西南地区3种典型人工林土壤有机碳的含量差异

为探明喀斯特地区土壤的性质,以贵州省石阡县本庄镇的杉木、杨树2种人工林以及该区域重要经济林李子林为研究对象,分析了不同土层轻重组有机碳浓度、有机碳含量以及有机碳在轻组中分配比例等在3种人工林间的差异。结果表明：杨树人工林0～10cm土层轻组有机碳浓度最高,为227.56g/kg,而杉木最低,为154.48g/kg;杨树和杉木人工林0～10cm土层轻组有机碳含量分别为1.21g/kg和1.22g/kg,显著高于李子人工林的0.78g/kg;在0～10cm土层,杉木人工林轻组有机碳的分配比例显著高于其他2种人工林类型;0～10cm和10～20cm土层,杉木人工林重组有机碳含量分别为9.74g/kg和8.17g/kg,显著低于其他2种人工林。对于0～10cm土层,杉木人工林土壤有机碳稳定性和含量较低,其碳汇功能较差,李子人工林在0～20cm土层林累积的有机碳较多,但相比其他2种人工林,其分解的速率也较快。

喀斯特地区不同演替阶段植物群落叶片化学计量特征

本研究以位于贵州省贵阳市乌当区的不同植物群落演替阶段为研究对象。通过对喀斯特生态系统不同演替阶段各组分化学计量特征,和群落水平化学计量特征及影响因素分析试图揭示喀斯特石漠化对植物群落以及土壤碳氮磷含量及其化学计量比的影响。

健康风险评估方法在中国重金属污染中的应用及暴露评估模型的研究进展

经济的快速发展导致中国环境质量日趋恶化。随着健康意识的增强,人们越来越重视污染物暴露人群的健康风险评估。与其他污染物相比,重金属污染区域广,重金属暴露人群多且集中。为了研究重金属暴露条件下人群的健康风险,USEPA模型、统计模型、地理信息系统、可给性研究的方法已被中国不同学者应用。暴露评估模型作为污染物暴露人群健康风险评估的主要环节,国外的研究已经比较成熟,但相关研究在中国还处于空白阶段。对中国近年来在城市表层土壤(灰尘)、矿区土壤、膳食、地下水和饮用水、大气颗粒物进行重金属风险评估中应用的健康风险评估方法,进行了归纳和评述,并对欧美常用暴露评估模型:环境暴露评估模型、膳食暴露评估模型进行了介绍。中国健康风险评估工作起步晚,在评估的各环节均存在很大缺陷。随着新技术的发展以及人群对环境健康风险认识的深化,健康风险评估将成为中国热门研究领域之一。污染的环境行为、剂量-效应关系、模型、风险信息等方面,将是未来中国健康风险评估研究的重点。

气候变暖对春小麦籽粒痕量元素利用率的影响

为了回答温度升高是否会改变痕量元素在土壤中的溶解性,以及作物对痕量元素的生物利用率,在人工气候室模拟未来气候变化温度升高背景下,对种植在不同温度处理的3种春小麦,测定了籽粒中Cd,Cu,Fe和Zn含量。结果发现温度升高引起了土壤中Cd,Cu,Fe和Zn溶解性的显著变化,也显著地影响小麦籽粒中Cd,Cu,Fe和Zn的生物利用率。最高升温3℃处理使西旱1号、2号和3号小麦籽粒中Cd浓度相比对照分别下降43.4%、11.1%和13.4%,Cu浓度相比对照处理分别下降了30.4%、25.1%和10.8%。但Fe和Zn的情况却不同,1℃和2℃升温处理使西旱1号籽粒中Zn浓度比对照处理分别增加了28.9%和35.8%。根据未来气候变化西北地区温度升高1.9℃,估计到2050年,小麦籽粒中的质量分数范围分别在Cd(0.59-0.65)、Cu(5.91-7.64)、Zn(63.73-69.41)和Fe(185.23-202.70)mg/kg。

甘肃中部灌溉与雨养农业土壤中的重金属污染与来源

根据地处半干旱地区的甘肃中部的农业耕作方式,在四方吴村、甘沟村、沙家湾村、强湾村和大坝村,调查分析了农业土壤中Hg,Cu,Pb,Cr,As的质量分数,并利用主成分分析方法分析了这些金属和As的来源.结果发现污水灌溉的强湾和黄河灌溉的大坝村,农业土壤存在严重的Hg,As,Cu,Pb污染,尤其是污水灌溉的土壤中,Hg,As,Cu,Pb的质量分数分别是中国灰钙土壤背景值的64,18,3,2倍.但雨养农业土壤中除了Hg,Pb外,其他几种元素的质量分数均低于中国灰钙土壤中的背景值.采用Kaiser方差最大正交旋转的主成分分析结果显示灌溉因素、农业因素和人为因素共同导致了样品点土壤重金属元素和As质量分数的变化,而雨养农业土壤中Hg,Cu,Pb,As富集的主要因素是成土母质.雨养和灌溉农业土壤中的重金属来源显著不同.

