挺水植物与浮叶植物在苏北湿地景观中的应用

本研究通过对挺水植物和浮叶植物微生物群落的分解代谢能力和分解代谢谱的分析,以实现对挺水植物和浮叶植物在湿地景观中的应用探究。在挺水植物和浮叶植物中,根据湿地存在不同植物的物种或组合不同会产生不同景观。本实验将苏北湿地的挺水植物与浮叶植物作为研究对象,使用四种不同的植物物种建立了自由漂浮植物系统处理湿地中生物:菖蒲(L)、荷花(S)、睡莲(E)和田子萍(P)。自由漂浮植物组被安排为单一栽培(一种植物种)、双栽培(两种不同的植物种;所有可能的配对)或四种栽培(每种植物种)。使用稀释的养殖场污泥流出物,每周两次用20 L再生废水喂养自由漂浮植物系统。使用群落级生理剖面法(CLPP)在4个月的操作期后评估每个中胚层中的微生物群落。据观察,单一栽培湿地系统具有不同的分解代谢活性和分解代谢丰富度。本研究还发现来自单一栽培生物群的微生物群落的碳源利用模式彼此明显不同,并且混养群落与相应的单一栽培对应物不同。     

大气颗粒物对植物影响研究进展

大气颗粒物是大气中固态或液态微粒物质的总称。大气颗粒物的增多会对气候、空气能见度、公共卫生等造成重大影响。种植合适的植物成为减轻大气颗粒损害的良好措施,但大气颗粒物覆盖在植物叶片表面及进入植物体内都会对植物造成不同程度的影响。本文围绕大气颗粒物的成因及组成,大气颗粒物对植物生长发育、生理生化、抗病虫性、植物生产力和产量的影响方式及机理与减轻途径等进行了系统综合与评述,并展望了未来的研究趋势。综合发现,大气颗粒物对植物的影响广泛且复杂多样,并受到环境条件、颗粒物浓度及组成、植物种类及研究尺度的影响。通过提前预知大气颗粒物浓度变化、提供充足的营养和水分、及时冲洗叶片、人工补光及合理选择并种植植物等方式可避免或者减轻大气颗粒物所带来的负面效应。未来可增加大气颗粒物影响下景观和造林植物的研究、大尺度植被生理生态、各种化合物和微生物颗粒物对植物影响的研究,研究内容可关注植物生理生态、植物叶片氮分配、叶肉细胞导度及植物遗传育种学等。     

青藏高原草地主要单子叶植物的叶表面特征

采用光学显微镜对青藏高原草地主要单子叶植物的叶表面特征进行观测,并运用one-way ANOVA、Pearson相关及线性回归分析,研究了气孔数量指标的物种间差异性以及气孔数量特征与海拔、生长季均温及生长季降水之间的关系。结果表明:(1)青藏高原草地主要单子叶植物长期受高原气候环境的筛选,形成了一些特有的叶表面共性特征,(a)叶表面细胞有长细胞与短细胞两种类型。长细胞呈规则长方形,排列紧密,纵向相接成行;短细胞呈长方形、方形、近圆形或马鞍形,随机散生、单生或孪生,短细胞形态与分布方式因植物种类而异。(b)气孔多分布于叶片下表面,属于单面分布型气孔。气孔选择性地分布在下表面,可在不影响CO_2同化率的情况下,一定程度上起到限制水分蒸发,避免造成生理干旱的作用。(c)不同物种气孔器形态、保卫细胞及副卫细胞形态表现出较为明显的多态性。保卫细胞近方形、半月形或哑铃形;副卫细胞呈低圆顶形、圆顶形或高圆顶形;气孔器为椭圆形、宽椭圆形或近圆形。(d)气孔器类型均是平列型(paracytic type),由两个副卫细胞与保卫细胞共同构成;副卫细胞与保卫细胞平行,并完全包围保卫细胞。气孔器等间距或不等间距呈直线排列形成"气孔带"。(2)青藏高原草地单子叶植物叶表面的气孔密度(SD)较大,平均为(194.07±4.74)个/mm~2,气孔长度(SL)较小(34.50±0.28)μm,气孔指数(SI)为(18.13±0.31)%,其中SD的变异系数(CV)最大(53.02%),SI的变异系数次之(37.23%),SL的变异系数最小(17.94%)。不同物种间叶表面的SL、SD与SI差异极显著(P0.01)。(3)青藏高原草地单子叶植物叶表面气孔数量特征与环境生态因子显著相关。海拔与叶表面气孔特征呈显著正相关(P0.01),生长季均温与SL之间呈弱正相关(P0.05),与SD、SI之间呈显著负相关(P0.01),生长季降水与SL之间呈显著负相关(P0.01)。具体表现为随海拔升高SL、SD与SI增加,随生长季均温降低SL减小、SD与SI显著增大,而随着生长季降水减少SL变大、SD与SI显著降低。(4)海拔、生长季均温与生长季降水对SL、SD与SI的回归方程分别为Y=0.005X_1+0.878X_2-0.021X_3+12.278、Y=0.046X_1-11.688X_2+0.466X_3-46.391与Y=0.003X_1-0.363X_2+0.009X_3+7.394,回归方程统计检验显著(P0.01);环境生态因子对SD的决定系数最大(R=0.690),SL次之(R=0.557),而对SI的贡献率(R=0.342)相对最小。     

