基于声学标签系统的鱼类运动轨迹监测技术

声学标签监测技术是声波监测技术的一种主动识别方法,其通过接收、处理移植或捆绑于鱼类身上的声学标签发射的声波信号来获得鱼类二维、三维运动轨迹,具有原位观察、定位准确、数据处理简单和数据连续性好等优点。文章介绍了声学标签监测技术的组成及工作原理,并根据异常数据的不同特点总结了一套完整的数据去噪、清洗的处理方法,该法可快速得到鱼类的二维、三维运动轨迹。通过实例分析了鱼类运动轨迹的分布情况以及变化规律。根据鱼类在不同水生态环境中的运动行为响应情况,可以直接或间接判断水中污染物或有毒物质对鱼类的潜在影响以及实际毒性,为渔业养殖水质环境评价、水质监测及预警、水生态健康评价以及水生态修复效果评价的研究提供参考依据。

香蕉种植方式和环境因子对土壤热导率的影响

【目的】探究香蕉种植方式和环境因子对土壤热导率的影响,为广西调整香蕉合理种植模式及有效利用喀斯特地区土壤水热资源提供参考依据。【方法】以广西地区水田起畦(DT处理)与旱地开沟(ST处理)种植的香蕉为研究对象,利用田间定位监测系统对研究区域环境因子及5、20和40 cm深度土层的土壤含水量进行连续观测,计算土壤热导率,并结合土壤的基本理化性质,分析2种种植方式下土壤热导率的变化规律。【结果】DT处理的土壤砂粒和黏粒含量均高于ST处理,且在20和40 cm土层处差异显著(P<0.05,下同);土壤容重显著高于ST处理。随着土壤深度的增加,DT处理土壤的有机质含量分别比ST处理增加56.0%、35.8%和48.0%。在各土层中,DT处理的土壤热导率平均值均显著大于ST处理,其中DT处理20 cm土层的土壤热导率平均值高于ST处理26.2%。降雨和环境温度是影响土壤热导率的主要因素,其中,环境温度与2种种植方式下5和20 cm土层的土壤热导率呈负相关;降水量与2种种植方式下5和20 cm土层的土壤热导率呈显著或极显著(P<0.01,下同)正相关;在40 cm土层,降水量仅与DT处理的土壤热导率呈极显著正相关。除雨型Ⅰ外,DT处理的土壤热导率平均值均大于ST处理;雨型Ⅳ和Ⅵ发生时,DT处理在各土层对降雨的响应程度均大于ST处理。【结论】降雨和环境温度因子改变对广西地区种植香蕉的土壤热导率动态变化具有重要影响。降雨发生时,水田起畦种植香蕉方式对土壤热导率的提高效果更佳,更有利于广西地区调整香蕉合理种植模式和高效利用喀斯特地区水热资源。

秸秆覆盖对广西甘蔗地土壤水分与结构变化的影响

【目的】探讨秸秆覆盖对广西甘蔗地土壤孔隙结构、孔隙数量、连通性等性质的影响,分析土壤孔隙结构特点及水分运移通道特征,为广西地区甘蔗生产中的科学合理种植提供理论依据。【方法】设秸秆覆盖(SM)与无秸秆覆盖对照(CK)2种处理,利用CT扫描成像技术和ImageJ软件获取土壤孔隙结构数据并测定土壤有机质,结合原位监测获得的5、20、40 cm深度的土壤含水量数据,对比分析不同处理的孔隙结构特点及土壤水分运移通道特征。【结果】SM处理0~10 cm土层的有机质含量显著高于CK(P<0.05,下同);相同深度下SM处理的土壤含水量均高于CK。0~40 cm土层中,SM处理的土壤孔隙面密度显著大于CK,而CK的土壤孔隙复杂度显著高于SM处理。SM处理的孔隙数量(19190个)、直径≥1 mm孔隙数量(952个)、孔隙度(0.07%)及比表面积(1.64 mm^(-1))均显著大于CK对应值(9415个,690个,0.06%,1.43 mm^(-1))。土壤孔隙三维结构显示,CK的总孔隙数量少且多分散在0~20 cm土层,空间分布呈明显的分层现象;而SM处理的总土壤孔隙数量多且均匀分布在整个空间,无明显孔隙分布分层现象,且其连通性孔隙发育较完善。【结论】秸秆覆盖处理可有效提高广西甘蔗地的土壤含水量,增加土壤孔隙数量,从而整体提高土壤孔隙连通性,对土壤孔隙结构改善有一定积极影响,有利于促进甘蔗根系的生长发育。

