微生物多樣性分析范文

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微生物多樣性分析

篇1

目前與國家管轄范圍外海域海洋生物多樣性有關(guān)的《聯(lián)合國海洋法公約》以及《生物多樣性公約》,在關(guān)于國家管轄范圍之外海域生物多樣性的法律屬性問題上均未做出明確規(guī)定,這種獨(dú)特資源所具備的巨大價(jià)值,引起了國際社會的關(guān)注,與此同時(shí),在發(fā)展中國家和發(fā)達(dá)國家之間帶來了一場巨大的爭議。本文通過對爭議和理論的分析,認(rèn)為對于“區(qū)域”生物多樣性資源的法律屬性歸屬,應(yīng)當(dāng)選擇人類共同繼承財(cái)產(chǎn)原則,由全人類共同享有。

【關(guān)鍵詞】

國家管轄范圍外海域;UNCLOS;公海自由;人類共同繼承財(cái)產(chǎn)

《聯(lián)合國海洋法公約》(United Nations Convention on the Law of the Sea,簡稱UNCLOS)將海洋空間為若干區(qū)域,國家管轄權(quán)之外的海域,包括“區(qū)域”以及公海兩個(gè)部分。由于此海域的生物多樣性資源更是新型海洋資源,故而現(xiàn)有法律規(guī)定尚不能對其進(jìn)行有效的規(guī)制。從生物多樣性保護(hù)的法律規(guī)定來看,《生物多樣性公約》(Convention on Biological Diversity,簡稱CBD)的主旨是在國家管轄范圍內(nèi)的海洋生物多樣性的保護(hù)。具體而言,這兩部公約關(guān)于國家管轄范圍之外海域生物多樣性的法律屬性均未做出明確規(guī)定,國際社會為解決這一爭議舉行了諸多會議進(jìn)行討論,但結(jié)果只是對國家管轄權(quán)范圍外海域海洋生物多樣性對人類社會的重要性,及需為其制定保護(hù)措施達(dá)成一致共識,但未對資源的法律屬性歸屬形成結(jié)論性的意見。這是因?yàn)?,資源屬性這一問題牽涉到各國的根本利益,任何的妥協(xié)都會對本國利益造成難以彌補(bǔ)的損失。因此,在這一問題上,各國很難達(dá)成一致。

一、國家管轄范圍之外海域生物多樣性現(xiàn)有爭議

目前而言,國家管轄范圍之外海域海洋生物多樣性資源的法律屬性是發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家爭議最大的地方,在國際會議中爭論激烈。

由于較早的開始了對國家管轄范圍外海域海洋生物多樣性資源的研究與開發(fā),發(fā)達(dá)國家依靠雄厚資金和先進(jìn)科技,在這一問題上占據(jù)了優(yōu)先政治地位以及資源享有。以美國和日本為例,他們認(rèn)為國家管轄范圍外海域生物多樣性資源應(yīng)當(dāng)適用公海自由原則,各國際主體在有足夠經(jīng)濟(jì)及科技條件下可以自由的進(jìn)行開發(fā)、利用,通過“先到先得”的方式取得,不應(yīng)被任何國際主體依而占有。反對將UNCLOS第十一部分“區(qū)域”制度適用于深?;蛸Y源,其理由是UNCLOS中有關(guān)“區(qū)域”資源的定義十分明確,即“區(qū)域”制度只適用于國家管轄范圍外海域深海底的礦產(chǎn)資源,據(jù)此,以美國和日本為首的的發(fā)達(dá)國家主張,深?;蛸Y源的相關(guān)活動應(yīng)遵循公海自由原則。

對此以我國為代表的發(fā)展中國家所成立的“77國集團(tuán)”表示強(qiáng)烈的反對,巴基斯坦代表在聯(lián)合國海洋和海洋法問題不限成員名額非正式協(xié)商進(jìn)程第八次會議上,代表77國集團(tuán)和中國發(fā)言時(shí)就指出:“‘區(qū)域’內(nèi)資源,包括海洋遺傳資源都是人類共同遺產(chǎn)的一部分”。發(fā)達(dá)國家不能依仗其優(yōu)勢,通過公海自由原則以“先到先得”的方式占有,再利用知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)制度,將該資源變?yōu)榘l(fā)達(dá)國家或其“陣營”的獨(dú)享權(quán)益。我們認(rèn)為,UNCLOS中“區(qū)域”制度所獨(dú)有的共同繼承財(cái)產(chǎn)(或人類共同遺產(chǎn))原則,既體現(xiàn)“區(qū)域”所獨(dú)有的地理環(huán)境和法律地位,又通過這一原則公平合理保護(hù)了各國在“區(qū)域”內(nèi)的合法權(quán)益。因此應(yīng)適用人類共同繼承財(cái)產(chǎn)原則,將該資源納入U(xiǎn)NCLOS的“區(qū)域”制度范疇中,通過這一機(jī)制,使得發(fā)展中國家可以打破發(fā)達(dá)國家對深海生物多樣性資源的壟斷,分享其應(yīng)有利益。

歐盟國家認(rèn)為現(xiàn)有的法律制度和管理執(zhí)行方面均存在著空白,應(yīng)當(dāng)從處理具體執(zhí)行差距的基礎(chǔ)上,制定新制度完善現(xiàn)有法律框架。他們提議制定UNCLOS第三個(gè)執(zhí)行協(xié)定,重點(diǎn)是在公海建立海洋保護(hù)區(qū),以確保有效的海洋環(huán)境管理。

二、國家管轄范圍之外海域生物多樣性資源屬性法律理論

(一)公海自由原則

1609年荷蘭法學(xué)家格老秀斯在《海洋自由論》中指出:“流蕩不定的海水,必是自由的不能為任何國家所占有?!彼鲝埡Q笫侨祟愑弥唤叩馁Y源寶庫,這是公海自由所賦予人類的權(quán)利。據(jù)此發(fā)達(dá)國家提出,公海自由原則的確立遠(yuǎn)早于UNCLOS的簽署,并且該原則已形成了完整的學(xué)術(shù)體系以及成熟實(shí)踐方式,不再需要一個(gè)新的制度對這一問題進(jìn)行規(guī)制,過多的規(guī)制甚至?xí)拗七@一領(lǐng)域的科學(xué)發(fā)展。同時(shí)他們認(rèn)為,在UNCLOS的相關(guān)條款中,已經(jīng)明確列舉了“區(qū)域”內(nèi)的資源是指礦產(chǎn)資源,因此,對于多樣性資源應(yīng)當(dāng)秉承公海自由原則,由各個(gè)國家自由取用。

(二)人類共同繼承財(cái)產(chǎn)原則

結(jié)合“區(qū)域”制度及相關(guān)表述可以得出,“區(qū)域”部分所包含的資源應(yīng)當(dāng)屬于全人類共同所有,由人類共同繼承。目前,雖然對該原則特征的表述認(rèn)識存有爭議,但通常各觀點(diǎn)均認(rèn)為要為和平目的而保護(hù)利用,排除單方侵占保證資源的人類共有性,以及為了后展的需要對現(xiàn)有資源進(jìn)行合理有效的養(yǎng)護(hù)和利用。這些特點(diǎn)在UNCLOS的條文中均有包含,加之UNCLOS以明文形式闡述了“區(qū)域”及其資源是人類共同繼承財(cái)產(chǎn),因此可以得出結(jié)論,UNCLOS要求各國在“區(qū)域”中的行為應(yīng)以全人類的共同利益為考量,對于人類共同繼承財(cái)產(chǎn)的開發(fā),即使各國不能實(shí)際參與開發(fā)利用活動,也可以通過合理的機(jī)構(gòu)和制度分享開發(fā)所獲得的利益,并通過大會以及海底管理局等相關(guān)機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)各方面的利益分配。

三、國家管轄范圍之外海域生物多樣性資源法律屬性分析

對于“區(qū)域”生物多樣性資源的法律屬性歸屬,應(yīng)當(dāng)選擇“人類共同繼承財(cái)產(chǎn)”,第一,國家管轄范圍之外海域生物多樣性資源的生存環(huán)境與普通海域不同,極端環(huán)境下所具有的獨(dú)特生態(tài)系統(tǒng)造就了動植物獨(dú)特的生存能力和生存方式,成就了其資源的獨(dú)特性以及人類社會對這一資源的不可復(fù)制性。這種這種獨(dú)特的地理生態(tài)環(huán)境造就了海洋生物多樣性資源極高的價(jià)值,因此該資源與“區(qū)域”地理環(huán)境具有高度的伴隨性,甚至可以說,國家管轄范圍外海域海洋生物多樣性資源與“區(qū)域”是一個(gè)密不可分的整體,與“區(qū)域”環(huán)境不可分割;第二,海洋法的健全完善,不但受時(shí)代背景的影響還受科學(xué)水平的左右。在UNCLOS關(guān)于“區(qū)域”資源定義做會議討論之時(shí),關(guān)于國家管轄范圍外海域生物多樣性資源并沒

有出現(xiàn)在國際社會的認(rèn)識之中,而當(dāng)1977年熱夜噴口及相關(guān)生態(tài)系統(tǒng)被發(fā)現(xiàn)時(shí),關(guān)于“區(qū)域”資源的定義已經(jīng)被會議確立,因此現(xiàn)行1982年UNCLOS第十一部分并沒有涉及國家管轄范圍外海域的海洋生物多樣性資源??赏ㄟ^梳理不難發(fā)現(xiàn),設(shè)立“區(qū)域”制度時(shí)只是由于科技和人類認(rèn)識的不足,導(dǎo)致在細(xì)化這一概念的內(nèi)涵以及外延出現(xiàn)了法律空白,并非故意將其割裂;最后,通過UNCLOS序言可以得知,其目的是在于維護(hù)全人類的共同利益,而國家管轄范圍外海域海洋生物多樣性資源的開發(fā)與保護(hù),是以發(fā)達(dá)的深??碧郊夹g(shù)為依托,雄厚的經(jīng)濟(jì)實(shí)力為支持,這就尤其需要各國攜手共同合作。從這一點(diǎn)而言,是符合人類共同繼承財(cái)產(chǎn)這一法律屬性的,即需要國際社會共同來攜手合作、維護(hù)管理以及科考研究。

參考文獻(xiàn):

[1]《國家管轄范圍以外海洋生物多樣性養(yǎng)護(hù)與可持續(xù)利用問題非正式工作組會議若干熱點(diǎn)議題》,http:///chn/xwdt/t240388.htm,2014420;

[2]百度百科:http:///link?url=Qc8p1KBxl_tiwU5 rnuHcWsO4r8s3Oj

4JTFwTMmA603KIpBv9gUJix8S059fsFA3,2014420;

[3]Statement on Behalf of the Group of 77 and China by Mr.Farukh Amil, Deputy Permanent Representative of Pakistan to the UN, at the Eighth Meeting of UNICPOLOS on Marine Genetic Resources,http:///statement/getstatement.php?id=070625,2014420;

[4]Farukh Amil .Statement on Behalf of the Group of 77 and China by Mr . Farukh Amil, Deputy Permanent Representative of Pakistan to the UN, at the Eighth meeting of UNICPOLOS on Marine Genetic Resources [ EB/OL],http://www .g77/org/statement/getstatement .php ? id =070625,20140304;

[4]王鐵崖.論人類共同繼承財(cái)產(chǎn)的概念[M],中國國際法年刊,1984

[5]1982年《聯(lián)合國海洋法公約》

[6]賈桂德,尹文強(qiáng).國際海洋法發(fā)展的一些重要動向[J],太平洋學(xué)報(bào),2012.1

[7]金建才.深海底生物多樣性與基因資源管理問題[J],地球科學(xué)進(jìn)展,2005.1

篇2

關(guān)鍵詞:土壤類型;煙田土壤微生物;根土比;多樣性指數(shù)

中圖分類號:S154 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:0439-8114(2013)01-0056-04

土壤微生物是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最豐富的物種,相關(guān)研究表明,每克農(nóng)田土壤擁有的基因組量為140~8 800個(gè),相當(dāng)于400~26 000個(gè)不同物種。土壤微生物組成與活性決定了生物地球化學(xué)循環(huán)、土壤有機(jī)質(zhì)的周轉(zhuǎn)及土壤肥力和質(zhì)量,也與植物的生產(chǎn)力有關(guān)。土壤微生物還可以敏感地指示氣候和土壤環(huán)境條件的變化,土壤微生物參數(shù)可能是最早用于反映土壤質(zhì)量的指標(biāo)。土地利用方式、種植制度、農(nóng)地管理方式及作物種類都會對土壤微生物產(chǎn)生影響[1-3]。Waldrop等[4]在研究森林轉(zhuǎn)換為耕地條件下的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)土壤中有機(jī)碳和氮下降了50%~55%,微生物量下降了75%,β-葡萄糖苷酶活性下降了54%,微生物特征和種類發(fā)生明顯的變化。

土壤類型對微生物生長發(fā)育有著較大影響。土壤類型不同,土壤微生物種群數(shù)量和組成也必然會存在某種程度的差別,這種差異反過來又會對土壤結(jié)構(gòu)以及土壤肥力特別是對煙草的生長產(chǎn)生一定的影響[5]。土壤微生物是土壤中動植物殘?bào)w分解的主要推動者,在土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化中具有多種重要作用,與土壤肥力和植物營養(yǎng)有密切關(guān)系。因此土壤微生物是反映土壤供肥能力、土壤健康狀況的敏感性參數(shù)。為此,在湖北省??悼h和興山縣選取兩種有代表性的土壤類型,研究不同類型土壤中主要微生物類群數(shù)量的變化規(guī)律,為合理利用土地資源、保證其可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2009年5~12月在湖北省??悼h和興山縣進(jìn)行。選取黃棕壤和紫色土兩種土壤類型,育苗、肥水管理、病蟲害防治及其他田間管理均按照當(dāng)?shù)剞r(nóng)民種植習(xí)慣進(jìn)行。供試煙草品種為K326。

1.2 土壤樣品采集

分別于移栽前期(5月12-13日)、旺長期(7月8-9日)及采收期(8月15-16日)取樣。采用5點(diǎn)取樣法采集5~20 cm根際土和非根際土,用無菌自封袋包裝,立即帶回實(shí)驗(yàn)室。將新鮮土樣研磨過2 mm篩存放在4 ℃冰箱中。

1.3 土壤微生物測定

采用稀釋平板法測定土壤微生物總數(shù);細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基;固氮菌采用阿須貝氏瓊脂培養(yǎng)基;放線菌采用高氏1號培養(yǎng)基;真菌采用馬丁氏(Martin)培養(yǎng)基。結(jié)果以每克干土所含微生物數(shù)量表示[6]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

根土比(R/S)是指根際土中微生物數(shù)量與非根際土中微生物數(shù)量的比,其中R表示根際土中微生物數(shù)量,S表示非根際土中微生物數(shù)量。

微生物數(shù)量變化速率是指根際土中微生物數(shù)量與移栽前期根際土中微生物數(shù)量的比。

生物多樣性指數(shù)是描述生物類型數(shù)和均勻度的一個(gè)度量指標(biāo),它在一定程度上可反映生物群落中物種的豐富度及其各類型間的分布比例。本研究中土壤微生物菌群多樣性指數(shù)和土壤微生物菌群的均勻度計(jì)算方法如下:

1)土壤微生物菌群多樣性指數(shù)(Shannon-Wiener指數(shù)[7]):H=-∑Pi×1nPi

2)土壤微生物菌群的均勻度[8]:

R=(-∑Pi×1nPi)/1nS

式中,Pi=Ni/N為某群落中第i個(gè)類型的個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)的百分比,S為微生物類群數(shù)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型煙田土壤中微生物數(shù)量

由圖1至圖4可知,在不同土壤類型煙田土壤中4種微生物數(shù)量從多到少依次為:細(xì)菌、固氮菌、放線菌、真菌。其中,細(xì)菌數(shù)量最多,占微生物總量的58.77%~82.98%,固氮菌占微生物總量的10.80%~32.75%,放線菌占微生物總量的3.79%~10.39%,真菌數(shù)量最少,占微生物總量的0.04%~0.22%。由此可見細(xì)菌在煙田土壤微生物中占絕對優(yōu)勢。

