基于生物监测法的北京空气质量空间分布特征

基于生物监测法,以北京城区为研究区域,采集了不同功能区和交通水平下的20个采样点的油松松针,采用ICP-AES测定了松针中的w(Pb)、w(Cd)、w(Cu)、w(Zn)、w(S)和w(Ca),对北京城区空气质量空间分布特征及潜在生态风险进行了分析. 结果表明:较高的w(Pb)主要分布在北京西南部的工业区和人口密集居住区;位于老城的交通繁忙区和人口密集居住区及西南部工业区的w(Cu)均较高;较高的w(S)主要出现在北京城西南及东南部的工业区. 因子分析表明:污染物Pb、Zn、Cd和S主要来源于混合污染源(如工业排放、家用炉灶和汽车尾气);Cu主要由人为活动过程(如金属加工)释放. 总的说来,松针中w(Pb)与w(S)高于植物生长的正常范围,对植物生长和人类健康构成了潜在威胁,而Cd、Cu和Zn的污染未呈现潜在生态风险.      

西安东郊某废弃钢铁厂油松年轮记录的重金属含量变化过程

以西安市东郊某废弃钢铁厂为例,采用石墨炉原子吸收法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、原子荧光法测定了废弃钢铁厂两棵油松(Pinus tabulaeformis Carr.)树盘及其根部土壤中重金属Cr、Mn、Hg、Zn、Pb、Cd和类金属As以及P等8种元素的含量.土壤测定结果表明,该地区Cr、Zn、As等元素含量超过了西安市郊区土壤背景值,Cr、Mn等元素易在深层土壤中积累,Hg、Zn等元素不易在深层土壤中积累.两个树盘年轮中这8种元素的含量随着年代的推移总体呈现上升的趋势,这表明该地区由这些元素引起的污染状况日益加重.Hg、Pb、Cd等元素于1996年左右吸收达到最高峰,与该钢铁厂生产历史相一致.这两个树盘中Mn、Hg、Zn、As、P等元素自1993年后均呈现比较一致的增长趋势.通过计算各元素的自相关系数,从统计学角度发现这8种元素在油松年轮中的迁移特征:Mn、Zn、As等元素均存在着3年的横向迁移趋势,Pb、P存在2年的迁移趋势,Hg、Cd有1年的迁移,而Cr几乎不迁移,其中Zn、Cd、P等元素在油松中的迁移趋势与西安市西部某地区椿树和桐树中的迁移趋势表现一致.     

改变碳输入对太岳山油松林土壤酶活性的影响

土壤酶是土壤微生物作用于土壤环境的媒介,其活性对土壤环境的变化十分敏感,因此测定土壤酶活性对了解土壤微生物群落功能与环境因子的关系具有重要意义.为了解碳输入变化对土壤酶活性的影响,本文以山西太岳山油松(Pinus tabulaeformis)天然林和人工林为研究对象,自2009年7月开始进行对照(无人为干扰,CK)、去凋(去除凋落物,LR)、切根去凋(切断根系并去除凋落物,LRNR)3种处理,于2012年7、9月和2013年5月采集表层0-20 cm的土样,测定了多酚氧化酶(Polyphenol oxidase)、过氧化物酶(Peroxidase)、纤维素酶(Cellulase)、蔗糖酶(Invertase)、脲酶(Urease)和中性磷酸酶(Neutral phosphatase)的活性,另于2012年10月采集表层0-20 cm的土样测定土壤化学性质.结果显示:碳输入的改变对土壤酶活性影响显著,去凋处理和切根去凋处理均显著降低了土壤碳、氮含量(P0.05),并且显著抑制了土壤纤维素酶、蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶等水解酶的活性(P0.05),但对多酚氧化酶和过氧化物酶等氧化酶的影响不显著(P0.05).切根去凋处理对水解酶的抑制作用大于去凋处理,并略微提高了土壤过氧化物酶活性.另外在天然林中蔗糖酶活性的下降比人工林更为显著,而人工林中纤维素酶活性的下降比天然林更显著.研究表明:油松天然林中的土壤微生物群落功能倾向于分泌蔗糖酶,而油松人工林中的土壤微生物群落功能倾向于分泌纤维素酶.土壤酶活性的变化说明,在山西油松林,碳输入的减少会降低参与有机质降解的土壤酶活性,而对参与腐殖质合成的土壤酶活性没有显著影响.图3表3参31     

