小流域内植被类型对土壤NO3-/NH4+空间变化的影响

流域内植被类型、地形地貌特征对土壤氮循环过程有重要的作用,是影响下游水体无机氮素来源以及富营养化的关键因子。通过比较小流域内4种植被类型(落叶松人工林、油松人工林、天然阔叶次生林和农田(玉米))对土壤NO3--N和NH4+-N含量空间变化的影响,揭示流域内不同立地条件下水源涵养林与土壤无机氮变化特征之间的关系。结果表明:4种植被类型土壤NO3--N和NH4+-N含量差异显著(P<0.05);由坡上到坡下土壤NO3--N和NH4+-N含量显著降低;在土壤表层NO3--N和NH4+-N含量最高,随着土层深度增加无机氮含量减少;与水源涵养林天然植被和人工林植被相比,农田土壤NO3--N含量最高(11.86mg·kg-1),有较高的氮流失风险。     

水源涵养林不同植被类型土壤NH_4~+-N和NO_3~--N分布特征

以辽宁东部山地水源涵养林为对象,选择槭树-蒙古栎林、山杨林、白桦-山杨林和落叶松人工林等4种植被类型,测定其土壤NH4+-N、NO3--N、pH值、容重、有机碳和全氮等理化指标,分析了植被类型、土壤层次与土壤无机氮分布特征之间的关系。结果表明:4种植被类型土壤NH4+-N、NO3--N在土壤表层(0~5 cm)含量最高,由表层向下逐渐降低;土壤总无机氮含量大小为落叶松人工林(27.46 mg·kg-1)山杨林(21.76 mg·kg-1)槭树-蒙古栎林(19.09 mg·kg-1)白桦-山杨林(17.88 mg·kg-1);阔叶林中NH4+-N是土壤无机氮的主要存在形式,而落叶松人工林土壤中NO3--N所占比例较高;水源涵养林土壤NH4+-N、NO3--N均与土壤有机质、土壤含水量呈极显著正相关(P0.01)。总体而言,植被类型对土壤无机氮分布有较大影响,研究结果可为辽东山区水源涵养林植被类型的选择和结构调控提供参考。     

水分状况与不同形态氮添加对亚热带森林土壤氮素净转化速率及N2O排放的影响

通过室内模拟试验,研究40%、70%和110%土壤饱和持水量(WHC)下,不同形态氮(硝态氮和铵态氮)添加对亚热带森林红壤氮素转化的影响.结果表明:70%WHC下土壤净矿化和氨化速率最高,40%WHC下最低;与对照相比,70%WHC下添加硝态氮使土壤净矿化和氨化速率分别降低56.1%和43.0%,110%WHC下分别降低68.2%和19.0%,但提高了氨化速率占矿化速率的比例,表明添加硝态氮抑制了硝化.110%WHC下,添加硝态氮后,土壤净硝化速率最低,但氧化亚氮(N2O)浓度最高,最大值出现在第3~7天,表明N2O产生自反硝化途径,硝态氮也在同时段降低;而40%WHC和70%WHC下,N2O浓度在培养初期最大,即使在铵态氮和硝态氮添加处理下,试验后期N2O浓度也没有显著变化,表明自氧硝化是试验前期N2O产生的主要途径.40%WHC下,土壤可溶性有机碳含量增加最多,且在铵态氮添加处理下增加最多,可见添加铵态氮促进土壤有机质矿化,增加可溶性有机碳,但是土壤水分含量增多不利于有机质矿化.在40%WHC和110%WHC下,铵态氮添加处理土壤可溶性有机氮(SON)变化速率分别显著高于对照73.6%和176.6%,而在硝态氮添加处理下,只有40%WHC下显著高于对照78.7%,表明高水分条件和添加铵态氮有利于SON的形成.     

