晋西北不同年限小叶锦鸡儿灌丛土壤氮矿化和硝化作用

利用PVC管顶盖埋管法研究了晋西北黄土高原区小叶锦鸡儿人工灌丛不同定植年限(5,10,20,30,40a)土壤氮矿化与硝化速率的动态和净矿化与硝化总量。结果表明,⑴小叶锦鸡儿灌丛土壤无机氮主要以NO_-~3-N形式存在,不同生长年限相同月份的土壤硝态氮(NO-3-N)含量分别是铵态氮(NH+4-N)含量的1.5—15.4倍;⑵土壤氮素硝化速率和矿化速率随生长年限延长而加快,30年生时达到高峰,数值达40.2,44.1 mg m~(-2)d~(-1)。从季节性变化看,7—8月份是硝化速率和矿化速率快速增长期,30年生小叶锦鸡儿灌丛土壤硝化速率和矿化速率分别达到86.9,93.1 mg m~(-2)d~(-1),显著高于其它生长年限(P0.05);(3)土壤氮素硝化与矿化总量同样随小叶锦鸡儿生长年限延长而增加,30年生时达到最高,与5年生相比,分别增加了3.7和3.1倍。(4)5—10月份小叶锦鸡儿生长期内,各年限土壤全氮量的2.3%被矿化成无机氮,其中87%最终被转化成NO-3-N形式存在于土体中。     

不同二氧化碳浓度培养对两株栅藻碳固定速率及油脂积累的影响

正人类在利用化石燃料的过程中会导致大量有害温室气体CO_2的排放,促进全球气候变暖。微藻可通过光合作用固定CO_2,同时大量的微藻生物质还能作为生物能源的原料[1],因此,越来越多的研究关注于微藻生物固碳以达到降低碳排放的目的。利用微藻光合作用进行CO_2固定是一种能量节约型和环境友好型技术手段[2]。在利用微藻进行CO_2生物固定以及生物燃料生产时,研究微藻的CO_2固定能力、CO_2对微藻的生长以及油脂积累的影响等都是十分重要的。国内外利用微藻进行生     

泥沙埋深对苦草和微齿眼子菜及两物种混合分解的影响

为探讨泥沙淤积对水生植物分解的影响,研究了沉水植物苦草(Vallisneria natans)、微齿眼子菜(Pota-mogeton maackianus)及两物种混合在底泥中不同埋深(0 和5 cm)的分解速率和养分动态,实验周期为117d。结果显示:(1)在0和5 cm埋深处理下,苦草、微齿眼子菜及两物种混合的分解速率均表现为苦草最快,微齿眼子菜最慢,物种混合介于两单种之间。与0 cm处理相比,在5 cm埋深处理下苦草、微齿眼子菜及两物种混合的分解速率显著降低(P0.05)。苦草在0和5 cm埋深处理下分解35天后干重剩余率分别为0和43.51%、在5 cm处理下分解82d后干重剩余率为0。微齿眼子菜和两物种混合在5 cm埋深处理下分解117d后的干重剩余率分别提高了31.09%和37.44%。(2)与0 cm处理相比,5 cm埋深处理显著抑制苦草、微齿眼子菜及两物种混合的N、P释放。苦草在0和 5 cm埋深处理下分解35天后N剩余率分别为0和31.28%、P剩余率分别为0和24.45%。在5 cm埋深处理下分解117天后微齿眼子菜N和P剩余率分别提高了19.45%和14.73%、两物种混合N、P剩余率分别提高了41.57%和22.82%。(3)两物种混合在0和5 cm埋深处理下,其分解速率均表现为加和效应,但N、P元素释放在0 cm处理下分别表现为协同效应和加和效应,在5 cm埋深处理下均表现为拮抗效应。(4)随着分解的进行,5 cm埋深处理下的苦草和微齿眼子菜的微生物呼吸速率均显著降低,物种混合的微生物生物量始终低于0 cm处理。这些结果表明泥沙埋深显著降低了苦草、微齿眼子菜及两物种混合的分解速率和N、P元素释放,物种混合的N、P元素释放在分解后期均因沉积作用而产生了拮抗效应。此外,泥沙埋深对分解的抑制作用与微生物呼吸及生物量降低有密切的关系。研究结果可为认识水生植物分解对沉积作用的响应机制提供资料,并为了解水生植物分解对底质营养动态的影响提供参考。     