SO2暴露方式与油松生长的关系

苗龄为87d的油松(Pinus tabulaeformis Carr.)于2002-07-01～08-29在3个处理组进行SO₂暴露实验60昼夜,处理1和处理2在24h中SO₂浓度分别为0.1 mg·m^-3和0.2 mg·m^-3,处理3每日6h SO₂浓度为0.5 mg·m^-3,18h SO2浓度为0.1mg·m^-3.经SO₂暴露后,处理1油松针叶气孔保卫细胞、针叶颜色未见异常;叶绿素含量、类胡萝卜素含量、光合速率、蒸腾速率、单株干重、相对生长速率与对照组无显著差异;但针叶含硫量比对照增加17%,从针叶渗出的钾离子量比对照增加22%.处理2油松气孔保卫细胞、针叶颜色未见异常;叶绿素含量、光合速率、蒸腾速率与对照组无显著差异;类胡萝卜素含量下降5%,针叶含硫量增加92%,从针叶渗出的钾离子量比对照增加67%,单株干重下降4.5%,相对生长速率下降0.6mg·(g·d)^-1.处理3油松气孔保卫细胞、针叶颜色发现异常;叶绿素含量与对照组相似,但类胡萝卜素含量下降21%,含硫量增加104%,从针叶渗出的钾离子量比对照增加89%,光合速率下降5%,蒸腾速率增加8%,单株干重下降7.6%,相对生长速率下降1.3mg·(g·d)^-1.     

黄土高原两种针叶树种不同器官水碳氮磷分配格局及其生态化学计量特征

植物不同器官水、碳、氮、磷等元素含量及其生态化学计量特征能够反映植物的生态策略及其环境适应性。本研究以黄土高原两种乡土树种油松(Pinus tabulaeformis)和柴松(Pinus tabulaefirmis f.shekanensis)为研究对象,分析了研究区两种树种水、碳、氮和磷在不同器官的含量及其生态化学计量特征,探讨了两种树种基于水、碳、氮和磷分配格局的生态适应策略。结果表明:(1)油松和柴松对水分和碳素的分配格局总体表现为根和叶最大,其次为枝和干,树皮最小;对氮、磷的分配格局则表现为叶片显著高于其他器官。(2)油松将更多的水和氮分配给叶、根等生产性器官,而柴松将更多的水和碳分配给枝、干等防御性器官,反映了柴松较油松具有更加保守的生长策略,能够更好适应逆境条件。(3)植物器官不同元素间通过相互耦合后可以表现出较好的相关性,反映了植物元素之间具有高度复杂的协同关系,这种协同关系的体现形式可能与植物类型及其对外界环境变化的生长适应策略密切相关。     

净月潭国家森林公园凋落物层土壤动物群落多样性

为了解中温带地区城市森林凋落物层土壤动物群落结构及大面积针叶人工林对凋落物层土壤动物群落多样性的影响,对长春净月潭国家森林公园凋落物层土壤动物进行调查,共采获土壤动物8 630头,隶属于3门6纲18个类群,其中弹尾目、蜱螨目、膜翅目、鞘翅目、鳞翅目幼虫、蜘蛛目、双翅目幼虫和石蜈蚣目是该地区森林生态系统凋落物层土壤动物的主要类群,其个体数占土壤动物个体总数的97.91%。天然次生林与针叶人工林间凋落物土壤动物的类群数、密度、多样性指数、均匀度指数、Simpson优势度指数和密度-类群指数均无显著差异(P>0.05),而2种林分间伪蝎目、石蜈蚣目、缨翅目和鳞翅目幼虫的密度及蜱螨目和弹尾目个体数之比差异明显。2种林分Jaccard相似性系数为0.67。     

油松过氧化物酶季节变化动态

采用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,对华北地区14个油松种源的过氧化物酶(POD)季节变化动态进行了分析.电泳共分离出8条谱带,其中一条为油松的特征谱带.其余7条在不同生长季节均有较明显的变化,且不同种源间POD酶谱变化具有一定的差异,表明油松植物过氧化物酶具有季节性生长阶段的特异性和种源特异性.     

