中国镉超富集植物的物种、生境特征和筛选建议

植物修复作为一项绿色且有效的原位修复重金属污染土壤技术,在近20年引起了中国学者的关注并取得了一系列成果.通过检索镉超富集植物相关关键词,对过去20 a(2002～2021年)科技文献中报道的中国镉超富集植物的物种特征、野外发现地在中国各植被地带的分布、原生境特征、地质特征和镉的地球化学进行归纳总结,为镉超富集植物的筛选提供建议.结果表明,目前报道的镉超富集植物有45种.在植物物种上,隶属22科,36属,其中菊科(Compositae)植物最多,为14种.由野外调查发现的镉超富集植物有25种,主要发现于亚热带常绿阔叶林区域,其主要生长于铅锌矿周围的高浓度镉土壤上.归纳总结发现,丰富的植物物种资源、高浓度重金属土壤和长时间的驯化共同促进了超富集植物的形成.因此,具备这3点的区域可以视为超富集植物存在的高概率区域,并且超富集植物的野外筛选可以围绕此展开.最后,提出可以通过高概率区域识别和调查、富集能力验证、富集能力逆境习得筛查、生态型筛查、继代遗传检验和修复能力验证这6步,来进行超富集植物的筛选和植物超富集能力的鉴定.     

Abundance and diversity of ammonia-oxidizing archaea in response to various habitats in Pearl River Delta of China, a subtropical maritime zone

Ammonia-oxidizing archaea (AOA) are widely considered key to ammonia oxidation in various environments. However, little work has been conducted to simultaneously investigate the abundance and diversity of AOA as well as correlations between archaeal amoA genotypes and environmental parameters of different ecosystems at one district. To understand the abundance, diversity, and distribution of AOA in Pearl River Delta of China in response to various habitats, the archaeal amoA genes in soil, marine, river, lake, hot spring and wastewater treatment plant (WWTP) samples were investigated using real-time fluorescent quantitative PCR and clone libraries. Our analyses indicated that the diversity of AOA in various habitats was different and could be clustered into five major clades, i.e., estuary sediment, marine water/sediment, soil, hot spring and Cluster 1. Phylogenetic analyses revealed that the structure of AOA communities in similar ecological habitats exhibited strong relation. The canonical correspondence method indicated that the AOA community structure was strongly correlated to temperature, pH, total organic carbon, total nitrogen and dissolved oxygen variables. Assessing AOA amoA gene copy numbers, ranging from 6.84×10⁶ to 9.45×10⁷ copies/g in dry soil/sediment, and 6.06×10⁶ to 2.41×10⁷ copies/L in water samples, were higher than ammonia-oxidizing bacteria (AOB) by 1-2 orders of magnitude. However, AOA amoA copy numbers were much lower than AOB in WWTP activated sludge samples. Overall, these studies suggested that AOA may be a major contributor to ammonia oxidation in natural habitats but play a minor role in highly aerated activated sludge. The result also showed the ratio of AOA to AOB amoA gene abundance was positively correlated with temperature and less correlated with other environmental parameters. New data from our study provide increasing evidence for the relative abundance and diversity of ammonia-oxidizing archaea in the global nitrogen cycle.     

基于多情景模拟的洞庭湖流域LUCC与生境质量耦合演变分析

以洞庭湖流域为研究区域,本文设定自然发展(情景1)、快速发展(情景2)、耕地保护(情景3)、生态保护(情景4)和可持续发展(情景5)5种情景模式,利用PLUS模型和InVEST模型模拟2030年5种不同情景下的土地利用和生境质量格局,并采用耦合协调度模型探究不同情景下LUCC与生境质量耦合协调特征.研究结果表明:1)土地利用变化模拟结果基本符合情景设置的要求,能较好地反映洞庭湖流域土地利用的演变规律和规划方向.2)2030年洞庭湖流域生境质量水平为:情景4>情景5>情景3>情景1>情景2.3)2030年情景1、情景2和情景3耦合协调发展水平呈下降趋势,且情景3下降程度略高于情景1和情景2;而情景4和情景5呈上升趋势,且情景4上升程度略高于情景5.4)结合情景设置原则,可以发现情景5为洞庭湖流域LUCC与生境质量耦合协调发展空间格局优化提供了规划发展可行性.     

