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增温对南亚热带季风常绿阔叶林土壤有机碳及其组分的影响

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生态学报 2024年第13期 5508-5518页

作者：翟淑君列志旸卢嘉华刘旭军刘德界周曙仡聃刘菊秀褚国伟叶茂友仲恺农业工程学院资源与环境学院中国科学院华南植物园退化生态系统植被恢复与管理重点实验室

全球变暖是当前全球气候变化的主要现象，影响着陆地生态系统的碳循环。森林土壤是陆地生态系统中最大的碳库，森林土壤有机碳及其不同组分的积累受到气候变暖的影响，许多研究普遍发现短期增温减少土壤有机碳及其活性碳组分，但尚不清... 详细信息

全球变暖是当前全球气候变化的主要现象，影响着陆地生态系统的碳循环。森林土壤是陆地生态系统中最大的碳库，森林土壤有机碳及其不同组分的积累受到气候变暖的影响，许多研究普遍发现短期增温减少土壤有机碳及其活性碳组分，但尚不清楚这种负效应在长期增温下是否仍存在和有机碳组分是否变化。以鼎湖山季风常绿阔叶林为研究对象，采用红外辐射模拟增温，探究长期增温对南亚热带森林土壤有机碳及其组分的影响。2017—2021年的连续增温观测结果表明：与对照相比，在表层土壤中，增温处理下土壤有机碳含量显著增加4.5%,其中土壤重组有机碳库显著降低9.1%,轻组有机碳库显著增加9.8%,易氧化有机碳含量显著增加5.8%,但微生物生物量碳、可溶性有机碳、惰性有机碳和络合态碳含量不变。增温持续时间显著影响土壤有机碳、微生物生物量碳、易氧化有机碳、可溶性有机碳、轻组有机碳库、重组有机碳库、惰性有机碳和络合态碳。增温处理与增温持续时间的交互作用显著影响微生物生物量碳、易氧化有机碳和重组有机碳库，但对土壤有机碳、土壤可溶性有机碳、惰性有机碳、络合态碳和轻组有机碳库无显著影响。综上所述，长期增温背景下南亚热带季风林的土壤有机碳因土壤活性有机碳组分的增加而增加，使总有机碳增加的生物调控作用可能比矿物保护作用强，但减少的惰性碳组分和增加的活性碳组分可能会使土壤有机碳稳定性下降。本研究结果探讨了南亚热带森林表层土壤有机碳及其组分对长期增温的响应，与大多数研究所发现的短期增温使表层土壤有机碳含量减少形成对比，结果可为预测未来该地区土壤碳库的变化特征提供科学依据和理论支持。

关键词：增温土壤有机碳有机碳组分亚热带森林

荒漠绿洲土壤抗生素抗性基因分布特征及驱动机制

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环境科学 2023年第7期44卷 4052-4058页

作者：黄福义周曙仡聃苏建强朱永官中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室厦门361021 中国科学院大学北京100049 中国科学院华南植物园退化生态系统植被恢复与管理重点实验室广州510650

荒漠绿洲农田生态系统是干旱区环境下人类活动显著的复合生态系统.土壤微生物抗生素抗性与人类健康和生态平衡关系密切.研究荒漠绿洲环境不同土地利用类型模式下土壤抗生素抗性基因的多样性、分布特征和影响因素,对于评估干旱区土壤环... 详细信息

荒漠绿洲农田生态系统是干旱区环境下人类活动显著的复合生态系统.土壤微生物抗生素抗性与人类健康和生态平衡关系密切.研究荒漠绿洲环境不同土地利用类型模式下土壤抗生素抗性基因的多样性、分布特征和影响因素,对于评估干旱区土壤环境健康风险,促进绿洲农业生态的发展具有重要意义.采用高通量测序和高通量定量PCR技术对荒漠绿洲土壤微生物的群落结构和抗生素抗性基因多样性开展了研究,旨在探究干旱区土壤抗性基因的分布特征及其驱动机制.结果表明,从沙漠边缘到绿洲,荒漠沙生植物土壤、棉花地土壤、玉米地土壤、芦苇地土壤和湖泊沉积物中抗生素抗性的种类和丰度显著增加,与土地利用变化关系密切,农田土壤是抗性基因的重要存储库;荒漠绿洲土壤微生物群落与抗生素抗性基因显著相关,硫杆菌属(Thiobacillus)、沙漠细菌属(Pontibacter)、诺卡氏菌属(Nocardioides)、耐盐微杆菌属(Salinimicrobium)、土壤红杆菌属(Solirubrobacter)和链霉菌属(Streptomyces)等是各类抗性基因重要的潜在携带者;干旱区土壤中重(类)金属元素和可移动基因元件,与微生物群落共同塑造了抗生素抗性基因的分布格局,这些影响因素单独或者共同的作用,对抗性基因变化解释率总共达到了70%,驱动了荒漠绿洲土壤抗性基因赋存与演化.

