“21·11”极端暴雪过程多系统结构演变及热动力机制

利用多种实时观测资料和ERA5再分析资料,对造成2021年11月6—8日华北、东北极端暴雪过程多系统的结构特征及热动力机制进行分析。结果表明:此次过程先后由500 hPa高空横槽、河套西风槽及高空冷涡接力影响,其上空的高空急流不断加强并呈现“S”型弯曲,同时低空偏南风急流形成与加强,并在东北地区与高空急流耦合。此次过程阶段性特征明显,其影响系统的结构特征和水汽输送存在差异。回流冷锋形成的冷垫锋面较为浅薄,暖湿气流在其上倾斜上升。寒潮冷锋则较为陡立,上升气流随高度西倾。而锋面气旋结构较为深厚直立,使得气流呈垂直上升运动。随着斜压强迫的不断增强,850 hPa切变线由准东西向分布转为南北向分布,再演变为低涡切变结构。对应的水平涡度由弱转强,其上空正涡度垂直分布也逐渐加强,由弱倾斜上升运动逐步演变为较强垂直上升运动区,并在系统东侧形成次级环流下沉支。此次过程的发生发展与锋生作用密切相关,降雪落区和强度与锋区走向及锋生函数大小较为一致。假相当位温锋区在降雪3个阶段逐渐加强,垂直锋区和低层锋生函数由倾斜状态演变为近乎直立结构;湿位涡诊断表明,3个阶段降雪落区均发生在湿位涡正压项>0而斜压项<0配置的区域,条件性对称不稳定是此次过程的主要动力机制。

南京城市绿地土壤对菲的吸附特征

采用批量平衡试验方法,以多环芳烃(PAHs)——菲为代表物,研究了南京市典型区域绿地土壤对多环芳烃类有机物菲的吸附行为,为深入了解PAHs在城市绿地土壤中的环境行为提供参考依据。结果表明,菲在不同区域土壤中的吸附等温线均可以用Freundlich方程进行拟合,且各等温线都具有一定程度的非线性特征,其中,鼓楼公园(GL)和新庄广场(XZ)土壤的指数N值均小于1。钟山风景区(ZS)和下蜀林场(XS)土壤的指数N值均大于1。土壤中菲吸附等温线的线性拟合方程和Freundlich拟合方程中R^2均大于0.960,达到极显著水平(P<0.01),吸附系数分别为GL 0.494 2 mg?kg^(-1)、XZ 0.416 5mg?kg^(-1)、ZS 0.102 9 mg?kg^(-1)和XS 0.282 4 mg?kg^(-1);不同功能区城市绿地表层土壤有机碳(OC)含量表现为:XZ(16.52g?kg^(-1))>GL(15.97 g?kg^(-1))>XS(12.7 g?kg^(-1))>ZS(6.95 g?kg^(-1));对菲的吸附能力表现为:XZ(0.720)>GL(0.653)>XS(0.238)>ZS(0.109)。土壤有机碳含量、黑碳含量、粘粒含量等都与吸附系数Kd呈显著相关关系。黑碳和有机碳含量是影响菲在城市绿地土壤中的吸附行为的主要因素。

施用生物炭对喀斯特石灰土特性及刺槐幼苗生长的影响

生物炭作为一种新型土壤改良剂近年来备受关注,通过施用生物炭以期改善喀斯特山地土壤团聚体结构、增加土壤保水保肥性,从而提高造林成活率和幼苗生长。采用盆栽试验方法研究生物炭及其添加量对喀斯特石灰土土壤特性及刺槐幼苗生长的影响。3种供试生物炭为稻壳炭、棉花秸秆炭和木炭,添加比例均为1.0%、2.5%、5.0%、10.0%(炭土质量比)。结果表明:3种生物炭处理后,石灰土容重均随施用量增加而呈降低趋势,其中木炭降低土壤容重效应最明显;施用生物炭对土壤水稳性团聚体粒径分布影响显著,木炭在2.5%施用量下对土壤>0.25 mm水稳性团聚体比例增加效应最明显;土壤团聚体平均质量直径(mean weight diameter,MWD)和几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)均在生物炭中等施用量(2.5%、5.0%)下达到最大值。木炭和稻壳炭对MWD值增加作用较强,木炭对GMD值增加效应最强;3种生物炭均在5.0%施用量下对土壤水分特性改善作用最明显,其中木炭对土壤持水性改善作用较好,秸秆炭对土壤入渗性的改善作用较好;3种生物炭施用后均能提高盆栽刺槐幼苗的生长量。说明生物炭能够改良喀斯特石灰土土壤、促进植物幼苗生长,其中木炭在中等施用量(2.5%、5.0%)下作用更好。

