不同治沙措施对荒漠绿洲过渡带植物群落与土壤因子的影响

沙漠化是河西走廊荒漠绿洲过渡带土地退化的主要原因,科学合理的治沙措施能够有效控制风沙侵害,有助于植被-土壤系统的重建与恢复。多年来,治沙措施的研究主要集中在不同时间梯度下某种给定措施对植物群落及土壤的影响方面,对于同一时间段内不同类型措施产生的生态惠益尚缺乏足够认识。鉴于此,以流动沙地丘间地为对照,选取围栏封育+麦草沙障(Ge+Ws)、麦草沙障+人工梭梭(Ws+H)和尼龙沙障+人工梭梭(Nn+H)3种不同的治沙措施区为研究对象,通过群落学调查与土壤因子测定,研究了不同治沙措施影响下植物群落数量特征和土壤因子的变化规律与相互关系,并对各措施的生态效益进行了评价。结果表明：(1)植被方面,3种治沙措施影响下草本层和灌木层群落数量特征均呈增加趋势,其中Ge+Ws草本层恢复效果较佳,Ws+H和Nn+H灌木层恢复程度更明显;土壤方面,伴随植物群落的恢复,3种治沙措施均能大幅改善土壤全碳、全氮、有机质等主要养分,但同时对土壤水分带来负面效应,Ge+Ws、Ws+H及Nn+H的表层土壤含水量依次减少了37.99%、 31.37%和35.94%。(2)结构方程模型显示,治沙措施通过直接影响灌木和草本群落...     

松材线虫侵染的马尾松人工林细根形态及生物量分异特征

中龄林的马尾松受松材线虫侵染后,林木生长、生理生化指标、群落多样性等会发生异质性变化,但是,针对患病林木地下细根的响应尚不清楚。本研究以松材线虫疫区患病马尾松和健康马尾松为研究对象,采用土柱法,分0-15 cm和15-30 cm土层,对细根进行分级研究,定量分析1-5级细根的形态、生物量以及养分元素,探讨松材线虫侵染的马尾松人工林细根形态、生物量以及养分元素的分异特征。结果表明:(1)患病马尾松人工林细根的健康状态与根长密度、生物量呈极显著正相关(P<0.01),低级根(如1级根)患病后,响应会更加强烈。(2)马尾松人工林患病后,细根有效磷、速效钾浓度会显著降低(P<0.05),而全氮、钙浓度会显著升高(P<0.05)。(3)松材线虫病使林分的土壤有机质含量显著高于健康林分(P<0.05),而土壤速效钾含量会显著低于健康林分(P<0.05)。以上结果表明,松材线虫侵染的马尾松人工林会在细根形态、细根养分和土壤养分上会发生特异性响应,揭示了松材线虫病对马尾松人工林地下细根的影响,旨在为松材线虫病防治提供一定参考。     

火烧强度对中亚热带人工造林初期土壤呼吸的影响

在热带和亚热带森林中,火烧是一种清理采伐迹地的有效管理措施。尽管许多研究表明,火烧刺激了土壤的碳排放,但对亚热带火强度对土壤呼吸的影响还缺乏了解。在中亚热带米槠常绿阔叶次生林采伐迹地上,设置高火烧强度（HF）、低火烧强度（LF）炼山造林处理,利用LI-8100对造林初期（2012年3月-2012年12月）土壤呼吸进行测定,同时监测观测期土壤温度、含水量以及降雨量等气象因子,分析不同火烧强度对中亚热带造林初期土壤呼吸及排放量的影响,同时探讨影响土壤呼吸变化的主要因素。结果表明：（1）观测期间不同火烧强度对土壤呼吸的影响呈现出明显的时间变化特征：与对照（CT）相比,土壤呼吸在火烧后2个月以内显著增加（P<0.05）,HF和LF分别增加76.3%和55.3%;在火烧后2-5个月内三种处理间没有显著差异（P>0.05）;但之后,火烧处理土壤呼吸显著低于CT （P<0.05）,HF和LF分别降低40%和32.6%;在观测期间火烧处理没有导致土壤CO₂累计排放量的增加。（2）火烧处理下,仅HF处理中土壤呼吸与土壤温度显著相关（P<0.05）,但拟合决定系数较低。（3）单次降水事件会导致火烧处理下土壤呼吸的增加,而对照无明显增加;但连续性降水事件中,降雨早期促进土壤呼吸,而后期呈现出抑制作用。     

