菹草茎叶微界面O2时空动态

采用高分辨率光纤氧微电极测定了富营养化水体中沉水植物菹草(Potamogeton crispus)茎叶微界面(0—2.0 mm)氧(O_2)。菹草叶微界面O_2浓度梯度具明显的时空变化。时间上,菹草叶微界面O_2浓度具有明显的生长阶段变化和昼夜变化。幼苗期和快速生长期微界面O_2浓度增加幅度较小,稳定期叶表O_2浓度梯度增加幅度最大,衰亡期叶微界面O_2浓度受附着物影响具明显的空间梯度。菹草叶微界面O_2表现为昼高夜低的单峰变化模式,主要受光照和温度的影响。空间上,越接近茎叶表面,O_2浓度越高。顶部幼叶微界面O_2浓度梯度增加较平缓,中部成熟叶微界面O_2浓度梯度变化最陡,波动幅度最大,中部茎和基部衰老叶微界面O_2浓度梯度由于受密集附着物的影响,在附着物表面达到最大值,进入附着层后略有下降。结果表明,菹草茎叶微界面O_2时空变化主要受附着物和植物光合放氧能力的影响。光纤微电极是一种分析植物叶微界面氧时空分布的理想工具,对深入研究植物微界面在富营养化水体中养分的迁移转化具有重要意义,可为水生植物生理生态研究提供有力工具。     

1998-2013年新疆艾比湖湖面时空动态变化及其驱动机制

采用1998年9月,2002年9月,2007年9月,2011年9月以及2013年9月多期Landsat数据,利用归一化水体指数模型(NDWI)和修正归一化水体指数模型(MNDWI)提取新疆艾比湖水域面积,研究近年来艾比湖湖面的动态变化。以最大似然分类结果作为标准,验证了用NDWI和MNDWI模型提取面积的精度,得出NDWI模型所提取的湖泊面积更符合实际情况,湖泊总面积从1998年的519.26km²减少到2013年的422.73km²,缩小了18.59%,表明目前艾比湖正在退化,从而促使生态环境受到影响。对5期影像中的艾比湖湖面进行了边界的提取和叠加,利用湖泊面积动态模型研究艾比湖湖面积的动态变化,在此基础上分析了影响艾比湖湖面积变化的驱动机制,近年来随着温度的逐渐升高,降水量呈下降的趋势,加上大量的蒸发作用、径流量变化及沙尘日数等综合作用的结果,导致了艾比湖面积的缩小。多年来艾比湖流域内随着人口数量的增加、耕地面积的不断扩张、牲畜的大量增长,导致需水量逐渐增大,因此也是导致湖面面积减少的主要原因之一。开展艾比湖湖面时空动态变化及其驱动机制研究,对于干旱区湖泊来说具有重要的理论和实际意义。     

土地利用/覆盖变化对中国不同季节气温的影响

近几十年中国地区土地利用/覆盖变化(LUCC)较大,在区域气候模拟中尤其需要使用更加准确的土地利用/覆盖数据。基于模式原有的USGS和新开发的LUC90两种土地利用/覆盖资料,利用区域环境集成模拟系统(RIEMS2.0)分别进行连续10a模拟,分析LUCC对中国不同季节气温的影响。结果表明:1)采用LUC90资料后,中国及东北、华北、华南夏季平均气温增加,但只有东北模拟与观测值的偏差减小,且通过显著性检验(P0.01)。中国及东北、华南冬季平均气温增加,并且模拟与观测值的偏差减少。中国及华北和华南对冬季气温年际变率的模拟改善好于夏季。2)土地利用/覆盖变化通过影响潜热通量的变化和净吸收辐射通量的变化来影响不同季节气温的变化。冬季净辐射通量变化对气温变化的贡献较夏季大,而夏季潜热通量变化对气温变化的贡献较冬季大。雨养农田转变森林、草地、灌溉农田过程造成通量变化,其对气温变化的影响也存在不同分区季节的差异。     

