厌氧微生物菌群XH-1对2,4,6-三氯苯酚的降解特性

有机污染物2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP)普遍存在于地下水和河流底泥等厌氧环境中。为了探究厌氧微生物菌群XH-1对2,4,6-TCP的降解能力,本研究以2,4,6-TCP为底物,接种XH-1建立微宇宙培养体系,并以中间产物4-氯苯酚(4-CP)和苯酚为底物分别进行分段富集培养,利用高效液相色谱分析底物的降解转化,同时基于16S rRNA基因高通量测序分析微生物群落结构变化。结果表明: 2,4,6-TCP(122 μmol·L^-1)以0.15 μmol·d^-1的速率在80 d内被完全降解转化,降解中间产物分别为2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、4-氯苯酚和苯酚,所有中间产物最终在325 d被完全降解。高通量测序结果表明,脱卤杆菌和脱卤球菌可能驱动2,4,6-TCP还原脱氯,其中,脱卤球菌可能在4-CP的脱氯转化中发挥重要作用,并与丁酸互营菌和产甲烷菌联合作用彻底降解2,4,6-TCP。     

纳米硫酸铅对小球藻的毒性

纳米铅颗粒是大气细颗粒物的重要组分之一,目前对其植物毒性机制所知甚少。本研究以纳米硫酸铅(nano-PbSO_4)为例,以普通小球藻作为受试生物,通过比较nano-PbSO_4和铅离子(Pb~(2+))对小球藻形貌及生长率的影响,阐明二者毒性效应差异;通过测定nano-PbSO_4在培养基中的Pb~(2+)溶出率,探讨其毒性效应机制。结果表明:nano-PbSO_4附着于小球藻表面,使其表面明显凹陷; nano-PbSO_4对普通小球藻生长的抑制率随浓度增大而升高,符合两参数非线性函数Logit模型。相同浓度nano-PbSO_4对小球藻生长的抑制明显低于Pb~(2+),半数效应浓度为后者的4.2倍。Nano-PbSO_4(0.01～1 mmol·L~(-1))在培养基中的Pb~(2+)溶出率仅为0.31%～0.81%,说明nano-PbSO_4对小球藻毒性效应主要由纳米颗粒的毒性效应导致,溶出的Pb~(2+)对毒性的贡献较小。本研究可为纳米Pb污染物的生态风险评价提供参考。     

基于遥感数据的东北三省水域与农田用地时空演变

水域与农田用地是粮食生产的重要资源,其时空变化过程维系着区域农业的可持续发展。东北三省是人类活动对土地覆盖变化产生显著影响的地区,对于从人类-环境耦合系统的角度分析水域、农田变化及其驱动机制具有重要意义。通过2000、2005、2010、2015年东北三省遥感解译而得的土地利用分类数据,运用空间分析与可视化方法量化表达了水域用地和农田用地的时空演变特征。研究表明:15年间水域用地面积呈现"微减-微增-骤减"的变化态势,年平均减少面积为213.48 km~2,主要原因是滩地、湖泊等水域流转为农田,其中松花江上中游以及东辽河流域水域用地显著缩减;农田用地面积持续增加,增长速率为707.94 km~2·a~(-1),主要原因是毁林开荒和土地垦殖等;减少的农田回转为水域的面积小于水域向农田的转移面积。研究结果为东北三省制定农业资源管理政策以及实施农业可持续发展规划方案提供了科学依据。     

大兴安岭落叶松林不同演替阶段土壤细菌群落结构与功能潜势

采用土壤细菌16S rDNA高通量测序方法研究了大兴安岭汗马自然保护区落叶松林不同演替阶段的土壤细菌群落结构和功能.结果表明: 不同演替阶段落叶松林土壤细菌优势门为变形菌门、酸杆菌门、疣微菌门、拟杆菌门、放线菌门、浮霉菌门和绿弯菌门,随着演替的进行,酸杆菌门相对丰度逐渐增加,绿弯菌门相对丰度逐渐减少,优势门相对丰度在不同演替阶段不同.细菌群落α多样性在不同演替阶段间无显著差异,但其群落结构分别在落叶松幼龄林与中龄林、幼龄林与过熟林、近熟林与成熟林之间存在显著差异.土壤氧化还原电位、土壤pH和有效磷是影响细菌群落结构的主要环境因素,其中土壤氧化还原电位对微生物群落结构影响最大.随着演替的进行,细菌参与的固氮作用、反硝化作用、氨氧化作用、木质素降解作用呈逐渐减弱的趋势,硫酸盐异化还原作用呈先降后升的趋势,碳固定作用呈先升后降的趋势,碱性磷酸酶没有明显的变化规律,影响土壤功能的主要因素有土壤有效磷和氧化还原电位等.     