温度和水分对干热河谷耕地和草地土壤微生物的影响

为了探究温度和水分对干热河谷区不同土地利用类型土壤微生物特征的影响,本研究以元谋干热河谷耕地和草地土壤的微生物为对象,设置3种温度(15、25和35℃)和3种水分[80%、60%和40%最大田间持水量(WHC),即80%WHC、60%WHC和40%WHC]处理的室内土壤培养试验,分别测定了培养7、14和28 d的土壤微生物呼吸速率、累积呼吸量和微生物代谢熵(qCO_(2))和培养28 d后细菌群落结构特征。结果表明:在各个培养时期,草地土壤微生物呼吸速率、累积呼吸量和细菌群落多样性(Shannon指数)均显著高于耕地土壤(P<0.05),而草地土壤qCO_(2)显著低于耕地土壤(P<0.05)。随着培养温度升高,微生物呼吸速率和累积呼吸量均显著增加,培养14 d后的Q_(10)值明显高于7 d和28 d(P<0.05);但水分处理对不同土壤类型微生物呼吸影响方式不同,60%WHC水分条件下两种土壤微生物累积呼吸量均有增加的趋势。ANOSIM相似性检验结果显示,土壤类型显著影响土壤细菌群落结构组成(r=0.715,P<0.01);相对于耕地土壤,温度和水分处理对草地土壤细菌群落结构组成的影响更大,且两种土壤中优势类群相对丰度随温度和水分变化方式具有明显差异。

一种通用型土壤有效元素高效提取方法及应用

Mehlich 3(M3)方法可同时提取土壤中P、K、Ca、Mg、Al、Fe、Zn、Mn、Cu等多种元素的有效态,也同时适用于钙质土、火山灰土、高度风化土等各类土壤。但是由于硝酸铵(NH_(4)NO_(3))为管制化学品,不易获取,应用M3方法测定土壤有效元素含量时受到极大限制。因此,本研究用另一种易获取的惰性电解质NH_(4)Cl替代NH_(4)NO_(3),评价NH_(4)Cl替代NH_(4)NO_(3)的M3法(NH_(4)Cl-M3法)适用性。Pearson相关分析结果表明,用NH_(4)Cl-M3法测得的30种土壤有效P、速效K含量与M3法测定结果呈极显著正相关,其决定系数(R^(2))分别为0.99(P=2.31×10^(-55),n=60)和0.98(P=1.52×10^(-49),n=60)。同时,NH_(4)Cl-M3法和M3法测定的有效Ca、Mg、Al、Fe、Zn、Mn、Cu含量极显著相关,R^(2)值分别为0.98,1.00,0.99,0.96,0.99,0.95和0.94。NH_(4)Cl-M3-P与酸性、中性和碱性土壤的Bray-P和Olsen-P极显著相关,R^(2)分别为0.97和0.91(P=1.42×10^(-15)、1.00×10^(-21),n=20、40)。同时,利用NH_(4)Cl-M3法测定酸性改良土壤有效P含量,发现其得到显著提高。因此,NH_(4)Cl-M3法可作为测定各种土壤,以及改良土壤中有效P、速效K和其他金属元素有效态含量的通用方法。

连云港市4个河口湿地越冬水鸟群落结构及多样性

连云港市地处东亚-澳大利西亚鸟类迁徙的重要通道上,是水鸟的重要停歇地和越冬地。分别于2016—2018年冬季,对连云港市临洪河口、青口河口、兴庄河口和埒子河口湿地水鸟多样性进行调查。共记录水鸟47种,隶属于8目12科;其中,冬候鸟37种(占总种数的78.72%),留鸟5种(占10.64%),旅鸟5种(占10.64%);有国家Ⅰ级和Ⅱ级重点保护鸟类各1种,累计共有5种水鸟的单次调查数量超过该物种全球种群数量1%的标准。不同年份间水鸟物种数和数量不同,2017年种类和数量均最多,2016年种类最少,2018年数量最少。Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均以2017年为最高,2018年居中,2016年最低;而2016年Simpson优势度指数最高。4个河口间水鸟物种数和多样性指数差异不显著,但水鸟数量和密度差异显著(P均<0.001)。河口间水鸟相似性指数(≥0.600)均较高,其中,兴庄河口和埓子河口水鸟相似性指数(0.714)最高。研究结果表明连云港市滨海湿地是重要的水鸟越冬地,且不同河口水鸟多样性受各区域的围垦、开发建设和生境改变等因素影响。针对越冬水鸟资源及栖息地保护和管理提出了合理建议。

