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。     

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%.     

三峡工程运行后对洞庭湖湿地的影响

长江三峡工程建成运行后,其下游第一个大型通江湖泊——洞庭湖的水文、水质以及湿地环境等均发生了很大变化。三峡工程已经开始影响到洞庭湖的泥沙淤积、水位波动、水质以及植被演替等。以三峡水库调度运行方案、河湖交互作用和洞庭湖湿地植被分布格局为基础,从长江三峡工程对洞庭湖水文、水质以及湿地植被演替等方面综述了三峡工程对洞庭湖湿地的综合影响。三峡工程减缓了长江输入洞庭湖泥沙的淤积速率,对短期内增加洞庭湖区调蓄空间、延长洞庭湖寿命有利。总体上减少了洞庭湖上游的来水量,改变了洞庭湖原来的水位/量变化规律。给洞庭湖水环境质量造成了直接或间接的影响,对其水质改变尚存一定争议,但至少在局部地区加剧了污染。水位变化和泥沙淤积趋缓协同改变了洞庭湖湿地原有植被演替方式,改以慢速方式演替,即群落演替的主要模式为:水生植物—虉草或苔草—芦苇—木本植物。展望了今后的研究趋势与方向,为三峡工程与洞庭湖关系的进一步研究提供参考。     

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。     

稻渔综合种养的科学范式

21世纪是渔业的世纪。中国和世界水产业历经数十年的发展为人类应对食品危机做出了巨大贡献。然而,我国传统的水产业对产量的片面追求导致养殖环境日趋恶化,养殖生态系统不断退化,养殖业的可持续发展受到限制。传统稻田其氮素的流失亦是导致农业面源污染的主要原因之一。我国当前的环境问题源于复合生态系统演化进程的缺陷,解决当前的环境问题,必须从优化复合生态系统演化进程着眼。采用优化的生态循环水产养殖模式,如综合水产养殖则可以大大提高氮、磷等养分物质的利用率。稻渔综合种养是一种科学的复合生态模式,可以概括为三种模式,一种是在我国传统稻田养鱼的基础上,逐步发展起来的一种稻渔共生模式,可采取稻鱼、稻蟹、稻虾等多种共作形式;二是稻田作为湿地用于处理水产养殖尾水的模式,属于异位处理形式;三是将稻渔共生和水产养殖相耦合的模式,尤其是与多种水产养殖形式结合或与复合水产养殖系统相结合,甚至是与农牧系统相结合。这第三种稻渔共作模式又称为陆基生态渔场,具有高产、高品质、高生态可持续性等特点,应加强对该创新养殖模式中有机碳、氮、磷等营养收支平衡和循环利用的相关机制以及复合生态系统对外源营养输入的整体响应机制开展研究。概括而言,尾水排放是传统池塘养殖中氮源的主要流失途径,颗粒物吸附沉降是池塘养殖中磷源的主要流失途径,而系统中的碳源则主要是通过鱼类等生物的呼吸作用进行消耗。基于生态循环的"稻渔共生-池塘复合生态系统"则恰好可以解决这三大类营养物质在生态系统中的高效保持和利用问题,实践业已证明该复合系统拥有较高的产量、品质和生态效益,是一种可持续的农业发展模式。稻渔复合生态系统的创新模式因其特有的生态循环机制及系统的高弹性、高缓冲性、高可持续性,将成为我国乃至世界应对农田、渔业生态系统的退化,复合高效解决渔业、农业或农牧业生态环境问题的典型范式。     

白洋淀湿地磷酸酶活性及其影响因素

测定了白洋淀湿地岸边带土壤磷酸酶活性,分析了水位波动、温度变化、营养底物等主要湿地环境因子对其的影响,以揭示湿地生物净化作用机制。通过灰色关联分析得出,湿地岸边带土壤磷酸酶与水位和温度的关联分别为0.633和0.619,表明土壤磷酸酶活性受季节水位波动和温度变化影响显著;方差分析表明,土壤碳、氮、磷营养物质含量较高地区的磷酸酶活性季节波动较大,反映了湿地中含磷酸酯有机物降解受营养底物驱动;通过对主要环境因子和磷酸酶活性进行主成分回归分析,建立了表征湿地土壤磷酸酶活性的线性回归分析模型,从而根据主要湿地环境因子对湿地生物净化能力进行推断和评估。     

太湖流域源头溪流氧化亚氮(N_2O)释放特征

采用密闭箱法研究太湖流域源头溪流N2O释放特征及其影响因素。结果显示:南苕溪N2O释放通量范围在-18.11—397.42μg.m-.2h-1,平均值为(30.37±10.87)μg.m-.2h-1。溪流N2O释放呈现明显的季节模式。冬季释放通量最低,仅为(9.69±7.10)μg.m-.2h-1,夏季释放通量较高,为(17.17±17.35)μg.m-.2h-1;而释放高峰发生于汛期,其N2O释放通量可达(125.97±90.77)μg.m-.2h-1。持续降雨带来的山洪爆发及大量径流输入是造成汛期N2O大量释放的主要原因。从上游源头区至下游农田与城区,N2O释放通量逐渐升高;流域污染梯度对N2O释放通量影响显著。统计分析表明:水体硝态氮负荷是控制流域N2O释放通量变化的主导因素,其他因素如磷含量、溶解氧、地势因素对通量也具有倾向性的显著影响。估算苕溪干流临安段N2O年释放通量可达到0.38 t/a。结果显示:河流人为污染负荷增加时可显著促进河流N2O的释放。