云南省凤眼莲入侵现状及其引种得失分析

大规模外来种的引入是生物多样性下降主要原因之一,外来种的入侵已经引起了一系列的生态、经济、社会问题。从云南省凤眼莲入侵的现状,分析了入侵植物风眼莲引种的得失。对于风眼莲的控制及其治理主要有物理、化学以及生物方法,认为目前对风眼莲等入侵生物应采取综合治理的方法。同时引进植物外来种时,要对引进种的行为特性进行调查研究,注意其安全性。     

云南省凤眼莲入侵现状及其引种得失分析

大规模外来种的引入是生物多样性下降主要原因之一,外来种的入侵已经引起了一系列的生态、经济、社会问题。从云南省凤眼莲入侵的现状,分析了入侵植物风眼莲引种的得失。对于风眼莲的控制及其治理主要有物理、化学以及生物方法,认为目前对风眼莲等入侵生物应采取综合治理的方法。同时引进植物外来种时,要对引进种的行为特性进行调查研究,注意其安全性。     

植物配置与进水碳氮比对沉水植物塘水质净化效果的影响

将3种常见湖泊沉水植物苦草(Vallisneris spiralis)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)组合构建7种沉水植物稳定塘,分析植物组合对水体氮、磷、有机物去除效果;在此基础上,模拟不同碳氮比(C/N)条件下的沉水植物塘对污水的净化效果,进而探讨碳氮比对沉水植物去污效果的影响.结果表明:(1)7种沉水植物组合对氮、磷均具有一定的净化效果,其中苦草和轮叶黑藻组成的沉水植物塘净化效果最好.(2)3种C/N(1.89、5.93、12.09)条件下,苦草黑藻植物塘的去污效果有所差异,当C/N=5.93时,对污染物的综合去除效果最佳.因此对于沉水植物稳定塘而言,沉水植物组合能取得比单类植物更好的净水效果,并且通过添加适量碳源物质,调整污水的碳氮比,可以提升沉水植物塘的净水效果,研究结果对于实际工程构建稳定塘净化污水具有理论指导意义.     

凤眼莲源生物炭对土壤As、Hg、Cd溶出特性与化学形态的影响

以我国典型水生入侵植物凤眼莲为前体制备了生物炭(BCW)和负载铁生物炭(BCW-Fe),在对其理化特性进行充分表征的基础上,系统分析了这2类生物炭对金矿冶炼区酸性复合污染土壤中As、Hg、Cd的钝化修复效果.水浸与酸浸实验表明,5%(质量分数)BCW与5%(质量分数)BCW-Fe处理分别使土壤As浸出浓度降低91.4%~91.6%和64.9%~96.8%,Hg浸出浓度由0.03~0.04μg·L-1降低至0~0.02μg·L~(-1);而2种材料对Cd的钝化优势分别出现在中性和酸性浸出条件下.重金属形态分析结果显示,2种生物炭处理均使As、Hg、Cd由植物可利用性较高的可交换态和碳酸盐结合态向较为稳定的铁锰氧化物与有机物结合态转化.其中,BCW与BCW-Fe的加入分别使可交换态与碳酸盐结合态As总量减少0.3%和3.1%,使这2种非稳态Hg总量分别减少2.3%和3.4%,使这2种形态Cd总量分别减少7.7%和14.9%.综合以上研究结果,凤眼莲负载铁生物炭提供了一种能够在我国广泛分布的酸雨沉降地区内实现对复合污染土壤中As、Hg、Cd同步稳定钝化的有效材料,与此同时,该方法有利于实现对入侵植物的有效管理和应用土地系统进行长期固碳.     

