大兴安岭多年冻土区不同林型土壤微生物群落特征

高纬度多年冻土区是全球变化的敏感区域,揭示不同林型土壤微生物群落的演变规律,对于理解气候变化对寒区生态系统的影响机制具有重要意义。以大兴安岭多年冻土区3种典型林型（落叶松林、樟子松林和白桦林）为研究对象,运用磷脂脂肪酸法（PLFA）系统研究土壤微生物群落结构间差异及与土壤因子的关系。结果表明：不同林型土壤中共检测到38种PLFA生物标记,含量较高的PLFA为16∶0、18∶0、19∶0和18∶2ω6c;各类群微生物中,细菌PLFA含量最高,占总磷脂脂肪酸的83.78%~90.55%,其次为真菌,放线菌最低;白桦林土壤总磷脂脂肪酸、革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、真菌和放线菌的含量最高分别为22.03、5.13、4.90、1.88和0.77 nmol·g^-1,而樟子松林最低分别为14.25、2.75、2.75、1.34和0.51 nmol·g^-1。Shannon-Wiener多样性指数主要表现为白桦林 > 落叶松林 > 樟子松林。冗余分析结果为：土壤含水量、全氮、总有机碳与总磷脂脂肪酸、细菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌呈显著正相关（P<0.05）;铵态氮、硝态氮、全磷与真菌和放线菌呈显著正相关（P<0.05）。大兴安岭多年冻土区不同林型间土壤微生物群落特征存在显著差异,土壤含水量、全氮和总有机碳是影响多年冻土微生物群落结构的主要因素。     

神农架大九湖泥炭地磷脂脂肪酸反映的微生物群落及生理变化

<正>泥炭地在全球碳循环中充当着重要的角色。开展泥炭地微生物活动与碳动态及气候-环境条件之间的相互关系研究,可以帮助我们更好地认识泥炭地短时间尺度碳动态变化过程及机制。磷脂脂肪酸(PLFA)已被广泛地用来表征土壤中微生物群落的变化。磷脂脂肪酸是活体微生物细胞膜的重要组成部分,随细胞死亡而迅速发生降解。不同种类的微生物会合成不同的磷脂脂肪酸。为了适应环境条件的变化,微生物也会改变磷脂脂肪酸的分布特征。此外,磷脂脂肪酸的碳与氢同位素组成可以用来指示微生物碳利用途径及生     

城市纳污河流沉积物微生物群落结构特征

以南京市运粮河沉积物为研究对象,通过磷脂脂肪酸(PLFA)技术分析了不同水期城市纳污河流沉积物微生物群落结构特征。结果表明:在不同的水期运粮河沉积物微生物量出现了显著差异,温度是导致微生物量在丰、平、枯三期出现显著差异的主要因素(P<0.05);在相同水期,营养物质含量高的地方对应着高的微生物量;16:0 iso、17:0 anteiso、15:0 iso这几种PLFA所指示的革兰氏阳性菌(G+)是影响运粮河沉积物微生物群落构成的主要菌落,导致沉积物微生物群落结构出现显著差异的环境因素是水期;单不饱和/支链脂肪酸比值可以作为反映水环境系统整体营养水平的指标,在C/N比值升高时微生物会将单不饱和脂肪酸转变成环丙基或者饱和脂肪酸以适应新的环境;PLFA含量比[c(i15:0)+c(i17:0)]/[c(a15:0)+c(a17:0)]可以作为指示水环境碳素含量的标志。     

神农架大九湖不同生境表土磷脂脂肪酸揭示的微生物群落结构差异

磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFAs)是活体微生物细胞膜的重要组成部分,微生物通过改变细胞膜中PLFA组成,快速响应环境变化.目前,表土PLFAs研究主要集中于季节和植被群落变化对微生物群落结构影响,对于不同生境下表土PLFAs揭示的微生物群落结构的差异性尚不明确.基于此,对神农架大九湖7种不同生境表土进行PLFAs研究.结果表明,表土样品PLFAs集中分布于C₁₄到C₁₉;除湿生泥炭沼泽和湿生半退化沼泽生境外,其他生境以n16:0为主峰.不同生境的PLFAs含量差异较大,沼泽生境TPLFAs含量是草甸及阔叶林生境下的3~8倍.PLFAs组成还揭示出生境间主要受到pH和含水率的影响,微生物群落结构存在差异.不同生境下表层土壤PLFAs揭示的微生物丰度和群落结构具有一定的相似性及差异性.运用PLFAs对微生物量及微生物群落结构的划分将有助于更好的了解区域生态系统中微生物群落结构的变化,为研究微生物参与碳循环及古生态研究奠定基础.      

