人工湿地植物种类及多样性对甲烷释放及功能基因丰度的影响

为了研究人工湿地处理中碳/氮水平的废水时植物种类及多样性对系统甲烷释放及功能基因丰度的影响,我们构建了实验尺度的人工湿地微宇宙实验系统。选取千屈菜(Lythrum salicaria L.)和海寿花(Pontederia cordata L.)2种人工湿地常用、景观效果好的植物,在系统中配置了单种处理和两物种混种处理。结果表明:千屈菜与海寿花混种系统的甲烷释放强度(8.78 mg CH_4 m~(-2) d~(-1))高于两物种单种系统的平均值(6.97 mg CH_4 m~(-2) d~(-1))(P0.001),同甲烷释放一样,混种系统的mcrA基因绝对丰度(977541.6 copies/g dw soil)也高于两物种单种系统的平均值(585146.8 copies/g dw soil),但混种系统的pmoA基因绝对丰度(326956.6 copies/g dw soil)低于两物种单种系统的平均值(1043616.0 copies/g dw soil)(P0.001)。此外,混种系统的微生物量、植物生物量高于两物种单种系统的平均值(P0.01),但出水铵态氮浓度低于两物种单种系统的平均值(P0.05),出水总有机碳浓度和硝态氮浓度在单混种系统间无显著差异(P0.05)。千屈菜单种系统和海寿花单种系统间的甲烷释放强度、pmoA基因绝对丰度、微生物量、植物生物量和出水铵态氮浓度存在显著差异(P0.05),但mcrA基因绝对丰度、出水总有机碳和硝态氮浓度无显著差异(P0.05)。为了达到人工湿地的高净化效率,需要将千屈菜与海寿花混合种植,但混合种植强化甲烷释放。通过植物种类和丰富度对各指标变异的解释度(ω~2)分析发现,植物种类对甲烷释放、pmoA基因绝对丰度、出水铵态氮的影响大于植物丰富度,但对mcrA基因绝对丰度的影响小于植物丰富度。     

碳排放影响下的中国省域土地利用效率差异动态变化与影响因素

土地利用效率是衡量区域经济社会系统运行质量的重要参数。在构建了考虑非期望产出的土地利用效率评价指标体系基础之上,综合运用Super SBM-undesirable DEA和多元统计等研究方法,分析了2003—2016年碳排放影响下的中国省域土地利用效率的时空特征及其影响因素。研究结果表明:中国区域土地利用效率处于中低水平,碳排放非期望产出降低了15%的土地利用效率水平;与全国发展水平空间格局一致,土地利用效率省际差异在空间上呈现出自东向西逐渐递减的分异特征;2003—2016年,土地利用效率演化呈现出"U"型演进特征,区域差异呈现收敛态势;不考虑非期望产出的土地利用效率水平呈现下降态势;非期望产出和能源消费投入过大成为土地利用效率提升的主要限制因素。经济发展水平、对外开放程度以及固定资产投资对土地利用效率的提升起到了显著的正向作用;现阶段城镇化水平的增加对土地利用效率的提升具有微弱促进作用,且仅在东部地区具有显著性。基于松弛变量冗余度和影响因素分析,针对不同区域土地利用效率低效的差异性因素,提出了相应的对策措施。     

内生细菌对盐胁迫下小麦幼苗脯氨酸和丙二醛的影响

以周麦18为试验材料,以内生菌252和254为供试菌株,试验采用盆栽法设置盐胁迫组、盐胁迫接菌组和对照组,研究不同盐浓度胁迫下接菌处理对小麦幼苗脯氨酸(Pro,proline)和丙二醛(MDA,malondialdehyde)含量的影响。结果表明:小麦幼苗在盐胁迫环境下,随着培养时间和盐浓度增加,盐胁迫组Pro含量先升后降。在前中期,盐胁迫组小麦Pro含量逐渐积累,提高了小麦抗逆性;在后期Pro含量较中期有一定程度下降,小麦逐渐对盐环境产生适应性。随着盐浓度升高,盐胁迫组小麦在不同培养阶段对盐环境的抵抗能力不同,每个时期对盐抵抗能力有一阈值,超过此盐浓度Pro含量下降,抵抗能力减弱。接菌处理后,小麦Pro含量升高,提高了抗盐胁迫能力,第14天时修复效果最明显,接菌252处理组和254处理组分别在盐浓度为200 mmol/L和250 mmol/L时高出盐胁迫组133.48%和91.48%。盐胁迫组MDA含量随时间延长先降后升,与Pro含量变化趋势相反。在前中期,盐胁迫组小麦膜质过氧化程度不高,对小麦正常代谢活动尚未造成严重影响,在后期MDA含量升高,盐胁迫组小麦逐渐枯萎。接菌后,降低了幼苗细胞膜脂化程度,提高了小麦存活率,促进幼苗生长,MDA含量在21 d时均低于盐胁迫组,修复效果显著。     

