生物操纵方法对水绵(Spirogyra)的调控效应

为探究安全高效调控水绵生长的方法,本研究利用养殖水桶开展了两次生物操纵实验,分别观测了鲤(Cyprinus carpio)、鲫(Carassius auratus)和鲢(Hypophthalmichthys molitrix)在没有营养加富条件下,以及鲫和日本沼虾(Macrobrachium nipponense)在营养加富条件下,对水体中浮游态和固着态水绵(Spirogyra)生长的抑制效果.结果表明,在没有营养加富的水体中,鲤和鲫对水绵不仅没有调控效应,反而会促进水绵的生长.建议在水绵生长旺盛的水体中,一定程度上移除水体中这些鱼类反而可以有效控制水绵的生长.在营养加富条件下,日本沼虾对水绵的控制效应明显.鲫对水绵发挥的作用与水体营养状态存在交互作用,日本沼虾对水绵的抑制效应是否受水体营养状态的影响值得进一步探究.     

氯咪巴唑在鱼体的富集和代谢动力学

选取中国南方地区典型生物尼罗罗非鱼作为受试生物,将其置于氯咪巴唑含量为2.00ng/mL的水体中暴露7d,考察氯咪巴唑在罗非鱼体内不同部位（鳃、肝脏、胆汁和血浆）的吸收和清除动力学过程,比较了氯咪巴唑在鱼体内不同部位的吸收和清除动力学速率.罗非鱼暴露于氯咪巴唑水溶液3d后,鱼体鳃、肝脏、胆汁和血浆中的氯咪巴唑达到最高浓度,分别为2.91ng/g,33.7ng/g,4.84ng/mL和2.58ng/mL;结束暴露3d后,氯咪巴唑在鳃、胆汁和血浆中的稳定浓度低于方法检测限,在肝脏中的稳定浓度为1.28ng/g.鱼体鳃、肝脏、胆汁和血浆中氯咪巴唑的吸收动力学常数k_u分别为0.069,0.813,0.286和0.136h^-1;清除动力学常数k_e分别为0.033,0.029,0.082和0.060h^-1;半衰期t_1/2分别为21.1,23.9,8.51和11.6h.氯咪巴唑在罗非鱼体内的吸收/清除动力学过程均符合伪一级动力学方程,方程的相关系数r²范围为0.75~0.98.氯咪巴唑在鱼体鳃、肝脏、胆汁和血浆中的稳态生物富集系数对数值logBCF_ss分别为0.50,1.56,0.72和0.45,低于氯咪巴唑在野生罗非鱼体内的富集系数.     

番茄光合荧光特性及其镉吸收对土壤镉污染的响应

为探究番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）对镉污染的修复潜力,采用土壤盆栽试验方法,研究了在土壤镉施加含量为2,4,8,16,24,48mg/kg条件下,番茄生长、光合荧光特性及其镉吸收响应特点.结果表明,在土壤中施加镉含量大于8mg/kg时,番茄叶片叶绿素含量、光合性能和荧光参数,以及生物量显著低于没有施加镉的对照（P<0.05）,表现出较强的Cd敏感性.同时,在所有镉处理中,番茄叶片对镉的富集系数（2.48~6.60）和转移系数（1.21~3.90）均大于1,表现出较强的富集能力,但经计算其土壤Cd去除率较低.因此,供试番茄品种是Cd的敏感作物,对土壤镉污染修复的潜力较小.     

