土壤化学计量比是衡量土壤有机质组成及质量的有效指标.多数研究关注土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)及化学计量比,而较少关注森林恢复过程中土壤钾(K)、钙(Ca)和镁(Mg)及化学计量比的变化.本研究以亚热带自然恢复的5、8、21、27、40年林分为研究对象,以自然恢复的天然林为对照,分析土壤K、Ca、Mg及化学计量比随林分恢复年限的变化.结果表明:随着土层的加深,土壤C和N含量显著降低,土壤元素化学计量比除K∶P、Mg∶P和P∶Ca外均显著降低.随森林恢复年限的增加,0～10 cm 土层C和N含量显著增加,10～20 cm 土层Ca含量显著增加,20～40 cm 土层全磷含量显著降低,各土层K和Mg含量均无显著变化.随森林恢复年限的增加,0～10 cm 土层C∶Ca、N∶Ca、P∶Ca显著增加,20～40 cm 土层C∶P、N∶P和K∶P显著增加,而P∶Ca显著降低.所有土层K∶P和Mg∶P与总磷含量呈显著负相关,C∶Ca和N∶Ca与矿质氮、有效磷、速效钾含量呈显著正相关.随着次生林恢复年限的增加,研究区土壤普遍受到P限制,恢复后期Ca的限制逐渐增强,进而导致了多种养分元素的限制.

以不同修复年限的 2 块油页岩尾矿废弃地上生长的优势树种大叶相思(Acacia auriculiformis)和尾叶桉(Eucalyptus urophylla)及其根区土壤为对象,探讨树种和年限对废弃地生态修复效果的影响.结果表明,经过 31 a修复的南排尾矿地土壤重金属污染系数为8,显著低于修复18 a北排尾矿地的12.33,表明当前南排尾矿地土壤重金属污染程度更轻.同时,南排尾矿地的大叶相思和尾叶桉叶片中重金属含量和富集系数显著高于北排尾矿地,且南排尾矿地植物对土壤中的重金属修复效果好于北排尾矿地.除尾叶桉叶片富集更多的锰外,大叶相思有更高的叶片碳含量以及锌、镉含量,表明在多种污染元素并存的油页岩尾矿修复中种植大叶相思比尾叶桉能收获更好的生态效果.大叶相思和尾叶桉都具有较强的去除油页岩尾矿中重金属等有害元素和改善土壤质量的能力,特别是在土壤贫瘠和多元素污染共存的胁迫下,大叶相思比尾叶桉表现出更强的优势.

目的 基于遗传、环境因子与丹参Salvia miltiorrhiza品质性状之间的相关性,探究影响丹参品质的主导因子.方法 收集不同产区22个丹参居群(每个居群3个单株)、种植土壤以及气候因子数据.基于简单重复序列间区(inter-simplesequence repeat,ISSR)和目标起始密码子多态性(start codon targeted polymorphism,SCoT)标记分析了丹参不同居群遗传多样性和亲缘关系,利用高效液相色谱法(HPLC)测定了不同产区丹参中隐丹参酮、丹参酮Ⅰ、丹参酮ⅡA、丹酚酸B含量.利用原子吸收分光光度法、火焰光度计测定法、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-OES)等技术测定了土壤的理化指标及矿质含量.结果 ISSR和SCoT标记分析结果表明,四川丹参居群单独聚为一类,山东丹参居群分布在不同的聚类组中.经相关性分析,气压、风速与丹参酮类物质的含量呈显著正相关,日降水量≥0.1 mm日数与丹参酮Ⅰ含量以及等位基因数(number of alleles,Na)、有效等位基因数(effective number of alleles,Ne)、Nei氏基因多样性指数(Nei's gene diversity index,H)、香农信息指数(Shannon information index,I)等遗传指数呈显著负相关;水汽压、相对湿度、日降水量≥0.1mm日数等与丹酚酸B含量呈显著正相关,与Na、Ne、H、I显著负相关;日照时数与丹酚酸B含量呈显著负相关,与Na、Ne、H、I显著正相关.隐丹参酮含量与土壤质地、矿质元素Cu、Mg含量显著相关;丹酚酸B含量与土壤有机质、K、碱解N、速效K含量显著相关.结论 遗传与环境因子互相作用影响了丹参的品质.四川丹参居群间遗传变异小,山东丹参遗传变异大,降水、湿度、日照是影响丹参遗传变异以及丹参酮和丹酚酸B积累的主要气候因子.土壤质地能影响隐丹参酮的积累,N肥能促进丹酚酸B积累.