2种漂浮植物对再生水水质净化能力比较

选取2种常用水生漂浮植物凤眼莲与大薸作为研究对象,以某大型再生水厂再生水作为培养介质,研究对再生水中氮、磷的深度净化能力。实验结果表明:实验期间,凤眼莲相较于大薸,单株生物量更大,且增殖更迅速。在相同种植密度(24株/m~2)下,凤眼莲和大薸生长率分别为165,56. 8 g/(m~2·d),对TN去除率分别为96. 3%和73. 7%,去除负荷为374,286 mg/(m~2·d),大薸组对磷的去除效果优于凤眼莲组,去除率分别达到100%和94%,对磷的去除负荷分别为39,42 mg/(m~2·d);但是,实验进行10 d后,大薸出现叶片发黄、根部腐败状况,导致水体中氮、磷含量升高,而凤眼莲长势良好,去除效果能够保持。因此,对比2种植物的生长特点及对氮、磷的去除能力,优先选用凤眼莲作为再生水净化植物,如选用大薸,则应在腐败前进行打捞处理,避免腐败后氮、磷重新进入水体形成污染。     

植物分布对洱海沉积物间隙水DOM光谱特征及对氮磷释放影响研究

沉水植物分解导致大量溶解性有机质(DOM)进入水环境,进而对水质产生重要影响.然而,关于沉水植物分布对沉积物间隙水DOM的变化特征及其对氮磷释放的影响研究较少.本研究利用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和三维荧光光谱结合平行因子(EEMs-PARAFAC)技术对比研究了洱海沉水植物分布/非分布区沉积物间隙水DOM组分变化特征,并探讨DOM变化对氮磷释放的影响.结果表明,沉水植物分布区沉积物间隙水DOM主要以富里酸为主,而沉水植物非分布区DOM则以腐殖酸为主.通过UV-vis分析发现,沉水植物分布区沉积物间隙水DOM a₃₅₅、a₄₄₀、SUVA₂₅₄、A₂₅₃/A₂₀₃、S_R平均值高于植物非分布区,这表明沉水植物分解作用能够促进沉积物间隙水DOM含量、芳香性、分子量、以及取代基数量增加.沉水植物分布区上覆水和间隙水氮磷浓度均高于沉水植物非分布区,这主要是由于沉水植物衰亡期腐烂分解释放氮磷.此外,DOM中的羟基和羧基能够与磷酸盐竞争沉积物颗粒上的吸附位点,...     

不同沉水植物净水能力与植株体细菌群落组成相关性

选取苦草(Vallisneria natans)、密刺苦草(Vallisneria denseserrulata)、黑藻(Hydrilla verticillata)、伊乐藻(Elodea canadensis)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、竹叶眼子菜(Potamogeton malaianus)、篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus)和微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)这8种亚热带地区常见的沉水植物为研究对象,在室内静水条件下对其氮、磷吸收和水质净化能力进行对比试验,并结合16S rRNA基因测序对沉水植物关联细菌群落组成进行测定,研究沉水植物对水体的净化能力与植株体菌群之间的相关性.结果表明,8种沉水植物对水体中的氮磷的去除主要通过植物增效作用,植物吸收富集作用去除率较低.其中密刺苦草对水体中TN、TP的去除率最高,达到了91. 58%和96. 81%.伊乐藻、金鱼藻对水中氮磷自身吸收能力高于其他组,密刺苦草和苦草的植物增效的净化能力最强.经分析,8种沉水植物对水体中氮磷的净化能力较强可能是因为植物关联的细菌大多具有降解作用.根瘤菌目(Rhizobiales)、伯克霍尔德氏菌目(Burkholderiales)、黄杆菌目(Flavobacteriales)、产碱杆菌科(Alcaligenaceae)、贪铜菌属(Cupriavidus)和芽孢杆菌属(Bacillales)的细菌可能是引起密刺苦草增效的净化能力较强的优势菌群,异常球菌纲(Deinococci)、丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)、腐螺旋菌科(Saprospiraceae)和生丝微菌属(Hyphomicrobium)的细菌可能是引起苦草增效的净化能力较强的优势菌群.     

外源稀土Ce3+对凤眼莲钙相关光合作用的影响

以造成水体污染的主要水生生物之一的凤眼莲为研究对象,探究外源稀土Ce3+对凤眼莲钙相关光合作用的影响.相比于对照组,营养液中缺钙但添加外源稀土Ce3+的条件下,凤眼莲叶绿素含量减少8.31%、叶绿体荧光产额分别减少6.14%(440nm)和3.82%(480nm)、类囊体膜上Mg2+-ATP酶和Ca2+-ATP酶分别减少1.93%和5.05%,蛋白质含量减少3.94%;但较缺钙的营养液处理组相应指标分别增加了9.89%、15.21%和3.05%、8.08%和10.26%、10.16%.添加Ce3+的营养液处理组的凤眼莲钙相关光合作用指标同样显著提高.结果表明,Ce3+有类似于Ca2+的特性,适量的Ce3+可以补偿替代钙,对植物光合作用有促进效果,增加植物生物量,促进凤眼莲型水生植物的生长,对水体富营养化进程的发展起正催化作用.     

