植物根系对土壤水力参数影响的定量研究综述

植物根系是土壤结构以及土壤水力参数变化的重要影响要素。目前不仅缺乏定量描述“根-孔隙-土壤水力参数”相互作用的研究方法,在更大尺度上根系作用的客观表达也尚不明确,由此导致降雨入渗、径流和蒸发等流域水文过程的精细刻画与模拟预测具有很大的不确定性。基于文献检索,本文对国内外相关研究进行了回顾与梳理,量化了植物根系对土壤水力参数的改变和影响,并提出其与植被、土壤类型的响应方式,总结了植物根系动态性生长下的土壤水力参数定量表述及其预测模型进展。同时分析了在定量研究根-土复合系统中存在的问题及未来研究的发展方向,指出目前根系影响土壤水力参数的研究主要集中在小尺度控制实验方面,忽略了大尺度下土壤空间异质性及外部环境因素的干扰,强调大尺度根系作用和根系参数纳入土壤结构的重要性和实际意义,进一步与水文模型的深度耦合逐渐成为未来研究的热点。

石榴叶、花浸提液对3种乡土牧草种子及幼苗的化感作用

设置0、5、25、50 g/L 4个质量浓度的石榴叶和石榴花水浸提液,分析了2种浸提液对狗尾草(Setaria viridis)、大狗尾草(Setaria faberii Herrm)、狼尾草(Pennisetum alopecuroides)这3种牧草种子萌发及幼苗生长的化感效应,以期为石榴园林草复合种植提供理论依据。结果表明,石榴叶和石榴花浸提液对3种牧草种子萌发及幼苗生长均具有浓度效应,在低质量浓度下(5 g/L)2种类型浸提液对3种牧草的一些指标表现出促进作用,随着浸提液浓度的升高,基本表现为化感抑制作用;狗尾草和大狗尾草种子萌发阶段受到的化感作用更强,而狼尾草则在幼苗生长阶段受到的化感作用更强;与幼苗生长相比,3种牧草的根系对2种类型浸提液的化感响应更明显。

入侵植物三叶鬼针草对4种果树叶片浸提液的化感及其自感响应

为探究4种常见果树核桃(Juglans regia)、桃(Amygdalus persica)、石榴(Punica granatum)、柿(Diospyros kaki)叶片及入侵植物三叶鬼针草(Bidens pilosa)植株(地上部分)对三叶鬼针草的化感作用,采用生物测定法,研究4种果树叶片及三叶鬼针草植株浸提液在4个质量浓度(0、0.005、0.025、0.05 g·mL-1)梯度下对三叶鬼针草种子萌发与幼苗生长的影响。结果表明,石榴叶浸提液各质量浓度对受体植物三叶鬼针草种子萌发具有不同程度的抑制作用,且抑制作用具有浓度效应,而对其幼苗生长的化感效应则表现为“低促高抑”;三叶鬼针草种子的发芽指数、发芽势、幼苗根长受到高质量浓度(0.05 g·mL^(-1))柿叶、核桃叶、三叶鬼针草、桃叶浸提液的抑制;除0.05 g·mL^(-1)高质量浓度的石榴叶浸提液外,其他质量浓度的各树种叶浸提液均对三叶鬼针草幼苗鲜质量和干质量产生促进作用或不显著抑制作用。通过综合化感效应值分析可知,三叶鬼针草种子萌发与幼苗生长对5种供体植物浸提液化感作用的敏感度依次为:桃叶>石榴叶>柿叶>三叶鬼针草>核桃叶。总体来看,5种供体植物浸提液中含有干扰三叶鬼针草种子萌发与幼苗生长的化感物质,但效应因浸提液浓度、化感物质种类、受体植物的不同生长阶段和不同部位而异。相比较而言,桃叶和石榴叶浸提液对受体植物的综合抑制作用较强,在三叶鬼针草防治上具有较大的开发利用潜力。

