基于生物标志物指数法的海洋环境评价方法综述

生物标志物对化学污染物具有“早期预警”功能,在海洋环境评价中应用广泛.以生物标志物为基础的综合指数能够整合多种标志物对环境状况的响应,因而成为评价环境质量的有用工具.这些综合指数方法包括多生物标志物污染指数(MPI)、综合生物标志物响应指数(IBR)、生物效应评价指数(BAI)、生物标志物响应指数(BRI)、健康状态指数(HIS)等.本文从生物标志物指标体系确定、综合指数计算方法、污染程度分级、应用效果等方面对这些评价方法进行综述,并对基于生物标志物指数的海洋环境评价方法存在的问题和改进建议进行了探讨.     

香溪河大型底栖动物群落结构季节动态

通过大型底栖动物的量化监测,对香溪河水系大型底栖动物季节动态进行研究.共采集大型底栖动物197种,隶属6纲68科,其中,四节蜉、高翔蜉、短尾石蝇为该水系优势类群,不同季节间大型底栖动物优势类群组成存在较大差异.大型底栖动物群落结构以冬季最为复杂,春、秋季次之,夏季相对简单.大型底栖动物功能摄食类群以集食者占优,其次为刮食者、捕食者和滤食者,撕食者丰度最小.典型对应分析表明,不同季节影响底栖动物群落结构的因子差异较大;夏季和秋季营养盐对底栖动物群落结构影响较大,水深对各季度大型底栖动物群落结构均有影响.     

基于浮游植物生物完整性指数的湖泊生态系统评价——以2012年冬季太湖为例

依据2012年12月对太湖29个样点和同一地理区划4个湖、库的浮游植物和环境变量的监测结果,应用生物完整性理论和方法,构建冬季太湖浮游植物生物完整性指数,评价冬季太湖水生态健康质量。采用干扰程度最小系统法定义筛选确定参照点,对51个候选参数进行分布范围筛选、判别能力分析、参数间相关性分析,获得了太湖枯水期P-IBI指数的6个构成参数:总分类单元数、硅藻门分类单元%、细胞Simpson指数、细胞密度、硅藻门细胞密度%和绿藻门个体密度%。采用比值法统一各参数的量纲,累加后得到枯水期太湖P-IBI分值,并划分健康评价标准。应用P-IBI对冬季太湖水生态进行评价,8个参照点中1个点位评价结果为健康其余7个为亚健康;25个受损点中,2个点位为亚健康,9个点位为一般,12个点位为差,2个点位为极差。太湖总体受到了不同程度的人为干扰,东太湖湖区水生态状况最好,评价结果多为亚健康或一般;竺山湖、贡湖、东部沿岸和西部沿岸次之;南部沿岸和湖心区最差,湖心区有2个点位评价结果为极差。与冬季太湖P-IBI指数显著相关的水化学因子是氨氮和总磷含量。     

不同斑块类型的景观指数粒度效应响应——以无锡市为例

斑块类型与景观格局粒度效应响应关系密切。以无锡市为研究区域,针对地区社会经济活动频繁、人为干扰强烈和生态脆弱等特性,以土地利用类型、热力等级和生态贡献为斑块类型划分依据,构建出对应的3种不同景观格局。在相同粒度变化情况下,选用了19个景观水平指数和Moran's I指数,分析了不同景观格局粒度效应的响应情况。结果表明,随粒度变粗:1)土地利用类型、热力等级和生态贡献斑块的部分景观指数响应曲线变化剧烈程度依次减弱;2)3类斑块的Moran's I指数均存在尺度效应。其中,土地利用类型和生态贡献斑块的Moran's I指数存在负相关,热力等级斑块没有。生态贡献斑块响应曲线在正相关区域内变化相对平缓,土地利用类型与热力等级斑块响应曲线变化趋势相反;3)指数反映的第一临界粒度基本一致,但景观指数响应曲线的临界现象更为明显。总体上,不同类型斑块在同一研究区构成的景观格局、指数响应曲线变化趋势和第一临界粒度都较为相似;斑块类型对景观指数粒度效应响应存在影响,但还有待深入探讨。     

