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秸秆及其生物质炭输入对毛竹林土壤氨氧化微生物与氮循环相关酶活性的影响

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浙江农林大学学报 2024年第1期41卷 1-11页

作者：潘丽霞姜振辉张雯怡周家树刘娟蔡延江李永夫浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室浙江杭州311300 浙江农林大学浙江省森林生态系统碳循环与固碳减排重点实验室浙江杭州311300

【目的】探讨不同外源碳(玉米Zea mays秸秆及其生物质炭)输入对亚热带毛竹Phyllostachys edulis林土壤氨氧化微生物和氮循环相关酶活性的影响,以揭示其对土壤硝化作用的生物学机制。【方法】以亚热带毛竹林为研究对象,设置3个处理:对照... 详细信息

【目的】探讨不同外源碳(玉米Zea mays秸秆及其生物质炭)输入对亚热带毛竹Phyllostachys edulis林土壤氨氧化微生物和氮循环相关酶活性的影响,以揭示其对土壤硝化作用的生物学机制。【方法】以亚热带毛竹林为研究对象,设置3个处理:对照(不施用)、施用玉米秸秆(5 t·hm^(-2))和施用玉米秸秆生物质炭(5 t·hm^(-2)),进行为期1 a的野外试验。于试验的第3个月和第12个月采集土壤样品,利用荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)及高通量测序技术分析不同处理下毛竹林土壤氨氧化微生物群落结构特征、酶活性与总硝化速率的变化规律。【结果】与对照相比,秸秆及其生物质炭处理显著改变了土壤氨氧化细菌(AOB)丰度和群落结构(P<0.05),而对氨氧化古菌(AOA)丰度和群落结构无显著影响;秸秆处理显著提高土壤氨氧化细菌丰度及其优势菌属亚硝化螺菌属Nitrosospira的相对丰度、蛋白酶活性和脲酶活性以及总硝化速率,而生物质炭处理则使其显著降低(P<0.05)。相关性分析表明:氨氧化细菌丰度及其优势菌属亚硝化螺菌属的相对丰度、蛋白酶活性和脲酶活性与铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、硝态氮(NO_(3)^(-)-N)、水溶性有机氮(WSON)和土壤总硝化速率呈正相关(P<0.05)。冗余分析表明:土壤NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、微生物生物量氮(MBN)和水溶性有机氮质量分数对氨氧化细菌群落结构存在显著影响(P<0.05)。【结论】秸秆生物质炭输入通过降低土壤NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N和水溶性有机氮质量分数,从而降低土壤氨氧化细菌丰度及其优势菌相对丰度,削弱氮循环相关酶活性,进而抑制土壤硝化作用。与秸秆直接输入相比,秸秆生物质炭有利于减少毛竹林土壤氧化亚氮气体排放以及土壤氮素损失。

关键词：生物质炭毛竹林土壤氨氧化微生物土壤酶活性硝化作用

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杨树糖基转移酶GT14基因家族分析及响应盐胁迫基因的筛选

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分子植物育种 2024年第6期22卷 1741-1750页

作者：张一凡宣灵灵卢孟柱赵岩秋曾为浙江农林大学林业与生物技术学院亚热带森林培育国家重点实验室杭州311300

木材的形成基于维管形成层细胞的分裂分化,其中次生壁加厚是关键步骤。研究表明,植物在盐胁迫下细胞壁的组分与结构将发生变化,其中细胞壁表面的多糖阿拉伯半乳聚糖(arabinogalactan protein,AGP)起重要作用。AGP糖链是由糖基转移酶(gly... 详细信息

木材的形成基于维管形成层细胞的分裂分化,其中次生壁加厚是关键步骤。研究表明,植物在盐胁迫下细胞壁的组分与结构将发生变化,其中细胞壁表面的多糖阿拉伯半乳聚糖(arabinogalactan protein,AGP)起重要作用。AGP糖链是由糖基转移酶(glycosyltransferase, GT)催化合成,在细胞壁的生物合成中起关键作用,而且其表达量变化直接影响木质部的发育。本研究通过对杨树GT14 (Glycosyltransferase family14)家族进化关系与基因结构分析发现该家族基因在进化上具有较强的保守性。同时,3个杨树GT14基因在盐胁迫下表达量上调,且其中2个基因在体外表现出GlcAT活性。启动子元件分析发现这3个基因均包含多个非生物胁迫响应元件。本研究分析了杨树GT14基因功能,并为提高木本植物非生物耐逆作用提供线索。

