太岳山不同郁闭度油松人工林降水分配特征

利用2011年5-9月生长季观测的30场降雨数据,分析了山西太岳山不同郁闭度下油松人工林林冠截留、穿透雨以及树干茎流与降雨量的关系,以及林冠截留过程的特点.结果表明:(1)实验观测期间,该地区降雨总量为634.79mm,单次平均降雨量为21.16mm,单次最大降雨量为58.15mm,单次最小降雨量为0.54mm.其中,8月份的降雨总量最大,为190.77mm,6月份的降雨总量最小,为41.81mm.(2)郁闭度为0.8的油松人工林林冠截留量与降雨量呈一元线性关系,郁闭度为0.7、0.6和0.5均呈幂函数关系;对于各郁闭度的油松人工林,其林冠截留率与降雨量均呈对数函数关系;穿透雨量、树干茎流量与降雨量均呈明显的一元线性关系,穿透雨量和树干茎流量都随着降雨量的增加而增加.(3)不同郁闭度油松人工林之间林冠截留、穿透雨和树干茎流不同,总的趋势为随着郁闭度的减小,林冠截留量减小,穿透雨量增大,树干茎流量增大.林冠截留量与郁闭度表现出正相关关系,而穿透雨量、树干茎流量都与郁闭度表现出负相关关系.(4)各郁闭度林冠截留量、穿透雨量和树干茎流量的月动态变化与总降水量的月变化基本一致.     

西藏原始林芝云杉林雨季林冠降水分配特征

利用2006-2007年对西藏米林县南伊沟原始林芝云杉(Picea likiangensis var.linzhiensis)林林外降水、穿透水和树干茎流定位观测数据,对林芝云杉林的林冠降水再分配特征进行研究。结果表明:西藏南伊沟的年降水量为716.4mm,主要集中在4-9月份,占全年降雨量的86.95%。在林芝云杉的生长季节(4-10月份),林冠截留量为338.6mm,占同期林外降水量的51.60%;林内穿透水量为316.3mm,占同期林外降水量的48.21%;树干茎流量仅为1mm,仅占0.19%。林内穿透水(Tp)、树干茎流(Sf)、林冠截留量(Ip)及林冠截留率(PIp)与林外降水量(p)之间的关系分别为:Tp=0.8622p-3.5229,r=0.9964;Sf=0.0004p1.4586,r=0.9458;Ip=1.2222p0.6341,r=0.874;PIp=253.6p-0.7008,r=0.9732。林芝云杉林雨季林冠降水的分配规律与该森林结构复杂、林分年龄高、胸高断面积大密切相关,说明该森林在涵养水源和保持水土等方面发挥着重要的作用。     

降雨特征对红锥人工林降水分配格局的影响

明析红锥人工林降雨特征对降水分配格局的影响,为南亚热带人工林可持续经营提供基础支撑。以34年生红锥人工林为研究对象,测定了2017年1—12月的大气降水、穿透雨和树干茎流。结果表明:年降雨总量945.9 mm,穿透雨、树干茎流、林冠截留分别占大气降水的43.9%、0.5%、55.6%。产生穿透雨和树干茎流的最小降雨量分别为0.6和3.8mm。降水分配格局具有季节波动性,穿透雨率夏季最小,冬季最高,树干茎流率和林冠截留率则反之。小而短的降雨事件导致低的净雨量输入和高的林冠截留量。4个降雨因子中(降雨量、降雨强度、降雨历时和雨前干燥期),降雨量是对降水分配格局最具影响力的变量,降雨强度对树干茎流率有显著影响,降雨历时对穿透雨率和林冠截留率有显著影响,而雨前干燥期对降水分配格局中的3个分量均没有显著性影响。多元线性回归分析表明,降水分配格局中的3个分量对降雨特征的响应并不是同步的,树干茎流受降雨特征的影响小于穿透雨和林冠截留。     