免耕不同秸秆覆盖量对土壤可溶性氮素累积及运移的影响

通过田间原位试验,研究了连续8年免耕秸秆覆盖对土壤剖面NH_4~+-N、NO_3~--N和可溶性有机氮(EON)累积、垂直运移和淋溶损失的影响。试验设5个处理,分别为常规垄作对照(RT)、免耕无秸秆覆盖(NT-0)、免耕+33%秸秆覆盖(NT-33)、免耕+67%秸秆覆盖(NT-67)和免耕+100%秸秆覆盖(NT-100)。结果表明:免耕秸秆覆盖条件下,土壤可溶性氮素主要以NO_3~--N形态存在,其次是EON;免耕不同秸秆覆盖量对土壤NO_3~--N累积和垂直运移特性的影响不同;NT-33和NT-67处理中土壤NO_3~--N淋溶至40~80 cm土层,而NT-100处理淋溶至40~60 cm土层;与RT处理相比,NT-67和NT-100处理显著降低了0~20 cm土层NO_3~--N和EON库的容量,但增加了40~60 cm土层NO_3~--N库的容量;说明免耕秸秆覆盖增加了土壤NO_3~--N自耕层向深层的垂直运移和淋溶损失,但对EON和NH_4~+-N无显著影响。     

2010—2021年中国森林生态系统服务功能价值评估研究进展

科学评估森林生态系统服务功能价值有利于实现森林资源资产化、优化森林资源保护和管理模式。通过对2010—2021年相关文献进行梳理,总结了中国森林生态系统服务功能价值评估研究进展。中国森林生态系统不同服务功能的价值量存在显著差异,从大到小依次为涵养水源、保育土壤、固碳释氧、生物多样性保护、净化空气、森林游憩、林木产品供给、森林防护和林木养分固持。山地森林生态系统和城市森林生态系统的服务功能具有异质性,山地森林的主要贡献为涵养水源(36.94%)、保育土壤(18.68%)、生物多样性保护(17.67%)和固碳释氧(12.44%),而城市森林的主要贡献为固碳释氧(29.37%)、涵养水源(22.49%)、净化空气(16.93%)和保育土壤(11.68%)。不同类型森林的生态系统服务功能价值从大到小依次为常绿阔叶林、落叶阔叶林、针阔混交林和针叶林。2010—2021年,中国森林生态系统服务价值评估的方法体系和评估指标在不断充实和完善,但仍然存在很多不足,尤其是在指标体系一致性构建方面。未来,需进一步优化计量方法和技术手段,提高数据获取能力,提升生态系统服务功能评估的完整性和科学性,从而为森林生...     

能值理论在农业生态经济的应用与展望

农业生态经济系统是由农业生态系统和农业经济系统紧密嵌合而成的特殊的人工-自然复合系统, 是人地关系地域系统研究的主要对象之一, 也是关于现代生态经济研究的核心主体之一。文章论述了能值理论内涵与方法, 基于CNKI与Web of knowledge数据库的文献分析表明, 能值理论在中国农业生态经济领域研究具有普遍的认可度;能值研究在基础理论阐释、指标体系开发、案例实证研究等方面取得了进步, 但也存在一些急需解决的关键问题, 主要包括农业能值流程图的绘制, 农业能值强度的区域适用性, 农业能值计算的时空比较研究等三个方面。     

东北老工业区生态安全动态演变过程及驱动力

生态安全与国防安全、经济安全、金融安全等已具有同等重要的战略地位,并成为未来经济社会安全的主要约束。东北老工业区作为我国重要的老工业基地及粮食生产基地,其生态安全状况关系着中国可持续发展战略的实施。采用能值-生态足迹模型,对东北老工业区2000—2014年生态安全动态演变过程进行时间序列的定量分析,并采用主成分分析方法分析其驱动力。结果表明:研究期内,人均能值生态承载力从0.66 hm2/人下降到0.64 hm2/人,人均能值生态足迹由10.58 hm~2/人增加到19.85 hm~2/人,处于生态赤字状态,且赤字增大趋势明显;生态压力指数与生态安全等级均不断增大,生态安全状况呈恶化趋势,生态安全问题亟待解决,而这是由社会经济、人口状况、资源环境、技术水平及土地利用程度等因素共同驱动的结果。最后,提出了改善东北老工业区生态安全状况的对策建议。     

强还原过程对设施菜地土壤重金属形态转化的影响

设施菜地由于污水灌溉、粪肥施用等导致重金属污染.本文通过土柱淹水同时添加玉米秸秆培养和后期通水淋洗,研究强还原法对设施土壤重金属(Cd、Cu、Pb和Zn)形态转化的影响.结果表明: 强还原处理使土壤pH显著降低,玉米秸秆处理变化更显著;土壤氧化还原电位(Eh)迅速下降至-280 mV左右.玉米秸秆处理可以促进土壤中Cd、Cu、Pb和Zn活化,第9天土壤中有机物及硫化物结合态和残渣态Cd、Cu、Pb和Zn含量比重下降;至15 d培养结束,土壤中4种重金属含量较对照分别减少18.1%、19.0%、16.1%和15.7%.玉米秸秆处理可以增加土壤中Cd和Zn的溶出量,但是Cu的溶出量减少;胶体结合态Cd和Pb含量较对照增加、Cu较对照显著减少、Zn没有显著变化.强还原可以引起设施土壤重金属活化,提高蔬菜积累重金属的风险,而且其随土壤水分的运移可能导致水体的污染.     

西北生态脆弱地区甘肃的生态安全时空演化格局

基于区域能值密度改进的能值-生态足迹模型, 结合GIS 以甘肃省为例分析了西北生态脆弱地区生态安全时空演化格局。结果表明: 甘肃省的人均生态赤字呈现波动上升趋势, 人均生态赤字从1980 年的0.42 hm²·cap^-1 增加到2015 年的4.00 hm²·cap^-1, 且以年均6.70%的速度增长, 生态赤字状态在空间上呈现出由中心向两极扩散的演变格局。生态压力指数不断增大, 生态安全等级逐渐升高, 近年来生态安全状况出现恶化趋势, 生态安全问题亟待解决。基于上述结论从降低人类环境负荷和减少化石能源使用量等方面提出了提升生态安全状况的对策措施。