微囊藻和栅列藻光吸收特性的实验研究

在室内模拟槽中,以人工灯为光源,分别检测不同密度的微囊藻和栅列藻细胞悬液的光谱衰减,检测各样品的叶绿素含量和过滤后清液的溶解性有机碳(DOC)含量,并在紫外分光光度计上检测DOC光谱吸收,然后换算成吸收系数。再根据近似的线性加和关系计算出细胞悬液中各组分(藻细胞、水、DOC)的吸收系数。结果表明,微囊藻和栅列藻光衰减的波谱特征相似,在3个较高密度下的衰减系数的变化趋势相近,其衰减系数贡献率的平均值分别为84.95%和88.15%。将衰减系数除以各自的叶绿素浓度即可得到叶绿素的比吸收系数,两种藻3个较高密度的比吸收系数的平均值具有相似的波谱特征,在380～500、660～690nm两个波段有较明显的峰值,栅列藻和微囊藻在435nm的比吸收系数峰值分别为0.1118、0.0413(m2·mg-1chla),在670nm处的峰值分别为0.075、0.032(m2·mg-1chla)。但两者的比吸收系数差异较大,三个密度栅列藻在340～800nm的平均比吸收系数是0.0573(m2·mg-1chla),而微囊藻仅为0.0234(m2·mg-1chla),且微囊藻的所有波长的比吸收系数均小于栅列藻。根据这些参数来讨论两种藻类在分光衰减中的贡献率和光谱特征方面的差异及其生态学意义,以及在浮游植物的遥感监测方面的参考价值。     

秋季太湖梅梁湾蓝藻的原位增殖与垂直分布

通过细胞分裂频率法对秋季太湖梅梁湾蓝藻(微囊藻)原位生长速率进行了测定, 发现微囊藻白天的细胞分裂频率高于夜间, 水柱表层微囊藻的原位生长速率最高; 湖体微囊藻的原位生长速率为0.09-0.16 d^-1, 围隔微囊藻的原位生长速率为0.20-0.35 d^-1; 蓝藻的原位生长速率受光照、温度、营养盐与生物量等因素的影响。蓝藻生物量、群体粒径组成、捕光色素及其组成等在水柱中均有垂直分布差异, 依赖于混合强度、浮力调节与群体粒径的垂直迁移或是蓝藻为了获取更为合适的光照条件。     

Cu2+对铜锈微囊藻生长及叶绿素荧光特性的影响

利用浮游植物荧光仪（Photo-PAM）研究了不同Cu²⁺浓度处理不同时间（12、24、48、72、96 h）对铜锈微囊藻（Microcystis aeruginosa）生长及叶绿素荧光特性的影响。结果表明:在一定时间（96 h）内,低浓度Cu²⁺(1μmol·L^-1)处理的铜锈微囊藻的藻细胞密度以及PSII最大光合效率（Fv/Fm）、PSII实际光合效率（ΦPSII）、光能利用效率（α）与对照相比变化不显著,最大电子传递速率（Pm）显著下降;高浓度Cu²⁺(2、4、6、8μmol·L^-1)处理下,藻细胞密度及Fv/Fm、ΦPSII、α、Pm随着Cu²⁺浓度的加大和胁迫时间的延长均显著降低,浓度为6、8μmol·L^-1 Cu²⁺处理48 h,铜锈微囊藻Fv/Fm、ΦPSII、α、Pm的测得值为0。可见,高浓度Cu²⁺(≥2μmol·L^-1)处理极大地影响铜锈微囊藻的生长及叶绿素荧光特性,胁迫作用显著。     

