东寨港红树林沉积物中微生物群落结构特征及其对环境的响应

在红树林覆盖区域和光滩沉积物中存在着丰富的微生物群落,这些微生物在驱动红树林湿地的生物地球化学过程中起着至关重要的作用.深入了解东寨港红树林湿地沉积物中微生物的多样性分布特征,对探究东寨港红树林湿地中的生物地球化学过程和湿地的生态保护具有重要意义.本研究采用Illumina Miseq高通量测序技术,在东寨港的演丰西河和三江河采集108个沉积物样品,分析其地球化学和微生物群落特征,探讨不同环境因子对两岸红树林覆盖区域和光滩微生物群落的影响.结果显示：Proteobacteria是东寨港红树林沉积物中的优势种群,沉积物中微生物丰度和多样性随深度整体上呈减小趋势;演丰西河和三江河沉积物中微生物群落结构存在显著差异;pH是控制光滩区域沉积物中微生物群落结构的主要环境因子,而盐度是控制红树林表层沉积物中微生物群落结构的环境因子.上述研究结果表明：东寨港红树林沉积物中微生物分布特征和群落结构受到了人类活动的影响,微生物丰度和多样性随深度整体呈减小的变化趋势,不同采样区域沉积物中微生物群落结构存在明显差异,该差异是自然因素（盐度和pH）和人为因素（水产养殖）双重作用的结果.     

煤矿开采区地下水微生物群落结构与功能及其对环境的响应

为揭示微生物在煤矿开采区地下水环境中的空间分布特征及受控因素,为煤矿开采区地下水污染生态修复奠定基础,以河南新密某煤矿开采区地下水微生物为研究对象,利用16S rRNA高通量测序技术,分析了饮用水井和废弃矿井地下水微生物群落的结构与功能及其对环境的响应.研究表明在属水平上饮用水井主要以不动杆菌属（Acinetobacter）、草地土杆状菌属（Chthonobacter）和黄杆菌属（Flavobacterium）为主,而废弃矿井中则以短波单胞菌属（Brevundimonas）和甲基红色杆菌属（Methylorubrum）为主.两组微生物在多种合成酶、脱氢酶以及转运系统ATP结合蛋白等方面的潜在功能上存在显著差异.分子生态网络显示,矿井水微生物不仅联系更为紧密,且种间多为正相关关系,推测物种可能通过合作来应对极端寡营养环境.该区域地下水微生物群落结构主要受溶解性总固体和硝酸盐氮含量的影响,营养条件是制约当地地下水微生物群落结构与功能的先决因素.     

贵州水拔洞内动物群落结构与部分环境因子的相关性研究

通过贵州水拔洞内软体动物、节肢动物和脊索动物的野外观察和采集标本,共获上述3类动物标本519号,计45种或类群,隶属3门6纲11目28科。该洞内由4个动物群落组成,经数理统计分析,群落多样性、均匀性、优势度和群落间相似性指数最高的分别是有光带群落( 2. 822 8)、水塘群落( 0. 993 1)、水塘群落( 0. 338 8)及有光带群落和黑暗带群落( 0. 286 9)。用Pea rson相关系数进行部分环境因子与物种和群落多样性的相关性分析,结果显示,空气中CO2 的含量和土壤中有机质的含量是影响群落多样性的主要因子。空气中CO2 含量与物种丰富度和群落多样性指数都呈极显著负相关,相关系数分别为- 0. 998和- 1. 000,双尾显著性检验前者≤ 0. 05,而后者则≤ 0. 01; 土壤中有机质含量与群落多样性和优势度指数分别呈极显著正相关和极显著负相关,相关系数分别是0. 998和- 1. 000(双尾显著性检验均≤ 0. 05)。在地表,温、湿度是影响动物群落多样性变化的重要因子,但在特殊的溶洞内由于洞尾段的温度四季较稳定和整个洞穴内的湿度均较高,故与群落多样性的相关性不显著。     