干旱胁迫下叶面喷施褪黑素对滁菊幼苗生理生化特性的影响

以滁菊品种"金玉"幼苗为材料,通过日光温室内盆栽实验,在中度干旱胁迫条件下(土壤田间持水量的40%),研究叶面喷施外源褪黑素(MT,100μmol·L-1)对滁菊幼苗生长及生理生化特性的影响,探讨提高滁菊耐干旱性的新途径。结果表明:(1)与对照相比,干旱胁迫处理降低了滁菊叶片叶绿素含量、净光合速率和水分利用效率,提高了可溶性蛋白质、可溶性糖和脯氨酸含量,而叶片MDA含量和相对电导率显著增加,显著抑制了滁菊幼苗的生长。(2)在干旱胁迫条件下,外源MT可显著提高滁菊幼苗叶片脯氨酸、可溶性蛋白质和可溶性糖的含量,并显著降低了叶片相对电导率和MDA含量,使幼苗保持较高叶绿素含量和净光合速率。(3)与干旱胁迫处理相比,外源MT处理的滁菊地上部和根系干重、鲜重均显著增加。研究发现,外源褪黑素(MT)在一定程度上可通过促进滁菊幼苗渗透调节物质的积累,有效降低干旱胁迫对其细胞膜的伤害,维持其正常的细胞膜功能,保持其较高的光合速率和水分利用效率,从而增加其对干旱环境的适应性。     

外源性的电磁干预对神经病理性疼痛大鼠的镇痛效果研究

目的:探讨外源性的电磁干预方法对神经病理性疼痛大鼠的镇痛效果。方法:将30只成熟的雄性SD大鼠随机等分成3组:空白对照组(Control),坐骨神经慢性压迫损伤(CCI)组以及坐骨神经慢性压迫损伤协同电磁刺激组(CCI+EMF)。CCI组和CCI+EMF组的20只大鼠建立坐骨神经慢性压迫损伤模型,CCI+EMF组大鼠行外源性的全身性电磁刺激干预(脉冲波形,频率15 Hz,强度30 Gs),每天刺激6小时。在CCI模型构建的第0、3、6、9、12及15天对大鼠测试和比较足底机械痛阈值、足底热痛阈值、运动功能评分和神经传导速率。结果:CCI组大鼠的足底机械痛阈值、足底热痛阈值及感觉神经传导速率从CCI手术后的第3天即出现显著性降低,其6、9、12、15天足底机械痛阈值、足底热痛阈值及感觉神经传导速率均显著低于Control组(P0.01),而运动功能评分均显著高于Control组(P0.05)。CCI+EMF组大鼠的足底机械痛阈值、足底热痛阈值及感觉神经传导速率在第9、12、15天显著高于CCI组大鼠(P0.05),而运动功能评分均显著高于CCI l组。结论:外源性的电磁刺激对于神经病理性疼痛大鼠具有良好的镇痛效果,有望成为一种临床治疗神经病理性疼痛的新的物理治疗手段。     