丹江口水库叶绿素a浓度的时空特征及影响因子分析

2017年5月-2019年10月,对"南水北调"中线水源水库--丹江口水库库区水体7个监测位点、0~20 m间4个水层的垂向叶绿素a(Chl.a)浓度与水质因子进行了季度性调查,以期了解不同位点、不同水层Chl.a分布的主要驱动因子.结果表明,丹江口水库各位点营养状态指数(TSI)均为中营养化状态.水体Chl.a浓度具有逐年增加的趋势,且极高值有逐渐增加的趋势.营养盐和Chl.a浓度均存在较大的空间异质性,入库区具有较高的总磷和氨氮浓度,汉江库区具有最高的Chl.a浓度,源头污染源控制和监测仍然是丹江口水库管理的重中之重.不同位点Chl.a浓度的驱动因子存在较大差异,汉江入库和大坝区Chl.a浓度分别受到硝态氮和p H的影响,而出水口大坝位点主要受到了水深、水温和氨氮的影响.丹江入库区Chl.a浓度受到了水深、氨氮、总磷和水温的影响,但丹江库区表现出了与其他生态区较大的区别,其Chl.a浓度主要受到水深和有机质输入的影响.因此,对丹江口水库各位点的管理,应该分不同生态区采取针对性的管理措施.本研究旨在为南水北调中线工程可持续的生态调度提供基础生态数据支持,为完善水库水源地的有效管理提供理论支撑.

基于MIKE 11的河网区域小型闸坝调控的水质响应模拟研究

闸坝运行是流域开发和利用中河流调节的主要形式之一,它改变了河流自然结构、流水过程及其相关环境.然而,目前很少有关于河网区域小型闸坝运行对水环境影响的分析.本研究利用MIKE11建立一维水动力与水质模型,以无锡市主要的污染物高锰酸盐指数,氨氮为指标,模拟闸坝调控模式下与无闸坝情景下无锡河网水质响应.研究表明:多个小型闸坝运行对河网区域内河流水质产生了负面影响,使城市河流高锰酸盐指数(COD_(Mn))和氨氮(NH_(3)-N)浓度都有所上升;其中,闸坝调控对区域内河流上游水质的负面影响更为明显,对下游的则相对较小.在多小型闸坝运行下,河流上游的COD_(Mn)和NH_(3)-N总体浓度分别上升了12.89%和11.11%,下游的二者浓度分别上升了5.38%和7.27%.研究结果可为今后小型闸坝群的生态调控以及相关水环境响应研究提供了理论支撑和新思路.

丹江口库区浮游真菌组成与功能及其影响因素

浮游真菌是水生态系统的重要组成部分,研究其群落组成和功能对于管理和维护丹江口水库生态环境具有重要意义.本实验采用Illumina公司MiSeq测序平台对2019年10月丹江口水库表层浮游真菌群落组成进行分析,并结合FUNGuild功能预测分析其生态功能.MiSeq测序结果表明丹江口水库浮游真菌由6门和213属组成,其中子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)为优势种群.丹江口水库水质监测结果表明,其水质整体处于良好状态,符合Ⅰ或Ⅱ饮用水源标准.RDA分析表明氮磷营养盐(TN、TP)、水温(T)、氧化还原电位(ORP)和卡尔森营养状态指数(TLI)是影响浮游真菌分布的重要因素.Spearman秩相关分析表明,理化因子主要与链格孢属(Alternaria)、芽枝霉属(Cladosporium)、青霉属(Penicillium)、路德酵母属(Lodderomyces)和Acremonium等优势属呈显著相关.FUNGuild功能预测分析表明丹江口浮游真菌的营养型和功能群主要为病理营养型(pathotroph)、腐生营养型(saprotroph)和病理-腐生营养型(pathotroph-saprotroph),其中黑鸡嘴样品植物病原菌(plant pathogen)和动物病原菌(animal pathogen)比例显著高于其他样品.本研究初步分析了丹江口库区浮游真菌群落组成和生态功能,表明其具有一定程度的潜在生态风险,后续丹江口水库生物监测中浮游真菌监测需要加以重视.