开放条件下烟管菌XX-2对孔雀石绿染料的高效降解

[目的]评价白腐真菌Bjerkandera adusta XX-2处理孔雀石绿染料废水的能力,为其在染料废水中的应用提供参考依据.[方法]采用批次实验在开放条件下研究通气、pH、温度、染料初始浓度、培养时间、碳源、氮源、金属离子、盐度等因子对该菌降解孔雀石绿的影响.同时利用植物萌发、微生物抑菌和水生动物致死实验对降解产物进行毒性测试.[结果]B.adusta XX-2菌株在开放的非灭菌条件下也能高效降解孔雀石绿.例如,在初始浓度为120 mg/L且以孔雀石绿为唯一营养源的条件下降解率也能达到60％.静置培养和摇动培养呈现出几乎相同的降解率,这可以为技术应用节约动力成本.最适降解pH与温度分别为7.0和25℃.在上述参数体系的优化基础上,分别进行了碳源、氮源与金属离子的添加优化实验,结果显示低浓度的碳源(如柠檬酸钠)、氮源(如氯化铵)和金属离子(如Zn2+)均可大大提高B.adusta XX-2对孔雀石绿的脱色效率.同时B.adusta XX-2的降解也能在很高的盐浓度下进行.毒性测试表明降解后的染料对植物、微生物、水生生物的毒性大大减少.[结论]B.adusta XX-2菌株在处理染料废水方面具有很大的应用潜力.     

马尾松人工林近自然化改造对植物自然更新及物种多样性的影响

中国人工林面积居世界第一位,而马尾松是中国人工林面积较大的树种之一,广泛分布于中国的亚热带区域。马尾松适应能力强,耐干旱、瘠薄,是南方低山丘陵区群落演替的先锋树种,也是荒山绿化造林的主要树种,马尾松人工林对生态防护、生态治理有着重大的意义。但是,绝大部分马尾松人工林为人工纯林,生态系统比较脆弱,生态服务功能较差。人工林的近自然改造对于增加林地生物多样性,提升人工林的生态服务功能具有重要意义。2005年,对中国林业科学院热带林业试验中心1993年造林的马尾松人工林进行4种不同强度(50%、40%、30%、20%)间伐后,套种大叶栎(Castanopsis fissa)、米老排(Mytilaria laosensis)、润楠(Machilus pingii)、红锥(C. hystrix)4个乡土阔叶树种,各种套种密度皆为120株/hm²。分别于间伐前(2004年)及2010年对群落生物多样性及人工套种树种生态情况进行调查,结果表明:(1)间伐处理后,自然更新至乔木层的物种种类和数量都有显著的增加,600 m²的样方中,物种数由(2.75±2.56)种增加到(11.17±4.32)种,个体数由(5.75±4.31)株增加到(32.17±19.09)株,群落中乔木亚层的优势种变化不大,主要有南酸枣(Choerospondias axillaris)、水锦树(Wendlandia uvariifolia),枫香(Liquidambar formosana)、破布木(Cordia dichotoma)、白背桐(Mallotus paniculatus)等。新增加到乔木层的物种大都为之前群落中灌木层的种类,主要有三桠苦(Evodia lepta)、鸭脚木(Schefflera minutistellata)、白花龙(Styrax faberi)、中平树(Macaranga denticulata)、黄毛榕(Ficus esquiroliana)、华南毛柃(Eurya ciliata)、罗浮柿(Diospyros morrisiana)、猴耳环(Pithecellobium clypearia)、木姜子(Litsea pungens)、毛黄肉楠(Actinodaphne pilosa)等。(2)间伐处理前,600 m²样方中出现的灌草种类数量为(24.63±4.24)种,间伐处理后,600 m²样方中出现的灌草种类数量为(27.58±3.80)种,不同间伐强度处理后林下灌草的优势种与间伐前大致相同,灌木层优势种为三桠苦,草本层优势种为弓果黍(Cyrtococcum patens)。不同间伐强度处理林分间,灌木层和草本层的物种丰富度指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数均无显著差异,且与间伐前林分也无显著差异。(3)间伐促进了4个乡土树种幼树的生长,随着间伐强度的增加,大叶栎、红锥幼树的高度和胸径显著增长;50%的间伐强度的林分中,阔叶树种幼树的长势要显著好于其他间伐强度,50%的间伐强度最有利于马尾松林下套种的阔叶树种生长。(4)在马尾松林下套种的4个阔叶树种幼树的初期生长有明显差异。总体而言,大叶栎与米老排幼树的早期生长速率要明显高于红锥和润楠。     