长春市城市土壤中重金属元素的积累及其微生物特性研究

由于人为活动的影响,长春市城市土壤中重金属Cu、Zn、Pb、Cd已有了显著积累。在重金属的胁迫下,土壤微生物特征发生了明显变化,微生物代谢活动明显增强,但微生物生物量却有较大的降低。微生物生理生态参数土壤微生物量碳与总有机碳的比值(Cmic/Corg)和代谢商QCO2(微生物呼吸作用强度与微生物量碳的比值)变化异常。研究表明,微生物特性可作为城市土壤环境中重金属含量变异的有效指标。     

冰川前沿裸露地微生物生态学研究进展

微生物对冰川前沿裸露地土壤的发育具有影响, 并且参与生物地球化学循环, 在后续生物的定居和生长过程中起着重要作用. 近100多年来, 全球气候持续变暖, 平均温度升高了约0.74℃. 在气候变暖的影响下, 全球冰川快速退缩, 研究冰川前沿裸露地微生物的原生演替成为当前热点研究领域. 文章系统综述了冰川前沿裸露地微生物的群落结构和数量变化规律、 微生物对土壤发育和改良的作用及N循环相关微生物群落结构的变化及其作用, 旨在探索其演替规律, 为确定微生物在冰川前沿这一特殊生境中的生态功能奠定理论基础.     

青藏高原多年冻土区土壤需氧可培养细菌多样性及群落功能研究

以青藏高原腹地不同植被类型多年冻土区土壤细菌为研究对象, 分析了可培养菌群数量、 多样性和生理代谢功能的变化及其与环境因子间的关系. 结果显示: 从沼泽草甸到高寒荒漠, 土壤水分、 总碳、 总氮含量逐渐降低, pH值升高, 可培养细菌数量在2.97×10⁶~2.88×10⁷ CFU·g^-1, 与含水量、 总碳、 总氮显著正相关; Actinobacteria(51.4%)和γ-Proteobacteria(31.7%)为优势菌群, α-protebacteria仅在沼泽草甸中有分布, β-protebacteria、 Bacterioidetes丰度与含水量、 总碳、 总氮间显著正相关; 自沼泽到荒漠, 菌群代谢活性和Shannon功能多样性指数降低, pH与Shannon指数显著负相关, 继氨基酸类碳源之后, 多聚物逐渐成为被细菌群落主要利用的碳源种类. 研究表明, 伴随冻土退化地上植被逆向演替的过程, 青藏高原多年冻土地下土壤微生物群落丰度、 遗传和代谢功能多样性均发生了不同程度的响应.     

青藏高原北部湖泊表层沉积物参与卡尔文循环的固碳基因多样性及其影响因素

研究青藏高原北部湖泊表层沉积物参与卡尔文循环固碳基因多样性及其对盐度的响应.采用构建克隆文库、聚合酶链式反应、rbcL基因系统发育分析等方法,研究青藏高原6个典型湖泊(洱海、青海湖、托素湖、尕海、小柴旦湖、茶卡盐湖)表层沉积物微生物rbcL基因多样性,揭示不同湖泊中固碳微生物种群构成,同时初步分析各个湖泊中固碳微生物种群组成与环境参数的关系.结果显示:所有表层沉积物样品中固碳微生物共分3个门,即:变形菌门(Proteobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)和绿藻门(Chlorophyta),分属于以下8个纲:Acidithiobacillia、α-Proteobacteria、β-Proteobacteria、γ-Proteobacteria、Chroococcidiopsidales、Oscillatoriophycideae、Synechococcales和Chlorophyceae.其具体分布情况有较大差异,从整体上分为3大类:在淡水湖泊(洱海)中,Synechococcales纲是主要固碳菌群,相对丰度为71.32%;在咸水湖泊(青海湖、托素湖)中,β-Proteobacteria纲、Synechococcale纲和Oscillatoriophycideae纲是主要固碳菌群,相对丰度分别是36.20%、23.47%和22.02%;在超盐湖泊(尕海、小柴旦湖、茶卡盐湖)中,Acidithiobacillia纲和Chlorophyceae纲是主要固碳菌群,相对丰度分别是53.33%和30.40%. Mantel检验结果显示,固碳微生物群落分布与盐度、溶解有机碳(DOC)、总磷、总氮、溶解无机碳(DIC)、pH及叶绿素a浓度存在显著的相关关系(P 0.05).ABT进一步分析显示,总磷对微生物群落的影响强度最大,相对影响强度百分比是20.04%.其次是盐度,相对影响强度百分比是16.81%.变形菌门(主要为Acidithiobacillia)和Synechococcale纲是青藏高原北部表层沉积物主要固碳微生物.不同盐度环境中的固碳微生物群落组成差异较大,盐度相似的环境中固碳微生物群落组成相似.因此,盐度和总磷是影响湖泊固碳微生物群落分布的主要因素.     