绿色微囊藻的混合营养生长

研究绿色微囊藻(Microcystis viridis)在混合条件下的生长特性,以及葡萄糖,光照强度和pH对绿色微囊藻生长的影响。结果表明:绿色微囊藻混合营养生长与光能自养生长相比,生长速率明显提高,对数期延长,生物量显著提高;随着初始葡萄糖浓度在0~18.0g/l范围内增加,同一光照条件下明显提高了藻细胞的生长速率,但在初始葡萄糖浓度18.0~36.0g/l范围内,同一光照条件下葡萄糖浓度的高低对藻细胞的生长速率不再有更大的影响;在光照强度24~112μE·m^-2·s^-1范围内,初始葡萄糖浓度相同条件下藻细胞的生长速率及对葡萄糖的藻体得率都随光照强度的增强而增大,但当光照强度在112~200μE·m^-2·s^-1时,绿色微囊藻的生长速率增加幅度较小,出现了光饱和现象;当pH处于8.0~10.0间,明显促进了绿色微囊藻的生长,偏离该范围越大,越抑制绿色微囊藻的生长,甚至导致死亡。     

中国南方典型地区油-稻轮作条件下大气SO2干沉降速率动态变化

以1998年11月～1999年10月中国科学院红壤生态试验站农田小气候观测站气象梯度资料(温度、风速、气压),计算近地面湍流特征参数(u^*、θ^*、L),然后采样阻力模式计算SO2干沉降速率(Vd)。研究了该地油-稻轮作条件下大气SO₂干沉降Vd动态变化．结果表明,一年中大气SO2干沉降Vd时平均年均值为0．124～0．897cm·s^-1(mean±SE=0．507±0．167cm·s^-1)．一年中大气SO2干沉降Vd存在如下规律性：白天>晚上．3～8月份SO2Vd平均值(0．611cm·s^-1)大于9～12、1～2月份SO2Vd平均值(0．401cm·s^-1)．水稻生长期间(0．605±0．093cm·s^-1)>油菜(0．491±0．166cm·s^-1)>休闲(0．342±0．174cm·s^-1)．     

悬浮泥沙与斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)对亚洲苦草(Vallisneria natans)光合放氧速率的影响

光照强度是沉水植物生长的主要限制因子。采用Clark 型氧电极研究了悬浮泥沙与斜生栅藻(Scenedesmusobliquus)共同作用对亚洲苦草(Vallisneria natans)光合放氧速率的影响。将亚洲苦草种植于添加不同浓度悬浮泥沙(0.1、0.2、0.5、1.0g·L^–1)和斜生栅藻(105、106、107、108 cell·L^–1)水体中, 定期测定水体中斜生栅藻叶绿素a、光照强度及亚洲苦草光合放氧速率。结果表明: (1)各实验组斜生栅藻呈“S”型增长, 且到达稳定期时间与悬浮泥沙浓度正相关, 与藻细胞添加浓度负相关; (2)除对照组外, 各实验组水体中光照强度曲线均呈先上升后下降变化趋势, 第3 天各实验组的光照强度均出现了高峰值, 而第3 天以后, 光照强度均开始下降, 其中下降最快的是0.1g·L^–1 悬浮泥沙含量实验组, 15 d 后该组平均下降了57.8%, 与空白对照组相比, 差异显著(P<0.05); (3)随着时间推移, 各实验组亚洲苦草光合放氧速率均呈下降的趋势, 其中悬浮泥沙浓度1.0 g·L^–1、藻细胞浓度为108 cell·^L–1 实验组下降最明显, 15 d 后降到了10.88 μmol·^g–1(FW)·h^–1; (4)由可重复双因子方差分析可知悬浮泥沙和斜生栅藻对苦草光合放氧速率的影响均极显著(P<0.01), 且添加不同藻细胞密度造成的组间差异明显大于悬浮泥沙含量造成的组间差异, 这说明亚洲苦草光合放氧速率变化对藻细胞密度变化比悬浮泥沙含量变化更为敏感。研究结果进一步揭示了富营养化泥沙水体苦草群落衰退原因, 且为沉水植被恢复工程提供了科学依据。     