湿地中的植物入侵及湿地植物的入侵性

湿地享有“自然之肾”之称,但湿地生态系统正在受到严重的破坏,植物入侵已经成为干扰湿地生态系统的重要因素。同时湿地植物具有高度的入侵性,湿地和植物入侵都是现代生态学的研究热点。本文总结分析了湿地容易受到入侵的6种主要原因,包括湿地生境类型多样,分布广泛;湿地位置与植物扩散路线相关性;干扰;富营养化;湿地的脆弱性;外来种缺少天敌等。归纳了21种全球性主要湿地入侵植物种及其生态习性,并对湿地植物具有高度入侵性的共同特点以及解释湿地入侵现象的5种假说:天敌逃避说、宽耐受性假说、有效利用说、杂种优势说和异株克生说等作了综述分析。     

模拟降雨对常绿植物叶表面滞留颗粒物的影响

降雨能够冲洗植物表面滞留的颗粒物并将其带入土壤中,使植物表面恢复滞尘能力。本文采用人工模拟降雨,以木犀(Osmanthus fragrans)、海桐(Pittosporum tobira)、女贞(Ligustrum lucidum)、石楠(Photinia serrulata)、荷花玉兰(Magnolia grandiflora)和白皮松(Pinus bungeana) 6种常绿植物为研究对象,选取60和90 mm·h~(-1)两个雨强,历时60 min,从不同粒径颗粒物(被孔径10μm滤膜截留的颗粒物,标记为PM_(10);通过孔径10μm滤膜而被2.5μm截留的颗粒物标记为PM_(2.5～10);通过孔径2.5μm滤膜的颗粒物标记为PM_(2.5))的洗脱率、滞留颗粒物阈值、建立拟合关系3个方面阐述了降雨和颗粒物之间的动态关系。结果表明:降雨对叶面各粒径颗粒物均有明显的洗脱作用,PM、PM_(10)、PM_(2.5～10)和PM_(2.5)的洗脱率分别为54.55%～95.07%、49.83%～96.00%、63.15%～93.63%和75.80%～91.84%;且90mm·h~(-1)雨强对PM和PM_(10)的洗脱率较60 mm·h~(-1)高(P0.05);降雨强度对PM_( 10)的洗脱率影响显著,对于PM_(2.5～10)和PM_(2.5)的影响不明显; 6种植物滞留PM和PM_(10)的阈值由大到小为白皮松女贞荷花玉兰石楠海桐木犀;降雨初期,叶表面颗粒物洗脱率随降雨历时先急剧上升,随后趋于平稳;降雨量与颗粒物洗脱率有良好的拟合关系,随着降雨量的增大,颗粒物的洗脱率呈对数升高,并且在降雨初期30 min内颗粒物洗脱率上升较快,随后上升趋势趋于平缓。     

