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生态环境学报 2018年第12期杂志 文档列表

生态环境学报杂志研究论文

薇甘菊颈盲蝽谷胱甘肽S-转移酶PmGSTd1基因克隆及表达分析2179-2184

摘要：薇甘菊颈盲蝽(Pachypeltis micranthus)是入侵植物--薇甘菊(Mikania micrantha)的重要天敌昆虫,专食薇甘菊。谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)是一种多功能蛋白,在代谢有毒化合物的过程中起着重要作用,探明其在不同部位的表达情况,可为深入研究其在薇甘菊颈盲蝽与寄主互作中的作用奠定基础。采用RACE技术克隆薇甘菊颈盲蝽GST基因,实时荧光定量PCR检测其在不同部位的表达情况。结果表明,PmGSTd1基因全长977 bp,共编码240个氨基酸,理论分子量为27.28 kDa,N端1-18号氨基酸为信号肽,与温带臭虫(Cimex lectularius)GST基因的亲缘关系最近。该基因在雌、雄虫的各部位均有表达,且皆表现为足部表达量明显高于其他部位;雄虫各部位的表达量(残体除外)均显著高于雌虫,雄虫翅膀、触角、足部、残体中的表达量分别是雌虫相应部位的4.49倍、2.11倍、1.68、1.33倍。雌虫触角和残体中PmGSTd1的表达量基本相同,翅膀中的表达量显著低于其他部位;雄虫触角与翅膀中的表达水平基本相同,残体中的表达水平显著低于其他部位。薇甘菊颈盲蝽PmGSTd1是属于GST Delta家族的分泌蛋白,此基因功能可能包括代谢食物源毒素、降解气味分子及飞翔肌的结构蛋白。

张广才岭森林时空变化对步甲群落多样性的影响2185-2192

摘要：研究中国北方地区成熟林、次生林和人工林生物多样性及群落结构,了解不同森林类型对物种的保育作用,可为生物避难所的选取和保护工作提供科学依据。为研究中国温带地区不同森林类型生物多样性,采用陷阱法对张广才岭森林中人工落叶松林、次生白杨林、次生混交林、成熟混交林和成熟针叶林5种典型森林生境中的地表步甲群落进行调查,在每种森林中设置4个重复样方,共20个样方,在每个样方中设置4个陷阱,在步甲的主要活动期(6-8月)内每隔2周收集1次陷阱内的昆虫样本,共捕获9073头步甲。采用生态学多样性指数对群落组成进行分析,基于和弦标准化的预期物种共享(CNESS)相异指数的非度量多维标度法(NMDS)分析步甲物种周转率,并统计不同时间动态下步甲群落多度、丰富度和多样性变化,旨在分析并比较成熟林、次生林和人工林对生物多样性保护的作用。结果表明:次生白杨林步甲群落物种多样性最高,Shannon-Wiener多样性指数H'为2.37,人工林步甲最低,仅为1.99;人工林步甲群落结构与天然林差异较大,天然林中多样化的生态环境维持较高的步甲群落β多样性;在天然林中,步甲多度、丰富度和Simpson多样性指数随时间变化具有相似的变化趋势,而与人工落叶松林差异明显。由此认为,天然林对物种的保育作用是无可替代的,目前大规模种植单一种类的树木对维持森林生物多样性是不利的,改善中国森林生物多样性最有效的方法是任林地自然发展。

六盘山生态移民迁出区不同植被恢复模式土壤微生物功能多样性研究2193-2199

基于CoCA分析的长江干流浮游动植物群落交互影响研究2200-2207

摘要：国内有关浮游动植物群落之间关系的研究目前鲜有报道。为研究研究浮游植物与浮游动物之间的交互影响作用,以天鹅洲保护区长江干流河段为研究区域,分别于2014年10月(秋季)、2015年1月(冬季)、2015年5月(春季)和2015年7月(夏季)开展了浮游植物和浮游动物监测,采用种群更替率和DCA(Detrended Correspondence Analysis)分析了浮游植物和浮游动物群落四季变化特征,并进一步采用CoCA(Co-Correspondence Analysis)揭示浮游植物与浮游动物群落之间的关联格局。结果显示,4次调查共检出浮游植物104种,其中硅藻58种,甲藻4种,金藻3种,蓝藻11种,裸藻2种,绿藻23种,隐藻3种;4次调查的浮游植物种类均以硅藻门浮游植物为主,其次是绿藻门与蓝藻门。浮游动物共检出88种,其中原生动物31种,轮虫27种,浮游甲壳动物30种。原生动物夏季种类数最高,为18种。轮虫则以春季与冬季种类数最高,同为16种。浮游甲壳动物则以春季种类数最高,为20种,桡足类种类多于枝角类。种群更替率结果显示,浮游植物和浮游动物种类随季节演替的变化均较明显,所有类群种群更替率均达到50%以上,尤其是轮虫在夏-秋间的演替率达到了78%。DCA分析进一步表明,浮游植物群落四季演替明显,但浮游动物四季变化差异不大。CoCA分析则显示,浮游植物群落与浮游动物群落之间交互影响显著,其中硅藻门浮游植物和浮游甲壳动物在冬季的相互影响最为突出。

