白洋淀湖滨湿地岸边带氨氧化古菌与氨氧化细菌的分布特性

摘要：本研究通过分子生物学分析方法,以amoA基因为标记,考察了氨氧化古菌（Ammonia-Oxidizing Archaea, AOA）和氨氧化细菌（Ammonia-Oxidizing Bacteria,AOB）在华北平原的白洋淀这一典型湖泊的湖滨湿地岸边带系统中的生物多样性和丰度分布。在前人的研究中,氨氧化古菌在海洋、原生态土壤和人为干扰土壤等环境中主导氨氧化过程的完成。但本研究发现,在湿地岸边带系统中氨氧化过程并不是完全由氨氧化古菌主导完成,即氨氧化古菌和氨氧化细菌在不同区域分别占据主导地位。根据主导微生物的不同,可以将湿地岸边带区域划分为陆相区、中间区和湖相区。在湿地岸边带陆相区,氨氧化古菌主导氨氧化过程,氨氧化古菌的amoA基因丰度是氨氧化细菌的526倍（AOA：1.23?108每克干土;AOB：2.34?105每克干土）;在岸边带湖相区,氨氧化细菌主导氨氧化过程,氨氧化古菌的amoA基因丰度只有氨氧化细菌的1/50倍（AOA：3.17?106每克干土;AOB：1.39?108每克干土）;在岸边带中间区,两种微生物对氨氧化过程的贡献相当,二者的amoA基因丰度也相当 (AOA：9.83?106, AOB：4.08?106)。研究还发现,湿地中间区的微生物生物多样性高于陆相区和湖相区。在湿地中间区,氨氧化古菌和氨氧化细菌的生物多样性都最高,分别有5和7个操作分类单元（OTUs）;相比之下,岸边带陆相区和湖相区的多样性依次降低,陆相区的氨氧化古菌和氨氧化细菌分别有3和6个操作分类单元,湖相区的氨氧化古菌和氨氧化细菌分别有2和6个分类单元。本研究的两个结论进一步反映了湿地岸边带极强的空间异质性。     

贡嘎山峨眉冷杉林原生扰动土壤溶质运移的持续降雨模拟研究

以人工持续(5d)降雨模拟方式研究了贡嘎山物眉冷杉林原生土壤地表覆被层破坏后土壤中矿质元素与营养盐的迁移输出动态与规律。模拟降雨采用当地最为常见的小到中雨雨型（5.7-26mm/h),壤中流以垂直入渗为主,并滞后于降雨0.2-4.2h,通过0模拟实验发现,降雨总量和降雨事件的持续时间对壤中流产生量的影响比单位时间降雨强度的影响更为明显,在持续降雨影响下,主要离子（Mg^2 ,Ca^2 ,Cl^-,SO4^2-和Na^ K^ ）和营养盐（NH4^ -N,NO3^--N和活性磷酸盐）在短期内急剧流失,模拟降雨的第1天,壤中流结束时离子浓度仅为初始时浓度的29%,营养盐浓度为初始浓度的21%-55%。至第3天,上述离子和营养盐输出浓度趋于恒定,约为首日降雨壤中流初始浓度的1%-15%,在主要矿质元素流失后,原生土壤内过程转为有机质控制的HCO3^-输出过程,伴随着土壤矿质养分的输出,土壤缓冲能力下降,壤中流pH值由6.1降为5.2,研究结果表明,贡嘎山区峨眉冷杉林原生土壤系统十分脆弱,养分易于流失,对人类活动的敏感性很高。     

用生态工程技术控制农村非点源水污染

非点源污染的本质是农村生态系统的严重失调,生态工程技术是进行流域生态修复,强化物质循环的有效方法,非点源污染的治理策略有控制径流污染和控制源头污染两个方面。本文介绍了多水塘系统,植被缓冲带,湿地系统,生态农业、坡面生态工程和污染物生态处理6种生态治理技术,它们的有机结合可形成控制非点源污染的流域生态工程,执行时,应该因地制宜,还要加强资金、管理和教育的投入。     

芦苇型湿地生态系统的潜水水质状态研究

以白洋淀芦苇滩地为实验地,研究了湿地生态系统中潜水的水质状况.苇地潜水运动受到芦苇根孔的强烈影响.受芦苇根区生物呼吸作用的影响,潜水pH值(6.94士0.14)显著低于淀水(9.17).潜水中CO2分压约为淀水的85～1039倍.潜水水质类型在离淀2.7至6.7m发生变化,逐渐由ClN3转变为CCa.自苇地边缘至中央,HT(总硬度),Ar(总碱度)与∑C(主要离子总量)逐渐升高.潜水中Mg2+/Ca2+的平均摩尔比值为0.60,明显低于淀水(1.31).淀水和潜水Cl-,SO2-,Na++K+含量无显著差异,平均值分别是176,116和112mg/L.苇地濒水区为一过渡带,对磷氮污染物具备首先的过滤作用.在离淀0.7m处TN,TP和活性磷酸盐的减少量分别为63.3%,84.6%,80.8%.     