湖北清江和尚洞滴水微生物群落随空间和季节的变化

为了考察现代微生物群落对环境因子的响应关系及其在古气候重建中的应用潜力, 利用微生物学传统的培养计数、荧光染色总菌计数和BIOLOG的ECO微平板等技术对湖北省清江和尚洞内不同地点的滴水由内至外进行了空间和季节性的动态监测, 4个滴水点由内向外编号依次为1D、3D、4D和5D.结果证实湖北清江和尚洞洞穴滴水中存在一定数量的微生物.不同样点微生物的代谢活性不同, 1D样品中的微生物群落代谢活性最高, 3D表现出与1D相似的代谢特征, 但平均颜色变化率(AWCD: 微生物对碳源的利用程度, 颜色变化率越高, 表明微生物代谢越旺盛)较1D小, 4D和5D样品在接种24h后平均颜色变化率(AWCD)基本保持不变.对微生物代谢较为旺盛的1D、3D两个样品中不同时间内微生物群落的多样性指数进行分析, 表明洞穴滴水中微生物多样性相对稳定, 随采样季节的变化不大.相对于3D、1D的4个不同季节(采样时间)微生物群落对碳源种类的利用上存在一定差异.1D水样在2006秋季(2006年11月份)、2007春季(2007年5月)和2009年夏季(2009年7月份)微生物群落利用碳源种类上比较接近, 而在2008年初秋(2008年9月)碳源利用种类与前三者的差异明显.与1D相比, 3D的4个不同采样时间的滴水微生物群落在主成分1和主成分2的得分系数比较接近, 群落碳源代谢功能多样性差别不大.这种变化可能反映了不同季节滴水中可溶有机质成分(DOC)的变化及微生物群落成分的变化, 暗示了微生物群落结构变化在指示气候变化应用中的巨大潜力.但微生物群落多样性与代谢功能多样性与气候因子之间的关系尚需深入研究.      

中国北方草地植物群落碳、氮元素组成空间变化及其与土壤地球化学变化的关系

碳、氮元素是土壤中的关键元素.在我国黄土高原北部-宁夏中东部处于荒漠化初期阶段的草地中,土壤的碳、氮元素组成出现了异乎寻常的特征,即相对于碳含量,氮含量异常偏低.认识造成这一现象的原因对我国北方草地的保护和重建具有重要意义.植被的输入是土壤中碳、氮元素组成的最为重要的控制因素之一.为认识植被碳、氮含量的空间变化对上述现象产生的贡献,对包括草地碳、氮异常区在内的区域进行了沿线植物群落的化学组成研究.结果表明:1.植物群落平均碳含量约为40%～50%,不同植物群落类型碳含量以苦豆子、达乌里胡子枝群落最高(44.225%),蛛丝蓬、骆驼蓬群落最低(35.516%).绝大多数植物群落平均氮含量约为2%～4%,不同植物群落类型含氮量以猪毛菜、星状角果藜群落最高(4.482%),蛛丝蓬群落最低(1.356%);2.植物群落生物量空间分布与对应降雨量变化趋势一致,说明降雨量是限制群落地理分布的关键因子;3.植物群落与土壤C/N比值随纬度呈现不一致的变化规律,相关分析表明,两者呈现统计学上的显著负相关关系,相关系数为:r=-0.392(P＜0.05,n=32).上述结果表明,在研究地区荒漠化初期阶段的草地中,植被输入不是引起该区域土壤C/N异常升高的原因.     

