分层型水库藻类垂向演替的水质与细菌种群调控

浮游藻类和细菌是水生食物网的重要组成部分,在水源水库生态系统物质循环和能量流动方面发挥关键作用,藻类的空间演替与水体细菌种群代谢和结构演变关系密切.因此,本文以李家河水库为研究对象,在分析水库水质指标基础上,采用高通量DNA测序技术和Biolog技术,研究水库藻类暴发期,浮游藻类和细菌群落结构垂向演替特征及其与水质的偶联关系.结果表明,李家河水库在8月处于热分层期,水体pH、DO和NH~+_4-N随深度变化均逐渐降低(P0.001).藻密度和Chla呈现同步变化趋势(P0.001),表层最大分别为3 364.33×10~4 cells·L~(-1)和7.03μg·L~(-1).藻类群落结构在水深0 m和3 m处以微囊藻为主,而在水深6 m处,小环藻取代微囊藻成为最优藻属,相对丰度达57.28%.Biolog结果表明,微囊藻的暴发对细菌代谢活性及其相对丰度产生较大影响,但细菌种群代谢活性多样性变化不显著.高通量测序共发现1 420个OTUs,隶属于10个细菌门类,其中放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)在不同水层均为最优门类,其相对丰度之和达50%以上;绿菌门(Chlorobi)和浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度随着水深增加发生显著变化,均在6 m深度达到最大值,分别为10.29%和6.78%,且与水层藻密度呈显著负相关(P0.05);厚壁菌门(Firmicutes)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)与藻密度呈显著正相关(P0.05).热图(Heat map)指纹图谱表明,李家河水库的细菌群落结构垂向分布差异显著,且随着水深的增加,细菌群落分布更均匀并趋于多样性.冗余分析(RDA)表明,细菌和藻类的群落结构的垂向分布受不同水质指标调控且差异显著.对水源水库藻类暴发期藻类与细菌群落的偶联机制进行探究,为水源藻华消涨的分子微生态驱动机制研究提供科学依据.     

江汉平原稻田冠层CO2通量变化特征及其影响因素分析

二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）被认为是最重要的温室气体,在气候变化中扮演着重要角色,实地测定稻田生态系统CO2通量是农业源温室气体监测与控制技术研究的基本内容。采用涡度相关法对江汉平原稻田生态系统进行了通量观测,并对水稻不同生长阶段冠层CO2通量、潜热、显热通量变化特征及其影响因素进行了分析。结果表明：水稻各生育期冠层CO2、潜热、显热通量日变化均表现出明显的单峰特征,但幅度不同,这与太阳总辐射的日变化及下垫面作物叶面积指数大小关系密切。稻田系统作物呼吸与土壤呼吸排放CO2,排放通量一方面与温度的变化有关,另一方面也受灌溉、作物生长状况的影响;稻田光合作用吸收同化大气CO2,吸收通量与作物群体叶面积指数大小、光合有效辐射强度有关。不同生长期冠层CO2通量与温度因子（气温、5cm土层温度）、光辐射强度因子（时光合有效辐射曝辐量）的相关性均达到极显著水平（P<0.01）,其中,分蘖-灌浆乳熟期CO2净通量对时光合有效辐射曝辐量响应的灵敏度较大,可以通过直角双曲线模型来拟合评估CO2净通量     

淡水养殖水体溶解氧含量诊断分析及浮头泛塘气象预报

通过实时监测荆州农试站养殖塘各种水质要素，结合2011~2012年养殖塘发生的25个鱼泛塘实例，探讨了养殖水体溶解氧含量与气象要素之间的联系。分析表明:养殖水体溶解氧含量与6 h变温、总辐射量、气压值正相关，与水温、空气相对湿度值负相关。从平时的调查记录来看，鱼泛塘事件主要发生在5~10月间，湿度大、气温低、气压下降、日照强度弱等都会引起溶解氧含量低，严重的会诱发鱼泛塘。根据25个鱼泛塘实例，结合气象要素的特点，提出了急剧降温降压型、寡照型、高温高热型3种鱼泛塘发生条件的概念模型，分别以实例进行了验证，并初步总结出根据气象要素观测资料进行浮头泛塘预报的方法和流程     