漂浮水生植物对富营养化水体中N2O产生及输移过程的调节作用

漂浮水生维管束植物具有发达的通气组织,然而关于其传输水体中产生温室气体N_2O方面的研究还很匮乏.本研究以漂浮水生植物凤眼莲为代表,利用稳定氮同位素示踪技术,设计能够分隔根室和叶室的水生植物生长系统,通过微宇宙实验定量追踪N-15标记的氮素在凤眼莲根系介导下的转化途径、N_2O产生规律及N_2O通过通气组织向空气的传输过程.研究结果表明,加入水体的~(15)NO_3~-有少部分通过异化还原成为铵(DNRA)过程转化为NH_4~+-~(15)N,主要通过反硝化反应生成N_2O;加入的~(15)NH_4~+主要发生了耦合硝化-反硝化反应.种植凤眼莲均使叶室中N_2O-~(15)N原子百分超和~(15)N_2O浓度明显高于无植物的对照,一方面说明凤眼莲根系能够促进反硝化、硝化-反硝化反应过程,同时也说明水体中的~(15)N_2O有相当一部分通过植株体传输到空气中.凤眼莲通气组织主要通过分子扩散从高浓度空间向低浓度空间输送~(15)N_2O.在标记NO_3~--~(15)N的水体中,凤眼莲在前期促进了~(15)N_2O向顶空排放,但并未在整个生长期持续促进N_2O释放.在标记NH_4~+-~(15)N的水体中,植株体富集是NH_4~+-~(15)N的一个主要归趋途径,但同时也有部分NH_4~+-~(15)N转化为N_2O通过植株通气组织持续、缓慢地释放到顶空当中.研究结果阐明了漂浮植物对水体氮转化过程及N_2O输移途径的调节作用,可为全面理解水体生态系统氮循环过程提供理论基础.     

贵州省河谷型村镇建设中外来植物的入侵风险评估

在村镇建设和国土空间生态修复中,植物配置对区域生态安全和人居环境健康会产生一定的潜在影响,特别是外来植物容易产生的入侵风险和危害.为掌握贵州省赤水河流域村镇建设中外来植物组成、分布和生态风险,选择某河谷型村镇,在其建成区和非建成区布设了49个样点,调查与分析了外来植物的种类组成、分布特征及地形因素影响,并应用层次分析法(AHP)评估了37种外来植物的入侵风险.结果表明:①该河谷型村镇共发现植物276种,隶属于99科230属.其中,外来植物37种,隶属于18科32属,草本植物种数最多,占外来植物总数的64.9%,外来植物中有22种来源于美洲.②外来植物主要分布在海拔400~650 m之间.外来植物种数与入侵强度呈极显著正相关(P < 0.01),与海拔、乡土植物种数均呈极显著负相关(P < 0.01),海拔对外来植物种数影响最大,贡献率为68.7%,入侵强度和乡土植物种数的贡献率分别为12.4%和9.6%.③37种外来植物中入侵风险等级为高级的有13种(占35.1%),包括小蓬草(Conyza canadensis L.Cronq.)、反枝苋(Amaranthus retroflexus L.)、三叶鬼针草(Bidens pilosa L)和土荆芥(Ysphania ambrosioides L.)等,入侵风险等级为中级和低级的分别为13种和10种.研究显示,该河谷型村镇外来植物分布受海拔和乡土植物影响,低海拔地区外来植物较多;入侵风险等级为高级的外来植物有13种,建成区和非建成区分布相差不大.研究结果可为该河谷型小镇对入侵风险等级为高级的外来植物进行生态风险防控和乡土植物的合理开发利用提供支撑.      