城镇化进程中居民生活消费的生态环境压力评估—— 以江苏省江阴市为例

消费问题是区域生态环境压力增大和生态环境问题产生的根本原因。提出人口环境消费的概念和理论模型,并在生态足迹理论和方法的支撑下分别计算江苏省江阴市1997～2004年城镇居民和农村居民生活消费的环境压力;采用SPSS14.0软件,分析城镇和农村居民这两类人群人均环境消费的变化规律及其影响因素,并通过建立多元线性回归预测模型,估算在城镇化快速发展的情况下江阴市人口环境消费期望值。研究表明：江阴市城镇居民人均环境消费从1997年的1.395hm^2上升到2004年的1.960hm^2,年均递增0.081hm^2;农村居民则从1997年的1.345hm^2上升到2004年的1.465hm^2,年均递增0.017hm^2。城乡居民人均环境消费与人均可支配收入、人均受教育年限、恩格尔系数、人均地区生产总值等社会经济指标呈显著线性相关。预计到2010年城乡居民人均环境消费将分别达到2.258hm^2和1.919hm^2,到2020年将分别达到2.807hm^2和2.303hm2;2010年和2020年区域生态赤字将比2004年分别增长55%和107%,给区域生态环境造成巨大压力。为有效缓解区域环境压力,论文提出合理控制区域人口规模和城镇化发展速度,大力发展生态产业,培养可持续消费观念,引导绿色、健康和环境友好型的消费模式等对策措施。     

基于多种方法的景观格局动态变化综合分析——以辽宁省铁岭市为例

景观格局变化一直是景观生态学研究的核心问题之一,也是相关生态和环境过程研究的基础.本文应用3S技术,综合传统的空间统计分析、转移矩阵、景观指数和景观动态指数、Kappa指数系列,并引入模糊Kappa指数方法,以铁岭市2002-2011年间景观格局变化为例进行了综合研究.结果表明:铁岭市景观空间格局在研究时段内发生一定程度的变化.旱地面积大幅增加,水田面积明显减少,各景观类型之间均有相互转化.景观格局总体的变化趋势是形状趋于复杂、异质性增加、破碎化加剧,人为干扰的影响较明显.研究区域2002-2007年综合景观动态度指数明显高于2007-2011年,景观动态总体呈现放缓趋势.通过Kappa指数系列可知,研究时段内研究区景观变化由景观类型之间变化为主逐渐转变为各类斑块位置上的变化为主.应用多种方法进行综合分析更能全面有效地反映景观格局变化.     

近岸海域生态质量状况综合评价方法——以同安湾为例

基于国外近岸海域生态质量状况综合评价方法,结合我国海洋环境质量评价的研究现状,从生物要素以及水质和沉积物的物理化学要素中筛选出11个指标构成近岸海域生态质量状况综合评价指标体系;综合考虑国内外的评价标准,确定了优、良、中、差、劣5个生态质量状况等级的评价标准;采用层次分析和模糊数学的方法构建近岸海域生态质量状况综合评价方法,并通过同安湾生态质量状况等级与较大的人为扰动以及污染物浓度分布的相关分析对该评价方法进行验证.结果表明:同安湾生态质量状况综合评价等级为中级,处于向差过渡的状态,受人为扰动较大;该方法能够较好地反映主要的人为环境压力和风险因子,同时对未超标的污染因子有一定的预警作用.     

