芦苇基外源碳输入对土壤性质及有机碳矿化的影响

[目的]探究外加芦苇基碳源对土壤理化性质和有机碳稳定性的影响,为芦苇资源化材料在土壤改良中应用提供理论支持。[方法]采用芦苇基好氧堆肥产品(生物炭调理堆肥T_(1);底泥、生物炭调理堆肥T 2)、秸秆(RS)和生物炭(RB)作为外源碳材料进行60 d土壤培养试验,分析不同外源碳及不同添加量(5%,10%,15%)对土壤理化性质、酶活性、土壤有机碳矿化的影响。[结果]不同外源碳影响土壤养分含量,添加外源碳试验组培养初期土壤有机碳较对照组显著提高了28.0%~64.2%(p<0.05);培养末期添加生物炭和堆肥试验组土壤有机碳含量较初始阶段显著降低了15.5%~23.5%,土壤全氮降低了20.0%~69.1%。外源碳添加提高了土壤β-葡萄糖苷酶、脱氢酶含量,生物炭和堆肥影响最显著,土壤β-葡萄糖苷酶、脱氢酶与土壤容重、有机碳、全氮含量表现为极显著的正相关性(p<0.01)。外源碳添加土壤培养试验期间有机碳累积矿化量符合一级动力学模型,添加秸秆、生物炭试验组土壤有机碳矿化量为652.9~758.2 mg/kg,显著高于对照组(532.8 mg/kg)和堆肥T 2试验组(598.3~623.7 mg/kg),且外源碳添加量对土壤有机碳矿化影响显著。[结论]芦苇基外源碳输入有利于改善土壤理化性质,显著提高酶活性;芦苇秸秆对土壤有机碳矿化的激发效应显著高于生物炭和堆肥。

芦苇叶中总酚提取工艺及抗氧化性研究

以河北衡水湖芦苇叶为原料,选取超声波辅助法对其中的总酚进行提取测定。通过单因素实验探究了超声温度、乙醇浓度、超声时间和料液比对总酚得率的影响。在单因素实验基础上,结合响应面分析法优化提取工艺。分析实验数据得出:超声温度为48℃、体积分数为49%的乙醇溶液、超声时间为24 min、料液比为1∶67(mg/mL)时,总酚得率最高。抗氧化性实验表明:芦苇多酚具有一定的还原能力,且对自由基的清除能力与其浓度成正比。

磁性胺化芦苇基吸附剂的制备及脱氮性能研究

针对雄安新区芦苇资源浪费及用吸附法去除水中硝酸盐氮的过程中吸附剂难以分离的问题,以废弃芦苇秸秆为原材料制备出了磁性胺化芦苇基吸附剂。综合考虑制备过程中试剂种类、试剂投加量、反应时间、反应温度等条件的影响,对吸附剂的制备方法进行了优化,考察了吸附剂对模拟废水的吸附性能并通过SEM、VSM、FT-IR和XPS进行表征。结果表明:2 g芦苇秸秆粉末加入5 mL环氧氯丙烷、20 mL N,N-二甲基甲酰胺、5 mL三甲胺,在80℃下反应30 min制备的吸附剂对模拟污水中硝酸盐氮的去除率最高达到了93.2%。对硝酸盐氮的静态吸附符合Freundlich等温吸附模型和准二级吸附动力学模型,动态吸附实验中吸附剂对硝酸盐氮最大的吸附量为12.74 mg/g,经过6次循环再生实验后吸附剂的吸附性能没有明显下降。表征结果显示磁性基团和季胺基团成功负载到材料表面,材料对硝酸盐氮的吸附机理主要为离子交换。综上,所制备的磁性胺化芦苇基吸附剂对水中硝酸盐氮具有良好的吸附性能,有望实现芦苇资源的高值化利用。

互花米草入侵背景下氮输入增加对天津滨海湿地芦苇凋落物可培养细菌和真菌群落的影响

为了探究互花米草入侵和氮输入增加条件下滨海湿地微生物群落的变化,在天津滨海湿地选取3个样地(互花米草入侵程度不同)进行原位模拟增氮实验,分析不同实验条件下芦苇凋落物可培养细菌和真菌群落组成及多样性差异.结果显示:互花米草入侵提高了细菌和真菌的数量及多样性,且随着入侵程度的增加,微生物数量和多样性增加;随着氮输入水平的增加,细菌和真菌数量及多样性先增加后降低;土壤铵态氮含量和pH值是影响细菌群落组成的主导土壤因子,土壤有机质含量和铵态氮含量是影响真菌群落组成的主导土壤因子.