8种绿化树种光合特性及叶片解剖结构比较

城市绿化不仅包含了园林绿化的美化作用,还具有重要的生态功能,其生态功能是通过植物的生理活动实现的。光合能力在种间和基因型间的变化很大,这些差异通常与代谢和(或)叶片的解剖结构的性质有关。本研究选择8种哈尔滨常见树种,采用Li-6400便携式光合测定系统对叶净光合速率(P_n)、呼吸速率(R_d)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)等进行测定,并利用显微镜观察测定叶片厚度、表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度,从而探讨叶片结构对光合生理的影响。结果表明:8个树种间叶片最大光合速率、气孔导度、胞间CO_2浓度、蒸腾速率、光饱和点差异显著(P <0.05);表皮厚度、栅栏组织厚度、上表皮气孔密度和下表皮气孔密度差异显著(P <0.05)。虽然8个树种间光合能力和叶片解剖结构的差异较大,但分析发现其间也存在一定的相关性。其中,光饱和点与叶表皮厚度显著正相关(P <0.01),相关系数为0.78。胞间CO_2浓度与上表皮气孔密度显著负相关(P <0.05),相关系数为-0.65。而最大光合速率、呼吸速率、蒸腾速率和光补偿点与表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、上表皮气孔密度和下表皮气孔密度相关均不显著(P> 0.05)。胞间CO_2浓度与表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度和下表皮气孔密度相关均不显著(P> 0.05)。光饱和点与栅栏组织厚度、海绵组织厚度、上表皮气孔密度和下表皮气孔密度相关均不显著(P> 0.05)。虽然对叶片结构对生理过程的影响的机理还需要进一步研究,但是我们认为叶片解剖结构的研究可以更好地理解生理指标的变化。     

反硝化基因工程菌株YP4S的构建及对污水除氮特性研究

从养殖场污泥中筛选出菌株YP4,经16S rDNA分子发育树的同源序列比对,确定为克雷伯什菌属(Klebsiella sp.)。由NCBI数据库查编码亚硝酸还原酶(Nir)的基因nirS序列,设计引物,以铜绿假单胞菌PAOI基因组DNA为模板,应用PCR技术扩增目的片段nirS,经过双酶切、克隆和转化,得到重组质粒pYP4S,然后转化野生菌株YP4,构建反硝化基因工程菌YP4S。菌株生长曲线测定表明,工程菌株YP4S与YP4的生长特性基本一致。工程菌株YP4S对模拟污水COD、TN、NH_4^+-N和NO_3^--N具有较高的去除率,YP4S与YP4相比,对NO_2^--N积累的减少量为(32.44±3.96)%,明显减少了NO_2^--N的积累。通过正交试验获得工程菌株YP4S在C/N=10、T=30℃、r=200 r/min和pH=7.0的最佳组合条件下,对模拟污水TN去除率较高。应用工程菌株YP4S处理猪场沉淀池的实际污水,COD、TN、TP、NH_4^+-N和NO_3^--N去除率分别为(95.87±0.82)%、(76.38±3.84)%、(97.13±0.54)%和(75.35±2.57)%,NO_2^--N积累量为(3.31±1.24) mg/L,表明工程菌株YP4S具有较好反硝化作用,对含氮量高的实际污水修复具有潜在的应用前景。     

