种植巨菌草对乌兰布和沙漠植物物种多样性与土壤理化性质的影响

了解种植巨菌草对乌兰布和沙漠植物物种多样性及土壤质量状况的影响,可为沙漠生态系统植被恢复与可持续经营提供依据。以巨菌草种植1 a、5 a、8 a样地为研究对象,以围封裸沙地为对照（CK）,比较了CK与不同种植年限巨菌草样地植物物种多样性与土壤理化性质的差异及二者相关性。结果表明：与CK相比,种植巨菌草后更新灌草11科31属38种,优势种更替明显,改变了沙地群落结构,显著提高了各物种多样性指数;随年限增加,灌草层物种数增加,灌木层各多样性指数在5 a样地中最佳,草本层各多样性指数在8 a样地中最佳;CK与1年样地间群落相似性指数最大,而后降低。与CK相比,种植巨菌草显著改善了土壤理化环境,降低了土壤容重,提高了孔隙度、含水量、持水量及有机质、氮、磷、钾等养分;随年限增加,8 a和5 a样地土壤理化条件显著优于1 a和CK样地。冗余分析（RDA）分析结果表明灌草层丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数与土壤理化因子密切相关,各指数与除容重外其他因子间均呈正相关关系。同时,1a与5a样地间各多样性指数及土壤因子变化幅度明显大于5年...     

三峡库区中段水体微生物群落结构与环境因子相关性研究

为研究三峡库区中段水体微生物多样性的变化以及群落结构与环境理化性质的相关性,以三峡库区涪陵、忠县、万州为研究区域,分别于2018年高水位期(1、3月)和低水位期(5、7、9月)进行采样分析,结合水质分析及16S rRNA高通量测序分析,对中段水体3个点位的微生物多样性进行研究,并对不同时期的微生物群落结构与环境因子进行相关分析.结果 发现:三峡库区中段水体微生物多样性表现为库区中段上游涪陵高于中下游忠县和万州.经群落组成分析得出,库区中段水体微生物的优势菌门无差异,主要优势菌群为Proteobacteria(80.50％～21.51％)、Actinobacteria(32.60％～9.98％)、Bacteroidetes(6.89％～3.50％)、Cya-nobacteria(9.65％ ～0.08％)等.微生物群落结构组成存在显著的时间变化性,Actinobacteria、Firmicutes、Planctomycetes与Cyanobacteria等菌门的相对丰度在库区高水位期高于低水位期,而最优势菌门Proteobacteria的相对丰度在高水位期低于低水位期.冗余分析表明总氮、溶解氧、水位是影响三峡水库中段水体微生物群落结构的主要环境因子.     

塔里木盆地南缘典型绿洲土壤有机碳、无机碳与环境因子的相关性

以塔里木盆地南缘的于田绿洲为靶区,结合经典统计方法分析研究区灌漠土、棕漠土、盐土和风沙土的土壤有机碳、无机碳含量与环境因子的分异规律,利用冗余分析探讨了土壤有机碳、无机碳含量与环境因子的相关性.经典统计结果表明,研究区土壤有机碳、无机碳含量均值分别为2.51 g·kg-1和25.63 g·kg-1,其中灌漠土的有机碳含量显著高于棕漠土、盐土和风沙土,风沙土的无机碳含量显著高于其他土壤类型;灌漠土的土壤含水量及养分含量最高,风沙土最低;除灌漠土外,各土壤类型盐碱化程度较高.冗余分析结果显示:环境因子对土壤碳含量影响的重要性排序为:全氮有效磷土壤含水量地下水埋深速效钾pH全盐.其中全氮、有效磷、土壤含水量和地下水埋深与土壤碳含量呈极显著相关性(P0.01);速效钾、pH与土壤碳含量表现为显著相关性(P0.05);其他环境因子与土壤碳含量的相关性均不显著(P0.05).     