贵州龙洞内动物群落结构和分布与部分环境因子的关系研究

2000年1月至2001年5月对贵州龙洞内的软体动物、节肢动物和脊索动物进行了观察和采集,共获上述3类动物标本577号,隶属7纲15目22科。此外,还研究了光、温度、湿度和CO2等环境因子对洞穴动物群落结构和分布的影响。结果表明,除食物因子外,光、湿度和CO2对洞穴动物群落结构和分布的影响尤为显著。      

基于典范对应分析的南太湖入湖口浮游植物-环境关系研究

于2008年9月至2009年8月在南太湖入湖口进行了浮游植物统计、鉴定和相关环境因子监测分析。应用CANOCO4.5软件对获得的浮游植物物种数据和环境因子数据进行了典范对应分析(CCA),并作出了物种分布与环境因子关系的二维排序图。结果表明,共检出浮游植物8门93种,所选取的主要环境因子对浮游植物生长影响大小依次为:氮磷比(N/P)总磷(TP)总氮(TN)溶解氧(DO)水温(T)。以水华微囊藻(Microcystis aeruginosa Kütz)为代表的蓝藻门,以简单衣藻(Chlamydomonas simplex Pasch)为代表的衣藻门和啮蚀隐藻(Cryptomonas erosa Her)为代表的隐藻门中浮游植物受总磷(TP)浓度影响较大。包括小球藻(Chlorella vulgaris Beij)、四角十字藻(Crucigeniaquadrata Morr)、长尾囊裸藻(Phacus longicauda Duj)等多数蓝藻门、绿藻门、硅藻门、裸藻门内的绝大多数浮游植物受水体中氮磷比(N/P)影响较大。     

三峡蓄水后洞庭湖水沙环境变化对湖区航道的影响

江湖关系变化是影响洞庭湖水文泥沙环境的重要因素,关系到湖区航运的安全。以实测水文及地形数据为基础,研究了洞庭湖区水沙环境的变化特征,并分析了其对湖区航道的影响。结果表明:① 三峡蓄水后,枯季湖区月均流量趋于减少,湖区淤积减缓甚至出现冲刷,枯水期湖口低水位有所上升,湖面比降趋于降低;② 受来沙减少影响,湖区航道有所冲刷,湖口低水位上升使得湖区通航保证率水位有一定幅度上升,航道水深增加,三峡蓄水初期江湖关系变化对湖区航道的影响总体为积极因素,对湖区湘江航道的影响要大于开湖航道。     

秦皇岛电厂温排水对浮游植物群落的影响研究

电厂温排水排放入海会抑制部分浮游植物的生长甚至导致其死亡,加剧一些浮游植物的爆发,提高其爆发的频度和广度,导致生物多样性降低。本研究通过对秦皇岛电厂温排水的水温、盐度、电导率、叶绿素a以及营养盐等要素的季节性监测,采用冗余分析方法探讨环境因子对海洋浮游植物群落的季节性影响。结果显示：5月份浮游植物群落主要受到硅酸盐和铵盐影响,8月份浮游植物群落主要受到硅酸盐和亚硝酸盐影响,11月份主要受到硝酸盐和亚硝酸盐影响。针孢藻门的赤潮异弯藻受硅酸盐影响较大,六种硅藻受硝酸盐和亚硝酸盐影响较大,甲藻门的叉状角藻和两种硅藻受温度和电导率影响较大。该研究为近海电厂温排水对海洋生态环境影响研究提供有效实例。     