啃食性端足类强壮藻钩虾对筼筜湖三种大型海藻的摄食选择性

为了评估啃食性端足类强壮藻钩虾Ampithoe valida对筼筜湖大型海藻群落的影响,作者在实验室内开展了强壮藻钩虾对筼筜湖三种大型海藻(绿藻石莼Ulva lactuca和根枝藻Rhizoclonium sp.、红藻细基江蓠繁枝变种Gracilaria tenuistipitata var. liui)的摄食实验,并分析了大型海藻的营养价值是否对强壮藻钩虾的摄食选择产生影响。结果显示,在无选择性摄食实验中,强壮藻钩虾的摄食率与海藻的干湿比和鲜藻总有机碳含量有着明显的负相关关系,这表明强壮藻钩虾有明显的补偿摄食行为,能通过增加低营养价值藻类的摄食量来满足自身代谢的需求。强壮藻钩虾对绿藻石莼和根枝藻有明显的摄食偏好,对它们的摄食率分别占总摄食率的40.6%和57.1%,而红藻细基江蓠繁枝变种则属于偶然性摄食的种类,海藻的营养价值并没有对强壮藻钩虾的摄食选择产生影响。不过,强壮藻钩虾对绿藻的摄食偏好并没有在筼筜湖形成一个以红藻占主导的大型海藻群落,这可能是由于筼筜湖超富营养化的水体使得来自强壮藻钩虾的下行控制已经无法抑制来自超富营养化的水体通过上行控制对绿藻生长的促进作用。     

基于LULUCF温室气体清单编制的浙江省杉木林生物量换算因子

以杉木林为研究对象,在12个县市选取浙江省2009年CFI体系的95个杉木林样地,根据样地平均木,在样地外围相似地段确定解析木共计95株,联立树高曲线方程和生物量模型,同时使用已公开发表的20个杉木生物量模型进行估算,由单株累加获得CFI系统样地的生物量,计算样地生物量与蓄积之比即BEF,建立BEF与林分蓄积之间的关系.根据2009年浙江省CFI体系数据,推算全省杉木林BEF为0.7453t/m3,杉木林总生物量为3721.54万t,不确定性为5.739％;使用IPCC(1996)的碳密度缺省值(0.50)计,生长1 m3杉木吸收CO2 1.3663 t.     

浮游植物群落对海南小水电建设的响应

为探讨浮游植物群落对海南省小水电建设的响应,分别在海南省主要河流的上游支流已建小水电的蓄水水域与河道、规划(未建)小水电河段采集浮游植物样品进行比较分析.共鉴定出浮游植物种类62个属178种,曲壳藻(Achnanthaceae)、异极藻(Gomphonema)、菱形藻(Nitzschia)、颗粒直链藻(Melosira granulat)、席藻(Phormidium)、颤藻(Oscillatoria)、小球藻(Chlorella vulgaris)、平裂藻(Merismopedia)、舟形藻(Navicula)为主要的优势藻类,浮游植物丰度在5.1-163.6×104个/L之间,浮游植物Shannon-Wiener多样性指数在2.73-4.53之间.研究结果表明,小水电建设对浮游植物的种类组成、优势种、丰度及多样性均有较大的影响.就浮游植物优势种而言,规划小水电河道以蓝藻及部分硅藻为主要优势种,已建小水电河道曲壳藻、异极藻、菱形藻等大型硅藻为主要优势种.在浮游植物组成及生物多样性上,未建小水电河道浮游植物Shannon-Wiener多样性指数略高,且种属分布更加均衡,而已建设水电站均趋向某一类藻占主导优势种.就浮游植物丰度而言,规划小水电河道浮游植物丰度均保持在20-30×104个/L内,已建小水电河段浮游植物保持在5-160×104个/L内且浮游植物丰度差异性较规划小水电大,小水电建设促进了浮游植物丰度的提升,但降低了浮游植物群落结构的稳定性、均衡性.虽然存在水电站阻隔,同一河流水系浮游植物种属来源仍可表现一定的趋同性,梯级水电特别是相邻水电间浮游植物群落组成存在较大的相似性.     

