滨海湿地盐沼植被修复中的种子产品制作过程及其有效性

针对当前滨海湿地种子流在潮汐过程中种子有效沉降降低、土壤种子库分布不均、定植效率低和栖息地裸斑现象等关键问题,以黄河三角洲盐沼湿地的盐地碱蓬（Suaeda salsa）为修复物种,研发一种应用于滨海湿地盐沼植被修复的固态种子产品,阐述固态种子产品的制作过程,并开展三种不同保水材料为核心材料（聚丙烯酰胺PAM,羟乙基纤维素HEC,羟丙基甲基纤维素HPMC）的种子产品的有效性研究。研究结果表明：（1）包装制作后的盐地碱蓬种子的吸水倍率和保水持续时间显著高于普通天然种子,表现出良好的吸水保水特性;（2）包装后的盐地碱蓬种子受盐度梯度变化的影响较小,表现出良好的耐盐抗性;（3）包装后的盐地碱蓬种子具有更高的萌发潜力,而不同保水材料的种子产品包装对盐地碱蓬种子萌发的促进作用表现为PAM>HPMC>HEC>天然种子;（4）包装后的盐地碱蓬种子具有更短的悬浮时间和较快的平均沉降速度,表明了种子产品增强了盐地碱蓬种子抵抗水动力干扰的潜力,其中以PAM为保水材料的种子产品可以直接、快速地沉降。本文首次将种子产品技术应用于滨海湿地盐沼植被修复中,为种子产品技术在退化滨海湿地的植被修复领域的应用与实践提供了理论基础。     

滨海湿地退化区鸟类刨坑觅食行为促进植被的恢复

鸟类是滨海湿地生态系统中非常重要的组成部分,也是能够通过自身行为影响非生物环境以及生物过程的生态系统工程师。了解鸟类在滨海湿地生态系统中的生态系统工程效应,对于开展滨海湿地的生态修复具有重要作用。通过野外调查研究由灰鹤（Grus grus）和斑嘴鸭（Anas poecilorhyncha）主导的滨海鸟类的刨坑觅食行为对植被退化区的地形以及土壤环境理化指标的影响,进而促进盐地碱蓬（Suaeda salsa）植被的恢复。结果表明：鸟类在植被退化区的刨坑觅食行为改变了退化区的微地形及土壤环境,使得土壤硬度和土壤盐度显著降低,而土壤含水率和土壤碳氮营养指标则显著高于未经鸟类影响的退化平坦区域;另外,鸟类活动改善的凹坑微地形环境能够显著提高盐地碱蓬的种子保留量、幼苗定植量和成株存活量,有效促进盐地碱蓬在植被退化区域的恢复。通过鸟类改变微地形进而促进植被恢复的启发,提出可以尝试人为模拟改造退化区的微地形环境,以通过人为干预的方式促进滨海湿地退化区的植被恢复,对滨海湿地的生态修复具有重要指导意义。     