淀山湖浮游动物群落时空分布特征及其与环境因子的关系

淀山湖是上海市最大的淡水湖泊,属亚热带浅水湖泊.于2017年对该湖的浮游动物和水质参数进行逐月调查,并结合浮游植物群落数据,采用多元回归树模型(multivariate regression trees,MRT)和主坐标分析(principal coordinates analysis,PCo A)等方法研究了该湖浮游动物群落结构时空分布特征及其与环境因子的关系.结果表明,淀山湖浮游动物群落结构季节差异显著(P 0. 05),但仅在春、夏季节存在空间差异(P 0. 05),其他季节空间差异不显著(P 0. 05).水温、叶绿素a、氨氮以及蓝藻丰度是引起淀山湖浮游动物群落时空变化的关键性因子. MRT分析表明,当水温13. 07℃时,表现为冬季群落特征,当水温在13. 07～19. 57℃之间时,表现为春季群落特征;当水温≥19. 57℃时,叶绿素a浓度≥9. 03μg·L-1,则为夏季群落特征,而当叶绿素a浓度9. 03μg·L-1时,则表现为秋季群落特征.聚类分析将淀山湖浮游动物群落分成3个空间区域;春季时,当氨氮浓度1. 11 mg·L-1时,上游进水区(区域Ⅱ)浮游动物群落与其他两个区域有显著差异(P 0. 05);而夏季当蓝藻生物量≥2. 58 mg·L-1时,区域Ⅰ的浮游动物群落与其他两个区域有显著的空间差异(P 0. 05).     

岩溶地下河补给的地表溪流溶解无机碳及其稳定同位素组成的时空变化

岩溶水体中溶解无机碳(DIC)主要以HCO_3~-形式存在,其同位素(δ~(13)CDIC)被广泛用于示踪DIC的不同来源及其影响因素.为了解亚热带典型岩溶溪流溶解无机碳及其稳定同位素的分布规律,本文以广西柳州官村地下河补给的地表溪流为研究对象,对其水化学特征和δ~(13)CDIC进行分析.结果表明,溪流上游和下游的DIC与δ~(13)CDIC都表现出明显的时空变化特征,地下河出口(G1点)HCO_3~-旱季浓度变化范围为(4.73±0.14)mmol·L~(-1),而雨季为(4.23±0.68)mmol·L~(-1).溪流下游(G2点)HCO_3~-旱季浓度变化范围为(4.56±0.23)mmol·L~(-1),而雨季为(4.20±0.59)mmol·L~(-1).溪流上游的旱季δ~(13)CDIC变化范围为-12.22‰±0.49‰,雨季的变化范围为-12.28‰±0.82‰;溪流下游的旱季变化范围为-10.73±0.71‰,雨季的变化范围为-11.10‰±0.90‰.两个点水体DIC含量旱季均高于雨季,且G1点要高于下游G2点.两个点水体δ~(13)CDIC值旱季较雨季偏重,且G2点水体δ~(13)CDIC值显著高于G1点δ~(13)CDIC值.地下河水和溪流DIC主要来源于土壤CO2和碳酸盐岩溶蚀,但是溪流上游与下游DIC和δ~(13)CDIC值差异表明水体的CO2脱气作用,水生植物的光合作用显著影响了水体DIC和δ~(13)CDIC值.     

5种喀斯特生境植物叶片解剖结构特征

对我国喀斯特地区几种不同生活型植物——常绿植物桂花(Osmanthus fragrans Lour.)、竹叶椒(Zanthoxylunarmatum DC),落叶植物红背山麻杆(Alchornea trewioides Muell.),草本植物石上莲(Oreocharis benthamii Clark var.reticulata Dunn),草本植物单枝竹(Monocladus saxatilis Chia,Fung et Y.L.Yang)的叶片形态解剖特征(叶片厚度、气孔密度、气孔结构等)进行了观察和测量,发现差异较大:竹叶椒角质层较厚,红背山麻杆的叶片较厚,单枝竹叶片上下表皮均有气孔,桂花气孔密度最高,石上莲的气孔纵径最长.结果表明:1)喀斯特生境植物存在着普遍的抗旱功能性解剖结构,用以适应喀斯特地区的特殊干旱气候;2)不同生活型植物对干旱选择的策略不同.表3参20     