飞蝗内表皮蛋白基因LmAbd-5的表达与功能分析

【目的】基于飞蝗(Locusta migratoria)转录组数据库获得内表皮蛋白(endocuticle structural glycoprotein)基因Lm Abd-5的c DNA序列,分析该基因的序列特征和m RNA表达特性,采用RNAi方法分析其生物学功能,探讨其在飞蝗表皮形成中的作用,为害虫防治提供新的分子靶标。【方法】采用生物信息学方法搜索飞蝗转录组数据库,获得Lm Abd-5 c DNA全长序列并克隆验证;采用Signal P在线软件分析蛋白的信号肽,利用SMART网站预测其功能域,使用MEGA 7.0软件中neighbor-joining(NJ)方法,与其他昆虫同源序列进行聚类分析;采用reverse-transcription quantitative PCR(RT-q PCR)方法检测Lm Abd-5在飞蝗5龄第2天若虫不同组织部位和5龄不同发育时期体壁组织中的表达情况,揭示其组织和时期表达模式;采用RNA干扰(RNAi)技术及透射电镜技术(TEM)观察沉默Lm Abd-5后对飞蝗生长发育和表皮结构的影响。【结果】通过搜索得到Lm Abd-5 c DNA全长序列并进行了克隆和测序验证,获得520 bp全长c DNA序列,其中ORF为303 bp;基因结构分析显示该基因含有3个外显子;功能域分析发现其含有1个信号肽和1个几丁质结合域(chitin binding domain 4,Cht BD4),与沙漠蝗、白蚁、赤拟谷盗等的Abd-5结构类似;BLAST分析结果表明Abd-5在昆虫中高度保守,飞蝗与沙漠蝗Abd-5序列一致度高达81%;对其保守基序进行Web Logo分析发现Lm Abd-5属于表皮蛋白CPR家族中的RR-1亚类;聚类分析结果显示,Lm Abd-5与沙漠蝗和白蚁的Abd-5显示出较近的亲缘关系;RT-q PCR结果显示Lm Abd-5在前肠、后肠、气管和体壁等由外胚层形成的组织中高表达,而在胃盲囊、中肠、马氏管、脂肪体和翅芽中低表达或不表达;不同时期表达分析发现,Lm Abd-5在4龄若虫蜕皮后0—72 h(5龄早期)具有高表达,其中蜕皮后72 h时达到最大表达量,随后表达量急剧降低(96—168 h),其表达时期与内表皮形成时间一致;采用RNAi技术分析该基因的生物学功能,对5龄第2天若虫分别注射等量的ds Lm Abd-5和ds GFP(对照),发现注射ds Lm Abd-5的5龄若虫和对照组相同,均可正常蜕皮,发育至成虫第2天目的基因表达量显著降低,但未出现肉眼可见的异常表型。分别取成虫第2天处理组和对照组成虫表皮进行超微结构观察,发现与对照组相比,处理组成虫内表皮片层结构较为疏松,导致内表皮片层变厚,最终表现为整个内表皮变厚。【结论】根据转录组数据库分析获得1个CPR家族表皮蛋白Lm Abd-5,该蛋白含有1个信号肽和1个几丁质结合域Cht BD4,属于RR-1亚类;Lm Abd-5主要在外胚层起源的组织中高表达,沉默Lm Abd-5后飞蝗没有肉眼可见的表型,但超微结构分析发现其参与飞蝗内表皮片层结构的形成。

喀斯特石漠化过程中地表凋落物δ^(15)N特征

为了解喀斯特石漠化过程中地表凋落物稳定氮同位素的变异特征及其影响因素,对喀斯特高原区贵州省清镇市王家寨峰丛洼地同一流域内不同类型石漠化、不同等级石漠化以及不同干扰方式石漠化地表凋落物的氮同位素组成及其空间分异特征进行了研究。结果表明:流域内黄壤区样地的地表凋落物δ15 N值主要为-4.00‰^-1.83‰,平均值-3.13‰;黑色石灰土区样地的地表凋落物δ15 N值主要为-4.49‰^-2.44‰,平均值-3.39‰;环境水热条件是影响地表凋落物δ15 N值的主要因素;除了在黑色石灰土区的轻度石漠化与无石漠化间差异显著外,无论是黄壤区样地还是黑色石灰土区样地,其地表凋落物δ15 N值在各等级石漠化样地间、不同干扰方式环境下、甚至在不同坡位上都无显著性差异体现,两土壤类型间的总体差异也不显著(P≤0.05),这主要与喀斯特区高度的生境异质性有关。