铜胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性与凹凸棒黏土的缓解作用

为探究黄芪幼苗对铜离子（Cu²⁺）胁迫的耐性机理以及凹凸棒黏土对Cu²⁺污染的缓解作用,研究了不同浓度CuSO₄（2~20mmol/L）胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性与凹凸棒黏土的缓解作用.结果表明,2mmol/L CuSO₄胁迫使得根系Cu²⁺含量、H₂O₂（过氧化氢）含量、MDA（丙二醛）含量分别较对照显著上升1.82倍、1.04倍、2.14倍.CuSO₄胁迫浓度达8mmol/L时,根系SOD（超氧化物歧化酶）活性、根尖膜损伤程度和叶片Cu²⁺含量分别较对照显著上升1.13倍、1.12倍和2.62倍;同时,叶片PS Ⅱ（光系统II）实际光化学效率[Y（II）]、光化学淬灭系数（qP）、PSⅡ电子传递速率（ETR）和叶绿素含量较对照分别显著降低22.88%、24.44%、21.49%和28.31%,而NPQ和qN（非光化学荧光猝灭系数）则较对照分别显著上升2.35倍和1.58倍.根系POD（过氧化物酶）和CAT（过氧化氢酶）活性、可溶性糖和可溶性蛋白含量在8mmol/L CuSO₄处理下达到最高值后呈下降趋势.CuSO₄浓度为15~20mmol/L时,根系APX活性和叶片光适应下PS II潜在最大光化学效率（F_v'/F_m'）,以及幼苗全株鲜重、全株干重、地下部鲜重、地下部干重较对照显著下降.在非CuSO₄胁迫条件下,基质中凹凸棒黏土的存在使得幼苗根系MDA含量较对照显著降低15.93%,但未对其它所测生理学指标产生显著影响;在20mmol/L CuSO₄胁迫条件下,基质中凹凸棒黏土的存在使得幼苗根系和叶片中Cu²⁺含量分别显著下降30.78%和23.12%;同时显著缓解了20mmol/L CuSO₄胁迫对根系活性氧水平、抗氧化酶活性、膜脂质过氧化程度、根尖膜损伤程度、可溶性蛋白和可溶性糖含量,叶片PS II光化学活性和叶绿素含量的不良影响,以及对幼苗生长的抑制作用.研究结果表明,培养基质中凹凸棒黏土的存在能够显著降低幼苗组织中Cu²⁺的生物有效性,继而缓解CuSO₄胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性作用.     

Changes in distribution and microstructure of bauxite residue aggregates following amendments addition

Bauxite residue is a highly alkaline byproduct which is routinely discarded at residue disposal areas. Improving soil formation process to revegetate the special degraded lands is a promising strategy for sustainable management of the refining industry. A laboratory incubation experiment was used to evaluate the effects of gypsum and vermicompost on stable aggregate formation of bauxite residue. Aggregate size distribution was quantified by fractal theory, whilst residue microstructure was determined by scanning electron microscopy and synchrotron-based X-ray micro-computed tomography. Amendments addition increased the content of macro-aggregates( 250 μm) and enhanced aggregate stability of bauxite residue. Following gypsum and vermicompost addition, fractal dimension decreased from 2.84 to 2.77, which indicated a more homogeneous distribution of aggregate particles. Images from scanning electron microscopy and three-dimensional microstructure demonstrated that amendments stimulate the formation of improved structure in residue aggregates. Pore parameters including porosity, pore throat surface area, path length, and path tortuosity increased under amendment additions. Changes in aggregate size distribution and microstructure of bauxite residue indicated that additions of gypsum and vermicompost were beneficial to physical condition of bauxite residue which may enhance the ease of vegetation.     

施用餐厨垃圾调理剂对果园土壤有机碳组分的影响

为研究施用餐厨垃圾调理剂对土壤有机碳组分的影响,以果园土壤为研究对象,从时间、空间维度解析长期施用餐厨垃圾调理剂对土壤有机碳积累、组成及其分布规律的影响,结合CPMI（碳库管理指数）和相关性分析,揭示施用餐厨垃圾调理剂对土壤碳汇的影响机制.结果表明,施用餐厨垃圾调理剂可显著提高土壤中w（TOC）（TOC为总有机碳）,并随施用时间的增加逐渐向深层土壤迁移,改善TOC分布状况.随着施用餐厨垃圾调理剂时间的增加,0~20 cm土壤层中w（NOC）（NOC为非活性有机碳）和30~40 cm土壤层中w（AOC）（AOC为活性有机碳）呈增加趋势,AOC分配比例低于NOC分配比例.随着施用时间的增长,0~30 cm土壤层中w（POC）（POC为颗粒有机碳）显著提高,最大值为42.94 mg/g,MOC（矿质结合态有机碳）分配比例与POC分配比例呈相反变化趋势,有利于提高土壤碳稳定性.各土壤层中CPMI均大于空白对照组,最大值为154.437,表明施用餐厨垃圾调理剂有利于提升土壤肥力.相关性分析表明,w（POC）与pH呈负相关,与含水率、EC（电导率）、w（OM）（OM为有机质）呈正相关,其中与含水率相关性最高（R=0.91）.可见,长期施用餐厨垃圾调理剂对提高果园土壤碳汇、改善土壤肥力具有重要意义,研究结果有助于进一步提升土壤碳汇的新型土壤调理剂的研发与应用.      