关键词：绿洲土壤高通量PCR 抗生素抗性基因(ARGs) 土地利用

基于高通量PCR与高通量测序技术研究城市湿地公园抗生素抗性基因污染特征

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环境科学 2023年

作者：黄福义周曙仡聃潘婷周昕原苏建强张娴中国科学院大学中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室福建省流域生态重点实验室中国科学院华南植物园退化生态系统植被恢复与管理重点实验室

城市湿地公园是城市湿地保护与利用的重要实践，具有重要的生态系统服务价值。抗生素抗性基因(ARGs)作为一种新污染物，在水体环境中普遍存在，是当前环境研究和公众关注热点。基于高通量PCR与16SrDNA基因高通量测序技术，深入研究了厦... 详细信息

城市湿地公园是城市湿地保护与利用的重要实践，具有重要的生态系统服务价值。抗生素抗性基因(ARGs)作为一种新污染物，在水体环境中普遍存在，是当前环境研究和公众关注热点。基于高通量PCR与16SrDNA基因高通量测序技术，深入研究了厦门城市湿地公园水体环境中抗生素抗性基因的种类、丰度水平和分布特征。结合微生物群落特征和水质理化性质，阐释了城市湿地公园抗生素抗性基因污染的影响因子和驱动机制。结果表明，城市湿地公园水体环境总共发现了217种抗生素抗性基因，丰度水平高达6.48×109copies·L-1，抗性基因呈现出丰度较高、种类多样以及普遍共存的特点，城市湿地公园是抗生素抗性基因分布的重要热区和存储库；Marivivens、NS5＿marine＿group和Planktomarina等9种微生物是41种抗生素抗性基因的潜在携带者，微生物群落结构对城市湿地公园水体环境抗性基因变化的单独解释量达到了51%，因此微生物群落是城市湿地抗生素抗性基因赋存和演化最重要的驱动力。基于研究结果，暗示着城市湿地公园水体环境抗生素抗性基因具有潜在水生态安全及人类健康风险，应该加强城市湿地公园水体环境微生物污染研究与控制。

关键词：高通量城市湿地抗生素抗性基因(ARGs) 水环境新污染物

氮沉降和降水格局变化对南亚热带森林土壤微生物群落的影响

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应用与环境生物学报 2023年第3期29卷 617-623页

作者：刘岳刘旭军宋雨婷列志旸周曙仡聃苏炜刘菊秀中国科学院华南植物园中国科学院退化生态系统植被恢复与管理重点实验室广州510650 中国科学院大学北京100049

南亚热带地区正面临氮沉降加剧和降水格局变化的双重挑战,深刻影响着生态系统的稳定性.土壤微生物是维系陆地生态系统地上-地下相互作用的纽带,对全球变化响应敏感.为探究土壤微生物对氮沉降和降水格局变化及其交互作用的响应,采用开顶... 详细信息

南亚热带地区正面临氮沉降加剧和降水格局变化的双重挑战,深刻影响着生态系统的稳定性.土壤微生物是维系陆地生态系统地上-地下相互作用的纽带,对全球变化响应敏感.为探究土壤微生物对氮沉降和降水格局变化及其交互作用的响应,采用开顶箱(open-top-chamber,OTC)设计模拟南亚热带森林生态系统,并设置对照(CK)、降水格局变化(DD)、氮沉降增加一倍(AN)和氮沉降增加一倍+降水格局变化交互(ANDD)4种处理,采用磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFA)法测定土壤微生物群落结构.结果显示,AN处理显著影响了微生物总PLFAs量和各微生物类群PLFAs量,表现为干季增加而湿季降低;DD处理对微生物总PLFAs量和各微生物类群PLFAs量无显著影响;ANDD处理增加了干季微生物总PLFAs量、真菌和革兰氏阳性菌PLFAs量,降低了湿季微生物总PLFAs量和真菌PLFAs量.DD、AN和ANDD处理对干、湿季土壤真菌/细菌(F/B)和革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G+/G-)均无显著影响,且不改变整体微生物群落结构.相关性分析发现,土壤微生物在干季主要受土壤pH、含水量和有机碳的影响,在湿季受土壤铵态氮和硝态氮的影响.本研究结果表明氮沉降和降水格局变化对微生物PLFAs量表现出明显的拮抗作用,但对微生物群落结构无显著影响;因此,仅考虑氮沉降单一因素影响可能会高估土壤微生物对全球变化的响应,而全球变化因子间的互补机制可能是限制土壤微生物对全球变化响应的重要因素.