甘南高寒草甸球花蓼和鹅观草资源利用权衡与共存状态

为深入了解高寒草甸植物群落共存及多样性维持机制,2006年6月在2种施氮处理与施磷处理水平下,研究鹅观草(Roegneria kamoji)和球花蓼(Polygonumsphaerostachyum)的净光合速率、光合水分利用效率与光合氮素利用效率变化情况,调查其在水分梯度下的分布模式。结果表明,球花蓼具有较高的光合氮素利用效率,并对土壤水分的变化反应敏感;鹅观草具有较高的光合水分利用效率,并对土壤氮素水平的变化反应敏感。同时,鹅观草多出现在较干旱位置而球花蓼更多的出现在湿润位置。分析得出:球花蓼和鹅观草在资源利用方面存在权衡(trade-off)关系,这有助于它们共存于群落中;球花蓼与鹅观草共存状态受到土壤水分和氮素的影响,一旦土壤水分、氮素发生变化,其共存状态也会随之变化。

人工林物种多样性对土壤碳汇功能影响研究综述

通过土壤碳固定应对气候变化和生物多样性的保护一直是科学家、政府和民间关注的重点,但以前它们很少被放在一起讨论。通过造林的方式建植人工林是应对全球气候变化的重要手段,研究人工林物种多样性与土壤有机碳储量间的关系,能为设计建植碳富集的人工林生态系统提供理论和方法。

贵阳市建筑灰尘重金属粒径效应及健康风险评估

以贵阳市4个建筑工地9个区域的建筑灰尘为研究对象,分析不分粒径混合样品中Cu、Pb、Zn的总量,并对3种重金属含量的粒径分布及其中、细颗粒灰尘重金属健康风险进行评估。实验结果表明:贵阳市建筑灰尘中Cu、Pb、Zn含量的变化范围较大,存在不同程度污染,其中Zn为超过背景值倍数最高的重金属。3种重金属的富集存在空间差异,Cu的较大值出现在建筑区旁道路、建筑区门口、金属堆放区,Pb的较大值出现在建筑区门口、建筑区内道路、建筑区旁道路,Zn的较大值出现在楼内、楼梯、建筑区门口、建筑区内道路、金属堆放区。不同重金属的粒径分布差异较大,细颗粒是主要的污染粒径区间。中、细颗粒重金属含量存在显著空间差异,与重金属全量空间分布基本一致。3种重金属在各区域都表现出细颗粒富集最大,均超过40%,粗颗粒富集最小。手-口摄入途径是人群对中、细颗粒建筑灰尘Cu、Pb、Zn暴露的主要途径。儿童非致癌风险高于成人,但3种重金属对人群非致癌风险均小于阈值1;对人群不造成健康危害。建筑灰尘重金属非致癌风险对不同人群在空间上差异较大,建筑区内道路、建筑区旁道路、建筑区门口灰尘对儿童的叠加风险指数接近1,潜在危险不容忽视;成人在各区域的叠加风险指数均未超过0.1,未表现出突出的健康风险。

土壤动物在生态监测中的应用

介绍了生态监测的概念,监测内容、方法,以及生物监测的基本情况。土壤动物是生态系统的重要组成部分,并与植物、微生物密切关联,可以用于生态环境的监测。分析了土壤动物在森林生态系统健康水平监测、生态退化与恢复监测、环境污染监测、全球变化监测等方面的应用。最后,对土壤动物在未来生态监测做了进一步的展望。

乌当区三种生境类型中镉、铅超富集植物筛选

超富集植物的确定及其富集能力的研究是土壤重金属污染植物修复的关键。不同的地区由于其气候和土壤等环境因子存在一定差异,因此针对特定区域和环境条件下超富集植物的筛选具有一定的意义。首先通过采集乌当区三种植物生境类型的土壤,进行重金属Cd、Pb处理,筛选出在高浓度Cd、Pb污染土壤中发芽的植物。再从筛选出的三个物种茅草(Imperata cylindrica)、蜡紫菜(Portulaca oleracea)、商陆(Phytolacca acinosa)中筛选出商陆进行富集实验,研究商陆对不同浓度Cd、Pb的积累特性。结果表明:在土培和砂培中,随Pb处理浓度的增加,商陆的积累量增大。土壤中最大积累量为5052.37 mg/kg,是最小积累量的18.8倍;石英砂中最大积累量为10647.29 mg/kg,是最小积累量的1813.8倍。而随Cd处理浓度的增加,土壤中商陆的积累量先上升后下降,在Cd处理浓度为10 mg/kg时,积累量达到最大1295.75 mg/kg,是最小积累量的18.8倍;而石英砂中商陆的积累量则随Cd处理浓度的增加而增加,最大积累量为1833.79 mg/kg,是最小积累量的1503倍。