中国西北地区植被NPP多时间尺度变化及其对气候变化的响应

净初级生产力(NPP)是评估植被生长的重要参数,也是评价区域生态环境质量的重要指标。以"一带一路"枢纽地区西北六省为研究区,基于多年连续的GIMMS NDVI资料和气象数据,利用CASA模型,估算了西北六省34年NPP值,利用MK和EEMD方法,揭示了NPP变化的非线性特征,并探究不同时间尺度植被NPP变化对气候变化的响应。研究结果发现:(1)1982—2015年生长季植被NPP总体呈增加趋势,线性增长率为0.718 gCm~(-2) a~(-1);大多数研究区植被NPP短时间内将保持现有变化趋势,尤其是青藏高原、塔里木盆地边缘和内蒙古南部一带。(2)1982—2015年植被NPP以3年周期变化和长期增加趋势为主。其中陕西的南部,甘肃、新疆、宁夏和青海的北部以及内蒙古中部和北部以3年周期变化为主导,而陕西的北部,甘肃、新疆、宁夏的南部以及内蒙古东部以长期变化为主。不同植被类型NPP变化差异明显:针叶林、阔叶林以及混交林以3年周期波动为主,而灌木、草地和农田以3年周期波动和长期增长趋势为主。(3)NPP与气温和降水之间的相关性随着时间尺度的增大逐渐显著。在3年时间尺度上,大多数研究区NPP与气温和降水的相关性很小(P0.05)。6年时间尺度上,NPP与降水量呈正相关的区域向南略有扩散,其中青海南部高寒草甸NPP与降水的相关性由负相关转为正相关。在长期趋势上,NPP与气温和降水量具有非常显著的相关关系,且呈正相关的区域大于负相关的区域。本研究发现多时间尺度能够更好的分析NPP时空特征以及不同时间尺度NPP对气候变化的响应,有助于揭示全球气候变化背景下植被NPP对气候变化的非线性响应机制,评价气候变化的生态坏境风险,为西北六省区域可持续发展和生态环境保护提供理论依据。     

疏勒河流域气候变化和人类活动对植被NPP的相对影响评价

气候变化和人类活动是对陆地生态系统碳循环产生重要影响的两个因素,定量评估气候变化与人类活动对植被净初级生产力(NPP)的相对影响,对深入理解其驱动机制和控制荒漠化发展具有重要意义。以疏勒河流域为研究区,利用遥感和气象数据计算潜在NPP(PNPP)及其与实际NPP(ANPP)之间的差值,分别衡量了气候变化和人类活动对流域NPP的相对影响。研究结果表明:(1)2001—2015年疏勒河流域年ANPP整体呈缓慢增加趋势,与全国和西北地区相比,普遍较低,流域植被整体生产力水平不高。流域年ANPP空间分布呈现上游祁连山区和中下游绿洲区ANPP较高,而中下游荒漠戈壁区ANPP较低的分布格局。(2)2001—2015年流域年PNPP的变化趋势表明,降水量的变化是导致疏勒河流域植被退化加剧或缓解的主要气候驱动因素,但气温的变化对植被的影响较为复杂。(3)2001—2015年流域大部分地区植被退化系人类活动造成的,但人类活动的负向影响力在减弱。(4)气候变化和人类活动对植被NPP的相对影响均表现出明显的空间异质性,其中人类活动是疏勒河流域植被变化的主要驱动因素。     

模拟增温对西藏高原高寒草甸土壤供氮潜力的影响

过去几十年青藏高原呈现显著的增温趋势,冬季增温幅度显著高于生长季的季节非对称特征。气候变暖会对生态系统氮素循环产生重要影响,但关于全年增温与冬季增温对高寒生态系统氮循环的不同影响仍缺乏研究。在青藏高原高寒草甸区开展模拟增温试验,研究季节非对称增温对高寒草甸生态系统氮循环的影响。该试验布设于2010年7月,设置3种处理(不增温、冬季增温与全年增温)。研究结果发现,开顶箱增温装置造成了小环境的暖干化:显著提高了地表空气温度和表层土壤温度,降低了表层土壤含水量。冬季增温会加剧土壤中氮素的流失,所以在经历了冬季增温后土壤氮含量显著降低;在生长季节,土壤氮素周转速率受土壤水分的调控,在降雨较少的季节,增温引起的土壤含水量降低会抑制土壤氮周转速率。对于土壤微生物量而言,高寒草甸土壤微生物量碳表现出明显的季节动态,在生长季旺盛期较低,在生长季末期和初冬季节反而较高,这说明为了降低对土壤养分的竞争,高寒草甸植物氮吸收与土壤微生物氮固持在时间上存在分离。研究结果表明,冬季增温导致的土壤养分含量变化会影响随后生长季植物群落的生产力、结构组成与碳氮循环等过程,对生态系统过程产生深远的影响。