青藏高原北部植物叶片碳同位素组成的空间特征

测定了青藏高原北部13个地点101份草本植物叶片碳同位素组成(δ¹³C值), 结果发现, 植物叶片δ¹³C值的分布范围在-29.2‰～-23.8‰之间, 平均值约为-26.89‰, 明显低于全球高海拔植物叶片δ¹³C值(-2.6‰) ; 而植物叶片δ¹³C值随海拔和经、纬度的变化趋势与其它同类报道相似:随着海拔的升高和经、纬度的降低, 植物叶片δ¹³C值呈现升高趋势. 叶片δ¹³C值也随土壤含水量和土壤温度的变化而变化:土壤含水量越高, 土壤温度越低, 植物叶片δ¹³C值越小, 但它们之间的相关关系不具统计学意义. 初步分析表明, 大气压力 (CO₂分压)和温度的协同变化导致了叶片δ¹³C值随着海拔变化的分布格局, 而温度和相对湿度的变化是引起叶片δ¹³C值的经、纬度效应的主要因子.     

塔里木盆地荒漠植物与表土碳同位素组成研究

表土有机质碳同位素组成(δ¹³C_org)反映了来自于地表各种植物δ¹³C_org的一个混合信息.要从沉积物δ¹³C_org中提取可靠的植被信息,需要系统研究现代表土有机质δ¹³C_org与地表植被δ¹³C_org的差异.初步研究了塔里木盆地主要现代植被及土壤碳同位素组成,对比不同地区土壤和地表植被δ¹³C_org的差异.结果表明:塔里木盆地柽柳属种群中植物与表土碳同位素组成之间存在显著相关关系,说明在干旱地区土壤中微生物和水生生物等的干扰因素可以忽略,其现代土壤的同位素组成只与地表相应的主要植被类型有关.塔里木盆地柽柳属种群中表土有机质δ¹³C_org值比地表植被δ¹³C_org值平均偏正1.71‰左右,不同于其它地区表土和地表植被δ¹³C_org差异(2.2‰,1‰,0.5‰)的结果,反映不同地区表土和地表植被有机质δ¹³C_org值差异不同.在利用沉积物δ¹³C_org值提取古生态植被信息时,应考虑到不同地区土壤有机质与地表植被δ¹³C_org值的不同差异会影响植被中C₃、C₄植物组成情况.     

青藏高原不同生境中祁连圆柏叶片δ13C变化及其与环境和树高的关系

以分布于青藏高原东北缘的优势乔木祁连圆柏为研究对象,分析了叶片δ¹³C值变化及其与树高、土壤含水量、降雨量和叶片碳氮含量的关系.研究结果表明:研究区祁连圆柏叶片δ¹³C值的变化范围为-28.58‰~-23.95‰,平均值为-25.66‰,变化幅度为4.63‰,而同一生境不同个体之间的变化幅度为2.69‰和2.93‰,说明祁连圆柏叶片δ¹³C值的变化是植物自身遗传特性与环境因子共同作用的结果.叶片δ¹³C值与树高呈明显的负相关关系(p<0.01),并且这种关系不随采样位点的不同而改变;与叶片C和N含量不相关,而与土壤含水量和年平均降水量显著负相关(p<0.001).     

雅鲁藏布江中上游地区表土碳同位素变化及其影响因素初探

土壤有机碳同位素组成（δ¹³C）记录的环境信息对研究气候与环境变化至关重要,然而高海拔地区土壤δ¹³C对气候变化的响应机制尚不明确。对青藏高原南部雅鲁藏布江中上游地区（海拔3 500~5 100 m）的36个表土样品进行了δ¹³C系统分析,并讨论了其对气候因素的响应。结果表明：表土δ¹³C值分布在-24.6‰~-15.2‰范围之间,平均值为-20.8‰,指示了地上植被为C₃/C₄混合植被类型。随着海拔的升高,C₄植物比例减少,C₃植物比例增加,这种比例变化主导了该区域表土δ¹³C的组成差异。海拔每升高100 m,δ¹³C值偏负0.5‰。进一步分析说明,生长季温度可能是影响该区域表土δ¹³C变化的主要气候因子,降水、大气压等对δ¹³C值的贡献较低。     

岩浆去气作用碳硫同位素效应

根据开放体系条件下的瑞利分馏原理,并考虑岩浆中可能溶解的合碳和含硫组分,从理论上定量模式了岩浆去气作用对火成岩碳、硫同位素组成的影响。结果表明,岩浆CO₂去气作用能够导致岩石中碳酸盐显着亏损¹³C,其δ¹³C值能够从原始-5‰变化到-20‰(PDB);岩浆CH₄去气作用则导致岩石中碳酸盐相对富集¹³C,其δ¹³C值能够从原始-5‰变化到+4‰。岩浆SO₂去气作用可以导致岩石中硫化物显着亏损³⁴S,其δ³⁴S值能够从0‰变化到-8‰(CDT);岩浆H₂S去气作用则导致岩石中的硫化物相对富集4S,其δ³⁴S值能够从0‰变化到+6‰。因此,除源岩原始同位素不均一性和地壳物质混染能引起火成岩的碳、硫同位素组成发生较大变化外,岩浆去气作用也是重要原因之一。     