上海崇明东滩湿地潮滩梯度下芦苇种群动态分析

芦苇(Phragmites australis)是崇明东滩湿地潮间带的优势种,具有良好的水土保持与净化功能。芦苇种群主要在中、高潮滩呈带状分布,但在低潮滩也有小斑块状分布。作为典型根茎型克隆植物的芦苇种群,在盐沼湿地不同潮滩表现出怎样的种群动态特征,进而反映出怎样的差异化的适应能力,值得深入研究。以分布在崇明东滩湿地低、中、高3个潮滩上的芦苇种群为研究对象,全程定位追踪起始于4、6月的同生群在整个生长季的生长、发育过程,并定量分析它们的动态生命表、生存曲线、生存率和累积死亡率,系统揭示分布于3个潮滩的芦苇种群典型动态特征。结果表明:(1)起始于4月的处于低、中、高3个潮滩上的芦苇同生群,其生存曲线存在差异,它们分别趋近于Deevey-Ⅰ型、Deevey-Ⅱ型和Ⅲ型的过渡型,以及Deevey-Ⅰ型和Ⅱ型的过渡型;(2)起始于6月的处于低、中潮滩上的芦苇同生群,其生存曲线呈现出与4月同生群相似的特征,高潮滩同生群则由Deevey-Ⅰ型和Ⅱ型的过渡型转变成Deevey-Ⅱ型和Ⅲ型的过渡型;(3)经综合分析,高潮滩芦苇同生群稳定性最强,低潮滩同生群相对不稳定,中潮滩同生群在生长初期不稳定而在生长中后期趋于稳定;(4)基于上述研究结果,针对东滩湿地沿潮滩梯度分布的芦苇种群的保育与管理提出了合理建议。

不同比例芦苇秸秆与残次香梨混合青贮对绵羊体外瘤胃发酵特性的影响

本试验旨在探究不同比例芦苇秸秆与残次香梨混合青贮对绵羊瘤胃体外发酵参数、营养物质降解率和微生物菌群组成动态变化的影响。试验以不同比例芦苇秸秆与残次香梨[鲜重质量比分别为100∶0(Ⅰ)、80∶20(Ⅱ)、60∶40(Ⅲ)、40∶60(Ⅳ)]混合青贮为发酵底物,体外发酵72 h,测定不同时间点的累积产气量、发酵参数、微生物菌群组成以及发酵后的营养物质降解率,并利用多项指标综合指数(MFAEI)进行综合评价。结果表明:混合青贮比例、体外发酵时间及其交互作用显著影响瘤胃体外发酵参数(产气量、pH及氨态氮、乙酸、丙酸、丁酸、总挥发性脂肪酸含量与乙酸/丙酸)(P<0.05);随着混合青贮中残次香梨比例的升高,干物质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的降解率显著增加(P<0.05);Ⅳ组的MFAEI显著高于Ⅱ组(P<0.05),但与Ⅲ组差异不显著(P>0.05);混合青贮比例、体外发酵时间及其交互作用显著影响绵羊瘤胃体外微生物菌群Chao1指数、ACE指数、Simpson指数和Shannon指数。(P<0.05)。门水平上,厚壁菌门、拟杆菌门和变形菌门为优势菌,但其相对丰度受混合青贮比例与发酵时间的影响显著(P<0.01);属水平上,普雷沃氏菌属的相对丰度受混合青贮比例与发酵时间的显著影响(P<0.05)。综上所述,确定混合青贮中芦苇秸杆与残次香梨比例为40∶60对瘤胃体外发酵参数、营养物质降解率及微生物组成影响较大。混合青贮中芦苇秸杆与残次香梨比例为40∶60时其饲用价值较好。

