技术I和II之间存在显著差别；③ 高寒湿地生物指标与供给指标恢复速度较快、恢复程度较好，而土壤支持等指标恢复速度较慢、幅度较小。补播草种有助于短时、高效地恢复湿地植被，而实现土壤和功能的全面恢复还需要结合封育等更多的措施和更长的周期。     

湿地生态系统碳通量研究进展

湿地碳循环在全球气候变化中起着重要作用,而湿地碳通量研究是湿地碳循环研究的关键问题。由于湿地独特的土壤、植被以及水文过程,使得湿地碳通量有别于其他类型的生态系统。湿地温室气体特别是CO2和CH2的释放水平具有明显的时空变化特征,其通量变化与许多外部因素相关,包括土壤状况、水文条件、植被类型、外源氮等。对近年来湿地生态系统碳汇功能变化以及影响碳通量相关因子的研究成果进行了系统的分析和综述。现有的研究表明,土壤状况对湿地碳通量影响较复杂,在一定范围内,表层土壤温度与气体排放密切相关,甚至呈正相关关系;土地利用／覆盖也影响湿地碳通量变化,导致湿地温室气体排放增加;水文条件特别是水位高度对湿地CO2和CH2排放的影响不同,高水位不利于CO2排出,CH2则与之相反;植被对湿地碳排放也起到正、负两方面作用,并且物种各异。还讨论了湿地碳通量研究进展的瓶颈问题,特别对植被演替较快的潮滩湿地碳通量研究做了展望。     

中国湿地研究进展——献给中国科学院东北地理与农业生态研究所建所50周年

中国湿地研究经历了由面上考察到长期定位研究、由资源调查到结构、功能、过程研究、由沼泽研究扩展到湿地各种类型研究等过程。中国湿地研究逐渐形成了自己的特色,近年来取得了长足进展。文章对近30年中国湿地研究主要进展进行了回顾,并对湿地科学进一步研究方向提出了建议。     

三江平原典型湿地土壤温度变化及其影响因子分析

本文采取了类比和模型模拟的方法对三江平原三种典型的湿地土壤(腐殖质沼泽土,泥炭沼泽土和沼泽化草甸白浆土)温度变化规律及其影响因素进行研究。描述了三种湿地土壤剖面分层的基本特征,分析了不同类型的湿地土壤温度的垂直变化、不同月份的土壤温度变化、土壤温度的季节动态以及引起其间差异的主要环境因子,采用数学方法对不同类型的湿地土壤的平均温度和土壤剖面各层次的温度与气温进行了回归分析。对这三种典型的湿地土壤温度季节动态进行了模型模拟,获得了较为理想的模拟效果,R²均在0.85以上。模拟模型可有助于对这三种典型的湿地土壤其土壤温度在植物生长季内的变化进行动态预测。     

松嫩平原退化芦苇湿地恢复模式

为了探讨松嫩平原退化芦苇（Phragmites australis）湿地的生态恢复模式,2001—2008年,在吉林省西部牛心套堡退化的芦苇湿地进行了示范研究。试验苇田面积100hm2,以工程措施恢复湿地与河流的水力联系,改造苇田基底,完善灌排水系统;通过鱼虾自然增殖与人工放流、芦苇培育等生物措施,恢复苇田生物群落;采用农艺措施与水资源管理技术,恢复苇田的水文过程和生境。至2008年,苇田水环境盐度和碱度分别下降了92．21％和90．96％,平均每年下降30．55％和29．06％;苇田地表0～20cm土体脱盐率59．70％,平均每年下降14．06％;土壤有机质含量增加105．37％;芦苇产量增加697．67％。试验结果表明,采用过程导向策略,恢复与重建因水文过程功能丧失而导致退化的芦苇湿地,综合应用工程、生物、农艺及水资源优化管理等措施,可促进苇田生物与生境的恢复,再建水文、生物等重要生态过程和恢复湿地原有的生态功能,对松嫩平原退化盐碱芦苇湿地的生态恢复与重建具有参考作用。