模拟降雨对常绿植物叶表面滞尘的影响

通过模拟降雨实验的方法,在15 mm/h和30 mm/h降雨强度的不同历时条件下,从动态变化、滞尘阈值和建立关系3个方面量化了降雨过程对叶表面不同粒径颗粒物的影响。研究结果表明:叶表面颗粒物滞留率随降雨历时先急剧下降,后趋于稳定状态。降雨初期对叶面尘的影响最为明显,降雨强度较大时洗脱时间更短。颗粒物滞留量和滞留率的阈值均随降雨强度的增加而减小。颗粒物滞留量阈值呈现出10—100μm2.5—10μm0.2—2.5μm的规律,与未降雨前一致。侧柏各粒径颗粒物均能被降雨较有效洗脱;大叶黄杨10—100μm的颗粒物更易被降雨洗脱;油松的颗粒物滞留率阈值达30%—50%,不易被洗脱。降雨量与叶表面颗粒物滞留率有良好的拟合关系,随降雨量的增大,颗粒物滞留率呈指数减小,且减小速率在降雨量10mm内较大,大于10 mm后曲线较为平缓。     

氮负荷增强对闽江口短叶茳芏湿地植物-土壤系统氮累积与分配的影响

选择闽江河口短叶茳芏(Cyperus malaccensis)湿地为研究对象,基于野外氮负荷增强模拟实验,探讨了不同氮负荷水平下(NNT对照处理,0 g N m^-2 a^-1;LNT低氮处理,12.5 g N m^-2 a^-1;MNT中氮处理,25.0 g N m^-2 a^-1;HNT高氮处理,75.0 g N m^-2 a^-1)湿地植物-土壤系统的氮累积与分配特征。结果表明,不同氮负荷处理下湿地土壤(TN)、NH⁺₄-N和NO^-₃-N含量均发生了明显改变。相较于NNT,LNT和MNT的TN、NH⁺₄-N和NO^-₃-N含量均明显增加,增幅分别为9.44%、3.57%、11.99%(LNT)和6.71%、9.37%、46.50%(MNT)。与之不同,HNT的TN含量相比NNT增幅不大,而其NH⁺₄-N、NO^-₃-N含量均显著降低,降幅分别为9.26%和40.77%。不同氮负荷处理下土壤氮含量的垂直分布特征亦发生了明显变化。除HNT外,LNT和MNT的TN、NH⁺₄-N和NO^-₃-N含量均以表层土壤最高。不同氮负荷处理下的TN和NH⁺₄-N含量分布主要受SOM的影响,而NO^-₃-N含量分布主要受植物吸收和垂直淋失的影响。氮负荷增强条件下植物不同器官的TN含量整体表现为叶 ＞ 茎 ＞ 根。不同氮负荷处理下植物-土壤系统的氮储量整体以LNT和MNT较高,而HNT最低。研究发现,短叶茳芏在中低氮负荷条件下可能将更多的氮优先分配给根系,进而以拓展地下空间和提高地下生物量的方式来适应环境;而在高氮负荷条件下,其可能通过增强"自疏效应",并通过拓展地上空间的方式来适应环境。     

潜流人工湿地中植物对氮磷净化影响效应的研究

采用潜流人工湿地系统,配制以NH⁺₄-N、NO^-₃-N和PO^3-₄-P为主要成分的模拟污水,通过间歇运行方式,考察了芦苇和小叶章的生长情况、生理生态学特性及其对污水中N、P净化效能的影响,并研究了植物对湿地系统pH变化、NO^-₃-N和NH⁺₄-N净化效率的影响。结果表明,当水力停留时间为7d时,小叶章和芦苇湿地对TN的去除率分别为65.1%和99.6%,去除负荷分别为1.66g · m^-3 · d^-1和2.53g · m^-3 · d^-1。小叶章和芦苇对去除TN的贡献率分别为14.7%、61.7%,对去除TP的贡献率分别为11.7%和12.9%;芦苇植株内N、P浓度分别为29.2mg/g和3.41mg/g。芦苇湿地的净化效能高于小叶章湿地。湿地系统中pH值先升高后降低的拐点可作为氨氧化反应结束的指示参数。     

潜流湿地和表面流湿地的净化效果与植物生长比较

分别以砾石和土壤为填料构建成潜流人工湿地和表面流人工湿地,处以较大水力负荷的污水处理。比较了两种湿地对污水的净化效果,结果表明在较大水力负荷条件下两种湿地的净化效果都较差,但潜流湿地对各种污染物的净化能力都优于表面流湿地;土柱法测量了湿地植物的根系生物量,结果显示湿地植物地上部分长势差异不明显,但潜流湿地的根系生物量显著低于表面流湿地的根系生物量(P<0.05)。结合前期实验结果得出湿地净化效果不仅与湿地植物根系生物量有相关关系,还与其他因素有一定的相关关系。     

