白屈菜红碱对铜绿微囊藻生长和光合系统的影响

为了阐明白屈菜红碱(Chelerythrine)对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长及光合系统的影响,研究了白屈菜红碱胁迫下铜绿微囊藻M.aeruginosa NIES-843生长、细胞色素含量及叶绿素光诱导荧光动力学变化。结果显示,当白屈菜红碱浓度≥10μg/L时,M.aeruginosa NIES-843的生长受到显著抑制。通过线性回归分析,白屈菜红碱对M.aeruginosa NIES-843生长50%抑制浓度(EC50)为(30.62±1.32)μg/L。当白屈菜红碱浓度为160μg/L时,M.aeruginosa NIES-843单位细胞内叶绿素a(Chl.a)和类胡萝卜素含量均显著低于对照。Chl.a光诱导荧光动力学分析结果显示,白屈菜红碱胁迫下单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)、单位反应中心捕获的用于还原QA的能量(TR0/RC)及单位反应中心捕获的用于电子传递的能量(ET0/RC)均受到显著抑制。光合系统Ⅱ(PSⅡ)能量分配比率参数分析结果显示,白屈菜红碱能显著抑制光合系统反应中心电子供体侧电子传递。     

平衡施肥对缺磷红壤性水稻土的生态效应

为了研究平衡施肥对缺磷水稻土的生态效应,对长期缺施磷肥水稻土进行了3.5年平衡施肥试验。试验采取盆栽水稻的方式,在长期缺施磷肥的红壤性水稻土上比较不施磷肥（NK）、平衡施用氮磷钾无机肥（NPK）、无机氮磷钾肥配施硅肥（NPKSi）、无机氮磷钾肥配施有机肥（无机肥占3/5）、NPK基础上增施磷肥（NKhP）、NPKM基础上增施磷肥（NKhPM）处理的土壤肥力、土壤微生物特性、土壤磷的渗漏量以及地上部水稻产量、养分利用率、磷肥利用率的变化。试验表明,平衡施肥处理NPK、NPKSi、NPKM、NKhPM显著提高水稻产量,比不施磷肥（NK）平均增产147%,其中NPKM提高152%;能提高土壤肥力,比不施磷肥土壤有机质含量平均提高18.5%,其中NPKM提高30.1%;显著提高土壤微生物生物量,比不施磷肥土壤微生物生物量碳（MBC）平均提高57.2%,其中NPKM提高87.1%;提高氮素、钾素养分利用率,比不施磷肥平均分别提高120.3%、33.6%,其中NPKM分别提高152%、43%。而长期重施无机磷肥处理（NKhP）虽然水稻产量比不施磷肥处理提高125.1%,但因土壤中磷酸根离子含量过高影响土壤微生物正常生长,土壤微生物活度比不施磷处理降低9.4%,土壤微生物量碳（MBC）降低2.4%,稻田土壤微生物生态系统质量劣化。此外,重施磷肥处理（包括NKhP、NKhPM）易导致稻田水体的磷污染。各处理比较,NPKM综合生态效应最佳,以下依次是NKhPM、NPKSi、NPK,NKhP,NKhP对稻田土壤微生物生态系统产生负效应。根据试验结果,平衡施肥是恢复缺磷水稻土的有效措施,其中在平衡施用氮磷钾化肥的基础上增施有机肥或硅肥效果较好。     

树干/枝呼吸作用对环境变化的响应

树干/枝呼吸是调控森林碳平衡的关键生理过程之一,其对环境变化的响应在很大程度上决定了森林生产力及其固碳增汇能力.本文主要综述了近10年来林木树干/枝呼吸对大气CO2浓度升高、温度升高、干旱胁迫和人为管理的响应及其生理生态学调控机制,结果表明:大气CO2浓度升高和升温一般促进树干/枝的呼吸,其表观温度敏感性(Q10值)受树种、测定方法、温度范围、季节、林龄和径阶的影响,但变幅小于根系呼吸Q10值的变幅;干旱胁迫时,树干/枝呼吸速率减缓,随后进行浇水则会引发树干/枝呼吸的剧增,其生理学机制仍不清楚;不同的管理措施(如火烧、施肥、灌溉、修枝、环割等)对树干/枝呼吸的影响不尽相同.综述以往研究,提出今后值得深入探讨的4个方向:(1)明确树干/枝呼吸释放CO2的来源和去向以及建立相应的测定标准;(2)了解树干/枝呼吸对环境变化响应的生物学机制;(3)探讨树干/枝呼吸对环境变化的适应性;(4)树干液流、同位素示踪和CO2微电极技术的综合应用.     

