风场对鄱阳湖丰水期表层蓝藻密度的影响

目前,在风场对蓝藻的影响研究方面,国内针对太湖、滇池、巢湖等浅水湖泊的研究较多,针对鄱阳湖的研究则多集中于蓝藻群落特征及其与营养盐之间的关系。近年来,作为长江流域重要的通江湖泊,处于轻度富营养化状态的鄱阳湖水体蓝藻水华在局部库湾和部分水域出现,风场如何影响鄱阳湖表层蓝藻密度是一个值得探讨的问题。20192021年,在鄱阳湖布设13~49个采样点,于平水期、丰水期和枯水期现场采集各个点位表层水样、藻类、风场和流场数据,分析风场对鄱阳湖丰水期表层蓝藻密度的影响。结果表明,20192021年鄱阳湖丰水期风速与表层蓝藻密度呈显著正相关性,风场对水体的充分混合及驱动水体形成的风生流是促进蓝藻生长的原因之一。在流速较高(>0.05 m/s)的区域,无论风速高于还是低于临界风速(3~4 m/s),鄱阳湖表层蓝藻密度的空间分布受流场的影响更大;在流速较低(<0.05 m/s)的区域,风速在临界风速以下时,鄱阳湖表层蓝藻密度的空间分布受风场影响更大。20192021年鄱阳湖丰水期蓝藻密度超过水华暴发的阈值,但在高风速高流速的共同作用下未能发生大范围的蓝藻水华,仅能在风速适宜(<3~4 m/s)、流速较低(<0.05 m/s)的内湾、尾闾区等区域发生小面积的蓝藻水华。鄱阳湖丰水期水体处于长江顶托的低流速且微风条件下时,发生大面积蓝藻水华的概率可能会明显上升。

DGGE法检测稻田蓝细菌及硅藻的遗传多态性

运用对蓝细菌和硅藻 16SrRNA特异的引物对 ,将稻田土壤中提取的总DNA进行PCR扩增后 ,通过DGGE技术对PCR产物进行分析 .结果表明 ,在水稻生长的不同时期 ,稻田蓝细菌及硅藻种群也在变化 ,田间不同位置蓝细菌及硅藻种类也有所不同 。

阳离子淀粉制备条件优化及其对野外蓝藻的絮凝效果

淀粉改性阳离子型絮凝剂具有无毒、价廉、高效以及可生物降解等优点而被广泛关注。该研究首先采用正交法对其制备条件进行了优化,并利用该制备材料在不同条件下进行了野外蓝藻的絮凝优化实验。结果表明:当2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTA)与淀粉用量比例为1∶5,中火微波条件下合成的阳离子淀粉絮凝效率最佳。在富营养化水体中,最佳的絮凝条件为:搅拌速度在120 r/min以上,搅拌时间在0.5~4 min范围内时,絮凝效率可高达90%以上,且p H在5~9范围内对絮凝效率无影响。阳离子淀粉的投加量与初始叶绿素a浓度呈正相关,当初始叶绿素a浓度为100μg/L时,阳离子淀粉絮凝剂浓度仅需16.7 mg/L。

DGGE法与常规培养法对稻田蓝细菌多态性分析结果比较

研究运用蓝细菌和硅藻16SrDNA特异引物,将晚季水稻生长后期稻田土壤中提取的总DNA进行PCR扩增后,以DGGE技术对PCR产物进行分析结果表明,14条DGGE带经克隆测序,经NCBI基因库比对得晚季水稻生长后期存在10种蓝细菌,包括4种Leptolyngbya、1种Chamaesiphon、1种Nostoc、1种Oscillatoria、2种Syne-chococcus和1种Chroococcidiopsis。同层不同位置土壤中蓝细菌种群亦有所不同,但每个取样点都有一些特有的蓝细菌种类。用常规方法对同一稻田土壤样品进行分离培养,根据蓝细菌鉴定图谱观察到类似Lyngbya、Oscillatori-a、Chroococcidiopsis及Nostoc的蓝细菌,但显微镜下无法准确分类。比较结果表明采用DGGE法比常规培养法能更准确进行蓝细菌多态性鉴定。