退化高寒草甸关键生态属性对多途径恢复措施的响应特征

高寒草甸是青藏高原的主体植被类型,但退化态势较为严峻,严重威胁青藏高原生态屏障的战略地位。退化高寒草甸的复健是世界性难题,治理效果也因退化状态、恢复措施及气候环境而异。以春季休牧、秋季休牧、畜群结构优化、减畜轮牧、围栏封育及翻耕改建等典型多途径恢复措施下的退化高寒草甸为对象,系统探讨主要生态要素和生态功能的响应特征及潜在过程。结果表明,典型恢复措施下退化高寒草甸的植被生产力、土壤有机碳密度及土壤饱和持水量等生态要素都得到一定程度的提升,而恢复效果与实施年限及恢复措施密切相关。围栏封育和翻耕改建下土壤有机碳密度及饱和持水量随恢复年限均表现为对数饱和型的响应特征,退化高寒草甸固碳持水功能的基本恢复年限约为6—10年。春季休牧、秋季休牧、畜群结构优化、减畜轮牧、围栏封育等放牧管理恢复措施应适用于轻度退化至重度退化的高寒草甸,而翻耕改建则是极度退化高寒草甸的适宜治理措施。由于多途径恢复措施的关注目标不同,今后研究应集中在恢复措施的组合优化和综合评价等方面。     

西藏色季拉山急尖长苞冷杉原始林粗木质残体空间格局分析

粗木质残体（Coarse woody debris,CWD）的空间格局反映了森林群落的死亡格局和干扰格局,在一定程度上体现了群落内林木的死亡过程。采用相邻网格法对色季拉山急尖长苞冷杉（Abies georgei var.smithii）原始林1 hm²固定样地内CWD进行调查,从CWD类型、腐烂等级、径级3个方面对CWD空间分布格局进行分析。结果表明：样地内CWD总密度为582株/hm²,倒木占55.33%,是CWD的主要输入形式。CWD密度在腐烂等级上的分布可用多项式拟合（R²=0.9973）,在径级上的分布可用指数衰减模型拟合（R²=0.9746）,且在不同类型、腐烂等级及径级上的分布差异较大。在50 m尺度内,CWD整体表现为小尺度的集群分布和中、大尺度的随机分布。在3种CWD分类中,仅有大枯枝、Ⅰ级腐烂、径级ⅠCWD在小尺度或中尺度表现为较强的集群分布,其余则均以随机分布为主,只是在个别尺度达到或接近集群分布。不同类型CWD间整体关联不显著,只有枯立木与大枯枝在0-21 m尺度内达到显著负关联。CWD空间分布格局是急尖长苞冷杉原始林的重要结构特征,在很大程度上决定着林下植物群落及林型自然更新格局。     

原生质体紫外诱变选育可利用廉价碳源的高产油新菌株

【目的】研究并建立利用原生质体紫外诱变技术选育可利用廉价碳源发酵的高产油新菌株的方法。【方法】采用1.5%蜗牛酶和1.0%纤维素酶混合液水解去除细胞壁得到2A00015(近平滑假丝酵母,Candida parapsilosis)的原生质体,将其放于紫外灯下诱变及再生壁培养,筛选获得可利用廉价碳源发酵的高产油酵母,并采用气相色谱质谱联用法(GC-MS)测定其脂肪酸组成。【结果】突变效果最好的突变菌株2A00015/25用葡萄糖发酵培养7 d后,其生物量、油脂产率和产油量分别为17.77 g/L、58.12%和10.32 g/L,较原始菌株分别提高了12.45%、23.32%和38.68%;利用废糖蜜发酵培养,其生物量、油脂产率和产油量分别为18.54 g/L、49.44%和9.17 g/L,较原始菌株分别提高了9.09%、21.16%和32.18%。利用废糖蜜培养其产油效率虽低于利用葡萄糖培养,但从环境保护及原材料成本的角度考虑,用废糖蜜作为碳源发酵培养产生油脂更具优势。诱变菌株利用废糖蜜发酵后产生油脂经检测含有8种脂肪酸,其脂肪酸组成与植物油近似,其中不饱和脂肪酸含量占脂肪酸总量的82.4%。【结论】通过利用原生质体紫外诱变技术,成功选育出一株新的可利用廉价碳源的高产油海洋菌株,产油率达到49.4%,提高了21.2%。     