纳米铜粉对浮游植物生长的影响

纳米金属粉末产品在医学、环保和生物工程方面的广泛应用,引发人们对其安全性问题的日益增长的关注,但目前这方面的研究成果十分缺少。实验以斜生栅藻、椭圆小球藻、四列藻为实验对象探讨纳米铜粉和普通铜粉对微藻生长的影响,实验结果表明两种粒径的铜粉对微藻的生长存在不同程度的抑制效应,三种微藻的细胞密度和叶绿素a含量的增加与铜粉的加入量负相关,2.0mg·L^-1纳米铜粉就可以完全抑制微藻生长,椭圆小球藻对纳米铜粉的耐受力相对斜生栅藻、四列藻而言最弱,1.3mg·L^-1纳米铜粉培养条件下的椭圆小球藻即大量死亡。纳米铜粉比相同含量甚至十倍百倍于其含量的普通铜粉对几种微藻的抑制效应要大得多(p<0.05),33.3mg·L^-1和333.3mg·L^-1普通铜粉培养条件下的斜生栅藻和83.3mg·L^-1普通铜粉培养条件下的椭圆小球藻还可以缓慢生长,但3.3mg·L^-1纳米铜粉培养条件下的斜生栅藻和8.3mg·L^-1纳米铜粉或833.3mg·L^-1普通铜粉培养条件下的椭圆小球藻生长几乎停止。     

萼花臂尾轮虫培养滤液对铜绿微囊藻、斜生栅藻和小球藻群体形成及生长的影响

为探索浮游动物和藻类之间可能存在的信息传递,研究了萼花臂尾轮虫培养滤液对铜绿微囊藻、斜生栅藻和小球藻的生长及群体形成的影响.把萼花臂尾轮虫按1000个·L^-1的初始密度置于小球藻中培养24h后,用孔径0.15μm的微孔滤膜抽滤,得到轮虫培养滤液,此滤液中含有轮虫在生活过程中释放的一些信息化学物质.将轮虫培养滤液以20%的比例分别加入纯培养的铜绿微囊藻、斜生栅藻和小球藻中,进行为期7d的试验.结果表明,萼花臂尾轮虫培养滤液能显著地促进斜生栅藻的群体形成,而对铜绿微囊藻和小球藻在群体形成方面没有显著作用.另外,该滤液能显著提高小球藻种群的增长,对铜绿微囊藻和斜生栅藻的生长无明显影响.3种藻类对萼花臂尾轮虫的潜在牧食采取了不同的生态策略:斜生栅藻形成群体,增大摄食阻力,从而降低被摄食的风险;小球藻通过提高增长率来抵消被取食的损失;铜绿微囊藻是通过其它方式来降低被牧食(例如毒素).这些方式分别是这些藻类维持种群规模的反牧食防御策略之一.     

不同初始氮浓度下尖状栅藻同化硝态氮和CO2的研究

尖状栅藻（Scenedesmus acuminatus（Lagerheim） Chodat）是一种高产油淡水单细胞绿藻,该藻在较低氮素浓度下能显著提高产油效率,是生产生物柴油的理想藻株。本研究以尖状栅藻为实验材料,通过测定藻细胞硝酸还原酶和Rubisco活性、碳氮元素含量和培养液硝酸根离子浓度,分析18.0、9.0、6.0、3.6 mmol·L^-1初始氮浓度下尖状栅藻的碳氮同化特征和时相变化规律。结果显示,18.0 mmol·L^-1组尖状栅藻细胞密度最高,为7.9×10⁷ cells·mL^-1,硝酸还原酶和Rubisco的活性高,且持续时间长。培养液中产生的NO₂^-随初始氮浓度的升高而增多,18.0 mmol·L^-1组至培养期结束仍保持相对较高的NO₂^-水平。4个实验组（初始氮从高到低）培养10 d藻细胞的氮含量依次为7.2%、4.1%、2.8%和1.9% DW,碳含量为46%、52%、54.5%和57.4% DW,细胞的C/N摩尔比值为：8.0、16.7、24.3和35.2。研究结果表明初始氮浓度影响尖状栅藻的生长繁殖,藻细胞的碳氮同化相互影响,适宜的低氮浓度可促进藻细胞碳固定。     

