沙地土壤磷循环研究

磷素是干旱半干旱地区沙地生态系统的限制性养分因子,沙地土壤磷循环对沙地生态系统生产力维持至关重要,越来越受到人们的关注.本文根据国内外研究成果,对沙地土壤磷的来源、磷库容量、磷循环途径和影响磷循环的因素等关键问题进行综述,认为磷循环研究方向可归纳为以下几个方面:1)影响沙地土壤磷循环各因素的作用机制;2)不同磷循环途径的磷收支通量;3)不同土壤利用状态下,磷平衡状况;4)不同土壤利用状态下,土壤生产力的可持续性;5)维持土壤磷平衡采用的生态恢复手段.上述研究,对于维持沙地生态系统稳定的生产力,解决人与资源和环境的矛盾均有指导作用.     

筑坝河流磷素的迁移转化及其富营养化特征

人类活动过量营养物质输入是导致河流富营养化的主要原因,而河道过度的人为调控则进一步复杂化了河流的营养状态变化。闸坝是河流人为调控的重要工程措施之一,提高水资源利用效率的同时严重干扰了河流自然的生物地球化学循环,产生诸多负面生态环境效应。磷素的迁移转化对河流的营养限制作用受到越来越多的关注,国内外已有研究在筑坝河流磷的富营养化特征方面,已经取得了较为深刻的认识:水库闸坝建设滞留大量磷素,导致河流水体磷含量升高、营养物质比例变化,沉积物储存过量磷素形成的内源释放威胁,以及进一步浮游植物和有害藻类的生长响应等,使得筑坝河流的富营养化生态风险升高;在此基础上,也提出了根据降雨分配和闸控库区储水,合理设置闸坝泄流方式,以改善筑坝河流富营养化生态风险的重要管理思路。对于闸坝调控作用与水体富营养化的定量关系还有待进一步的探讨,而且随着河流资源开发和人为调控力度的增强,河流闸坝建设所产生的系列生态环境问题日益严峻,对此提出还需要系统研究的方向:闸坝调控作用下河流磷素的富营养化机制及其与氮、碳等元素的耦合作用,筑坝河流沉积物内源污染的综合管理,以及闸控景观河流的生态建设和修复等。     

工程化循环水养殖池塘的氮磷收支研究

为了探寻更清洁高效的养殖模式,研究将淡水池塘循环水养殖系统进行了改良,对5个月试验周期内池塘水体理化指标和氮磷收支情况进行了分析。结果显示,池塘水体的理化指标呈波动性变化,试验结束时总氮、总磷浓度分别为4.85和1.04 mg/L,总氮浓度符合淡水养殖尾水排放二级标准。饲料和底泥是池塘氮磷输入的主要来源,分别占池塘氮元素输入量的50.6%和43.7%,磷元素输入量的49.4%和46.9%;底泥积累是池塘氮磷输出的主要途径,分别占池塘氮磷元素输出量的53.3%和78.7%。试验池塘对氮磷的利用率分别为65.2%和16.6%,其中鲤对氮磷的利用率显著高于其他鱼类(P<0.05),鲢、鳙对磷的利用率无显著差异(P>0.05)。研究表明,改良后的池塘循环水养殖系统有效降低了营养负荷,提高了养殖生物的氮磷利用率,减轻了养殖尾水对周边环境的影响,兼顾生态与经济效益,是一种成本较低且可持续发展的池塘养殖模式。     

高州水库氮磷营养盐变化特征及水质管理对策

通过2012-2013 年对广东省高州水库氮磷营养盐的趋势变化进行分析, 探讨了水库中氮磷浓度的变化特征,并从水库管理与水动力学两方面对水库水质管理对策进行了讨论。研究结果表明: 高州水库总氮、总磷浓度均表现为丰水期高, 说明受强降雨的影响, 农业面源污染携带大量的氮磷随地表径流进入库区, 致使库区氮磷营养盐含量升高。其次, 入库河流是库区氮磷营养盐的主要来源。氮磷比分析结果表明, 高州水库流域内部分水体在时空上处于氮限制与磷限制交替出现的状态, 且氮磷比与总磷呈现显著地正相关, 进一步反应了高州水库水体主要处于磷素限制状态。水库上游集雨区人口分布集中, 大量的生活排污与农业面源污染的输入是库区营养盐的主要来源; 合理处理上游居民生活垃圾并严格控制工业污染, 是降低库区营养盐的主要途径。此外, 人为改变高州水库的出流方式, 可以抑制浮游植物及藻类的生长, 从而减少水库富营养化的可能。     