针铁矿强化剩余污泥与烟草废弃物厌氧发酵的研究

以剩余污泥和烟草废弃物为研究对象,探究了针铁矿对有机物厌氧消化产甲烷的影响.针铁矿投加能提高消化产气率至359.4mL/g,显著高于空白对照组.针铁矿有助于混合气体中甲烷含量的升高并减少CO₂的体积分数.针铁矿利于剩余污泥和烟草废弃物共消化过程有机物溶出,纤维素减量,从而为产甲烷古菌提供充足的消化底物.针铁矿利于酸化代谢过程,在针铁矿投加组中挥发性脂肪酸的最大产量仅为56.2mg/g,显著低于空白组,此外针铁矿促进丙酸的合成.针铁矿促进乙酸降解,在消化第1d,针铁矿投加实验组中乙酸降解率高达65.5%,较高于空白组中的56.6%.酶活性分析表明针铁矿促进水解,酸化及产甲烷过程关键酶.Methanothrix和Methanobacterium是产甲烷阶段重要微生物,454高通量测序表明针铁矿提高Methanothrix和Methanobacterium的相对丰度至59.6%和23.5%,显著高于空白对照组.     

青海典型内陆河流域地表水溶解性养分组成及分布特征

为了解青海典型内陆河地表水溶解性养分组成及分布特征,对青海巴音河、格尔木河及小柴旦湖流域地表水进行了采集,分析了地表水溶解性养分的组成及含量。结果表明:巴音河流域溶解性养分N、Si可能受水库滞留效应影响;克鲁克湖有较高的NH_4~+-N含量,主要与渔业养殖有关;格尔木河流域溶解性养分含量从上游到下游有升高的趋势,可能与流域内地形差异以及水体沿途蒸发作用有关;托素湖和小柴旦湖溶解性养分含量远远高于河流,主要与湖泊水体蒸发强烈导致的养分含量浓缩有关。研究区水体溶解性养分含量均大于受限阈值,但河流DIN/SRP 10、DSi/DIN 1,表现为N相对不足,湖泊DSi/SRP 10、DSi/DIN 1,表现为Si相对不足。主成分分析表明河流、水库以及克鲁克湖为Ⅰ～Ⅱ类水体,托素湖、小柴旦湖为Ⅴ类水体。     

Anthropogenic nitrogen sources and exports in a village-scale catchment in Southeast China

An experimental village-scale catchment was selected for investigation of nitrogen (N) sources and exports. The mean N application rate over the catchment was 350.2 kg N ha⁻¹, but this rate varied spatially and temporally. The N leaching loss rate varied from 8.1 to 52.7 kg N ha⁻¹ under different land use regimes. The average N leaching loss rate was 13.4 kg N ha⁻¹ over the whole catchment, representing about 3.8% of the total N inputs. The N export rate through stormflows was 28.8 kg N ha⁻¹, about 8.2% of the total N inputs. Seasonal patterns showed that 95% of N exports through stormflows occurred during July to September in 2002. Overall, the maximum riverine N exports were 12.1% of total N inputs and 15.5% of the inorganic fertilizer N applied. Understanding N sources and exports in a village-scale catchment can provide a knowledge base for amelioration of diffuse agricultural pollution.     

黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)对3种酚酸物质的降解作用

研究黄孢原毛平革菌(P.chrysosporium)对香草酸、阿魏酸、对羟基苯甲酸的降解作用.结果表明,300 μg/mL的上述3种酚酸物质与黄孢原毛平革菌共培养2 d后,3种酚酸物质的降解率分别达到73.48%、99.09%和54.74%.黄孢原毛平革菌发酵上清液对3种酚酸物质的降解能力较弱,作用2 d后,降解率分别为13.28%,4.47%和5.43%,而该菌菌丝体降解能力很强,作用2 d后3种酚酸物质的降解率分别达到65%,98.37%和48.69%.研究表明,黄孢原毛平革菌对这3种酚酸的降解主要在菌体表面或体内进行.