水力停留时间对潜流湿地净化效果影响及脱氮途径解析

利用连续进水的垂直潜流人工湿地和水平潜流人工湿地,比较分析了4种水力停留时间对常规污染物去除效果的影响,在最佳水力停留时间下探究了两种湿地内部各基质层硝化、反硝化和氨氧化功能基因丰度以及硝化与反硝化作用强度;通过对两种湿地脱氮影响因素的冗余分析和方差分解分析,得出影响湿地氮去除的主要因素.结果表明,当水力停留时间为24 h时,两种湿地系统对常规污染物（COD、TP、TN和NH₄⁺-N）去除效果最佳,去除率均大于70%,此时湿地内部对NH₄⁺-N和TN的去除率以及硝化和反硝化强度皆表现出沿水流方向逐级递减的趋势;3种功能基因中,反硝化功能基因（nirS）丰度远高于硝化功能基因（nxrA）和氨氧化功能基因（AOB-amoA）.在本研究中,两种潜流人工湿地氮去除能力均受环境因素和微生物因素共同影响,其中,微生物因素对脱氮贡献率最高（55%和48%）.除此之外,TN和NH₄⁺-N的去除率均与DO、基质比表面积、COD浓度和硝化功能基因及反硝化功能基因丰度呈正比,与pH值成反比.因此,为提高两种系统氮去除效果,均可通过提高基质层溶解氧和碳源含量以及适当地降低pH值来实现,水平潜流人工湿地还可通过更换比表面积较大的基质层来显著提高系统脱氮效果.本研究为人工湿地的设计以及最佳水力停留时间的选择提供了理论基础,脱氮途径的定量化解析对深入理解人工湿地氮去除机制以及提高氮素去除率具有重要的指导意义.     

基于冗余分析的典型喀斯特山区土壤-石漠化关系研究

通过对贵州西南部典型喀斯特山区植被调查与土壤样品分析,运用冗余分析（RDA）的手段研究土壤-石漠化关系.结果表明,喀斯特石漠化过程中,除土壤全磷、全钾和交换性钙由于受成土母质的影响变化规律不明显外,土壤有机碳、全氮、微生物生物量碳、易氧化有机碳、可溶性有机碳、基础呼吸及土壤速效养分含量均呈明显下降趋势;RDA分析结果表明,不同石漠化类型与土壤因子相关性差异明显,总体表现为：未石漠化〉潜在石漠化〉轻度石漠化〉中度石漠化〉重度石漠化,且利用土壤有机碳、全氮、碱解氮和容重作为石漠化过程中土壤指示因子,可解释74.4%的土壤-石漠化信息;另外,相关性分析结果表明,土壤养分因子在很大程度上受地上植被的影响,为此综合考虑地表植被的生态功能和土壤质量水平,认为花椒是喀斯特石漠化山区生态恢复较好的植被选择.     

农业废物好氧堆肥过程因子对细菌群落结构的影响

采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术研究了农业废物堆肥过程中细菌种群随时间的变化.同时,应用Quantity One2.0和Canoco4.5软件对获得的堆肥细菌种群数据与堆肥过程因子:环境温度、堆体温度、pH、含水率、水溶性有机碳(WSC)、C/N、水溶性氨氮(NH4+-N)和硝氮(NO3--N)进行冗余分析,并做出样点、种群与堆肥过程因子的二维排序图.结果表明,细菌群落(样点)以堆肥过程因子为梯度大体可划分为升温期(1～2d)、高温期(3～11d)、降温期(12～18d)和腐熟期(19～36d)4个阶段,每一阶段均有对应种群存在.不同的堆肥过程因子对细菌种群的影响大小依次为:NO3--N堆体温度WSCC/NNH4+-N含水率pH环境温度,其中,堆体温度、WSC、NO3--N、NH4+-N对细菌种群的影响极显著(p0.01),C/N、pH对细菌种群的影响显著(p0.05),含水率、环境温度对细菌种群的影响不显著.     

上海河道浮游植物群落结构时空变化特征及影响因素分析

为探究上海河道浮游植物群落结构时空变化特征及影响因素,于2018年9～10月(秋季)和2019年7～8月(夏季)对上海中心城区、新城镇和农村地区河道总计44个样点的水环境和浮游植物群落结构进行调查.结果表明:①秋季和夏季浮游植物种类均以绿藻门为主,其次为蓝藻和硅藻;浮游植物密度以蓝藻占据绝对优势;浮游植物种类和密度均是夏季秋季,分别高出24%和2.77倍,硅藻门种类略微上升,而裸藻门种类稍微下降;秋季微囊藻(Microcystis sp.)优势度明显(Y=0.16),而夏季则无占绝对优势的优势种.②各地区浮游植物种数无明显变化;浮游植物密度和蓝藻门密度均呈现农村新城镇中心城区的规律,秋季3个地区的浮游植物密度无显著差异(P0.05),而在夏季农村所有浮游植物和蓝藻门密度显著高于中心城区(P0.05),分别高出1.82和1.93倍.③蒙特卡洛检验结果表明,影响秋季和夏季浮游植物群落结构的主要因子分别为透明度(SD)、总磷(TP)、总氮(TN)、浊度(Turb)和TN、 Turb、 SD、 pH.冗余分析(RDA)结果表明,秋季新城镇河道浮游植物群落结构主要受Turb、 TN和TP的影响,农村河道则主要受SD的影响,而夏季新城镇和农村河道浮游植物均主要受TN、 Turb的影响.两次调查时中心城区浮游植物的影响因素均较为复杂.     

