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古尔班通古特沙漠地衣结皮对放牧踩踏干扰的小尺度响应
吴楠,张元明,
干旱区研究 , 2012,
Abstract: 古尔班通古特沙漠地衣结皮对放牧踩踏干扰及其所引起的生境异质性具有重要的指示作用。研究表明①放牧踩踏干扰主要集中于结皮层(0~5cm),随机调查的样方中,90%的样方干扰率均低于30%,生物土壤结皮(BSCs)破损尚处于较安全的范围;②放牧踩踏干扰降低了BSCs总盖度,不同类型的结皮对践踏干扰的反应具差异性,其中,真菌-藻类共生形成的地衣结皮与干扰率呈极显著负相关(P30%的样方中,抗风蚀能力较强的苔藓结皮、地衣结皮盖度均显著低于未受干扰样方,地衣共生体的破坏导致真菌数量显著增加(P30%的样方中各指标均低于未受干扰样方。其中,土壤容重是对放牧干扰比较敏感的指标,与地衣结皮盖度亦呈极显著正相关(P<0.01),与流沙盖度呈显著负相关(P<0.05)。
根鞘微生境对羽毛针禾沙生适应性的生态调节
邱 东, 吴 楠, 张元明*,
中国沙漠 , 2012,
Abstract: 羽毛针禾(Stipagrostispennata)是古尔班通古特沙漠流动沙丘的先锋禾草和优良固沙植物,本研究从形态结构、理化特性、生物学特性等方面对其复杂的根区生境进行了分析。结果表明:①野生羽毛针禾能够形成特殊的根鞘结构(即由土壤颗粒与根表分泌物及根毛、菌丝体相互胶结、缠绕形成的特殊结构),使根区环境相对稳定;②根鞘的存在可有效扩大根系与土壤的接触面积,有利于根系-土壤信息交流及水分和养分的交换,对植物忍耐干旱逆境胁迫尤为重要;③根鞘的形成明显改善了其所在微生境的土壤条件,根鞘含水量可达外围土壤的5倍,成为潜在的水库;根鞘的形成明显改善了养分尤其是氮素累积状况,其全氮含量显著高于外围土壤,速效氮、微生物量氮含量极显著(P<0.01),高于外围土壤;根鞘微生境呈碱性,pH值略低于外围土壤;④根鞘中碱性磷酸酶、脲酶、多酚氧化酶、蔗糖酶等各类水解酶、氧化酶均极显著(P<0.01)高于根外围土壤,反映出根鞘微生物学过程较强、土壤肥力较高,可有效增加土壤有机碳氮的转化,促进根鞘微生境养分循环;⑤可培养微生物分析结果显示,细菌在根鞘微生境中占绝对优势(99.72%±0.09%);可培养微生物优势类群为芽胞杆菌属(Bacillus)、链霉菌属(Streptomyces)、青霉属(Penicillium)。上述微生物具有固沙、固氮、解磷、产抗生素等生态潜能,有助于改善羽毛针禾根区营养吸收,促进植株生长。因此,作为对高温、缺水恶劣环境的一种应答结构,根鞘的形成促进了植物根土界面的信息交流及水分和养分的交换,有利于植物、土壤、微生物建立互惠互利的关系,对植物忍耐干旱逆境胁迫尤为重要。
古尔班通古特沙漠地衣结皮中可培养细菌多样性初探
吴 楠, 张元明, , 邱 东
中国沙漠 , 2013, DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2013.00102
Abstract: 为了解古尔班通古特沙漠优势结皮类型——地衣结皮中可培养细菌的多样性,利用3种培养基经稀释涂布和划线分离得到18株纯培养菌株。对分离的所有菌株提取基因组DNA,利用细菌通用引物扩增得到16SrDNA的序列并测序。结果表明:(1)基于RibosomalDatabaseProject(RDP)在线归类分析,18株菌可初步归为3门3纲3目6科6属,未见新属,未分离到固氮菌属(Azotobacter)。其中,6株归为变形菌门(Proteobacteria)、6株属于放线菌门(Actinobacteria)、6株属于厚壁菌门(Firmicutes);不动杆菌属(Acinetobacter)、链霉菌属(Streptomyces)、芽孢杆菌属(Bacillus)为优势属,分别占分离菌株数的33%、28%、22%。(2)在EzTaxon-e数据库中对各菌株序列进行进一步的BLAST同源性分析表明,18株菌可进一步归为14个OTUs(OperationalTaxonomicUnit),未见疑似新种(同源性均>97%),其中链霉菌属OTU比例最高(35.71%),依次为不动杆菌属和芽孢杆菌属(二者均为21.43%)。(3)古尔班通古特沙漠地衣结皮中的可培养细菌Shannon-Wiener多样性指数为2.5532,均匀度指数为0.9675。(4)上述可培养细菌在生物土壤结皮中具有固沙、加速矿化、生防等多重生态潜能。