基于光谱特征变量的湿地典型植物生态类型识别方法——以北京野鸭湖湿地为例

光谱特征变量的选择对于湿地植被识别的精度和效率有着直接的影响作用.以华北地区典型的淡水湿地——野鸭湖湿地为研究区,采用Field Spec 3野外高光谱辐射仪,获取了野鸭湖典型湿地植物的冠层光谱.以野外高光谱数据为基础,首先利用一阶导数与包络线去除的方法,分析和对比不同植物生态类型的光谱特征,选定了用于识别植物生态类型的光谱特征变量,选定的8个光谱特征变量为红边位置WP_r、红边幅值Dr、绿峰位置WP_g、绿峰幅值Rg、510 nm附近的吸收深度DEP-510和吸收面积AREA-510、675 nm附近的吸收深度DEP-675和吸收面积AREA-675.其中,7种植物生态类型的一阶导数光谱特征差异较小,吸收特征差异性相对较大.除WP_r和WP _g外,沉水植物Rg和Dr平均值最低,湿生植物的Rg平均值最高,达到0.164,栽培植物的Dr平均值最高,达到0.012.7种植物生态类型在675 nm附近的DEP-675和AREA-675均高于510 nm附近的DEP-510与AREA-510,除去栽培植物,随着水分梯度的变化,其他6种植物生态类型的吸收深度和吸收面积都表现出先升高后降低的趋势.然后利用单因素方差分析(One-way ANOVA)验证了所选光谱特征变量的区分度,在P≤0.01的置信水平下,选取的8个光谱特征变量都能够较好的区分7种植物生态类型,区分度的最小值为13,最大值为18,并且吸收特征参数的区分度优于一阶导数参数.最后应用非线性的反向传播人工神经网络(BP-ANN)与线性判别分析(FLDA)的类型识别方法,利用选定的8个光谱特征变量进行湿地植物生态类型识别,取得了较好的识别精度,两种方法的总分类精度分别达到85.5％和87.98％.单因素方差分析(One-way ANOVA)和不同分类器的分类精度表明,所选的8个光谱特征变量具有一定的普适性和可靠性.     

亚热带不同林分土壤表层有机碳组成及其稳定性

在浙江临安玲珑山选取了常绿阔叶林、马尾松林、板栗林和雷竹林4种林分,采用传统的化学方法与固态13C核磁共振(NMR)技术研究其土壤有机碳在不同粒径土壤颗粒中的分布规律和结构特征,探讨林分类别和管理措施对土壤有机碳含量及其结构的影响,为亚热带地区森林固碳和土壤碳库管理提供科学依据。结果显示:(1)土壤表层(0—20 cm)有机碳含量按以下次序递减:雷竹林>常绿阔叶林>马尾松林>板栗林,且板栗林以粉黏粒结合态碳为主,其他林分土壤则以粗砂结合态碳为主;(2)13C NMR结果表明,阔叶林和马尾松林土壤有机碳中烷基碳所占比例最大,而雷竹林和板栗林则是烷氧碳比例最大,表明人工经营措施改变了土壤有机碳的成分组成;(3)随着土壤颗粒变细,有机碳中烷基碳比例增加,烷氧碳比例减少,A/O-A值和疏水碳/亲水碳值逐渐增大,表明颗粒越细,其结合的有机碳结构稳定性越高。     