芦苇群落水体质量与芦苇转录本的相关性

芦苇(Phragmites australis)是广生态幅多年生水生植物,在全球分布极广。芦苇能够适应并生长在极端环境,如盐碱地、重金属污染地等,这种巨大的环境忍耐能力使得芦苇成为研究植物环境适应性的模式物种,并逐渐成为植物学和生态学等领域的研究热点。目前,北京自然和人工湿地中大量栽植芦苇,其主要功能是净化水体、稳定水体自净能力。为深入了解水体质量对芦苇转录本的影响及二者之间的相关性,首先对北京及河北白洋淀共计32个采样点的8项水质指标进行了检测。结果表明,32个采样点的水体整体处于污染状态,主要污染物为总氮(TN)和生物需氧量(BOD),并且水质均略偏碱性,且具有高氮(N)、高磷(P)、高BOD和高化学需氧量(COD)等特征。主成分分析(PCA)表明8项水质指标间具有相关性,可被降至3个维度,第一维度是BOD/COD/高锰酸盐指数(CODMn);第二维度是TN/氨氮(NH3-N)/总磷(TP);第三维度是pH/溶解氧(DO)。对水质指标与芦苇叶片RNA-seq转录本进行皮尔森系数相关性分析,筛选出247个与水质指标相关的转录本。其中,232个基因(93.9%)的转录水平与水质指标呈现正相关性。经实验室单一因子或双因子验证确定了PB.4621.1(编码GMP合酶)和PB.12079.1(编码LEA14蛋白)两个基因更适合用于监测水体中的氮和磷水平。研究为后续芦苇监测水质技术的开发与利用奠定了理论基础。

芦苇夹持输送装置台架的静力学及模态分析

相比于北方芦苇,南方芦苇秆更高、直径更粗,给芦苇收获带来了极大的困难,而目前国内缺少针对高秆芦苇的收获机械,大多采用人工收获或改装其他作物收割机收获,效率远不能达到要求。为此,对南方芦苇茎秆过高进而导致输送过程中发生倒伏、卡死等问题,设计了一种芦苇夹持输送装置台架。为了确保台架工作的可行性,采用Ansys软件对台架结构进行静力学分析,得到了机架的应力云图和变形云图,验证了其强度刚度;对台架结构进行模态分析,得到了台架的8阶固有频率,分析了台架受到的所有外部激励,并通过对比分析验证了台架的稳定性。

盐城滨海淡水湿地芦苇光合特性及叶绿素荧光特性日变化研究

[目的]探讨盐城滨海淡水湿地芦苇光合特性和叶绿素荧光特性。[方法]以滨海淡水湿地芦苇为研究对象,测定光合参数和叶绿素荧光参数日变化,并与滨海盐沼湿地芦苇进行比较。[结果]盐城滨海淡水湿地芦苇净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和胞间CO_(2)浓度日变化呈双峰型,水分利用效率日变化呈“U”型。电子传递速率日变化整体上呈下降趋势,非光化学淬灭系数和实际光化学量子效率日变化分别呈倒“U”型和“U”型。滨海淡水湿地芦苇净光合速率高于滨海盐沼湿地芦苇,具有更强的光合能力。[结论]盐城滨海淡水湿地芦苇相较于滨海盐沼湿地芦苇具有更强的光合固碳能力。