汤溪水库富营养化特征与水质管理对策

通过2003年对广东省汤溪水库水生态学进行调查,分析了该水库的富营养化特征,并从流域管理和水动力学两个方面对水库水质管理对策进行了探讨。汤溪水库为中度富营养化水体,具有明显时空分布差异,丰水期富营养程度高于枯水期,溪头河流区高于新桥河流区。蓝藻是水库浮游植物的主要优势类群,其中引发水华的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为优势种。水库上游集水流域分布近30万居民,大量的生活排污和农业污染形成了主要的外源污染源,这些外源污染的输入是水库水体营养盐的主要来源;合理处理上游居民生活垃圾、减少生活污染中磷含量、增加流域和库区周围植被覆盖、合理使用农业化肥是降低水库表层水体中营养盐浓度的主要途径。由于该水库的蓝藻和富营养化水平直接与水体的稳定性有关,利用对水库排水的可控制性调节水库水体的稳定性,可作为控制蓝藻水华发生的有效途径。     

广州流溪河氮磷浓度的季节变化和空间分布特征

广州市流溪河横跨北回归线,是典型的热带-亚热带过渡区河流。为了解该河流的营养盐分布特征,设置了20个采样点,于2015年2月至2017年2月进行季节性采样,共开展了8次水质监测,利用多元统计方法分析了主要营养盐(氮和磷)的季节动态和空间分布,并探讨影响营养盐时空分布的主要因素。结果表明:TN和TP的浓度范围分别为0.29~11.88 mg·L~(-1)与0.01~0.59 mg·L~(-1),TN浓度枯水期高于丰水期,总体上受降雨量的调节和河水稀释效应的影响; TP浓度丰水期高于枯水期,总体上受降雨量的调节及外源输入的影响; TN与TP在枯水期具有相似的季节变化特征,而在丰水期季节变化特征差异大;NO_3~--N和TN浓度的空间变化趋势相似,分为三个区段:流溪河水库上游的中值区河段,流溪河水库下游到街口大桥处的低值区河段和街口大桥下游的高值区河段,流溪河上游的两座大型水库对营养盐的滞留是导致其空间差异的主要因素之一; NH_4~+-N和TP浓度沿流域上游至下游总体上呈上升的趋势;三级河流氮和磷浓度显著高于一级河流和二级河流,河流氮、磷浓度与土地利用类型显著相关,建筑用地、裸露地和耕地所占比例的扩大会增加水体中TP、NH_4~+-N和NO_3~--N的浓度,而增加林地面积有助于水土保持和减少水体中氮、磷浓度。因此,上游水库的调节和下游城镇地区增加林地面积等方式对改善流溪河水质具有积极作用。     

武汉东湖不同湖区底泥总磷含量及变化的研究

以武汉东湖为对象,研究了1998.03—1999.02期间不同营养水平湖区底泥中(0—5cm,5—10cm)总磷的含量及季节动态。6个站平均总磷含量为1.15mg/g,同80年代初相比,Ⅰ、Ⅱ站底泥中总磷含量分别增高1.42倍和1.03倍。受污水排放影响较重的0站磷含量高达2.78mg/g,而受污水排放影响较小的Ⅳ、Ⅴ站仅分别为0.52mg/g和0.50mg/g。东湖底泥中磷年平均含量与湖水中磷年平均浓度相关系数极高(r=0.997,n=5,p＜0.02)。通过对不同湖泊的底泥磷含量、水柱磷含量和外源负荷的比较和相关分析可以看出,水柱中磷含量较高,磷负荷较大的湖泊底泥中磷含量也高。可以预测,即使东湖的外源负荷得以控制,巨大的底泥磷内源负荷将会继续对东湖水质构成威胁。     