关键词：杨树 GT14 进化分析盐胁迫

江西九龙山铁尾矿区3种树木对土壤重金属质量分数及微生物群落组成的影响

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林业科学 2024年第3期60卷 78-86页

作者：王文正宋立国王钱刘相荣孙启武厚凌宇中国林业科学研究院林业研究所、国家林业和草原局森林培育重点实验室、林木遗传育种国家重点实验室北京100091

【目的】探究种植湿地松、杉木、桤木对江西九龙山铁尾矿区土壤重金属质量分数及微生物群落组成的影响,为该矿区及相似立地区域植被恢复提供可靠的科学数据和理论依据。【方法】采用微波消解法处理湿地松、杉木、桤木的根际、非根际土... 详细信息

【目的】探究种植湿地松、杉木、桤木对江西九龙山铁尾矿区土壤重金属质量分数及微生物群落组成的影响,为该矿区及相似立地区域植被恢复提供可靠的科学数据和理论依据。【方法】采用微波消解法处理湿地松、杉木、桤木的根际、非根际土壤样品和根、茎、叶样品,通过ICP、AAS测定样品重金属质量分数,依据测定结果计算3种树木的生物富集和转移系数,分析其对不同重金属的富集和转移能力。应用宏基因组学测序分析3种树木根际、非根际土壤样品,探究各树种对应土壤中的微生物群落组成。【结果】1)3种树木对Hg、Cu、Pb、Zn的生物转移系数(BTF)均大于1,对Cr的BTF小于1,表明其对Hg、Cu、Pb、Zn的转移能力强,对Cr的转移能力弱。杉木的BTF(As)大于1,表明杉木对As的转移能力强。2)杉木对Hg、Pb的生物富集系数(BCF)均大于1,表明杉木对Hg、Pb的富集能力强。相较于其他重金属,湿地松对Hg、Pb的生物富集系数最高,桤木对Zn的生物富集系数最高,表明湿地松对Hg、Pb的富集能力强,桤木对Zn的富集能力强。3)在门水平上,对照组(J1)中酸杆菌门相对丰度最高(45.55%),其次为变形菌门(12.11%)。在湿地松根际土壤(J2)和非根际土壤(J3)、杉木根际土壤(J4)、桤木根际土壤(J5)和非根际土壤(J6)中变形菌门相对丰度最高(22.72%~44.56%),其次为酸杆菌门(13.49%~16.56%)。在属水平上,对照组优势属为短根瘤菌属和纤线杆菌属,J2、J3、J4、J5、J6中相对丰度占比最高的优势属为短根瘤菌属和鞘氨醇单胞菌属。【结论】1)根据3种树木对重金属的转移和富集能力评估结果,杉木、湿地松可作为Hg、Pb修复的先锋树种,桤木可作为Zn的修复树种与其间作。2)基于门、属2分类等级水平的分析,3种树木根际、非根际土壤中优势微生物群落均为变形菌门,3种树木种植均促进土壤中变形菌门微生物相对丰度增加,变形菌门可提高植物对重金属的吸收并对植物生长有促进作用,二者相辅相成,可有效提高植物吸收重金属的效率。

关键词：宏基因组学铁尾矿重金属污染植物修复效果微生物群落组成

浙江省丽水市森林碳汇时空演变及对极端降水的响应

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浙江农林大学学报 2024年

作者：杨宁馨毛方杰杜华强李雪建孙佳倩赵吟吟郑兆东腾先锋叶峰峰浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室浙江农林大学浙江省森林生态系统碳循环与固碳减排重点实验室浙江农林大学环境与资源学院

【目的】模拟并分析浙江省丽水市森林净生态系统生产力(NEP)时空演变趋势，揭示其对极端降水的响应机制，为丽水市森林固碳潜力时空评价提供科学依据。【方法】综合样地调查、遥感观测、InTEC模型，模拟3种气候情景(RCP 2.6、RCP 4.5和R... 详细信息