5种湿地植物对生活污水净化效果研究

选择芦苇、水葱、千屈菜、扁秆藨草、长苞香蒲5种常见湿地植物分别构建人工湿地小试系统,测试它们对生活污水的净化作用,分析污水净化过程中氮磷元素在植物体内和土壤中的动态分布,以明确各湿地植物对污水的综合净化能力。结果表明:（1）5种湿地植物对生活污水中的CODcr、铵态氮、总氮和总磷的去除效果显著高于无植物对照;随处理时间延续,污水中CODcr、铵态氮、总氮和总磷浓度均呈下降趋势,定植土壤中的总氮和总磷含量呈先上升后下降的变化趋势。（2）5种植物能够吸收污水中89.7%～97.9%的磷元素,污水中剩余的磷元素量较少（2.1%～10.3%）;污水中氮元素在植物体、污水和土壤中分布因植物种类不同有很大差别,芦苇、水葱和长苞香蒲可吸收污水中76.1%～83.4%的大部分氮元素,而千屈菜和扁秆藨草对氮元素吸收量较少（分别为45.0%和46.8%）,在污水和土壤中滞留的氮元素较多（21.7%～31.6%）。（3）5种植物对氮元素的积累能力显著大于对磷元素的积累能力;5种湿地植物对生活污水的综合净化能力差异较大,从强到弱依次为芦苇＞长苞香蒲＞水葱＞扁秆藨草＞千屈菜。     

典型天气下植物叶面滞尘动态变化

在天气变化频繁的春季选择了几种典型天气观测了油松、女贞、珊瑚树和三叶草叶面滞尘动态变化及其与气象因子和空气中颗粒物浓度的关系。研究表明:(1)供试物种的叶面滞尘量(g/m2)由大到小依次为油松(4.57—5.45),珊瑚树(2.23—5.85),女贞(2.14—4.27)和三叶草(0.12—0.38);(2)油松和三叶草叶面滞尘量无明显变化,而天气状况对女贞和珊瑚树叶面滞尘影响明显;(3)连续2d(17.1、14.8 mm)的降雨后,女贞和珊瑚树叶面滞尘量降低了50%以上;极大风速对女贞和珊瑚树叶面滞尘量的影响均呈现先升高后降低,在极大风速为14 m/s时达到峰值;相对湿度大于80%时,女贞和珊瑚树叶面滞尘量明显降低;空气中高浓度的颗粒物可使女贞和珊瑚树叶面滞尘在4—5 d达到饱和。     

城市园林树木叶面微结构特征对大气颗粒物滞留能力的影响

园林植物叶面微结构会影响其截留大气颗粒物的能力。选取乌鲁木齐市主干道10种常见落叶阔叶树种,采用水洗滤膜法测定不同树种单位叶面积对空气总悬浮颗粒物(TSP)、大颗粒物(PM_>10)、粗颗粒物(PM_3—10)和细颗粒物(PM_1—3)的滞纳量,探究不同粒级颗粒物含量及其占总颗粒物含量的百分比;用高倍电子显微镜观察叶表面微形态特征(绒毛长度、气孔半径、凹槽宽度等),分析叶表面在微观结构下各形态特征与其不同粒级颗粒物吸附能力间的相关性。结果表明：不同树种单位叶面积颗粒物滞纳量表现出较大差异,其中榆树总颗粒物滞纳量最高(53.38±0.71)μg,是红瑞木总颗粒物滞纳量(4.90±0.64)μg的10倍;PM_>10颗粒物平均含量占TSP约80%。榆树的PM_3—10、PM_1—3滞纳量最高,达(9.14±1.08)μg和(7.75±0.05)μg,是其他树种的3—5倍。气孔数量与TSP、PM_>10颗粒物含量呈显著正相关性,相关系数...     