生境破碎化对丹顶鹤的影响

由于保护区工农业活动频繁，使丹顶鹤的栖息地形成分割不连片的岛的化，其原因是人们打井采油，毁苇造田，过渡捕捉鱼虾，使水生动植物遭到毁灭性打击。进而断绝水禽的饵料，拯救丹顶鹤及赖以生存的湿地生态环境非常必要。     

水力坡度对溪流钙华沉积的影响

在有钙华沉积的云南白水台景区引水渠道中,通过水准测量以及导线测量的方法,获得了引水渠道各研究点的相对高程和距离。利用流速仪测定了各研究点的水流流速,通过计算获得了各研究点的总水头和水力坡度。利用水化学记录仪,在短时间内测定了各研究点的电导率、水温与pH值,结合现场滴定以及室内水样分析的结果,计算出各点的方解石饱和指数和二氧化碳分压。发现在方解石饱和指数大于0.8的研究渠段,电导率、Ca2+和HCO3-浓度沿水流方向降低,经成因分析与数学推导,得出Ca2+浓度与总水头呈线性关系,水力坡度与渠段上的钙华沉积量也呈线性关系,这是岩溶作用动力学扩散边界层控制理论的具体体现,也即水力坡度越大,流速越快,扩散边界层越薄,碳酸钙沉积速率越大。     

溪流营养盐滞留的水文与非水文过程分析方法

为评估溪流营养盐滞留中水文与非水文过程的影响及其贡献水平,首先定义了水文与非水文过程营养螺旋指标,并在将水文过程营养盐吸收长度S_w＿hyd、非水文过程营养盐吸收长度S_w＿nonhyd和溪流营养盐吸收长度S_w＿tot三者之间假设为“并联电路总电阻和各支路电阻”关系模式的基础上,提出了测算S_w＿nonhyd的技术方法;基于不同水文与非水文过程作用情景的OTIS（One-dimensional Transport with Inflow and Storage）模型模拟,构建了计算溪流水文与非水文过程营养盐滞留贡献率及估算溪流主流区和暂态存储区非水文过程营养盐滞留量的模型与方法,并将上述方法应用于溪流丁坝群NH₄⁺-N、PO₄^3--P滞留调控实验的案例中.结果表明：水文与非水文过程营养螺旋指标能够较好地反映溪流营养盐滞留潜力;与对照组相比,丁坝群结构显著降低了水文过程NH₄⁺...     

白洋淀多种生境沉积物有机质来源解析及其演变

沉积物有机质来源及其演变的解析对富营养化湖泊的防治及生态修复具有重要的意义.白洋淀是华北地区最大的淡水湖泊,由于受人类活动的影响,其生境逐渐破碎化且不同生境的有机质来源及演变过程尚不清楚.通过对白洋淀河道、湖面、鱼塘、荷塘4种不同生境沉积物岩芯正构烷烃含量与组成特征的分析,结合主成分分析-多元线性回归(PCA-MLR)模型,以解析其有机质的来源及演变.结果表明：由于受不同人类活动的影响,不同生境沉积物的有机质来源不同.鱼塘和荷塘沉积物有机质来源以藻类等水生低等生物为主,分别达到78.3%、72.7%;河道沉积物有机质来源则以陆生高等植物为主,占比为63.8%;开阔湖面沉积物中不同有机质来源所占比例分别为水生低等生物33.0%,水生高等植物26.2%,陆生高等植物40.8%.该结果与白洋淀地区人类活动变化与经济社会发展历程相对应.值得注意的是,尽管随着雄安新区一系列环境治理措施和环保工程的实施,白洋淀水质恶化趋势得到遏制,藻类等水生低等生物在河道和湖面的沉积物有机质来源占比开始缓慢降低,但是由于水体富营养化程度较深且藻类死亡后仍大量沉积于沉积物中,鱼塘和荷塘沉积物有机质来源中水生低等生物...