摇蚊幼虫对底泥中氮、磷释放作用的研究

本文研究了摇蚊幼虫对底泥中氮、磷释放的影响,初步探讨了摇蚊在湖泊富营养化过程中的生态作用。结果表明,摇蚊幼虫能明显促进底泥中氮、磷的释放,而释放到水层中的氮、磷又容易被藻类吸收利用,从而促进藻类生长。这利,生态效应与水体营养循环和富营养化的发生及发展过程间存在着重要的关系。     

广东大中型水库底泥重金属含量特征及潜在生态风险评价

广东省45宗大中型水库底泥重金属含量分析评价结果表明:除Cr外,广东省大中型水库底泥中Cu、Zn、Pb和Cd含量均高于广东省土壤重金属含量背景值.广东省四大地理区域中,粤北地区大中型水库底泥Cu、Zn、Pb和Cd平均含量均为最高,分别为89.71、321.21、154.95mg/kg和1.46mg/kg;其次是粤东和粤中地区;粤西大中型水库底泥Cu、Zn、Pb和Cd平均含量均为最低,但Cr平均含量居四大区域之首,为130.81mg/kg.粤东和粤北大中型水库底泥重金属富集系数以Cd最高;粤中和粤西大中型水库底泥重金属富集系数则以Cu最大.总体而言,粤北大中型水库底泥重金属具有很强的潜在生态风险,粤东和粤中大中型水库底泥重金属潜在生态风险程度为中等;粤西大中型水库底泥重金属属于轻微生态风险程度.结果说明,广东省大部分地区大中型水库底泥的重金属潜在生态风险主要是由于底泥中Cd的潜在生态风险系数过高所造成.人为生产活动,特别是矿产开采造成的污染是广东省大中型水库底泥重金属潜在生态风险等级提高的主要原因.     

大镜山水库底泥磷释放模拟研究

通过模拟实验,研究了从耗氧到厌氧转变过程中期间大镜山水库底泥磷的释放特征。结果表明:两处底泥均表现为磷的释放,大坝区底泥释放速率高于库中区的底泥;两个点底泥的磷释放速率均先升高后缓慢降低,在第2周达到最大值;大坝区域底泥总磷和可溶性总磷释放的最大速率分别为6.64mg·m^-2·d^-1和1.37mg·m^-2·d^-1,库中区底泥的总磷和可溶性总磷的释放速率最大值分别3.24mg·m^-2·d^-1和0.62mg·m^-2·d^-1;底泥上覆水的氧化还原电位和pH均趋下降趋势,它们是影响底泥磷释放的重要影响因子。     

Significant physiographic disturbances in the Ebro basin reservoirs (N.E. Spain) reflected by Oligochaeta size spectra

Benthic fauna size distribution, water and sediment composition, and physiographic features of catchments were used to classify ten reservoirs in the Ebro basin, Spain. Three reservoirs (Alloz, Urrunaga and Barasona) diverged from the rest. Environmental factors (water and sediment characteristics) that accounted for the separation of these three reservoirs were directly linked to minor features of the watersheds (high chloride water concentration in Alloz reservoir, iron loading in Barasona reservoir, and Na-rich silicates in sediments from Urrunaga reservoir).     

Phosphorus budgets and forms of phosphorus in the Sau reservoir sediment: An interpretation of the limnological record

The phosphorus compounds in the sediment of Sau reservoir have been analysed and related to the annual phosphorus budgets from 1965 to 1969. With the increase of eutrophy, the phosphorus inputs leave the water in two ways: to the sediment and to the water outflow. The second way becomes more important throughout the eutrophication process.Of the three phosphorus forms studied, apatite-P is related to annual water flow, which is also directly related to sedimentation rate. By contrast, the other two phosphorus forms (organic-P and inorganic non apatite-P) are linked to phosphorus outputs. These relationships enable us to propose an historical sequence for the sediment. Finally, the dating of sediment allows us to develop an equation relating the total phosphorus in the sediment to the annual phosphorus inputs and water flow into the reservoir (r = 0.94).     