森林降水酸度及电导率的时空变化

在离大气污染源距离不同的两片杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林中建立监测场,对降水化学进行了为期3年(1994～1996)的定位监测。降水通过林冠截留后,其酸度和电导率均明显增加,尤以树干径流为显著。在 FFC监测场,降雨、穿透雨和树干径流雨量加权平均pH值分别为6.13、6.06和4.18,在XQF监测场,其相应的数值分别为5.86、5.67和3.37;降雨和穿透雨的酸度表现出一定的季节变化动态,其最低月均pH值出现在夏委,最高值在冬季。在FFC监测场,降雨、穿透雨和树干径流雨量加权平均EC值分别为28.51μs·cm-1、63.71μs·cm-1、240.85μs·cm-1,在XQF监测场,其相应的数值分别为36.99μs·cm-1、66.41μs·cm-1、501.85μs·cm-1：降水电导率表现出显著一致的季节变化格局,其月均值均以夏季最低,冬季最高,春秋季居中,这种格局强烈受降雨量的影响。离污染源较近的XQF监测场,降水酸度和电导率明显高于相对未受污染的FFC监测场。     

广州市3种典型绿化树冠层降水再分配对重金属元素沉降的影响

植物冠层降水再分配对化学物质迁移过程具有重要影响.以广州市3种典型绿化树王棕(Roystonea regia)、榕树(Ficus microcarpa)和大花紫薇(Lagerstroemia speciosa)为研究对象,通过实验观测、样品收集和分析测试,研究2018年10月—2019年9月3种绿化树冠层降水再分配过程...     

北京西山地区油松林水文过程中营养元素迁移特征

对北京西山地区31a油松林降水化学进行定位监测与分析.结果表明：（1）大气降水流经油松林过程中,其营养元素（除Na^＋外）的浓度出现梯度变化：树干茎流高于穿透雨高于大气降水,并且有明显的月际变化,表明从林冠、树干淋洗大量的营养元素,林冠和树干中养分元素迁移是森林生态系统养分循环重要的组成部分.（2）营养元素变化中,浓度差异变化较大的元素是NO3^--N和K^＋,NO3^--N在穿透雨和树干茎流的浓度分别是大气降水的4.4倍、9.9倍,它们中的K^＋浓度分别为大气降水的4.1倍和8.1倍.（3）降水经过油松林,养分淋溶总量为54.12kg hm^-2,淋溶量较多的元素是Ca和K,淋溶强度最大的元素是K^＋.（4）北京西山地区大气降水输入林地的养分66.38kg hm^-2,较多的元素是Ca、N.降水经过油松林输入林地养分总量为120.50kg hm^-2,Ca元素最高,为61.22kg hm^-2,其次是N元素（NH4^＋-N＋N3^--N）,为31.34kg hm^-2,K元素为16.49kg hm^-2,Mg元素为8.11kg hm^-2,Na元素最少,为3.34kg hm^-2.     

马尾松人工林林冠层 降雨再分配及其氮磷特征

为了解马尾松(Pinus massoniana)人工林的降雨分配及对氮磷的截留作用,研究了宜宾高县来复镇18和32年生马尾松人工林的大气降雨量、穿透雨量和树干茎流量,并对其全磷(TP)、铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)进行了测定。根据月降雨量的变化情况,将7—11月份划分为雨季、1—4月份划分为旱季。降雨量级大小影响林冠层截留量及其氮磷含量。不同林龄的马尾松林大气降雨、穿透雨和树干茎流中截留量的变化趋势与降雨量级的大小呈正相关,旱季林冠截留量小于雨季的截留量。马尾松人工林旱季大气降雨、穿透雨和树干茎流中的TP、NH4+-N、NO3--N月平均含量显著高于雨季,TP、NH4+-N、NO3--N含量在不同月份之间的变化明显,但18和32年生马尾松人工林林冠截留的N、P总含量差异不显著。大气降雨、穿透雨和树干茎流中的N、P含量与降雨量之间存在显著的负相关。     