在不同生育時(shí)期不同土壤類型的煙田土壤中,旺長期細(xì)菌數(shù)量高于采收期,??悼h黃棕壤和紫色土煙田旺長期土壤中細(xì)菌數(shù)量分別為11.740 2×107 cfu/g和11.654 2×107 cfu/g,興山縣黃棕壤和紫色土煙田旺長期土壤中細(xì)菌數(shù)量分別為29.437 0×107 cfu/g和11.295 9×107 cfu/g。

不同類型的煙田土壤中,黃棕壤中細(xì)菌和固氮菌數(shù)量均高于紫色土,保康縣黃棕壤煙田旺長期土壤中細(xì)菌和固氮菌數(shù)量分別為11.740 2×107 cfu/g和24.033 4×106 cfu/g,??悼h紫色土煙田旺長期土壤中細(xì)菌和固氮菌數(shù)量分別為11.654 2×107 cfu/g和15.163 0×106 cfu/g;保康縣黃棕壤煙田采收期土壤中細(xì)菌和固氮菌數(shù)量分別為11.250 4×107 cfu/g和34.551 7×106 cfu/g,??悼h紫色土煙田采收期土壤中細(xì)菌和固氮菌數(shù)量分別為10.302 8×107 cfu/g和31.938 6×106 cfu/g。興山縣黃棕壤煙田旺長期土壤中細(xì)菌和固氮菌數(shù)量分別為29.437 0×107 cfu/g和99.007 3×106 cfu/g,興山縣紫色土煙田旺長期土壤中細(xì)菌和固氮菌數(shù)量分別為11.295 9×107 cfu/g和32.766 6×106 cfu/g;興山縣黃棕壤煙田采收期土壤中細(xì)菌和固氮菌數(shù)量分別為16.694 6×107 cfu/g和66.275 2×106 cfu/g,興山縣紫色土煙田采收期土壤中細(xì)菌和固氮菌數(shù)量分別為7.679 0×107 cfu/g和23.956 8×106 cfu/g。

2.2 不同類型煙田土壤中微生物數(shù)量變化速率

以移栽前期根際土中微生物數(shù)量為參照,不同類型煙田土壤中微生物數(shù)量變化速率如圖5和圖6所示,黃棕壤中細(xì)菌、固氮菌、放線菌和真菌的變化速率都高于1,表明在煙草生長過程中黃棕壤煙田土壤中細(xì)菌、固氮菌、放線菌和真菌數(shù)量在增加,而紫色土中固氮菌和放線菌的變化速率存在低于1的情況,表明在煙草生長過程中紫色土煙田土壤中固氮菌和放線菌數(shù)量存在減少的趨勢。

在黃棕壤煙田土壤中,細(xì)菌變化速率高于固氮菌變化速率,固氮菌變化速率高于放線菌變化速率,放線菌變化速率高于真菌變化速率。在興山縣黃棕壤煙田旺長期土壤中,細(xì)菌、固氮菌、放線菌和真菌的變化速率分別為6.895 5、4.161 8、2.561 1和1.529 9。

在不同類型煙田土壤中,黃棕壤煙田土壤中細(xì)菌變化速率、固氮菌變化速率、放線菌變化速率和真菌變化速率分別高于紫色土中4種微生物變化速率。興山縣黃棕壤煙田采收期土壤中,細(xì)菌、固氮菌、放線菌和真菌的變化速率分別為3.910 7、2.785 9、2.659 0和2.136 4,興山縣紫色土煙田采收期土壤中,細(xì)菌、固氮菌、放線菌和真菌的變化速率分別為1.636 5、1.527 7、1.583 8和1.911 7。

2.3 不同類型煙田根際土中微生物根土比

由圖7和圖8可知,不同類型土壤中細(xì)菌、固氮菌、放線菌和真菌根土比都大于1,表明根際土中細(xì)菌、固氮菌、放線菌和真菌數(shù)量均高于非根際土,表現(xiàn)出明顯的根際效應(yīng)。不同類型煙田土壤中,黃棕壤中固氮菌根土比高于紫色土,興山縣黃棕壤中固氮菌根土比最高,為7.007 1。黃棕壤中4種微生物根土比之和高于紫色土,旺長期保康縣黃棕壤和紫色土中4種微生物根土比之和分別為5.958 3和4.820 9,旺長期興山縣黃棕壤和紫色土中4種微生物根土比之和分別為13.852 2和6.742 4。

2.4 不同類型煙田土壤中微生物種群結(jié)構(gòu)變化

細(xì)菌與真菌數(shù)量的比值(B/F)是表征土壤肥力的一個(gè)潛在指標(biāo)。有資料表明,土壤中細(xì)菌密度高,表明土壤肥力水平較高。表1為不同土壤類型煙田土壤中微生物的B/F變化趨勢。黃棕壤煙田土壤中旺長期細(xì)菌與真菌數(shù)量的比值(B/F)高于采收期,興山縣黃棕壤煙田土壤中旺長期和采收期細(xì)菌與真菌數(shù)量的比值(B/F)分別為26.431 4和11.541 7。不同類型煙田土壤中,黃棕壤中細(xì)菌與真菌數(shù)量的比值(B/F)幾乎都高于紫色土,興山縣黃棕壤中旺長期細(xì)菌與真菌數(shù)量的比值(B/F)最高,為26.431 4。黃棕壤煙田土壤中細(xì)菌與真菌數(shù)量的比值(B/F)高于紫色土,表明黃棕壤煙田土壤更適合煙草種植。

2.5 不同土壤類型對土壤微生物多樣性指數(shù)的影響

土壤微生物菌群多樣性指數(shù)(H)反映微生物群落的豐富度,用根際土中微生物菌群多樣性指數(shù)與非根際土中微生物菌群多樣性指數(shù)之比(R/S)衡量煙葉種植對煙田生態(tài)系統(tǒng)中微生物多樣性指數(shù)的影響。從表2可知,黃棕壤根土比大于紫色土。??悼h黃棕壤和紫色土根土比分別為0.887 18和0.748 94,興山縣黃棕壤和紫色土根土比分別為1.019 26和0.866 43。

3 小結(jié)

對不同類型的煙田土壤中細(xì)菌、固氮菌、放線菌和真菌進(jìn)行分離,對不同微生物種群進(jìn)行數(shù)量和多樣性分析。結(jié)果表明,不同類型煙田根際土壤中,黃棕壤中細(xì)菌和固氮菌數(shù)量均高于紫色土。在黃棕壤煙田土壤中,細(xì)菌變化速率高于固氮菌變化速率,固氮菌變化速率高于放線菌變化速率,放線菌變化速率高于真菌變化速率。黃棕壤煙田土壤中細(xì)菌、固氮菌、放線菌和真菌變化速率分別高于紫色土中4種微生物變化速率。黃棕壤中4種微生物根土比之和高于紫色土,興山縣黃棕壤中固氮菌根土比最高。黃棕壤中細(xì)菌與真菌數(shù)量的比值(B/F)幾乎都高于紫色土,興山縣黃棕壤中旺長期細(xì)菌與真菌數(shù)量的比值(B/F)最高,為26.431 4。黃棕壤根際土中微生物菌群多樣性指數(shù)與非根際土中微生物菌群多樣性指數(shù)之比高于紫色土。

參考文獻(xiàn):

[1] ZELLES L.Fatty acid patterns of phospholipids and lipopolysaccharides in the characterization of microbial communities in soil:A review[J]. Biol Fert Soils,1999,29(11):111-129.

[2] LARKIN R P, HONEYCUTT C W. Effects of different 3-year cropping systems on soil microbial communities and rhizoctonia diseases of potato[J]. Phytopathology,2006,96(1):68-79.

[3] YAO H, HE Z, WILSON M J, et al. Microbial biomass and community structure in a sequence of soils with increasing fertility and changing land use[J]. Microb Ecol,2000, 40(3):223-237.

[4] WALDROP M P,BALSER T C,F(xiàn)IRESTONE M K. Linking microbial community composition to function in a tropical soil[J]. Soil Biol Biochem,2000,32(2):1837-1864.

[5] 習(xí)金根,孫光明,陸新華.不同的施肥方式對劍麻施肥區(qū)域土壤微生物類群的影響[J].中國麻業(yè),2005,27(5):235-239.

篇3

Abstract: Based on the comparative study of the number and groups of bacteria in inside and outside of the Xiaotongzi Forest soil (0-30cm) in Shuangbai County, this paper made variance analysis and diversity indices analysis on the bacteria. After the related experiments, the results show that: the number of bacteria inside and outside the forest has a significant difference (p

關(guān)鍵詞: 小桐子林地;細(xì)菌群落;細(xì)菌多樣性

Key words: Xiaotongzi Forest;bacteria groups;bacteria diversity

中圖分類號:S792 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-4311(2014)19-0321-02

0 引言

小桐子,其自然學(xué)名為落葉灌木,這種樹的生長環(huán)境很廣泛,主要生長在氣候比較干熱的亞熱帶和熱帶雨林。該種樹耐干旱,能適應(yīng)貧瘠的土壤環(huán)境。小桐子的自然價(jià)值和社會經(jīng)濟(jì)效益比較高,可以用作工業(yè)生產(chǎn)中的原材料,在農(nóng)業(yè)和環(huán)保及生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域均有重要的應(yīng)用價(jià)值,其在藥用方面有很高的藥物學(xué)價(jià)值。隨著社會生產(chǎn)對傳統(tǒng)資源消耗的日益增多,生物能源的利用逐漸進(jìn)入科學(xué)研究的視野。在土壤的生態(tài)系統(tǒng)(如圖1)中,微生物的分布對于土壤的發(fā)育狀況有著十分重要的影響作用,土壤微生物中分參與土壤的能量轉(zhuǎn)化,為林地的生物多樣性提供了必要的土壤營養(yǎng)基礎(chǔ),小桐子林木屬于生物能源的范疇,其生長和發(fā)育的好壞,關(guān)系到林木資源的開發(fā)利用程度的高低。本文主要分析了林地土壤微生物多樣性對于林木生長的相關(guān)影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況 本實(shí)驗(yàn)的地區(qū)位于云南省楚雄州雙柏縣,東經(jīng)101°03′-102°03′,北緯24°03′-24°55′,海拔556m-2946m,處在低緯度的山地,其氣候從細(xì)分來看是亞熱帶高原季風(fēng)氣候。常年平均氣溫在15℃左右,一年之中月最低氣溫平均9.2℃,夏季最熱月的平均氣溫達(dá)到36℃,通常年平均降水920.1mm,年平均相對濕度72%。

1.2 材料

1.2.1 土樣的采集 土壤樣品于2011年8月采集于云南雙柏縣,采集0cm-30cm表層,5cm為一個(gè)層次,共7個(gè)層次。

1.2.2 使用到的試劑 本實(shí)驗(yàn)主要使用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基。如圖2。

1.3 主要實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)步驟

1.3.1 測定土壤的含水量 先稱取待測土壤的樣品,在烘干冷卻后稱其重量,根據(jù)以下公式計(jì)算其含水量:土壤含水量=(濕土重-干土重)/濕土重×100%。

1.3.2 測定土壤的微生物,采用比較常見的測量方法――稀釋涂布平板法。

1.3.3 統(tǒng)計(jì)分析 本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行,再對相關(guān)數(shù)據(jù)處理分析后,形成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)告。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤細(xì)菌的數(shù)量分布(如圖3)

表1為土壤細(xì)菌數(shù)量值及其差異。方差分析表明:不同采樣點(diǎn)小桐子林土壤細(xì)菌在土壤中的垂直分布存在差異。土壤細(xì)菌數(shù)量在各個(gè)樣地有共同特點(diǎn),即30cm處土壤細(xì)菌數(shù)量最少,在15cm處最多,5cm層細(xì)菌數(shù)量比0cm層多。

2.2 林內(nèi)林外小桐子林地土壤細(xì)菌群落多樣性分析 林內(nèi)樣地土壤細(xì)菌4種多樣性指數(shù)除豐富度指數(shù)(S)外,其它均小于林外樣地。林外樣地Shannon多樣性指數(shù)比林內(nèi)樣地高0.3%,說明調(diào)查樣地林內(nèi)與林外物種豐富度相近(圖4)。

3 本實(shí)驗(yàn)的相關(guān)結(jié)論和討論

3.1 在細(xì)菌數(shù)量的分布上,小桐子林外要比林內(nèi)多。因?yàn)樾⊥┳恿殖闪謺r(shí)間較短,在林木下面的植被也不是很濃密繁茂,同時(shí)當(dāng)?shù)貧夂蚪涤炅枯^小,光照比較充足,所以蒸發(fā)量很大。在土壤的中下層集中了大量的水分,而土壤上層較少。在樹林內(nèi)部的樹枝、樹葉凋落較多,在土壤中腐爛后形成有機(jī)物,其中氮磷鉀的含量比沒有樹葉樹枝腐爛的地方高很多,這些地方的土壤肥沃,適合細(xì)菌的生長。

3.2 兩樣地表層的細(xì)菌數(shù)量都比較少,這種原因主要是土壤類型不同,這些土層比較淺,土壤中有含有大量砂礫,在土壤厚度增加的同時(shí),其緊實(shí)度、致密度也隨之增加。過于致密的土壤不利于透氣、透水,這種不利條件限制了有氧細(xì)菌的生長。

3.3 土壤細(xì)菌的分布在數(shù)量上呈現(xiàn)一定的垂直差異,其中主要的規(guī)律為先增后減。具體來說在15cm的地方出現(xiàn)最大值。這種情況與土壤的透氣性和含水量密切相關(guān)。

參考文獻(xiàn):

[1]Heller Joachim,physic Nut. Jatropha curcus L[M].Italy,Rome:Internattional Plant Genetic Resources Institute,1996.5-12.

[2]Vandana Joshi.Cultivation of non traditionaloil seed plant- Jatropha curcus for utilization of forest wastelands[J].Annals of Forestry,2005,13(1):59-62.

[3]譚天偉,王芳,鄧?yán)?生物能源的研究現(xiàn)狀及展望[J].現(xiàn)代化工,2003,23(9):8-12.

[4]莊鐵誠,林鵬,陳仁華.武夷山不同森林類型土壤異養(yǎng)微生物數(shù)量與類群組成[J].廈門大學(xué)學(xué)報(bào),1997,36(2):293-298.

[5]薛立,鄺立剛,陳紅躍,等.不同林分土壤養(yǎng)分、微生物與酶活性的研究[J].土壤學(xué)報(bào),2003,40(2):280-285.