【目的】模拟并分析浙江省丽水市森林净生态系统生产力(NEP)时空演变趋势，揭示其对极端降水的响应机制，为丽水市森林固碳潜力时空评价提供科学依据。【方法】综合样地调查、遥感观测、InTEC模型，模拟3种气候情景(RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5)下1979—2079年丽水市森林NEP时空格局，分析极端降水时空特征，构建结构方程模型，探讨极端降水对NEP的影响。【结果】(1)1979—2015年丽水市极端降水频率和强度呈增加趋势。未来气候情景下除RCP 2.6之外，RCP 4.5和RCP 8.5极端降水量、频率和强度仍持续增加，其中莲都区、缙云县以及景宁畲族自治县等地区极端降水事件上升趋势较强。(2)1979—2015年森林NEP呈增加趋势，增长速度为18.44 g·m-2·a-1。2016—2079年，3种气候情景下森林NEP均呈下降趋势，但碳汇总量呈上升趋势，最大NEP累积达10.97 Pg。(3)1979—2015年极端降水对NEP产生积极影响，2016—2079年除RCP 2.6影响不显著，其他2种情景下极端降水对NEP均产生消极影响，但RCP 8.5情景下极端降水较RCP 4.5对NEP的影响更小。【结论】丽水市森林碳汇能力较强，在未来气候情景下仍具有较高的碳汇潜力，然而极端降水对NEP的影响也不容忽视。图5参22

关键词：极端降水森林碳汇净生态系统生产力 InTEC模型浙江省丽水市

黄腐酸钾对不同氯盐胁迫下桧柏生长的缓解效应

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林业科学 2024年第4期60卷 99-108页

作者：房有鑫曹帮华郭龙梅毛培利庞元湘张金颢王志恒李鹏飞山东农业大学黄河下游森林培育国家林业和草原局重点实验室泰安271018

【目的】探究高浓度氯盐胁迫下桧柏容器苗施加不同质量分数黄腐酸钾(FA-K)后的生长和生理特性,揭示FA-K缓解高浓度氯盐胁迫下桧柏的生理响应机制及差异性,为冬季北方高速公路中央分隔绿化带桧柏的管理维护提供技术支撑。【方法】选取2... 详细信息

【目的】探究高浓度氯盐胁迫下桧柏容器苗施加不同质量分数黄腐酸钾(FA-K)后的生长和生理特性,揭示FA-K缓解高浓度氯盐胁迫下桧柏的生理响应机制及差异性,为冬季北方高速公路中央分隔绿化带桧柏的管理维护提供技术支撑。【方法】选取2年生桧柏容器苗开展盆栽试验,以正常生长为对照,设置0.7%NaCl和0.7%CaCl_(2)2种盐分,每种盐分设置0、0.05%、0.10%、0.30%和0.50%5种质量分数FA-K处理,测定各处理下桧柏苗生长指标(苗高生长量、地径生长量、生物量、根冠比)、光合色素含量(叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素)、相对电导率、丙二醛含量、渗透调节物质(脯氨酸、可溶性糖)含量、超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性。【结果】1)0.7%CaCl_(2)胁迫对桧柏苗生长的抑制作用大于0.7%NaCl胁迫;0.7%CaCl_(2)胁迫下桧柏苗除可溶性糖和类胡萝卜素含量低于NaCl胁迫外,其他生理指标(叶绿素a含量、叶绿素b含量、总叶绿素含量、丙二醛含量、脯氨酸含量、相对电导率、过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性)均高于NaCl胁迫;2)2种盐胁迫下,施加FA-K均使桧柏苗苗高生长量、地径生长量、生物量增加,叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素含量上升,相对电导率和丙二醛含量下降,超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性、脯氨酸和可溶性糖含量呈低-高-低的变化趋势,0.50%FA-K下2种盐胁迫的幼苗生长接近对照;3)相较0.7%NaCl胁迫,FA-K对0.7%CaCl_(2)胁迫表现出更好的缓解作用。【结论】高浓度氯盐胁迫显著抑制桧柏苗生长和存活,0.7%CaCl_(2)抑制作用比0.7%NaCl强;FA-K能够有效缓解NaCl和CaCl_(2)胁迫,0.50%FA-K缓解效果较佳。

关键词：桧柏盐胁迫黄腐酸钾融雪剂缓解作用

基于大涡模拟的CAARC模型角区开槽气动优化研究

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振动与冲击 2024年第7期43卷 126-133,167页

作者：徐洲洋罗凯文杨易华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广州510640

超高层建筑属风敏感结构,对建筑外形进行适当气动优化可有效降低结构风荷载及风致响应。基于大涡模拟(LES)方法,采用一种新的入口湍流生成方法——NSRFG(narrow-band synthesis random flow generation)方法,进行超高层建筑标准模型(CAA... 详细信息