Density and nutritional condition of carabid beetles in wildflower areas of different age

Density and nutritional condition of the five carabid beetle species Agonum mülleri, Anchomenus dorsalis, Anisodactylus binotatus, Pterostichus vernalis and Poecilus cupreus was studied. Carabids were caught in sixteen 1–4-year-old wildflower areas, identified and counted, their nutritional condition was calculated and calculations were related to habitat parameters (i.e. wildflower area age, vegetation cover, soil water content, habitat size, surrounding landscape composition) and sex.Whereas the number of Anisodactylus binotatus caught responded positively to succession in wildflower areas, A. mülleri numbers tended to decrease and the other three species were unaffected. In a stepwise multiple regression species affiliation, sex and age of wildflower area explained together 98.5% of the variance in the pooled nutritional condition of Anchomenus dorsalis, Anisodactylus binotatus, A. mülleri and P. vernalis. Age of wildflower area alone explained 61.7% of the variance and age increased the nutritional condition of carabids. Correspondingly, nutritional condition of Poecilus cupreus was positively correlated with the age of wildflower area. Overall, the nutritional condition of the carabid assemblage studied increased from the first to the second year and then remained stable. To keep the proportion of 1-year-old wildflower areas low, wildflower areas should therefore be maintained for several years to improve the life conditions of carabid beetles and to enhance their beneficial effects in agroecosystems.     

凤眼莲对富营养化水体中氨氧化和反硝化微生物的影响

凤眼莲近年来广泛应用于富营养化淡水湖泊的生态修复中,但其对微生物的相互作用和对水体中氮素的去除鲜有报道.本研究在氮素去除过程中对比凤眼莲和细菌的相对重要性,并且检测浮游植物对硝化细菌和反硝化细菌相对丰度及多样性的影响.水体中氮素的去除率以及硝化和反硝化作用的潜在能力使用定量聚合酶链式反应(qPCRs)对硝化作用基因amoA和反硝化作用基因nirS/K进行检测,从微观角度研究富营养化水体中是否会受到凤眼莲存在的影响.结果表明,TN的减少在70d的实验周期中所有处理组表现较为一致,但凤眼莲存在的实验组在24h内TN和NH_4~+-N的去除上有显著的降低,并且amoA的丰度有所增加,nirS/K的丰度有所降低.T-RFLP结果表明亚硝化单胞菌在氨氧化微生物中占优势.凤眼莲的种植可以实现富营养化水体中NH_4~+-N的快速有效减少,且微生物的相互作用可以充分利用到淡水生态系统的修复中.     

绿狐尾藻对铜绿微囊藻和羊角月牙藻的抑藻效应

分别将不同起始浓度(10~5、10~6、10~7、10~8和10~9ind.·L~(-1))的铜绿微囊藻和羊角月牙藻分组与绿狐尾藻进行共培养,连续10 d,每天测定各组铜绿微囊藻或羊角月牙藻的光密度值,用以确定绿狐尾藻对两种藻类不同浓度的生长抑制情况.结果表明,2. 5 g·(200 m L)~(-1)的绿狐尾藻对起始浓度为10~7ind.·L~(-1)和10~8ind.·L~(-1)的铜绿微囊藻具有明显的抑制作用;而对实验所设的所有起始浓度的羊角月牙藻生长均没有显著的抑制作用.并且,采用溶剂浸提与气相色谱-质谱联用(GC-MS)测定的方法,分析了绿狐尾藻粉末浸提液和绿狐尾藻生长液中可能存在的化感物质,通过分析,确定棕榈酸是绿狐尾藻分泌的化感物质之一,并且发现了3种可能是绿狐尾藻分泌的新型化感物质:3-乙基-3-甲基庚烷、磷酸三乙酯和酞酸二丁酯.     