北京典型绿化乔木对PM2.5无机成分NH4+和NO3-的吸收和分配机制

植物能有效吸收大气中PM_2.5改善空气质量,探明其吸收和分配PM_2.5机理对提高植物生态功能和改善生态环境意义重大。利用一次性熏气法结合¹⁵N示踪法探究北京典型绿化乔木油松(Pinus tabuliformis)、白皮松(Pinus bungeana)、旱柳(Salix matsudana)、银杏(Ginkgo biloba)、国槐(Styphnolobium japonicum)和栾树(Koelreuteria paniculata)对PM_2.5水溶性无机成分NH⁺₄和NO^-₃吸收与分配特征。结果表明:(1)植物能有效吸收PM_2.5中NH⁺₄(0.03-0.80 μg/g)和NO^-₃(0.02-1.10 μg/g)。对NH⁺₄吸收能力表现为旱柳和油松最强,其次是银杏和栾树,白皮松和国槐最弱;对NO^-₃吸收能力表现为旱柳和油松最强,其次是白皮松和国槐,栾树和银杏最弱。(2)植物地上器官¹⁵N吸收能力和分配率大于地下器官。叶片对两种离子的吸收能力(NH⁺₄:0.08-1.63 μg/g,NO^-₃:0.01-1.18 μg/g)和分配率(NH⁺₄:18.95%-76.10%,NO^-₃:6.86%-91.64%)最高。(3)不同浓度、树种及二者交互作用显著影响各器官¹⁵N吸收能力和分配率(P<0.01),其中地上器官吸收能力随浓度升高而增加。(4)具有较小根冠比、粗根生物量比和较大枝生物量比特征的植物更利于吸收NH⁺₄;具有较小根冠比、粗细根生物量比和较大干生物量比特征的植物更利于吸收NO^-₃。研究结果进一步揭示植物吸收PM_2.5机制及其与自身因素(植物性状)和自然因素(PM_2.5浓度)的关系,对不同污染程度地区如何有效利用植物净化PM_2.5污染提供科学依据。     

旱地土壤铵态氮和硝态氮累积特征及其与小麦产量的关系

在陕西永寿和河南洛阳分别进行了11处和7处小麦大田试验,设对照(不施氮)和施氮(150 kg N·hm^-2)2个处理,测定了小麦生物量、籽粒产量及不同土层(0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm)土壤铵态氮、硝态氮浓度.结果表明: 两地土壤铵态氮浓度均很低,而硝态氮浓度较高,其中硝态氮数量占铵态氮、硝态氮总量的91%,在反映土壤供氮特性方面与两者之和有完全一致趋势.不施氮情况下,永寿0～40、0～60、0～80和0～100 cm土层累积的硝态氮与小麦生物量和产量显著相关;而洛阳无显著相关关系.施氮后,永寿不同深度土层累积的硝态氮与小麦生物量和产量的相关关系显著下降,而洛阳出现负相关;两地小麦产量增量与0～80 和0～100 cm土层累积的硝态氮显著或极显著相关.小麦苗期主要依赖0～20 cm土层硝态氮;返青期、拔节期分别利用0～40 cm和0～60 cm土层硝态氮,成熟期则能利用0～100 cm土层累积硝态氮.小麦收获后对照土壤的铵态氮浓度与播前起始值无明显差异,而硝态氮大幅下降.     

NO3-/NO2-对渤海湾油藏中硫酸盐还原菌SO42-还原活性的抑制效应

长期注水开发促进了渤海湾海域油藏中硫酸盐还原菌(SRP)的生长繁殖,产生了大量H₂S,引起油藏酸化(souring)等问题. 本文首先以改进的API RP 38培养基富集了渤海湾海域某油藏采出井井口采出液中的SRP,再通过批次试验研究了不同浓度NO₃^-和NO₂^-对SRP富集培养物SO₄^2-还原活性的抑制效应. 结果表明： 渤海湾海域油藏中的SRP富集培养物SO₄^2-还原活性较强,SO₄^2-还原速率为10.4 mmol SO₄^2-·d^-1·g^-1 dry cell;加入浓度为0.4、0.8、1.8、4.2 mmol·L^-1NO₃^-时,SRP富集培养物的SO₄^2-还原活性均可被抑制,维持时间分别为5、9、20和大于35 d;加入浓度为0.6、0.9、1.4、2.6或4.6 mmol·L^-1的NO₂^-时,SO₄^2-还原活性也被抑制,维持时间分别为3、12、22和大于39 d. SRP富集培养物具有异化NO₃^-还原成NH₄⁺的代谢途径.当环境中同时存在SO₄^2-、NO₃^-、NO₂^-时,SRP富集培养物优先利用NO₃^-和NO₂^-. SRP富集培养物对电子受体的优先利用及NO₂^-的毒性效应是NO₃^-/NO₂^-抑制渤海湾海域油藏中SO₄^2-还原活性的主要原因.     