高岭土对煤生物产气的影响及微生物群落响应

高岭土是自然界较常见的无机矿物,对微生物的生长代谢有促进作用,煤中赋存大量高岭土,而有关其对煤生物产气影响的报道确较少。为探究高岭土对煤生物产气的影响,以陕西榆林煤为研究对象,以驯化的微生物作为产气菌群,通过在培养基中添加不同质量分数的高岭土进行煤生物模拟产气,利用气相色谱仪、酶标仪、傅里叶红外光谱仪、Illumina高通量测序平台,研究CH₄产量、总挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acids, VFAs)浓度、辅酶F₄₂₀含量、产气前后煤的有机官能团和微生物群落结构的变化。结果表明:高岭土的添加影响生物产气过程,0~8.0%高岭土添加量可明显分为2个区间,0~1.0%和2.0%~8.0%,产甲烷量、累积产甲烷量和F₄₂₀在2个区间内呈先升后降趋势,而乙酸和VFAs浓度变化趋势相反;模拟生物产气50 d后,添加高岭土实验组(0.5%)每克煤累积产甲烷量最高可达216 μmol,较空白组提高55.4%;同时,添加高岭土可以提高辅酶F₄₂₀的含量,最高可达48.93 ng/L,也有助于煤中的醇、酚—OH、—NH—和—NH₂被微生物利用。高岭土对煤生物产气体系中细菌种群结构的影响规律不明显,仅Firmicutes(厚壁菌门)在0~1.0%和2.0%~8.0%添加区间呈现先增后减的变化趋势;相比之下,高岭土的添加对古菌丰度变化影响较明显,体系中的古菌主要是Euryarchaeota(广古菌门),其中,Methanosarcina(甲烷八叠球菌属)和Methanobacterium(甲烷杆菌属)是古菌中丰度最高的种属,Euryarchaeota和Methanosarcina丰度在0~1.0%和2.0%~8.0%区间内与甲烷累积产量变化、F₄₂₀变化趋势一致,Methanobacterium却和VFAs变化趋势一致。由此得出,高岭土的添加会影响榆林煤的生物产气,其产甲烷量、VFAs、F₄₂₀酶活性、微生物群落结构和煤中有机官能团组成均会发生变化,这为后续研究煤中无机矿物对煤的生物产气的影响提供参考。      

环境因子对Synechocystis sp.钙化动力学的影响

蓝藻钙化普遍发生于淡水和盐水环境,对叠层石的形成和碳循环有重要意义。本文模拟研究了pH值、光照强度、水动力、温度等环境因子对Synechocystis sp．藻类钙化动力学的影响。实验表明,pH值为7．5的弱碱环境和一定强度的水动力条件有利于Synechocystis sp．的钙化,过低或过高的水动力都不利于钙化;在5、15和25℃三个梯度范围内,温度为25℃时有利于钙化,且钙化速率与生物量密切相关;3000 lux的光照强度下,Synechocystis sp．钙化速率最大,更高的强度下钙化速率反而急剧下降,低浓度钙离子发生的钙化作用以生物钙化为主,高浓度下以生物引发的物理化学钙化为主。     

青藏高原高寒沼泽化草甸群落生物量及地下CNP对积雪增加的响应

以青藏高原多年冻土区高寒沼泽化草甸为研究对象,采用雪栅栏诱导方式模拟积雪厚度增加,结合植物地上、地下根系以及土壤养分变化,分析了高寒沼泽化草甸对积雪厚度增加的响应。结果表明：积雪厚度增加后,0~20 cm浅层土壤温度和水分含量增加;植物群落高度和土壤表层0~10 cm根系生物量显著增加,植物群落组成和地上生物量没有变化;地下0~20 cm土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）总储量降低,根系中C、N、P储量增加;土壤表层0~10 cm总N∶P比显著增加,但是有效磷含量在0~10 cm和10~20 cm土层均显著增加。可见,积雪厚度增加并不影响沼泽化草甸植物群落的组成和地上生物量,仅增加植被高度;增加土壤表层总N∶P比意味着积雪厚度增加可能会减轻沼泽化草甸土壤中氮限制,从而减缓沼泽化草甸的氮匮乏状况。结论可为高寒生态系统响应积雪变化研究提供样地尺度的观测数据,并为冰冻圈生态系统应对未来气候变化的模型估算提供数据支撑。     