氮磷水平和播期对春小麦籽粒灌浆期降落数值动态变化的影响

利用不同品质类型春小麦(Triticum aestivum)品种在大田条件下研究了灌浆期籽粒降落数值动态变化规律以及氮磷肥与播期的影响效应。结果表明,开花15 d至成熟期间,籽粒降落数值呈先升后降的单峰曲线变化,并推知α_淀粉酶活性(液化值)呈先降后升的单谷曲线变化。在富钾情况下,氮素增施,高蛋白强筋品种降落数值增加,动态曲线峰值上升且出现时间推迟,而高蛋白中筋和低蛋白弱筋品种降落数值则降低,峰值下降且出现时间提前。磷素增施,各基因型品种降落数值均降低;动态曲线峰值、谷值及出现时间因基因型呈不同变化。氮磷(钾)素平衡配施是形成较高降落数值(较低α_淀粉酶活性)的关键。在无水分胁迫情况下,光温互作是影响各基因型籽粒降落数值动态形成的首要条件,其次为降水;且在光温因子互作中,光合有效辐射为最敏感因子。较高的光温条件互作是形成各品种较高降落数值的基础,在此基础上增加光合有效辐射则使高蛋白强筋品种降落数值增加;而以此为基础,在一定水平光照条件限度内,增加光合有效辐射则使高蛋白中筋和低蛋白弱筋品种降落数值增加,超过限度则使其降低。气象条件的影响作用及基因型差异可通过曲线动态变化反映出来。不同基因型降落数值在不同环境条件(氮磷肥水平和气象条件)下变异不同。     

Phosphorus Budget of Lake Baikal and the Angara Cascade Water Reservoirs: Modeling,Reconstruction, and Prognosis

A mass balance model of phosphorus flow in a system of connected water reservoirs has been developed and used for quantitative assessment of phosphorus budget elements in Lake Baikal and water reservoirs on the Angara River, the only river that drains Lake Baikal.     

Succession of phytoplankton species in indoor reservoir models varying in sediment composition and water inlet site

Using four continuous-flow indoor reservoir models, the combined effects of varying water inlet depth and sediment composition on phytoplankton species composition and its succession pattern were studied. Species which are known to bloom in eutrophicated reservoirs were dominant in the species succession in each tank. At any one time, a step-like pattern was observed in the composition of the dominant species of each tank, wherein all the species which appeared in a tank with a lower phosphorus concentration were included in the species composition of the tank with a higher phosphorus concentration in an additive relationship.     

The Trophic Index of Macrophytes (TIM) – a New Tool for Indicating the Trophic State of Running Waters

In running waters, apart from structural degradation, nutrient input becomes increasingly important. To investigate the indicator values of as many species of submerged macrophytes as possible numerous samples of the sediment within macrophyte stands and the overlying water were taken in running waters throughout Bavaria, Germany. To develop the Trophic Index of Macrophytes (TIM), the concentrations of soluble reactive phosphorus of both the water body and the sediment pore water were used. Based on a weighted sum of the SRP‐concentrations of the water body and the sediment pore water, indicator values were determined for a total of 49 species of submerged macrophytes. A detailed method is described on how and depending on which preconditions the trophic state of running waters can be determined by the TIM. An example of the TIM in the stream Rotbach is given. It shows that the TIM is a useful means to detect differences in the phosphorus loading of running waters.     

基于PLS分析石斛品质与生态因子的相关性

基于中药材产地适宜性分析地理信息系统(TCM-GIS)平台,获得了采样区域11个生态因子值.应用偏最小二乘回归法(PLS)分析了石斛中的化学成分及其与生态因子的相关性.结果表明: 同种石斛不同产地的化学成分含量差异显著.土壤类型与铁皮石斛中多糖含量呈极显著正相关;年降水量与金钗石斛中石斛碱积累呈极显著正相关;温度是影响鼓槌石斛中毛兰素含量的主要因素.主成分分析表明,浙江是铁皮石斛的最佳产地,贵州是金钗石斛的最佳产地,而云南是鼓槌石斛的最佳产地.
     