基于AD-AS模型的海岸带生态系统综合承载力评估——以舟山海岸带为例

以舟山海岸带为研究区域,结合采样数据和社会经济发展数据,构建以社会因子、经济因子和自然因子为3个维度因子的海岸带生态系统综合承载力评估的指标体系。并参照经济学中的AD-AS模型,改进成综合总供给-综合总需求模型(SAD-SAS模型),根据生态系统中总供给与总需求之间的平衡关系,来计算舟山海岸带综合承载力量值,并尝试将海岸带综合承载力值的分类标准在原来的基础上分为5类,最后评价其所处的承载力水平。研究结果表明:舟山海岸带综合承载力在2005—2008年时处于微幅上升的阶段,年均增速为6.5%,在2008—2009年开始出现稍微的下降,下降幅度为3%;SAD-SAS模型作为生态学与经济学交叉的模型,为海岸带综合承载力评价提供了一种新思路。     

生态资产核算及变化特征评估——以内蒙古兴安盟为例

生态资产是自然资源资产的重要组成部分,生态资产核算对完善自然资源负债表编制具有一定的意义。以兴安盟为例,通过对森林、灌丛、草地和湿地生态资产数量、质量和变化情况的评估,核算了兴安盟生态资产综合指数,即反映生态资产数量和质量的综合指标;编制了生态资产实物量变化表和生态资产实物量损益表。结果表明,2000—2010年,兴安盟森林面积增加1.1%,草地、湿地面积分别下降1.7%、3.8%,但森林和草地的质量提高显著,所以生态资产综合指数提高了2.16%。生态资产核算作为评价领导干部在任期间是否落实生态环境质量底线、生态保护红线要求的有效工具,为推动兴安盟生态文明建设提供一定的参考。     

区域生态安全预警指数——以辽河流域为例

生态安全不仅体现在某个时间段的状态上,还与安全隐患密切相关,区域生态安全是安全状态、隐患因素、演变趋势、时间、空间以及安全主体的函数.只有将其状态和隐患结合起来研究,才能科学而正确地对生态安全未来演变趋势做出判断,实现生态安全危险状态的预警.文章以辽河流域为例提出预警指数测算方法:①确立生态安全状态--隐患综合评价指标体系.②采用数学方法计算安全状态指数.③采用安全评价方法计算隐患指数.④根据多目标决策准则,采用状态指数和和隐患指数的并合方法计算预警评价的结果指数.评价结果与实地考察情况基本一致,可以为决策部门提供生态安全预警依据.     

两株镰孢菌的鉴定及其粗毒素对甜瓜幼苗的化感作用

从甜瓜枯萎病发病植株及其根际病土中分离到8株真菌,以甜瓜品种“西甜1号”为材料,采用回接试验和种子萌发试验确定真菌分离物对甜瓜的致病性和生长抑制作用;通过测定盆栽幼苗根系诱导酶活性、抗性物质含量及细胞膜相对透性,研究两株有害真菌粗毒素对甜瓜幼苗的化感作用;根据形态学特征及ITS序列分析对两株有害真菌进行初步鉴定.结果表明： 两株有害真菌TF和HF粗毒素对甜瓜种子萌发以及胚轴、胚根生长具有抑制作用,可导致甜瓜幼苗根系丙二醛(MDA)含量、可溶性蛋白含量及细胞膜相对透性增加,其中TF粗毒素原液处理下甜瓜幼苗根系MDA含量和细胞膜相对透性较对照分别增加108.6%和40.6%.两株有害真菌粗毒素可提高甜瓜幼苗根系保护性诱导酶活性,其中,TF粗毒素10倍稀释液处理下根系苯丙氨酸解氨酶(PAL)和过氧化物酶(POD)活性较对照分别增加25.6%和23.2%;HF粗毒素原液处理下根系PAL活性较对照提高30.0%.两株有害真菌TF和HF初步鉴定为木贼镰孢菌(Fusarium equiseti)和层出镰孢菌(F. proliferatum).两株镰孢菌虽然不能通过回接侵染甜瓜,但能通过分泌毒素影响甜瓜正常生长和生理生化代谢,同时提高甜瓜根系保护性诱导酶活性,具有有害和有益双重作用,其化感危害是引起甜瓜连作障碍的主要原因之一.     