应用15N示踪研究欧美杨对PM2.5无机成分NH4+和NO3-的吸收与分配

通过气溶胶发生系统模拟PM2.5颗粒的发生,运用15N示踪技术研究了欧美杨107(Populus euramericana Neva.)对PM2.5中水溶性无机成分NH+4和NO-3的吸收与分配规律。结果表明,欧美杨能够有效吸收PM2.5中的NH+4和NO-3。轻度和重度污染下,欧美杨叶片对NH+4和NO-3的吸收速率均于处理后第1天达到峰值,之后,轻度污染下对NH+4和NO-3的吸收速率迅速降低以后趋于稳定,而重度污染下对NH+4和NO-3的吸收速率缓慢下降至趋于稳定。轻度污染下的欧美杨叶片的15N含量在处理后第1天达到峰值,15N(NH+4)的含量为0.11 mg/g,干重,15N(NO-3)的为0.14 mg/g,干重,之后15N含量迅速下降至趋于稳定。重度污染下的叶片15N含量在处理第1天迅速增长,之后缓慢增长至处理后第7天达到最高值,15N(NH+4)的含量为0.11 mg/g,干重,15N(NO-3)的为0.13 mg/g,干重。处理7 d后,欧美杨不同组织器官吸收或通过再分配获取的15N含量存在差异。轻度污染下,细根对NH+4和NO-3的吸收量最高,树皮、叶柄、叶片次之,髓最低。而重度污染下,叶片对NH+4和NO-3的吸收量最高,细根、叶柄、树皮次之,髓最低。欧美杨各组织器官中NH+4和NO-3的含量均表现为重度污染大于轻度污染,且两种污染程度下的欧美杨各组织器官对NO-3的吸收均大于对NH+4的吸收。重度污染下,欧美杨茎木质部对15N(NH+4和NO-3)的吸收征调能力(Ndff,Nitrogen derived from fertilizer)最大,其次为髓,叶片最小;欧美杨各组织器官中的15N分配率表现为叶片细根叶柄树皮粗根茎木质部髓。研究结果对进一步揭示植物吸收PM2.5的机制及有效利用植物降低颗粒物污染、净化环境提供了重要的科学理论依据。     

茶园及相邻林地土壤N2O排放的垂直分布特征

对茶园及相邻林地土壤N2O排放的垂直分布特征进行研究.结果表明: 在0～100 cm土层,茶园和林地土壤全氮（TN）、N₂O排放速率及积累量均随着土层增加而减少,且茶园均值大于林地.土壤pH、TN、水溶性有机氮(WSON)、微生物生物量氮(MBN)、NO₃^--N及NH₄⁺-N含量随着土层增加总体呈下降趋势,茶园各土层TN、WSON、MBN、NO₃^--N及NH₄⁺-N含量显著大于林地,而不同土层pH值均小于林地.茶园和林地土壤N₂O排放速率与TN、MBN及NH₄⁺-N含量呈显著正相关,而与pH相关性不显著.茶园土壤N₂O排放速率与NO₃^--N含量的相关性显著,与WSON的相关性不显著,而在林地土壤中呈相反趋势.0~100 cm土层内茶园 WSON/SON和N₂O N/MBN平均值大于林地,而MBN/SON平均值小于林地.这表明茶园土壤氮库有较高的代谢效率,N₂O排放速率较高,不利于土壤氮库的储量积累,也不利于维持土壤质量和持续利用的潜力.     