黄河三角洲不同植物群落土壤酶活性特征及影响因子分析

土壤酶是滨海湿地群落构建和演替的关键因子,但水盐胁迫条件下土壤酶活性的驱动机制尚不明确.以黄河三角洲盐地碱蓬、芦苇、柽柳这3种盐生植物群落为对象,研究其根际与非根际土壤中蔗糖酶、磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶的活性特征及其分布规律,并结合土壤理化性质的变化探讨滨海湿地群落演替过程中土壤酶活性的驱动因子.结果表明,盐地碱蓬、芦苇、柽柳群落的根际土壤酶活性和土壤肥力指标均显著高于非根际土壤(P 0. 05).在根际土壤中,磷酸酶与过氧化氢酶活性均表现为盐地碱蓬芦苇柽柳,蔗糖酶与脲酶活性则分别表现为柽柳盐地碱蓬芦苇、盐地碱蓬柽柳芦苇,且不同盐生植物群落根际土壤理化性质存在显著差异(P 0. 05),说明植物类型及其根际效应均会影响土壤酶活性和土壤肥力特征,且根际效应对土壤酶活性的影响大于植被类型.土壤蔗糖酶活性与有效钾(AK)、有效磷(AP)、铵态氮(NH_4~+-N)显著正相关(P 0. 05);脲酶活性与全氮(TN)、有机质(SOM)、AK、AP、NH_4~+-N和硝态氮(NO_3~--N)显著正相关(P 0. 01);二者均与土壤电导率(EC)显著负相关(P 0. 01).磷酸酶和过氧化氢酶活性与土壤含水率(MC)、全碳(TC)、TN、全磷(TP)、SOM、AK和NH_4~+-N均呈显著正相关关系(P 0. 05),同时,pH、总钾(TK)、NO_3~--N还与过氧化氢酶活性显著正相关(P 0. 05).冗余分析(RDA)结果显示,黄河三角洲土壤酶活性特征的主要影响因子从大到小依次为:TC(P 0. 01)、SOM(P 0. 01)、MC(P 0. 01)、TN(P 0. 05)、NH_4~+-N(P 0. 05)和EC(P 0. 05),表明土壤肥力、水分与盐度是黄河三角洲盐生植物群落土壤酶活性的主要影响因子.     

黄河三角洲不同淹水条件下芦苇和盐地碱蓬凋落物的分解与重金属归还特征

以黄河三角洲芦苇（Phragmites australis）和盐地碱蓬（Suaeda salsa）的凋落物为研究对象,研究不同淹水条件下芦苇和盐地碱蓬凋落物的分解与重金属的归还特征。结果表明：两种淹水条件下,盐地碱蓬凋落物的失重率均高于芦苇凋落物;潮汐淹水条件下芦苇和盐地碱蓬凋落物的失重率均高于短暂淹水处理。在两种淹水条件下,经过分解后芦苇凋落物中As、Cr和Cu的含量增加,潮汐淹水条件下芦苇凋落物的各金属含量均高于短期淹水处理。盐地碱蓬凋落物经过分解后,各重金属含量总体上呈上升变化趋势,潮汐淹水条件下的盐地碱蓬凋落物中As、Cu和Pb的含量均高于短期淹水处理。两种淹水条件下芦苇和盐地碱蓬凋落物中的Pb和Zn,在分解期间均发生了不同程度的释放。研究结果有助于理解潮汐作用对黄河三角洲芦苇和盐地碱蓬凋落物分解和重金属归还的影响。     

黄河三角洲湿地盐生植物氮和磷的根际效应

通过比较黄河三角洲湿地三种盐生植物柽柳(Tamarix chinensisLour).、盐地碱蓬(Suaeda salsa Pall).和白茅(Imperata cylindrica Beauv.)的根际与非根际土壤中氮、磷的根际效应,分析了不同植物种类根际效应差异的原因。研究结果表明,三种盐生植物根际土壤总氮、速效氮以及有效磷的含量与非根际土壤相比均显著增加(p0.01),根际土壤的总磷含量也高于非根际土壤。柽柳植株对氮、盐地碱蓬植株对磷的富集作用最强,并表现出明显的根际累积效应,这一结果对于滨海湿地氮、磷污染截留的植物修复技术建立具有重要的指导意义。同时,造成不同植物种类的根际效应差别的原因不同,pH值是影响柽柳根际速效氮累积效应的主要原因,而盐地碱蓬根际有效磷累积主要受到根际微生物和盐度变化的共同影响。     

黄河口盐沼湿地盐地碱蓬和互花米草凋落物的分解特征

凋落物分解在湿地生态系统中扮演重要的角色。为探索潮汐梯度下凋落物分解过程中质量和营养元素变化情况,采用分解袋的方法,选择盐地碱蓬（Suaeda salsa）和互花米草（Spartina alterniflora）凋落物作为研究对象,沿着潮汐梯度开展凋落物分解的野外实验。结果表明：凋落物分解速率与凋落物类型、土壤盐度、含水率以及潮汐干扰强弱有关;潮汐干扰强的区域互花米草分解快于盐地碱蓬,潮汐干扰弱的区域盐地碱蓬分解快于互花米草,两种凋落物分解速率在0.00134~0.00234 d^-1之间。分解末期,凋落物都呈现C和N的净释放,盐地碱蓬凋落物平均释放了36.9%的C和55.8%的N,互花米草凋落物平均释放了53.1%的C和47.1%的N。本研究强调关注潮汐梯度下的凋落物分解,其在调节生物地球化学循环以及碳累积上具有重要意义。     