不同模拟增雨下白刺比叶面积和叶干物质含量的比较

以荒漠生态系统典型植物白刺(Nitraria tangutorum)为研究对象,根据内蒙古磴口多年平均降水量和植物生长规律,设计两个增雨时段(生长季前期与生长季后期),每个增雨时段设置两个增雨梯度(72.5mm/a(50%)、145mm/a(100%)),对天然白刺灌丛进行增雨实验,研究了不同模拟增雨处理下2012年与2013年生长季白刺叶片的比叶面积(SLA)与叶干物质含量(LDMC)的变化。结果表明,增雨处理可以增加白刺叶片的SLA及LDMC,同时期增雨100%处理对SLA及LDMC的影响大于50%处理,但同时期增雨的两个处理之间无显著差异;白刺叶片SLA在生长季前期对水分响应明显,LDMC则在生长季后期对水分反应敏感;相同增雨处理,2012年白刺叶片SLA及LDMC的净增加值高于2013年;SLA与LDMC在2012年呈显著负相关,在2013年虽呈负相关,但相关性不显著。在未来降雨增加的背景下,荒漠植物白刺叶片SLA与LDMC对增雨具有较强的协调适应能力,在不同生长季节可以通过改变不同的叶片性状来适应环境变化。     

武汉市15种阔叶乔木滞尘能力与叶表微形态特征

以武汉市15种常见的阔叶乔木为研究对象,通过3级滤膜过滤法测定了各乔木单位叶面积滞留不同粒径颗粒物(TSP、PM_>10、PM₁₀、PM_2.5)的质量,并通过扫描电镜观察比较了15种乔木的叶表面微形态结构,分析了微形态对植物滞尘能力的影响。结果表明:15种乔木单位叶面积的滞尘量存在显著差异(P<0.05),综合滞尘能力最强的植物为二球悬铃木、桂花和石楠,除以上3者外,女贞和广玉兰分别具有较强的滞留PM₁₀和PM_2.5的能力;加杨滞留TSP和PM_>10的能力最弱,玉兰滞留PM₁₀和PM_2.5的能力最弱。各乔木单位叶面积滞留PM_2.5和PM₁₀的质量分别占总粉尘量的0.7%—8.9%和3.6%—33.9%。叶表面微结构观察表明,叶表面粗糙、褶皱较多,或被有蜡质层的植物有利于粉尘颗粒物的附着。相关性分析表明,植物单位叶面积的滞尘量与叶表面沟槽的宽度呈显著相关,...     

Effects of retention site on breakdown of organic matter in a mountain stream

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流溪河水库颗粒有机物及浮游动物碳、氮稳定同位素特征

为了解影响流溪河水库颗粒有机物(POM)碳和氮稳定同位素(δ¹³C和δ¹⁵N)变化的主要因素,及其与浮游动物δ¹³C和δ¹⁵N之间的关系,于2008年5月至12月份对POM及浮游动物的δ¹³C和δ¹⁵N进行了研究。颗粒有机物碳稳定同位素(δ¹³C_POM)和氮稳定同位素(δ¹⁵N_POM)的季节性变化幅度分别为5.1‰和2.2‰,5月和7月份δ¹³C_POM较高,而在10月和12月份降低,这主要与降雨将大量外源有机物带入水库而引起的外源及内源有机物在POM组成上发生变化有关。δ¹⁵N_POM总体呈上升趋势,可能是由降雨引起的外源负荷、初级生产力、生物固氮等因素共同作用的结果。浮游动物的δ¹³C及δ¹⁵N总的变化趋势与POM的相似,也具有明显的季节性变化,食物来源的季节变化可能是造成其变化的主要原因。在5月份,浮游动物的食物来源为POM中δ¹³C较高的部分,也就是外源有机物,而在10月及12月份,其食物则可能主要为浮游植物。     

叶面分离苏云金芽孢杆菌的研究进展

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The Godavari River, the third largest river of India,has been sampled for Particulate Inorganic and OrganicCarbon (PIC, POC), Particulate Nitrogen (PN), andParticulate Amino Acids (PAA, including 2 hexosamines(HA)). During the dry season Particulate OrganicMatter (POM) in the upper reaches is relatively freshand autochthonous, in the lower reaches it is degradedand inorganic suspended matter content is higher here.In the wet season (wet monsoon) heavy rains cause abasin-wide flushing of humus from entire catchmentarea consequently POM in the river is mainly degradedand allochthonous. Annual transport of the GodavariRiver amounts to 2.81 × 10 6 ton POC, 0.29 × 10 6ton PN and 0.10 × 10 6 tonParticulate Amino Acid Nitrogen. These amounts rank theGodavari River to one of the most important organic carbontransporting rivers in the world.