黄土丘陵区坡耕地与撂荒地土壤水分对降雨的响应特征

为了揭示黄土丘陵区不同土地覆被方式下土壤含水量对不同强度降雨的响应过程,选取山西省冯家沟小流域农耕地和撂荒地为研究对象,基于2019年4—10月降雨和土壤含水量以小时为单位的观测数据,分析了土壤含水量对不同强度降雨的响应规律。结果表明:(1)小雨、中雨、大雨和暴雨对土层的影响深度分别为20、20、60 cm和60 cm,研究区降雨最主要的形式—小雨对土壤水分的补给作用较小。(2)各强度降雨过程中,除0—10 cm土层外,农耕地土壤含水量均大于撂荒地,且大雨条件下农耕地各土层土壤含水量变化较显著,而撂荒地仅0—10 cm和10—20 cm土层土壤含水量有所增加。(3)不同土层土壤含水量对降雨的响应不同,表层响应相对明显而深层相对减弱;农耕地土壤平均含水量最大值出现在50—60 cm土层,而撂荒地出现在30—40 cm土层。(4)本地区农耕地土壤含水量高于撂荒地,表明在该地区适当的作物种植有较好的储存土壤水分的作用。本研究的结果对地区水资源的高效利用和水土流失防控提供了一定的科学依据。     

硝酸盐型厌氧铁氧化菌的种类、分布和特性

硝酸盐型厌氧铁氧化(NAFO)是指微生物在厌氧条件下利用硝酸盐或亚硝酸盐作为电子受体,将低价铁(二价铁或零价铁)氧化为高价铁(三价铁)的过程。具有NAFO代谢能力的微生物称为硝酸盐型厌氧铁氧化菌(NAFOM)。NAFO是微生物领域的重大发现,也是环境领域开发新型脱氮技术和地学领域研究铁、氮循环的理论依据。整理文献报道的NAFOM资料,分析NAFOM系统发育性状,探讨典型NAFOM的生态分布及其营养、代谢特性,以期为NAFOM菌种资源的开发、地球铁素和氮素循环的研究、NAFO过程的优化提供借鉴。     

湘南典型次生林粗木质残体生物量、碳储量和养分特征

对九龙江森林公园次生常绿阔叶林粗木质残体(CWD)进行量化研究,了解亚热带典型次生林CWD的本底数据。以九龙江森林公园典型天然次生林中的6个20m×20m的标准样地为对象,调查并分析样地内不同分解等级CWD的生物量、碳储量和养分特征变化。九龙江森林公园亚热带典型次生林的CWD储量在2.8—30.4t/hm~2之间,碳储量在6.10—6.75t/hm~2之间,大量营养元素(N、P、K、 Ca、 Mg)含量相对稳定,化学计量变化不显著,微量营养元素中Pb与Cd元素含量随着分解等级的增加而增加。九龙江森林公园亚热带典型次生林的CWD储量在亚热带常绿阔叶林中处于中等水平,CWD主要以分解中后期的倒木为主,反映出该次生林处于中幼龄林阶段,具有较高的碳储量,养分含量相对稳定,并表现出Pb与Cd在CWD中积累的现象,在中度分解和重度分解的CWD中Pb含量分别增加了62.65%和69.88%,Cd含量则分别增加了33.33%和100%,其内在机理有待进一步深入研究。研究结果有助于进一步了解CWD如何参与森林生态系统养分循环、重金属积累等生态过程,比较不同林分干扰历史下CWD储量、分布及养分特征的异质性...     

橘小实蝇成虫肠道可培养细菌群落结构分析

【目的】研究橘小实蝇(Bactrocera dorsalis) 3个种群(实验室正常喂养种群、实验室无菌糖水喂养种群和野生种群)成虫肠道可培养细菌的群落结构组成。【方法】利用16S rRNA基因的聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)分析技术,结合菌落形态观察和生理生化特征鉴定细菌种类。【结果】从橘小实蝇3个种群成虫肠道600株可培养细菌得到53种不同细菌遗传型,分属于肠杆菌科(Enterobacteriaceae)、肠球菌科(Enterococcaceae)和芽孢杆菌科(Bacillaceae)等3个科。其中肠杆菌科是肠道可培养细菌最优势的细菌种类。同样以序列相似性大于97%的菌株归为相同的细菌种类为标准,找到了橘小实蝇3个种群可培养细菌的共有菌种,结合菌落形态观察和生理生化特征鉴定,确定共有菌种为肠杆菌属5株,克雷伯氏菌属2株,柠檬酸杆菌属1株,泛菌属1株,肠球菌属2株,以及芽孢杆菌属4株。【结论】通过研究橘小实蝇成虫肠道可培养细菌群落结构组成,可为探讨肠道菌群对寄主的生理功能和生态学意义奠定基础,最终为利用微生物防治此类害虫提供新思路。     