温度、盐度和pH对尼罗罗非鱼性别分化的影响

采用Box Behnken设计及响应曲面法研究了温度(20～36 ℃)、盐度(0～16)和pH(5.5～8.5)3个主要环境因子对吉富品系尼罗罗非鱼性别分化的影响.结果表明： 温度的一次和二次效应分别对吉富罗非鱼性别分化的影响显著.盐度和pH的一次和二次效应分别对吉富罗非鱼性别分化的影响不显著,3个环境因子中任意2个因子之间的互作效应都不显著.采用响应曲面法分析发现,随着温度的升高,吉富罗非鱼的雄性率呈逐渐上升的趋势;温度为36 ℃、盐度为8、pH为8.5时,吉富罗非鱼最大雄性率可达80%.建立雄性率与温度、盐度和pH三者之间关系的模型方程,并剔除相关不显著的因子后,得到雄性率与温度之间的模型方程,可用于预测吉富罗非鱼雄性率的变化.     

与中红侧沟茧蜂生境与寄主定位相关的玉米及棉铃虫幼虫体表挥发性成分的提取与鉴定

【目的】鉴定玉米Zea mays L.和棉铃虫Helicoverpa armigera (Hübner)幼虫体表挥发性成分中对中红侧沟茧蜂 Microplitis mediator (Haliday)具有生境与寄主定位作用的信息化合物,从化学生态学的角度研究玉米-棉铃虫-中红侧沟茧蜂三重营养关系,解释中红侧沟茧蜂寻找寄主的过程中的信息识别机制,为害虫的综合防治的“推-拉”方法提供一定的理论基础。【方法】利用触角电位仪(EAG)、触角电位联用仪(GC-EAD)、气质联用仪(GC-MS)及“Y”型嗅觉仪确定玉米和棉铃虫幼虫体表提取物的信息化合物。在室内利用玉米以及棉铃虫幼虫体表挥发物标准品化合物以及模拟混合物,使用“Y”型嗅觉仪进行中红侧沟茧蜂成虫行为反应试验。【结果】玉米挥发物中有11种化学成分,棉铃虫幼虫体表挥发物中有6种化学成分对中红侧沟茧蜂的触角具有电生理活性,其中4种成分在两种挥发物中都存在。室内行为反应试验发现：与正己烷对照相比,玉米的模拟组分对雌、雄蜂均表现出显著（P<0.05）的诱引作用;棉铃虫1龄幼虫体表模拟组分对雌蜂具有极显著的诱引作用（P<0.01）,对雄蜂具有显著的诱引作用（P<0.05）;棉铃虫2龄幼虫体表模拟组分对雌蜂具有显著的诱引作用（P<0.05）。【结论】本研究证明了玉米以及棉铃虫幼虫体表挥发物中分别存在11种（庚醛、2-己醇、1-己醇、1-辛烯-3-醇、壬醛、葵醛、苯甲醛、反式-2-壬烯-1-醇、己酸、苯基乙醇、月桂醇）和6种（2-己醇、己酸乙酯、1-己醇、壬醛、辛酸乙酯、癸醛）中红侧沟茧蜂生境及寄主定位的化学信息物质。     

土壤类型与作物基因型对花生籽实镉积累的影响

以花生主产区的棕壤和潮土为供试土壤,以种植面积最大的白沙1016、花育22和湛油27基因型花生(Arachis hypogaea)为供试作物,采用不添加Cd(对照)和添加Cd(1.5 mg·kg^-1)处理进行盆栽试验,研究土壤类型和作物基因型对花生籽实Cd积累的影响.结果表明：两种土壤对照处理的3种基因型花生籽实Cd含量均低于国家食品安全标准,而Cd处理下均高于食品安全标准. 同种土壤Cd处理3种基因型花生籽实Cd含量显著高于对照,不同基因型间表现为湛油27＞白沙1016＞花育22,棕壤花生籽实Cd含量及总量均高于潮土. 对照处理3种基因型花生籽实Cd生物富集系数均大于1.0,Cd处理下多小于1.0,表明花生籽实对土壤中Cd的累积能力较强,土壤Cd含量进一步增加时,其生物富集能力降低.     