超高层建筑属风敏感结构,对建筑外形进行适当气动优化可有效降低结构风荷载及风致响应。基于大涡模拟(LES)方法,采用一种新的入口湍流生成方法——NSRFG(narrow-band synthesis random flow generation)方法,进行超高层建筑标准模型(CAARC)角区开槽的气动优化研究。首先进行了CAARC高层建筑标准模型绕流模拟,并将模拟结果与风洞试验结果对比,以验证NSRFG方法的适用性;然后以CAARC模型为基础,设计了4种开槽气动优化方案,通过LES模拟得到基底弯矩功率谱,以估算建筑顶部位移响应和顶部峰值加速度响应。结果对比显示:对于矩形截面高层建筑标模,无论原型还是4种开槽气动优化方案,横风向脉动响应和峰值加速度响应整体比顺风向大;与全封闭原型相比,采取不同开槽方案均能降低顺风向和横风向风振响应,其中角区开槽对顺风向响应的优化效果最好,周向开槽对横风向响应的优化效果最好;4种开槽方案对于横风向响应的优化效果明显优于顺风向,其中相对而言周向开槽优化效果相对最好,使横风向脉动位移响应和横风向峰值加速度响应分别降低28.4%、32.8%。因此,从减小矩形截面超高层建筑结构横风向响应角度考虑,建议采用周向开槽方案。

关键词：大涡模拟(LES) NSRFG方法超高层建筑风致响应气动优化

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山核桃根际解磷及水解复杂有机物细菌的分离

微生物学报 2024年

作者：张艳梅郑梦杰杨士杰吴权杰黄坚钦彭丽媛秦华浙江农林大学环境与资源学院碳中和学院浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室浙江农林大学林业与生物技术学院

【目的】挖掘兼具多种促生功能的山核桃根际解磷细菌(phosphorus-mobilizing bacteria， PMBs)菌株资源，研发多功能生物有机肥，促进山核桃产业绿色、可持续发展。【方法】采用稀释涂布平板法分离获取山核桃根际PMBs，测定其生物学功... 详细信息

【目的】挖掘兼具多种促生功能的山核桃根际解磷细菌(phosphorus-mobilizing bacteria， PMBs)菌株资源，研发多功能生物有机肥，促进山核桃产业绿色、可持续发展。【方法】采用稀释涂布平板法分离获取山核桃根际PMBs，测定其生物学功能并基于16S rRNA基因同源性鉴定其分类学地位。【结果】从山核桃根际土共分离获得34株PMBs，其主要来自厚壁菌门(Bacillota)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteriota)、薄壁菌门(Gracilicutes) 4门下的10属细菌，以芽孢杆菌属(Bacillus)(12株)、伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia)(9株)、假单胞菌属(Pseudomonas)(5株) 3属菌较多，共计占比76.47%。在含不同难溶性有机/无机磷源的培养基中接种PMBs后，产生的可溶性磷含量范围分别为：7.01-49.97 mg/L (磷酸铝)、3.61-27.11 mg/L (磷酸铁)、4.56-342.82 mg/L (磷酸三钙)、27.71-544.53 mg/L (植酸钠)和3.28-27.17 mg/L (卵磷脂)。其中23株PMBs能同时溶解难溶性无机磷和有机磷。分别有20、7、23、12、10、14、13株PMBs能产吲哚乙酸(indole-3-acetic acid， IAA)、铁载体和胞外蛋白酶、β-1，3-葡聚糖酶、纤维素酶、磷酸酶及脂肪酶，其中菌株S3-6L和S3-22L具有5种生物学功能。【结论】本研究筛选到的PMBs同时具有较高溶解磷的能力和多种生物学功能，丰富了PMB菌种资源，为研发高效、绿色山核桃复合微生物菌肥奠定了基础。

关键词：山核桃根际微生物解磷细菌多功能

施肥旱作农田土壤中人类病原菌群落组成及动态变化特征

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浙江大学学报（农业与生命科学版） 2024年第1期50卷 98-108页

作者：齐明慧程建华唐翔宇浙江农林大学林业与生物技术学院省部共建亚热带森林培育国家重点实验室浙江杭州311300 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所山地表生过程与生态调控重点实验室四川成都610041

采集浙江省杭州、嘉兴、衢州、金华、龙游5个地区长期施用鸡粪、猪粪或化肥的农田土壤进行室内培养实验,然后采用高通量测序及序列比对方法分析供试土壤细菌和人类病原菌(human pathogenic bacteria,HPB)群落组成,旨在进一步探究施用粪... 详细信息