特殊风场条件对太湖蓝藻水华迁移的影响研究

在高温、微风气象条件下,适宜蓝藻水华形成。在特殊非均一风场的驱动下,太湖蓝藻水华迁移过程与被均匀风场驱动有所不同。选取太湖典型风向进行分析,并采用三维水动力水质模型对表面非均一风场条件下的风生流流场及水质进行模拟,结果表明,在特殊非均一风场的驱动下,当太湖蓝藻浓度较高时,容易在西部湖区特别在竺山湖、梅梁湾湾内、岸边及湾口聚集,形成水华暴发,这有助于研究太湖污染物及蓝藻水华的输移及空间分布和机理。

适宜太湖蓝藻水华形成的风场辐散特征及其形成机制

对太湖周边17个气象观测站的7年常规观测资料聚类分析发现,在适宜蓝藻水华形成的高温、微风气象条件下,太湖湖面风场往往出现辐散特征,在此辐散风场的驱动下,蓝藻水华迁移过程必然与均匀风场驱动下有所不同;数值模拟结果显示,这种辐散风场是由于非绝热加热不均匀造成的局地次级环流叠加在弱的背景风场之上引起的;其强弱程度是受湖陆温差和背景风速共同决定的,并据此给出了湖面风场辐散强度指数.

林氏念珠藻对酸化稻田水稻产量和土壤细菌群落结构与功能的影响

长期过量施肥已导致我国大量农田土壤酸化,固氮蓝藻在酸化稻田对水稻产量和土壤微生物群落结构与功能的影响尚不清楚.通过酸化稻田小区试验,向其中接种林氏念珠藻(Nostoc linckia),研究了其对水稻产量、主要土壤酶活性及土壤中细菌群落结构的影响.田间小区试验结果表明,接种林氏念珠藻后,稻田土壤中铵态氮含量显著高于对照处理,水稻产量也显著高于对照.接种林氏念珠藻处理组的土壤纤维素酶、固氮酶和酸性磷酸酶活性均显著增高.土壤中酸性磷酸酶和纤维素酶与土壤中铵态氮含量呈显著正相关.高通量测序结果显示,接种林氏念珠藻改变了土壤中细菌群落组成,但是对细菌群落α多样性没有显著影响.蓝藻门中的优势类群Synechococcales和Leptolyngbyales的相对丰度与土壤中的铵态氮呈显著负相关,放线菌门中的Frankiales和Solirubrobacterales及拟杆菌门中的Bacteroidales的相对丰度与土壤中铵态氮含量呈显著正相关.除铵态氮外,土壤中磷含量及土壤pH也是改变稻田土壤中细菌群落结构的主要环境因子.研究结果表明,向酸化稻田接种固氮蓝藻能够提高水稻产量和土壤肥力.

稻田施用固氮蓝藻、有机肥、化肥的肥效比较

固氮蓝藻(Cyanobacteria)能将空气中的游离氮转化为氮素化合物,为作物生长提供所需氮素。为弄清固氮蓝藻在水稻生长过程中,土壤和作物体中氮素含量的变化特点,进行了水稻施用固氮蓝藻、有机肥及化肥的对比试验,结果表明:前期,各处理土壤氮含量差异不显著(P>0.05);后期,固氮蓝藻和有机肥处理含氮量则高于化肥和对照处理。因此,虽然施用固氮蓝藻的水稻前期氮素含量没有施用有机肥和化肥高,但其能使土壤、作物中保持持续稳定的含氮量,表现出较好的肥效。

变化风场下太湖表层湖流特征及其对蓝藻迁移的影响

为了解太湖表层湖流对变化风场的响应特征,以及风场-表层流场对蓝藻迁移的影响,通过GPS粒子示踪器对表层湖流进行观测,结合观测期间风场的变化特征和遥感图像,分析了变化风场条件下太湖的表层湖流特征以及蓝藻水华的迁移聚集过程。结果表明:太湖风场是太湖表层流场的主要驱动力,但受到地形特征、岸线特征等因素的影响,不同水域表层流场对风场的响应并不完全一致;太湖风场影响下太湖表层湖流在空间上的广泛差异性是导致蓝藻迁移过程中在不同区域聚集程度不同的主导因素,也是区域性蓝藻水华暴发的重要原因之一。风场-表层流场-蓝藻迁移聚集过程是一个依次传导的响应系统,条件适宜风场影响下的流场是触发蓝藻水华短时间、大面积暴发的重要外部因素。

