灞河流域DOM荧光光谱特征及其对细菌组成的影响

为了探讨溶解性有机质（DOM）来源组成对细菌群落结构和多样性的影响,以及细菌群落结构在控制DOM组成及降解中的作用,本研究基于三维荧光光谱-平行因子分析（EEM-PARAFAC）技术研究了灞河水体枯水期（12月）DOM的荧光组分特征及空间分布变化;采用高通量测序技术分析了水体中细菌群落特征.结果表明：灞河水体DOM荧光组分中含有3个腐殖质类组分（C1：240,320/400nm;C2：260-295/478-504nm;C5：240/480nm）和2个蛋白类组分（C3：240,272~284/350~360nm;C4：255~275/326~336nm）,5组分之间相关性较好,表明这2类荧光组分具有相似的来源属性;灞河水体门水平中相对丰度最高的为变形菌门（Proteobacteria,54.22%）,其次为拟杆菌门（Bacteroidetes,19.40%）、厚壁菌门（Firmicutes,12.28%）、蓝藻菌门（Cyanobacteria,6.46%）和放线菌门（Actinobacteria,3.13%）;河流水体中的营养盐含量、水温、电导率及pH值均对细菌群落组成有一定影响.DOM各组分与浮游菌群表现出一定相关关系,且腐殖类和蛋白类组分沿河流纵向梯度对比明显,不同细菌群落对DOM的质量和不稳定性可能有不同的反应.本研究可为河流生物地球化学过程对微生物种群组成和功能影响的研究提供一定的基础数据.     

2016年10～11月期间北京市大气颗粒物污染特征与传输规律

本研究采用气溶胶化学组分在线监测仪（ACSM）对北京地区2016年10月15日~11月15日期间非难熔性PM₁（NR-PM₁）化学组分进行实时连续在线观测,探讨了NR-PM₁化学组分的演变特征;运用潜在源贡献分析（PSCF）法和气象-空气质量模式（WRF-CAMx）识别了北京PM_2.5潜在污染源区和传输路径,揭示了PM_2.5净传输通量的垂直分布特征.结果表明,北京秋季NR-PM₁和PM_2.5质量浓度分别为（59.16±57.05）μg·m^-3和（89.82±66.66）μg·m^-3,其中NR-PM₁平均占PM_2.5的（70.31±22.28）%.整个观测期间,有机物（Org）、硝酸盐（NO₃^-）、硫酸盐（SO₄^2-）、铵盐（NH₄⁺）和氯化物（Chl）分别占NR-PM₁总质量浓度的（42.75±11.35）%、（21.27±7.72）%、（19.11±7.08）%、（12.19±2.64）%和（4.68±3.24）%,不同化学组分的日变化特征存在明显差异.对北京秋季NR-PM₁污染影响较大的潜在源区主要集中在河北南部、河南东北部及山东西部,重污染期间保定、北京南部及廊坊等城市对NR-PM₁贡献较大.WRF-CAMx模拟结果表明,PM_2.5总的净传输通量呈现出显著的垂直分布特征.整个观测期间,毗邻城市主要向北京输入PM_2.5,净通量最大出现在海拔600~1000 m;而重污染前期外来源输送PM_2.5主要位于高空,直到污染最严重的11月5日,PM_2.5转为近地面传输,说明高空和近地面传输是影响北京秋季PM_2.5重污染形成的重要因素.同时鉴别出了两种传输路径,即西南-东北方向（保定→北京→承德）和西北-东南方向（张家口→北京→廊坊北→天津）.     

水利工程功能变迁及其遗产旅游开发

水利工程一般表现为多种功能,但其原生功能因不同时代的需求变化而各异,总体经历了从农业时代的“兴农水利”,到工业时代的“能源水利”,再到后工业时代“民生水利”的转变.随着休闲旅游市场的日益兴旺,水利工程因其独特的景观价值和科学价值而被开发成为水利旅游风景区.系统分析了水利工程的原生功能及其变迁规律,指出水利旅游是其重要的拓展功能,因此要利用和挖掘好古代水利工程文化遗产价值,对现代水利工程进行未来遗产式开发,对水利工程赋存的非物质文化遗产进行活态开发,整体提升水利旅游发展的品位和质量.     