近20年来京津冀地区土壤风蚀扬尘颗粒物排放变化

京津冀地区是我国大气污染严重区域,土壤扬尘颗粒物排放变化研究对于改善京津冀地区空气质量具有重要意义。收集2000-2019年京津冀地区气候、土壤、植被覆盖数据,分析近20年来京津冀地区土壤扬尘颗粒物排放变化,揭示其变化的影响因素。结果显示2000-2019年京津冀地区土壤扬尘源总悬浮颗粒物（TSP）排放系数均值为1.79 t km^-2 a^-1,其中PM10占8.99%,PM2.5占0.25%。近20年土壤扬尘源TSP排放系数具有下降趋势,PM10和PM2.5排放系数变化过程与TSP一致。上述变化主要受气候因子变化影响,其次受植被覆盖度影响。分析发现近20年来京津冀地区土壤扬尘源TSP排放系数变化主要受年降水量影响。沧州市、天津市和石家庄市土壤扬尘源TSP、PM10和PM2.5排放系数均值较高,张家口市、保定市和沧州市土壤扬尘源TSP排放量占京津冀地区总量的19.18%、12.98%和11.63%。耕地土壤扬尘排放量最大占京津冀地区总量的59.83%,是抑制土壤扬尘源颗粒物排放的重点关注对象,其次为草地占15.66%。2019年邢台市土壤扬尘源PM10排放占观测值比例最高为12.66%,石家庄市和天津市占比也较高分别为11.09%和10.30%,沧州市和邯郸市占比分别为8.63%和8.02%。上述地区环境管理部门均应关注土壤扬尘源颗粒物排放对空气质量的影响。     

宁夏河东沙地生物土壤结皮对土壤性质及入渗过程的影响

为了揭示沙漠化治理过程中生物土壤结皮覆盖对土壤入渗过程的影响规律,以宁夏河东沙地人工沙漠治理区4种典型地表覆盖类型：裸沙(BS)、藻类结皮(AC)、藓类结皮(MC)、草本-藓类结皮(H-MC)为研究对象,基于野外双环入渗试验与室内模拟,分析了3种生物土壤结皮覆盖下土壤性质的变化与土壤入渗特征。结果表明：(1)与BS相比,3种结皮覆盖下表层土壤砂粒含量减少2.0%-5.1%,粉粒含量增加3.6%-5.8%,有机质含量增加了5-6倍,AC和MC覆盖下土壤总孔隙度与饱和含水量降低,而H-MC与之相反;(2)平均入渗速率表现为BS>H-MC>AC>MC,1h累计入渗量表现为H-MC>BS>AC>MC,与BS相比,AC、MC和H-MC的初渗速率依次减少了14.3%、37.2%、11.8%,AC、MC的稳渗速率分别降低了14.4%和18.3%,H-MC的稳渗速率增加了4.5%;(3)三种模型中,Kostiakov模型最适用于模拟生物土壤结皮覆盖下土壤水分入渗过程。综上,研究区内不同发育程度生物土壤结皮改变了下层土壤的性质以及土壤的入渗特征,MC与AC阻碍水分入渗,H-MC促进水分入渗。     