不同植物覆盖下黄河三角洲湿地土壤中微塑料的分布

为揭示黄河三角洲湿地地区土壤中微塑料分布与植物覆盖的相关性,选择低盐优势物种芦苇（Phragmites communis）和高盐优势物种盐地碱蓬（Suaeda salsa）为研究对象,探讨其生长土壤共计16个样点中微塑料的分布特征.结果表明,该地区植物覆盖土壤中微塑料丰度范围为80~4640 n·kg^-1,粒径范围为13 μm~5 mm,大粒径微塑料成分主要有聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚苯乙烯（PS）,其中PET含量为0.22~1.16 μg·kg^-1.芦苇相对盐地碱蓬对土壤中微塑料有更大的阻隔.芦苇生长点位上土壤微塑料丰度和PET含量均值分别为1423 n·kg^-1和0.62 μg·kg^-1,以50 μm以下粒径的小颗粒为主;盐地碱蓬生长点位上土壤微塑料丰度均值和PET含量分别为584 n·kg^-1和0.33 μg·kg^-1,以100~1000 μm粒径的碎片和纤维为主.微塑料丰度与植物生长状况具有显著相关性（P=0.001）.因此,同一区域不同植物覆盖下土壤中微塑料的分布可能会存在空间差异.     

天津滨海地区不同年限吹填土植被恢复与土壤理化性质变异特征

为探索滨海重盐碱地植物恢复过程中土壤理化性质的变异规律,对天津滨海新区5个不同吹填年限的围海吹填区植被特征以及土壤主要理化性质进行综合研究。结果表明:1）随着吹填年限的增加,植被群落由单一的盐地碱蓬群落向盐地碱蓬-芦苇群落及盐地碱蓬-柽柳群落演替,植被种类、植被生物量和植被盖度呈增加趋势;2）随着吹填年限的增加,理化性质发生变异的土层深度也随之增加,0~60 cm土层中土壤容重、含盐量和pH总体呈降低趋势,土壤孔隙度和有机质含量总体呈上升趋势,速效氮、速效磷和速效钾含量总体无明显规律,且有机质含量和速效氮含量均处于缺乏状态;3）相关性分析结果表明,吹填年限与植被的丰富度、植被盖度、根系深度、植被生物量、土壤总孔隙度及土壤有机质呈显著正相关,而与土壤容重、含盐量、pH、速效钾含量呈显著负相关,与土壤速效氮、速效磷含量无显著关系。上述研究表明,滨海围海吹填区土壤主要理化性质随着吹填年限呈现一定的差异和规律性,植被对于改善滨海吹填土壤理化性质具有直接影响。该研究结果可为滨海重盐碱地的生态建设工作提供参考。     

不同水文条件下黄河口滨海湿地土壤真菌群落的分布特征

为了探究不同水文条件下黄河口滨海湿地土壤真菌群落多样性和结构特征,通过内转录区间(ITS)高通量测序技术对淡水恢复芦苇湿地(FPW)、非淹水芦苇湿地(NPW)、潮汐芦苇湿地(TPW)和盐地碱蓬湿地(TSW)土壤的真菌群落多样性和结构进行对比分析.结果 表明,非淹水芦苇湿地土壤中真菌OTUs数量最高(902),但4种湿地...     