NH4+对L-色氨酸发酵的影响

目的:探究NH₄⁺浓度对大肠杆菌E.coli TRTH发酵生产L-色氨酸的影响。方法:通过外源添加试验,利用30 L发酵罐进行分批补料发酵试验,考察E. coli TRTH发酵生产L-色氨酸过程中生物量、L-色氨酸产量、有机酸含量、耗糖速率、发酵液中NH₄⁺浓度及质粒稳定性变化。建立了大肠杆菌合成L-色氨酸的代谢流平衡模型,应用 MATLAB 软件计算出E. coli TRTH发酵中后期代谢网络的代谢流分布。结果:发酵结果显示,利用NaOH和氨水混合补料,控制NH₄⁺浓度在120 mmol/L以下,菌体能够以较长时间和较高比生长速率保持对数生长,最终菌体生物量和L-色氨酸产量分别提高了12.16%和19.80%。随着NH₄⁺浓度的增加,发酵液中丙酮酸、乳酸及乙酸浓度均略有增加,细胞质粒稳定性下降。控制NH₄⁺浓度在120 mmol/L以下,E. coli TRTH发酵生产L-色氨酸的代谢流量分析结果表明,EMP途径的代谢流量降低7.31%,PP途径的代谢流量增加7.14%,TCA循环的代谢流量降低22.04%。结论:高浓度的NH₄⁺导致菌体生长提前结束,耗糖速率降低,产酸受阻,控制NH₄⁺浓度在120 mmol/L以下,解除了NH₄⁺对菌体生长和产物生成的抑制,使得菌体生物量和L-色氨酸产量大幅提高,实现了高密度发酵培养的目的。     

NH4+离子和Cl-离子影响谷氨酰胺发酵的研究

在微酸性条件下,当有高浓度铵盐存在时,谷氨酸发酵将转向谷氨酰胺发酵。本文阐述了用硫酸铵和氯化铵作氮源时的不同发酵结果,以及用氯化铵时NH₄⁺离子和Cl^-离子对发酵的影响。     

岷江干旱河谷区典型灌木对干旱胁迫的生理生化响应

以岷江干旱河谷区6种典型山地灌木[沙棘(Hippophae rhamnoides)、羊蹄甲(Bauhinia faberi)、白刺花(Sorphora davidii)、锦鸡儿(Caragana arborescens)、三颗针(Berberis sargentiana)、黄栌(Cotinus szechuanensis)]为试材,采用盆栽试验研究了土壤自然干旱胁迫对苗木叶片抗氧化保护酶活性、膜伤害程度以及渗透调节物质的影响,探讨植物应对土壤干旱逐渐加剧的生理生态适应机理。结果表明,植物不同抗氧化保护酶对干旱胁迫及随之而来的氧化胁迫的响应存在一定差异。各灌木的超氧化物歧化酶随着干旱胁迫的增强呈先上升后下降,过氧化物酶在整个胁迫期间表现为逐渐升高,过氧化氢酶的升高则主要发生在胁迫的中后期,表明不同胁迫时期对植物体起主导作用的保护酶不同,三者表现为相互协调的作用方式。随着干旱胁迫的增强,各灌木的丙二醛呈缓慢增加趋势,细胞的膜脂过氧化作用逐渐加强,植物开始遭受一定程度的毒害。沙棘和羊蹄甲叶片的质膜相对透性随胁迫的增强呈现先升后降最终回到初始水平的特点,表明植物可以通过干旱锻炼获得一定的抗旱能力。白刺花和黄栌叶片的质膜相对透性在胁迫的0—4 d保持不变,从8 d开始大幅上升并一直维持在较高水平,说明胁迫初期植物细胞膜的结构和功能还很完整,生理活动仍能正常进行,但从中期开始细胞膜遭受严重破坏。随着干旱胁迫的增强,各灌木叶片的脯氨酸总体均呈增加趋势,表明干旱胁迫下植物通过积累脯氨酸以提高细胞的渗透调节能力。主成分分析表明,6种灌木的抗旱能力由强到弱依次为:羊蹄甲、沙棘、锦鸡儿、黄栌、白刺花、三颗针。综合分析表明,干旱河谷区几种典型灌木可通过提高抗氧化酶活性并积累渗透调节物质对干旱胁迫进行积极的反馈,以减弱逆境胁迫下活性氧的危害,提高细胞的渗透调节能力,减轻细胞遭受的损伤。     