土壤含水量驱动土壤病毒和细菌多度及其与土壤异养呼吸关系的变化

土壤微生物是维持陆地生态系统稳定性和功能的重要组成部分。病毒是地球上数量最多的生物实体,也是若干类型生境中微生物数量的重要调节者。因此,了解病毒与微生物的相互作用,对深入认识包括碳循环在内的生态系统过程具有重要意义。在实验室建立土壤微宇宙实验系统,跟踪调查恒定低含水量、恒定高含水量和波动含水量3种水分处理下土壤病毒和细菌多度的变化,以及土壤异养呼吸速率对土壤病毒-细菌相互作用的响应。相较于低水分处理,高水分处理显著增加了病毒多度（P<0.001）和病毒-细菌多度比（P=0.0026）,波动水分处理显著增加了病毒多度（P<0.001）。在高水分处理的土壤微宇宙中,细菌和病毒多度呈现出随时间动荡的信号,即细菌多度表现出增加-降低-增加的趋势,而病毒多度则表现出增加-降低的趋势,且其变化滞后于细菌。土壤异养呼吸速率与土壤含水量（P<0.001）、细菌多度（P=0.0045）和病毒多度（P<0.001）都具有显著的正相关关系。这些结果说明：病毒导致的下行控制可能是细菌多度的重要影响因子,在水分增加情形下,病毒有可能通过加速细菌的更新速率进而加速土壤呼吸。因此,病毒与细菌的相互作用可能是碳循环的重要决定因素。     

干旱半干旱区地下水埋深对沙地植物土壤系统演变的驱动作用综述

在干旱半干旱生态脆弱区,地下水是限制植物种类组成、数量和生长发育的关键因素之一。近年来由于气候变化与土地利用强度的增加,我国北方普遍出现以极端气候变化、地表水体萎缩和地下水位下降为特征的生态过程,对区域生态系统安全和可持续发展构成严重威胁。而有关干旱半干旱区地下水埋深变化驱动退化植被恢复和稳定性维持方面的系统研究尚存不足。系统总结了地下水埋深变化分别对植物、土壤产生的影响及其三者间相互作用关系,比较分析了前人的研究成果,归纳总结了地下水埋深变化的驱动作用和影响因素,以及干旱半干旱区地下水埋深变化对植物土壤系统影响的预测模型研究,以期为今后应对地下水埋深变化制定生态保护策略提供理论指导依据。对本研究做了展望。     

圆红冬孢酵母利用生物乙醇废水-木薯粉水解液发酵产油

【目的】获得能够高效降解生物乙醇废水化学需氧量(COD)的圆红冬孢酵母菌株,评估废水初始COD浓度对驯化菌株生长的影响,将木薯粉生产微生物油脂和高浓度有机废水降解过程整合,以生物乙醇废水为水源制备生物乙醇废水-木薯粉水解液培养基,明确产油效率高、生物乙醇废水COD降解率高的初始还原糖浓度。【方法】采用在高浓度的生物乙醇废水中进行多次驯化的方法,获得能够适应废水环境的圆红冬孢酵母菌株;采用双酶水解法对加入乙醇废水中的木薯粉进行水解;采用重量法监测生物量浓度变化,采用酸热法提取油脂,重铬酸钾法监测COD,DNS法测定废水还原糖浓度,凯氏定氮法测定总氮,钼酸铵比色法测定总磷。【结果】通过驯化筛选得到一株能耐受高浓度生物乙醇废水的优势菌株Rhodosporidium toruloides D5。以未稀释的废水为培养基,驯化菌株的最终生物量浓度和COD降解率分别为3.8 g/L和75.0%。采用生物乙醇废水-木薯粉水解液发酵时,控制初始还原糖浓度低于30 g/L时,生物量浓度和油脂浓度随初始还原糖浓度的升高而升高,均在120 h时达到最高COD降解率,初始还原糖浓度对达到的最大COD降解率无明显影响,废水N、P去除率分别达到99%和92%以上。【结论】在未经稀释的高浓度生物乙醇废水中可获得较高的生物量浓度;采用高浓度生物乙醇废水-木薯粉水解液培养基发酵产油,初始还原糖浓度为30 g/L,可在保证高油脂产量的同时,实现废水COD的高效降解,有效回收利用废水中残余的N、P源,从而降低微生物油脂生产和废水处理成本,研究结果可为开发廉价微生物油脂生产技术提供有用的参考。