氮添加对不同林龄杨树人工林丛枝菌根真菌群落的影响

丛枝菌根真菌(AMF)是土壤中的一类重要微生物,氮沉降增加导致的土壤氮素含量变化将对AMF产生一系列影响。了解杨树人工林土壤AMF群落对氮添加的响应对于阐明大气氮(N)沉降增加背景下杨树人工林养分循环等生态过程具有重要意义。以11 a和15 a杨树人工林为研究对象,设置5种氮添加水平:0、5、10、15、30 g·m−2·a−1(以N计),分析了不同氮添加处理下杨树-AMF共生体根系侵染率、土壤球囊霉素相关蛋白、AMF群落结构和多样性差异及其与土壤理化性质的关系。结果表明,(1)氮添加对杨树人工林根系AMF侵染率、总球囊霉素(T-GRSP)、易提取球囊霉素(EE-GRSP)有显著影响(P<0.05),低氮(N1)处理显著提高了杨树根系AMF侵染率,而超高氮(N4)处理促进了AMF生理代谢活动,T-GRSP和EE-GRSP质量分数均在N4处理下达到最大值。(2)高通量测序共得到AM真菌序列624181条,127个OTU(Operational Taxonomic Units,OTU),分属8属41种,以球囊霉属(Glomus)为主。氮添加显著增加15 a人工林中多胞囊霉属(Diversispora)的相对丰度,低氮(N1)处理显著降低球囊霉属(Glomus)的相对丰度。(3)氮添加处理对AMF丰富度(Chao指数)和多样性指数(Simpson指数)影响不显著,但不同氮添加处理显著影响AMF群落结构组成(基于OTUs,R=0.2734,P<0.05),且两个龄级间差异显著(R=0.3073,P<0.05)。冗余分析(Redundancy analysis,RDA)结果表明,该研究测定的8个环境因子一共可以解释15 a人工林AMF群落结构组成变异的60.47%,解释11 a人工林AMF群落结构组成变异的53.67%,土壤铵态氮、硝态氮、pH、总磷、ω(C)/ω(N)比是影响AMF群落结构的主要驱动因素(P<0.05)。

垂珠花种子特性与休眠机制破除方法

为探寻垂珠花种子的休眠机理及其破眠方法,以采自江苏南京栖霞山的垂珠花种子为材料,通过对其吸水率、不同层积时期种子生理生化指标的测定及萌发抑制物分析,并用不同药剂处理进行发芽试验。结果表明,垂珠花种子为综合休眠型,休眠原因包括种皮障碍、内源抑制物的存在以及生理后熟现象。经1200 mg/L GA 3预处理24 h并结合低温沙藏层积30d即可逐步解除垂珠花种子休眠,发芽率最高达43.47%。

利用代谢组技术研究南林895杨响应盐胁迫的生理代谢机制

为揭示林业树种在盐胁迫下的响应机制,以中等耐盐的美洲黑杨无性系后代南林895杨为材料,研究对照和盐胁迫(100 mmol·L^-1 NaCl)条件下杨树的生长情况,采用超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱(UHPLC-QTOF-MS)技术分析叶片代谢物,利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术检测部分关键基因表达。结果表明,盐胁迫16 d导致杨树生长受抑制,但对其叶和根中的丙二醛含量无显著影响。正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)鉴定出两组的差异成分,筛选出5条代谢组分差异显著的代谢通路。盐胁迫下,南林895杨叶片中α-酮戊二酸、磷脂酰胆碱(PC)以及棉子糖家族低聚糖(RFOs)积累,而苹果酸和延胡索酸减少;核酸、细胞分裂素B、氨基酸和大部分有差异的酚类含量下降。同时,三羧酸循环、RFOs合成、果糖代谢,以及谷氨酸合成主途径等相关基因上调表达;而海藻糖激酶、酚类合成及谷氨酸合成支路等相关基因下调表达。本研究结果有利于深入了解林木树种耐盐机制,可为更好地发展杨树产业提供理论基础。

凋落物与蚯蚓对杨树人工林土壤有机碳组成的影响

为揭示杨树叶凋落物和蚯蚓对杨树人工林土壤有机碳的影响机制,以杨树人工林为研究对象,选取杨树叶凋落物和蚯蚓2种影响因子,设置6个不同处理,研究杨树凋落物不同施用方式及接种蚯蚓对土壤有机碳及不同活性有机碳的影响.结果表明:与对照处理(CK)相比,杨树叶凋落物表施和接种蚯蚓使土壤有机碳(SOC)增加1.86%~17.12%;而凋落物混施使SOC含量增加16.37%.与CK相比,其他5个处理活性有机碳各指标的含量均有不同程度的增加,其中,轻组有机碳(LFOC)含量增加最多(109.36%),可溶性有机碳(DOC)最多增加了32.65%,热水提取态碳(HWEC)最多增加了27.78%.凋落物不同施加方式对有机碳的影响有显著的差异,相比于凋落物表施处理(T1和T4),混施处理(T2和T5)的DOC、HWEC、微生物生物量碳(MBC)、颗粒有机碳(POC)和LFOC含量均有一定的增加,其中HWEC增加最多(12.43%).土壤有机碳活性大小的顺序为T4>T5>T1>T2>T3>CK.在同时接种蚯蚓的处理中(T3、T4和T5),凋落物的不同施加方式也对活性有机碳的含量产生了影响,除酸提取态碳(AEC)和易氧化有机碳(ROC)外,其余指标均表明凋落物的混施比表施更能提高有机碳的含量.总体来看,杨树叶凋落物表施和混施处理均能增加土壤中活性有机碳的含量,且混施处理比表施处理效果更好;土壤中的蚯蚓有利于活性有机碳含量的增加.