秸秆覆盖对广西甘蔗地土壤水分变化的影响

【目的】研究秸秆覆盖对广西甘蔗地不同土层深度土壤水分时空连续变化的影响,以探求优化广西甘蔗种植中土壤水分状况的有效途径。【方法】甘蔗试验田设无秸秆覆盖(T0)和秸秆覆盖(TS)2个处理,常规耕作,并对试验区的降水量及试验田0~10 cm、10~30 cm和30~50 cm土层的土壤含水量进行连续动态监测,对比分析不同处理甘蔗地的土壤理化性质及土壤水分变化特征。【结果】秸秆覆盖可改善甘蔗地的土壤环境,提高土壤有机质含量,TS处理0~10 cm、10~30 cm和30~50 cm土层的土壤有机质含量较T0处理分别显著增加42.8%、29.1%和45.4%(P<0.05,下同);秸秆覆盖同时可提高甘蔗地土壤的蓄水保墒能力,使土壤含水量显著增加,TS处理0~10 cm、10~30 cm和30~50cm土层的土壤含水量较T0处理分别显著增加10.5%、16.0%和11.5%。在干旱缺水条件下,与T0处理相比,TS处理提高了0~50 cm土层土壤水分的向上供给,水分运动更活跃。【结论】在广西甘蔗种植中进行秸秆覆盖可增加土壤有机质含量、降低土壤蒸散发,从而改善土壤水分条件和土壤环境,为甘蔗根系生长提供良好的土壤环境,值得在广西蔗区推广。

耕种对喀斯特地区土壤甲烷氧化菌丰度及群落结构的差异分析

为了探讨喀斯特地区耕种对土壤甲烷氧化菌丰度和群落结构的影响,明确休耕后菌群的恢复状况,研究选取喀斯特核心区域的天然林地(未人工耕种)为对照,以连续多年耕种的玉米地、休耕地为研究对象,采用实时荧光定量PCR和高通量测序pmoA基因的方法测定土壤甲烷氧化菌的丰度和群落结构变化,以期为喀斯特地区土壤甲烷氧化菌群的恢复提供数据支撑。研究结果表明人工耕种影响土壤甲烷氧化菌的丰度和群落变化,耕种后土壤甲烷氧化菌的基因拷贝数介于9.64×10^(6)~6.96×10^(7)copies/g,优势种群主要集中在氧化效率较低的Ⅰ型上,休耕后土壤甲烷氧化菌优势菌群的种类增多,氧化效率高的Ⅱ型甲烷氧化菌占比增加,有利于土壤甲烷氧化菌落的恢复。

地表覆盖方式对广西柑橘果园土壤水分特征的影响

【目的】探究不同覆盖方式对广西柑橘果园土壤性质及土壤水分变化的影响,为该区域果园杂草管理及水分管理提供参考依据。【方法】以广西柑橘果园为研究对象,设喷施除草剂对照(CK)、防草布覆盖(GPC)和自然生草割刈(NGM)3种果园地表覆盖处理,并于处理一年后测定0~10 cm、10~30 cm、30~50 cm和50~70 cm土层的土壤基本理化性质和果园土壤水分变化特征。【结果】不同地表覆盖处理对柑橘果园表层0~10 cm土壤的容重、总孔隙度和有机质含量有明显影响,对深层土壤影响较小。NGM处理使0~10 cm土层土壤容重显著降低7.52%(P<0.05,下同),土壤有机质含量提高7.99%;GPC处理使0~10 cm土层土壤容重降低3.01%,土壤有机质含量降低14.15%。相同土壤水吸力下,0~10 cm和10~30 cm土层土壤含水量表现为GPC>CK>NGM;30~50 cm土层表现为CK≈GPC>NGM;50~70cm土层表现为CK>NGM>GPC。在0~10 cm土层中,NGM处理的速效水含量(0.079 cm^(3)/cm^(3))最高;在30~50 cm和50~70 cm土层,GPC处理的速效水含量最高,分别较CK提高11.00%和18.12%。GPC和NGM处理均可提高各土层的土壤含水量,其中GPC处理0~10 cm和10~30 cm土层含水量增幅更大,而NGM处理30~50 cm和50~70 cm土层含水量增幅更明显。GPC和NGM处理均可显著提高0~70 cm各土层土壤贮水量,其中GPC处理提高2.83%~4.26%,NGM处理提高4.02%~4.55%。【结论】自然生草割刈处理在改善柑橘园表层土壤环境、增强土壤蓄水保墒和供水能力方面具有较好的效果,而防草布覆盖处理在保水方面也有较大优势。在生产中建议采用自然生草割刈的管理方式。