秦岭天然次生油松林冠层降雨再分配特征及延滞效应

为了研究秦岭典型地带性植物油松林冠层降雨再分配特征及延滞效应,选择陕西宁陕县秦岭森林生态系统国家野外科学观测研究站55龄天然次生油松林,从2006-2008年(5-10月份)对林外降水、穿透降雨和树干茎流进行定位观测。利用其中100次实测数据进行分析研究,结果表明:总降雨量为1576.4 mm,穿透降雨量为982.9 mm,树干茎流量为69.5 mm,冠层截留量为524. 0mm,分别占总降雨量的62.4%、4.4%和33.2%。降雨分配与降雨量级密切相关,降雨量级增大,穿透降雨率和茎流率呈增大趋势,截留率呈降低趋势,变化幅度分别为46.6%-68.9%、0.8%-9.2%、53.4%-22.0%。穿透降雨量、树干茎流量和林冠截留量与林外降雨量之间的关系分别为:TF=0.6548P-0.4937,R²＝0.9596;SF=-0.2796+0.0452P+0.0005P²,R²＝0.8179;I=0.5958P^0.8175,R²＝0.8064。降雨事件发生后,穿透降雨和树干茎流出现的时间与降雨发生的时间并不同步,均表现出一定的延滞性,随着降雨量级增大,滞后时间表现出逐渐缩短的趋势((78.5±8.8)-(16.0±0.0) min,(111.0±33.0)-(41.2±0.0) min)。降雨终止时,特别是当降雨量>10.0 mm,穿透降雨终止时间也存在一定的延滞性((3.2±2.6)-(12.0±0.0) min)。但树干茎流终止时间先于降雨终止时间,降雨量级越小,树干茎流终止时间愈早((-58.3±21.5)-(-9.8±0.0) min)。     

六盘山华山松(Pinus armandii)林降雨再分配及其空间变异特征

利用2004和2005年生长季(6～9月份)六盘山自然保护区的香水河小流域内华山松天然林的穿透降雨、树干径流和冠层截留量观测资料,通过对华山松林降雨再分配特征和穿透降雨空间变异及其影响因素的综合分析,所得结果表明华山松天然林的穿透降雨量、树干径流量和冠层截留量,分别占大气降雨量的84.34%、0.72%和14.94%.穿透降雨在林内具有较大的空间变异,其变异程度随降雨量的增加而减小,冠层对穿透降雨具有一定的聚集效应,降雨量越高时效应越明显; 华山松冠层结构特征是影响穿透降雨的重要因素, 叶面积指数、冠层覆盖度、冠层厚度及距树干的距离等都会影响穿透降雨的空间分布,其中以叶面积指数的影响最大.由分析结果可知,冠层结构特征是决定大气降雨再分配和空间变异的重要生态因素之一.     

碱性土壤盐化过程中阴离子对土壤中镉有效态和植物吸收镉的影响

镉是土壤环境中对土壤质量有着极其重要影响的污染物之一,低含量下就能对人体和动物产生危害.镉在土壤中的有效态既决定了它的生物有效性及对环境的危害程度,又是人们对受污染土壤进行治理和修复的基础.作为盐化土壤中的典型组分,无机盐不可避免对镉的有效态及生物有效性等地球化学行为产生明显影响.研究了碱性土壤盐化过程中无机盐阴离子对土壤中镉有效态和植物吸收镉影响.研究方法为:以钠盐为例,实验研究了碱性土壤盐化过程中无机盐阴离子对土壤中镉有效态的影响;通过油菜种植试验,分析了无机盐阴离子对土壤中镉生物有效性的影响.研究结果表明,土壤盐化过程中,土壤溶液中Cl-浓度较低时,土壤中镉的有效态含量随Cl-浓度增加而增大,但当土壤中Cl-/Cd的比值大于100∶1时,土壤中镉的有效态含量达到最大值.土壤溶液中SO42-含量对土壤中镉有效态含量的影响不明显;随着土壤溶液中HCO3-含量的增加,土壤中镉的有效态含量明显减少.由于Cl-、SO42-是土壤溶液中的主要成分,随着盐度的增加,镉的有效态含量增加.油菜种植试验显示,当土壤中Cl-的含量增加时,土壤中镉的有效态含量增加,有利于植物对镉的吸收,因此油菜中镉的含量随土壤中Cl-的含量增加而增加,但当土壤有效态含量超过2 mg/kg后,油菜吸收镉已经达到最大.随着土壤溶液中SO42-浓度的增加,油菜中镉含量基本不变;土壤溶液中HCO3-的含量增加,植物中镉的含量随土壤中HCO3-含量增加而减少.这些特征与土壤镉有效态变化相吻合.通过各种措施控制土壤盐度和调节阴离子类型和含量,有利于降低土壤中镉的有效态含量,减轻镉的活化;农业生产中适当调整无机肥料的种类,可以减少农作物对镉的吸收.     