外源氮输入对生长季黄河口碱蓬-土壤系统磷分布规律的影响

为研究氮负荷不断增强情况下黄河口湿地磷的生物循环状况,选择黄河入海口北部滨岸高潮滩的碱蓬湿地为研究对象,基于野外原位氮（N）输入模拟试验,研究不同氮输入梯度[N0（对照处理）,6.0 g/（m2·a）;N1（低氮处理）,9.0 g/（m2·a）;N2（中氮处理）,12.0 g/（m2·a）;N3（高氮处理）,18.0 g/（m2·a）]下生长季碱蓬湿地植物-土壤系统中w（TP）分布特征的差异.结果表明:外源氮输入对湿地表层（0~10 cm）土壤中w（TP）变化的影响较为明显,N2和N3处理下w（TP）整体高于N0和N1处理.不同氮处理下植物各器官的w（TP）生长初期表现为根>叶>茎,生长旺期和末期表现为叶>根>茎,说明叶是磷的主要累积器官.外源氮输入改变了碱蓬湿地的养分限制状况,随着氮输入量的增加,土壤和植物-土壤系统磷储量、氮供给的增幅远低于植物亚系统,说明氮、磷之间的养分供给存在不同步性.研究显示,在未来黄河口氮养分负荷不断增加的情况下,碱蓬湿地植物-土壤系统极有可能通过加速磷的生物循环来缓解日益加剧的磷养分限制状况,进而使得氮、磷养分之间可能形成正反馈机制,而这将有利于维持湿地系统的稳定与健康.      

黄河口滨岸潮滩湿地泥沙沉积及外源镉Cd输入对碱蓬物质量分配及抗氧化酶活性的影响

近年来黄河三角洲面临退化等的生态问题,调水调沙为湿地补充淡水恢复退化湿地的同时,也改变了沉积环境,并带来大量外源重金属,从而对植被生长产生影响.为此本文选择黄河口滨岸潮滩湿地先锋植被碱蓬(Suaeda salsa)为研究对象,基于微区试验研究了不同泥沙沉积深度(0、3、6、12 cm)及不同Cd输入量(0、0.5、1.0、1.5 mg·kg~(-1))对碱蓬物质量分配及抗氧化酶活性的影响.结果表明:适当的浅层埋深叶绿素含量高,利于碱蓬生长,而过量的埋深叶绿素含量低,并对碱蓬生长产生抑制作用;随着Cd输入量的增加,碱蓬叶绿素含量和生物量呈现出减小的趋势.泥沙沉积为0 cm、3 cm及Cd输入为0 mg·kg~(-1)、0.5 mg·kg~(-1)时,CAT和SOD活性增强,但随着胁迫的增加,SOD活性减弱,且在最大埋深处理(12 cm)时,大量的Cd输入(1.0 mg·kg~(-1)、1.5 mg·kg~(-1))时CAT活性分别比对照高62.66%和58.56%,CAT活性在最大埋深(12 cm)和最大Cd输入(1.5 mg·kg~(-1))时取得最大值(15.76 U·mg-1).方差分析结果表明Cd输入对碱蓬蛋白含量、CAT和SOD活性具有显著的影响,泥沙埋深对蛋白含量及SOD活性具有显著影响,两者的交互作用对CAT和SOD的影响达到显著水平(P0.05).以上结果表明调水调沙带来的泥沙沉积和外源重金属输入对黄河口滨岸潮滩湿地先锋植被碱蓬生长带来一定的影响,在一定范围内碱蓬也能够通过改变生物量分配及调节体内抗氧化酶活性来适应不同的生存环境.     

不同水深对挺水植物形态和生理指标的影响

中国环境科学研究院研究团队前期确定3种适宜太湖沿岸带生态修复的挺水植物为菰（Zizania latifolia）、再力花（Thalia dealbata）和慈姑（Sagittaria trifolia）.挺水植物对水深要求较高,过高或过低的水深高度都会限制其生长,为探讨不同水深对挺水植物的影响,确定这3种挺水植物最适宜的水深高度,该研究进一步设置不同梯度水深高度——高水深（40 cm）、中水深（20 cm）和低水深（10 cm）,试验历时42 d,收获时测定这3种挺水植物的地上和地下部分形态指标（地上部分干质量、地下部分干质量、叶面积和根系长度）、相对生长速率（RGR）指标和生理指标[总可溶性糖、植物超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）和丙二醛（malonic dialdehyde,MDA）]含量.结果表明:①不同水深对挺水植物性状指标均有显著影响,较高或较低的水深都会影响挺水植物地上和地下部分形态指标、相对生长速率指标和生理指标,且挺水植物可以通过调节形态和生理指标来适应和抵抗水深胁迫带来的不利影响.②在高水深这一胁迫条件下,3种挺水植物都倾向于产生更多的总可溶性糖、SOD和MDA,显示出植物对高水深这一胁迫的生理适应性.③高水深对慈姑具有较强的抑制作用,再力花对水深的耐受性高于慈姑,而菰对高水深的适应性最强.研究显示,不同植物对水深的适应性不同,在实际的生态修复工程中应使用不同挺水植物组合配置以抵抗水深变化.      

