增雨对巴丹吉林沙漠东南缘白刺水分利用的影响

研究了增雨条件下巴丹吉林沙漠东南缘的白刺灌丛的水分利用阈值.2009年5月初到9月末,根据当地的年均降水量(115 mm),每月进行1次增雨,设置了0、50％和100％3个比例的增雨处理.在5、7和9月的增雨试验开始之前1天和增雨之后的第1、3和7天采样,测定白刺枝条木质部水分、10和30 cm土层水分、灌溉井水和自然降雨的稳定氢同位素比率,以及土壤含水量的变化.结果表明:自然条件下,白刺在5和9月主要利用地下水,7月主要利用土壤浅层10和30 cm水分.增雨后,白刺对地下水的利用比例下降,对浅层土壤水分的利用比例增加.100％增雨对白刺枝条木质部水分的δD值影响显著,5、7和9月白刺的水分利用比例增加.而50％增雨在5和7月仅改善了土壤水分条件,白刺的水分利用比例没有明显增加.只有增雨量达到当地年均降水量时,白刺对水分的利用比例才能明显增加.     

利用红外相机调查祁连山国家公园(青海片区)兽类和鸟类多样性

2017年5-9月,采用红外相机调查祁连山国家公园(青海片区)兽类和鸟类多样性。共布设154个相机位点,累计12 096个相机日,共获得9 675张有效独立照片,鉴定23种野生兽类和50种野生鸟类物种,分别隶属5目10科和9目19科,另记录到家畜5种。相对多度指数最高的前五种野生动物依次为岩羊(Pseudois rnayaur)(18.23)、喜马拉雅旱獭(Marmota himalayarea)(15.98)、灰尾兔(Lepus oiostolus)(5.06)、红嘴山鸦(Pyrrhocorax pyrrhocorax)(3.39)、高原鼠兔(Ochotona curzoniae)(2.49)。中国特有物种有荒漠猫(Felis bieti)、白唇鹿(Ceryus albirostris)、西藏马鹿(Cervus wallichii)、藏原羚(Procapra picticaudata)、红耳鼠兔(Ochotana erythrotis)、蓝马鸡(Crossoptilon auritum)和地山雀(Pseudopocdoces humilis)7种。国家Ⅰ级重点保护野生动物有4种,国家Ⅱ级重点保护野生动物有20种;被中国脊椎动物红色名录评估为极危、濒危、易危、近危的物种分别有1种、6种、3种、14种。红外相机调查结果反映出祁连山国家公园(青海片区)兽类和鸟类现状,为祁连山国家公园体制试点生物多样性保护和管理提供基础数据。     

我国重点氟污染行业排放清单与土壤氟浓度估算

工业生产排放和土壤氟高背景值导致我国部分地区氟污染严重,给生态安全和人类健康造成严重威胁.本文基于我国氟排放重点行业的生产产能,估算重点行业生产过程中氟排放量,构建我国重点行业氟排放清单,基于数据集成和融合,分析我国土壤氟背景值、氟地球化学分布和土壤氟浓度分布,并对氟污染典型区域氟污染成因及控制进行系统分析.分析发现,我国氟排放的重点行业有钢铁、磷肥和电解铝.磷肥施用的氟排放量最大,但施用面积大,浓度贡献小;电解铝行业的氟排放强度大;钢铁行业的氟排放总量大,但排放强度较小.我国大部分地区土壤氟背景值不高,环境容量大.但部分地区氟污染严重,主要是由工业氟排放和土壤氟高背景值造成,这些地区应采取相应的防控措施.     

有机污染土壤电动修复过程中微生物的分布特征及模型构建

外加电场下土壤微生物会发生快速繁殖和定向迁移.本研究在十四烷污染土壤中不同位置投加十四烷高效降解菌,并施加1 V·cm^-1的单向直流电场,考察目标菌群的迁移分布及降解特征.结果表明:微生物受电渗析和电泳作用分别向阴极和阳极迁移,电渗析迁移量是电泳的3.5倍.同时,施加电场还会使土壤环境在空间上存在差异进而影响微生物生长,施加电场的土壤中微生物数量平均值为1.16×10⁸ CFU·g^-1 (6 d),是不施加电场处理组的2.3倍;S₂～S₄区是微生物的高效生长区域,电动30 d后,区域平均数量是阴阳极的2.8～3.5倍,是对照处理组的2.1倍.十四烷降解率与微生物数量呈显著正相关关系(r=0.895, P<0.05),最佳降解区域在近阴极区(S₄),可达94.6%.基于试验结果模拟,建立了环境因子修正的电动区域微生物分布模型.该模型结合电动激活和电动运移作用对土壤微生物的叠加影响,实现了定点投加微生物在电动过程中数量的分布模拟.研究结果可为外源功能菌在电动-微生物修复有机污染土壤中的高效引入提供理论依据.     