篇4

關(guān)鍵詞:環(huán)境工程;分子生物;微生物;應(yīng)用

前言:作為集環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境工程、保護(hù)學(xué)以及微生物學(xué)于一體的學(xué)科,微生物學(xué)在不斷發(fā)展中逐漸衍生出較多亟待解決的問題。盡管近年來有較多先進(jìn)理念與技術(shù)被引入該學(xué)科中,但對于部分環(huán)境監(jiān)測或環(huán)境凈化等問題,所取得的效果并不理想,要求充分發(fā)揮分子生物技術(shù)的優(yōu)勢。因此,本文對環(huán)境工程微生物中分子微生物技術(shù)的應(yīng)用分析,具有十分重要的意義。

1分子生物技術(shù)的相關(guān)概述

1.1測序技術(shù)

細(xì)胞中的rDNA本身表現(xiàn)出明顯的高突序列、保守序列以及穩(wěn)定特征,但其是分類微生物中的指標(biāo)之一。通常測序分析中,為使微生物種群得以分析,對分離物或分類單元進(jìn)行確定,便需借助rRNA分析方式。從該基因序列的類型看,有較多如16SrRNA、23SrRNA與5sRNA,其中后兩者包含的含核苷酸分別過多與過少,很難為測序分析提供指導(dǎo)。所以在原核生物系統(tǒng)研究中,可考慮將16SrRNA引入。具體測定中,會在如TA克隆試劑、PGEM-T克隆試劑等載體應(yīng)用下,克隆PCR產(chǎn)物,完成文庫構(gòu)建過程,在此基礎(chǔ)上結(jié)合16SrRNA基因測序結(jié)果,可通過其與文庫中的序列做好對比,判斷是否有相對應(yīng)或相似微生物種類。另外,也可對rDNA多樣性利用電泳分離進(jìn)行顯示,或直接通過RFLP對擴(kuò)增產(chǎn)物做好分析。通過這些測序方法的應(yīng)用,對微生物系統(tǒng)發(fā)育的研究可起到重要作用[1]。

1.2核酸技術(shù)

核酸技術(shù)在分子生物技術(shù)中極為常見,可具體細(xì)化為PCR-SSCP、PCR-DGGE與PCR-RFLP等技術(shù)。以其中PCR-SSCP技術(shù)為例,其以往運(yùn)用中多局限在基因突變方面,是臨床醫(yī)學(xué)中的常用方法,經(jīng)過不斷發(fā)展被引入到微生物生態(tài)學(xué)中。從其實(shí)現(xiàn)原理看,主要以單鏈DNA空間折疊構(gòu)象為基礎(chǔ),若其中有堿基出現(xiàn)變化,空間構(gòu)象會隨之發(fā)生變化,配合聚丙烯酰胺凝膠電泳的應(yīng)用,使DNA譜帶得以生成。以16SrRNA測序在廢水生物中的表現(xiàn)為例,便可借助PCR-SSCP,對細(xì)菌群落受培養(yǎng)基變化的影響進(jìn)行分析。再如PCR-DGGE,應(yīng)用中一般強(qiáng)調(diào)將基因組DNA從環(huán)境樣品內(nèi)被提取,在此基礎(chǔ)上將PCR擴(kuò)增技術(shù)引入,可達(dá)到擴(kuò)增DNA的目標(biāo),此時(shí)可將聚丙烯酰胺凝膠與擴(kuò)增產(chǎn)物相結(jié)合,通過電泳作用分離雙鏈DN段,最終生成的將為單鏈DNA譜帶。最后便可對譜帶中展現(xiàn)的堿基序列與文庫內(nèi)序列做好對比分析,完成微生物種屬的界定。由于該技術(shù)具有較好的分離效果,操作較為簡便,所以在微生物分析中的應(yīng)用較為常見,如對微生物種群在活性污泥中的情況判斷,將該技術(shù)引入,可起到良好的效果。另外,在PCR-RFLP技術(shù)方面,其主要借助核酸特異位點(diǎn)、DNA識別序列,對雙鏈DNA進(jìn)行切割,配合溴化乙錠凝膠的應(yīng)用,無需通過放射性標(biāo)記形式,便可達(dá)到DN段分析目標(biāo)。如土壤中微生物的判斷,便可借助該技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

1.3基因探針

目前分子生物技術(shù)中,基因探針的引入主要借助熒光染料、放射性同位素,對樣品內(nèi)核酸進(jìn)行識別分析。對于該技術(shù),也表現(xiàn)在核酸印跡、熒光原位以及放射性標(biāo)記探針等技術(shù)方面。其中放射性探針應(yīng)用下,盡管對于寡核苷酸、RNA或單鏈DNA等都可進(jìn)行標(biāo)記,但其涉及的同位素具有較高的成本,很容易危害人體健康,所以使用中受到較大的限制。而對于熒光原位,應(yīng)用中一般可做好細(xì)菌空間位置標(biāo)識或定量定性判斷細(xì)菌情況等工作。另外,在核酸印跡方面,其適用對象集中表現(xiàn)在PCR擴(kuò)增產(chǎn)物方面,對微生物風(fēng)度、多樣性檢測都可起到重要作用[2]。

2環(huán)境工程微生物領(lǐng)域中分子生物技術(shù)的應(yīng)用分析

2.1微生物群種豐度與多樣性的分析

現(xiàn)行環(huán)境工程領(lǐng)域中,通常需檢測的對象多表現(xiàn)在底泥、土壤、生物膜以及污泥方面。從現(xiàn)行較多實(shí)踐研究都可發(fā)現(xiàn),若將16SrRNA從菌落中提取出來并開展測序工作,可對微生物種群在活性污泥中的情況被測定,并將聚光激光掃描、熒光顯微以及FISH等技術(shù)引入,可定位生物膜中的微生物或檢測其活性。再以城市地區(qū)垃圾填埋細(xì)菌的分析,可在ARDRA方法的運(yùn)用下,使細(xì)菌多樣性情況以及細(xì)菌結(jié)構(gòu)被有效判斷。這些都可充分說明微生物豐度、多樣性都可在分子微生物技術(shù)應(yīng)用下被有效判斷,通過定量或定性檢測得到的結(jié)果,能夠?yàn)榄h(huán)境工程中較多工藝操作、構(gòu)筑物設(shè)計(jì)提供參考。

2.2指示微生物與致病菌的有效檢測

環(huán)境工程研究中,可發(fā)現(xiàn)在土壤、水體或空氣等媒介作用下,致病菌很可能對人體造成較大威脅,如典型的SARS。對此,便可借助分子微生物完成致病菌測定工作,如部分學(xué)者將16SrRNA基因、PRC-DGGE技術(shù)共同引入,對垃圾場、污水處理廠以及大學(xué)校園中的空氣環(huán)境進(jìn)行測定,可發(fā)現(xiàn)在以往微生物培養(yǎng)下,很難測定氣溶膠微生物情況。另外,對于水體內(nèi)是否有大腸桿菌等DNA存在,也可借助分子微生物技術(shù)進(jìn)行判斷。這些都可充分說明,對于指示微生物、致病菌的檢測,分子生物技術(shù)應(yīng)用效果都較為明顯。

2.3功能微生物的培養(yǎng)

由于當(dāng)前化工行業(yè)發(fā)展步伐較快,其帶來的過多有機(jī)化合物也成為環(huán)境工程領(lǐng)域面臨的難題,很多有機(jī)化合物如含苯環(huán)類型,很難實(shí)現(xiàn)快速降解目標(biāo)。對此問題,大多學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)方式,發(fā)現(xiàn)分子生物技術(shù)應(yīng)用下可使這種現(xiàn)狀得以改變,如對甲苯質(zhì)粒、降解萘利用DNA印跡雜交形式,可使這兩種質(zhì)粒微生物被判斷。此外,對于其他難以降解的有機(jī)物,都可采用質(zhì)粒如工程、基因重組等方式,使功能群被構(gòu)建,使有機(jī)物難以被降解的問題得以解決[3]。

3結(jié)論

分子生物技術(shù)的應(yīng)用是現(xiàn)行微生物研究的重要保障。實(shí)際引入該技術(shù)中,應(yīng)正確認(rèn)識分子生物技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理,包括測序技術(shù)、基因探針以及核酸技術(shù)等,在此基礎(chǔ)上將其融入致病菌檢測、功能微生物培養(yǎng)以及微生物多樣性分析等方面,能夠推動環(huán)境工程微生物學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]石琛,王璐.環(huán)境微生物領(lǐng)域分子生物技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展[J].中國科技信息,2013,16:135+139.

[2]張鳳.在環(huán)境工程微生物領(lǐng)域中分子生物技術(shù)的應(yīng)用[J].綠色科技,2013,08:192-194.

篇5

雙生子研究是一種經(jīng)典的流行病學(xué)研究方法,主要通過對雙生子群體的研究,即比較同卵雙生子和異卵雙生子性狀的相似性來判斷遺傳和環(huán)境哪種對于疾病或性狀更為主要的一種方法。同卵雙生子(monozygotic twins)具有基本相同的遺傳物質(zhì),表型特征極為相似。同卵雙生子之間的差異可以排除遺傳因素的作用,可用以研究不同環(huán)境因素對表型的影響。異卵雙生子(dizygotic twins)具有50%相同的遺傳物質(zhì),其在特點(diǎn)上無異于兩次不同妊娠的同胞,但雙生子同胞之間具有相同的年齡,進(jìn)行比較時(shí)可以避免年齡的混雜,同時(shí)也可以排除不同子宮環(huán)境對胎兒發(fā)育及疾病所帶來的影響。通過比較同卵及異卵雙生子性狀的差異,可以分析遺傳和環(huán)境兩個(gè)方面對個(gè)體性狀的影響。本研究擬通過雙生子法,以聚合酶鏈反應(yīng)-變性梯度[專業(yè)提供寫作論文和論文寫作服務(wù),歡迎您的光臨dylw.net]凝膠電泳(polyme-rase chain reaction-denaturing gradient gel electropho-resis,PCR-DGGE)分析雙生子兒童口腔微生物群組結(jié)構(gòu)構(gòu)成的差異,從而觀察遺傳及環(huán)境因素對人口腔微生物群組結(jié)構(gòu)構(gòu)成的影響。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)對象

隨機(jī)選取2011年8月—2012年3月于四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院兒童口腔科就診的雙生子兒童20對,年齡3~11歲,根據(jù)WHO口腔健康調(diào)查基本方法第三版齲病診斷標(biāo)準(zhǔn),記錄齲失補(bǔ)牙面(dmfs/DMFS)指數(shù)。其中有齲者17人,無齲者23人。

所有入選雙生子兒童為共同生活背景,無全身系統(tǒng)性疾病史,3個(gè)月內(nèi)無全身使用抗生素史,未使用激素類藥物及免疫抑制劑,1周內(nèi)口腔局部未使用抗生素。兒童及其法定監(jiān)護(hù)人知情同意。

根據(jù)兒童牙列情況分為乳牙列組以及混合牙列組。乳牙列組雙生子共10對,年齡3~6歲,其中無齲(caries free)兒童13人,有齲(caries)兒童7人,dmfs指數(shù)為2.29±1.38?;旌涎懒薪M雙生子共10對,年齡6~11歲,其中無齲兒童10人,有齲兒童10人,dmfs/DMFS指數(shù)為7.20±4.42。

1.2 卵形鑒定

用無菌棉簽采集兒童口腔黏膜樣本,鑒定雙生子兒童卵形。采用16個(gè)多態(tài)標(biāo)記(D3S1358,vWA,F(xiàn)GA,AMEL,D8S1179,D21S11,D18S51,D5S818,D13S317,D7S820,TH01,PE,D16S539,CSF1P0,PD,TPOX)的基因分型對所有雙生子進(jìn)行卵形鑒定。20對雙生子中,同卵雙生子10對,異卵雙生子10對;乳牙列組中同卵雙生子3對,異卵雙生子7對;混合牙列組中同卵雙生子7對,異卵雙生子3對。

1.3 唾液樣本采集

進(jìn)食后2 h取樣,清水漱口后采集非刺激性唾液,直接用加樣槍從受試者口底采集,采集量為5 mL。采集的唾液放入離心管內(nèi),冰浴下2 h內(nèi)放入-80 ℃冰箱凍存。

1.4 DNA提取

將臨床采集的唾液樣本在室溫下解凍,將唾液樣本混合,2 600×g離心10 min,沉淀樣本中的殘?jiān)罢婧思?xì)胞,取上清,14 000×g離心5 min,棄上清,收集細(xì)菌沉淀用于提取DNA和PCR-DGGE分析,以獲得原始唾液細(xì)菌譜。利用QIAamp DNA Micro Kit提取全基因組DNA,提取產(chǎn)物使用Pigogreen熒光定量法測定濃度,A260/A280測定DNA純度。

1.5 16s rRNA基因擴(kuò)增及PCR-DGGE分析

使用通用引物bal 1(5’-CGC CCG CCG CGC CCC GCG CCC GTC CCG CCG CCC CCG CCC GAC TAC GTG CCA GCA GCC-3’)、bal 2(5’-GGA CTA CCA GGG TAT CTA ATC C-3’)擴(kuò)增DNA樣本16s rRNA基因,擴(kuò)增產(chǎn)物長度約300 bp。PCR反應(yīng)體系:PCR master mix預(yù)混液25 μL,25 mmol·L-1引物各1 μL,100 ng純化基因組DNA,加去離子水補(bǔ)足50 μL。循環(huán)條件:起始步驟94 ℃變性3 min;94 ℃變性1 mi[專業(yè)提供寫作論文和論文寫作服務(wù),歡迎您的光臨dylw.net]n,56 ℃退火1 min,72 ℃延長2 min,30個(gè)循環(huán);72 ℃延長5 min。取PCR擴(kuò)增產(chǎn)物5 μL進(jìn)行1%瓊脂糖凝膠電泳驗(yàn)證,0.5 μg·mL-1溴化乙錠染色后置長波紫外光下觀察。

以8%的聚丙烯酰胺凝膠形成40%(含2.8 mol·L-1尿素及24%甲酰胺)至60%(含4.2 mol·L-1尿素及24%甲酰胺)的線性濃度梯度。每個(gè)加樣孔中加入約300 ng的PCR產(chǎn)物。將凝膠浸沒于裝有1×TAE緩沖液(40 mmol·L-1 Tris base,40 mmol·L-1冰醋酸,1 mmol·L-1乙二胺四乙酸)的電泳槽中,使用Bio-Rad Dcode系統(tǒng)恒定60 V電壓,58 ℃下電泳17 h。電泳完成后,TAE緩沖液漂洗凝膠,含0.5 μg·mL-1溴化乙錠的1×TAE緩沖液染色15 min后用1×TAE漂洗15 min洗去多余染料。使用Molecular Imager Gel Documentation system獲取并記錄PCR-DGGE凝膠的數(shù)碼圖像[3]。

1.6 數(shù)據(jù)分析

使用Quantity one軟件標(biāo)記PCR-DGGE圖譜條帶,并使用非加權(quán)組平均法(unweighted pair-group method with arithmetic means,UPGMA)構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹,得到相似性矩陣(similarity matrix)。使用Quantity one軟件導(dǎo)出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后,計(jì)算多樣性指數(shù)(Shannon index)及PCR-DGGE條帶數(shù)。

采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布者采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),不服從者采用獨(dú)立樣本t’檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 PCR-DGGE圖譜分析

乳牙列組PCR-DGGE圖譜見圖1。泳道2~6、8、11為有齲者,7、9、10、12~21為無齲者。

2.2 UPGMA系統(tǒng)發(fā)育樹

乳牙列組UPGMA系統(tǒng)發(fā)育樹見圖3。2-3、4-5、6-7、10-11、14-15、16-17、18-19為異卵雙生子,8-9、12-13、20-21為同卵雙生子。除6-7這對雙生子外,其余9對雙生子之間均出現(xiàn)明顯聚類(90%),但同卵雙生子和異卵雙生子間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)?;旌涎懒薪MUPGMA系統(tǒng)發(fā)育樹見圖4。1-2、3-4、7-8、9-10、11-12、13-14、19-20為同卵雙生子,5-6、15-16、17-18為異卵雙生子。6對雙生子之間有明顯聚類(60%),但同卵雙生子和異卵雙生子之間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。

在乳牙列組中,同卵雙生子的相似性 為75.70±1.70,異卵雙生子的相似性為71.83±6.69,兩者間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.21);混合牙列組中,同卵雙生子的相似性為58.53±10.37,異卵雙生子的相似性為57.87±21.51,兩者間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.86)。這說明在乳牙列及混合牙列同卵及異卵雙生子中,口腔微生物組成的相似性無明顯差異,遺傳因素對口腔菌群微生物構(gòu)成的作用可能小于環(huán)境因素。

2.3 口腔微生物多樣性分析

雙生子兒童口腔微生物PCR-DGGE條帶數(shù)及多樣性指數(shù)分析見表1。乳牙列組中,有齲兒童的PCR-

DGGE條帶數(shù)及多樣性指數(shù)低于無齲兒童,且兩者間均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)?;旌涎懒薪M中,有齲兒童的PCR-DGGE條帶數(shù)及多樣性指數(shù)低于無齲兒童,但兩者間均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。

3 討論

PCR-DGGE[專業(yè)提供寫作論文和論文寫作服務(wù),歡迎您的光臨dylw.net]是一種非培養(yǎng)指紋圖譜方法,通過PCR-DGGE方法可以在同一塊膠上觀察不同的細(xì)菌種類。利用細(xì)菌16S rRNA基因進(jìn)行PCR特異性擴(kuò)增結(jié)合DGGE分析已成為研究微生物群落多樣性的常規(guī)方法。本研究發(fā)現(xiàn)乳牙列組有齲兒童中,唾液細(xì)菌的多樣性較低,而無齲兒童唾液細(xì)菌的多樣性較高。在混合牙列雙生子中,雖然無齲與有齲兒童的細(xì)菌多樣性無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,但仍能看出患齲后微生物多樣性減少的趨勢。推測其可能的原因是:有齲兒童口腔內(nèi)可能有更高比例的產(chǎn)酸菌及耐酸菌[4-5],且其口腔微環(huán)境可能更適合致齲菌的生存,所以致齲菌的比例升高,從而導(dǎo)致細(xì)菌整體豐度下降[6-7]。

在本研究中,通過PCR-DGGE聚類分析可以發(fā)現(xiàn),大多數(shù)雙生子出現(xiàn)明顯聚類,其中,乳牙列雙生子中有9對出現(xiàn)明顯聚類(90%),混合牙列雙生子中有6對出現(xiàn)明顯聚類(60%),這證明在大部分雙生子之間,口腔菌群微生物構(gòu)成的相似性非常高。但同時(shí)可以看到,無論是乳牙列還是混合牙列,同卵雙生子和異卵雙生子之間的口腔菌群相似性均沒有明顯差異,說明在口腔微生物菌群構(gòu)成中,環(huán)境因素(共同生活等)的影響可能更大于遺傳因素。同時(shí),乳牙列兒童雙生子的口腔菌群構(gòu)成相似程度(90%)與混合牙列雙生子的菌群構(gòu)成相似程度(60%)不同,這與其他學(xué)者[8]的研究結(jié)果相吻合。

Corby等[9]的研究顯示,遺傳因素對唾液中的細(xì)菌定植有顯著影響。其他學(xué)者[10]的研究也證實(shí)遺傳因素對人及動物模型中唾液變異鏈球菌的定植及齲易感性均有明顯影響。本研究結(jié)果也顯示,有齲兒童及無齲兒童唾液微生物的種類有所不同,有齲兒童的唾液微生物種類減少。在同卵及異卵雙生子中,均發(fā)現(xiàn)有較高的口腔微生物菌群相似性,而這種相似性在同卵雙生子及異卵雙生子之間沒有發(fā)現(xiàn)差異?;旌涎懒须p生子中口腔微生物的相似性低于乳牙列雙生子,可以由此推測,在口腔微生物菌群構(gòu)成中,環(huán)境的作用可能大于遺傳的作用。

[參考文獻(xiàn)]

[1] Peterson SN, Snesrud E, Liu J, et al. The dental plaque mi-crobiome in health and disease[J]. PLoS One, 2013, 8(3):e58487.

