荒漠土壤微生物群落结构特征研究进展

荒漠生态系统占地球陆地面积三分之一,是地球化学循环中的重要部分。荒漠干旱高温、缺乏植被、UV辐射强,曾被认为是没有生命的地方。然而在这恶劣环境中却蕴含有大量的微生物资源,尤其是荒漠土壤富集了大量微生物。微生物参与和主导整个荒漠生态系统地球生物化学循环,对于调节重要生态过程、修复和稳定荒漠生态系统起到重要作用,对其的研究生态学意义突出。本文综述了国内外对荒漠土壤微生物群落结构特征、群落功能多样性以及微生物群落、微生物与植物、微生物与环境之间相互关系的研究现状,旨在充分了解荒漠土壤微生物多样性研究,总结对荒漠微生物生态认识的不足,为荒漠微生物生态研究方向提供参考。     

祁连山疏勒河上游芨芨草根际可培养细菌群落特征研究

以疏勒河上游不同海拔芨芨草根际土壤样品为研究对象,研究了不同海拔土样中细菌分布特征及其影响因素. 结果表明：研究区域芨芨草根际土壤可培养细菌种群密度变化范围为1.7×10⁷~10.8×10⁷ CFU·g^-1,平均值为6.4×10⁷ CFU·g^-1,随海拔的升高呈先下降后上升的趋势;可培养细菌数量与土壤全氮、脲酶、蔗糖酶含量呈极显著正相关关系,与有机碳、磷酸酶含量呈显著正相关关系;同时,pH值也是影响细菌数量与多样性的一个重要因素. 通过16S rDNA基因测序及构建系统发育树,研究区域可培养细菌归类为15个属,其中芽孢杆菌属和假单胞菌属为优势菌属.     

祁连山不同海拔氮磷循环细菌数量变化特征

祁连山植被的水源涵养作用对于维持黑河的流量至关重要,地下微生物参与生态系统的物质和能量循环,维持了地上植被的稳定,因而具有重要的生态作用. 研究分析了祁连山冰沟流域不同海拔梯度上硝化细菌、反硝化细菌、固氮细菌、解磷细菌和植酸矿化细菌的数量随土壤深度的变化规律. 结果表明：随土壤深度的增加,氮磷循环细菌的数量下降;随海拔升高,硝化细菌相对减少,而反硝化细菌和固氮细菌呈增多的趋势. 典范对应分析（CCA）显示,硝化细菌的数量变化主要受地下生物量和土壤pH值的影响,而反硝化细菌、固氮细菌、解磷细菌和植酸矿化细菌主要受植被盖度、地上生物量和土壤含水量的影响. 聚类分析表明,低海拔（E1-2 905 m和E2-3 128 m）浅层土壤（0~40 cm）聚类,而其深层土壤（60 cm）与高海拔（E3-4 130 m）土壤聚类,说明高海拔处土壤发育与低海拔处深层土壤的早期发育相类似. 研究表明,高山地区氮磷循环细菌数量的变化受到海拔主导下植被和土壤理化因子的共同作用.     

青藏公路沿线土壤微生物数量变化及其影响因素研究

以青藏公路沿线土壤为研究对象, 研究了土壤可培养微生物数量的变化特征及影响因子. 结果表明: 青藏公路沿线土壤可培养微生物数量为0.77×10⁶~2.44×10⁷CFU·g^-1dw; 沿青藏公路从南(申格里贡山)到北(西大滩), 土壤可培养细菌与真菌数量表现为先迅速减少, 然后渐趋平缓; 可培养放线菌数量先减少后增加; 土壤总氮、 有机碳和含水量逐渐降低, 而pH值逐渐升高. C/N比率与真菌/细菌比率变化趋势相似, 均为先增加后减少. 土壤可培养微生物数量与理化因子的相关性分析结果表明: 青藏公路沿线土壤微生物数量主要受纬度和土壤理化性质的影响, 表现为微生物数量与纬度和pH值显著负相关, 而与总氮、 有机碳和含水量极显著正相关.     

祁连圆柏和青海云杉幼苗生理生态特征对土壤干旱胁迫的响应

以青藏高原东北部亚高山生态系统中的两种不同生境优势树种祁连圆柏和青海云杉3 a生实生苗为研究对象, 研究了它们的幼苗在适宜水分(田间持水量的80%)、轻度干旱(60%)、中度干旱(40%)、重度干旱(20%)生理生态特征差异. 结果表明: 随着干旱胁迫的加剧, 青海云杉和祁连圆柏的叶片相对含水量(RWC)、光合速率(P_n)、气孔导度 (G_s)、蒸腾速率(E) 逐渐下降, 叶片碳稳定同位素含量 (δ¹³C)、氮素利用效率(NUE)、瞬时水分利用效率(WUE_i)、丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性逐渐增加, 但根冠比(R:S)响应不一致, 青海云杉响应逐渐降低, 而祁连圆柏响应逐渐升高. 二者对干旱胁迫的响应有显著差异, 青海云杉在所测定的生理生态指标中受干旱胁迫影响更大, 说明青海云杉对干旱胁迫更为敏感, 而祁连圆柏具有更强的耐旱性.     