山东不同地区韭菜迟眼蕈蚊共生菌Wolbachia 的检测及鉴定

【目的】为了揭示山东省韭菜迟眼蕈蚊Bradysia odoriphaga Yang et Zhang种群共生菌 Wolbachia 的感染率及其分类地位,探讨该共生菌对韭菜迟眼蕈蚊的潜在影响。【方法】利用线粒体细胞色素氧化酶I（mtCOI）基因引物（LCO1490/HCO2198）,通过扩增测序和序列比对对采自山东省12个地区的根蛆种群进行了分类鉴定。在上述基础上,利用 Wolbachia 的16S rDNA和 wsp 基因特异引物（分别为16S-F/16S-R和81F/691R）对鉴别出的11个韭菜迟眼蕈蚊种群体内Wolbachia 感染情况进行了PCR检测;对感染个体体内 Wolbachia 依据16S rDNA基因片段序列进行分类鉴定。【结果】山东省12个根蛆种群中,11个种群为韭菜迟眼蕈蚊种群。基于 Wolbachia 的16S rDNA基因特异引物检测结果发现,这些韭菜迟眼蕈蚊种群广泛感染 Wolbachia （感染率为6.67%~93.33%）,而利用wsp 基因特异引物检测的感染率（0.00%~40.00%）相对较低些。基于 Wolbachia 的16S rDNA基因构建系统发育树表明,这些韭菜迟眼蕈蚊种群感染的Wolbachia 全部属于A组。【结论】确定了 Wolbachia 在山东省韭菜迟眼蕈蚊体内的感染率及其分类地位,为研究 Wolbachia 对韭菜迟眼蕈蚊生物学及生态学的影响奠定了基础。     

不同土壤水分下山杏光合作用CO2响应过程及其模拟

在半干旱黄土丘陵区,以2年生盆栽山杏为材料,应用CIRAS-2型光合作用系统,测定了8个土壤水分梯度下山杏光合作用的CO₂响应过程,并采用直角双曲线模型、指数方程和直角双曲线修正模型对其CO₂响应数据进行拟合,分析了山杏光合作用与土壤水分的定量关系.结果表明: 山杏CO₂响应过程对土壤水分有明显的阈值响应特征.维持山杏叶片较高的光合速率(P_n)和羧化效率(CE)的土壤相对含水量(RWC)在46.3%～81.9%,在此水分范围内,光合作用没有发生明显的CO₂饱和抑制现象;当RWC超出此范围,土壤水分升高或降低均明显降低山杏叶片的光合能力(P_{n max})、CE和CO₂饱和点(CSP).在不同土壤水分条件下,3个模型对山杏CO₂响应数据的模拟效果有明显差别.在46.3%～81.9%土壤水分范围内,3个模型均能较好地拟合山杏CO₂响应过程及其特征参数CE、CO₂补偿点(Γ)和光呼吸速率(R_p),其拟合精度均表现为直角双曲线修正模型＞指数方程＞直角双曲线模型;当土壤水分含量过高(RWC＞81.9%)或过低(RWC＜46.3%)时,只有直角双曲线修正模型能较好地拟合山杏CO₂响应过程及其特征参数.RWC在46.3%～81.9%范围内,山杏具有较高的光合作用效率;与传统直角双曲线模型和指数方程相比,直角双曲线修正模型具有更好的适用性.     