[2] Hughes T, Bockmann M, Mihailidis S, et al. Genetic, epige-netic, and environmental influences on dentofacial structures and oral health: ongoing studies of Australian twins and their families[J]. Twin Res Hum Genet, 2013, 16(1):43-51.

[3] Du Q, Zou J, Zhou Xd, et al. The genetic profiling of the oral microbiotain twins of primary dentition[J]. J Pure Appl Mi-cro, 2013, 7(3):2043-2047.

[4] Beighton D. The complex oral microflora of high-risk indi-viduals and groups and its role in the caries process[J]. Com-munity Dent Oral Epidemiol, 2005, 33(4):248-255.

[5] Lingstr?m P, van Ruyven FO, van Houte J, et al. The pH of dental plaque in its relation to early enamel caries and dental plaque flora in humans[J]. J Dent Res, 2000, 79(2):770-777.

[6] Babaahmady KG, Challacombe SJ, Marsh PD, et al. Ecolo-gical study of Streptococcus mutans, Streptococcus sobrinus and Lactobacillus spp. at sub-sites from approximal dental plaque from children[J]. Caries Res, 1998, 32(1):51-58.

篇6

【關(guān)鍵詞】牙髓病;根尖周??;微生物檢測;分子生物學(xué)

【中圖分類號】R781.3

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

微生物種類繁多,自然界中僅有極少數(shù)微生物得到了鑒定,能夠在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的種類則更少,至多為1%。傳統(tǒng)的牙髓感染細(xì)菌厭氧分離培養(yǎng)影響因素多,鑒定困難。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展,更多的微生物在根管中檢出。16S rD-NA指紋技術(shù)、克隆文庫、核酸雜交等技術(shù)的應(yīng)用使人們對牙髓根尖周病微生物組成的認(rèn)識更加全面,對于進(jìn)一步分析其協(xié)同作用等致病機(jī)制有所幫助。

1 16S rDNA指紋技術(shù)

指紋技術(shù)都是基于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(polymerase chain reaction,PCR)基礎(chǔ)上的,其特異性的擴(kuò)增產(chǎn)物代表著微生態(tài)系統(tǒng)中的微生物多樣性。傳統(tǒng)指紋技術(shù)有末端限制性長度多態(tài)性(terminal-restric-tion fragment length polymorphism,T-RFLP)、變性梯度凝膠電泳(denaturing gradient gel elec-trophoresis,DGGE)和溫度梯度凝膠電泳(tem-pe-rature gradient gel electrophoresis,TGGE)。傳統(tǒng)指紋技術(shù)主要根據(jù)擴(kuò)增產(chǎn)物不同的解鏈特性,使相同相對分子質(zhì)量的DNA分子根據(jù)堿基組成特點(diǎn)得以分離,已廣泛應(yīng)用于微生物生態(tài)系統(tǒng)研究。

T-RFLP以PCR法為基礎(chǔ),擴(kuò)增的是特定的標(biāo)志基因(如16S rDNA),用熒光標(biāo)志引物擴(kuò)增產(chǎn)生的PCR產(chǎn)物攜帶熒光標(biāo)簽。擴(kuò)增產(chǎn)物來源于不同細(xì)菌,它們擁有不同的限制性核酸內(nèi)切酶酶切位點(diǎn),水解的PCR產(chǎn)物則產(chǎn)生不同的帶形和指紋圖譜。能檢測到先前未鑒定或未能培養(yǎng)的細(xì)菌,但該技術(shù)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)錢,重復(fù)性較差。

2004年,Hommez等將T-RFLP法應(yīng)用于感染根管細(xì)菌組成的研究中;但是沒有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫支持,通用引物擴(kuò)增存在偏嗜性,酶切后T-RFLP的長度分布也會低估復(fù)雜群落的多樣性,這些問題使這種實(shí)驗(yàn)方法尚沒有完全發(fā)揮其潛能。

DGGE是在聚丙烯酰胺凝膠中加入線性梯度的DNA變性劑,在不同的變性劑濃度下,DNA分子解鏈的程度不同,當(dāng)DNA分子解鏈到電泳時(shí)產(chǎn)生的遷移阻力與電場力相平衡時(shí),便停留在這一特定變性劑濃度的凝膠帶中,從而使相同的相對分子質(zhì)量的DNA分子根據(jù)堿基組成特點(diǎn)得以分離。Siqueira等應(yīng)用DGGE方法比較了挪威及巴西慢性根尖周炎患者感染根管的細(xì)菌組成,分別檢出了9.2和10.5個(gè)細(xì)菌條帶,由此得出,感染細(xì)菌的組成在樣本個(gè)體間差異明顯,同一地區(qū)樣本的細(xì)菌組成具有相似性。

單純比較條帶數(shù)及條帶位置只能推導(dǎo)出具有相關(guān)性的結(jié)論,要明確細(xì)菌組成則需要聯(lián)合應(yīng)用這些檢測方法。Yang等用PCR-DGGE結(jié)合克隆測序方法研究了急性根尖周膿腫的細(xì)菌組成后發(fā)現(xiàn),檢出頻率由高到低的細(xì)菌依次是普雷沃菌、梭桿菌、消化鏈球菌、卟啉單胞菌、鏈球菌、真桿菌、乳酸桿菌、彎曲菌、螺旋體、布雷德菌。與培養(yǎng)法研究乳牙急性根尖周炎的根管優(yōu)勢菌為產(chǎn)黑色素普雷沃菌、微小消化鏈球菌的結(jié)果相似。對于難培養(yǎng)的牙密螺旋體和布雷德菌也有27.3%和36.4%的檢出率,比以往文獻(xiàn)的檢出率大大提高,從而提示牙密螺旋體和布雷德菌可能是乳牙急性根尖周膿腫的致病菌。

利用指紋技術(shù)研究菌群組成已被證實(shí)是可行的,通過比較指紋圖譜可以了解不同個(gè)體或者不同生境的菌群組成差異。

2 實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)及屬、種特異性PCR

實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)是在PCR反應(yīng)體系中加入熒光基團(tuán),利用熒光信號積累實(shí)時(shí)監(jiān)測整個(gè)PCR進(jìn)程,最后通過標(biāo)準(zhǔn)曲線對未知模板進(jìn)行定量分析的方法。具有靈敏度高、特異性和可靠性更強(qiáng)、能實(shí)現(xiàn)多重反應(yīng)、無污染、具實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性等特點(diǎn),定量PCR技術(shù)在牙周致病菌檢測等方面已經(jīng)應(yīng)用多年。

Saito等利用定量PCR技術(shù)檢測了32例感染根管中牙齦卟啉單胞菌和福賽斯坦納菌,發(fā)現(xiàn)其檢出率分別為28%和66%,兩種菌同時(shí)出現(xiàn)的樣本比例是22%,其范圍分別為5.65×10-6~1.20×10-2和5.76×10-6~1.35×10-1;由此得出牙齦卟啉單胞菌和福賽斯坦納菌與牙髓感染時(shí)的臨床癥狀無明顯相關(guān)性。

Rocas等討論了糞腸球菌的出現(xiàn)與不同類型根尖炎之間的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)選擇擴(kuò)增特異性高的巢式PCR對樣本16S rDN段進(jìn)行擴(kuò)增,在原發(fā)感染的50例患牙中糞腸球菌的檢出為9例,陽性率為18%;而在30例無癥狀的已經(jīng)進(jìn)行根管充填但是伴有慢性根尖病損的患牙中糞腸球菌的檢出率為20例,陽性率為66.7%。這個(gè)結(jié)果表明糞腸球菌在無癥狀的患牙中檢出率高于有癥狀的患牙,提示糞腸球菌的存在與根尖病持續(xù)感染關(guān)系密切。

Siqueira等設(shè)計(jì)了應(yīng)用特異性探針檢測牙髓感染異性細(xì)菌存在的實(shí)驗(yàn),分別于2001年、2003年檢測到牙髓感染中的產(chǎn)黑色素菌、福賽斯擬桿菌、丙酸丙酸鹽桿菌及伴放線放線桿菌的存在。

3 構(gòu)建16S rDNA克隆文庫

Schirrmeister等對于已經(jīng)進(jìn)行根管充填卻長期伴有慢性根尖病損的患牙進(jìn)行了細(xì)菌組成的鑒定后發(fā)現(xiàn),在18例患牙中有10例存在復(fù)雜的微生物環(huán)境,大部分的陽性患牙由2~8個(gè)菌種混合而成,另有2例患牙只檢測到糞腸球菌的存在。并首次在根管中檢測到河流漫游球菌。Solobac-terium moorei和具核梭桿菌是最常見的兩個(gè)菌種,在陽性的7例患牙中,有5例表現(xiàn)為兩個(gè)菌種的出現(xiàn)具有相關(guān)性。另有研究發(fā)現(xiàn),在出現(xiàn)微小微單胞菌和難見戴阿利斯特桿菌的樣本中,均可以檢測到Solobacterium moorei和具核梭桿菌的存在。

Subramanian等對已切除的34例持續(xù)性根尖周炎的根尖及其周圍的炎癥組織樣本進(jìn)行了實(shí)時(shí)定量PCR檢測,并對其中16例進(jìn)行了16S rDNA克隆測序,得出以下結(jié)論:1)切除的根尖樣本中細(xì)菌的總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于根尖周炎癥組織中的細(xì)菌總量;2)根尖樣本中含有大量尚未培養(yǎng)的細(xì)菌。糞腸球菌及洋蔥布克菌在所有樣本中占主導(dǎo)地位;纖細(xì)彎曲菌和格氏鏈球菌多見于根尖樣本;牙縫奇異菌、微小消化鏈球菌屬、鏈球菌屬C8、小桿菌屬E2_20 E1及真菌菌株A35MT多見于根尖周組織樣本。

由此可見,采用構(gòu)建16S rDNA克隆文庫的方法所測得的菌群較為全面,敏感性和特異性均較高;但該方法工作量較大,費(fèi)用高,研究樣本量較少。此外,使用該方法分析環(huán)境微生物菌群還受到目前基因文庫庫容量的影響。Kemp等運(yùn)用多種統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析比較了文獻(xiàn)報(bào)道的225個(gè)來自多種環(huán)境的16S rDNA文庫的組成,發(fā)現(xiàn)隨著庫容量的增大,菌群分類單位總是在增加,這一結(jié)果說明幾乎沒有哪一個(gè)文庫可以完全包括樣品中多樣性的微生物種類;而且這種實(shí)驗(yàn)方法存在16S rDNA通用引物特異性較差以及PCR過程中高濃度模板競爭等問題,導(dǎo)致一些豐度小的菌種可能無法被檢測出。

4 核酸雜交及相關(guān)技術(shù)

4.1基因芯片技術(shù)

基因芯片的工作原理與經(jīng)典的核酸分子雜交一致,利用已知核酸序列作為探針與互補(bǔ)的靶核苷酸序列雜交,通過隨后的信號檢測進(jìn)行定性與半定量的分析。

Rocas等利用基因芯片技術(shù)檢測持續(xù)性根尖周炎患者根管內(nèi)的微生物群,選取了28種特異性探針與感染根管內(nèi)細(xì)菌擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行雜交,鏈球菌屬的檢出率為47%,乳桿菌屬的為35%,小類桿菌屬的為29%,其中8個(gè)菌屬菌量大于105,其中鏈球菌和齒垢密螺旋體最為常見。特異性探針擴(kuò)增糞腸球菌及白色假絲酵母菌的陽性率分別為47%和6%。感染多為混合感染,即使檢出糞腸球菌的存在,其也不一定是感染的優(yōu)勢菌。

由于采樣方法可能造成細(xì)菌種類和總量的誤差,Rocas等研究了已拔除的無法保留的持續(xù)性根尖周炎患牙,將牙根分切為根尖1/2和根管上段1/2,進(jìn)行低溫下研磨并提取總DNA進(jìn)行了同樣的雜交檢測,實(shí)驗(yàn)同樣選用28種特異性探針,檢出率分別是:牙齦歐氏菌(76.5%)、保氏普雷沃菌(71%)、牙髓卟啉單胞菌(65%)、具核梭桿菌(53%)、福賽斯坦納菌(47%)。其中,牙齦歐氏菌、牙髓卟啉單胞菌及痤瘡丙酸桿菌在根尖區(qū)更為常見,保氏普雷沃菌、福賽斯坦納菌和具核梭桿菌在根尖段及根管上段的檢出率并無差異,而鏈球菌屬在根管上段的檢出率則較高。

DeSantis等利用含297851個(gè)16S rDNA探針的高密度芯片對3種環(huán)境樣本的微生物種類進(jìn)行了分析,并與傳統(tǒng)的16S rDNA克隆測序方法進(jìn)行了比較,結(jié)果表明,芯片技術(shù)雖然不能鑒定新菌種,但在分析環(huán)境樣本時(shí)比克隆測序方法獲得了更多的生物多樣性信息。

4.2熒光原位雜交技術(shù)及流式細(xì)胞技術(shù)

熒光原位雜交技術(shù)是一種不依賴PCR的分子分析技術(shù),它利用帶熒光標(biāo)記的特異性核酸探針與靶序列雜交,通過在熒光顯微鏡或共聚焦激光掃描儀下觀察熒光信號來確定靶序列分布的方法。它結(jié)合了分子生物學(xué)的精確性和顯微鏡的可視性信息,可以在自然的微生物環(huán)境中檢測鑒定微生物個(gè)體,并對微生物群落進(jìn)行評價(jià),目前已應(yīng)用到腸道微生物菌群的研究中。Colombo等通過原位雜交結(jié)合激光共聚焦顯微鏡觀察健康成人與慢性牙周炎患者牙齦上皮內(nèi)細(xì)菌聚集情況,發(fā)現(xiàn)牙周炎患者牙齦上皮細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌聚集量顯著高于健康成人;但熒光原位雜交技術(shù)存在樣本自身產(chǎn)生熒光、探針特異性不足等缺點(diǎn),所以需要結(jié)合其他分子生物學(xué)技術(shù)才能得到更多有用的信息。

流式細(xì)胞技術(shù)(flow cytometry,F(xiàn)CM)是以高能量激光照射高速流動狀態(tài)下被熒光色素染色的單細(xì)胞或微粒,測量其產(chǎn)生的散射光和發(fā)射熒光的強(qiáng)度,從而對細(xì)胞各類性狀及功能狀態(tài)等進(jìn)行定性或定量檢測的一種現(xiàn)代細(xì)胞分析技術(shù),可根據(jù)發(fā)射光的熒光強(qiáng)度和波長將發(fā)光顆粒亞群分開并可實(shí)現(xiàn)單克隆分選。