古尔班通古特沙漠生物结皮的分布特征
张元明,陈晋,王雪芹,,辜智慧,伯荣
地理学报 , 2005, DOI: 10.11821/xb200501006
Abstract: 新疆古尔班通古特沙漠是我国最大的固定和半固定沙漠,其间广泛发育着以地衣植物为主的生物结皮,是除种子植物以外的固定沙面的重要生物因子。研究表明,选择适当的时段,应用遥感技术并结合地面调查来研究沙漠生物结皮的空间分布格局是可行的,遥感制图与地面调查的结果基本一致。该沙漠南部是生物结皮最为丰富的区域,各种类型的生物结皮均有充分发育,呈连续分布,但其分布模式向北、向西和向东变得破碎。通过统计生物结皮像元的面积,得到生物结皮覆盖率超过33%的像元面积占研究区总面积的28.7%。生物结皮的分布对地貌部位有较强的选择性,生物结皮的不同发育阶段种类组成亦有较大的差别。
三江平原农田排水沟渠铁的输出及形态变化
王莉,阎百兴,晓峰,
地理研究 , 2011, DOI: 10.11821/yj2011100008
Abstract: 农田沟渠系统的输出将直接影响水体的生态环境安全。在大面积湿地农田化的三江平原,沟渠排水是铁输入河流的源和主要通道,也是北太平洋西北部okhotsk海铁输入的重要来源。以农田沟渠水体中铁为研究对象,采用切向超滤技术分离铁的形态,研究沟渠系统中可溶态铁的形态和迁移特征,探讨湿地开发后沟渠向河流输出铁的特征。通过对2005年~2008年间沟渠水体中铁赋存形态变化研究发现沟渠水体中铁多以可溶态铁存在,浓度在0.34~3.99mg·L-1;络合形态是可溶态铁的主要形态,其次为胶体态,离子态铁含量最少;同一年间,可溶性铁含量平水期要略高于夏汛期,干渠中可溶态铁的含量略低于支渠,可溶态铁在支渠向干渠迁移过程中,络合态铁所占比例由70.12%降至56.53%,沟渠中可溶态铁浓度受田间降雨量的控制,同时pH、阳离子总量(CEC)、HCO3-、PO43-等因素共同影响可溶态铁浓度。沟渠水体中可溶态铁浓度受水体化学性质的影响,与水体中PO43-、CEC和HCO3-浓度呈现不同程度相关关系。据估算三江平原每年通过沟渠输送可溶态铁约在45t~116t,湿地开垦为农田是导致可溶态铁锐减的原因,农田增施有机肥可能会提高可溶态铁的输出。
三江平原水田灌溉-排水过程中铁形态变化及输出贡献
晓峰,阎百兴,,王莉
环境科学学报 , 2010,
Abstract: 采集三江平原农田灌溉地下水、稻田积水、渠系排水、土壤侧渗水,并采用切向超滤技术分离水体中不同形态铁,分析在灌溉排水及地下侧渗水中铁的迁移特征,并估算水田排水中铁的输出贡献.结果表明,在灌溉排水过程中,铁主要以低分子量形态和酸性不稳定形态迁移,地下水中Fe2+含量占可溶态铁的80.45%;地下水抽取到稻田后Fe2+含量显著降低,络合态铁含量升高,稻田积水中络合态铁占可溶态铁的75.50%;稻田积水排入渠系后,络合态铁中不稳定弱配位铁含量降低13.58%,其他铁形态变化不大.稻田积水通过地下侧渗进入渠系,随侧渗水体深度加深,Fe2+含量升高,络合态和胶体态铁含量降低,地下侧渗水向渠系水主要提供络合态和胶体态铁.三江平原湿地水田化改变了水体中铁的输出形态,同时,排水过程中铁的输出也对河流形成补给,水田灌溉排水过程可溶态铁的输出通量约为390kg·a-1·km-2,输出系数为0.186,灌溉-排水过程中残留在稻田土壤中铁的量约为1460kg·a-1·km-2,残留在排水渠系土壤中铁的量约为250kg·a-1·km-2,这对三江平原水土环境产生了深远影响.