洞庭湖历史时期环境研究

洞庭湖在晚冰期以来经历了多次变化过程.晚更新世末至早全新世呈现深切河谷与零星洼地湖泊共存的河湖切割平原景观. 进入全新世暖期, 人类活动开始在洞庭湖平原地区频繁出现, 新石器时代皂市文化分布表明人类活动主要在洞庭湖周边地区; 大溪文化时期人类已在平原湖区中部开始渔猎活动; 屈家岭文化时期气候转暖, 洪水开始泛滥, 人类活动从洞庭湖平原中部退出; 至龙山文化时期, 气候干燥偏凉, 降水减少, 人类文化活动遗址向湖中推进, 湖泊三角洲有所发展, 湖面缩小.在以后的几千年里, 洞庭湖也同样经历了扩张与萎缩的变化.      

黑河上游祁连山区植物群落随海拔生境的变化特征

基于79个样地的野外调查数据,采用双向指示种分析(TWINSPAN)等方法,研究了黑河上游祁连山浅山区、阴坡、阳坡3种典型类型植物群落随海拔梯度的变化特征.结果表明:浅山区植被属于山地荒漠类型;阴坡植被沿海拔升高依次分异为山地荒漠、山地森林和高山灌丛,海拔2 500m和3 300m是它们的海拔分界线;阳坡植被在海拔3 200m截然分异为干旱类型和湿润类型.乔木物种多样性随海拔变化难于形成一定的格局;灌木物种丰富度随海拔升高呈现多峰分布格局,总体上高海拔低、低海拔高;草本植物物种多样性随海拔升高呈单峰变化.以上生态型的各优势种分别占据不同的海拔范围,祁连山主要乔木青海云杉分布在海拔2 500～3 500m的阴坡,其郁闭度随海拔升高而降低,在海拔3 300m以上海拔区域为零星分布.     

Geochemical characteristics of trace elements in sediments of Dongting Lake, central China

Although eutrophication and trace element contamination are two key environmental problems in Dongting Lake, a systematic study of the distribution of trace elements in sediments of this lake has not previously been undertaken. In order to identify the current levels of trace metal contamination in Dongting Lake, the concentrations of trace elements （Cd, Cr Cu, Ni, Pb, Zn, As and Hg） in the sediments at 53 locations were investigated in this study. The lake, the second largest fresh-water lake in China, boasts three China wetlands of international importance. Dongting Lake which lies in the south of the middle Yangtze River is the most important reservoir lake in the Yangtze River drainage area, and is characterized by fast flow-through water, large runoff volume and short period of exchanging water （no more than 20 days）. The granulometric analysis result of sediments shows that a large proportion of the sediments measures at 2-63 μm in size; the result of mineralogical analysis shows that original mineral is the main composition of the sediments, followed by clay mineral and carbonate. The contents of copper, lead, zinc, cadmium, arsenic and mercury are higher than the background levels of soil （ Ⅰ Soil） in China, but lower than the threshold values for severely polluted soil （Ⅲ Soil） in China except Cd higher than that in Ⅲ Soil. The concentrations of trace elements analyzed are higher than the Threshold Effect Level of Interim Sediment Quality Guideline by Canada EPA and are lower than the Probable Effect Level. The assessment by geoaccumulation index shows that the contamination of Cd reached strong level in Dongting Lake. Study on speciation of metals by a BCR procedure indicates that the trace elements （Cu, Zn, Cr, and Ni） analyzed are mainly distributed in residual phases but Pb in Fe/Mn oxhydroxide phase and Cd in soluble and carbonate-bound fraction. The potential risk was the highest in East Dongting Lake based on the calculated contamination factors which are mostly probably caused by the deposition of the trace element pollutants via the Xiangjiang River and the discharge of the pollution sources in the vicinity of East Dongting Lake.     