用FCM進(jìn)行DNA指紋圖譜分析是快速鑒別和診斷細(xì)菌的一種新方法。該法將限制性片段長度多態(tài)性分析與FCM相結(jié)合,具有快速、可靠性好等優(yōu)點(diǎn),利于檢測新出現(xiàn)的未知菌。

分子生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法將人們的視野擴(kuò)展到了不可感知的領(lǐng)域,它的高度敏感性、特異性,操作的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化,使人們從依靠培養(yǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)代大大跨越了一步。人們可以檢出更多種的細(xì)菌,并可以對其進(jìn)行定量研究,但是在研究個(gè)別可疑致病菌的致病機(jī)制的同時(shí),也要注重菌群之間的相互作用,以及從生態(tài)學(xué)角度分析菌群的組成,回歸到它們的整體作用上來,進(jìn)而全面了解疾病進(jìn)程并為實(shí)施有效的干預(yù)提供幫助。

篇7

2002年召開的《生物多樣性公約》第六次締約方大會上通過的VI/7A號決定,要求各締約方制定關(guān)于把與生物多樣性相關(guān)問題納入環(huán)境影響評估及戰(zhàn)略環(huán)境評估立法或進(jìn)程的準(zhǔn)則[1]。2006年召開的《生物多樣性公約》第八次締約方大會上通過了“關(guān)于涵蓋生物多樣性各個(gè)方面的影響評估的自愿性準(zhǔn)則”的第VIII/28號決定[2]。我國是最早簽署《生物多樣性公約》的國家之一,政府積極采取措施履行公約規(guī)定的義務(wù)。2003年9月1日起施行《中華人民共和國環(huán)境影響評價(jià)法》(以下簡稱《環(huán)評法》),首次提出對規(guī)劃進(jìn)行環(huán)境影響評價(jià)。要求“國務(wù)院有關(guān)部門、設(shè)區(qū)的市級以上地方人民政府及其有關(guān)部門,對其組織編制的土地利用的有關(guān)規(guī)劃,區(qū)域、流域、海域的建設(shè)、開發(fā)利用規(guī)劃,應(yīng)當(dāng)在規(guī)劃編制過程中組織進(jìn)行環(huán)境影響評價(jià),編寫該規(guī)劃有關(guān)環(huán)境影響的篇章或者說明”;“對工業(yè)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、林業(yè)、能源、水利、交通、城市建設(shè)、旅游、自然資源開發(fā)的有關(guān)專項(xiàng)規(guī)劃,應(yīng)當(dāng)在該專項(xiàng)規(guī)劃草案上報(bào)審批前,組織進(jìn)行環(huán)境影響評價(jià),并向?qū)徟搶m?xiàng)規(guī)劃的機(jī)關(guān)提出環(huán)境影響報(bào)告書”。這就意味著國家正式把針對規(guī)劃的戰(zhàn)略環(huán)境評價(jià)放在了重要位置[3]。2009年10月1日起施行的《規(guī)劃環(huán)境影響評價(jià)條例》(以下簡稱《條例》),是在《環(huán)評法》的法律框架下,從規(guī)范管理的角度出發(fā),對法律不明確之處予以明確,對法律的原則規(guī)定予以細(xì)化,通過進(jìn)一步完善規(guī)劃環(huán)評程序,明確實(shí)施主體,落實(shí)相關(guān)方的法律責(zé)任、權(quán)力和義務(wù)。《條例》的出臺,表明國家對規(guī)劃環(huán)境影響評價(jià)的執(zhí)法力度將進(jìn)一步加強(qiáng)[4]。其中直接歸屬農(nóng)業(yè)部門的有農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)專項(xiàng)規(guī)劃,涉農(nóng)的有土地、區(qū)域、流域、海域等有關(guān)規(guī)劃。2010年9月環(huán)保部發(fā)文“中國生物多樣性保護(hù)戰(zhàn)略與行動計(jì)劃(2011—2030年)”,在條目五“生物多樣性保護(hù)優(yōu)先領(lǐng)域與行動”中設(shè)立優(yōu)先領(lǐng)域二“將生物多樣性保護(hù)納入部門和區(qū)域規(guī)劃,促進(jìn)持續(xù)利用”,要求“開展生物多樣性影響評價(jià)試點(diǎn)”[5]。我國是生物多樣性大國,生物多樣性居世界第八位。我國又是世界上人口最多、約85%左右的人口在農(nóng)村的農(nóng)業(yè)大國,對生物多樣性具有很強(qiáng)的依賴性。農(nóng)業(yè)部門制定的農(nóng)業(yè)規(guī)劃以及其他部門制定的涉農(nóng)規(guī)劃,絕大部分是在農(nóng)區(qū)實(shí)施的。農(nóng)區(qū)是由原本豐富多樣的生物地理就界開發(fā)而來,農(nóng)區(qū)邊際土地仍然是生物多樣性相對富集的區(qū)域,農(nóng)區(qū)生物多樣性也是國家生物多樣性的重要組成部分。開展農(nóng)業(yè)規(guī)劃環(huán)評生物多樣性影響評價(jià)是農(nóng)區(qū)生物多樣性保護(hù)與管理的基礎(chǔ),也是環(huán)評不可缺少的內(nèi)容。

2生物多樣性影響評價(jià)基本內(nèi)涵與主要內(nèi)容

2.1基本內(nèi)涵

生物多樣性保護(hù)是生態(tài)和環(huán)境保護(hù)的核心內(nèi)容之一,而環(huán)境影響評價(jià)是從源頭保護(hù)生物多樣性的重要途徑。農(nóng)業(yè)規(guī)劃環(huán)評中生物多樣性影響評價(jià)的基本內(nèi)涵就是:農(nóng)業(yè)規(guī)劃實(shí)施對規(guī)劃區(qū)域的遺傳多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性和景觀多樣性可能帶來的影響進(jìn)行分析、預(yù)測與評估,提出避免、預(yù)防或減輕不良影響的對策和措施,建立監(jiān)測機(jī)制并跟蹤評價(jià),持續(xù)改進(jìn)達(dá)到保護(hù)目的。

2.2主要內(nèi)容

農(nóng)業(yè)規(guī)劃生物多樣性影響評價(jià)的主要內(nèi)容有4方面:

(1)分析預(yù)測規(guī)劃實(shí)施可能會影響到實(shí)施區(qū)域生物多樣性的哪些方面。關(guān)于生物多樣性影響評價(jià)的分析尺度,目前比較公認(rèn)的是遺傳多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性。隨著景觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展,將景觀生物多樣性納入生物多樣性保護(hù)的層次;

(2)對影響可能造成的后果加以評價(jià)包括短期影響、長期影響、直接影響、間接影響、累積影響等,影響是否有利,是否可恢復(fù)等。

(3)針對生物多樣性各層次的影響,需要采取哪些預(yù)防和保護(hù)措施;

(4)建立長期監(jiān)測生物多樣性的機(jī)制,跟蹤和預(yù)測生物多樣性的變化趨勢。

3農(nóng)業(yè)規(guī)劃環(huán)境影響評價(jià)中生物多樣性影響評價(jià)基本程序

根據(jù)農(nóng)業(yè)規(guī)劃環(huán)評中生物多樣性影響評價(jià)的基本內(nèi)涵,其基本程序包括規(guī)劃分析、現(xiàn)狀調(diào)查與分析、影響要素識別、影響預(yù)測與評價(jià)、預(yù)防和保護(hù)措施、監(jiān)測與跟蹤評價(jià)等。

3.1規(guī)劃分析

規(guī)劃分析首先是規(guī)劃的協(xié)調(diào)性分析,規(guī)劃協(xié)調(diào)性分析可以幫助了解規(guī)劃政策背景[6],分析規(guī)劃與相關(guān)政策法規(guī)的一致性、與產(chǎn)業(yè)政策的符合性、與國家及地方有關(guān)規(guī)劃的符合性,同時(shí)避免不同部門、不同層次間規(guī)劃缺少銜接以及沖突[7]。包括外部協(xié)調(diào)性分析和內(nèi)部協(xié)調(diào)性分析。外部協(xié)調(diào)性主要是分析規(guī)劃目標(biāo)的合理性與限制性,內(nèi)部協(xié)調(diào)性是分析規(guī)劃界定的主要內(nèi)容之間是否存在沖突等。其次是分析規(guī)劃的有關(guān)內(nèi)容,包括規(guī)劃的編制背景、規(guī)劃的目標(biāo)、規(guī)劃的對象、規(guī)劃的具體內(nèi)容、實(shí)施方案、實(shí)施范圍、實(shí)施期限等。第三是分析規(guī)劃的不確定性[8]。各級政府和部門編制的規(guī)劃其協(xié)調(diào)與銜接狀況對規(guī)劃的實(shí)施具有不確定性、規(guī)劃本身的遠(yuǎn)期不確定性、規(guī)劃的具體項(xiàng)目的不確定性、污染物排放量的不確定性等。

3.2現(xiàn)狀調(diào)查與分析

根據(jù)生物多樣性的層次及保護(hù)需要,調(diào)查農(nóng)業(yè)規(guī)劃實(shí)施區(qū)域生物多樣性歷史演替過程和現(xiàn)狀。重點(diǎn)調(diào)查分析以下區(qū)域的生物多樣性:(1)具有生態(tài)學(xué)意義的保護(hù)目標(biāo);(2)具有美學(xué)意義的保護(hù)目標(biāo);(3)具有科學(xué)文化意義的保護(hù)目標(biāo);(4)具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的保護(hù)目標(biāo);(5)重要生態(tài)功能區(qū)和具有社會安全意義的保護(hù)目標(biāo);(6)生態(tài)脆弱區(qū);(7)人類建立的各種具有生態(tài)環(huán)境保護(hù)意義的對象等[9]。

3.3影響識別、預(yù)測與評估

生物多樣性影響識別是在分析農(nóng)業(yè)規(guī)劃目標(biāo)及總體方案的基礎(chǔ)上,通過一定方法找出農(nóng)業(yè)規(guī)劃所確定的某個(gè)項(xiàng)目或活動對生物多樣性影響的各種變化指標(biāo),說明生物多樣性影響的性質(zhì)、程度及可能的影響范圍。影響識別主要包括以下3方面:(1)影響主體識別。識別農(nóng)業(yè)規(guī)劃的目標(biāo)、指標(biāo)和總體方案及其執(zhí)行主體,主要是可能給生物多樣性帶來影響的農(nóng)業(yè)規(guī)劃活動等具體的規(guī)劃實(shí)施內(nèi)容以及這些規(guī)劃實(shí)施內(nèi)容具體的執(zhí)行主體。(2)影響受體識別。識別規(guī)劃區(qū)域內(nèi)主要的生物多樣性資源:包括遺傳多樣性與重要農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源、物種與生境多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性,如自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、濕地、農(nóng)田、水土流失重點(diǎn)治理區(qū)等的組成結(jié)構(gòu)、面積和分布等;景觀多樣性,包括景觀類型多樣性、斑塊多樣性、景觀異質(zhì)性和穩(wěn)定性等。特別應(yīng)了解該區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的歷史與現(xiàn)狀、是否產(chǎn)生過或者現(xiàn)在仍然存在一些嚴(yán)重的生態(tài)問題,因?yàn)檫@些生態(tài)問題往往與生物多樣性直接相關(guān)。(3)影響效應(yīng)識別。識別主體(農(nóng)業(yè)規(guī)劃)與受體(生物多樣性)的相互關(guān)系,確定農(nóng)業(yè)規(guī)劃對生物多樣性的顯著影響及關(guān)鍵影響因子。對生物多樣性影響的強(qiáng)度,關(guān)注影響發(fā)生的背景。影響強(qiáng)度包括影響范圍、影響過程和影響性質(zhì)(包括有利/不利、可逆/不可逆);影響發(fā)生的背景包括產(chǎn)生地點(diǎn)、影響時(shí)間以及受影響者的具體情況。在上述影響識別的基礎(chǔ)上,結(jié)合規(guī)劃的總體目標(biāo)及在不同的階段或期限予以實(shí)施的情況,預(yù)測規(guī)劃實(shí)施的不同階段或期限可能造成的生物多樣性影響并進(jìn)行評估。

3.4預(yù)防措施與保護(hù)方案

由于農(nóng)業(yè)規(guī)劃實(shí)施范圍較大,具有宏觀性,規(guī)劃環(huán)境影響評價(jià)的生物多樣性保護(hù)也需從大的范圍和宏觀上進(jìn)行把握。制定具體的預(yù)防措施和保護(hù)方案,應(yīng)依次按照預(yù)防措施、最小化措施、減量化措施、修復(fù)補(bǔ)救措施、重建措施序列原則進(jìn)行[9]。物種及其生境(棲息地)是各層次生物多樣性表現(xiàn)形式和基礎(chǔ),對于重要物種的保護(hù)要以就地保護(hù)為主,遷地保護(hù)為輔。物種與其生境具有不可分割的聯(lián)系,保護(hù)原生境及其里面的生物資源是保護(hù)生物多樣性及其資源永存的最符合自然規(guī)律的手段,也是“生態(tài)系統(tǒng)方法”的基本原理之一。遷地保護(hù)措施也很重要,但它是在原生境遭到嚴(yán)重破壞和就地保護(hù)已經(jīng)不可靠的情況下的輔助手段。

3.5監(jiān)測與跟蹤評價(jià)

由于生物多樣性影響的表現(xiàn)具有滯后性特點(diǎn),應(yīng)建立長期監(jiān)測機(jī)制,對生物多樣性保護(hù)目標(biāo)動態(tài)變化進(jìn)行跟蹤監(jiān)測,分析生物多樣性變化的趨勢,預(yù)防可能產(chǎn)生不良影響的因素,及時(shí)調(diào)整保護(hù)措施,確保生物多樣性保護(hù)的有效性。

4農(nóng)區(qū)生物多樣性影響評價(jià)層次及特點(diǎn)

農(nóng)業(yè)是一種直接利用生物多樣性的產(chǎn)業(yè),包括直接利用生物多樣性的資源材料以及模擬生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)(植物種植業(yè))和次級生產(chǎn)(動物養(yǎng)殖業(yè))等全部生產(chǎn)過程;而且還包括進(jìn)一步利用生態(tài)系統(tǒng)中的有機(jī)物腐解過程使之轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)作物(食用菌養(yǎng)殖、微生物造肥、生產(chǎn)沼氣等)。考慮到農(nóng)業(yè)規(guī)劃主要是在農(nóng)區(qū)實(shí)施,這里的農(nóng)區(qū)不是僅局限于種植業(yè)區(qū)域的“小農(nóng)區(qū)”,是包括農(nóng)牧漁業(yè)生產(chǎn)活動范圍的“大農(nóng)區(qū)”,因此,就農(nóng)區(qū)和農(nóng)業(yè)而言,生物多樣性可分為農(nóng)區(qū)遺傳多樣性、農(nóng)區(qū)物種及生境多樣性、農(nóng)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)多樣性、農(nóng)區(qū)景觀多樣性、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)多樣性幾個(gè)尺度水平[10-11]。

4.1農(nóng)區(qū)遺傳多樣性影響評價(jià)特點(diǎn)

遺傳多樣性是生物多樣性的基本組成部分,是物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性的基礎(chǔ)。它通常被認(rèn)為是種內(nèi)不同群體之間和一個(gè)群體內(nèi)不同個(gè)體之間的遺傳變異總和。遺傳多樣性是以物種為載體表現(xiàn)的,可以從形態(tài)特征、生理特征、細(xì)胞學(xué)特征、基因位點(diǎn)及DNA序列等不同方面來體現(xiàn)。農(nóng)區(qū)遺傳多樣性影響評價(jià)應(yīng)主要關(guān)注:

(1)農(nóng)業(yè)活動使得生境破碎、消失引起物種種群縮小、消失導(dǎo)致遺傳多樣性喪失;

(2)外來物種入侵排擠當(dāng)?shù)胤N,使得遺傳多樣性喪失;

(3)農(nóng)業(yè)新品種發(fā)展項(xiàng)目,對遺傳多樣性產(chǎn)生的影響;

(4)轉(zhuǎn)基因作物可能引起的遺傳多樣性的變化及喪失[12]。由于受科學(xué)研究的限制,在現(xiàn)實(shí)中只對少量的物種進(jìn)行過比較全面的遺傳多樣性研究,在遺傳多樣性層次評估生物多樣性影響目前還不具有普遍意義。在環(huán)評工作中,建議把遺傳多樣性影響評價(jià)的內(nèi)容與物種多樣性、生態(tài)多樣性影響評價(jià)融合在一起描述,更易于操作。