鳞翅目昆虫的温度适应性研究进展

全球气候变化的加剧使温度波动成为影响昆虫生存与繁衍的关键因素之一,对其生长发育、繁殖、种群动态等生命活动产生深远影响。鳞翅目作为昆虫纲中多样性最丰富的类群之一,涵盖多种重要的农林业害虫,研究其温度适应性具有重要意义。本文系统综述了鳞翅目昆虫温度适应性的研究进展,重点探讨温度对生长发育和繁殖的影响、温度驱动的行为适应和分布格局变化等生态响应、生理生化机制和分子调控网络,并分析了相关研究方法。本文揭示了鳞翅目昆虫应对温度胁迫具有独特的体表结构和调控网络,这些发现不仅为解析昆虫适应气候变化的进化机制提供了理论依据,也为制定基于温度敏感性的害虫防控策略奠定了科学基础。     

凋落物与单宁酸对森林土壤无机氮的影响

采用室内培养试验,研究了不同凋落物和单宁酸对森林土壤硝态氮和铵态氮的影响.结果表明：凋落物和单宁酸加入均降低了土壤硝态氮和铵态氮含量.杉木凋落物使红壤硝态氮和铵态氮含量分别降低6.1%～25.9%和19.7%～68.6%.杉木凋落物中黄红壤无机氮含量的降幅大于毛竹,对铵态氮的影响极显著.与对照相比,单宁酸处理能显著降低黄红壤中铵态氮含量,单宁酸浓度越高,其降幅越大,至高浓度(HG)时,其降幅达31.9%～57.8%.随着培养时间的延长,低浓度单宁酸处理(HL)中硝态氮含量降幅逐渐增大,第84天达到4.5%;在HG处理下,第7～28天的硝态氮含量增加了10.3%～18.5%,而第56和85天分别降低23.9%和42.3%.     

温度对川西亚高山3种森林土壤氮矿化的影响

川西亚高山森林群落土壤氮循环对全球气候变化非常敏感。采用室内培养法,研究川西3个森林群落(天然针叶林、云杉人工林和桦木次生林)土壤有机层和矿质土壤层无机氮含量在两个培养温度(20℃和10℃)下4周内动态变化。结果表明:培养4周后,在20℃培养条件下天然针叶林、云杉人工林和桦木次生林硝态氮含量比在10℃培养条件下分别高出104.32%、52.11%和25.57%;而铵态氮含量仅高出10.18%、24.06%和44.82%。有机层土壤氨化速率、硝化速率和净氮矿化速率大多表现为20℃显著高于10℃;相反,温度对矿质土壤层氮转化速率影响大多不显著。此外,天然林土壤净氨化速率、硝化速率和净氮矿化速率均高于桦木次生林和云杉人工林。实验期间,3个森林群落土壤净硝化速率20℃比10℃高79.03%—128.89%,而净氨化速率仅高37.81%—63.33%。综上所述,温度变化对川西亚高山森林土壤氮矿化具有显著影响,而温度效应因森林类型、土壤层次和氮形态而不同。与矿质土壤层相比,土壤有机层氮矿化对温度变化更为敏感。     