湖南洞庭湖地区土壤中Hg的来源

Hg污染已成为全球性的环境问题,尤其是Hg对土壤的污染,因其具有隐蔽性、不可逆性和长期性的特点,对陆生生态系统构成潜在的巨大威胁,因此查明土壤中Hg的来源非常重要。运用生态地球化学填图的指导思想,对湖南洞庭湖地区土壤剖面分析和成土过程研究后发现,表层土壤中Hg含量的高低与成土母质中Hg的含量有很好的对应性,成土过程对土壤中Hg的含量也有显著的影响。     

洞庭湖介形类现生种的分布与生态特征

洞庭湖为我国第二大淡水湖,所在区域为研究我国全新世气候演化及全球变化的重要窗口,该区域全新世古气候研究薄弱,未见定量研究。对介形类现生种进行详细生态调查是利用其定量重建古气候的必要前提与基础。以洞庭湖介形类现生种为研究对象,分析其分布与生态特征。该湖介形类包括6属10种,比利时舍氏玻璃介（相似种）Schellencandona cf. belgica、克氏丽星介Cypria kraepelini、布氏土星介Ilyocypris bradyi、豆形豆形玻璃介Fabaeformiscandona fabaeformis、粗糙土星介Ilyocypris salebrosa、喙盲星介（相似种）Typhlocypris cf. rostrata、无偶斗星介Cypridopsis vidua及斗星介属（未定种）Cypridopsis sp.,其中C. sp.包含3个种。这些属种于洞庭湖系首次报道,于湖南省亦是首次。S. cf. belgica与T. cf. rostrata于我国报道均不多见,尤其是后者甚少。S. cf. belgica、I. bradyi及F. fabaeformis为优势种,分布广且丰度高;I. salebrosa分布样点较多,丰度偏低;C. kraepelini、T. cf. rostrata、C. vidua及C. sp.均出现频次不高或很低,只是前二者丰度较高,后二者丰度低。各属种生境参数差别不明显,总范围为水温20.33 ℃,pH值为7.34~8.60,溶氧量5.23~9.01 mg/L,电导率197~391 μS/cm,水深1~8.4 m,主要分布于1~4 m。F. fabaeformis与C. kraepelini分布水深略大于前人认识,这可能与洞庭湖水体流动性较强有关,推测I. salebrosa为一浅水喜暖种。     

洞庭湖河湖疏浚对洪水位影响分析

洞庭湖是长江中游的重要调蓄湖泊,但由于接纳湘江、资水、沅江、澧水四水和长江三口洪水、泥沙,造成河道湖泊泥沙淤积,洪水位抬高,加重湖区的防洪负担,造成严重的洪涝灾害。根据洞庭湖河湖疏浚规划和典型河段疏挖竣工资料,运用水力学和水文学方法对疏浚前后洪水位的变化进行了分析。     

东海北部陆架表层沉积物重矿物组合、迁移路径对底层水团的示踪响应研究

基于东海北部陆架表层沉积物的泥温、粒度分析与重矿物鉴定数据,结合末次盛冰期(LGM)以来的东海海平面演化阶段分析,提取高海面期以来底层水团承载的沉积重矿物空间分布规律与信息记录。结果表明优势矿物种的迁移路径与区域环流系统密切相关,进而可示踪东海北部物质的大致输运方向。依据透明矿物(普通角闪石、帘石类、稳定矿物)、金属矿物(不透明矿物)、片状矿物及自生矿物等优势重矿物种迁移路径的判断和讨论,将研究区初步划分为5类矿物区,分别为冷涡矿物区(Ⅰ区)、黄海沿岸流与跨陆架流矿物区(Ⅱ区)、长江冲淡水矿物区(Ⅲ区)、暖流矿物区(Ⅳ区)和复合矿物区(Ⅴ区)。Ⅰ区受济州岛西南冷涡影响显著,高含量的自生黄铁矿指示了强还原的沉积环境;Ⅱ区是黄海沿岸流与跨陆架流(ECSC)南向输运老黄河三角洲物质的重要通道,帘石类矿物、金属矿物、片状矿物的含量变化可指示输运的路径;Ⅲ区是长江冲淡水东扩的重要通道,普通角闪石、片状矿物、石榴石为示踪的特征矿物;Ⅳ区是陆架水团混合了台湾暖流和对马暖流水体的区域,区内“洁净”的暖流水阻隔陆源物质向东输运,其西侧为物源供给侧,形成优势矿物低值区,东侧物质供给匮乏,海侵改造沉积出露,重矿物及优势矿物种呈高值;Ⅴ区是区域环流系统季节性变化与强度差异影响下的复合作用区,区内矿物学特征与邻区相比无明显优势。从矿物迁移路径的角度认识东海北部陆架的物质输运与聚集过程,可进一步理解优势矿物示踪意义与区域环流系统动力环境的响应机制。     

