三江源地区草地退化对中国区域气候影响的数值模拟研究

人类活动导致的土地利用变化是区域气候变化的一个重要驱动因素.位于青藏高原腹地的三江源地区,生态系统十分脆弱,其独特的地理位置决定了源区的生态环境对中国乃至全球的气候变化、生态环境均有十分重要的影响.该研究应用区域气候模式RegCM3,通过两组数值模拟试验结果的对比分析,探讨三江源地区的草地退化对中国区域气候的影响.模拟试验的区域模式水平分辨率为60 km,模拟区域中心位于35°N,105°E,水平格点数为92×82,相当于5520 km×4920 km的范围.研究结果表明:RegCM3对中国区域气候具有较好的模拟能力,能够用于定量研究土地利用变化对区域气候的影响.三江源地区的草地退化引起的气候变化在不同的地区是不一致的,变化最明显的地区是青藏高原地区.草地退化将会引起青藏高原地区的冬季降温和其他季节升温,气温变化最显著的季节是春季(0.46℃),冬季变化最小(0.03℃);三江源地区的草地退化对中国中、东部地区的气候影响较复杂,主要表现为夏季长江以北地区有不同程度的升、降温现象.由于青藏高原夏季热源作用的加强,导致夏季青藏高原低层大气的热低压有所加强,太平洋副热带高压向东退缩.降水量的变化主要表现在夏季降水的普遍减少.草地退化后,青藏高原地区的气候有向暖于方向发展的趋势.     

Soil erosion and sediment transport in Tanzania: Part II – sedimentological evidence of phased land degradation

Soil resources in parts of Tanzania are rapidly being depleted by increased rates of soil erosion and downstream sediment transport, threatening ecosystem health, water and livelihood security in the region. However, incomplete understanding to what effect the dynamics of soil erosion and sediment transport are responding to land-use changes and climatic variability are hindering the actions needed to future-proof Tanzanian land-use practices. Complementary environmental diagnostic tools were applied to reconstruct the rates and sources of sedimentation over time in three Tanzanian river systems that have experienced changing land use and climatic conditions. Detailed historical analysis of sediment deposits revealed drastic changes in sediment yield and source contributions. Quantitative sedimentation reconstruction using radionuclide dating showed a 20-fold increase in sediment yield over the past 120 years. The observed dramatic increase in sediment yield is most likely driven by increasing land-use pressures. Deforestation, cropland expansion and increasing grazing pressures resulted into accelerating rates of sheet erosion. A regime shift after years of progressive soil degradation and convergence of surface flows resulted into a highly incised landscape, where high amounts of eroded soil from throughout the catchment are rapidly transported downstream by strongly connected ephemeral drainage networks. By integrating complementary spatial and temporal evidence bases, this study demonstrated links between land-use change, increased soil erosion and downstream sedimentation. Such evidence can guide stakeholders and policy makers in the design of targeted management interventions to safeguard future soil health and water quality.     

爱沙尼亚干酪根催化降解生烃过程及动力学研究

以爱沙尼亚油页岩干酪根为对象,利用热模拟实验方法和化工催化原理,考察了不同介质对干酪根热解生烃过程的影响,从热解生烃量、生烃组成特征及生烃动力学等方面进行了探讨。结果表明:膏岩对干酪根的生烃具有明显催化作用,碳酸盐岩对干酪根的生烃具有一定反催化作用,各种盐类对干酪根的生烃量影响较小。干酪根热解动力学研究表明,生烃动力学参数表观活化能E与视频率因子A两者之间不是独立变化的,而是具有一定的关系,即:E与lnA之间服从直线关系(R=0.99),这些认识对于深入探讨爱沙尼亚油页岩干酪根的化学结构、建立热解动力学模型具有一定的参考价值。     

洱海沉积物中有机质和DNA的分布特征

测定了洱海沉积物中有机碳、氮,提取了沉积物中的DNA。有机碳氮呈现相同的变化趋势降解主要发生在表层10cm;7cm前后氧化-还原条件变化,微生物电子受体改变,所以有机质的降解方式不同,出现不同的特征。利用分子生物学和地球化学相结合的方法,能更全面的认识和理解早期成岩过程。     

基于MODIS数据的松辽平原土地退化宏观评估

该文利用植被指数、最小噪声化变换、纯净像元指数和匹配滤波等遥感信息定量分析方法,从MDDIS陆地观测数据中提取反映松辽平原土地退化状况的植被覆盖、盐碱化和沙漠化信息,实现土地退化制图及土地退化格局分析。MODIS数据及其定量分析技术,对干旱区与半干旱区土地退化的宏观监测具有重要作用。     