Augmentation of tribenuron methyl removal from polluted soil with Bacillus sp. strain BS2 and indigenous earthworms

Tribenuron methyl (TBM) is a member of the sulfonylurea herbicide family and is widely used worldwide. In this study, TBM-degrading bacteria were enriched with TBM as potential carbon, nitrogen or sulfur source, and 44 bacterial isolates were obtained. These isolates were phylogenetically diverse, and were grouped into 25 operational taxonomic units and 14 currently known genera. Three representatives, Bacillus sp. strain BS2, Microbacterium sp. strain BS3, and Cellulosimicrobium sp. strain BS11, were selected, and their growth and TBM removal from culture broth were investigated. In addition, indigenous earthworms were collected and applied to augment TBM degradation in lab-scale soil column experiments. Results demonstrated that Bacillus sp. strain BS2 and earthworms significantly increased TBM removal during soil column experiments.     

城市污水再生处理过程中病原性原虫的去除特性

通过定期监测北京市某城市污水再生处理过程各单元出水中的隐孢子虫和贾第鞭毛虫(两虫)浓度,系统考察了污水再生处理系统对两虫的去除特性.结果表明,原污水、初沉池出水、二沉池出水、絮凝沉淀池出水和砂滤池出水中隐孢子虫的平均检出量分别为238、179、6、1、0.3个·L-1,贾第鞭毛虫的平均检出量分别为1 568、1048、22、4、0.6个·L-1.污水再生处理系统对隐孢子虫和贾第鞭毛虫的总去除率分别为2.98log(99.895%)和3.46log(99.965%).一级处理工艺对污水中两虫的去除效果并不理想,去除率分别只有0.13log和0.18log.二级生物处理对两虫的去除贡献最大,去除率分别达1.50log和1.67log.污水深度处理工艺(絮凝-沉淀-砂滤)能有效提高两虫的去除效果.污水厂进水中的两虫检出量随季节变化,雨季较低,旱季较高.     

Spatial heterogeneity of cyanobacterial communities and genetic variation of Microcystis populations within large, shallow eutrophic lakes (Lake Taihu and Lake Chaohu, China)

Cyanobacteria, specifically Microcystis, usually form massive blooms in eutrophic freshwater lakes. Cyanobacterial samples were collected from eight sites of both Lake Taihu and Lake Chaohu in late summer to determine the diversity and distribution pattern of cyanobacteria and Microcystis in large, shallow, entropic lakes with significant spatial heterogeneity and long-term Microcystis bloom. Molecular methods based on denaturing gradient gel electrophoresis and clone library analysis were used. A similar heterogeneous distribution pattern of cyanobacteria in both lakes was observed. Most parts of these two lakes with high trophic level were dominated by Microcystis. However, in the regions with low trophic levels as well as low concentrations of chlorophyll a, Synechococcus occupied a considerable percentage. Different morphospecies and genotypes dominated the bloom-forming Microcystis populations in these two lakes. Microcystis viridis and Microcystis novacekii were dominant in Lake Chaohu, whereas Microcystis flos-aquae was dominant in Lake Taihu. Only 2 of the13 Microcystis operational taxonomic units were shared between these two lakes. Analysis of molecular variance based on 16S to 23S internal transcribed spacer sequences indicated the significant genetic differentiation of Microcystis between these two lakes (F_st = 0.19, p < 0.001). However, only 19.46% of the genetic variability was explained by the population variation between lakes, whereas most (80.54%) of the genetic variability occurred within the lakes. Phylogenetic analysis revealed no phylogeographic structure of Microcystis population in these two lakes, as illustrated by their cosmopolitan nature. Our results revealed that spatial heterogeneity within lakes has more impact on the cyanobacterial diversity than geographical isolation in a local scale.     