盘锦“红海滩”退化初探

本文采用海水监测、翅碱蓬野外调查及盆栽试验和室内分析方法,研究了盘锦"红海滩"翅碱蓬群落的退化死亡原因,特别是翅碱蓬退化死亡与土壤盐分的关系。结果表明,翅碱蓬适宜的土壤盐分含量在10g/kg至16g/kg之间,初步认为由于滩涂土壤盐分升高产生的盐害是引起盘锦"红海滩"翅碱蓬群落退化死亡的主要原因。     

向日葵对锶的富集特征与耐受机制研究

为探明向日葵(Helianthus annuus L.)对金属锶的富集特征和耐受机制,本试验施加不同浓度锶(25、150、750和1500 mg·kg-1)土培处理30 d,研究了向日葵幼苗体内锶的富集和分配特征及对植物生长和膜脂过氧化产物MDA(丙二醛)含量、SOD(超氧化物歧化酶)、POD(过氧化物酶)、CAT(过氧化氢酶)活性的影响.结果显示:(1)向日葵幼苗的根长、株高、根生物量和地上生物量随着土壤中金属锶浓度的升高呈先增加后降低的趋势;(2)向日葵的根、茎、叶均能富集金属锶,不同器官表现为根叶茎.向日葵的生物富集系数与不同器官金属锶富集浓度呈显著负相关,且根部金属锶浓度与富集系数的相关性最强;(3)MDA含量随着锶浓度升高呈先减少后增加的趋势,而抗氧化酶SOD、POD和CAT活性均随着锶浓度升高呈先增加后减少的趋势.SOD和POD活性在高浓度金属锶处理中受到了抑制,而高水平的CAT活性表明向日葵清除活性氧的能力增强.以上结果表明,向日葵的根、茎、叶均能积累锶,根部的富集能力最强,且根部的抗氧化酶系统对金属锶胁迫更为敏感,其中较高的CAT活性表明在向日葵耐受锶胁迫机制中起到关键作用.此研究为金属锶污染土壤的植物修复以及向日葵对锶的耐受机制提供理论依据.     

低密度聚乙烯微塑料对空心菜生长和生理特征的影响

土壤中微塑料污染及其毒理学效应逐渐引起关注,但微塑料对农作物生长和生理的影响机制研究仍相对匮乏.为探讨微塑料对农作物生长和生理生化的影响,选用不同质量分数(0%、 0.2%、 5%和10%)的低密度聚乙烯(LDPE MPs)进行盆栽试验,研究了其对柳叶空心菜(Ipomoea aquatica Forsk)种子发芽率、光合色素含量、生物量、抗氧化酶活性、可溶性蛋白和可溶性糖含量等的影响效应.结果表明,LDPE MPs显著抑制了(P<0.05)空心菜种子活力,且质量分数越高抑制效果越显著.然而,5%LDPE MPs显著促进空心菜地上生物量;0.2%LDPE MPs显著促进空心菜叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性,而10%LDPE MPs则显著提高了过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活性;丙二醛(MDA)含量随LDPE MPs质量分数的增加呈梯度式下降,较对照处理降低了15.53%～27.39%.LDPE MPs显著提高了空心菜叶片可溶性糖含量.综上可知,LDPE MPs可抑制空心菜种子活力,但会促进其生物量累积;空心菜可通过调节抗氧化酶活性和可溶性蛋白含量来缓解LDPE MP...     