采集浙江省杭州、嘉兴、衢州、金华、龙游5个地区长期施用鸡粪、猪粪或化肥的农田土壤进行室内培养实验,然后采用高通量测序及序列比对方法分析供试土壤细菌和人类病原菌(human pathogenic bacteria,HPB)群落组成,旨在进一步探究施用粪肥后土壤中HPB群落组成差异及动态变化特征。结果表明:在160个供试土壤样品和2种粪肥样品中共比对到75种HPB,其中优势HPB为巨大芽孢杆菌(Bacillus_megaterium_QM_B1551,24.2%)和拜氏梭菌(Clostridium_beijerinckii_NCIMB_8052,23.1%);施用猪粪处理的土壤中细菌和HPB的香农(Shannon)指数均有所降低,而施用鸡粪或化肥处理的土壤中细菌和HPB多样性无明显变化。主坐标分析结果表明,施用粪肥处理的土壤细菌群落组成与未施肥对照之间具有显著差异,尤其是施用猪粪处理差异最显著(P部分HPB的相对丰度高于未施肥对照,并随培养时间的延长而不断下降。方差分解分析结果表明,土壤理化性质、细菌群落及两者交互作用是土壤中HPB变异的重要因素。综上所述,施用粪肥处理的土壤中HPB的变化特征主要受肥料类型、土壤类型、土壤理化性质及固有细菌群落的影响。

关键词：人类病原菌粪肥细菌群落土壤动态变化

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森林郁闭度和凋落物对延胡索生长和土壤酶化学计量的影响

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农业生物技术学报 2024年第2期32卷 322-333页

作者：张文卓张前前俞叶飞迟晓立何安国王雨齐吕强锋李永春浙江农林大学环境与资源学院/亚热带森林培育国家重点实验室浙江省大盘山国家级自然保护区管理局

森林较高的郁闭度致使光照不足，以及林下较厚的凋落物层产生的化感作用，是影响杉木(Cunninghamia lanceolata)林下草本植物种子萌发和幼苗生长的主要因素。本研究以人工杉木林下药用植物野生延胡索(Corydalis yanhusuo)为研究对象，... 详细信息

森林较高的郁闭度致使光照不足，以及林下较厚的凋落物层产生的化感作用，是影响杉木(Cunninghamia lanceolata)林下草本植物种子萌发和幼苗生长的主要因素。本研究以人工杉木林下药用植物野生延胡索(Corydalis yanhusuo)为研究对象，采用两因素裂区试验设计探究郁闭度(低,中和高)和凋落物(去除和保留)对林下土壤酶化学计量限制和延胡索生长特性的影响。结果表明，杉木林郁闭度降低，光强增加，显著增加了延胡索株高(24%～27%)、叶绿素相对含量SPAD(soil and plant analyzer development)值(11%～33%)、净光合速率(28%～39%)、气孔导度(28%～35%)、胞间二氧化碳浓度(10%～24%)等植物生理指标，但凋落物处理对延胡索生长参数无显著影响。但是，在低郁闭度下，凋落物保留处理提高了土壤可溶性有机氮(11%～21%)的含量，且提高了土壤β-1,4-葡萄糖苷酶(β-1,4-glucosidase, BG)、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(β-1,4-N-acetylglucosaminidase, NAG)和亮氨酸氨基肽酶(leucine aminopeptidase, LAP)酶活性。郁闭度与凋落物的交互作用对延胡索株高、SPAD值有显著影响(P<0.01)，对土壤碳氮磷含量有显著影响，对土壤BG、NAG、LAP、酸性磷酸酶(acid phosphatase, AP)活性有显著影响(P<0.01)。进一步分析表明，土壤酶化学计量比BG/(LAP+NAG)和(LAP+NAG)/AP均小于1，说明土壤缺乏微生物可利用的磷，表现为磷营养限制。在凋落物保留处理下，随着郁闭度增加，土壤BG/AP比例降低，表明降低郁闭度和保留凋落物能缓解土壤磷营养限制。回归分析表明，土壤BG/AP与延胡索株高、SPAD值、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率呈显著正相关，表明较低的郁闭度和凋落物保留处理可缓解土壤微生物磷营养限制，促进植物生长。本研究可为延胡索及其他濒危野生植物种群的回归生境适宜性探索提供理论依据。

关键词：凋落物郁闭度延胡索土壤酶活性酶化学计量磷营养限制