目的 调查鄂西北某稀土矿区居民血液、头发中稀土元素的含量,评价稀土富集对当地居民健康状况的影响.方法 选择稀土矿区核心地带居民191人,非稀土矿区居民186人,年龄20～69岁,采用电感耦合等离子体质谱法测定调查对象血液、头发中稀土元素的含量,与已有文献值进行比较.同时对居民健康状况进行血液检测与问卷调查,考察人体稀土富集是否会导致地方性疾病.结果 矿区居民血液中稀土元素总含量平均为60.22 ng/mL,是对照区的3.35倍;头发中稀土元素总含量平均为1197.91 ng/g,是对照区的6.32倍.随着年龄的增长,矿区男女血液与头发中稀土元素的富集量均有增长,钇和钪在血液与头发中的占比远大于其在土壤中的含量比例;相比于头发,钇和钪在血液中更易富集.稀土矿区与对照区居民患脂肪肝、乙肝、低血糖、低血压、高血压和心脏病的几率及平均寿命的差异均无统计学意义.结论 居民较高的日均稀土元素饮食摄入导致人体血液及头发中有较为大量的稀土元素累积,但目前并未发现产生明显的、实质性的人体健康损害.

矿质元素是土壤养分的重要组分,关系着森林生态系统的群落组成和生物地球化学循环.喀斯特局域尺度内地形异质性较高,目前尚缺乏地形等非生物因子和生物因子如何影响喀斯特地区土壤矿质元素空间分布方面的研究.本文在弄岗北热带喀斯特季节性雨林15 ha森林动态监测样地中沿海拔梯度设立的100个凋落物收集器所在位点进行土壤取样,对样品中的K、Ca、Mg 3种矿质元素含量进行测定,并基于空间回归模型和变差分解等方法对喀斯特季节性雨林中土壤K、Ca、Mg与生态因子之间的关联进行定量分析,探讨非生物因子和生物因子与其空间分布特征的内在关联,以期为北热带喀斯特生物地球化学循环研究和脆弱喀斯特生态系统保护提供科学依据.结果表明,研究区内土壤K、Ca、Mg均存在空间自相关性,Ca与海拔和凹凸度显著正相关,主要聚集在山脊区域;K与地形湿润度指数显著正相关,主要在洼地聚集;Mg在中坡位表现出聚集特征.变差分解显示生态因子对土壤K、Ca、Mg空间分布的驱动作用强于空间结构,单个生态因子中海拔的解释度最高,并且非生物因子的解释度总体上高于生物因子,生物因子中物种丰富度解释度最高,同时Mg的聚集伴随着较高的物种丰富度水平.

在微生物的代谢活动下,土壤中有机态碳氮化合物矿化分解释放矿质养分和二氧化碳,深刻影响着自然生态系统土壤碳、氮等元素的循环转化、土壤的养分供应和有机质的更新,并对地上植被的演替和分布有极为重要的意义.青藏高原灌丛面积分布广泛,地形和气候条件复杂,但目前对灌丛分布地区土壤碳氮含量、矿化作用强度及其影响因素等的认识较少.研究结合土壤理化分析和高通量定量PCR(quantitative microbial element cycling,QMEC)技术研究了青藏高原喜马拉雅山-冈底斯山地区不同类型灌丛土壤碳氮含量、碳氮矿化速率和相关功能基因的分布特征及其与植被、气候和土壤因子间的耦联关系.结果表明,不同类型灌丛土壤的有机碳、全氮含量、CO2释放速率、净氮矿化速率、碳氮矿化基因的丰度有显著差异.其中,位于青藏高原东南部的雪层杜鹃和香柏灌丛分布区土壤有机碳和全氮含量、CO2释放速率、净氮矿化速率显著高于位于中西部的变色锦鸡儿、金露梅和砂生槐灌丛地区,并与年平均降雨量显著正相关.然而,碳、氮矿化基因丰度分布趋势与之相反,在雪层杜鹃和香柏灌丛分布区丰度显著低于中西部的三类灌丛,且与年平均降雨量呈显著负相关,但与土壤pH呈显著正相关.同时pH与年平均降水量、湿润指数和土壤含水率均为显著负相关.这些结果表明降水可通过增加盐基离子淋溶,使土壤盐基饱和度下降、氢饱和度增加,引起土壤酸化,进而影响碳氮循环过程,导致不同类型灌丛土壤碳氮元素的赋存及其周转速率差异.同时,碳、氮矿化相关功能基因丰度各类群间呈现显著的正相关关系,表明土壤碳氮循环过程间紧密的耦联关系.这些结果为准确评估青藏高原土壤碳、氮库及其动态平衡提供了重要信息和参考依据.