近50年来海拔高度对参考蒸散发变化趋势的影响研究--以四川省为例2208-2216

摘要：参考蒸散发ET0是水文气象研究中关键变量,其在不同海拔区域对气象要素的响应特征不尽相同。基于四川省境内不同海拔区域的38个气象站点的基础数据,利用FAO-56 Penman-Monteith方法计算其1970-2016年共47年逐日的参考蒸散发ET0,通过滑动T检验识别ET0序列存在的突变点,并分析ET0以及相关气象要素在四川省不同海拔的分布特征,采用敏感度分析法以及贡献率法分析气象要素在不同海拔对ET0变化的响应。结果表明:(1)ET0序列随海拔升高呈先增加后减少的趋势,低海拔(低于1500m)、中海拔(1500~3000m),高海拔(高于3000m)ET0年均值分别为745、1001、964mm·a^-1;(2)1998年是序列的突变点,在1970-1998年有显著的下降趋势,而后序列显著增加;突变点前后相对湿度、日照时间和风速趋势发生改变,而日平均温度在1998年前后均保持增加趋势;(3)敏感度分析结果表明,相对湿度对ET0响应最大,日照时间最小;(4)贡献度分析表明,相对湿度、风速和日照时间对于ET0的变化的贡献率在1998年发生转折,而温度对于ET0的变化均为正贡献;(5)在中海拔和低海拔区域,参考蒸散发变化主要驱动要素为风速,而在高海拔则主要为温度及相对湿度。该研究结果将有助于深入了解气象要素对ET0变化的响应,为四川省水资源规划与管理提供科学依据。

美国薄荷(Monarda didyma L.)对大气增温的生理生态响应2217-2224

高寒草甸不同演替阶段优势种叶片光合性状研究2225-2233

摘要：围封年限不同导致形成以不同优势种植物建立的群落样带。按照植被的演替序列(围封1、3、5、15、30 a),在甘南高寒草甸选择不同演替阶段的优势植物:刺儿菜(Cirsium setosum)、披碱草(Elymus nutans)、紫花苜蓿(Medicago sativa)、沙蒿(Artemisia desertorum)和金露梅(Potentilla fruticosa),对其叶片光合性状进行了测定,探究植物叶片光合性状与环境因子之间的关系,旨在确定演替过程中控制植物光合性状变化的主要环境因子,为进一步促进高寒草甸草地恢复年限的设定及草地资源的可持续利用提供科学依据。结果表明,随着植被演替的进行,群落形成了以草本→半灌木→灌木为主的演替序列。表层(0~20 cm)土壤含水量(SWC)随演替进行呈增大趋势,变化范围为0.323~0.390 g·g^-1;土壤温度(ts)和光照强度(Il)在前期最大(23.974℃;90.382 lx),后期最小(20.310℃;65.220 lx)。各演替阶段优势种光合特征值在时间尺度上除相对叶绿素外均存在明显差异,草本群落优势种(刺儿菜、披碱草、紫花苜蓿)净光合速率(Pn)高于灌丛群落优势种(金露梅),瞬时水分利用效率(WUEi)与Pn变化规律相似。蒸腾速率(Tr)与稳定碳同位素(δ^13C)呈缓慢降低趋势,分别降低2.128 mmol·m^-2·s^-1、4.359‰。各演替群落优势种叶片气孔导度(Gs)随演替的进行逐步升高,最大值为0.155 mol·m^-2·s^-1;叶片含水量呈先升高后降低趋势,演替15年最大(5.207 g·g^-1);而相对叶绿素(SPAD)呈先降低后稳定趋势。在植被演替进程中,LWC、Gs与SWC呈正相关,δ^13C、Tr、Pn、WUEi、SPAD与SWC呈负相关,ts、Il与SPAD、Tr、Pn、WUEi、δ^13C呈正相关,与LWC、Gs呈负相关。环境因子对植物叶光合性状的影响大小为Il >SWC >ts,这表明光照度是该区演替发生及影响光合性状的主要因子。综合分析表明,群落演替是物种扩散和环境综合作用的过程,该围封地由物质获得能力强的群落向物质保持�

杨树切口处不同根序细根内源激素与氮代谢关键酶对断根的响应2234-2242

减施化肥和配施有机肥对茶园土壤养分及茶叶产量和品质的影响2243-2251

施用控释氮肥对早稻田面水氮素动态变化和水稻产量的影响2252-2257

摘要：湖南是中国重要的水稻(Oryza sativa L.)产区,随着农业现代化的发展,施用更多化肥成为水稻增产的主要途径,这不仅造成资源浪费,更加重了农业面源污染风险。通过水稻田间小区试验,设置了不施氮肥(WN)、常规施用尿素(CF)、控释氮肥(N100)、90%氮量控释氮肥(N90)、80%氮量控释氮肥(N80)、70%氮量控释氮肥(N70)6个处理,对田面水中各形态氮素含量进行动态监测,研究施用控释氮肥对早稻田面水各形态氮素动态变化特征和水稻产量的影响,以期探寻兼顾经济效益与环境效益的控释氮肥最佳用量,实现稻作清洁生产。结果表明:早稻田面水各形态氮素浓度均随施氮量增加而增加,且以施用尿素处理浓度较高或最高,不施氮肥处理最低,控释氮肥各处理居中;各形态氮素浓度均在施用基肥或追肥后1~4d内达到峰值,随后不断降低;综合考虑施用基肥和追肥后各形态氮素浓度变化规律可知,施肥后10d内是防止田面水氮素流失的关键时期;控释氮肥各处理水稻产量与尿素处理无显著性差异,施用控释氮肥能达到减氮、稳产效果。本试验中,理论施用控释氮肥101.46kg·hm^-2时是兼顾经济效益与环境效益的施肥方案。

中国降尘重金属的污染及空间分布特征2258-2268

摘要：通过收集2000-2017年已经发表的中国部分城市降尘中的重金属研究数据,分别讨论了工业和非工业区降尘重金属的污染特征,探讨其空间分布规律,以期为中国的大气治理工作提供相关依据。结果显示,降尘中As、Hg、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn在工业区的平均质量分数分别为369.39、2.94、22.02、206.97、332.67、50.06、861.72、2318.95 mg·kg^-1,远高于非工业区中的38.16、0.34、3.31、132.82、116.12、42.51、170.97和603.61 mg·kg^-1。无论工业区还是非工业区,降尘中8种重金属的含量均高于中国土壤背景值,最低超标仍达到2倍以上;全国大部分地区降尘中Cd污染较为严重,非工业区也超出中国土壤背景值32倍,工业区中甚至达到了220倍;降尘中As、Hg、Cu、Pb和Zn等元素在工业区的含量分别是中国土壤背景值的33倍、42倍、15倍、33倍和31倍。降尘在工业区的污染级别明显高于非工业区;非工业区降尘重金属以中度污染及以下为主,只有Cd达到了“强-极强”污染范围,而工业区降尘重金属除Ni之外,大多以“强-极强”污染为主。非工业区中重金属主要来自是燃煤、交通等人类活动以及大气扩散作用而工业区降尘中的重金属主要是工业活动导致的。重金属空间分布图表明,除Zn外,非工业区和工业区的重金属污染严重区域有相同的分布规律,即人口较多、工业集中、经济发达的中东部地区的降尘中重金属含量高于人口稀少、发展滞后的西部地区;而新疆地区Zn污染高于中东部地区可能是由于其北部化工产业带的金属冶炼活动所导致。