邻苯二甲酸对萝卜种子萌发、幼苗叶片膜脂过氧化及渗透调节物质的影响

华北地区是我国玉米的主产区,玉米秸秆还田不仅可有效改善土壤理化性状、提高土壤生物有效性,还会在腐解过程中释放出目前公认的化感物质——酚酸类物质,邻苯二甲酸是玉米秸秆腐解液中的主要酚酸类物质。从玉米秸秆还田过程中主要腐解产物(邻苯二甲酸)对蔬菜作物的化感效应角度进行了研究,为量化秸秆还田量及构建粮-菜轮作制度探寻化感效应依据。试验以萝卜为蔬菜材料,通过配置4个浓度(0.05、0.5、1.0、2.0 mmol/L)的邻苯二甲酸溶液,模拟玉米秸秆还田条件,以清水为对照,研究主要腐解产物邻苯二甲酸对萝卜种子萌发、幼苗生长、膜脂过氧化作用及渗透调节物质的影响。结果表明:(1)萝卜不同生育期对邻苯二甲酸化感效应的响应程度不同。在0.05-1 mmol/L浓度范围内,邻苯二甲酸处理促进了萝卜种子萌发,但随着处理浓度的增大,促进作用减弱;浓度达到2 mmol/L时对萝卜种子萌发具有抑制效果。(2)邻苯二甲酸0.05mmol/L处理,促进了萝卜幼苗干鲜物质积累,幼苗根系生长,其中根系长度和根系表面积分别比对照提高42.03%、38.36%,显著高于清水对照;植株体内超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)活性增大,过氧化物酶(Peroxidase, POD)、过氧化氢酶(Catalase, CAT)活性降低,膜脂过氧化产物丙二醛(Malonaldehyde, MDA)含量与对照无显著差异。(3)当邻苯二甲酸浓度超过0.5 mmol/L时,萝卜幼苗脂质过氧化伤害加剧,体内MDA含量急剧增加,代谢与生理功能出现紊乱,正常生长及干鲜物质积累受到显著抑制。邻苯二甲酸浓度达到2 mmol/L时,叶片数较对照降低了36.51%;根系长度、根系表面积及根尖数降幅分别为64.46%、40.20%、41.28%。(4)对于渗透调节物质的影响,邻苯二甲酸处理促进了萝卜幼苗叶片可溶性糖含量的增加,但随着处理浓度的升高其促进作用逐渐减弱;可溶性蛋白含量随着邻苯二甲酸处理浓度的升高表现出逐渐减少的趋势,分别较对照降低了12.82%、14.88%、21.58%、24.73%。因此,华北地区实施玉米-萝卜轮作模式,从化感效应角度研究玉米秸秆量化还田,应将土壤中邻苯二甲酸浓度控制在0.5 mmol/L范围以内,以防止邻苯二甲酸浓度过高对萝卜幼苗生长的抑制作用。     

生态脆弱区贫困与生态环境的博弈分析

生态脆弱区既是生态环境破坏最典型、最强烈的区域,也是贫困问题最集中的区域。然而,实践中试图摆脱"贫困陷阱"的成功案例并不多见。其中一个重要原因是鲜有协同生态保护与扶贫的研究,尤其是忽视了不同利益主体的相互作用过程与机制。从博弈论的视角,探讨生态脆弱区不同利益主体的两组核心博弈,即政府与民众以及政府与企业的博弈。研究发现,扶贫与生态环境保护相互作用过程事实上就是协调不同利益主体的目标与利益的博弈过程,博弈结果一定程度上决定了扶贫的效果以及生态环境保护的效应。研究为深入理解贫困与生态环境相互作用的过程与机制提供一个理论分析框架,并为中国生态脆弱区可持续发展实践提供有益借鉴。     

榆紫叶甲赤眼蜂基础生物学特性及其实验种群生命表

榆紫叶甲赤眼蜂(Asynacta ambrostomae Liao)是榆紫叶甲卵期重要寄生蜂。在实验条件下对榆紫叶甲赤眼蜂生殖、寿命、性比等生物学特性进行观察研究。结果表明：每粒寄主卵平均出蜂量为2.92头,雌雄比为3.64:1,营两性生殖,孤雌产雄。不同营养条件对寿命有显著影响,其中成虫补充20%蜂蜜水和20%蔗糖水能显著增加雌雄虫寿命。组建了25℃条件下榆紫叶甲赤眼蜂成蜂补充不同营养的实验种群生命表,成虫补充20%蜂蜜水、20%蔗糖水、清水、对照组(不添加任何物质)的净生殖力R₀分别为74.42、65.27、56.77和44.50。可见,成蜂补充营养能提高种群生殖力。研究结果将为榆紫叶甲赤眼蜂的开发利用提供理论依据。