绿藻栅藻对微囊藻的抑制效应及评价

为筛选具有控制微囊藻水华潜力的绿藻, 研究基于藻类之间的化感作用, 对34株绿藻开展筛选及评价工作。结果发现, 栅藻FACHB-1229的抑制率最高, 其滤液对微囊藻FACHB-3550和FACHB-905的抑制率分别为53.95%和48.39%; 通过对滤液中的物质进行GC-MS检测, 推测该藻株的效应物质可能为邻苯二甲酸二(2-甲氧基乙基)酯。进一步对FACHB-1229生长和光合放氧、氨氮耐受等指标进行评价, 结果发现: 该藻株在孔板中的生长速率(0.38±0.06)/d高于微囊藻生长速率(0.13±0.03)/d; 栅藻FACHB-1229的光合放氧速率高于同期测定的其他绿藻光合放氧速率, 可达(229.91±10.49) μmol O₂/(mg Chl.a·h); 同时该藻株对氨氮的耐受能力最强, 在氨氮浓度为1888.60 mg/L时其生长速率可达(0.30±0.08)/d。此外, 在与微囊藻FACHB-3550进行共培养时, 栅藻FACHB-1229所占比例持续升高。综上, 栅藻FACHB-1229具备与微囊藻竞争的优势, 有望成为微囊藻水华生物控制的优选材料。     

Influence of phosphorus concentration on the growth kinetics and stoichiometry of the microalga Scenedesmus obliquus

The growth of the freshwater microalga Scenedesmus obliquus was studied at 30°C in a mineral culture medium with phosphorus concentrations of between 0 and 372 μ . The values for the specific growth rates, between and , fitted a semistructured substrate-limitation model with μ_m1 = 0·0466 h⁻¹, μ_m2 = 0·0256 h⁻¹ and . The specific uptake rate of phosphorus reached a maximum value of q_Sm1 = 658·01 × 10⁻⁴ μmol P mg⁻¹ biomass h⁻¹.     

Isolation and properties of chloroplast particles of Scenedesmus obliquus D3 with high photochemical activity

An improved and standardized procedure for isolation of chloroplast particles from the unicellular green alga, Scenedesmus obliquus, D₃, is described. The method is generally applicable to heterotrophically- and autotrophically-grown cells of Scenedesmus as well as to Chlamydomonas reinhardti and Chlorella sorokiniana (7-11-05) cultures. Chloroplast particles with high NADP⁺ photoreducing capacity are obtained from heterotrophic cultures only when the cell types are random and the culture is in the logarithmic growth phase; maximal rates of 240–260 μmoles NADP⁺ reduced/h per mg chlorophyll are achieved. Optimal conditions for separation of such chloroplast particles require the use of Tricine buffer (20 mM, pH 7.5), 50 nM EDTA, 10 mM KCl and 0.5 mM dithiothreitol in the breaking medium; for the maintenance of high photochemical activity it is necessary to store particles in a solution consisting of 0.4 M sucrose, 30 mM KCl and 1% bovine serum albumin.

Optimum reaction conditions were developed and the properties of the isolated particles investigated. Maximal activities are obtained when the sucrose concentration is maintained below 0.4 M; the pH optimum with Tricine buffer is between 7.8–8.1; and at least 30 mM Cl⁻ is required. Red actinic light (wavelength >620 nm) with an intensity of 10⁶ ergs/cm² per s is required for saturation.

Ferrodoxin and ferredoxin-NADP⁺ oxidoreductase are lost from the particles during the preparatory procedures and maximum photochemical activity is attained only when they are added back in balanced amounts. Stimulatory effects of added plastocyanin and cytochrome c-553 are noted only with particles having an initially low photochemical activity.     