新疆阿勒泰地区小冰期特征的树轮δ13C记录

建立了新疆阿勒泰地区一个长约450a的落叶松树轮碳同位素年表.该年表一个最为明显的特点是1850年后年轮δ¹³C显著降低,这是化石燃料燃烧和土地利用方式改变的缘故.在1550—1850年期间,该年表经历了明显的距平“正负”(即暖冷)变化:17世纪年轮δ¹³C值相对偏负,气温较低,18世纪年轮δ¹³C值相对偏正,温度较高.根据已有的树轮δ¹³C温度系数,17世纪的温度相对偏低约0.67～2.46℃.广泛的区域性对比表明,该年表所揭示的小冰期温度变化具有较高的可信度。     

山东滨海盐碱地柽柳林下微生物量变化特征及其影响因素

以山东昌邑国家级海洋生态特别保护区内柽柳林下土壤微生物为研究对象, 测定了其微生物量变化. 结果表明: 研究区细菌、真菌及古菌基因平均拷贝数分别为8.24×10⁶ copies·g^-1、1.51×10⁴ copies·g^-1和2.85×10⁴ copies·g^-1, 微生物量碳、氮平均值分别为140.54 mg·kg^-1和29.19 mg·kg^-1. 自密集区经稀疏区到边缘区, 随植被盖度的降低, 微生物量呈现降低的趋势. 相关分析表明, 不同植被盖度所造成的有机质输入的差异是造成这种变化规律的主要因素.     

不同成因类型煤型气地球化学特征及其判识意义

通过数理统计前人公开发表的国内外21个盆地或地区的324组煤型气地化数据, 分析不同成因类型煤型气地层分布和稳定碳、氢同位素组成及空间分布特征, 提出多个煤型气成因类型判识图版, 并以实例论证这些图版的可行性.研究结果表明: 与煤层相关的生物成因气不同于常规生物气, 最显著区别在于前者δ13C(CH₄)上限值低, 即生物成因气δ13C(CH₄)＜-60‰, 热成因气δ13C(CH₄)＞-40‰, 混合成因气δ13C(CH₄)介于二者之间.随着有机质演化程度增强, 从生物成因气至热成因气, δ13C(CH₄)、δ13C(CO₂-CH₄)、δ13C(C₂H₆-CH₄)及CH₄/(C₂H₆+C₃H₈)具有变重趋势且相关性明显, δ13C(CH₄)与δ13C(CO₂-CH₄)、δ13C(CH₄)与δ13C(C₂H₆-CH₄)及δ13C(CH₄)与CH₄/(C₂H₆+C₃H₈)是划分煤型气成因类型最可靠的图版.      

吉林西部盐碱化土壤碳酸盐的碳稳定同位素特征

对吉林西部盐碱化土壤的物理性状进行了实地调查,并对不同土地利用类型的土壤碳酸盐碳稳定同位素作了系统的测定。结果表明,研究区内盐碱地土壤碳酸盐的δ¹³C值的变化趋势可以反映本区土壤盐碱化的进程。盐碱化土地在0～50 cm的深度范围内,土壤碳酸盐的δ¹³C值变化规律为：0～30 cm深度内,土壤碳酸盐的δ¹³C值随深度的增加而逐渐减小;在30～50 cm范围内,如果有盐积层或碱积层的存在,则土壤碳酸盐的δ¹³C值迅速增加。     

中国西北C-3植物的碳同位素组成与年降雨量关系初探

本文对不同年降雨量环境下生长的藜、独行菜、魁蓟和平车前这4种常见C-3植物的δ¹³C进行了分析,发现这4种C-3植物的δ¹³C组成都表现出随年降雨量减少而变重的趋势,其中藜和独行菜的碳同位素组成对降水变化的响应相对要较其它2种植物强烈得多。藜、独行菜和魁蓟的δ¹³C组成与年降雨量有显著的线性关系,平车前碳同位素组成与年降雨量没有显著的相关性,表明藜、独行菜和魁蓟的δ¹³C组成可作为年降雨量的替代性指标,平车前的δ¹³C组成不能作为年降水的替代性指标。