黄土高原不同发育阶段生物结皮的导水和持水特征

为探明黄土高原不同发育阶段生物结皮对土壤导水和持水特性的影响,以裸沙和不同发育阶段生物结皮(藻结皮、藻-藓混生结皮、藓结皮)为研究对象,分别采用定水头法和威尔科克斯法对其导水和持水特性进行了测定。结果表明,在0~10 cm土层,生物结皮显著降低了土壤饱和导水率,藻结皮、藻-藓混生结皮和藓结皮土壤的饱和导水率较裸沙分别平均下降了59.3%,62.9%和27.6%;同时,其水分入渗参数(初始入渗速率、稳定入渗速率、平均入渗速率和累积入渗量)较裸沙分别平均降低了37.7%、54.3%和18.4%,延缓了土壤水分入渗过程;此外,3种发育阶段生物结皮的田间持水量(体积含水量)较裸沙分别增加了0.97、1.10和0.70倍,退水过程(0~120 h)的平均土壤体积含水量分别增加了1.14、1.40和0.74倍。与裸沙相比,不同发育阶段的生物结皮均显著降低了土壤导水率,同时提高了土壤持水性;其中藻-藓混生结皮对土壤导水和持水性能的影响大于藻结皮和藓结皮,其主要原因可能是不同发育阶段生物结皮中非维管束植物和微生物的群落结构存在差异。综上,随着生物结皮由藻向藓的发育演替,其土壤导水性呈现先降低后增加的趋势,而土壤持水性表现为先增加后降低的变化规律。

蓝藻有机肥的制备及其对水稻生长的影响

[目的]为了实现蓝藻无害化处理和资源化利用,将蓝藻制备成有机肥,并应用于水稻种植。[方法]将打捞上岸蓝藻藻泥与环境诱导材料以100∶2混合,中温发酵制备有机肥,发酵后的蓝藻有机肥含有较高的养分,经权威机构检测为无毒、无公害环保有机肥。蓝藻有机肥与化肥以10∶1和20∶1的比例在水稻田中进行肥效比较,在水稻生长期间定期测量株高,收割前测量穗长、穗重等指标,收割后测稻谷品质等。[结果]藻肥不仅能够部分提高水稻产量,而且能够显著提高稻米品质,尤其是蛋白质含量比化肥种植的水稻高出55.8%,而直链淀粉和胶稠度分别高出9.3%和7.9%。[结论]蓝藻发酵制备的有机肥安全、有效,只有广阔的应用前景。

PCR-DGGE技术解析东北稻田蓝藻群落结构

[目的]明确东北稻田生态系统蓝藻群落结构组成变化及主要驱动因子。[方法]采用蓝藻特异性引物GC-Cya-b-F371和Cya-R783对采自东北不同土壤类型稻田土壤及田面水提取的DNA进行PCR扩增,采用DGGE电泳和条带测序技术解析稻田蓝藻群落结构。[结果]多样性指数表明,土壤中蓝藻群落结构比田面水体丰富。图谱冗余分析(RDA)显示,稻田土壤中蓝藻群落结构具有明显的地域差异,土壤碳氮比值是驱动土壤蓝藻分布的主要环境因素;而田面水体蓝藻群落结构地域差异不明显,p H值是驱动水体蓝藻分布的主要环境因素。DGGE条带测序发现,稻田蓝藻群落结构组成以丝状颤藻亚纲蓝藻(Oscillatoriophycideae)为主,一些条带基因序列与已知蓝藻相似度低于97%。[结论]东北稻田生态系统蓝藻群落结构复杂多样,生存着一些未知的蓝藻种群。