黄土丘陵区刺槐和侧柏人工林树干液流特征及其对降水的响应

水分供应不足及水热不同步常导致黄土丘陵地区在春末和夏初出现季节性干旱。为阐明该地区主要造林树种的蒸腾耗水特征及其对降水的响应, 使用热扩散式树干茎流计(TDP)于2009年4-10月对黄土丘陵区安塞国家生态试验站刺槐(Robinia pseudoacacia)和侧柏(Platycladus orientalis)的树干液流密度(F_d)进行连续观测, 并同步测定了气象、土壤水分等环境因子。结果表明: 刺槐和侧柏在生长季内不同生长时期的F_d均表现为单峰型日变化特征, 刺槐最高液流峰值为0.12068 m³·m^-2·h^-1, 是侧柏最高液流值(0.03737 m³·m^-2·h^-1)的3.23倍。除生长旺盛季(7-8月)外, 刺槐和侧柏降水后的F_d明显高于降水前。同时反映水汽压差(VPD)和太阳辐射(R_s)的蒸腾变量(VT)能够很好地模拟F_d, 且两者呈显著的指数正相关关系, 随VT的增加F_d逐渐增大, VT增加到50 kPa (W·m^-2)^1/2左右时, F_d的变化趋于稳定; 通过对降水前后两个树种水力导度(拟合参数b值)分析, 相对于侧柏, 刺槐更易受降水的影响(p < 0.001)。因此, 可认为刺槐是降水敏感型植物, 而侧柏是降水不敏感型植物。该研究通过分析黄土丘陵区人工林树种对降水的差异性响应, 从树木水分利用方面能够为当地生态恢复过程中人工林的管理提供科学依据。     

北京西山绿化树种秋季滞纳PM2.5能力及其与叶表面AFM特征的关系

以北京西山6种绿化树种白皮松、油松、柳树、五角枫、银杏、山杨为对象,应用气溶胶再发生器对植物叶片秋季PM_2.5吸附量进行定量研究,同时应用原子力显微镜(AFM)观察叶表面微形态特征,分析了叶表面粗糙度等参数,阐释了各树种叶片吸附PM_2.5的机制.结果表明: 不同树种单位叶面积PM_2.5吸附量排序为白皮松(2.44±0.22 μg·cm^-2)＞油松(2.40±0.23 μg·cm^-2)＞柳树(1.62±0.09 μg·cm^-2)＞五角枫(1.23±0.01 μg·cm^-2)＞银杏(1.00±0.07 μg·cm^-2)＞山杨(0.97±0.03 μg·cm^-2);从秋季不同月份来看,不同树种单位叶面积PM_2.5吸附量表现为11月(2.33±0.43 μg·cm^-2)＞10月(1.62±0.64 μg·cm^-2)＞9月(1.51±0.50 μg·cm^-2).白皮松和油松有大量凹陷和突起,相对高差较大,粗糙度较大,吸滞PM_2.5能力强;柳树和五角枫叶片有褶皱,粗糙度相对较高,分布有大量的突起和凹陷,吸滞PM_2.5能力居中;银杏和山杨因其叶表面平滑、气孔多为长圆形,粗糙度较小,吸滞PM_2.5能力较弱.不同树种正背面粗糙度平均值为白皮松(149.91±16.38 nm)＞油松(124.47±10.52 nm)＞柳树(98.85±5.36 nm)＞五角枫(93.74±21.75 nm)＞银杏(80.84±0.88 nm)＞山杨(67.72±8.66 nm),这与不同树种单位叶面积PM_2.5吸附量排序完全一致,叶片粗糙度与单位叶面积PM_2.5吸附量呈显著正相关(R²=0.9498).为提高城市植被的环境效应,可选择叶表面形态有利于吸滞PM_2.5等颗粒物的树种.     

