一株胶质芽胞杆菌对磷矿石风化作用的实验研究

以一株质芽孢杆菌为例研究实验条件下微生物对磷矿石的风化作用。以直接作用和间接作用的方式研究培养基中胶质芽孢杆菌对磷矿粉的风化作用，即在装有100目磷矿石粉的液体培养基中接种，研究该菌对磷矿石粉的直接风化作用；同时，将装有100目磷矿石粉的透析袋放入液体培养基中再接入该菌，研究其对磷矿石粉的间接风化作用。按不同时间取培养液上清液，过滤，用电感耦合等离子体发射光谱（ICP���OES）测定滤液中Ca^2＋、Mg^2＋、Na^＋、Mn^2＋、Al^3＋、Fe^3＋和K^＋等浓度，比色法测定水溶性P���Pws）和水溶性Si（Siws）的含量；滤膜上的固体物称重并消解后，同上方法测定Ca^2＋、Mg^2＋、Na^＋、Mn^2＋、Al^3＋、Fe^3＋和K^＋等浓度以及Pws和Siws含量。此外，细菌风化作用后的矿物残渣用电子探针作表面微观形态分析和XRD矿物物相分析。结果表明：胶质芽孢杆菌对磷矿石粉风化的直接作用强度大于间接作用；对不同矿物的风化强度不同，对粘土矿物的风化作用较明显。提出细菌对磷矿石的风化作用源自细菌生长导致的机械破坏作用、胞外分泌物的生化降解作用以及多种因素之间的协同作用.

贵州喀斯特山区植物营养元素含量特征

贵州喀斯特山区是我国乃至世界喀斯特分布面积最大的片区之一，由于其生态系统的脆弱性，加之人类活动的干扰，使得该区的植被退化较为严重。文章选择该区的12 种主要植物作为研究对象，对其营养元素进行了研究。结果表明：>1 000μg·g-1 的元素有N、P���K���Ca、Mg、S，100~1 000 μg·g-1 的元素有Fe、Mn、Al，10~100 μg·g-1 的元素有Zn、Sr，<10 μg·g-1的元素为Cu、Mo，其中Mo 含量最低，仅为0.17 μg·g-1。这些元素中，Ca、P���K 元素高于所报道的陆生植物的含量范围。元素含量特点是Ca>K>Mg 型。N、P���K���Mg 元素的频数分布为正态分布，Ca、Al、Fe、Mn、Cu、Zn、Sr、S 元素为对数正态分布。变异系数大于100%的元素有Al、Fe、Mn、Sr，变异系数小于60%的元素有N、P���K���Ca、Mg、S、Cu，其中Ca 的变异系数最小，仅为11.8%。不同生境下相同植物的营养元素含量有较大的差异，石灰土上植物的N、P���K���Ca、Mg、Al、Cu、Mo 元素含量要高于黄壤上植物的。元素间的相关分析表明：P 和K���P 和Cu、Al 和Fe、Al 和Zn、Fe 和Zn 元素具有显著相关关系；N 和P���P 和Mg、K 和Al、K 和Cu、Ca 和Sr、S 和Mo 元素具有一般相关关系。

石漠化过程中土壤——植被系统营养元素协变关系

贵州位于世界上连片分布面积最大的中国西南岩溶区的中心，近年来石漠化问题突出，且有不断恶化的趋势，给当地经济发展和人类生存带来了极大障碍。对石漠化的成因机理进行研究，是石漠化治理的前提和理论依据。但目前对石漠化的研究基本以定性分析为主，定量化不足。没有统一的石漠化等级划分标准， 对于石漠化过程土壤、植物的退化本质也不是很清楚，这给石漠化治理带来了极大的障碍。 本文通过在小流域尺度上，以贵州花江峡谷查耳岩小流域为研究区域，对喀斯特石漠化过程土壤、植被退化进行定量分析,以确定土壤－植被系统营养元素协变关系，分析了石漠化演替过程中土壤、植被的变化，土壤、植被间关联退化的关系。还检验了景观上石漠化划分方法是否能体现出退化的本质。取得了以下几点认识： (1) 在研究区土壤pH值在6.9-7.8的中性偏碱性范围,土壤总钙、交换态钙含量高，氮含量丰富，有机质、养分全量较高，有效态含量除了速效K���P���部分样地含量较低外，其它营养元素的有效态养分含量都较高。 (2) 在喀斯特石漠化地区植物灰分含量高，富钙、氮，相对缺铁、锌、钾、磷，植物灰分含量与植物钙含量成显著正相关，即随着植物钙含量的增加植物灰分含量增加。 (3) 通过对四套石漠化序列比较得出，在弃耕地两套石漠化序列中，土壤为棕色石灰岩土，土层较厚，土壤覆盖度、总量相对较高，但是有机质、有效态养分含量相对低，随着演替土壤质量有下降趋势，但是没有明显规律。樵采的两套石漠化序列，土壤为发育较年轻的黑色石灰土，土层很薄，土壤覆盖度低，总量少，零星分布在负地形中，但是土壤有机质、全量养分、速效养分含量都较丰富，随着石漠化演替没有呈现相应的规律变化。 (4) 按照目前景观上石漠化的划分标准，在土壤退化上，没有表现出随石漠化演替土壤质量发生规律退化。这主要由于喀斯特山地的特殊性，在石灰土地区土壤厚度差异很大，分布零星，在土壤很薄的地方只要发生轻微的水土流失可能会出现强度石漠化的景观，而在土壤相对厚的地方要经过较强的水土流失才会出现石漠化景观。尽管开垦和樵采两种不同的人为干扰方式下产生的石漠化景观可能很相似，但是在土壤退化程度上不一致，而景观划分标准不能区分这两种情况，导致了土壤并没有表现出随石漠化演替出现规律退化。要将土壤退化这一本质内容涉及到石漠化等级划分中，应将土壤质量评价方面的因子及其量化标准补充到石漠化划分标准中。 (5) 研究区植被在结构上与石漠化的演替形成很好对应关系，随着石漠化的演替，植被从乔－草灌－灌草－稀疏灌草演化，但是植物营养元素、灰分没有随着石漠化的演替而发生规律变化，表明在景观上的划分标准体现了植被宏观的变化，但是对于植物营养元素、灰分含量的微观变化没有呈现出相应的变化规律。 (6) 土壤元素有效态含量与土壤pH值、机械组成的相关性弱或者不相关，与养分全量、有机质的相关性较强。 (7)石漠化过程中，土壤——植物系统表现出复杂的关系。土壤各项物理性质及元素的全量、有效态含量与植物灰分、元素含量的相关性很弱或者基本不相关，随着石漠化的演替土壤——植物系统营养元素也没有表现出规律变化。