关键词：微生物群落结构磷脂脂肪酸氮沉降降水格局变化森林生态系统

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微塑料对海水抗生素抗性基因的影响

环境科学 2021年第8期42卷 3785-3790页

作者：周曙仡聃朱永官黄福义中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室厦门361021 中国科学院大学北京100049

水环境中的微塑料和微生物抗生素抗性基因复合污染已经发展成为全球性的重大环境问题,给人类健康和生态环境带来新的挑战.海水中的微塑料残留日益增加,但是不同种类微塑料对海水抗生素抗性基因的干扰和影响还不是很清楚.选择了聚乙烯(PE... 详细信息

水环境中的微塑料和微生物抗生素抗性基因复合污染已经发展成为全球性的重大环境问题,给人类健康和生态环境带来新的挑战.海水中的微塑料残留日益增加,但是不同种类微塑料对海水抗生素抗性基因的干扰和影响还不是很清楚.选择了聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)和具有一定水溶性的聚乙烯醇(PVA)这3种乙烯基微塑料,采集海水并添加微塑料进行了曝气培养实验(49 d),利用高通量定量PCR技术,研究微塑料对海水抗生素抗性基因的影响.结果表明,空白对照海水、添加PE海水、添加PVC海水和添加PVA海水抗生素抗性基因的种类分别为20、35、42和64种,微塑料使得海水中的抗生素抗性基因种类显著增多;在丰度水平上,空白对照海水、添加PE海水、添加PVC海水和添加PVA海水抗生素抗性基因的丰度分别为4.01×10^(6)、2.75×10^(7)、4.54×10^(7)和1.05×10^(8)copies·L^(-1),微塑料显著增加了海水中抗生素抗性基因的丰度.因此,相较于空白对照海水,微塑料显著增加了海水抗生素抗性基因多样性和丰度水平;OLS回归分析显示,抗生素抗性基因与16S r RNA基因和可移动遗传元件有着显著正相关关系,说明微生物的丰度和基因水平转移机制能够影响海水抗生素抗性基因的分布、存续和演变.

关键词：微塑料海水抗生素高通量定量PCR 抗生素抗性基因(ARGs)

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不同作物农田土壤抗生素抗性基因多样性

环境科学 2021年第6期42卷 2975-2980页

作者：黄福义周曙仡聃王佳妮苏建强李虎中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室厦门361021 中国科学院大学北京100049

土壤作为地球关键带最为活跃的组成部分,在保障粮食安全和维持生态环境平衡中发挥着重要作用.农田土壤抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)污染特征和传播扩散机制受到了广泛的关注.为全面探究不同作物种植情况下农田土... 详细信息

土壤作为地球关键带最为活跃的组成部分,在保障粮食安全和维持生态环境平衡中发挥着重要作用.农田土壤抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)污染特征和传播扩散机制受到了广泛的关注.为全面探究不同作物种植情况下农田土壤抗生素抗性基因污染特征,明确不同作物农田土壤抗性基因的多样性及其影响因素,本文采用抗生素抗性基因高通量q PCR技术(HT-qPCR),对不同作物农田土壤抗生素抗性基因的多样性展开了研究.结果表明,农田土壤总计检出187种抗生素抗性基因,种植柑橘(GJ)、花生(HS)、水稻(SD)、甘蔗(GZ)和香蕉(XJ)的土壤中分别检测出抗生素抗性基因89、147、143、157和159种,它们的丰度介于6.47×10^(9)~1.41×10^(10)copies·g^(-1)之间,其中多重耐药抗性基因在农田土壤中占据显著优势.基于R软件的envfit分析显示,As、Co、Cr、Mo、Ni和Pb显著影响农田土壤抗生素抗性基因组成(P<0.05),冗余分析(RDA)显示这些重金属元素对农田土壤抗生素抗性基因变化的总解释量达到了59.3%.本研究证明,农田土壤是抗生素抗性基因的重要存储库,不同作物农田土壤抗性基因组成有显著差异(P<0.05),重金属元素对土壤抗性基因的赋存和扩散可能具有重要作用,种植不同作物对农田土壤抗生素抗性基因多样性产生了显著影响.