北亚热带地带性森林土壤温室气体通量对土地利用方式改变和降水减少的响应

弄清土地利用和降水变化对林地土壤主要温室气体(CO₂、CH₄和N₂O)排放通量变化的影响, 是准确评估森林土壤温室气体排放能力的重要基础。该研究以常绿落叶阔叶混交林原始林、桦木(Betula luminifera)次生林和马尾松(Pinus massoniana)人工林为对象, 采用静态箱-气相色谱法研究了3种土地利用方式(常绿落叶阔叶混交林原始林、桦木次生林和马尾松人工林)和降水减少处理状况下森林土壤CO₂、CH₄和N₂O通量排放特征, 并探讨了其环境驱动机制。研究结果表明: 原始林土壤CH₄吸收通量显著高于次生林和人工林, 次生林CH₄吸收通量显著高于人工林土壤。人工林土壤CO₂排放通量显著高于原始林和次生林土壤。次生林土壤N₂O排放通量高于原始林和人工林, 但三者间差异不显著。降水减半显著抑制了3种不同土地利用方式下林地土壤CH₄吸收通量; 降水减半处理对原始林和次生林土壤CO₂排放通量均具有显著的促进作用, 而对人工林土壤CO₂排放通量具有显著的抑制作用; 降水减半处理促进了原始林和人工林林地土壤N₂O排放而抑制了次生林林地土壤N₂O排放。原始林和次生林林地土壤CH₄吸收通量随土壤温度升高显著增加, CH₄吸收通量与土壤温度均呈显著相关关系; 原始林、次生林和人工林土壤CO₂和N₂O排放通量与土壤温度均呈显著正相关关系; 土壤湿度抑制了次生林和人工林土壤CH₄吸收通量, 其CH₄吸收通量随土壤湿度增加显著减少; 原始林土壤CO₂排放通量与土壤湿度呈显著正相关关系。自然状态下, 原始林土壤N₂O排放通量与土壤湿度呈显著正相关关系, 原始林和次生林土壤N₂O排放通量与硝态氮含量呈显著相关关系。研究结果表明全球气候变化(如降水变化)和土地利用方式的转变将对北亚热带森林林地土壤温室气体排放通量产生显著的影响。     

北京西山绿化树种秋季滞纳PM2.5能力及其与叶表面AFM特征的关系

以北京西山6种绿化树种白皮松、油松、柳树、五角枫、银杏、山杨为对象,应用气溶胶再发生器对植物叶片秋季PM_2.5吸附量进行定量研究,同时应用原子力显微镜(AFM)观察叶表面微形态特征,分析了叶表面粗糙度等参数,阐释了各树种叶片吸附PM_2.5的机制.结果表明: 不同树种单位叶面积PM_2.5吸附量排序为白皮松(2.44±0.22 μg·cm^-2)＞油松(2.40±0.23 μg·cm^-2)＞柳树(1.62±0.09 μg·cm^-2)＞五角枫(1.23±0.01 μg·cm^-2)＞银杏(1.00±0.07 μg·cm^-2)＞山杨(0.97±0.03 μg·cm^-2);从秋季不同月份来看,不同树种单位叶面积PM_2.5吸附量表现为11月(2.33±0.43 μg·cm^-2)＞10月(1.62±0.64 μg·cm^-2)＞9月(1.51±0.50 μg·cm^-2).白皮松和油松有大量凹陷和突起,相对高差较大,粗糙度较大,吸滞PM_2.5能力强;柳树和五角枫叶片有褶皱,粗糙度相对较高,分布有大量的突起和凹陷,吸滞PM_2.5能力居中;银杏和山杨因其叶表面平滑、气孔多为长圆形,粗糙度较小,吸滞PM_2.5能力较弱.不同树种正背面粗糙度平均值为白皮松(149.91±16.38 nm)＞油松(124.47±10.52 nm)＞柳树(98.85±5.36 nm)＞五角枫(93.74±21.75 nm)＞银杏(80.84±0.88 nm)＞山杨(67.72±8.66 nm),这与不同树种单位叶面积PM_2.5吸附量排序完全一致,叶片粗糙度与单位叶面积PM_2.5吸附量呈显著正相关(R²=0.9498).为提高城市植被的环境效应,可选择叶表面形态有利于吸滞PM_2.5等颗粒物的树种.     