白洋淀富营养化湖泊湿地厌氧氨氧化菌的分布及对氮循环的影响

随着生物反应器和海洋生态系统中厌氧氨氧化反应的发现,自然生态系统的氮循环过程被重新认识,但是目前厌氧氨氧化过程是否也存在于富营养化湖泊湿地并发挥着重要作用,还未见报道。结合15N同位素示踪与分子生物学技术研究了白洋淀湖泊湿地沉积物中厌氧氨氧化菌的分布、菌群结构特性、生物多样性及其活性。结果表明,在藻类影响导致的高氨氮沉积物中,厌氧氨氧化菌具有广泛存在性。通过构建16S rRNA克隆文库发现,沉积物中厌氧氨氧化菌的生物多样性相对较低,在2%差异度的条件下,30个克隆序列只分为5个操作分类单元(OTUs),代表序列与Genebank数据库中已探明的厌氧氨氧化菌Candidatus Brocadia fulgida和Candidatus Brocadia anammoxidans同源性最高,分别可达97%和96%。同位素示踪结果表明,白洋淀湖泊湿地沉积物中厌氧氨氧化活性为0.19—7.78 nmol N g-1h-1,空间差异较大,产生的氮气占此沉积物总氮气生成量的0.64%—20.65%,体现了湿地的异质性。通过得出的厌氧氨氧化反应速率推算每年由厌氧氨氧化反应损失的氮量为1.8—78gN m-2a-1,对白洋淀氮循环起到非常重要的作用。富营养化湖泊湿地沉积物中厌氧氨氧化反应的发现为研究厌氧氨氧化对氮循环的重要影响提供了新证据。     

河网地区小城镇街尘的粒径分布与多环芳烃污染

街尘是重要的环境介质,其携带的污染物在城镇化过程中对河网地区的水环境构成了一定的威胁。以杭嘉湖平原河网地区饮用水水源河流上游典型小城镇的街尘为研究对象,对街尘、河道沉积物、地表径流以及降雨前后地表水中的多环芳烃进行测定。在对不同粒径街尘中多环芳烃浓度的测定中发现,粒径为<63、125-63、250-125和900-250 μm街尘中多环芳烃的平均含量分别为7261、5835、4660和2909μg/kg。小粒径的街尘颗粒含有较高的多环芳烃浓度,较小的密度,并且较难清扫,造成了小粒径街尘易被雨水冲刷随地表径流进入河网水体。在对两场降雨的地表径流中多环芳烃检测发现,颗粒态的多环芳烃分别占总浓度的95%和94%。地表径流过程增加了受纳水体中多环芳烃浓度的43%-62%,其中超过50%的增加表现为颗粒态。在对不同河段沉积物、地表径流中颗粒物和不同粒径街尘中多环芳烃浓度的风险评价中发现,小粒径街尘和地表径流中颗粒物中多环芳烃的浓度相接近并具有较高的生态风险,城镇段河道沉积物较次之。由于河网地区的特殊的水文条件和景观空间格局特征,地表径流沉积物在进入河网水体后易原位沉积,造成了河道沉积物城镇段有较高的多环芳烃浓度。     

街尘与城市降雨径流污染的关系综述

街尘是引起城市面源污染分布最为广泛、最重要的污染物载体,街尘及其负载的污染物与降雨冲刷相关过程的全面认识,对有效控制城市地表径流污染有着重要的意义.针对全球快速城市化背景下街尘及其降雨冲刷污染的研究现状,阐明了街尘及其降雨冲刷污染的不足与难点,并对未来研究方向的突破性给予展望.     

内陆水—陆地交错带的生态功能及其保护与开发前

内陆水／陆地交错带是陆地和水生态系统的界面区。由于它在系统间的特殊地位,近年来受到国际上生态和环境学界的格外重视。水陆交错带的生态功能有保持生物物种的多样性、拦截和过滤经过此交错带的物质流、有利于鱼类的繁育、稳定毗邻的生态系统、净化水体、减少洪水危害、保持水土等。水陆交错带的保护和科学开发都有待提高,使之在人类和自然的协调发展中发挥更大的作用。     

白洋淀水陆交错带对陆源营养物质的截留作用初步研究

在白洋淀进行的野外实验结果表明水陆交错带中的芦苇群落和群落间的小沟都能有效地截留来自府河的陆源营养物质,其中,在植被２９０ｍ长的小沟对地表径流总Ｎ和总Ｐ的截留分别为４２和６５％;４ｍ芦苇根区土壤对地表下径流总Ｎ和总Ｐ的截留率分别为６４和９２％。被截留比率最大的是无机态的正磷酸根态磷和铵态氮。     

人工和天然湿地芦苇根际土壤细菌群落结构多样性的比较

为认识人工湿地运行初期根际土壤细菌群落的结构多样性,本研究采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）的方法,比较了嘉兴石臼漾人工构筑生态湿地和白洋淀天然湿地府河河口区域芦苇根际土壤的细菌群落结构多样性。研究结果显示,嘉兴石臼漾湿地在运行初期（1~1.5年）,根际土壤细菌的物种丰富度已与白洋淀湿地相近,但香农指数和均匀度指数均显著低于白洋淀湿地;随着污染物浓度的降低,土壤细菌群落基因型多样性指数增大。