粪肠球菌噬菌体vB_E. faecalis_IME196的生物学特性及其全基因组分析

【目的】从医院污水中分离一株能裂解多耐药粪肠球菌的噬菌体,分析该噬菌体的生物学特性,并进行全基因组测序和分析,为治疗和控制多耐药粪肠球菌感染提供基础。【方法】以耐药粪肠球菌为宿主,从医院污水分离噬菌体,双层平板法检测噬菌体效价、最佳感染复数(MOI)和一步生长曲线,纯化后负染法电镜观察噬菌体形态;蛋白酶K/SDS法提取噬菌体全基因组,酶切处理后琼脂糖凝胶电泳分析,使用Ion Torrent测序平台进行噬菌体全基因组测序,测序后进行噬菌体全基因组序列组装、注释、进化分析和比较分析。【结果】分离到一株粪肠球菌噬菌体,命名为v B_E.faecalis_IME196(IME196);其最佳感染复数为0.01,一步生长曲线显示IME196的潜伏期为30 min,暴发量为50 PFU,电镜观察该噬菌体为长尾噬菌体,结合BLASTp分析确定其属于尾病毒目长尾噬菌体科,基因测序表明,噬菌体IME196核酸类型为DNA,基因组全长为38 895 bp,G+C含量为33.9%。【结论】分离鉴定一株粪肠球菌噬菌体,进行了全基因组测序和分析,为以后预防和控制粪肠球菌的感染提供了一个新的途径,为噬菌体治疗多重耐药细菌奠定了基础。     

气候和流域特征变化对淮河流域地表水文过程的影响

定量认识和理解气候与流域特征变化对淮河流域地表水文过程的影响,可以为科学管理淮河流域水资源提供重要的理论参考和技术支撑。评估了多控制因子联立求解归因方法的适用性,以此量化了淮河流域气候和Budyko参数n对不同年代蒸散发(ET)、径流变化(较基准期1961—1980年)的贡献,并且进行了归因分析,结果表明：1)多控制因子联立求解法可以准确有效地分离气候和参数n对ET和径流变化的贡献。2)在气候和参数n变化的共同影响下,20世纪80年代、90年代的ET和径流在沂沭泗河各水文分区均呈减小趋势,而在上游和中游各水文分区的变化则表现出明显的时空差异性。3)就各年代控制ET变化的主要因子,多数水文分区为参数n,其次为降水和潜在蒸散发(PET),分别集中在沂沭泗河地区和淮河上游。20世纪80年代,中游水文分区径流变化的主控因子为PET,其他水文分区则多为降水;而20世纪90年代和21世纪初多数水文分区的主控因子为参数n,其次为降水。总之,控制淮河流域ET和径流变化的物理机制具有明显的空间差异和年代际变化特征。     

Hg2+对南极冰藻Chlorophyceae L-4生长和抗氧化系统的影响及藻体富集Hg2+的规律

南极冰藻Chlorophyceae L-4是南极生态系统重要的初级生产力和组成部分,其长期生长在极地环境中,有着特殊的生理机制。在生存环境和生长条件发生变化时,冰藻的膜脂系统和蛋白含量都会发生变化,而在受到重金属胁迫时,冰藻的超微结构也会发生明显变化。【目的】研究Chlorophyceae L-4在重金属离子Hg2+胁迫条件下的状态和Hg2+富集以及对其抗氧化系统的影响,为南极环境监测提供依据。【方法】绘制南极冰藻细胞在重金属离子Hg2+不同浓度胁迫条件下的生长曲线,观察其超微结构;测定丙二醛含量和SOD酶活性变化;ICP-MS法研究藻体富集Hg2+规律。【结果】Hg2+在低浓度时(≤100μg/L),细胞个数较正常条件明显偏少;在高浓度时(≥250μg/L),出现细胞死亡。丙二醛含量随Hg2+浓度升高而升高,SOD酶活性则先增强再减弱。藻体富集Hg2+在1 h达到峰值,而在Hg2+浓度持续升高时,富集量轻微降低。【结论】Hg2+离子对冰藻生长有抑制毒害作用;对Chlorophyceae L-4抗氧化系统有明显不利影响;L-4富集Hg2+在1 h内饱和,Hg2+过高时,富集量稍微降低。