On the limited recognition of inorganic surfaces by short peptides compared with antibodies

The vast potential applications of biomolecules that bind inorganic surfaces led mostly to the isolation of short peptides that target selectively specific materials. The demonstrated differential affinity toward certain surfaces created the impression that the recognition capacity of short peptides may match that of rigid biomolecules. In the following, we challenge this view by comparing the capacity of antibody molecules to discriminate between the (100) and (111A) facets of a gallium arsenide semiconductor crystal with the capacity of short peptides to do the same. Applying selection from several peptide and single chain phage display libraries, we find a number of antibody molecules that bind preferentially a given crystal facet but fail to isolate, in dozens of attempts, a single peptide capable of such recognition. The experiments underscore the importance of rigidity to the recognition of inorganic flat targets and therefore set limitations on potential applications of short peptides in biomimetics. Copyright © 2014 European Peptide Society and John Wiley & Sons, Ltd.     

Variation of soil and biomass carbon pools in beech forests across a precipitation gradient

Temperate forests have recently been identified as being continuing sinks for carbon even in their mature and senescent stages. However, modeling exercises indicate that a warmer and drier climate as predicted for parts of Central Europe may substantially alter the source/sink function of these economically important ecosystems. In a transect study with 14 mature European beech (Fagus sylvatica L.) forests growing on uniform geological substrate, we analyzed the influence of a large reduction of annual precipitation (970–520 mm yr^?1) on the carbon stocks in fast and slow pools, independent of the well‐known aging effect. We investigated the C storage in the organic L, F, H layers, the mineral soil to 100 cm, and in the biomass (stem, leaves, fine roots), and analyzed the dependence of these pools on precipitation. Soil organic carbon decreased by about 25% from stands with > 900 mm yr^?1 to those with < 600 mm yr^?1; while the carbon storage in beech stems slightly increased. Reduced precipitation affected the biomass C pool in particular in the fine root fraction but much less in the leaf biomass and stem fractions. Fine root turnover increased with a precipitation reduction, even though stand fine root biomass and SOC in the organic L, F, and H layers decreased. According to regression analyses, the C storage in the organic layers was mainly controlled by the size of the fine root C pool suggesting an important role of fine root turnover for the C transfer from tree biomass to the SOC pool. We conclude that the long‐term consequence of a substantial precipitation decrease would be a reduction of the mineral soil and organic layer SOC pools, mainly due to higher decomposition rates. This could turn temperate beech forests into significant carbon sources instead of sinks under global warming.     