4.2農(nóng)區(qū)物種及生境多樣性影響評價(jià)特點(diǎn)

在我國幾千年的農(nóng)業(yè)栽培和養(yǎng)殖實(shí)踐過程中,培育了大量食用與經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)良的作物、果樹、家禽、家畜。我國栽培作物種和亞種有600多個(gè),其中已知約237種為我國自古以來的土生栽培種,位居世界前列,被認(rèn)為是世界三大農(nóng)業(yè)起源中心之一。其中糧食作物30多種,蔬菜200多種,牧草與飼料作物約400多種。果樹約300種,茶品種600多個(gè),桑有15個(gè)種,共1000多個(gè)品種。家養(yǎng)動物品種和類群包括特種經(jīng)濟(jì)動物和家養(yǎng)昆蟲在內(nèi),品種和類群有2000多個(gè)。除了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)物種外,在農(nóng)田、湖泊與河流等濕地生態(tài)系統(tǒng)及荒山草坡生態(tài)系統(tǒng)中還有大量野生動植物物種和類群。稻田中野生動物主要以兩棲類、爬行類動物和某些鳥類為主;重要雜草約有200多種。旱地生態(tài)系統(tǒng)中也生長著豐富的農(nóng)作物伴生物種,如有記錄的農(nóng)田雜草有73科、560多種,對農(nóng)作物有害的動物與昆蟲約1300多種,天敵生物近2000種,其中僅棉田的重要天敵蜘蛛就有21科、89屬、205種[11]。這些構(gòu)成了我國農(nóng)區(qū)物種及生境多樣性。在環(huán)評實(shí)際工作中,對農(nóng)業(yè)規(guī)劃實(shí)施區(qū)域內(nèi)的物種及生境的全部評價(jià)是不現(xiàn)實(shí)的,也不符合農(nóng)業(yè)規(guī)劃環(huán)評宏觀性的特點(diǎn)。在滿足農(nóng)區(qū)生物多樣性保護(hù)要求下,物種及生境多樣性影響評價(jià)應(yīng)針對區(qū)域關(guān)鍵物種及生境進(jìn)行重點(diǎn)評價(jià)。

(1)保護(hù)物種。被國際、國家、地方、部門或保護(hù)組織明確列入保護(hù)名錄的物種。主要評價(jià)保護(hù)物種分布狀態(tài)、種群結(jié)構(gòu)及現(xiàn)存數(shù)量、保護(hù)級別、瀕危程度、生境特點(diǎn)、對環(huán)境的敏感程度、農(nóng)業(yè)規(guī)劃實(shí)施對保護(hù)物種的影響程度、就地保護(hù)和遷地保。護(hù)實(shí)施的可行性等;

(2)地方特有種。其分布范圍狹窄、生境條件苛刻,當(dāng)分布的區(qū)域環(huán)境改變,有可能造成這些物種滅絕。主要評價(jià)特有種的特有性(國際特有、國家特有、地方特有、區(qū)域特有)、瀕危程度、生境特殊性、受影響程度、就地保護(hù)和遷地保護(hù)實(shí)施的難易程度等;

(3)重要的農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源。是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的基礎(chǔ),關(guān)注其受保護(hù)的狀態(tài),受影響程度,入庫保存情況;

(4)栽培和家養(yǎng)生物的野生近緣種和野生類型。起源于我國的栽培作物不僅種類多,而且具有野生近緣種的也多,它們是農(nóng)業(yè)生物多樣性的寶貴遺傳資源;家養(yǎng)生物的野生型是潛在進(jìn)行品種改良的重要遺傳資源。這些遺傳資源的價(jià)值難以估量,在評價(jià)中應(yīng)重點(diǎn)確認(rèn)這些物種的存在、數(shù)量、生境條件、瀕危程度、受影響和潛在影響程度、保護(hù)措施等;

(5)其他物種,規(guī)劃實(shí)施區(qū)域受到較多關(guān)注的物種,具有文化及文物特點(diǎn)的物種等。

4.3農(nóng)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)多樣性影響評價(jià)特點(diǎn)

我國農(nóng)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)按其基本類型可以分為6類:農(nóng)田(水田與旱地)生態(tài)系統(tǒng)、種植園(水果、干果、蔬菜、茶葉、桑、藥材、花卉和其他特殊經(jīng)濟(jì)作物)生態(tài)系統(tǒng)、草原與草地生態(tài)系統(tǒng)、水產(chǎn)水域生態(tài)系統(tǒng)(陸地水域和海洋水域,與濕地生態(tài)系統(tǒng)基本類同)、集約化養(yǎng)殖場系統(tǒng)和農(nóng)區(qū)邊際土地生態(tài)系統(tǒng)[11]。農(nóng)業(yè)規(guī)劃實(shí)施不確定性的特征,在對農(nóng)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)多樣性影響的質(zhì)(影響性質(zhì)、影響類型、影響因素)和量(影響程度、時(shí)空規(guī)律、發(fā)生概率)上有更多不確定性。農(nóng)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)多樣性影響評價(jià)主要是:

(1)生態(tài)系統(tǒng)類型結(jié)構(gòu)和功能完整性;

(2)生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性和整體變化趨勢;

(3)生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能及生態(tài)承載力;

(4)農(nóng)業(yè)規(guī)劃實(shí)施可能的影響方式、范圍、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間;

(5)受影響強(qiáng)度、范圍和持續(xù)時(shí)間,影響的結(jié)果是否有利、是否可逆;

(6)生態(tài)系統(tǒng)抗干擾的能力、恢復(fù)能力和生態(tài)系統(tǒng)的功能維系;

(7)預(yù)防與保護(hù)措施實(shí)施的可行性。

4.4農(nóng)區(qū)景觀多樣性影響評價(jià)特點(diǎn)

景觀多樣性是繼遺傳多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性被提出的生物多樣性研究的第四個(gè)主要層次。這4個(gè)層次之間的關(guān)系依次為遺傳多樣性產(chǎn)生了物種的多樣性,物種多樣性與生境多樣性構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的多樣性,多樣性的生態(tài)系統(tǒng)聚合并相互作用又構(gòu)成了景觀的多樣性。農(nóng)區(qū)景觀范圍多指大農(nóng)業(yè)或是整個(gè)農(nóng)業(yè)區(qū)域,因此對具有戰(zhàn)略定位的農(nóng)業(yè)規(guī)劃進(jìn)行景觀多樣性影響評價(jià)是非常重要的。農(nóng)業(yè)規(guī)劃實(shí)施對農(nóng)區(qū)景觀多樣性影響,主要關(guān)注(1)對景觀類型多樣性影響,景觀類型的分布面積和空間結(jié)構(gòu)等發(fā)生明顯變化、影響強(qiáng)度、指標(biāo)物種瀕危程度、變化是否可恢復(fù);(2)對景觀斑塊多樣性影響,鑲嵌地塊間生境的異質(zhì)性、連通性是影響生物多樣性的重要因素。農(nóng)區(qū)殘存的非農(nóng)作性生境,包括農(nóng)田邊際土地、島狀野生生境、灌木帶、林地、水塘、溝渠、荒地和休耕地等受影響的程度,這些生境破碎化程度,影響強(qiáng)度是否可逆;(3)對景觀格局多樣性影響,地塊內(nèi)物種的異質(zhì)性和共生性影響物種多樣性豐富程度。農(nóng)業(yè)活動方式變化、人為干擾強(qiáng)度、外源性物質(zhì)流入(農(nóng)用化學(xué)品等)、外源性遺傳物質(zhì)入侵(轉(zhuǎn)基因種植、外來物種入侵等)的影響。

4.5農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)多樣性評價(jià)特點(diǎn)

農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)多樣性用以描述包括農(nóng)、林、牧、副、漁各業(yè)的組成比例與結(jié)構(gòu)變化,它反映著某一區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的總體狀況,這也是農(nóng)業(yè)規(guī)劃中重要的篇章。應(yīng)重點(diǎn)分析農(nóng)業(yè)規(guī)劃實(shí)施區(qū)域規(guī)劃實(shí)施前后,農(nóng)、林、牧、副、漁各業(yè)的組成比例與結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的變化,這一變化對當(dāng)?shù)厣锒鄻有钥赡墚a(chǎn)生的影響,分析影響的范圍、強(qiáng)度持續(xù)時(shí)間、是否有利、是否可逆等,重點(diǎn)評估當(dāng)?shù)厣锒鄻有宰兓赡軒淼慕?jīng)濟(jì)價(jià)值變化。

篇8

關(guān)鍵詞:黃瓜;輪作;大蔥;土壤;連作障礙

中圖分類號:S642.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A DOI編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2013.08.008

研究表明,蔬菜連作會導(dǎo)致生長受阻,抗病能力減弱,產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)下降[1-2]。連作土壤與輪作土壤相比,理化性質(zhì)變劣[3],酶活性降低[4],微生物數(shù)目及種群多樣性減少[5]。黃瓜是設(shè)施主栽蔬菜,連作障礙已成為制約其高產(chǎn)高效和可持續(xù)發(fā)展的重要因素。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),大蔥輪作可顯著減輕黃瓜連作土壤障礙,促進(jìn)生長,提高產(chǎn)量[6],對此,前人從根區(qū)土壤的理化和生物學(xué)特性方面進(jìn)行了探討[6-8]。根際是植物與土壤進(jìn)行物質(zhì)和能量交換最劇烈的區(qū)域,根際土壤的理化和生物學(xué)特性與非根際土壤明顯不同[9]。本試驗(yàn)以黃瓜連作土壤為對象,比較研究了大蔥-黃瓜輪作和黃瓜-黃瓜連作兩種栽培模式對后茬黃瓜根際土壤理化和生物學(xué)性狀的影響,以期探討大蔥輪作減輕黃瓜連作障礙的機(jī)理,為制定合理栽培制度提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材 料

供試土壤取自山東省泰安市岱岳區(qū)房村鎮(zhèn)北滕村,為連續(xù)種植15年黃瓜的日光溫室耕層土壤。土壤類型為棕壤,屬砂壤土,土壤理化性狀為pH 值6.19,EC值 825 μS·cm-1,堿解氮238.0 mg·kg-1,有效磷151.2 mg·kg-1,速效鉀131.2mg·kg-1。

供試黃瓜(Cucumis sativus L.)品種‘新津11號’,大蔥(Allium fistulosum L.)品種‘元藏大蔥’。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2011年8月—2012年6月在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝試驗(yàn)站日光溫室內(nèi)進(jìn)行,設(shè)2個(gè)處理:大蔥-黃瓜輪作(T),黃瓜-黃瓜連作(CK)。每處理30盆,隨機(jī)排放?;ㄅ柚睆?0 cm,高25 cm,內(nèi)裝連作土壤10 kg。裝盆前向土壤中均勻混入復(fù)合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)10 g,生育期不再追肥。黃瓜、大蔥分期播種育苗,2011年8月29日同時(shí)定植,黃瓜每盆1株,大蔥每盆5株,12月20日拉秧。

后茬于2012年4月25日全部定植黃瓜,常規(guī)方法管理,6月20日拉秧。

分別于5月15日、5月25日、6月5日取樣。每處理隨機(jī)取5盆,利用雷娟利等[10]方法獲得根際土樣,混合均勻,研磨過2 mm篩,一部分于4 ℃冰箱保存,用于土壤微生物分析;另一部分風(fēng)干后過1 mm篩,用于土壤酶和理化指標(biāo)分析。

1.2.2 測定方法

(1)土壤理化性狀。pH值按土水比1∶5(W/V)浸提,用雷磁PHBJ-260便攜式pH計(jì)測定,EC值按土水比1∶5(W/V)浸提,用雷磁DDB-303A便攜式電導(dǎo)率儀測定;堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測定,有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定,速效鉀采用醋酸銨浸提-火焰光度法測定[11]。

(2)土壤微生物數(shù)量。細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基培養(yǎng);放線菌采用改良高氏1號培養(yǎng)基培養(yǎng)(每1 000 mL培養(yǎng)基中加入3%重鉻酸鉀3.3 mL);真菌采用馬丁氏培養(yǎng)基培養(yǎng)(每1 000 mL培養(yǎng)基中加入1%孟加拉紅水溶液3.3 mL,1%鏈霉素3 mL)。微生物數(shù)量均采用系列稀釋法計(jì)數(shù)[12]。

(3) 土壤酶活性。土壤脲酶采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定;磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法測定;過氧化氫酶采用高錳酸鉀滴定法測定[13]。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 采用DPS軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析及最小顯著差異性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植模式對黃瓜根際土壤EC值和pH值的影響

伴隨生育期推進(jìn),黃瓜根際土壤EC值不斷降低,生育初期輪作黃瓜的根際土壤EC值大于連作黃瓜,但定植40 d后,EC值開始低于連作黃瓜(圖1)。連作和輪作黃瓜根際土壤pH值緩慢升高,輪作黃瓜上升幅度大于連作黃瓜,6月5日輪作黃瓜的根際土壤pH值高于連作黃瓜土壤。

2.2 不同種植模式對黃瓜根際土壤養(yǎng)分含量的影響

由圖2可以看出,根際土中速效氮含量呈先升高后降低趨勢,有效磷和速效鉀含量則持續(xù)降低。生育初期,輪作黃瓜根際土壤中的速效氮、有效磷、速效鉀含量高于連作土壤,盡管有效磷含量未達(dá)顯著差異水平,說明前茬大蔥吸收的養(yǎng)分較少。隨著植株生長,輪作黃瓜根際土壤中有效磷含量迅速降低,以致低于連作土壤,速效氮與連作土壤無顯著差異,速效鉀含量卻始終較高。

2.3 不同種植模式對黃瓜根際土壤酶活性的影響

脲酶是土壤中主要的水解酶之一,與土壤中尿素的水解密切相關(guān),其酶促產(chǎn)物氨是植物氮源之一;磷酸酶可加速有機(jī)磷的脫磷速度,對土壤磷素的有效性具有重要作用,其活性是評價(jià)土壤磷素生物轉(zhuǎn)化方向與強(qiáng)度的指標(biāo);過氧化氫酶促過氧化氫的分解,有利于防止它對生物體的毒害作用,其活性則可以反應(yīng)土壤中氧化過程的強(qiáng)度[13]。根際土壤中3種酶活性均隨黃瓜生長不斷升高,但輪作黃瓜根際土壤酶活性始終高于連作土壤(圖3),6月5日輪作土壤中脲酶、磷酸酶和過氧化氫酶活性分別是輪作土壤的1.24,1.11,1.27倍,說明輪作有利于提高后茬黃瓜根際土壤酶活性。

2.4 不同種植模式對黃瓜根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響

從圖4可以看出,隨著黃瓜的生長,根際土中細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)目均不斷增加,其中,細(xì)菌在土壤微生物群落中占絕對優(yōu)勢。根際土壤中細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)初期差異不大,后期輪作黃瓜根際土壤中細(xì)菌、放線菌數(shù)目顯著高于連作黃瓜,真菌數(shù)則顯著低于連作黃瓜。輪作黃瓜根際土壤中真菌數(shù)占微生物總量的比例低于連作黃瓜,6月5日土壤真菌所占比例分別為0.28%和0.54%。

3 討 論

設(shè)施連作障礙的一個(gè)重要原因是土壤酸化、次生鹽漬化和養(yǎng)分失衡[14]。合理輪作可以降低土壤鹽分積累,在一定程度上避免次生鹽漬化的發(fā)生[15]。與連作相比,輪作黃瓜的根際土壤EC值降低速度較大,最后低于連作黃瓜根際土壤,可能與輪作植株生長勢較強(qiáng),吸收土壤中養(yǎng)分較多有關(guān)。王柳[16]發(fā)現(xiàn),在不施肥或只施底肥情況下,黃瓜根區(qū)土壤pH值總體呈上升趨勢。本試驗(yàn)中,伴隨黃瓜生育,連作和輪作黃瓜根際土壤pH值均呈升高趨勢,可能與只施用了底肥有關(guān)。

輪作黃瓜根際土壤中速效氮、有效磷和速效鉀含量前期較高,說明前茬大蔥吸收養(yǎng)分?jǐn)?shù)量少于黃瓜。伴隨生育進(jìn)程,黃瓜根際土壤中養(yǎng)分含量快速降低,輪作黃瓜根際有效磷含量低于連作黃瓜,可能因?yàn)檩喿鼽S瓜生長旺盛,對磷的吸收較多,同時(shí)磷在土壤中移動性較差[17]有關(guān)。土壤速效氮含量先升高后降低,可能由于根系生理活動使速效氮在根際發(fā)生了富集。欽繩武等[18] 對氮素在根際遷移規(guī)律的研究中發(fā)現(xiàn),氮素在旱作根際土壤中會出現(xiàn)富集現(xiàn)象。

土壤酶直接參與土壤中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化及養(yǎng)分的釋放和固定過程, 與土壤肥力狀況密切相關(guān)[19]。本試驗(yàn)中,大蔥輪作模式下土壤酶活性明顯高于黃瓜連作土壤。吳煥濤等[6]也得出相似的結(jié)論。土壤酶活性升高是輪作減輕連作障礙的原因之一。

土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的多樣與穩(wěn)定不僅可提高土壤微生態(tài)的穩(wěn)定性,也可提高土壤的緩沖能力[20]。本研究結(jié)果表明,輪作黃瓜根際土壤中可培養(yǎng)細(xì)菌及放線菌數(shù)目均高于連作黃瓜,可培養(yǎng)真菌數(shù)目則低于連作黃瓜,與楊鳳娟[8]、吳鳳芝[21]研究結(jié)果一致,表明輪作可以改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu),改善土壤的微生態(tài)環(huán)境。

本試驗(yàn)結(jié)果表明,大蔥輪作后的黃瓜根際土壤理化及生物學(xué)性狀得到明顯改善,可作為防控設(shè)施黃瓜連作障礙的一種有效種植模式。

參考文獻(xiàn):

[1] 吳鳳芝,劉德,欒非時(shí). 大棚土壤連作年限對黃瓜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1999, 30 (3): 245-248.