泥石流起动的突变学特征

泥石流起动是泥石流发生、发展、成灾全过程中的关键环节,起动规律是泥石流预测预报和灾害防治的理论基础。对建立在实验基础上的泥石流起动条件进行适当变换,得到泥石流起动势函数,它符合尖点突变模型。进一步分析,发现准泥石流体起动时具有突变、缓慢和过渡状态等多条路径,并在起动临界点附近具有发散性和模态软化等性质。根据这些起动特性提出的单沟泥石流预测方法以及通过调控准泥石流体起动条件使之不起动,达到泥石流灾害治理防患于未然的新途径,已在泥石流防治中取得了实效。     

三江源地区高寒草地土壤功能的水平分异特征及其沿发生层的垂直变化

三江源地区是研究土壤生态系统功能响应气候变化的热点区域.为了研究三江源地区高寒草地土壤剖面功能特征和驱动机制沿发生层的差异,分析了高寒草地土壤剖面不同发生层的土壤功能指标(包括呼吸、氮转化速率和酶活等)以及与环境因子之间的相关关系.结果表明,土壤功能特征在高寒草甸和高寒草原之间不存在显著差异,表层土相比于深层土具有更高的呼吸、氮转化速率和酶活.土壤理化性质中全氮含量是不同发生层土壤功能特征的关键驱动因子,分别解释了土壤功能特征18.3%、21.4%和27.5%的水平分异.气候和植被因子主要在表层土中通过改变土壤理化性质间接影响土壤功能,但是大气氮沉降在深层土中对土壤功能仍存在影响.结果显示,三江源地区高寒草地土壤表现出显著的氮受限特征,为全球气候变化背景下土壤功能多样性的维持和对气候变化的响应提供了新的见解.     

黄河下游冲积平原轮作休耕农田土壤真菌群落结构与功能

通过明确不同轮作休耕方式对土壤真菌群落结构及功能的影响,探索农田土壤肥力对轮作休耕方式响应的微生态变化特性,为促进黄河下游冲积平原农田生态修复和耕地质量提升提供参考依据.以2018年开始的长期轮作休耕定位试验农田土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序技术,通过FUNGuild真菌功能预测工具,分析田间定位条件下不同轮作休耕方式［长期休耕(LF)、冬小麦-夏休耕(WF)、冬休耕-夏玉米(FM)和冬小麦-夏玉米周年轮作(WM)］,土壤真菌群落组成和功能的差异及其影响因素.结果表明,LF使耕层(0~20 cm)土壤真菌群落丰富度和多样性增加,而WF则使冬小麦收获后深层(20~40 cm)土壤的真菌丰富度和多样性增加;所有土壤样本中共获得2262 OTU,划分为14门、34纲、75目、169科、309属和523种,两个土层中共有的OTU分别包含420类(0~20 cm)和253类(20~40 cm);4种轮作休耕土壤真菌群落门水平上的结构组成相似,但相对丰度各异,优势菌门均为子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和被孢菌门(Mortierellomycota),总丰度分别为91.69%~96.91%(0~20 cm)和91.67%~94.86%(20~40 cm);PCoA分析发现,PC1和PC2可以分别累计解释45.56%(0~20 cm)和46.20%(20~40 cm)的群落组成差异;LEfSe的LDA (阈值为4.0)结果可知,LF、FM、WF和WM中共有64个真菌进化枝在统计学上具有显著差异(P＜0.05);RDA分析表明,土壤有机碳(TOC)、全磷(TP)、碱解氮(AN)和含水率(SWC)同是显著影响0~40 cm土层真菌群落变化的主要环境因子(P＜0.05).通过FUNGuild功能比对发现,不同土层不同处理间的主要营养类型同为腐生营养型、腐生-共生营养型、病理-腐生-共生营养型和病理营养型,但其相对丰度存在差异;LF耕层土壤以病理-腐生-共生营养型真菌为主,深层土壤中则以病理营养型真菌相对丰度最高,而种植过小麦或玉米的处理(FM、WF和WM)两个土层都以腐生营养型为主.由此可见,不同轮作休耕方式改变了土壤真菌群落结构、多样性及营养类型,季节性休耕可用于调控集约化种植的农田土壤微生态环境,促进农田土壤生态系统健康和谐.     