基于化学形态分析的城市道路灰尘重金属健康风险评价与人为来源解析2269-2275

摘要：环境中重金属的生物可利用性与其化学形态分布密切相关。借助化学形态分析可以更好地评价道路灰尘中各重金属的人体健康风险,但目前已有的研究主要集中在重金属的总量分析。通过采集临沂市城区主要街道灰尘样品,基于改进的BCR形态分析开展了Pb、Cd、Cu、Zn、Cr、Ni6种重金属的健康风险评价与人为来源解析研究,以期为当地有关部门采取更加合理有效的污染防护措施提供理论支持。结果表明,临沂城区道路灰尘中Pb、Cd、Cu、Zn、Cr、Ni6种重金属呈现出明显的累积特征,其平均含量分别是山东省土壤背景值的6.78倍、55.12倍、7.91倍、6.09倍、1.32倍、2.78倍。与国内其它城市相比,临沂市道路灰尘中重金属含量水平整体偏高。根据BCR形态分析结果,残渣态仍是临沂城区道路灰尘中各重金属的主要赋存形态(64.52%~85.21%),表明它们具有较低的生物可利用性。各重金属的生物可利用性顺序为Zn >Cu >Pb >Cd >Ni >Cr。应用人体暴露模型进行分析,发现临沂市道路灰尘中生物可利用态重金属的非致癌与致癌风险水平整体较低,但儿童的非致癌暴露量明显高于成人,手-口摄入是最主要的暴露途径。相关性分析和主成分分析表明,临沂城区道路灰尘中重金属有着不同的人为来源,其中,汽车轮胎磨损与燃油泄漏等交通活动是Cd、Cu、Zn3种重金属的主要人为来源,而人为Pb、Cr、Ni污染主要来自居民生活燃煤排放。

基于OMI数据汾渭平原大气SO2时空分布特征分析2276-2283

摘要：汾渭平原煤炭能源消耗占比较高,是全国二氧化硫(Sulfur dioxide,SO2)高污染区,2018年已被生态环境部纳入了'蓝天保卫战'治理重点区域,研究该区域SO2污染状况,对科学有效地治理大气污染具有重要的意义。该研究利用2008年以来臭氧卫星传感器(Ozone Monitoring Instrument,OMI)监测的SO2柱浓度数据,以及2013年以来的地面监测站的SO2观测数据(OBS),综合运用空间插值、相关分析等方法探讨了汾渭平原大气SO2季节性空间分布特征、逐月变化,以及不同时期平均年总量变化情况。结果表明,汾渭平原SO2柱浓度值季节变化特征比较明显,冬季远远高于其他季节,春季和夏季中心城市柱浓度基本相当,秋季太原和临汾盆地高于渭河平原。从逐月的时间变化来看,太原、渭南和西安总体呈现下降趋势,临汾表现出了上升趋势,4个城市OMI的SO2柱浓度值与地面监测站的SO2浓度值具有较好的相关关系,R^2最高的是渭南,达到了0.7334,最低的是太原,为0.6625。从2008-2012年和2013-2017年这两段时期的平均年柱浓度来看,前期的SO2浓度值远大于后期,太原盆地北部下降幅度最大,达到了1.5~3.0DU,西安及周边下降幅度为1.0~2.0DU,临汾盆地和太原盆地南部变化较小,部分地区有上升趋势。与京津冀、四川盆地、长江三角洲、珠江三角洲相比,汾渭平原SO2柱浓度变化幅度较小,2014年之后超过了京津冀地区,居于以上四个地区之上。该研究可为晋陕两省开展有针对性的协同治理提供科学依据。

云贵高原城市冬夏季PM2.5与O3相互作用机理——以贵阳市为例2284-2289

广州市地表水体中合成麝香分布及去除研究2290-2299

摘要：以广州市的河涌、湖泊、航道以及入海口4类地表水体为研究对象,对其中的佳乐麝香(HHCB)、吐纳麝香(AHTN)和酮麝香(MK)3种合成麝香的浓度与空间分布特征进行研究,分析常规水处理工艺对合成麝香的去除效果,并分别采用活性炭(PAC)吸附法和Fenton试剂降解法对2种主要合成麝香(HHCB和AHTN)的去除效果进行进一步分析。结果表明,(1)广州市湖泊、河涌、航道以及入海口4类地表水体溶解相中3种合成麝香的浓度比颗粒相高;无论是溶解相还是颗粒相,HHCB的浓度均远高于AHTN和MK;河涌中3种合成麝香的平均浓度均高于其他水体,其次是航道和湖泊,而入海口中3种合成麝香平均浓度最低。与国内外河流相比,广州地表水的合成麝香浓度偏高,可能与广州临近入海口,人口密集,城市水体污染严重有关。(2)水厂A和B对HHCB、AHTN和MK的去除率分别约为70%、80%和100%,其中混凝工艺对合成麝香的去除起着重要的作用。(3)对于200ng·L^-1的HHCB和AHTN溶液,PAC的投入量分别为40mg·L^-1和240mg·L^-1时,HHCB和AHTN的去除率基本达到最优值,分别为85.50%和70.31%;对于80mg·L^-1的PAC投加量,当HHCB和AHTN在初始质量浓度分别为150ng·L^-1和200ng·L^-1时,去除率分别稳定在80%和75%左右;PAC对HHCB和AHTN的去除效果最佳的pH值范围为2~6。当Fe^2+/H2O2摩尔比为1/2时,HHCB和AHTN的去除率达到最高值,分别为89.65%和87.43%;当pH值在2~4范围内时,Fenton试剂对HHCB和AHTN的去除效果最好,去除率均能达到90%左右;在反应时间为10min时,Fenton试剂对HHCB和AHTN的去除率便达到89.65%和83.07%的稳定去除率。