太湖北部湖滨带芦苇湿地夏季水质时空变化特征分析

为了解太湖北部湖滨带芦苇湿地夏季水质时空变化,于2022年6—9月,在芦苇湿地时空分布调查的基础上,分别采集典型湖滨带芦苇湿地表层水体样品,测定pH、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH+4-N)、高锰酸盐指数(COD Mn)、叶绿素a(Chl-a)等水质理化指标,并对湿地水质时空变化特征和水体富营养化状态进行分析。结果表明,所调查的7片芦苇湿地中pH、溶解氧(DO)、电导率(EC)、水温(WT)月间变化差异均极显著(p<0.01),COD Mn月间差异显著(p<0.05),但TN、TP、NH+4-N和Chl-a月间变化无显著差异(p>0.05)。所有水质理化指标在竺山湾、月亮湾、梅梁湾和贡湖湾芦苇湿地间均具有显著差异性(p<0.05)。湿地夏季水体基本呈中度或重度富营养化状态,时间上8月水质最差,地理位置上月亮湾最差。太湖北部湖滨带芦苇湿地水体属于磷限制型,限制磷元素的输入可有效控制湖滨带苇区水体富营养化的程度。

高立式芦苇沙障打捆成栅机的设计与试验

针对风沙区铁路安全运行中高立式芦苇沙障生产人工效率低、劳动强度大、制造成本高、操作工序多、工作环境恶劣等问题和对芦苇沙障成栅工艺流程研究的基础上,设计了高立式芦苇沙障打捆成栅机。通过对关键作业部件进行设计选型,确定了喂料机构、铁丝推送机构、打捆拧丝机构的结构,并采用理论分析、Workbench仿真方法对喂料弧片、送丝摇臂与拧丝虎口等关键零件参数进行了设计与分析。为提高作业性能,以芦苇束紧实度、芦苇破损率和单束打捆作业时间为评价指标,以铁丝推送长度、拧丝虎口转速为影响因素,进行了高立式芦苇沙障打捆优化实验,利用Design-Expert V8.0.6.1软件,构建关于评价指标与影响因素间的回归模型,确定最优参数组合为:拧丝虎口转速1297r/min、送丝距离372mm。样机验证试验结果表明:高立式芦苇沙障打捆成栅机具有较强的物料适应性,在优化参数组合下,通过试验验证了设计的正确性和合理性。上述研究成果丰富了高立式芦苇沙障打捆成栅技术,也为整秆打捆成栅机械的设计提供参考依据。

荒漠-绿洲过渡带不同生境芦苇根际土壤真菌多样性及群落结构分析

以沙漠-绿洲边缘4种不同生境(湿地生境、盐渍生境、盐渍-沙地过渡生境和沙地生境)芦苇群落为研究对象,基于高通量测序法探究芦苇根际土壤真菌多样性及群落结构。结果表明,4种生境芦苇根际真菌共检测出3门18纲51目98科128属145种。在门分类水平,子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)分别为盐渍-沙地过渡生境、湿地生境主要优势菌门,而毛霉门(Mucoromycota)在盐渍生境中相对丰度最高。在属分类水平,湿地生境、盐渍生境、盐渍-沙地过渡生境和沙地生境的优势物种分别为棉革菌属(Tomentella)、古根菌属(Archaeorhizomyces)、梨孢属(Pyricularia)和小脆柄菇属(Psathyrella)。4种生境间真菌多样性和物种组成存在显著差异,有益菌与有害菌共存。湿地生境真菌物种丰富度和多样性最高,沙地生境和盐渍-沙地过渡生境主要优势物种更多,沙地生境和盐渍-沙地过渡生境的菌群组成相似,但真菌群落与环境因子关系尚不明确。上述研究结果对于认识河西走廊不同生境芦苇根际微环境具有一定参考价值。

2011–2018年黄河三角洲芦苇湿地生态系统碳水通量观测数据集

湿地生态系统对于缓解全球气候变化具有重要作用,长期、连续的碳水通量涡度监测有助于更好地保护和利用湿地生态系统的服务功能。然而,由于相关监测数据数量的欠缺,关注湿地生态系统碳水通量变化的研究还相对较少,因此亟需高质量的监测数据集提供支持。中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站(简称黄河三角洲站)自2010年起基于涡度协方差技术开始对芦苇湿地生态系统进行连续监测,迄今已积累了多年的碳水通量观测数据。本数据集基于黄河三角洲站已进行的监测工作,汇总整理了2011–2018年间的站点碳水通量涡度观测数据,并形成了半小时尺度、日尺度、月尺度和年际尺度4种时间分辨率下的数据产品。本数据集对准确评估黄河三角洲湿地生态系统的碳水通量及其各时间尺度上的动态变化规律提供了可靠的数据支撑。