关键词：抗生素抗性基因土壤作物重金属多样性

鼎湖山自然保护区不同演替系列森林生态系统的磷平衡(英文)

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生态科学 2014年第5期33卷 1030-1034页

作者：周曙仡聃黄文娟北京理工大学珠海学院珠海519088 中国科学院华南植物园广州510650

了解磷(P)在生态系统中的平衡对于生态系统生态学和环境科学与工程领域具有重要的意义。大气沉降是P进入生态系统的重要途径,同时径流在输出P的过程中占主导地位。以鼎湖山自然保护区三个典型南亚热带地带性植被—季风常绿阔叶林(简称... 详细信息

了解磷(P)在生态系统中的平衡对于生态系统生态学和环境科学与工程领域具有重要的意义。大气沉降是P进入生态系统的重要途径,同时径流在输出P的过程中占主导地位。以鼎湖山自然保护区三个典型南亚热带地带性植被—季风常绿阔叶林(简称季风林)及其演替系列—针阔叶混交林(简称混交林)和马尾松林为研究对象,分析大气沉降P输入和径流P输出。结果表明,每年通过大气沉降输入的P总量为1.06 kg?hm–2,通过干、湿沉降输入的P量分别为0.50 kg?hm–2 a–1和0.56 kg?hm–2 a–1,其中,大于61%的大气P沉降出现在旱季(10月至次年3月)。季风林、混交林和马尾松林每年径流损失的P分别为0.66 kg?hm–2、0.69 kg?hm–2和0.81 kg?hm–2。然而,在雨季(4月至9月),季风林、混交林和马尾松林的径流P损失分别超过83%、80%和80%。大气P沉降输入与径流P输出在旱季与雨季之间的差异表明了大气P沉降的增加对缓解生态系统P缺乏的作用非常有限。

关键词：磷湿沉降干沉降流损失鼎湖山森林生态系统

生活垃圾渗滤液处理过程中抗生素抗性基因的变化特征

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环境科学 2019年第10期40卷 4685-4690页

作者：黄福义周曙仡聃颜一军苏建强朱永官张娴中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室厦门361021 中国科学院大学北京100049

抗生素抗性基因被认为是一种环境污染物,城市生活垃圾填埋场及其渗滤液中存在着多种类和高丰度的抗生素抗性基因.针对生活垃圾渗滤液处理工艺流程特点,本研究采用超高通量定量PCR技术,分析生活垃圾渗滤液处理过程中抗生素抗性基因的变... 详细信息

抗生素抗性基因被认为是一种环境污染物,城市生活垃圾填埋场及其渗滤液中存在着多种类和高丰度的抗生素抗性基因.针对生活垃圾渗滤液处理工艺流程特点,本研究采用超高通量定量PCR技术,分析生活垃圾渗滤液处理过程中抗生素抗性基因的变化特征.结果表明,渗滤液处理使得出水抗生素抗性基因丰度减至9. 2×1010copies·L-1,降低了5个数量级,能有效消减渗滤液中的抗生素抗性基因,是一种有效消减垃圾渗滤液抗生素抗性基因丰度的方法;渗滤液出水中的抗生素抗性基因140种,检出率高达46. 7%,相较于自然环境,出水中抗生素抗性基因种类和丰度仍然维持在较高水平,直接排入市政污水管网可能造成抗生素抗性基因的二次扩散,存在着较高的生态环境风险;渗滤液中抗生素抗性基因与Cr、Cd、Ni、As、MGEs、integron和transposon呈现极显著的正相关关系,表明抗生素抗性基因的赋存和迁移传播可能受重金属元素和可移动遗传元件的共同影响.

关键词：生活垃圾渗滤液重金属抗生素抗性动态

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城市绿地微生物及其对城市化的响应

微生物学报 2021年第12期61卷 3887-3902页

作者：黄鑫榕苏晓轩周曙仡聃朱永官杨小茹福建农林大学生命科学学院福建福州350002 中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室福建厦门361021

城市绿地微生物的稳定性是城市绿地发挥其重要生态系统功能的重要因素。人类世时代的快速城市化会改变城市绿地土壤理化性质、输入新兴污染物、加剧微生物生态系统潜在风险、改变微生物群落多样性及生态系统功能多样性,深远地影响了城... 详细信息

城市绿地微生物的稳定性是城市绿地发挥其重要生态系统功能的重要因素。人类世时代的快速城市化会改变城市绿地土壤理化性质、输入新兴污染物、加剧微生物生态系统潜在风险、改变微生物群落多样性及生态系统功能多样性,深远地影响了城市绿地的生态系统服务功能。本文综述了城市绿地微生物的特征,以及城市化进程对城市绿地微生物组(包括土壤、植物叶际和空气)、抗生素抗性基因、病原微生物和稀有物种群落的影响。与自然微生物相比,城市绿地微生物普遍具有较高的异质性,受人类活动影响大。同时,抗生素抗性基因水平以及人类致病菌数量则显著增加,体现了城市化对城市绿地生态系统健康和功能的扰动。今后研究中应更加关注城市化对于城市绿地微生物的影响,为其对人群健康影响风险评价提供可靠理论支持。

关键词：城市化城市绿地微生物抗生素抗性基因病原微生物稀有微生物再野化