丹江口库区土地利用格局与水质响应关系

为探究山地丘陵地区不同土地利用类型对流域水质的影响,利用2014年丹江口库区流域Landsat 8遥感影像数据(分辨率为30 m)和14条入库河流的水质数据,以库区14个小流域为基本研究单元,采用流域分割和多元统计分析相结合的方法研究土地利用类型对入湖河流水质的影响.结果表明:丹江口库区14条直接入库河流ρ(COD_Cr)、ρ(TN)、ρ(NH₄+-N)和ρ(TP)年均值分别为14.98、4.06、1.32和0.17 mg/L,可将其划分为3组,即清水保育型、轻污染防控型和重污染治理型,各组之间的显著性差异指标为ρ(COD_Cr)、ρ(NH₄+-N)、ρ(TN)和ρ(TP).冗余分析显示,建设用地对14条主要入库河流水质指标的影响最大,尤其是对重污染河流ρ(TN)、ρ(COD_Cr)和ρ(COD_Mn)的影响较大,应划为蓝线优化开发区;耕地对清水保育型和轻污染防控型河流ρ(TN)和ρ(TP)的影响较大,并且对ρ(TN)的影响大于ρ(TP),划为黄线控制区;林地有助于削减水体污染物,是流域主要清水产流区,划为红线保护区.      

淮河流域典型河流夏秋季底栖动物群落特征及其与环境因子的关系

大型底栖无脊椎动物是河流生态系统的重要组成部分,对水生态环境的变化极为敏感,其群落结构特征可有效指示河流水质及生态健康状况.为掌握淮河流域主要河流强人为干扰下水生态健康状况,分别于2014年夏季和秋季对淮河干流及其主要支流上27个站点进行水质、沉积物及底栖动物采样分析,运用统计方法分析了该区域底栖动物组成、优势种、生物多样性、群落结构时空特征以及与环境因子的关系.结果表明两季共获62个分类单元,4297个底栖动物,主要以软体动物门(Mollusca)和昆虫纲(Insecta)为主,其中昆虫纲主要为双翅目(Diptera)、蜉蝣目(Ephemeroptera)和蜻蜓目(Odonata),分别占昆虫纲分类单元数的33.33%、21.21%和18.18%.其次,夏季平均密度为74.21 ind·m~(-2),平均生物量为7.89 g·m~(-2),优势种为米虾属(Caridina)和铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa);秋季平均密度为27.53 ind·m~(-2),平均生物量为1.13 g·m~(-2),优势种则为米虾属、直突摇蚊属(Orthocladius)、四节蜉属(Baetis)和环足摇蚊属(Cricotopus),但t检验差异分析发现,夏秋两季生物密度无显著空间差异(p=0.135),而生物量空间分布则表现出极显著差异(p=0.002).对比发现两季生物丰度的差异主要由软体动物门与甲壳纲(Crustacea)贡献;同时,昆虫纲类丰度分布也表现出季节性,夏季毛翅目(Trichoptera)明显多于秋季,而双翅目和蜉蝣目则显著少于秋季.冗余分析(RDA)发现水温、p H、总氮和沉积物重金属(Cd、Pb、Hg)的梯度变化是该区域底栖动物群落结构变化的主要驱动因子;其次,闸坝运行、边坡固化、岸边植被带及采砂活动等对底栖动物的栖息地与空间分布同样是重大干扰.     

多孔填料特性对生物膜形成影响

多孔填料是曝气生物滤池(BAF)的重要构成部分,是影响BAF污水处理效果的关键.目前填料种类繁多,但其表面理化特性对生物膜形成的影响规律并不清楚,如何比选最佳生物填料一直是BAF工程应用的难题.通过研究BAF常用的几种多孔生物填料本身的物化特性,考察其物化特性与填料上生物膜的生物附着量及酶活性之间的相关性.结果表明,海绵填料虽然易吸附污泥,但是易堵塞,整体生物膜活性不高;立体空心填料虽然表面吸附的生物量较低,但是比表面积大,表面附着生长的生物膜活性较强;陶粒因具有良好的亲水性和较高的表面粗糙度,且Zeta电位最正,易于微生物附着生长,污泥附着性能最强,且生物膜活性最好.通过冗余分析(RDA)分析可知,影响填料表面生物量的主要因素是Zeta电位;影响填料表面污泥活性的主要因素是空隙率.通过6组反应器对NH~+_4-N的去除负荷可知,陶粒对NH~+_4-N的去除负荷最大,为68 g·(m~3·d)~(-1),火山岩次之,为67 g·(m~3·d)~(-1).综合上述因素比选出,陶粒最适合作为BAF的填料.