耐盐芦苇高频遗传转化体系的建立

以耐盐芦苇(Phragmites australis)种子愈伤组织为材料,以根瘤农杆菌EHA105为媒介建立高效的芦苇遗传转化体系。结果表明:在潮霉素浓度为50 mg/L、6-BA浓度为0.8 mg/L时不定芽分化率达到最高。将沉默载体pFGC1008-GRPi通过根瘤农杆菌EHA105在芦苇愈伤组织中进行遗传转化,共获得8个抗性株系,转化率为3.9%。实时荧光定量PCR检测显示6个株系实现了基因沉默,表明该转化体系高效可用。

芦苇根-土复合体抗剪性能与水陆交错带土壤质地的关系

[目的]了解湿地水陆交错带土壤质地对芦苇根—土复合体抗剪性能的影响及其相互之间的关系。[方法]以自然生长在闽江湿地水陆交错带不同质地土壤上的芦苇种群根系为研究对象,测定了芦苇根系的分布、形态及根—土复合体抗剪强度差异。结合土壤物理性质,采用灰色关联法与相关性分析对影响芦苇根—土复合体抗剪性能的因素进行分析。[结果](1)水陆交错带不同质地土壤物理性质差异明显,对芦苇根系的分布与形态产生了显著影响(P<0.05)。(2)水陆交错带不同质地土壤同一土层深度下,砂壤土与壤土黏聚力显著大于砂土(P<0.05),内摩擦角在不同质地土壤中差异不显著(P>0.05)。(3)通过灰色关联法分析发现,毛管孔隙度是影响芦苇根—土复合体黏聚力的最主要因素,灰色关联度为0.878;土壤含水量是影响芦苇根—土复合体内摩擦角的最主要因素,灰色关联度为0.921。(4)湿地水陆交错带砂壤土中芦苇根—土复合体抗剪性能最好,砂土中其抗剪性能最差。[结论]不同质地土壤中,芦苇根—土复合体抗剪性能差异明显。相较于砂土和壤土,密度小、含水量高和孔隙度大的砂壤土中芦苇根—土复合体抗剪性能最好。

改性芦苇材料的吸附脱氮性能及其资源化探究

为了探究废水中硝酸盐氮的资源化协同白洋淀过剩芦苇资源的高值化利用模式,以芦苇秸秆(Reed straw,RS)为原材料制备胺化改性芦苇秸秆(Modified reed straw,MRS),通过吸附-解吸-再生实验、MRS资源化应用实验和SEM、XPS、FT-IR等表征手段,探究了MRS在去除废水中硝酸盐氮及其资源化方面的潜在用途。结果表明,MRS对硝酸盐氮的最大吸附量为8.54 mg/g,其吸附行为符合Freundlich吸附等温模型,吸附过程更符合拟二级吸附动力学模型,经过9次吸附-解吸-再生循环试验后吸附剂的吸附性能没有明显下降,将吸附硝酸盐氮的MRS(MRSNO_(3)^(-))用作肥料对植株生长起到了明显的促进作用,实验土壤的pH无变化。综上,MRS是一种低成本高效无害的硝酸盐吸附剂,通过吸附-解吸-再生-资源化技术路线初步实现了废水中硝酸盐氮的资源化协同白洋淀过剩芦苇资源的高值化利用模式。