Sap flow characteristics and its responses to precipitation in Robinia pseudoacacia and Platycladus orientalis plantations

Aim In the loess hilly region, drought stress frequently occurs during the late spring and early summer as a result of insufficient water supply and asynchronous changes between temperature and precipitation. Our objective was to quantify the characteristics of water-consumption through transpirations and their responses to precipitation in the dominant plantations in this region. Methods Thermal dissipation probe (TDP) was used to measure the sap flow density (F_d) of Robinia pseudoacacia and Platycladus orientalis from April through October in 2009 in Ansai National Ecological Experimental Station. Environmental variables, including meteorological factors and soil water content, were simultaneously measured. Important findings The diurnal variation of F_d exhibited a single-peak curve during the growing season of R. pseudoacacia and P. orientalis. The maximum F_d was three times greater in R. pseudoacacia (0.12068 m³·m^-2·h^-1) than that in P. orientalis (0.03737 m³·m^-2·h^-1). Except in the rapid-growth season (July to August), the F_d of these two species during the post-precipitation period were significantly higher than that during the pre-precipitation period. The F_d of P. orientalis and R. pseudoacacia was well fitted with transpiration (VT), an integrated index calculated from both vapor pressure deficit (VPD) and solar radiation (R_s), using an exponential saturation function. Generally, F_d increased in response to rising VT, while these values tended to be stable when VT reached about 50 kPa (W·m^-2)^1/2. Furthermore, R. pseudoacacia showed more sensitive to precipitation (p < 0.001) than P. orientalis, according to different hydraulic conductance model coefficients (fitting parameter b) between pre- and post-precipitation periods. Therefore, R. pseudoacacia could be considered as a precipitation-sensitive species, while P. orientalisasa precipitation-insensitive species. Through analyzing the different responses of plantation species to precipitation in the loess hilly region, this study provides a scientific basis for the local plantation management from the aspect of tree water use during ecological restoration.     

全细胞多重PCR检测蓝藻、微囊藻及产毒微囊藻方法初探

选取三对分别针对微囊藻、蓝藻16S rDNA及微囊藻毒素合成酶基因mcyB的保守序列的特异性引物209F/409R、27F1/409R、MTR/MTF,其中409R为一条共用引物。设计并优化了一种可以同时检测蓝藻和微囊藻的两重全细胞PCR方法和一种可以同时检测蓝藻、微囊藻和可产毒微囊藻的三重全细胞PCR方法,并且测试了这两种PCR反应的灵敏度区间,分别为10⁵～10³cell·mL^-1、10⁵～10²cell·mL^-1。对采集水库水样检测结果表明双重全细胞PCR方法可以直接应用于对天然水样的检测,三重全细胞PCR方法可用于实验室培养藻细胞的筛查。全细胞多重PCR方法具有快速、简便、准确等特点,在水体微囊藻毒素检测预警方面具有应用价值。     