神木地区耐旱灌木和草本豆科植物根瘤菌遗传多样性

豆科植物具有抗逆性强、耐瘠薄的特性,许多豆科植物是荒漠地区的先锋植物,在生态环境保护中起重要作用.以神木地区主要的灌木和草本豆科植物-根瘤菌共生体系为材料,采用16S rRNA PCR-RFLP和序列分析等方法,对分离得到的55株菌进行多样性分析,其中,30株菌分离自灌木豆科植物紫穗槐和柠条,25株菌分离自草本豆科植物斜茎黄芪、苜蓿、草木樨黄芪等.结果表明: 这些菌株共有11种16S rRNA PCR-RFLP遗传图谱类型,分离自草本豆科植物的菌株主要归属于中慢生根瘤菌属、剑菌属、根瘤菌属、叶瘤杆菌属和土壤杆菌属5个属,分别与华癸中慢生根瘤菌、地中海中慢生根瘤菌、刺槐中慢生根瘤菌、费氏剑菌、草木樨剑菌、木兰根瘤菌、放射根瘤菌、突尼斯叶杆菌和根癌土壤杆菌系统发育关系最近.分离自灌木豆科植物的菌株仅归属于中慢生根瘤菌属,分别与华癸中慢生根瘤菌和地中海中慢生根瘤菌系统发育关系最近.华癸中慢生根瘤菌和地中海中慢生根瘤菌是两类豆科植物的共生菌种,表明在干旱地区,根瘤菌对两种类型豆科植物的选择共生存在差异,这与豆科植物种类有关,还可能与其所处生态环境有关.     

Sorption of phosphate by sediments as a result of enhanced external loading

In artificial test ditches, originally poor in nutrients, the effects of enhanced external loading with phosphorus were studied. An important term in the mass balance of phosphorus is retention by sediment. Parameters concerning the uptake of phosphorus by the sandy sediment of a ditch have been measured or were obtained from curve-fitting and were used in a mathematical model to describe diffusion into the sediment and subsequent sorption by soil particles.On a time scale of hours uptake of phosphorus from the overlying water by intact sediment cores could be simulated well with a simple diffusion-adsorption model. Mixing of the overlying water resulted in an enhanced uptake rate caused by an increased effective diffusion coefficient in the top layer of the sediment.Laboratory experiments revealed that after a fast initial adsorption, a slow uptake process followed that continued for a period of at least several months. This slow sorption can immobilize a substantial part of the phosphorus added. It may physically be described as an intraparticular diffusion process, in which the adsorbed phosphate penetrates into metaloxides, probably present as sand grain coating, and thereby reaches sorption sites not immediately accessible otherwise.The total sorption capacity of the soil particles is ca. 3.3 times the maximum instantaneous surficial adsorption capacity.     

脱水胁迫和光合日变化对梭梭和白梭梭叶绿素荧光参数的影响

采用IMAGING-PAM叶绿素荧光法,测定了宁夏地区种植的梭梭和白梭梭在离体脱水胁迫和光合日变化下的叶绿素荧光参数变化,以研究肉苁蓉寄主梭梭和白梭梭对地理环境的生态适应机制.结果表明： 梭梭具有较高的光合作用性能,其光合电子传递活性(F_v/F_m)、光能转化效率(q_P)和表观电子传递效率(ETR)等指标均高于白梭梭.离体脱水胁迫48 h,梭梭同化枝含水率及叶绿素荧光参数各指标均显著高于白梭梭.梭梭和白梭梭叶绿素荧光参数日变化差异较大,且呈现“V”型变化趋势.推测梭梭对水分及光照等环境因子变化的适应能力较白梭梭强,地理分布较广;白梭梭因受水分及光照等因子限制,地理分布较窄.