森林经营决策支持系统的设计与实现及在采伐中的应用

我国传统的森林经营方式比较落后,数字化水平不高,决策过程比较盲目.在地理信息系统平台中集成森林动态模型,建立森林经营决策支持系统,可以充分发挥地理信息系统的可视化、空间分析以及模型模拟预测功能,加强处理森林在较大时空尺度上的动态变化的能力.本文设计并实现了森林生长率模型、景观采伐模型和矩阵模型,开发了森林经营决策支持系统,回答森林采伐经营中“采多少,采哪里,怎么采”的三个主要问题,在长白山区的露水河林业局和三岔子林业局进行应用,为提高我国森林可持续经营管理的数字化水平提供了技术支持.     

基于组合评价法的湖南省农业可持续发展区域分异

从农业资源与环境、农业生产与经济、农业人口与社会3个评价维度构建了区域农业可持续发展指标体系, 运用主成分分析法、熵值法、模糊Borda法、因子分析法及聚类分析法和GIS技术, 通过组合评价方法定量研究湖南省农业可持续发展区域分异现状。结果表明: 湖南省农业可持续发展在区域上总体呈现出不平衡的发展状态, 农业可持续发展综合水平以长株潭城市群为核心, 由东至西递减; 农业人口与社会可持续发展水平南北低中部高, 东部强西部弱; 农业生产与经济可持续发展水平围绕湘北洞庭湖农业区和湘南农业综合区向外围递减; 农业资源与环境可持续发展水平表现为一横两纵优势带和南北两个落后圈。     

模糊线性回归模型在河流水体总氮浓度预测中的应用

以湘江熬洲断面为例,将该断面水体中总氮浓度及其有关影响因子用三角模糊数来表征.同时,结合己有的模糊线性回归模型成果,构造了带有三角模糊参数的水体中总氮浓度模糊线性回归预测模型.并应用所建模型预测该断面水体中2002-2005年总氮浓度,所得的预测值与已有的实测值之间的相对误差均小于20%,完全满足实际应用对误差的要求,预测合格率为100%,说明这种预测模型在预测河流水体总氮浓度变化中有一定的实用性,为今后开展河流水体中污染物浓度预测提供了新途径.     

长期不同施肥下水稻产量及土壤有机质和氮素养分的变化特征

利用开始于1982年的湖南祁阳官山坪水稻长期(1982-2010年)定位试验,研究不同施肥条件下水稻产量及土壤有机质、氮素养分的动态变化特征,试验设置NPK、NPKM(M为牛粪)、NPM、NKM、PKM、M和CK等7个处理.28年长期不同施肥处理结果表明:肥料的施用均能提高土壤有机质、全氮、碱解氮含量和水稻产量.氮、磷、钾化肥+有机肥(NPKM)处理的水稻产量一直保持最高水平,氮、磷、钾化肥(NPK)处理随着试验年限的延长呈下降趋势,其水稻产量逐渐低于其他施肥处理.单施有机肥或有机无机肥配施各处理土壤有机质含量在试验开始后的前16年有一个快速增加的过程,之后略有下降,然后仍保持增长趋势;NPK化肥处理土壤有机质含量仅在试验开始后的前8年增加较快,之后在一个相对稳定的范围内波动.各施肥处理在试验开始后的前8年内土壤全氮含量均呈快速积累趋势,以NPKM处理增幅最大.各施肥处理土壤碱解氮含量在试验开始后的前12年增加较慢,平均每年增加0.66～2.25 mg· kg-1,1994-1998年增加较快,平均每年增加6.45 ～32.45 mg·kg-1;1998年之后,各施肥处理土壤碱解氮含量均略有下降,其中,有机无机肥配施处理增加较快,单施化肥处理增加较慢.表明有机肥的施用是红壤性水稻土有机质和氮素营养水平稳定提升的关键措施,是红壤稻田土壤可持续利用的重要保障.     