临安区不同森林类型竞争指数比较研究

竞争对树木生长有重要影响,通常用竞争指数定量描述树木之间的竞争关系。以浙江省杭州市临安区的乔木林为对象,利用2004年临安区森林资源监测数据,基于Voronoi图的Hegyi竞争指数,在区域尺度上对临安区多种森林类型的竞争关系进行分析。结果表明:在单木水平上,不同森林类型单木的总竞争指数、种内竞争指数、种间竞争指数在胸径5—10 cm最大;单木平均竞争指数随着胸径的增大而降低,胸径>30 cm的竞争压力得以缓解;临安区林木的竞争主要来源于种内竞争,天然林的种内竞争占总竞争指数的比例>50%,人工林的种内竞争占总竞争指数的比例>60%。径级平均总竞争指数、种内竞争指数、种间竞争指数与胸径的关系均服从对数函数关系。在林分水平上,不同森林类型的林分总竞争指数、种内竞争指数、种间竞争指数存在显著差异。平均总竞争顺序为:天然阔叶林>天然针阔混交林>人工针叶林>天然针叶林>人工针阔混交林>人工阔叶林。种内平均竞争顺序为:人工针叶林>天然阔叶林>天然针叶林>天然针阔混交林>人工针阔混交林>人工阔叶林。种间平均竞争顺序为:天...     

A field study on the fate of 15N-ammonium to demonstrate nitrification of atmospheric ammonium in an acid forest soil

To demonstrate the contribution of atmospheric ammonium to soil acidification in acid forest soils, a field study with¹³N-ammonium as tracer was performed in an oak-birch forest soil. Monitoring and analysis of soil solutions from various depths on the¹³N-ammonium and¹⁵N-nitrate contents, showed that about 54% of the applied¹⁵N-ammonium was oxidized to nitrate in the forest floor. Over a period of one year about 20% of the¹⁵N remained as organic nitrogen in this layer. The percentage¹⁵N enrichment in ammonium and nitrate were in the same range in all the forest floor percolates, indicating that even in extremely acid forest soils (pH < 4) nitrate formation from ammonium can occur. Clearly, atmospheric ammonium can contribute to soil acidification even at low soil pH.     

林麝血液生理生化指标的测定

三年来对51头不同年龄阶段健康林麝进行了28项血液生理生化指标的测定,测定结果:成龄麝(＞2.5岁):血钾(8.39±2.70) mmol/L,血钠(145.95±5.28) mmol/L,氯(107.29±2.74) mmol/L,总蛋白(90.58±13.56) g/L,白蛋白(46.07±4.95) g/L;青年麝(1.5 ～2.5岁):血钾(8.19 ±2.71) mmol./L,血钠(145.36±4.34)mmol/L,氯(107.55±3.96) mmol/L,总蛋白(76.79±6.46) g/L,白蛋白(48.87±2.65) g/L;仔麝(＜1.5岁):血钾(10.87 ± 1.65) mmol/L,血钠(141.60 ±3.27) mmol/L,氯(105.24±4.29) mmol/L,总蛋白(76.29±8.24) g/L,白蛋白(40.99±5.14) g/L等.结果表明:青年麝和成龄麝血液各生理生化指标差异不显著,仔麝与青年麝和成龄麝在几项生理生化指标方面有显著差异;林麝血液中钙磷比(0.65)明显低于其他动物.本次生理生化指标的测定,以期为林麝的保护和疾病防治积累资料.     

八种针阔叶幼树清晨叶水势与土壤含水量的关系及其抗旱性研究

一、前言土壤是植物根系的生活环境,是供给植物赖以生存的水分和养分的源泉。干旱区的植物尤其是树木常常由于土壤供水不足而限制其自然分布和生长。根据土壤-植物-大气连续体系     

土壤镉含量对高粱属植物生理生化特性的影响

通过盆栽模拟试验研究了土壤镉(Cd)含量对一年生高粱属植物(甜高粱、高丹草和苏丹革)根系活力、叶片脯氨酸含量和细胞膜透性等生理生化指标的影响.结果表明,土壤Cd含量＞25 ng·kg-1时,3种高粱属植物根系活力均显著下降(P＜0.05);3种高粱属植物叶片中脯氨酸的含量在各浓度处理下均显著增加(P＜0.05);Cd胁迫影响了3种高粱属植物叶片和根系的细胞膜通透性,表现为不同程度的增加.