环境因素主导着冰川前沿裸露地好氧异养细菌群落的分布

冰川前沿裸露地有着暴露年代序列特性, 是研究微生物群落结构时空变化的理想地区.通过对1号冰川东支前沿裸露地的微生物学研究发现, 从冰土交界处到1675年的冰碛垄, 25 ℃下培养得到细菌数量从5.5×10⁴ CFUs·g^-1增加到3.3×10⁶ CFUs·g^-1, 而微生物总数的变化在暴露年代序列上都没有显著的相关关系; 细菌群落结构的主要改变发生在两个阶段, 暴露初期和植被盖度明显增加的时候.联系到这两个阶段正好是环境温度与土壤营养水平改变的时期, 此结果表明, 环境变化是冰川前沿裸露地微生物群落时空变化的主要驱动力.     

冻融循环对青藏高原腹地不同生态系统土壤细菌群落结构的影响

通过构建16S rRNA基因克隆文库,研究了冻融循环对青藏高原腹地北麓河的高寒沼泽草甸和高寒沙化草原两种不同生态系统土壤细菌群落结构的影响. 结果表明: α-、 β-、 γ- 和δ-变形菌门(α-、 β-、 γ- 和δ-Proteobacteria)、 酸杆菌门(Acidobacteria)、 放线菌门(Actinobacteria)、 拟杆菌门(Bacteroidetes)和浮霉菌门(Planctomycetes)为两个生态系统土壤共有的细菌类群, 其中, 变形菌门、 酸杆菌门及浮霉菌门细菌为研究区域优势菌, 而厚壁菌门(Firmicutes)为高寒沼泽草甸土壤所特有, 疣微菌门(Verrucomicrobia)和绿弯菌门(Chloroflexi)细菌是高寒沙化草原土壤特有的细菌类群, 表明青藏高原腹地两种生态系统土壤具有丰富的细菌多样性. 冻融循环会降低区域土壤的细菌多样性, 随冻融循环, 高寒沼泽草甸和高寒沙化草原生态系统土壤放线菌门丰度均呈现下降趋势, 但大部分细菌随冻融循环的变化在两种生态类型中呈现不同的变化规律, 结果说明冻融循环对于不同生态系统土壤细菌群落结构的影响既存在相似性, 也存在着较大的差异.     

汶川地震远场黄土场地地震动场地放大效应机制研究

通过汶川地震震后科学考察发现,汶川地震局部场地的震害和地震动放大效应明显,地震对甘肃省境内远离震中的黄土地区造成了较为严重的破坏。在此基础上,结合钻孔波速测试,运用二维等价线性时程响应动分析法对甘肃省平凉市典型黄土塬进行了地震动力响应计算,分析了该地区局部场地条件对地震动放大效应的影响。研究发现,黄土塬具有地震动放大效应,随着塬高的增加,加速度、速度、位移均出现放大效应;随着地震动在黄土覆盖层中的传递,卓越频率向低频移动,高频成分被吸收,加速度反应谱中长周期分量逐渐增大。数值计算结果与实际震害基本吻合,其结果对黄土地区进行合理的抗震设防具有一定的科学意义。     

青藏高原土壤中一株低温原油降解菌的分离鉴定及其原油降解特性

从青藏高原班戈桥地区土壤中分离到一株能利用原油为碳源生长的细菌(BGQ-6). 通过16S rRNA基因序列比对及Biolog GEN Ⅲ鉴定板确定该菌株为Rhodococcus qingshengii. 将生长至对数期的菌株接入MM培养基, 10 ℃、150 rpm条件下培养15 d后, 通过GC法检测到该菌对原油的总降解率为74.14%, 且对直链烷烃、支链烷烃、环烷烃和芳香烃等60种烃类有较高的降解率. 通过特异性基因扩增检测到该菌株基因组中具有4个alkB和1个almA两种烷烃羟化酶基因.     

机车动荷载作用下多年冻土区铁路路基动力响应的试验研究

青藏铁路穿越多年冻土区因地温和含冰量的不同而采取了不同的路基结构形式,以减小或避免气温和工程扰动对其下部多年冻土的影响。为了把握多年列车振动荷载作用下多年冻土区不同结构路基的动力响应特征,对青藏铁路北麓河段典型结构路基进行了实时强震动测试,得到了多年冻土区铁路路基的振动加速度衰减规律,对于研究机车动荷载对青藏铁路多年冻土区路基变形的定量影响规律,保障青藏铁路安全运营具有重要的科学意义。