铁元素是植物生长所必需的营养元素之一,对维持湿地生态系统稳定和湿地生态功能发挥具有重要的作用.本研究以黄河三角洲地区8种不同土地利用类型、7种植被群落类型为对象,分析了土壤中总Fe含量的空间分布特征及其影响因素.结果表明:黄河三角洲土壤总Fe含量均值为24.28 g·kg-1,其中,不同土地利用类型中,工矿区总Fe含量最高,为27.29 g·kg-1,森林湿地和光滩中总Fe含量最低,分别为22.55、22.56 g·kg-1;不同植物群落中芦苇覆盖下的土壤总Fe含量最高,为27.30 g·kg-1.不同土地利用类型中的总Fe在0～10和10-20 cm深度的差异性显著(P＜0.05);同一种土地利用类型在不同深度之间的差异性并不显著(P＞0.05).相关性分析表明,总Fe含量与有机质、总氮、铵态氮、碳酸氢根离子含量在每层均呈极显著正相关(P＜0.01).总Fe含量和分布还与成土母质、土壤类型、水文条件、氧化还原条件、人类活动等因素密切相关.

重金属污染对环境和人体健康存在严重威胁.贵州省重金属污染有明显的地域性,全省铅、锌、汞、砷的污染较为普遍.农业种植区和矿洞土壤重金属污染较严重.变异系数结果表明农业种植区和矿洞土壤重金属污染与人类活动密切有关,砷和锌是受人类活动影响较大的重金属元素.水环境中矿洞水存在汞污染,景区水存在镉、汞和铅污染;单因子污染指数值显示矿洞水中汞,景区水中镉、汞和铅均达到严重污染;内梅罗污染指数值显示景区水重金属综合污染等级最高.大气降尘中重金属污染以镉、汞和铅最为突出,潜在生态风险值显示所有研究区域内镉和汞、万山外其他区域的铅均已经对生态环境造成潜在风险;综合潜在生态风险结果表明目前研究区域大气降尘中重金属污染风险等级很高.目前贵州省环境中重金属污染物主要源自地质背景含量及成土母质等自然因素以及采矿、金属冶炼、农业活动和污水灌溉等人类活动因素的影响.分析表明目前贵州省环境中存在较为严重的重金属污染,且已经对当地环境造成危害,人类活动时应做好环境保护措施.

化感自毒作用是药用植物连作障碍的主要成因,已造成严重经济损失.对药用植物化感自毒作用的研究进展进行系统综述,阐述了化感物质对药用植物生长发育的主要影响机制,如影响药用植物光合作用、水和矿质元素吸收、细胞结构、土壤酶活性及土壤微生物区系等;提出选育优良栽培品种、合理施用有机类肥料及建立合理的耕作制度等药用植物化感自毒作用的防治措施,为消减化感自毒作用、提高作物产量、促进我国中药材种植业可持续发展提供参考.

为了解胡杨林生长过程对主要营养元素在土壤全库、有效库及植被库之间运移规律的影响,以新疆轮台县轮南镇5个不同林龄(幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林)典型天然胡杨林为研究对象,采用时空替代方法,分析林下土壤和植被中C、N、P、K的空间分配特征.结果表明:(1)总体而言,土壤营养元素全库中全钾含量较富积,有机质、全氮、全磷相对缺乏.土壤有机质及全量养分受林龄影响较显著.土壤全氮量随着林龄的增长显著升高,至近熟林时达到最大值,然后下降.幼龄林土壤有机质、全钾含量较低,中龄林和近熟林含量较高.幼龄林、成熟林和过熟林土壤全磷含量相对较高.土壤垂直层中,土壤有机质、全钾含量深层土壤＞浅层土壤,而全氮含量随着土壤深度的增加呈现下降趋势.全磷含量受土壤垂直层影响较小.(2)土壤有效养分库中碱解氮、速效磷含量较低,速效钾含量较高.土壤速效养分受林龄影响较大,碱解氮含量随着林龄的发育,呈现先显著升高到近熟林达到最大值,然后下降的趋势.速效钾、速效磷含量均呈现幼龄林和中龄林显著低于其它龄林.不同土壤垂直层显示,碱解氮、速效钾、速效磷含量均呈现浅层＞深层土壤.速效钾、速效磷有明显的表层聚集现象.(3)从土壤养分有效性占全量比率分析,氮＞钾＞磷.氮素在不同龄级中有效率均较高.钾和磷有效率受林龄影响,呈现出成熟林＞过熟林＞近熟林＞中龄林＞幼龄林.土壤垂直层中0-10cm、40-60 cm氮素有效率较高.钾和磷有效率随着土层深度的增加呈现递减的变化趋势,其中0-10cm钾和磷有效率显著高于其他土层.(4)植被库中主要矿质养分积累量由大到小依次为N＞K＞P.除叶外,N、K、P积累量在胡杨各器官中均呈现随着林龄的增长而增加,到成熟林达到最大值,在过熟林降低.对树木不同器官,N、P累积量依次为干＞根＞枝,但K累积量依次为根＞干＞枝.