福建省灰水足迹时空变化及驱动因素

灰水足迹是稀释水污染物至达标需要的淡水体积,是评价水污染程度与水环境质量的重要方法,对灰水足迹进行核算与分析,可以促进福建省提高水环境质量,构建可持续的水生态环境。借鉴Hoekstra等提出的灰水足迹核算方法,对福建省及各地市2001-2017年的灰水足迹进行核算,对其时空变化特征进行评价并使用对数平均迪式指数分解法（Logarithmic Mean Divisia Index Method,LMDI）模型对灰水足迹变动的驱动因素进行分解。结果表明：a）总氮是决定灰水足迹总量的主要污染物,非点源污染是灰水足迹的最主要来源但占比由68.25%降至63.35%;b）福建省灰水足迹总量降低了9.58%,且各项指标都呈下降趋势,在空间上,灰水足迹总量及剩余灰水足迹东南多西北少,人均灰水足迹及灰水足迹强度东少西多;c）福建省灰水足迹变动的驱动因素中,经济因素是最大正向驱动因素,产生2932.96亿m³的贡献量,技术因素是最大负向驱动因素,产生-2630.31亿m³的贡献量。最后,针对福建省水污染问题提出建议：a）开展非点源污染防治专项;b）加快速度提高城镇生活污水处理水平;c）优化产业结构,提高灰水足迹效率;d）切实落实生态补偿制度,调动各市水环境保护积极性;e）加强环境监管力度,加大技术投入。     

油菜耐盐碱种质鉴定与品种选育研究进展

盐碱地作为有效的耕地后备资源,其整治和利用尤为重要。油菜是世界上重要的油料作物,也是用于开发利用盐碱地的重要作物之一。从渗透调节物质、抗氧化酶活性、光合作用参数以及盐碱胁迫相关基因报道等方面分析了油菜响应盐碱胁迫的生理生化和分子机制,全面阐述了油菜苗期、营养生长期和成熟期耐盐碱种质的鉴定方法和优异资源筛选,概述了耐盐碱油菜品种选育和推广利用的最新状况,并对未来的研究方向进行了展望,为油菜耐盐碱新品种培育提供理论基础和育种思路。     

基于长时间序列landsat数据的科尔沁沙地土地利用演变分析

以科尔沁沙地沙丘-草甸过渡带区域主要土地覆被类型为研究对象,以1987-2017年多时相Landsat TM/OLI遥感影像解译分类为基础,参考生态学植被演替研究方法,系统分析研究区30年来的土地利用/覆被动态演变规律,研究结果表明：（1）决策树法在复杂下垫面不同覆被类型的同步识别效果较好,所有影像分类精度均达到88%以上,分类效果较好,其中2017年分类精度最高为95.24%,达到了分类研究的要求;（2）研究区存在着"半灌丛-草甸地-灌丛"的植被结构特征,且整体表现为"南进北退"的变化趋势。结合土地利用动态度分析结果表明人类活动干涉下,研究区整体上遵循了半干旱区植被条件改善的一般规律,侧面反映该研究区域生态环境的持续不稳定性和脆弱性;（3）研究区覆被类型发生变化的总面积达到2623.59 hm²,总变化强度为63.76%。其中正向演替的比例为52.61%,以半灌丛面积的持续减小与沙地草甸面积的持续扩张为主要变化特征。但同时,半灌丛转为沙地的面积为184.95 hm²,表明以放牧为主的研究区同时发生着局部的逆行演变;（4）质心迁移结果反映了1987-2017年间,除人为影响较大的林地、草地以及耕地向北迁移外,其他植被类型的质心都有很明显的南迁,主要植被类型重心迁移距离依次由大到小为耕地 > 半灌丛 > 灌丛 > 沙地草甸 > 湿地草甸 > 林地。研究通过记录科尔沁沙地连续扩展的时空模式,展示了遥感-生态和时间序列影像在30 m分辨率下跟踪土地利用/覆被变化的潜力,为提高干旱半干旱区土地利用情况的动态监测效率,开展土地利用/覆被动态演变研究提供参考。     

城市尺度的城乡建设用地潜力及空间格局匹配评价——以南昌市为例

随着经济快速发展和城镇化进程不断加快,土地开发强度日益增大,导致生态环境不断恶化,分析城乡建设用地承载能力及空间格局匹配情况,对解决土地利用不合理、生态破坏等问题具有重要意义。以江西省南昌市为例,首先从生态安全、自然条件、社会经济等方面构建指标体系,采用层次分析法和限制系数评价模型,进行城乡建设用地开发适宜性评价,然后测算城乡建设用地承载力、可承载城乡建设用地丰度;最后与现状城乡建设用地进行空间匹配度分析,并探讨可承载临界值、丰度与空间匹配度的相关性。结果表明：南昌市城乡建设用地最适宜区、较适宜区、较不适宜区和不适宜区面积分别为1466.19、1346.01、353.69 km²和3770.70 km²;研究区城乡建设用地可承载临界值和可承载潜力分别为41.25%和24.05%,各县（区）值差异较大,各县（区）可承载临界值和可承载潜力范围分别为19.43%-98.71%和5.65%-49.83%,可承载城乡建设用地丰度情况良好,各县（区）值介于0.19-1.50之间;研究区各县（区）空间匹配度范围为67.41%-99.25%;相关分析显示,空间匹配度与城乡建设用地可承载临界值和可承载城乡建设用地丰度均呈正相关关系。研究可为南昌市城乡建设用地合理开发利用和国土空间优化提供依据。