稻田土壤氧化亚氮产生潜势、反硝化功能基因丰度和群落结构的垂向分布

土壤中氧化亚氮（N₂O）的释放量占全球N₂O释放总量的60%.其中，稻田土壤是N₂O最主要的释放源.反硝化过程是稻田土壤N₂O生成的主要微生物过程之一.本研究选取广东韶关稻田垂向土壤（0~100 cm）为研究对象，通过乙炔抑制剂法测定了N₂O产生潜势和反硝化潜势，并利用针对特异性功能基因的实时荧光定量和高通量测序技术分别分析反硝化功能基因丰度和反硝化微生物群落结构.结果显示：0~10 cm深度的土壤样品N₂O产生潜势最高，可达（0.020±0.0035）μg·g^-1·h^-1.反硝化功能基因中，nirK基因的丰度峰值（（1.51±0.0015）×10⁸ copies·g^-1）出现在0~10 cm深度，而nosZ和nirS基因的丰度峰值（（4.29±0.0015）×10⁷ copies·g^-1和（8.86±0.0010）×10⁷ copies·g^-1）均出现在10~20 cm深度.稻田垂向土壤中N₂O产生潜势和相关的反硝化功能基因（nosZ、nirK和nirS）丰度均随土壤深度的增加而逐渐降低.其中在所有深度的土壤样品中nirK基因的丰度均高于nirS.基于nirK基因的高通量测序结果发现慢生根瘤菌（Bradyrhizobium）的相对丰度最高（44.06%±6.14%，n=6）.相关性分析表明，稻田土壤中N₂O产生潜势与环境因子（TN、TC和含水率）、反硝化功能基因丰度以及慢生根瘤菌（Bradyrhizobium），罗河杆菌属（Rhodanobacter）和亚硝化螺菌属（Nitrosospira）的相对丰度呈正相关.上述结果表明稻田土壤中环境因子和反硝化功能基因丰度影响了N₂O产生潜势的垂向分布.     

Species diversity and leaf functional traits of understory vegetation one year after severe burning北大核心CSCD

以北京油松(Pinus tabuliformis)人工林为研究对象,采用独立样本T检验、冗余分析等方法,分析重度火烧1年后林下植被(灌木层和草本层)的物种多样性、叶功能性状及其与土壤因子的关系.结果显示:(1)与对照样地相比,重度火烧后灌木层物种丰富度指数极显著降低(P <0.01),但Shannon指数、Simpson指数以及Pielou指数虽呈下降趋势但未达显著水平(P> 0.05);草本层除Pielou指数外,各物种多样性指数均显著增加(P <0.05).(2)重度火烧样地灌木层和草本层的叶厚度(LT)、叶干物质含量(LDMC)、叶碳含量(LCC)、叶磷含量(LPC)均高于对照样地,而比叶面积(SLA)、叶氮含量(LNC)、叶片氮磷比(N:P)、叶绿素含量(CHL)低于对照样地,除灌木层LPC和N:P及草本层SLA、LCC和LPC外,其他各叶功能性状在火烧与对照间差异均达显著水平.对于不同生活型而言,对照样地的LDMC、LNC、LCC、CHL存在显著差异,而在重度火烧后差异不显著;LT、SLA在重度火烧和对照样地上均呈现显著差异;而LPC、N:P在重度火烧与对照样地上均无显著差异.(3)重度火烧后1年,灌木层和草本层的叶功能性状均仅与土壤含水率、容重和非毛管孔隙度密切相关.本研究表明在油松人工林重度火烧后1年,灌木层物种多样性降低,而草本层物种多样性增加,灌草层的各叶功能性状主要受土壤物理性质的影响呈现不同的变化规律.(图4参45)     

Comparison of macroinvertebrate community structure in urban (Shenzhen City) streams with typical habitat characteristics北大核心CSCD

2020年12月在深圳市城市区域典型生境特征溪流——城市山区源头溪流金龟河、国家地质公园保护区入海溪流杨梅坑河与黑臭水体治理后溪流石溪河,开展底栖动物多样性与生境质量状况取样,通过多元统计分析探明各溪流底栖动物群落结构差异及其主要环境影响因子.结果表明:(1)金龟河底质异质性(SI)最高;杨梅坑河水质最好且流态异质性(Fr)最优,石溪河水质最差且底质异质性(Fr)最低.(2)共采集鉴定大型底栖动物118个分类单元,隶属于3门6纲14目87科.水生昆虫均占绝对优势,其中金龟河67属(81.7%),杨梅坑河62属(95.4%),石溪河12属(52.2%).金龟河中底栖动物Shannon-Wiener多样性指数、改进的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度均高于杨梅坑河与石溪河.(3)金龟河的主要功能摄食类群是滤食者(45.5%),杨梅坑河(38.3%)与石溪河(58.7%)的主要功能摄食类群均为收集者.(4)冗余分析(RDA)结果显示,氨氮、海拔、湿宽、水温、溶氧、底质异质性(SI)、电导率和流态异质性(Fr)为影响深圳市溪流的大型底栖动物群落结构的主要环境因子.研究表明:(1)深圳市的山区溪流可作为深圳市生物多样性保护的重点区域.(2)在城市溪流生态系统中,水环境化学因子并非为主要影响因子,生境多样性发挥了重要作用.(图6表3参43)     