绿狐尾藻光合色素组成及氮磷化学计量学特征对外源铵的响应

绿狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)对高浓度铵(NH⁺₄)具有较高的耐受性, 是处理养殖废水的优选植物。探究外源铵对绿狐尾藻光合色素组成及氮(N)、磷(P)化学计量学特征的影响, 对提高绿狐尾藻人工湿地系统的处理效率具有重要意义。该研究设置0、0.1、1、5、15、30 mmol·L^-1 6个NH₄⁺浓度, 室内培养21天, 测定分析不同铵浓度下绿狐尾藻叶绿素含量、N含量、P含量和N:P的变化特征。结果表明, 随外源铵浓度增加, 绿狐尾藻的相对茎高和相对生物量先升高后降低, 且通过拟合曲线方程发现, 外源铵在16.22和12.58 mmol·L^-1时, 其相对茎高和相对生物量达到最大值。随外源铵浓度的增加, 绿狐尾藻叶片叶绿素含量显著降低, 而茎中叶绿素含量增加, 且叶绿素a含量变化的幅度比叶绿素b大, 但对叶绿素a/b影响不显著, 仅在5 mmol·L^-1处理时茎叶绿素a/b显著下降。随外源铵浓度增加, 与CK相比, 叶片和茎的N含量分别显著增加了85%-235%和127%-373%, 叶片P含量增幅为49%-51%。当外源铵浓度不大于15 mmol·L^-1时, 叶片和茎的N含量、N:P增加速度较快, 且相对茎高和相对生物量增长较快。相关分析表明, 叶片N、P含量和N:P与总叶绿素含量呈极显著负相关关系, 而在茎中呈显著或极显著正相关关系。综上所述, 外源铵浓度在12-16 mmol·L^-1范围内时, 绿狐尾藻生长良好, 生物量更大, N和P的吸收量更高, 从而利用其构建的人工湿地可以有效去除污染废水的N、P, 达到高效净化水体的目的。     

木论喀斯特常绿落叶阔叶混交林土壤真菌群落多样性特征

土壤微生物在森林生态系统中起着重要作用, 为了解喀斯特常绿落叶阔叶混交林土壤真菌多样性, 采用Illumina Hiseq高通量测序技术对木论喀斯特森林土壤真菌群落多样性进行了初步研究。研究结果表明: 在82个采样点内, 随着采样点增加, 检测出不同分类水平的土壤真菌类群逐步增多; 土壤样点数达到82个时, 检测出的土壤真菌类群达6门32纲126目336科886属和132616个种(OTU); 82个土壤样品中所检测出的真菌类群平均有5.41门22.13纲71.09目144.89科216.66属和1256.44个OTU, 其中门、纲、目分类水平上的优势类群(所占比例)分别为子囊菌门(Ascomycota)(50.09%)、接合菌纲(Zygomycota)(34.54%)、被孢霉目(Mortierellales)(22.65%)。取样数量对所检测土壤真菌类群数据有显著影响, 在门、纲、目、科的分类水平上, 1个、15个、48个、73个样品基本上可以代表82个样品检测出来不同分类水平的真菌多样性; 在属和OTU的分类水平上, 当样品数达到82个时检测出来的响应类群数仍在不断增加。该研究为进一步了解喀斯特森林土壤真菌多样性与植物多样性和生境的关系提供了基础。     

施用尿素引起红壤pH及铝活性的短期变化

酸性红壤在我国南方广泛分布,其酸性是限制大多数作物生长的一个主要环境胁迫因子,主要原因是低pH条件下土壤中Al的溶解所导致的毒性.对3种红壤施用不同浓度的尿素,其pH值在短期内都随着施入尿素浓度的增大而急剧上升,交换性Al随着施用尿素浓度的增大而急剧下降.交换性Al含量与土壤pH值变化呈显著负相关.动态试验表明,pH值上升的现象是短期的,pH值在达最大值后缓慢下降,下降幅度最大的阶段在第2～4周.短期内,施用尿素能显著降低酸性土壤对玉米的铝毒效应.