半干旱-亚湿润干旱沙区樟子松根内真菌群落结构和功能时空动态特征

研究揭示呼伦贝尔沙地樟子松天然林和不同引种地(呼伦贝尔沙地、科尔沁沙地和毛乌素沙地)不同林龄(中龄林、近熟林和成熟林)人工林根内真菌群落结构和功能时空动态特征及其对环境变化(气候因子和土壤理化性质)的响应,阐明樟子松根内真菌生态功能及其与林木生长的互作关系.结果表明：(1)樟子松人工林根内真菌多样性指数均显著高于天然林(P<0.05),且毛乌素沙地人工林最高;樟子松根内真菌群落存在明显的地理分布,但林龄影响不存在显著差异(P>0.05).(2)与樟子松人工林相比,天然林外生菌根真菌比例更高(50.49%),主要包括Acephala、小菇属(Mycena)和乳牛肝菌属(Suillus);樟子松天然林主要指示菌种为Acephala,呼伦贝尔沙地人工林为肉齿菌属(Sarcodon),科尔沁沙地人工林为红菇属(Russula)和美口菌属(Calostoma),毛乌素沙地人工林为地孔菌属(Geopora)、Mallocybe和棉革菌属(Tomentella).(3)在樟子松天然林和人工林中,指示菌种主要受到有效氮、有效磷和林龄的影响,而与土壤含水量、 pH值和全氮含量相关的指示菌种数...     

生物炭与氮肥复施对镉污染水稻土修复效应及机制

重金属镉(Cd)污染已严重影响土壤健康,威胁农产品生产安全利用.因此采用盆栽试验,以Cd污染水稻土为供试土壤,研究生物炭(BC)、不同氮肥施用水平2.6 g·pot^-1(N1)、 3.5 g·pot^-1(N2)、 4.4 g·pot^-1(N3)和生物炭配施氮肥(BCN1、 BCN2、 BCN3)对土壤Cd形态、水稻体内Cd富集和转运以及土壤酶活性的影响,并通过高通量测序分析土壤微生物菌群变化和微生物间复杂的相互作用关系.结果表明,生物炭配施氮肥处理下土壤Cd由活性较高的可交换态向活性低的残渣态转化,可交换态Cd含量较对照降低了6.2%～14.7%,残渣态Cd含量提高了18.6%～26.4%.单一氮肥处理增强了水稻根部Cd的富集能力,提高了22%～33.5%,单一生物炭和配施氮肥处理下水稻根部Cd的富集能力、 Cd从茎叶向稻壳和稻壳向稻米的转运系数均下降.BCN处理总体上促进了土壤酶活性(脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶),MiSeq测序显示生物炭配施氮肥提高了土壤细菌主要物种相对丰度(如Acidobacteriale...     

冷冻PN/A颗粒污泥快速活化过程中的污泥形态与菌群演化特征分析

接种颗粒污泥是快速启动高性能自养脱氮反应器的有效方法之一.为建立污泥活化与反应器效能的响应关系,在连续流反应器中接种冷冻储存的颗粒污泥,并采用高负荷和高水力选择压的调控策略,在34 d内成功启动了部分亚硝化/厌氧氨氧化(PN/A)一体化系统.反应器总氮去除率大于83％,总氮去除负荷稳定在1.67 kg·(m3·d)-1...     

不同轮作模式的土壤真菌群落结构及功能特征分析

为分析不同轮作模式的土壤真菌群落结构与功能特征差异,以安徽铜陵两种不同轮作模式的农田土壤为研究对象,设置水-旱轮作(姜-稻)、旱-旱轮作(姜-菜)两种样地,利用Illumina MiSeq高通量测序平台测定了土壤真菌的ITS变异区序列,以分析不同轮作模式下土壤真菌群落结构和功能的差异及其影响因素.结果表明：姜季转变为菜季/稻季后均会造成土壤真菌α多样性指数增加,尤其是水-旱轮作模式(p<0.05);与旱-旱轮作相比,水-旱轮作提高了土壤真菌群落ACE和Chao1指数(p<0.05);子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、被孢霉菌门(Mortierellomycota)和隐真菌门(Rozellomycota)是不同轮作模式下土壤环境中的主要真菌门类.被孢霉属(Mortierella)是两种轮作模式姜季处理中的主要真菌属,镰刀菌属(Fusarium)是旱-旱轮作菜季中的主要真菌属;水-旱轮作模式能有效降低白姜致病风险.在旱-旱轮作中的菜季土壤环境中真菌功能群以动植物病原真菌和腐生真菌为主,辅以内生真菌和地衣寄生真菌;在两种轮作模式中的姜季,真...