长期模拟增雨对荒漠植物形态特征及空间分布格局的影响

研究降雨变化对荒漠优势植物形态特征、空间点格局及空间关联性的影响有助于预测荒漠生态系统对全球气候变化的响应.以乌兰布和沙漠典型荒漠植物唐古特白刺和油蒿为研究对象,进行了连续10年的模拟增雨试验,运用Programita软件,采用Ripley K函数和Monte Carlo随机模拟方法,对长期模拟增雨条件下两种植物形态特征、空间格局及空间关联性进行研究.结果表明: 不同增雨处理下唐古特白刺和油蒿植株的数量、高度、平均冠幅和基径均存在显著差异,增雨处理的唐古特白刺和油蒿植株数量、高度、平均冠幅和基径均显著大于对照,并随着增雨量的增大而增大.当增雨量小于72 mm时,白刺枝条具有明显的聚集分布趋势;当增雨量大于72 mm后,随着增雨量的增大,白刺枝条表现出聚集强度明显降低的趋势.油蒿植株随着增雨量的增加空间分布格局表现为随机分布-聚集分布-随机分布.就空间关联性而言,对照处理下唐古特白刺枝条与油蒿之间表现为负关联,随着增雨量的增加两者呈现无关联或正关联,当增雨量达到144 mm时,空间关联由负关联向正关联转变.未来降雨增加条件下,土壤水分明显改善,两种荒漠植物对水分的竞争减弱,更有利于白刺和油蒿的共存生长.     

水源圈研究进展

在干旱、半干旱区草场上,由于饮水的需求导致牲畜经常性地集中在水源点周围,从而使草地生态系统以水源点为中心呈梯度退化,形成水源圈.按照放牧影响程度的大小,以水源点为中心由内向外可将水源圈划分为“牺牲带”、过渡带和自然带3部分,水源圈内的植被、土壤等对放牧的响应也呈梯度变化.由于水源圈内存在着“天然的放牧梯度”,使其成为研究放牧对植被、土壤的影响和自然资源保护及其可持续利用的绝佳场所.本文对水源圈的概念、研究的发展历程和研究方法等进行了综述,并对国内研究现状进行了评述,以促进干旱、半干旱区草场的科学管理和可持续利用.     

基于数字高程模型的生态净化系统分析与设计

采用现场调查与系统模拟的方法,以辽东湾复合湿地生态系统为研究对象,全面分析了生态系统内各生态单元对有机污染物的净化能力,提出了复合生态系统的污染物净化量估算模型,并基于研究区的数字高程模型(DEM)信息,对整个湿地生态系统重新进行了优化设计.结果表明：各生态单元对化学需氧量(COD_Cr）、生化需氧量(BOD₅）、石油类等污染物的净化能力存在差异,导致不同组成与结构的生态系统净化负荷有所不同;系统原COD_Cr净化量为188.9 kg·d^-1、净化负荷量为2.84 g·m^-2·d^-1,而根据研究区DEM信息对系统进行优化设计后的COD_Cr净化量为313.3 kg·d^-1、净化负荷量达4.72 g·m^-2·d^-1,净化效率提高了近20%.     

黄孢原毛平革菌乙醇脱氢酶基因的克隆和表达

乙醇是黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)在限氧培养条件下重要的代谢物之一, 为了更好的理解P. chrysosporium在低氧条件下的代谢机制, 文章从P. chrysosporium中克隆到一个长1071 bp的乙醇脱氢酶基因PCAdh1 cDNA, 该基因编码一个由356个氨基酸组成的蛋白质, 它与其他生物的乙醇脱氢酶的氨基酸序列的相似性很低, 但酶催化活性位点序列却高度保守。将PCAdh1在大肠杆菌中表达, 并获得有酶活性的重组蛋白。纯化的蛋白质用于制备抗体。半定量RT-PCR和Western blot分析结果显示, 在限氧条件的培养过程中, PCAdh1基因在mRNA水平和蛋白水平上都保持相对稳定, 表明该基因的表达是组成型的; 但从菌丝体提取的粗蛋白中的乙醇脱氢酶活性却随着培养时间的增加及氧气含量的持续降低而逐渐升高, 这暗示P. chrysospo-rium中存在其他低氧诱导型乙醇脱氢酶基因的表达。     

利用纤维床反应器固定化发酵生产丙酸

构建了一种纤维床反应器(FBB), 并将其应用于丙酸的生产。将棉纤维绕成桶状, 固定于反应器中, 即可用于丙酸固定化发酵。以40 g/L的葡萄糖为碳源, 与游离细胞相比, 利用FBB生产丙酸, 丙酸产量由14.58 g/L提高至20.41 g/L, 发酵时间由120 h缩短至60 h。研究了不同糖浓度条件下FBB生产丙酸情况, 并将补料策略应用于丙酸发酵中。结果表明: 补料发酵能够有效改善Propionibacterium freudenreichii CCTCC M207015在高糖条件下丙酸对葡萄糖转化率较低、副产物较多的问题。经补料发酵280 h, 丙酸产量达45.91 g/L, 丙酸质量约占有机酸总质量比例为72.31%。