玉米幼苗对镉、菲单一与复合污染的生理生化响应

通过室内盆栽实验研究了玉米幼苗在镉、菲污染胁迫14 d后的生理生化响应,并探讨了镉、菲单一与复合污染对玉米幼苗的毒性效应及其致毒机制.结果表明,单一镉(0～50 mg/kg)污染时,镉处理对玉米幼苗地上部分和根系生物量以及可溶性蛋白都无显著影响;随镉处理浓度的增加,玉米幼苗叶片SOD酶活性表现为先增加后降低的趋势,而P...     

UV-B辐射增强对芦苇生长及生理特性的影响

在UV-B辐射增强条件下,以芦苇为材料,研究了不同辐射梯度对芦苇生长及生理特性的影响.结果表明:与自然光照相比,UV-B辐射增强可显著降低芦苇植株高度、比叶面积、生物量,且高强度辐射处理的影响大于低强度辐射,随辐射时间延长,生物量分配有向地下部分转移的趋势;与自然光照相比,UV-B辐射增强可显著增加芦苇叶片丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶活性(SOD、CAT、GR、APX)、抗氧化物质含量(GSH、As A),且随辐射强度增大,MDA含量、酶活性、抗氧化物质含量增强程度加剧,但随辐射时间延长,高辐射处理下,GR酶活显著低于对照,GSH也表现出相应的趋势;UV-B辐射增强条件下,类胡萝卜素含量显著降低,而类黄酮含量较对照组却显著升高,且高强度辐射处理对芦苇叶片紫外吸收物质的影响大于低强度辐射.     

Cd胁迫下超富集植物圆锥南芥抗氧化机理

采用土培的方法研究了不同Cd2+添加量(0、10、20、40、80、160、240mg.kg-1)对多金属超富集植物圆锥南芥(Arabis paniculata Franch)抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶POD、抗坏血酸过氧化物酶CAT、过氧化物酶APX)活性、非酶物质(巯基SH、谷胱甘肽GSH、植物络合素PCs)含量以及生物量、叶绿素、丙二醛(MDA)、半胱氨酸(Cysteine)、脯氨酸(Proline)含量的影响.结果表明,随着Cd添加量的增加,圆锥南芥的生物量、Cd含量、富集系数、转运系数呈增加趋势,SOD活性、叶绿素含量呈下降趋势.POD、CAT、APX活性以及MDA含量均呈先升高后降低的变化趋势.圆锥南芥叶片中SH、GSH、PCs含量随Cd添加量的增加而增加,当Cd添加量为240mg.kg-1时,SH、GSH、PCs含量分别比对照提高了92.7%、70.2%、143.4%,表明SH、GSH、PCs在解毒Cd毒害中起着重要作用.     

四种环境雌激素对斑马鱼内脏团抗氧化防御系统的影响研究——17B-雌二醇与三种增塑剂DMP、DBP、DOP的影响

以斑马鱼(Danio rerio)为受试动物,研究了四种环境雌激素-17β-雌二醇(E2)和三种增塑剂(DMP、DBP、DOP)对其内脏团的氧化损伤及应激效应。经急性毒性实验,得到E2、DMP、DBP、DOP对成体斑马鱼96 h的半数致死浓度(LC50)分别为2.51、12.33、9.67、9.89 mg·L-1。在此基础上分别设置5个浓度梯度,研究E2(暴露2 d,4 d)、DMP、DBP、DOP(暴露4 d)对斑马鱼内脏团的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽硫转移酶(GST)活性以及丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明,SOD、CAT、GST、MDA对这四种环境激素都非常敏感,其中SOD、CAT、GST活性的影响均呈现先诱导后抑制的趋势,而MDA含量则随着污染物浓度的升高而增加。高浓度暴露条件下,E2(0.4 mg·L-1)和DMP、DBP、DOP(0.8 mg·L-1)对SOD、CAT、GST活性均有显著抑制(p0.05),MDA的含量有显著升高(p0.05)。可见,E2、DMP、DBP、DOP会导致斑马鱼内脏团氧化损伤,并且在同等浓度下E2的毒性明显高于三种增塑剂。