施肥与接种蚯蚓对农田土壤中镉、铬、铜、铅元素的影响

利用多因素方差分析和主成分分析方法分析了施用N、P、K肥接种蚯蚓和既施N、P、K肥又接种蚯蚓及对照四种处理前后,农田土壤中Cd、Cr、Cu、Pb四种重金属的含量变化。研究结果表明在10-20cm土层中,在既施N、P、K肥又接种蚯蚓处理中,Cu元素从处理前46.61mg/kg显著降低为43.49mg/kg,在0-10cm的土层中Cd在施肥和接种蚯蚓两个处理之间存在显著的交互作用,其交互作用主要表现在,没有接种蚯蚓的条件下Cd在施肥土壤中的含量高于不施肥的,在接种蚯蚓的条件下,Cd在施肥土壤中的含量低于不施肥的。

坡向对喀斯特灌丛和草丛生态系统生物量及土壤理化性质的影响

在影响生态系统群落生物量和土壤理化性质的因素中,坡向是一个重要的间接因子,而在喀斯特地区分析坡向对土壤理化性质,对生态系统生物量的影响,对于理解喀斯特地区生态系统退化的机制具有一定的意义。本文以位于贵州省石阡县的黄荆灌丛和茅草草丛两个喀斯特自然生态系统为研究对象,分析了土壤理化性质和群落优势物种地上部分生物量在不同坡向间和不同生态系统间的差异性,以及两者的相关关系。结果表明:在灌丛生态系统中,阳坡全氮和有机质显著低于阴坡和半阳坡;在草丛生态系统,全氮含量阳坡显著高于阴坡,而全磷含量在阴坡最高;在黄荆灌丛生态系统,群落生物量与测定的土壤理化性质间没有相关性,而优势物种中只有黄荆总生物量与土壤全氮、pH值、有机碳显著正相关;在草丛生态系统茅草物量与土壤全磷显著正相关,与土壤全氮显著负相关,野古草生物量与土壤全氮显著正相关,地瓜总生物量与土壤pH值显著正相关。

文心兰切花不同开放阶段花被的生理生化变化

对文心兰切花不同开放阶段花瓣和花萼(统称花被)中的一些生理生化指标变化进行了研究。结果表明,花瓣中的细胞质膜透性在花发育前期增加较缓慢,盛开前期到盛开期则急剧增加,从衰老初期到衰老期又再次升高;花萼的细胞质膜透性在花发育前期呈现下降趋势,盛开期之后持续升高。花瓣和花萼中的MDA含量在花发育前期各有起伏,但花瓣的MDA含量在衰老初期之后急剧升高,而在花萼中MDA的含量在衰老初期之后则呈明显的下降趋势。花瓣和花萼中可溶性糖含量变化相同,都是在前期缓慢增加,盛开前期到衰老期缓慢下降。花瓣中可溶性蛋白总体呈下降趋势,而花萼中可溶性蛋白含量则持续上升。花瓣和花萼氨基酸含量从盛开期到衰老期逐渐降低,脯氨酸含量也自盛开期后呈下降趋势。

不同种类的氮肥对籽粒苋富集镉的影响

为研究施肥对超富集植物的重金属累积效果产生影响,以籽粒苋为研究对象,根据土壤环境质量标准设置镉浓度梯度分别为0、2.4、4.8、9.6 mg/kg,然后施以铵态氮和硝态氮两种肥料。研究结果表明:各处理下,籽粒苋叶Cd含量最高,为1.45~27 mg/kg;茎次之,为0.90~17.15 mg/kg。肥料类型对籽粒苋Cd的累积量未产生显著影响,但肥料浓度对籽粒苋Cd的累积具有显著差异(F=12.993,P<0.01);当铵态氮肥施用浓度分别为0.115、0.460 mg/kg时,籽粒苋茎、叶Cd含量最大,分别为17.15、27.00 mg/kg。土壤Cd含量受Cd添加浓度的影响,氮肥施用浓度和Cd添加浓度对土壤Cd含量具有显著的交互作用(F=3.382,P<0.01)。籽粒苋茎和叶对Cd的累积系数具有显著差异(F=19.679,P<0.01),Cd的处理浓度对籽粒苋地上部累计系数有显著影响(F=12.362,P<0.01)。综上可知,施用适量浓度的铵态氮肥有助于籽粒苋Cd的富集,可用于土壤Cd污染的修复。