[2] 吳鳳芝,劉德,王東凱,等. 大棚番茄不同連作年限對根系活力及其品質(zhì)的影響[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1997,28 (1): 33-38.

[3] 郭紅偉,郭世榮,黃保健. 大棚辣椒不同連作年限土壤理化性質(zhì)研究[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2011, 39 (5): 452 -455.

[4] 吳鳳芝,孟立君,王學(xué)征. 設(shè)施蔬菜輪作和連作土壤酶活性的研究[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2006, 12 (4): 554-558.

[5] Yao H Y, Jiao X D, Wu F Z. Effects of continuous cucumber cropping and alternative rotations under protected cultivation on soil microbial community diversity[J]. Plant Soil, 2006, 284:195-203.

[6] 吳煥濤,魏珉,楊鳳娟,等.輪作和休茬對日光溫室黃瓜連作土壤的改良效果[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué), 2008(5): 59-63.

[7] 李元,司力珊,張雪艷,等. 填閑作物對日光溫室土壤環(huán)境作用效果比較研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2008, 24 (1): 224-229.

[8] 楊鳳娟,吳煥濤,魏珉,等. 輪作與休茬對日光溫室黃瓜連作土壤微生物和酶活性的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2009, 20 (12) :2983-2988.

[9] Wang Z W, Shan X Q, Zhang S Z. Comparison of speciation and bioavailability of rare earth elements between wet rhizosphere soil and air-dried bulk soil[J]. Analytica Chimica Acta, 2001,1(441):147-156.

[10] 雷娟利, 壽偉松, 董文其,等. 抗感枯萎病西瓜根際微生物比較研究[J].微生物學(xué)通報(bào), 2008, 35(7): 1034-1038.

[11] 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析[M]. 北京:中國農(nóng)業(yè)出版社, 2000 .

[12] 杜秉海. 微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)[M]. 北京: 北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社, 1994.

[13] 關(guān)松蔭. 土壤酶及其研究法[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 1986.

[14] 呂衛(wèi)光,余廷園,諸海濤,等. 黃瓜連作對土壤理化性狀及生物活性的影響研究[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2006, 14 (2): 119-121.

[15] 吳艷飛,張雪艷,李元,等. 輪作對黃瓜連作土壤環(huán)境和產(chǎn)量的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào), 2008,35(3):357-362.

[16] 王柳. 京郊日光溫室土壤環(huán)境特征與黃瓜優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)相關(guān)性的研究[D]. 北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué), 2003.

[17] Mays D A. Forage Fertilization[M]. Madison: American Society of Agronomy, Crop Science Society of America, Soil Science Society of America, 1974.

[18] 欽繩武, 劉芷宇. 土壤-根系微區(qū)養(yǎng)分狀況的研究Ⅵ.不同形態(tài)肥料氮素在根際的遷移規(guī)律[J]. 土壤學(xué)報(bào), 1989, 26(2): 117-123.

[19] Diamantidis G, Effosse A, Potier P. Purification and characterization of the first bacterial laccasein the rhizospheric bacterium Azospirillum lipoferum[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2000,32:919-927

篇9

自可持續(xù)發(fā)展理念提出以來,人們越來越重視對生態(tài)自然環(huán)境的保護(hù)。其中,林業(yè)的發(fā)展為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供所需要的木材。然而,由于不加節(jié)制的開采,造成對森林生態(tài)環(huán)境的破壞。為此,退耕還林政策的實(shí)施對于改善生態(tài)環(huán)境具有重要作用。本文主要研究退耕還林的基本內(nèi)涵與需要遵循的原則,且深入地研究退耕還林在改善生態(tài)環(huán)境方面發(fā)揮的作用,旨在推動我國社會經(jīng)濟(jì)健康可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞:

退耕還林;改善生態(tài)環(huán)境;作用;研究

環(huán)境是人們賴以生存的基本條件,自然環(huán)境質(zhì)量的好壞,直接影響著人們的生活與經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量。然而,在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí),向自然界索取大量的林木資源,造成對生態(tài)環(huán)境不同程度的破壞。為此,通過采取退耕還林的政策,對我國生態(tài)環(huán)境加以改善,不僅是貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀的必然要求,更是踐行可持續(xù)發(fā)展理念的重大舉措。

一、退耕還林的內(nèi)涵

按照我國林業(yè)局對于退耕還林所作出的定義可以得知,退耕還林的創(chuàng)立與實(shí)施以多個(gè)角度為出發(fā)點(diǎn)。就環(huán)境保護(hù)方面而言,通過退耕還林的實(shí)施,有步驟性、計(jì)劃性地改善荒漠化與水土流失嚴(yán)重地區(qū)。在加強(qiáng)對自然生態(tài)環(huán)境保護(hù)的同時(shí),更將以各個(gè)地區(qū)的特點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn),適當(dāng)?shù)胤N植多樣性的植被,對于恢復(fù)原有植被以及保護(hù)生物多樣性都具有重要作用。退耕還林政策實(shí)施的過程是一個(gè)兼具科學(xué)性與系統(tǒng)性的過程。具體表現(xiàn)為以下兩個(gè)方面:一方面是采取有效的措施以改善存在水土流失問題的地區(qū),相應(yīng)地增加多樣性植被的種植;另一方面,通過造林方式對荒漠山地加以改造。因此,退耕還林政策的實(shí)施,既可以改善生態(tài)環(huán)境,又可以推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展,兼顧好經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益,在滿足社會發(fā)展需求的同時(shí),加強(qiáng)對生態(tài)自然環(huán)境的保護(hù),是造福人類的重大舉措。

二、退耕還林的原則

在實(shí)施退耕還林的過程中,應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格地遵循以下幾點(diǎn)原則,從而實(shí)現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的改善。第一,在改善生態(tài)環(huán)境時(shí),應(yīng)當(dāng)以綜合性發(fā)展目標(biāo)為指導(dǎo),相應(yīng)地確立合理的實(shí)施目標(biāo),在推動與促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的同時(shí),應(yīng)當(dāng)有效地利用好經(jīng)濟(jì)變化、資源變化與環(huán)境變化;第二,退耕還林政策實(shí)施過程中應(yīng)堅(jiān)持因地制宜原則,根據(jù)各個(gè)地區(qū)的發(fā)展條件與變化因素等,充分地考慮各地區(qū)在改善與發(fā)展過程中所形成的環(huán)境狀況的差異性,相應(yīng)地找出合適的解決方案。為此,相關(guān)人員在實(shí)施退耕還林之前,應(yīng)當(dāng)深入地分析該地區(qū)的實(shí)際情況與變化因素,合理地實(shí)施有效的對策,既要做到因地制宜,又要達(dá)到優(yōu)化生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的目標(biāo);第三,重視植被的多樣性,在退耕還林政策實(shí)施之前,應(yīng)當(dāng)確立明確的改善目標(biāo),切實(shí)做好防風(fēng)固沙以及防止水土流失等工作,實(shí)現(xiàn)改善生態(tài)環(huán)境的目的;第四,在實(shí)施退耕還林政策時(shí),應(yīng)當(dāng)充分地考慮當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r,正確地處理好經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益兩者之間的關(guān)系,實(shí)現(xiàn)兩者的相互統(tǒng)一;第五,在退耕還林政策實(shí)施過程中,不僅要對生態(tài)環(huán)境變化加以改善,而且應(yīng)該對該地區(qū)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)加以完善,進(jìn)一步地優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),推動促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。如通過挖掘區(qū)域的景觀優(yōu)勢,大力發(fā)展特色旅游業(yè),提升產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的多樣性,促進(jìn)生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益兩者相互協(xié)調(diào)發(fā)展等。

三、退耕還林對改善生態(tài)環(huán)境的作用

1加強(qiáng)對水土流失的控制

通常情況下,在未實(shí)施退耕還林以前,多數(shù)陡坡耕地種植條件惡劣,在雨水以及地表水的沖刷作用下,極容易引發(fā)水土流失的問題,石漠化現(xiàn)象嚴(yán)重。通過對大部分陡坡耕地進(jìn)行造林綠化,生態(tài)環(huán)境不斷改善。新種植的地表植被通過發(fā)達(dá)的根系固定土壤,枯落物逐年累積,降低了地表水的沖刷力度,從而實(shí)現(xiàn)對水土流失的有效控制。

2恢復(fù)植被多樣性

在實(shí)施退耕還林政策之前,地表的植被非常稀疏,植被樣式以雜草與莊稼為主,種類非常單一。通過退耕還林喬-灌-草結(jié)合的多層次立體結(jié)構(gòu)種植,退耕地植物種類豐富各異,不僅科學(xué)合理地實(shí)現(xiàn)了地表植被的多樣性發(fā)展,使群落環(huán)境相對穩(wěn)定,最大程度地發(fā)揮了生態(tài)效益。

3改善空氣的質(zhì)量

在退耕還林政策實(shí)施之后,種植了多種植物配置模式的地表植被,成片的森林減少了沙塵天氣的發(fā)生,降低了危害。種類豐富的植物能夠吸收大氣中的二氧化碳并釋放氧氣,對生態(tài)系統(tǒng)及大氣平衡有著重要的意義。林草植被達(dá)到一定面積后,對區(qū)域內(nèi)小氣候的影響較為顯著,森林在蒸騰作用下,能夠降低氣溫,提高地面濕度,甚至增加降雨,逐漸改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境。

4改善土壤的性質(zhì)

退耕還林實(shí)施后,地表累積逐漸增厚的枯落物層形成了天然的保護(hù),有效地截留降雨、減少雨水對地表的侵蝕,減弱了雨水對地表的直接作用。同時(shí)枯落物經(jīng)過微生物分解作用釋放有機(jī)物,土壤有機(jī)質(zhì)含量增加,土壤質(zhì)量得到提高、土壤結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化,增強(qiáng)了土壤抵抗沖擊、侵蝕以及自我修復(fù)的能力。

5旱澇災(zāi)害的緩解

在退耕還林政策實(shí)施之前,不僅地表植被覆蓋率較低,而且存在嚴(yán)重的水土流失問題,甚至?xí)斐珊恿髯枞约耙l(fā)旱澇災(zāi)害等。在退耕還林政策實(shí)施之后,通過增加地表植被,有效地固定土壤,減少了地表徑流對土壤的侵蝕,緩解江河湖庫的泥沙淤積,從而實(shí)現(xiàn)對洪澇災(zāi)害的有效控制。同時(shí),通過森林植被對小氣候的改善,地面附近降溫增濕,降低了干旱威脅程度。因此,退耕還林政策的實(shí)施,是減輕旱澇災(zāi)害的重要方式。

6提升生物的多樣性

在實(shí)施退耕還林政策之前,地表植被較少,缺乏多種生物的生存空間,耕地環(huán)境中生物物種也相對單一。退耕還林實(shí)施之后,為動物的棲息和繁衍增加了更多空間的同時(shí),也為微生物提供了就地保護(hù)的良好場所,對于保護(hù)生物的多樣性、維持生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定具有重要意義。結(jié)語:綜上所述,退耕還林政策的實(shí)施,在增加森林覆蓋率的同時(shí),減少水土流失,進(jìn)一步地改善區(qū)域小氣候,達(dá)到凈化空氣、改善環(huán)境的效果。因此,應(yīng)當(dāng)重視退耕還林政策實(shí)施,這為自然生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量提供了重要保障。

參考文獻(xiàn):

[1]張海濤.淺談退耕還林對改善生態(tài)環(huán)境的作用[J].價(jià)值工程,2014,30:312-313.

[2]李智宏.退耕還林對改善生態(tài)環(huán)境的作用[J].現(xiàn)代園藝,2015,24:172.

[3]許寧.退耕還林對改善生態(tài)環(huán)境的作用[J].江西農(nóng)業(yè),2016,03:42.

篇10

關(guān)鍵詞 喀斯特;貴州;白三葉;同一花序;形態(tài)多樣性

中圖分類號 S651 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1000-2537(2016)05-0038-06

Abstract By observing the shape index of 19 wild Trifolium repens, we compared the morphological diversity of the same inflorescence at different altitudes. Our results imply that the morphological diversity of 19 wild Trifolium repens on the same inflorescence at different altitudes has a markedly difference. The total coefficient variation of all above indices obeys the following order: leaf area>above-ground biomass>stolon length>growing point>height >leaf length>leaf width> growth habit>V shape stripe. Between different altitudes in Trifolium repens form shape in the group have difference degrees of variations. The clustering analysis found little correlation with the altitude origin.

Key words Karst region; Guizhou; Trifolium repens; the same inflorescence; morphological diversity

基因漂移、遺傳漂變、遺傳瓶頸、自然選擇和地方適應(yīng)性等因素,可以通過在不同時(shí)空尺度上的動態(tài)變化來影響并改變生物適應(yīng)性和多樣化的進(jìn)程[1].目前,花粉污染、基因漂移等問題已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)中得到普遍證實(shí),而大部分研究只是針對一些基礎(chǔ)性工作,如花粉傳播因素、基因漂移距離、雜交親和性等[2-5].空間分離群體之間的隔離和基因流動的程度決定了遺傳差異、生殖隔離和物種形成的潛在能力.遺傳漂變和自然選擇都會使群體之間的差異增加,而基因流的作用會使群體之間的差異減小[5].研究同一花序水平上植物形態(tài)多樣性,可以減少以上因素的影響,使其表型性狀與其生態(tài)適應(yīng)性的研究更趨于一致.

白三葉(Trifolium repens L.)是多年生草本優(yōu)質(zhì)牧草,屬異化授粉植物,廣泛分布于世界各地,在農(nóng)牧業(yè)中地位重要.貴州是中國發(fā)育最典型的喀斯特地貌之一,不僅地勢起伏大、切割強(qiáng)、相對高度常達(dá)到300~700 m,且喀斯特廣泛發(fā)育,地貌類型較復(fù)雜.其次,貴州具有高原峽谷地貌結(jié)構(gòu)特征,導(dǎo)致水土資源分布不平衡,形成了多種特殊的生態(tài)位.白三葉在長期的演化過程中,不斷向著適應(yīng)其生境的方向進(jìn)化.本研究收集貴州省境內(nèi)19份白三葉種質(zhì)為試驗(yàn)材料,比較其不同海拔高度居群間和同一花序水平上的多樣性,為下一步選育優(yōu)質(zhì)高效白三葉新品種提供指導(dǎo).