省会城市不同功能区大气PM2.5化学组分季节变化及来源分析

为探究城市不同功能区大气PM_2.5污染水平、成分季节差异特征以及来源,采集了省会城市济南市2019年不同季节（春、秋、冬）3类典型功能区（城市市区、工业区、城乡结合区）和环境背景点植物园区的PM_2.5样品,对其浓度[ρ(PM_2.5)]、化学组分（水溶性离子、碳质组分、元素）和来源进行分析.结果表明采样期间3类功能区ρ(PM_2.5)在空间上呈现：工业区[（89.88±49.25）μg·m^-3]>城乡结合区[（86.73±57.24）μg·m^-3]>城市市区[（70.70±44.89）μg·m^-3],远大于植物园区[（44.36±21.54）μg·m^-3].各功能区ρ(PM_2.5)秋冬季明显高于春季,冬季最高值出现在城乡结合区,春季和秋季均为工业区最高.工业区各季PM_2.5中的水溶性离子浓度较高,主要的水溶性离子NO^-₃     

基于无人机多传感吊舱系统的火点实时定位方法

林火定位是林火智能监测设备的核心技术。提出了一种基于激光雷达、红外热像仪及组合惯导多数据融合的火点定位方法。首先设计了一个通用的无人机吊舱系统,并基于ROS框架实现数据采集、数据处理和数据传输等功能;其次提出了一个基于无人机吊舱系统的火点全局定位方案,根据红外热像仪成像特性识别火点,同时将密集点云与红外图像进行数据融合,估计出火点的三维空间位置;然后根据无人机位姿提出了一种基于墨卡托投影的火点全局定位方案,得到了火点的GPS位置。最后通过试验得到了该方案的全局定位精度:在实验中经度最大误差为2.36×10^-5°,纬度最大误差为1.84×10^-5°,高程最大误差为0.926 1 m,为其他林火定位方案提供了技术支持。     

城市土地置换过程中土壤有机污染物健康影响度评价

城市化过程中日益严峻的土壤污染已成为制约城市土地可持续开发利用的主要因素,而有机物已成为土壤中重要的污染物. 在我国目前缺乏相关环境质量标准的背景下,选择某区域土地置换开发为案例,尝试采用人体健康影响度评价法,对城市土地置换中土壤有机污染物可能给未来入住人群健康带来的潜在危害进行了分析与定量评价,识别出该区域土壤有机污染物以2,4-二硝基酚、五氯酚以及PAHs为主. 需要指出的是,参与评价的有机污染物仅为被检出有机污染物总量的一部分,因此评价结果中的健康影响度可能较实际数值偏低. 随着环境管理工作的深入进行,在城市土地置换过程中应逐步加强环境健康风险评价的研究.       

等离子体改性对活性炭纤维表面化学结构的影响

采用放电等离子体对活性炭纤维表面进行改性,通过改变活性炭纤维的化学官能团来强化活性炭纤维对SO2和NOx的吸附和催化作用。利用XPS、FTIR等方法对改性活性炭纤维的化学性质进行表征,研究了活性炭纤维表面官能团在等离子体改性过程中的转化规律和机理。实验结果表明:放电改性过程可以有效地向活性炭纤维表面引入有利于脱硫脱氮的含氧、含氮官能团;当电压为8kV,放电时间为5min时,放电改性活性炭纤维的效果最佳。     

保护性耕作对土壤线虫c-p类群及功能团的影响

以辽宁彰武县保护性耕作示范推广基地土壤为研究对象,通过实地调查和取样分析,对比研究了传统犁耕和6 a保护性耕作(免耕秸秆覆盖)条件下的土壤线虫c-p(colonizer-persister)类群及功能团,为评价保护性耕作的土壤生态效应提供理论依据.研究发现,与犁耕相比,保护性耕作显著增加了土壤线虫各c-p类群及绝大多数功能团的多度,但显著减少了Ba4和Om5功能团多度.此外,保护性耕作还改变了土壤线虫生活史和功能团的结构特征:在大部分研究土层,c-p1和c-p2线虫的相对多度显著提高,而c-p3、e-p4以及c-p3-5类群显著降低;Ba1、Ba2、Ba3、Fu4和H5功能团的相对多度显著提高,而Ba4、H3和Om5的相对多度显著降低,Fu2、H2和Om4相对多度的变化较复杂,在表土层表现为显著抑制,在15～30cm土层则为促进作用.土壤线虫c-p类群和功能团的多度及结构特征可能适合作为评价保护性耕作对土壤质量影响的生物学指标.     

MWNTs/TiO2/聚酯功能复合膜吸附及其净化性能

以聚酯工业滤布为基膜,采用溶胶凝胶和浸渍方法制备了具有吸附-光催化功能的多壁碳纳米管(MWNTs)/TiO2涂层的复合膜,该复合膜对模拟水样低浓度(10mg/L)的双酚A具有较高吸附性能.随着复合膜上负载二氧化钛中的MWNTs的比例(17.6%,29.9%,和46.0%)增加,吸附去除率显著提高;吸附饱和的复合膜上的污染物双酚A可通过20W 紫外灯(l=254nm)照射Fenton氧化反应去除.吸附实验和HPLC分析表明,除了超声处理会引起浸渍负载的材料脱落外,复合膜吸附性能恢复较好.     

复垦红壤中牧草根际微生物群落功能多样性

通过盆栽试验研究了浙江省诸暨铜矿区复垦红壤牧草根际微生物生物量及群落功能多样性的变化.结果表明,种植不同牧草使矿区土壤根际微生物生物量碳发生了显著的变化,其影响大小因矿区土壤污染程度而异.无污染和轻度污染土壤根际微生物生物量碳变化表现为黑麦草+三叶草>三叶草>黑麦草>未种植土壤,处理间差异均达显著水平(P<0.05),重度污染环境下各处理间差异不明显.Biolog数据分析显示,种植不同牧草的矿区土壤根际微生物群落结构和功能多样性也发生了相应改变,根际土壤微生物群落代谢剖面(AWCD)均显著高于未种植牧草土壤,处理间差异达极显著水平(P<0.001).典型变量分析揭示了不同牧草根际微生物群落利用碳源种类和数量存在明显差异.