不同许氏平鮋与栉孔扇贝养殖系统水-气界面CO2通量及其主要影响因子

本试验建立了4组中型实验生态系统,即空白对照系统、许氏平鮋单养系统、栉孔扇贝单养系统和许氏平鮋-栉孔扇贝混养系统,利用静态箱-气相色谱法对各养殖系统水-气界面CO2通量进行观测,并测定养殖水体物理、化学和生物指标.结果表明:试验期间,空白对照系统表现为稳定的对大气CO2的源,平均通量为12.42 mg·m^-2·h^-1.扇贝单养系统在试验前期和中期为CO2的源,后期为CO2的汇,试验期间整体为CO2的源,平均通量为10.95 mg·m^-2·h^-1.许氏平鮋单养系统和许氏平鮋-栉孔扇贝混养系统在试验前期表现为CO2源,实验中后期为CO2的汇,试验期间平均通量分别为-3.53和-10.49 mg·m^-2·h^-1,整体上均为对大气CO2的汇.回归分析结果显示,水体pH是水-气界面CO2通量较好的预测因子,pH=8.25是系统水-气界面碳源/汇功能发生转变的临界值.线性混合模型分析结果显示,水体净初级生产力是影响各系统水-气界面CO2通量的主要因子,表明浮游植物是调控系统水-气界面CO2通量的主要生物内动力.在本试验混养密度条件下的栉孔扇贝能一定程度上促进浮游植物生物量和水体初级生产力,从而增强系统水-气界面CO2的碳汇功能.     

Greenhouse gas fluxes of typical northern subtropical forest soils: Impacts of land use change and reduced precipitation

Aims It is important to study the effects of land use change and reduced precipitation on greenhouse gas fluxes (CO₂, CH₄ and N₂O) of forest soils. Methods The fluxes of CO₂, CH₄ and N₂O and their responses to environmental factors of primary forest soil, secondary forest soil and artificial forest soil under a reduced precipitation regime were explored using the static chamber and gas chromatography methods during the period from January to December in 2014. Important findings Results indicate that CH₄ uptake of primary forest soil ((-44.43 ± 8.73) μg C·m^-2·h^-1) was significantly higher than that of the secondary forest soil ((-21.64 ± 4.86) μg C·m^-2·h^-1) and the artificial forest soil ((-10.52 ± 2.11) μg C·m^-2·h^-1). CH₄ uptake of the secondary forest soil ((-21.64 ± 4.86) μg C·m^-2·h^-1) was significantly higher than that of the artificial forest ((-10.52 ± 2.11) μg C·m^-2·h^-1). CO₂ emissions of the artificial forest soil ((106.53 ± 19.33) μg C·m^-2·h^-1) were significantly higher than that of the primary forest soil ((49.50 ± 8.16) μg C·m^-2·h^-1) and the secondary forest soil ((63.50 ± 5.35) μg C·m^-2·h^-1) (p < 0.01). N₂O emissions of the secondary forest soil ((1.91 ± 1.22) μg N·m^-2·h^-1) were higher than that of the primary forest soil ((1.40 ± 0.28) μg N·m^-2·h^-1) and the artificial forest soil ((1.01 ± 0.86) μg N·m^-2·h^-1). Reduced precipitation (-50%) had a significant inhibitory effect on CH₄ uptake of the artificial forest soil, while it enhanced CO₂ emissions of the primary forest soil and the secondary forest soil. Reduced precipitation had a significant inhibitory effect on CO₂ emissions of the artificial forest soil and N₂O emissions of the secondary forest (p < 0.01). Reduced precipitation promotes N₂O emissions of the primary forest soil and the artificial forest soil. CH₄ uptake of the primary forest and the secondary forest soil increased significantly with the increase of soil temperature under natural and reduced precipitation. CO₂ and N₂O emission fluxes of the primary forest soil, secondary forest soil and artificial forest soil were positively correlated with soil temperature (p < 0.05). Soil moisture inhibited CH₄ uptake of the secondary forest soil and the artificial forest soil (p < 0.05). CO₂ emissions of the primary forest soil were significantly positively correlated with soil moisture (p < 0.05). N₂O emissions of primary forest soil and secondary forest soil were significantly correlated with the nitrate nitrogen content (p < 0.05). It was implied that reduced precipitation and land use change would have significant effects on greenhouse gas emissions of subtropical forest soils.