寡营养细菌(Oligographicbacteria)及其固沙作用的研究
, 程争鸣, 张元明, 张雪梅, 牟书勇
中国沙漠 , 2007,
Abstract: 从新疆古尔班通古特沙漠生物结皮的下层(沙物质层)分离到一株寡营养细菌,G+;细胞大小在0.328~0.746×0.171~0.240μm;菌落圆形;直径5mm,白色光滑,隆起明显;兼性好氧;该菌可在含碳量1~15mg\5L-1培养基、10~70℃、pH值5~11的环境中生长,较适宜生长温度范围为15~37℃;最适pH值范围为8~9;该菌在生长过程中分泌大量的黏多糖,室内培养72h黏度可达9000mPa·S。将黏度为1500mPa·S的菌体培养液喷洒在流沙表面后,能够形成可以粘连沙粒约6mm厚的寡营养细菌结皮层,该结皮层不仅能够固沙而且具有一定的减缓土壤中水分蒸发的效果。
Iron species and output flux in the agricultural irrigation-drainage system in the Sanjiang Plain
三江平原水田灌溉-排水过程中铁形态变化及输出贡献

PAN Xiaofeng,YAN Baixing,ZHU Hui,WANG Lixia,
晓峰
,阎百兴,,王莉

环境科学学报 , 2010,
Abstract: After the conversion of wetland to paddy land, agricultural drainage became an important iron source to the Amur River, which influences the iron content, species and transportation in the Amur valley. In this study, agricultural irrigation groundwater, paddy water, canal water and lateral seepage water were sampled to study iron transportation during the process of irrigation, drainage and lateral seepage in the Sanjiang Plain. The cross-flow filtration technique was employed to separate iron species according to their size fraction. The results showed that iron is primarily transported as low molecular weight and acid-labile iron forms in the process of irrigation and drainage. Ferrous ion accounted for 80.45% of total dissolved iron in groundwater. When groundwater was pumped to surface land, the conversion from Fe2+ to complexed iron occurred immediately. The complexed iron accounted for 75.50% of the iron in paddy water. After paddy water flowed into the canal, the complexed iron content decreased 13.58% but other iron species had no significant change. The Fe2+ concentration increased with the depth of soil in the lateral seepage water, and complexed and colloidal iron did conversely. However, after the lateral seepage water flowed from paddy field into canal, the concentration of complexed and colloidal iron increased. The output flux of total dissolved iron was 390 kg·a-1·km-2 and the output coefficient was 0.186 from agricultural drainage in the Sanjiang Plain. The amount of residual iron reached about 1460 kg·a-1·km-2 in the paddy fields during irrigation and 250 kg·a-1·km-2 in canal soil during drainage.
寡营养细菌对古尔班通古特沙漠土壤环境的影响
邱东,程争鸣,张元明,吴楠,牟书勇,齐晓玲,
干旱区研究 , 2012,
Abstract: 利用从古尔班通古特沙漠生物结皮中分离的1株寡营养细菌制成的菌剂,喷洒在流沙表面,分析寡营养细菌对沙漠土壤微生物、酶活性、土壤养分及生物结皮形成的影响。结果表明①喷洒寡营养细菌菌剂,提高各层土壤主要微生物数量,其中显著[WTBX](P<0.05)[WTBZ]提高了0~2cm土层的细菌和放线菌数量及2~5cm层的寡营养细菌数量;②对不同土壤养分的影响有所差异,提高了土壤中全磷、全钾、有效氮和有效磷含量,但降低了有机质和全氮含量;③对不同土壤酶活性的影响也表现出一定的差异,提高了过氧化氢酶和多酚氧化酶活性,但降低了蔗糖酶和碱性磷酸酶活性。相关性分析表明,寡营养细菌与放线菌为极显著正相关,与其他因子相关性不显著。总体来讲,寡营养细菌的施加改变了土壤原有微生物和养分格局,促进了微生物和藻结皮的存在与发展。研究将为有效恢复生物结皮、修复受损沙地提供新的方法。
A comparison between different ecological de-farming modes in the loess hilly-gully region in China
古尔班通古特沙漠生物结皮的分布特征

ZHANG Yuanming,CHEN Jin,WANG Xueqin,PAN Huixia,GU Zhihui,PAN Borong,
张元明
,陈晋,王雪芹,,辜智慧,伯荣

地理学报 , 2005,
Abstract: The biological soil crust, especially lichen crust, was developed well in Gurbantunggut Desert, the largest fixed and semi-fixed sandy desert in China. Together with vascular plant, biological soil crust becomes an important factors relating to sandy surface fixation. In this study, the reflectance of lichen-dominated biological soil crust was measured and used to develop a new index for detecting and mapping the crust distribution. We examined the feasibility of the index for Landsat ETM sensor by using radiative transfer model (6S) to simulate different coverage of the crust under different atmospheric conditions. Then, we applied the new index to Landsat ETM data of the Gurbantunggut desert to map the spatial distribution patterns of biological soil crust in Gurbantunggut Desert. The results, combined with field investigations, showed that the biological soil crust was mainly distributed in southern part of this desert, but became gradually sparse toward northern, western and eastern parts of this desert. The coverage of biological soil crust was estimated up to 28.7%. The species composition of biological soil crust varies according to different positions of sand dunes and different developmental stages of biological crust.
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