山西高原天然油松群体过氧化物酶和多酚氧化酶分析

利用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,对山西高原5个油松(Pinus tabulaeformis)天然种群的过氧化物酶和多酚氧化酶进行了分析。从140份供试材料的带型计算出油松种群多态位点百分数为95%,等位基因平均数为1.95,期望杂合度为0.357,遗传分化系数为0.036。表明山西高原天然油松种群间产生一定程度的分化,在同工酶水平上呈现出遗传多态性,且大部分遗传变异存在于种群内。     

管理措施对黄土高原油松人工林土壤水溶性碳氮及其三维荧光特征的影响

为研究不同管理措施(凋落物去除、油松幼林、灌木和草地)下土壤水溶性碳、氮含量的变化以及土壤溶解性有机质(SDOM)的组分,选取黄土高原油松人工林为研究对象,以未皆伐油松人工林作为对照,对土壤水溶性碳、氮以及SDOM荧光组分等相关重要特征量进行研究分析.结果表明,灌木和油松幼林的土壤水溶性有机碳含量显著高于其他管理措施,并且土壤水溶性有机碳含量随土层深度的增加而降低,土壤水溶性有机碳/土壤有机碳(WSOC/SOC)值随深度增加呈上升趋势;土壤水溶性氮含量的变化和水溶性碳的变化趋势一致,油松幼林土壤水溶性氮组分含量高于其他管理措施,总体上随深度的增加而降低.不同管理措施对SDOM组分影响显著,基于三维荧光光谱技术结合平行因子(EEM-PARAFAC)分析可知SDOM有4种组分,主要分为类腐殖质、类蛋白和可溶性微生物代谢产物三大类,其中SDOM的主要成分为富里酸类腐殖质,油松幼林土壤中富里酸含量最高.本研究表明,管理措施对土壤水溶性碳氮含量变化和SDOM组分具有一定的影响,特别是油松幼林和灌木影响较大.两种管理措施提高了土壤水溶性有机碳以及水溶性氮组分的含量,增强其在土壤中的迁移转化能力,同时改变土壤有机物的结构组成,加深腐殖化程度,进一步改善土壤质量.     

O3浓度升高对银杏及油松BVOCs排放的影响

以生长在沈阳市区内的银杏及油松为试材,开顶式熏气室模拟升高O₃浓度（80 nmol·mol^-1）和正常大气O₃浓度（≈30 nmol·mol^-1）条件,采用GC-FID技术对银杏及油松的异戊二烯和7种单萜类物质的排放速率进行测定,探讨高浓度O₃对单株银杏及油松挥发性有机物排放规律的影响.结果表明,O₃浓度增高可以显著提高银杏和油松的异戊二烯排放速率（p＜0.05）,及银杏Δ3-蒈烯的排放速率（p＜0.05）,其分别达到1.96、 9.71和0.09 μg·(g·h)^-1,而对于其他单萜物质的排放速率,2种树木对高浓度的O₃熏蒸均没有表现出显著的变化;树种不同,排放的BVOCs组成也不同,自然条件下银杏排放的BVOCs以异戊二烯为主,而油松以α-蒎烯为主;高浓度O₃熏蒸下油松释放的异戊二烯达到其BVOCs组成的64.73%,增加大气O₃浓度改变了树木挥发性有机物的组成比例.因此,O₃浓度升高对银杏及油松BVOCs排放规律具有显著影响.