分层型水库水体好氧不产氧光合细菌时空演替特征

好氧不产氧光合细菌（aerobic anoxygenic photosynthesis bacteria,AAPB）以多样的群落结构及独特的代谢功能在水体物质循环中扮演着重要角色.基于实时荧光定量PCR及Illumina MiSeq高通量DNA测序技术研究金盆水库水体中AAPB丰度及群落结构时空演替特征,结合冗余分析揭示环境因子对其群落结构影响规律.结果表明,金盆水库水体AAPB丰度（以pufM基因计）变化范围为（6.70±0.43）×10³~（2.69±0.15）×10⁴ copies·mL^-1,最大值出现于10月,且随水深增加而减小.样本主要归为19个属（除未分类菌属外）,优势AAPB菌属包括慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium sp.）和甲烷菌属（Methylobacterium sp.）,两者隶属α-变形菌（α-Proteobacteria）,其中慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium sp.）占比于11月最高,高达60%以上（除10 m外）,此外也发现了以低比例存在的红长命菌属（Rubrivivax sp.）,隶属β-变形菌（β-Proteobacteria）.AAPB不同属间存在较强的互作关系,如红杆菌属（Rhodobacter sp.）与小红卵菌属（Rhodovulum sp.）呈正相关,噬氢菌属（Hydrogenophaga sp.）与慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium sp.）呈负相关等.AAPB种群结构组成及分布差异显著,主要受T、TN、NO₃^--N和光照强度影响,且由环境因素综合调控.如10月水深0、5和15 m水体AAPB种群结构受水温（T）、总氮（TN）和总磷（TP）显著影响,12月水深5 m水体AAPB种群结构受光照强度、pH、溶解氧（DO）和叶绿素a（Chla）显著影响等.研究结果对解析分层型水库水体AAPB丰度和多样性的时空变化特征具有指导意义,并为探索AAPB种群结构的水环境驱动因素提供理论依据.     

非常规气田含油采出水反相破乳剂及絮凝剂研究进展

在非常规天然气开采过程中会产生大量的含油采出水。本文以近年来国内外非常规气田含油采出水反相破乳剂、絮凝剂的相关研究为基础，对适用于水包油（O/W）型乳液的药剂进行了归纳和总结，综述了各种药剂的处理效果、破乳原理、适用体系及局限性，分析了未来非常规气田含油采出水处理药剂的发展趋势。指出，应加大对破乳-絮凝多功能复合药剂的研究，并推广应用于生产实践。     

分层型水库藻类季相演替的细菌种群驱动机制

浮游藻类和水体中的细菌是水生食物网的组成部分,在淡水生态系统的结构和功能中发挥着关键作用.然而,对于水库当中藻类和细菌群落如何互作及其对变化的环境条件的响应研究却较少.本文以李家河水库为研究对象,采用16S rDNA高通量测序技术和共生网络分析方法,分析了藻类种群时空演替与细菌群落的生态互作关系.结果表明,在藻类群落结构中,硅藻和绿藻也为全年优势门类,且在8月,蓝藻取代硅藻成为第二大优势门类,平均相对丰度为30.13%.DNA测序分析表明,变形菌门、放线菌门和拟杆菌门为全年优势细菌,其中变形菌门在7月达到全年最大相对丰度71.68%.酸杆菌门和异常球菌-栖热菌门作为稀有类群,其相对丰度最大分别为10.20%和5.56%.共生网络分析表明,藻类与细菌之间的关系以正相关居多,表明二者之间的互作关系可能以互利共生为主.Methylotenera作为关键节点,与小球藻呈显著正相关.柵藻作为藻类群落中的关键节点,与甲基杆菌属、Solitalea和红育菌属等多种细菌显著负相关.RDA分析表明,藻类和细菌群落的演替受到水温、pH和电导率的显著调控,环境因子对藻类和细菌群落变异解释分别为93.1%和90%.本研究结果将为深水型水源水库生态系统中藻菌互作关系的微生态驱动机制提供科学依据.     