生物炭对华北农田土壤N2O通量及相关功能基因丰度的影响

为了探寻施用生物炭对农田土壤氧化亚氮(N_2O)的减排效果和机制,于2015年3月27日至6月5日,利用盆栽实验研究了施用生物炭(CK,C1:5%,C2:10%,C3:15%,C4:30%)(质量分数)对华北农田土壤N_2O通量、氨单加氧酶(amo A)、亚硝酸盐还原酶(nir S、nir K)以及氧化亚氮还原酶(nos Z)基因丰度的影响.结果表明:(1)施用低量生物炭(5%)能够促进N_2O排放,施用中、高量生物炭可以起到抑制N_2O排放的效果,且生物炭用量为15%时减排效果最佳.(2)实验初期,施用生物炭对土壤硝化反硝化基因丰度影响较大,AOA和nir S基因丰度与生物炭施用量呈极显著正相关关系,nir K基因丰度与生物炭施用量呈显著正相关关系,AOB和nos Z基因丰度与生物炭施用量呈显著负相关关系;实验末期,AOA丰度与生物炭施用量表现为显著负相关关系,AOB丰度与生物炭施用量表现为显著正相关关系.(3)实验初期,N_2O排放通量与AOA、nir S基因呈现极显著的负相关关系,说明在土壤含水量较高的条件下,N_2O的产生受AOA、nir S基因丰度控制调节;实验末期,N_2O排放通量与nos Z基因呈现极显著正相关关系,说明在土壤含水量较低的条件下,N_2O的产生受nos Z基因丰度控制调节.本研究结果表明施用生物炭能够增加硝化反硝化功能基因丰度,并降低N_2O的排放,为华北农田合理施用生物炭提供了一定的理论依据.     

长期施用氮肥对土壤细菌硝化基因多样性及组成的影响

以中国科学院桃源农业生态试验站水稻长期定位试验为平台(28°55′49.8″N,111°26′25.7″E),运用PCR、克隆文库构建等分子生物学技术研究长期单施氮肥(尿素)对亚硝化基因(amoA和hao)多样性及其群落结构的影响.结果表明,长期单施氮肥使amoA基因多样性降低(Shannon指数减少了11%),而ha...     

松属植物地质历史及生物地理演变

松属（Pinus L.）约113种,是松科现代属中最原始的类群。松属植物种类丰富且研究领域广泛,对其已经积累的资料数据进行系统梳理总结十分必要。本文通过总结国内外松属大化石资料,结合分子系统发育、地质背景和地理隔离事件讨论了其地史分布及植物地理学意义;该属化石在早白垩世至全新世地层中均有记录。化石证据表明松属很可能在早白垩世（之前）起源于西欧地区,从这一起源地通过北大西洋陆桥扩散到北美洲东部,而东亚的类群可能是从北美洲西部经过白令陆桥散布的。在晚白垩世分化出双维管束松亚属Subgenus Pinus L.及单维管束松亚属Subgenus Strobus (D. Don) Lemmon,前者更接近祖先类群。古新世由于全球显著增温以及白垩纪末期大灭绝等地质事件的影响使松属数量急剧减少,在晚始新世至中新世时期随着气温转凉转冷再次分化扩散,中新世达到其发展高峰且分布面貌与现代类群近似。松属多样性时空历史可能和新生代气候变迁及晚新生代构造运动塑造的山地隆升等环境变化紧密相关。     

金鱼藻与环棱螺对铜绿微囊藻生长及光合活性的抑制作用

沉水植物和螺类是生物防治有害水华的重要手段,然而目前关于这两者对有害蓝藻的协同抑制效率和作用机制尚不清楚.本研究利用沉水植物金鱼藻与铜锈环棱螺在实验室内探究草-螺组合系统对铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）生长的抑制效果.结果表明,金鱼藻组、 环棱螺组及草-螺组合系统均显著降低了体系内蓝藻Chl-a浓度、总Chl-a浓度和铜绿微囊藻密度,与初始相比,蓝藻活体Chl-a浓度分别减少99.24%、100.00%和98.61%,铜绿微囊藻密度分别减少98.64%、86.44%和97.71%.草-螺共培养和金鱼藻单独培养均可以显著抑制铜绿微囊藻生长,效果相似,而环棱螺单独培养可以使蓝藻Chl-a浓度和光曲线参数值降为零,同时使得微囊藻细胞全部失活.金鱼藻与环棱螺都可以 降低铜绿微囊藻光合活性,草-螺共培养系统可以最大程度降低藻类整体的生长潜能.研究发现,草-螺耦合系统对铜绿微囊藻的总体抑制效率略低于两者单独抑制效率,表明金鱼藻和环棱螺在此过程中存在微弱的拮抗作用,但由于草-螺耦合系统的抑制成效同样显著,且抑制途径 更多样,同时能更好地维持水体营养盐平衡.在实践过程中建议加强沉水植物和螺类的互利共生关系,可以起到更好的抑藻效果.