灰飞虱体内类酵母共生菌异常毕赤酵母的分离培养及其对杀菌剂的敏感性

【目的】随着杀虫剂等化学农药的大规模使用,灰飞虱Laodelphax striatellus的抗药性不断增强,防治效果下降,因此寻找新的防治方法尤为重要。本研究探索使用杀菌剂来减少灰飞虱体内共生菌的数量,以降低灰飞虱的活力,为"抑菌防虫"提供理论依据。【方法】对灰飞虱体内的类酵母共生菌(yeast-like symbiotes,YLS)进行离体培养并鉴定,测定离体培养YLS对不同浓度不同种类杀菌剂的敏感性,将对其抑制作用明显的杀菌剂喷施于麦苗,待灰飞虱取食后统计灰飞虱死亡率、体重,并通过荧光定量PCR检测体内共生菌的数量变化。【结果】离体培养得到1株YLS,经碳源同化实验和18S r DNA分子鉴定,将该菌株归为异常毕赤酵母Pichia anomala,以变性梯度凝胶电泳(denatured gradient gel electrophoresis,DGGE)技术验证了该菌株在灰飞虱体内的存在。对杀菌剂敏感性的测定结果显示,70%丙森锌和50%戊唑醇+25%肟菌酯对P.anomala抑制效果明显,而氟吡菌胺+霜霉威盐酸盐(687.5 g a.i./L)与40%嘧霉胺对P.anomala的抑制效果较差。用对P.anomala抑制效果明显的两种杀菌剂(70%丙森锌和50%戊唑醇+25%肟菌酯)以800 mg/L浓度喷施麦苗,灰飞虱取食喷施麦苗后的死亡率分别达到46.7%与63.3%,显著高于对照,而体重比对照组显著低。荧光定量检测结果表明,灰飞虱体内3种共生菌(Noda菌、季也蒙毕赤酵母和异常毕赤酵母)的数量在使用了各种杀菌剂后均显著降低。【结论】结果说明,体外喷施杀菌剂对灰飞虱体内共生菌有抑制作用,进而对灰飞虱的生长存活产生影响,这为杀菌剂与杀虫剂的协同使用防治灰飞虱奠定基础。     

中国新外来害虫——洋白蜡卷叶绵蚜

在北京的洋白蜡Fraxinus pennsylvanica Marsh.上发现了一种卷叶绵蚜,小枝端部卷叶里的蚜群在植物生长季节均有发生,绵蚜的寄生造成卷叶,部分卷叶会枯黄,影响美观。这是一种我国新记录的外来种,为原产于北美的洋白蜡卷叶绵蚜Prociphilus fraxinifolii(Riley,1879)。本文描述了该种绵蚜的鉴别特征,记录了其5种捕食性天敌(异色瓢虫Harmonia axyridis,大草蛉Chrysopa pallens,黑带食蚜蝇Episyrphus balteata,食虫齿爪盲蝽Deraeocoris punctulatus和斑楔齿爪盲蝽Deraeocoris ater)和3种访问的蚂蚁(日本弓背蚁Camponotus japonicus,丝光褐林蚁Formica fusca和黑褐草蚁Lasius niger)。     

骆驼斯氏副柔线虫病传播媒介西方角蝇和截脉角蝇的幼虫龄期划分

【目的】本研究旨在找出区分西方角蝇Haematobia irritans和截脉角蝇H.titillans幼虫龄期划分标准,为准确鉴定两种角蝇各龄幼虫,研究斯氏副柔线虫在角蝇体内的发育过程,以及制定防控骆驼斯氏副柔线虫病的有效措施等奠定基础。【方法】采用实验室人工孵育两种角蝇幼虫的方法,分别测量不同发育阶段幼虫的虫体长、咽骨体长和咽骨体宽3项指标,利用SPSS Statistics 19.0统计软件对数据进行处理,结合Crosby生长法则和线性回归的方法进行分析,比较两种角蝇幼虫之间差异,以确定两种角蝇幼虫最佳龄期划分标准。【结果】结果表明,两种角蝇的幼虫均分为3龄,咽骨体是两种角蝇幼虫龄期划分的特征性结构,两种角蝇各龄幼虫相同指标的测量值随龄期的增长呈现出相同的增长规律。咽骨体长是划分两种角蝇幼虫龄期的最佳测量指标,咽骨体宽可作为分龄的辅助指标;两种角蝇相邻龄期幼虫的体长变化范围存在相互重叠,不能准确划分角蝇幼虫龄期。【结论】研究表明通过西方角蝇和截脉角蝇幼虫咽骨体的形态特征可简便、快速和准确地鉴定两种角蝇幼虫的龄期。