缙云山4种林分土壤无机磷与活性铝的含量及分布

为探索不同林分对土壤中无机磷与活性铝的含量及分布的影响,以及无机磷与活性铝之间的相互关系,以在我国西南地区酸性土壤上的农林经营管理提供理论和实践依据。研究以缙云山广泛分布的4种林分类型：山莓、马尾松、楠竹和柑橘林土壤为对象,采用酸性土壤无机磷分级方法和铝试剂比色法测定了土壤剖面A、B和C层中各形态的无机磷与活性铝的含量,分析了不同林分土壤中无机磷和活性铝的含量和分布特征。结果表明,林分类型显著影响土壤中无机磷与活性铝的含量与分布,且铁磷(Fe-P)、交换态铝(Ex-Al)和羟基铝(Hy-Al)的含量和比例还受到土壤层次的影响。4种林分相比,山莓林能促进闭蓄态磷(O-P)的形成,而马尾松、楠竹和柑橘林则有利于Al-P、Fe-P和Ca-P的形成;柑橘林有利于低活性的腐殖酸铝(Al-AH)形成,而山莓、马尾松和楠竹林促进高活性的Ex-Al或Hy-Al溶出;Ex-Al、Al-P和Fe-P在土层的分布上有表层富集现象,而Hy-Al集中分布于B层。此外,土壤Ex-Al和Al-P与Fe-P之间,Hy-Al和Ca-P之间均呈显著(P<0.05)正相关。因此,林分类型显著影响土壤无机磷与活性铝的含...     

准确理解和量化森林水源涵养功能

公认的森林水源涵养功能是指森林通过调节蒸散的组分和总量、保护和改善土壤结构、提高土壤入渗和削减地表径流、促进壤中流形成和地下水补充等水文过程而产生的消减河川洪水径流、增加枯水期径流、稳定水资源供给的利于经济社会发展的有益作用。但是,这种简单定义忽略了森林对总径流量的调节作用,因此会常常引出对森林水文效益的一些误解。研究认为,森林水源涵养服务功能或效益与森林水文调节作用关系密切但却是不同的概念。混淆二者的内涵是导致不能准确理解和合理评价森林水文影响的重要原因。森林水源涵养效益有很大时空差异,在量化和评价时需对比参照生态系统并考虑经济社会发展的水安全需求。量化森林水文调节作用方法的共同原则是赐除森林以外的其它因素影响,从而确定森林本身的水文影响。大面积森林恢复虽然对减少灾害性的中小洪水有积极作用,但各地的森林水源涵养功能并不一致,还会随时间而变,也时常存在不同水源涵养功能指标的矛盾。造林或再造林不一定会产生补充地下水、提高枯水期径流及增加年径流总量的效益。相反,不合理的造林与经营可能产生不利的水文影响。我们呼吁生态学和水文学研究机构及自然资源管理部门应尽快联合,统一定义森林水源涵养服务功能...     

Removal of inorganic anions from drinking water supplies by membrane bio/processes

This paper is designed to provide an overview of the main membrane-assisted processes that can be used for the removal of toxic inorganic anions from drinking water supplies. The emphasis has been placed on integrated process solutions, including the emerging issue of membrane bioreactors. An attempt is made to compare critically recently reported results, reveal the best existing membrane technologies and identify the most promising integrated membrane bio/processes currently being under investigation. Selected examples are discussed in each case with respect to their advantages and limitations compared to conventional methods for removal of anionic pollutants. The use of membranes is particularly attractive for separating ions between two liquid phases (purified and concentrated water streams) because many of the difficulties associated with precipitation, coagulation or adsorption and phase separation can be avoided. Therefore, membrane technologies are already successfully used on large-scale for removal of inorganic anions such as nitrate, fluoride, arsenic species, etc. The concentrated brine discharge and/or treatment, however, can be problematic in many cases. Membrane bioreactors allow for complete depollution but water quality, insufficiently stable process operation, and economical reasons still limit their wider application in drinking water treatment. The development of more efficient membranes, the design of cost-effective operating conditions, especially long-term operations without or with minimal membrane inorganic and/or biological fouling, and reduction of the specific energy consumption requirements are the major challenges.     

Indirect photometric ion chromatographic analysis of anions in Haematococcus pluvialis culture media

An indirect photometric ion chromatographic method for the simultaneous determination of chloride, nitrate and sulfate ions was developed and applied to the determination of anions, mainly nitrate, in the alga Haematococcus pluvialis culture media. Using phthalic acid/sodium tetraborate aqueous solution as the mobile phase, anions can be detected indirectly by a UV detector. The calibration curves for these anions gave good linearity from 1 to 1000 g ml^–1.