基于后向散射系数的鄱阳湖悬浮物浓度反演与垂直分布特征2300-2306

摘要：水体悬浮物浓度垂直分布监测对掌握湖泊水环境空间变化具有重要作用,但目前传统的采样方法获取的悬浮物浓度存在垂直观测不同步、连续剖面快速监测难度大等问题。以鄱阳湖为例,通过对湖泊水体后向散射系数和悬浮物浓度的垂直监测,构建并应用了基于水体后向散射系数的悬浮物浓度垂直分布反演模型,实现了水体悬浮物浓度垂直分布快速监测的目的。结果表明,鄱阳湖水体700nm波段的后向散射系数与总悬浮物浓度和无机悬浮物浓度具有较好的相关性,构建的指数函数关系效果最佳,决定系数(r^2)分别为0.849、0.811,模拟值与实测值的均方根误差(RMSE)分别为8.56、8.70;鄱阳湖水体分为4种垂直分布类型:混合均匀型(A型)、增大型(B型)、中层增大或减小型(C型)、上部增大下部混合型(D型),近70%的监测站点为垂直非均匀水体;鄱阳湖水体总悬浮物浓度垂直剖面层化现象和沿程纵向变化明显,主要受水位变化、水体流速和流态的改变、采砂活动等湖区自然条件和人类活动,以及河流来水的浑浊程度等多因素影响。研究结果可为摸清湖泊水体悬浮物浓度的空间分布规律提供数据支持,为解决湖泊高动态水体悬浮物浓度垂直监测的问题提供测量技术和方法支持。

洞庭湖及其入湖口表层沉积物氮、磷、有机质的分布及污染评价2307-2313

贵州草海表层沉积物重金属污染特征及来源分析2314-2320

摘要：贵州草海是典型的高原湿地生态系统,对调节区域气候,维持生态平衡起着重要的作用,评价其表层沉积物重金属污染特征及生态风险,对于草海湿地的稳定性及其湿地土地资源保护具有深远意义。选取草海周边20个点均匀采集样品,测定其中7种重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As、Hg),利用主成分分析及相关性分析解析污染特征与来源,并采用潜在生态风险指数法对重金属的污染特征生态风险进行了评价。结果表明,草海表层沉积物重金属含量表现为Zn(279.40mg·kg^-1) >Cr(161.13mg·kg^-1) >Pb(51.24mg·kg^-1) >Cu(19.83mg·kg^-1) >As(17.98mg·kg^-1) >Cd(13.97mg·kg^-1) >Hg(0.14mg·kg^-1),其中Cd、Cr、Zn、Cd与Hg含量较贵州省土壤重金属含量背景值高,而Cu、Hg则低于背景值。相关性分析表明,Cd与Cr、Zn、Cd与Hg之间表现出正相关关系,Cu和Pb之间表现出极显著的正相关关系,且具有较高正载荷,表明其来源相似,具有相同的化学行为与环境行为;As与其他金属元素之间无显著性相关关系。运用潜在生态风险指数法进行分析,沉积物中Cd超标率达100%,样品中最大超标倍数达66.7倍,为主要污染物,处于极强污染级别;Cu、Cr、Pb、Zn和Hg处于无-中度污染级别;As的含量都低于背景值,即草海未出现As污染。根据重金属污染特征及来源分析,结合草海湿地的污染情况判断,草海沉积物中重金属污染主要受外源污染,尤其是土法炼锌的影响,其次是城市污水的影响,污染分布规律大致呈由东向西逐渐降低的趋势。