水源水库真核微生物种群结构季相演替特征

真核微生物广泛存在于水环境中且具有重要生态学功能,揭示其群落演替及其驱动因子对于研究水体生态系统的能量流动和物质循环具有重要意义.然而关于水源水库中真核微生物群落季相演替特征的研究却鲜见报道.本研究通过对李家河水库水质监测,并采用高通量测序技术和共生网络分析,探究了真核微生物种群结构的季相变化及其与水质因子的响应关系.结果表明,李家河水库水体pH处于(7.49±0.13)～(9.26±0.14),ρ(DO)最低为(7.80±0.33)mg·L-1,ρ(NH4+-N)最高为(0.31±0.01)mg·L-1,水质整体符合地表水Ⅱ类标准.真核微生物种群Shannon指数和Chao1丰富度指数夏季显著高于春秋季节.节肢动物门在春末至夏季中期为优势门,刺胞动物门和绿藻门为夏末至秋季的优势门.Telonema sp.为春末优势属(50.53％),扁藻属为夏初(30.11％)和秋初(41.34％)的优势属,Junceell asp.在夏末及秋季前中期均有较高相对丰度.杯鞭虫属(Bicosoeca sp.)、尖毛虫属(Oxytricha sp.)和壳虫属(Tintinraidium sp.)为共生网络中的关键节点,与其他真核微生物间具有显著负相关.RDA分析表明,真核微生物群落结构的季相分布受不同水质指标的调控且差异显著.本研究结果将为了解水源水库中的真核微生物群落结构动态变化及其与水环境的关系提供科学依据.     

江汉平原稻田冠层CO2通量变化特征及其影响因素分析

二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)被认为是最重要的温室气体,在气候变化中扮演着重要角色,实地测定稻田生态系统CO2通量是农业源温室气体监测与控制技术研究的基本内容。采用涡度相关法对江汉平原稻田生态系统进行了通量观测,并对水稻不同生长阶段冠层CO2通量、潜热、显热通量变化特征及其影响因素进行了分析。结果表明:水稻各生育期冠层CO2、潜热、显热通量日变化均表现出明显的单峰特征,但幅度不同,这与太阳总辐射的日变化及下垫面作物叶面积指数大小关系密切。稻田系统作物呼吸与土壤呼吸排放CO2,排放通量一方面与温度的变化有关,另一方面也受灌溉、作物生长状况的影响;稻田光合作用吸收同化大气CO2,吸收通量与作物群体叶面积指数大小、光合有效辐射强度有关。不同生长期冠层CO2通量与温度因子(气温、5cm土层温度)、光辐射强度因子(时光合有效辐射曝辐量)的相关性均达到极显著水平(P<0.01),其中,分蘖-灌浆乳熟期CO2净通量对时光合有效辐射曝辐量响应的灵敏度较大,可以通过直角双曲线模型来拟合评估CO2净通量。     

利用多时相HJ CCD影像监测江汉平原南部地区棉花和中稻种植面积

为探讨利用国产HJ卫星遥感数据进行农作物种植面积估算及农业气象灾害定量监测评估的可行性,以江汉平原南部县市为研究区,利用2011年6景不同时相的HJ卫星CCD遥感数据,结合野外调查样方点和面积较大的试验基地样本,通过分析研究区主要秋收作物（棉花、一季中稻）不同生育期的光谱特征和归一化植被指数（NDVI）时序变化特征,对分类影像进行序列阈值分割、掩膜处理,最后利用决策树算法成功提取了棉花和一季中稻的种植面积,得到面积精度和样本点精度均大于90%,Kappa系数为0983 5的结果。只要不受到云和降水的影响,能获取江汉平原区域关键时相（5月中下旬、6月上旬、7月上旬、7月下旬或8月上中旬、10月上旬）HJ 卫星CCD影像数据,便能很好地应用于江汉平原棉花和中稻作物提取     

李家河水库春季分层期nirS型反硝化菌群特征分析

为探究水源水库春季分层期（3～5月）nirS型反硝化细菌群落结构组成及其与水质的关系,以李家河水库为例,采用原位监测耦合Illumina高通量测序技术,分析了水体水质及反硝化细菌群落相对丰度及结构特征.结果表明:（1）通过高通量测序,鉴定为4门13属,优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）,相对丰度在52.5%～70.6%,时间尺度总体呈降低趋势（P<0.05）,空间尺度上表层和中层高于底层（P<0.05）,表层与中层无差异（P>0.05）;识别出具有反硝化功能细菌8属,其中优势菌属（相对丰度>1%）为脱氯单胞菌属（Dechloromonas）和假单胞菌属（Pseudomonas）,脱氯单胞菌属相对丰度在时间上呈先降低后升高的趋势,假单胞菌属在时间上呈先升高后降低的趋势,此2属在空间上无差异（P>0.05）;细菌多样性及丰富度变化基本一致,时间上呈先升高后减低的趋势,空间上随深度逐渐升高;（2）本研究期间水库水体ρ（总氮）为2.35～2.91 mg·L^-1,氮素污染较为严重,3月和4月垂向水体总氮基本一致且呈降低趋势,5月...