腈菌唑在茶园土壤中的对映体选择性降解与碳同位素分馏

运用对映体分馏分析(EFA)与单体同位素分析(CSIA)技术研究了三唑类杀菌剂腈菌唑在4种不同种植年限茶园土壤中的对映体选择性降解规律。腈菌唑的降解符合一级反应动力学方程,半衰期为28.4~70.5 d。4种茶园土壤中均表现为(+)腈菌唑优先降解,并均有碳同位素富集,表明发生了显著的微生物降解。腈菌唑在茶园土壤中的降解半衰期和对映体比在50年茶园土中最小,显著低于100年、20年和2年茶园土壤(P<0.05)。降解半衰期与砂粒含量显著相关(P<0.05),对映体选择性与粉粒含量显著相关(P<0.05)。运用Rayleigh方程计算各土壤中腈菌唑的碳同位素富集因子,并建立生物降解评估模型。应用两种方法评估生物降解所得结果与总降解率趋势相同。     

红树林根际土壤中耐高盐苯酚降解菌的分离鉴定

苯酚对海洋生态环境具有较大的威胁,从红树林根际土壤中分离获得对环境具有高适应性的高效芳烃降解菌具有重要的意义。本研究对北部湾红树林根际土壤中的苯酚降解菌进行富集培养,经过分离纯化得到30株菌株,筛选得到5株菌株FGYS1、FGYS7、FGYS11、FGYB1和FGYB5,可耐受70 g/L NaCl的高盐环境,最高可降解1 500 mg/L的苯酚。采用形态观察、BOX-PCR菌种多样性分析、16S rRNA序列分析等方法对菌株进行鉴定,均为假单胞菌属(Pseudomonas)。菌株FGYS1、FGYS7和FGYS11为同一种假单胞菌,与Pseudomonas extremaustralis 14-3T和Pseudomonas meridiana CMS 38~T的16S rRNA序列相似性分别达到99.71%和99.64%。菌株FGYB1和FGYB5为同一种假单胞菌,分别与Pseudomonas veronii DSM 11331~T和Pseudomonas extremaustralis 14-3~T的16S rRNA序列相似性均达到99.64%。16S rRNA序列的系统发育树分析表明菌株FGYS1、FGYS7、FGYS11、FGYB1和FGYB5在进化上与P. veronii为同一个分支,而与假单胞菌属其他模式菌株的序列进化关系相距较远。菌株FGYS1降解苯酚的适宜温度为25～35℃、适宜pH为4～6、最高耐NaCl含量为60 g/L;菌株FGYB1降解苯酚的适宜温度为25～35℃、适宜pH为4～6、最高耐NaCl含量为100 g/L,两株菌株对pH、温度和盐度的适应范围较广。菌株FGYS1和FGYB1还可以同时降解邻苯二酚、对苯二酚和间苯二酚。本研究分离得到的苯酚降解菌在应对红树林芳烃污染和生态环境修复方面显示了较大的潜力。     

太平洋深海沉积物来源的菌株Tenacibaculum sp.HMG1对孔雀石绿降解特性的研究

本文在太平洋深海沉积物中分离得到一株孔雀石绿降解菌株，鉴定命名为Tenacibaculum sp.HMG1。通过菌株生长实验和高效液相色谱的研究表明， HMG1菌株可以在20 mg/L的孔雀石绿中维持较快的生长速率，并且在12 h内可降解98.8%的孔雀石绿，这证明该菌株具有很高的孔雀石绿耐受能力和降解活性。通过基因组测序在HMG1菌株发现一条过氧化物酶基因可能参与了孔雀石绿的降解，随后利用原核表达获得了相应的重组蛋白。实验表明，该重组过氧化物酶具有极强的活性，可在1000 mg/L的孔雀石绿中发挥降解功能。本文利用液相色谱-质谱联用（LC-MS）技术对孔雀石绿的菌株降解产物和重组酶降解产物进行鉴定，并基于鉴定结果推测了两种降解途径。结果发现两种降解方式存在共同的降解途径。此外，孔雀石绿降解条件的实验结果证明重组过氧化物酶可以在低温（20℃）、复杂的pH值（6.0–9.0）、高盐度（100 mmol/L）、金属离子和EDTA等反应条件下依旧维持很高的孔雀石绿降解活性。以上实验结果表明，HMG1菌株和重组过氧化物酶均在孔雀石绿污染生物修复方面具有很大潜力。     

Undrained monotonic shear behavior of marine soft clay after long-term cyclic loading

Abstract

In the coastal area, nearshore and offshore structures have been or will be built in marine soft clay deposits that have experienced long-term cyclic loads. Therefore, the mechanical behavior of marine clay after long-term cyclic loading needs to be investigated. In this research, a series of monotonic and cyclic triaxial tests were carried out to investigate the postcyclic mechanical behavior of the marine soft clay. The postcyclic water pore pressure, shear strength and secant stiffness are discussed by comparing the results with the standard monotonic test (without cyclic loading). It is very interesting that the postcyclic behavior of marine soft clay specimen is similar to the behavior of overconsolidated specimen, that is, the specimen shows apparent overconsolidation behavior after long-term cyclic loading. Then relationship between the overconsolidation ratio and the apparent overconsolidation ratio is established on the basis of the theory of equivalent overconsolidation. Finally, a validation formula is proposed which can predict the postcyclic undrained shear strength of marine soft clay.