贵州喀斯特山区植物营养元素和碳、氮、硫同位素组成研究--以贵阳花溪杨中流域为例

喀斯特的面积分布很广，占全球总面积的10%。我国喀斯特面积占国土面积的13%，主要集中在我国的南方。而贵州喀斯特山区位于西南喀斯特地貌最集中成片分布的中心区，是我国乃至世界热带、亚热带喀斯特地貌连续分布面积最大、发育最强烈的高原山区。和非喀斯特地区相比，贵州喀斯特山区由于碳酸盐岩的特殊理化特性，造成土层浅薄、土被不连续、岩石裸露率高、持水量低，适生树种少、群落结构单一、植被生长极其缓慢，生态环境十分的脆弱。加之人类不合理的活动，使得喀斯特山区植被退化非常严重。因此，开展贵州喀斯特山区植物的营养元素和碳、氮、硫同位素的研究是为了更好的了解该区植被的营养元素状况、生理生态特性以及营养元素的生物地球化学循环，更好地为该区森林、植被的治理、恢复以及生态系统的保护等提供决策依据。本研究选择典型喀斯特山区作为研究点，并以非喀斯特山区为对照。研究喀斯特山区植物的营养元素含量水平、分布状态、变异特征以及营养元素之间的相互关系和碳、氮、硫的同位素组成的种间差异、生境差异特征以及时空变化特征进行了研究。主要得到以下几点认识： 1、植物的N、P���K���Ca、Mg、S的平均含量大于1000 μg∙g-1； Fe、Mn、Al的平均含量在100 μg∙g¬-1～1000 μg∙g¬-1之间；Zn、Sr的平均含量为10 μg∙g¬-1～100 μg∙g¬-1之间；Cu和Mo的含量小于10 μg∙g¬-1，Mo最低(仅为0.17 μg∙g¬-1)。Ca、P���K��� Fe、Mn、S、Sr高于所报道的陆生植物元素的含量；Mg低于陆生植物的元素含量；其它元素在元素含量范围内。植物营养元素的特点为Ca>K>Mg型，和我国其它地区相比，喀斯特山区植被具有高钙的特征。 2、N、P���K���Mg为正态分布；Ca、Al、Fe、Mn、Cu、Zn、Sr、Mo、S为对数正态分布。Al、Fe、Mn、Sr的变异系数大于100%；N、P���K���Ca、Mg、S、Cu的变异系数小于60%。其中，Ca的变异系数最小(为11.8%)。P���K���P���Cu、Al和Fe、Al和Zn、Fe和Zn之间具有极显著的相关关系；N和P���P���Mg、K���Al、K���Cu、Ca和Sr、S和Mo之间具有显著的相关关系。 3、不同的生境下植物营养元素存在差异，差异在2倍范围内。其中，Mn、Al、Sr元素差异较大，分别达到2.1、1.5、1.4倍。 4、植物δ13C、δ15N、δ34S值的分布范围分别为-26.98‰～-29.15‰、-4.08‰～-0.79‰、-8.69‰～-6.04‰；平均值分别为-28.14‰、-2.41‰、-7.53‰。δ13C除了高于我国热带雨林区植物外，均低于其它地区，且变化范围较窄；不同地区之间植物的δ15N、δ34S值存在较大差异。 5、不同植物种之间的δ13C、δ15N、δ34S值存在较大的差异，不同生境条件下植物的δ13C、δ15N、δ34S值也存在差异。植物的δ13C值从生长初期到末期有降低的趋势；δ15N、δ34S则无一定的变化规律，不同的植物种的季节变化不同。植物的δ13C、δ34S随海拔的升高而增大，但δ15N随海拔的升高而降低。