玉米芯+芦苇草不同组合对西杂肉牛生产性能及血液生化指标的影响

为研究日粮中添加不同比例玉米芯、芦苇草对西门塔尔杂代肉牛生长性能、血清生化指标的影响,试验选择体重500 kg左右的健康西门塔尔杂交肉牛32头,随机分为4组,每组8头,每头为一个重复。对照组为添加4%玉米芯+4%芦苇草基础TMR日粮,试验1组、2组、3组基础TMR日粮中玉米芯和芦苇组合比例分别为8%玉米芯+4%芦苇草、6%玉米芯+6%芦苇草、4%玉米芯+8%芦苇草,预饲期15 d,正式期60 d。结果表明:试验1组、2组、3组平均日增重分别比对照组提高了27.03%、3.60%、22.52%(P> 0.05),平均料重比分别比对照组降低了16.67%、12.34%、22.05%(P> 0.05)。试验2组尿素氮含量分别比对照组、1组、3组降低了28.16%、27.67%、35.20%,差异显著(P <0.05);试验2组甘油三酯(TG)含量比3组降低了43.90%(P <0.05);结果提示,在肉牛育肥后期饲粮中添加适量玉米芯和芦苇草,可一定程度提高西门塔尔杂交肉牛平均日增重,降低料重比,促进机体对蛋白质的吸收代谢,可降低饲料成本,提高养殖效益,建议全混合日粮中添加4%~8%玉米芯+4%~6%芦苇草为宜。

开花初期芦苇与紫花苜蓿混合青贮品质研究

为了解开花初期芦苇与紫花苜蓿混合青贮品质,充分利用芦苇资源,丰富饲草种类,试验以开花初期芦苇与紫花苜蓿为原料,按芦苇与紫花苜蓿的鲜重比1∶0(CK处理)、1∶1(M1处理)、1∶2(M2处理)、2∶1(M3处理)混合,青贮90 d后,取样进行感官评价,并检测各处理粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维等营养指标及pH值、乳酸和乙酸含量等发酵指标,计算相对饲喂价值(RFV),评价有氧稳定性。结果表明:与CK处理相比,M1、M2、M3处理的清香味变淡,其中M2处理的质地湿润,M2和M1处理的感官评价综合评分略高,但评价等级均为良;M1、M2、M3处理的粗蛋白、乳酸含量显著增加(P<0.05),中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量及pH值均显著降低(P<0.05),青贮品质和有氧稳定性得到提高。紫花苜蓿比例越高,营养价值越高,其中M2处理干物质含量(为36.34%)合适,粗蛋白(18.01%)、乳酸(28.51 g/kg)、乙酸(9.48 g/kg)含量及RFV值(108)均最高,显著高于其他处理(P<0.05)。说明在本试验条件下开花初期的芦苇与紫花苜蓿按1∶2混合时青贮品质最优。

基于时空生态位分布的长江下游滨江湿地虉草和芦苇资源互补利用

通过分析虉草和芦苇2个物种生育期、地上植株和地下根系的垂直分布等差异特性,研究虉草-芦苇群落中2个物种时空生态位的分布特征,并基于这一特征,探究2个物种在光照和土壤养分二维资源轴上互补利用特性。结果表明:虉草和芦苇2个物种的时间生态位分离度为70.4%,重叠度为29.6%;2个物种地上垂直空间生态位的分离度随重叠生长期的延长由72.5%降至0后升为57.1%,重叠度则由27.5%升至100%后降为42.9%;2个物种地下垂直空间生态位的分离度和重叠度均为50.0%。2个物种时空生态位分离特征尤为明显,其中,时间生态位较大程度的分离有利于2个物种错时互补利用多种资源,而地上和地下垂直空间生态分离则有利于2个物种分别错位互补利用群落内不同冠层的光照资源和不同土层内的养分资源。因此,该研究从物种生态位分布和资源利用间的关系揭示了虉草和芦苇2个物种竞争共存的维持机制。

芦苇生态功能与景观应用研究进展

介绍了禾本科芦苇属芦苇[Phragmites australis(Cav.)Trin.ex Steud.]的概况。对芦苇的生态功能进行了全面的归纳总结,包括稳固土壤、削弱风浪、减少噪声、净化水体、抑制水华、提供栖息地等方面。进而从芦苇的配置与建植方面探讨了芦苇的园林应用及将生态功能与景观应用的结合要点。旨在为充分利用芦苇群落在生态建设、园林景观应用方面提供依据和参考。