1 材料和方法

1.1 貴州地理與氣候

試驗(yàn)在貴州貴陽市貴州牧草推廣站溫室大棚內(nèi)進(jìn)行,種子收集于貴州省不同海拔區(qū)域.貴州全省大部分地區(qū)氣候溫和,四季分明.全省平均氣溫的最高值出現(xiàn)在7月,平均22~25 ℃;最低值出現(xiàn)在1月,平均為4~6 ℃;年平均氣溫為14~19 ℃.全年極端最高氣溫為34.0~36.0 ℃,極端最低氣溫為-6.0~-9.0 ℃.常年雨量充沛,時(shí)空分布不均.全省各地多年平均年降水量大部分地區(qū)為1 100~1 300 mm,最大值接近1 600 mm,最小值約為850 mm.一年中的大多數(shù)雨量集中在夏季.全省大部分地區(qū)年日照1 200~1 600 h,氣候特點(diǎn)是垂直方向差異較大,立體氣候明顯.

1.2 材料收集

2013年5~8月在全省范圍內(nèi)采集野生白三葉種子,有效樣本19份,見表1.

1.3 栽培與觀測

1.3.1 溫室栽培 2014年9月20日在貴州省牧草推廣站溫室大棚播種.從19份材料中各選取一個(gè)果實(shí)飽滿的花序,將來自同一花序的種子播入有32個(gè)小格的育苗培養(yǎng)盤,孔穴大小60 mm×60 mm.每小格播2粒種子,覆土1 cm,澆水.培養(yǎng)基質(zhì)為m(石英砂)∶m(細(xì)土)∶m(腐殖質(zhì))=3∶4∶3混合而成,高壓滅菌冷卻后裝盤.待長出小苗后留選長勢較好的一株苗用于觀察研究.

1.3.2 施肥和管理 每隔3個(gè)月施復(fù)合肥1次,每次施用量0.03 kg/m2,苗期施尿素1次,使用量折合0.012 kg/m2,及時(shí)除雜草,適時(shí)澆水.

1.3.3 測量指標(biāo) 2015年5月1日,參照《牧草種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[6]及前人研究方法觀測V型斑紋、葉面積、株高、中葉寬、中葉長、匍匐莖長度、生長點(diǎn)個(gè)數(shù)及地上生物量等指標(biāo).為便于分析,將非量化性狀特征進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化賦值.海拔:1=1 000 m以下,2=1 000~1 500 m,3=1 500~2 000 m,4=2 000 m以上;有無V型斑:有斑=1,無斑=2;生長習(xí)性:1=直立生長,2=匍匐分枝生長,3=匍匐不分枝生長.

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel和SPSS 16.0對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),分析不同海拔高度區(qū)域白三葉種內(nèi)、同一花序水平上各個(gè)性狀的差異程度.各形態(tài)變異性以變異系數(shù)CV表示,CV(%)=100×S/M(S為標(biāo)準(zhǔn)差,M為平均值).用Person相關(guān)系數(shù)分析各個(gè)性狀之間的相關(guān)性,并對各個(gè)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后用算術(shù)平均法(UPGMA)聚類分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 白三葉形態(tài)學(xué)分析

2.1.1 同一花序白三葉形態(tài)學(xué)性狀差異分析 同一花序水平上和不同種群間白三葉形態(tài)存在較大差異(表2).總變異系數(shù)大于300%的有7個(gè)居群,其中W16總變異系數(shù)最大,高達(dá)429.74%,其次是W12,W1,W9,W6,W3,W10;最小的是W7,總變異系數(shù)為236.9%.各指標(biāo)總變異系數(shù)從大到小為中葉面積、地上生物量、匍匐莖長度、生長點(diǎn)數(shù)、株高、中葉長、中葉寬、生長習(xí)性、有無“V”斑.株高變異系數(shù)最大的是W10和W18,分別為37.93%和37.51%,W2最小,只有12.63%.地上生物量變異系數(shù)最大的是W3和W1,分別為98.48%和81.67%,W14和W7的最小,為38.31%和38.55%.匍匐莖長度的變異范圍為30.95%~65.75%,變異系數(shù)最大和最小分別是W7和W3.中葉寬的變異范圍主要為10.89%~32.11%,只有居群W8的變異系數(shù)高達(dá)60.61%.中葉長的變異范圍為13.33%~32.77%,變異系數(shù)最大的為W16,最小為W7.中葉面積的總變異系數(shù)比其他指標(biāo)大,其中W16,W12,W3和W6的變異系數(shù)均大于100%,最小的是W11,只有30.33%.生長習(xí)性的變異范圍為0~35.33%,其中W14,W18和W19的變異系數(shù)均為0,即這幾個(gè)居群都是匍匐分枝生長.有無“V”形斑中只有W1,W5,W11,W13和W19發(fā)生了變異,其余居群全都有“V”斑.生長點(diǎn)個(gè)數(shù)最大變異是W1,為64.09%,其次是W16,W9,W12和W10,最小的是W2,僅為0.75%.

2.1.2 不同海拔高度白三葉形態(tài)學(xué)數(shù)量性狀分析 不同海拔區(qū)域白三葉形態(tài)形狀居群間存在顯著差異,見表3.總體上,隨著海拔的提升,白三葉植株越來越高,生長點(diǎn)數(shù)越來越多,地上生物量也越來越大;而匍匐莖長度、中葉寬、中葉長和中葉面積則隨著海拔的提升而增大,高于2 000 m的區(qū)域則有所減小.在低于1 000 m的區(qū)域,匍匐莖長度的變異系數(shù)最大,高達(dá)102.87%,其次是地上生物量、中葉面積,最小的是中葉寬,僅為25.49%.在1 000~1 500 m區(qū)域,變異范圍為21.43%~80.46%,最大的為匍匐莖長度,其次是地上生物量、生長點(diǎn)個(gè)數(shù)、中葉面積,最小的是中葉寬.在1 500~2 000 m區(qū)域,變異范圍是21.29%~49.62%,其中變異最大的為地上生物量,其次是中葉面積,中葉寬變異最小.在大于2 000 m的區(qū)域,匍匐莖長度的變異系數(shù)最大,為61.37%,其次是地上生物量、中葉面積、株高,最小為中葉長,僅為23.21%.

2.2 形態(tài)學(xué)形狀相關(guān)性分析

白三葉的株高與地上生物量、匍匐莖長度、中葉寬、中葉長、中葉面積、生長習(xí)性及生長點(diǎn)數(shù)呈極顯著相關(guān)性(見表4),與有無“V”形斑和海拔高度無顯著相關(guān);地上生物量與匍匐莖長度、中葉寬、中葉長、中葉面積及生長習(xí)性呈極顯著相關(guān),與海拔高度呈顯著相關(guān);匍匐莖長度與生長點(diǎn)數(shù)極顯著相關(guān);中葉寬與中葉長、中葉面積、生長習(xí)性及生長點(diǎn)數(shù)呈極顯著相關(guān);中葉長與中葉面積、生長點(diǎn)數(shù)及生長習(xí)性呈極顯著相關(guān);中葉面積與生長習(xí)性及生長點(diǎn)數(shù)極顯著相關(guān);生長習(xí)性與生長點(diǎn)數(shù)呈極顯著相關(guān);生長點(diǎn)數(shù)與海拔呈極顯著相關(guān)性.即隨海拔的提高,地上生物量也隨之增大,生長習(xí)性有由直立生長到匍匐分枝到匍匐不分枝生長的趨勢.

2.3 基于白三葉形態(tài)性狀的聚類分析

根據(jù)貴州野生白三葉的形態(tài)鑒定數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析,在歐氏距離為14.5截距處,可將19份白三葉劃分為3個(gè)聚類(圖1),3個(gè)聚類性狀平均值見表5.第Ⅰ類包括8份材料,平均株高最矮,地上生物量、匍匐莖長度、中葉寬、中葉長、中葉面積和生長點(diǎn)數(shù)的平均值最小,只有少數(shù)無“V”形斑點(diǎn);第Ⅱ類包括10份材料,其生長點(diǎn)數(shù)最多,其余性狀指標(biāo)的平均值介于第Ⅰ、Ⅲ類之間,少數(shù)無“V”形斑點(diǎn),大多是匍匐分枝生長;第Ⅲ類只有材料7(匯川區(qū)董公市鎮(zhèn),987 m)獨(dú)自成一類,除匍匐莖長度最短外,生長點(diǎn)數(shù)介于第Ⅰ、Ⅱ類之間,全部有“V”形斑點(diǎn),均匍匐分枝生長,其余形狀指標(biāo)的平均值均大于第Ⅰ、Ⅱ類.由此可知,聚類分組與海拔高度沒有明顯的關(guān)系.

3 討論與結(jié)論

3.1 巖溶地區(qū)不同海拔野生白三葉同一花序形態(tài)多樣性

種質(zhì)資源是生物遺傳變異和生物多樣性遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ),運(yùn)用形態(tài)學(xué)標(biāo)記研究植物外部形態(tài),受基因及所處生態(tài)環(huán)境的共同影響.目前,關(guān)于開花植物花序內(nèi)變異原因的研究有很多[7],有研究證明,對不同生態(tài)環(huán)境下的同種植物的形態(tài)學(xué)研究,可以了解環(huán)境對基因表達(dá)的影響[8],而不同海拔區(qū)域帶來的環(huán)境差異會使各類昆蟲的活動受到限制或促進(jìn),導(dǎo)致不同海拔地區(qū)訪花者種類和訪問比例的差異[9].在同一花序水平上研究不同海拔區(qū)域白三葉表型特征,既可以減少基因漂移、花粉污染等外部影響,還可了解由海拔帶來的環(huán)境差異對其形態(tài)的影響,為下一步研究工作提供更精密的數(shù)據(jù).本研究結(jié)果顯示,貴州19份野生白三葉同一花序水平上總變異系數(shù)大于300%的有7個(gè)居群,其中W16總變異系數(shù)最大,無論是居群內(nèi)還是居群間貴州白三葉形態(tài)差異都比新疆[10]白三葉的大;各指標(biāo)中總變異系數(shù)為最大的是中葉面積,其次是地上生物量、匍匐莖長度、生長點(diǎn)數(shù)、株高,說明其可塑性較大.貴州因地勢起伏較大,生境復(fù)雜,蘊(yùn)藏著豐富的野生植物資源,例如鐘理[11]發(fā)現(xiàn)貴州野生匐剪股穎各形態(tài)學(xué)性狀均存在較大的變異,形態(tài)遺傳變異多產(chǎn)生于居群內(nèi).本研究材料采集地間海拔跨度較大,小氣候類型多樣,生境差異明顯,為適應(yīng)不同的生境,白三葉在長期的進(jìn)化過程中,形態(tài)性狀也隨之改變.

3.2 巖溶地區(qū)同一花序野生白三葉的多樣性與育種

在育種工作中,借助部分表型性狀及其組合,可實(shí)現(xiàn)對白三葉目標(biāo)性狀的有效選擇.本研究中不同海拔區(qū)域甚至同一花序白三葉栽培群體內(nèi)都存在較豐富的遺傳變異,可塑性較大,可為優(yōu)良類型的選擇提供材料.目前,對白三葉形態(tài)農(nóng)藝性狀已有較多研究,但主要集中在居群間和居群內(nèi)水平上[10,12-13],在花序水平上的研究還未見報(bào)道.目前分子生物學(xué)技術(shù)已成為植物育種研究的有效工具,如李潤芳[14]運(yùn)用細(xì)胞學(xué)方法和SRAP分子標(biāo)記技術(shù)對8種三葉草的種質(zhì)資源遺傳多樣性進(jìn)行了初步評價(jià),張婧源[15]對來自30個(gè)國家的70份野生白三葉從表型性狀、SRAP分子標(biāo)記和SSR分子標(biāo)記上進(jìn)行了不同產(chǎn)地白三葉種質(zhì)資源遺傳多樣性研究.在花序水平上研究其形態(tài)多樣性,通過人工選育成的優(yōu)良品種經(jīng)濟(jì)性狀整齊、遺傳基因穩(wěn)定.因此,對白三葉進(jìn)行優(yōu)良品種選育,最終建立良種繁育體系成為獲得質(zhì)量穩(wěn)定、可控優(yōu)質(zhì)白三葉的必經(jīng)之路.

3.3 巖溶地區(qū)貴州野生白三葉的利用價(jià)值和開發(fā)前景

貴州地處我國云貴高原,屬長江、珠江上游地區(qū),是我國典型喀斯特區(qū)域之一,地理位置特殊,其生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣將直接影響整個(gè)長江、珠江流域的生態(tài)環(huán)境安全.目前,對喀斯特地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)植物恢復(fù)多集中在森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)研究[16],對喀斯特山地草地相關(guān)研究還比較少[17].對貴州野生白三葉種質(zhì)資源進(jìn)行研究,揭示喀斯特地區(qū)白三葉種質(zhì)資源豐富度、多樣性、蘊(yùn)藏量等特征,可為喀斯特石漠化地區(qū)草地植被恢復(fù)提供支持.本研究通過統(tǒng)計(jì)分析白三葉同一花序水平上形態(tài)多樣性,發(fā)現(xiàn)其可塑性較大,在育種工作中可利用差異較大的材料W16和W12作為親本培育優(yōu)質(zhì)高效品種.還可利用白三葉進(jìn)行礦山植被修復(fù),有研究發(fā)現(xiàn)其能同時(shí)富集污染土壤中的銅、鎘、鉛,且富集量大[18],是很好的礦山修復(fù)植被之一.此外,白三葉還是重要的優(yōu)質(zhì)豆科牧草之一,影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧業(yè)發(fā)展.因此,下一步將全面系統(tǒng)地調(diào)查和收集貴州、四川、廣西、新疆及云南等地區(qū)野生白三葉種質(zhì)資源,增加其多樣性,為充分發(fā)揮白三葉資源的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益提供支持.

參考文獻(xiàn):

[1]韋祖生,田益農(nóng),馬崇熙. 作物基因漂移研究綜述[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 2011(13):13-15.

[2]牟 彤. 白三葉化學(xué)誘變后代遺傳變異的研究[D].哈爾濱:東北農(nóng)業(yè)大學(xué), 2013.

[3]何 靜,陳瑞祥,劉秀峰. 俄羅斯白三葉在貴州南部的引種試驗(yàn)初報(bào)[J]. 種子, 2013,32(3):59-61.

[4]GUSTINE D L, HUFF D R. Genetic variation within and among white clover populations from managed permanent pastures of the Northeastern USA[J]. Crop Sci, 1999,39(2):524-530.

[5]曲若竹,侯 林,呂紅麗,等. 群體遺傳結(jié)構(gòu)中的基因流[J].遺傳,2004,26(3):377-382.

[6]李志勇,王宗禮,師文貴,等.牧草種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社, 2005.

[7]謝田朋,杜國禎,張格非,等. 黃帚橐吾種子生產(chǎn)的花序位置效應(yīng)及其對幼苗建植的影響[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào), 2010,34(4):418-426.

[8]苗佳敏,鐘金城,陳智華.披堿草屬種質(zhì)資源研究現(xiàn)狀[J].草業(yè)與畜牧, 2007,27(11):2222-2227.

[9]段元文,張挺峰,劉建全.山莨菪(茄科)的傳粉生物學(xué)[J].生物多樣性, 2007,15(5):584-591.

[10]王玉祥,張 博. 新疆野生白三葉表型性狀變異研究[J]. 草地學(xué)報(bào), 2012,20(6):1163-1168.

[11]鐘 理. 貴州野生匍匐剪股穎種質(zhì)資源遺傳多樣性及越夏生理動態(tài)研究[D].成都:四川農(nóng)業(yè)大學(xué), 2008.

[12]李 州,彭 燕,張婧源,等.白三葉種質(zhì)資源形態(tài)變異與地理起源的關(guān)系[J].草業(yè)科學(xué), 2012,29(11):1706-1714.

[13]王建麗,申忠寶,潘多鋒,等. 白三葉種質(zhì)資源主要數(shù)量性狀的變異與相關(guān)性研究[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào), 2012,28(26):19-23.

[14]李潤芳.三葉草的細(xì)胞學(xué)、分子標(biāo)記及多倍體誘導(dǎo)研究[D].武漢:華中農(nóng)業(yè)大學(xué), 2007.

[15]張婧源.世界范圍野生白三葉種質(zhì)資源的遺傳多樣性研究[D].成都:四川農(nóng)業(yè)大學(xué), 2013.

[16]魏 媛,張金池,俞元春,等.貴州高原退化喀斯特森林恢復(fù)過程中土壤微生物生物量碳、微生物熵的變化[J]. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究, 2009,30(4):487-490.