不同粉垄深度对甘蔗地土壤孔隙结构的影响

为揭示不同粉垄深度对甘蔗地土壤孔隙结构的影响,基于广西甘蔗地不同粉垄深度耕作试验,利用CT扫描成像技术和Image J获取粉垄浅耕(F20,耕作深度20 cm)与粉垄深耕(F40,耕作深度40 cm)两个处理甘蔗土0~40 cm土层土壤孔隙结构。结果表明:与F20处理相比,F40处理显著增加了土壤不同孔径级别的二维和三维孔隙数量。在甘蔗根系主要生长区的0~20 cm土层内,F40处理显著提高了土壤的孔隙面密度,并显著降低了土壤的孔隙复杂度。同时在0~40 cm土层内F40处理的土壤孔隙度、分支长度密度和连通性分别显著高于F20处理74.13%、151.39%和51.21%。土壤孔隙三维空间分布显示,F40处理的点状孔隙数量在0~20 cm土层明显多于F20处理,且孔隙分布更密集,这也反映出F40处理的土壤具有更大的连通可能性。而在20~40 cm土层,F40处理的点状孔隙与长条形孔隙在数量上较F20处理均无明显差异,但F40处理的长条形孔隙向四周呈散射状分布,较F20处理长条形孔隙竖直分布可能更有利于增强土壤储水能力及植物根系对养分的吸收。研究表明,粉垄深耕可有效增加广西甘蔗地的土壤不同孔径级别的孔隙数量,且使上层土壤孔隙排列紧密、孔隙边界的不规则性降低,同时提高土壤的孔隙度、孔隙分支长度密度,从而提高土壤的孔隙连通性,对土壤孔隙结构的改善有一定积极影响,为广西甘蔗实现土壤良性发展提供了理论依据和技术参考。

蜡状芽孢杆菌协同李氏禾根系分泌物去除水体Cr^6+的效应及机制

李氏禾(Leersia hexandra Swartz)是中国境内发现的第一种铬(Cr)超富集植物,在铬污染水体修复方面具有很大的潜力。以李氏禾为供试材料,在Hoagland营养液中培养幼苗,采用浸根法收集李氏禾根系分泌物,研究添加外源蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)对其还原水体中Cr^6+的影响;利用GC-MS分析在铬胁迫和接种蜡状芽孢杆菌两种处理对李氏禾根系分泌物成分的影响。结果表明:李氏禾根系分泌物和蜡状芽孢杆菌协同对水体中Cr^6+的还原率高达99%,显著高于单独添加蜡状芽孢杆菌和单独添加根系分泌物处理组(P<0.05);李氏禾根系分泌物有机物种类丰富,主要包含酯、烷烃、烯烃、芳香烃、醇、酰胺、醚等;在给李氏禾接种蜡状芽孢杆菌后,李氏禾根系分泌物中许多化感物质作为生长代谢底物被分解;在Cr^6+胁迫下,李氏禾根系分泌物中酰胺类物质的分泌发生变化,这可能是李氏禾受到重金属铬胁迫后的一种根际解毒机制;在Cr^6+胁迫下,检测出了有且仅有一种的酚类化感物质2,4-二叔丁基苯酚,这是李氏禾对铬胁迫的一种潜在的响应机制。

氮、磷、硫对铬超富集植物李氏禾吸收Cr(Ⅵ)的影响

通过水培试验,以用25%Hoagland's营养液培养的植株作为对照,研究无机营养元素氮、磷、硫对铬超富集植物李氏禾吸收六价铬[Cr(Ⅵ)]的影响.结果表明,李氏禾根系对Cr(Ⅵ)的吸收符合系Michaelis-Menten方程,其米氏常数(Km)为91.84μmol/L.与全素培养条件相比,在缺氮、缺硫条件下,李氏禾的根系吸收位点与Cr(Ⅵ)的亲和力增加,根系分泌物能增加土壤中难溶性铬的活性,从而有利于对Cr(Ⅵ)的吸收;而在缺磷培养条件下,根系分泌物不利于土壤中难溶性铬的溶出,缺磷条件对李氏禾吸收Cr(Ⅵ)存在非竞争性抑制作用.由研究结果可知,适当施用磷肥有利于提高李氏禾对Cr(Ⅵ)污染土壤的植物修复效率.

铅酸蓄电池废水处理工艺研究进展

铅酸蓄电池废水中主要是酸性废液和重金属离子Pb^(2+),处理不当所造成的"铅污染"事件会危害环境和人们的健康。因此,如何妥善处理蓄电池铅酸废水引起了很多科研人员的重视。本文综述近年来处理铅酸蓄电池废水的研究进展,详细介绍物理、化学以及组合工艺三个方面等处理蓄电池铅酸废水的现状,分析其优缺点,并展望未来深度处理铅酸蓄电池废水的发展趋势。