洞庭熟，天下足：湖南省洞庭湖地区土壤肥力评价

以《湖南省洞庭湖区生态地球化学调查》项目为依托,在洞庭湖区多目标区域地球化学调查的基础上,对N、P、K、B、Mo、Mn、Se等元素全量或有效态含量进行了分级评价,运用层次分析法开展了洞庭湖地区土壤肥力的综合评价。结果表明：湖南洞庭湖地区土壤全氮、全钾含量适中或丰富的区域约占全区的96.5%和99%,全磷含量略低;按照区域地球化学统计原则回归得到了本区的有效氮、有效钾、有效磷、有效钼、有效锰和有效硼的含量,除了有效磷和有效硼含量较低外,其余均为较高的含量水平。本区土壤Se含量丰富,应加强富硒产品开发利用研究。洞庭湖地区土壤肥力综合评价结果为二级以上的面积占全区总面积的65%以上,土壤肥力高。洞庭湖区土壤中N等肥力元素含量普遍较高,有益于农业生产,适合选择重金属元素含量低而肥力元素含量高的地区作为无公害食品基地的选地。     

武汉市东湖周边近地表土壤磁化率特征及其环境意义

测量了武汉市东湖周边3个采样区60个土壤样品的磁化率及24个代表样品的重金属元素质量分数,对土壤磁化率和重金属元素质量分数进行了相关分析与聚类分析,探讨应用土壤磁化率参量及测量技术对大范围区域污染环境评价的指示意义.结果表明,土壤磁化率与重金属元素Ca、Cu、Pb、Sr、Zn质量分数显著相关,相关系数分别高达0.930,0.836,0.864,0.879和 0.879;重金属元素Ba、Cr、Fe、Mg、Mn质量分数与磁化率中度-弱相关,相关系数分别为0.447,0.303,0.557,0.528,0.333.聚类分析结果表明,不同采样区地表土壤的污染源之间存在一定差异.这些结果为应用土壤磁化率(尤其是原位磁化率)测量技术在该区进行大尺度和高精度环境评价提供了基础.     

近50年以来的东洞庭湖沉积物中氮磷硅元素变化与区域环境演变

氮磷硅是水生生物生长所需的生源要素,但过量营养物质输入会导致水体富营养化。长江中下游地区湖泊富营养化已成为区域最严重的生态环境问题之一,已有的研究大多聚焦于氮磷输入对富营养化的影响,而对硅元素的关注较少。文章基于东洞庭湖湖心和湖滨两处浅孔岩芯年代学、总氮（TN）、总磷（TP）、总有机碳（TOC）和生物硅（BSi）分析,并结合流域历史资料数据,揭示东洞庭湖近50年以来的氮、磷、硅元素变化过程,为深入认识人类活动影响下湖泊演化机制提供新线索。研究结果表明,20世纪80年代以来TN、TP和TOC含量均明显增长,主要是由于人为输入氮磷的增加和湖泊内源生产力的提高;生物硅含量呈波动变化。同时,BSi：TN和BSi：TP大幅下降,反映了湖泊中氮磷硅元素非平衡增长过程,硅缺乏现象凸显。BSi：TOC降低反映初级生产力中非硅质藻类（蓝绿藻等）相对增加。氮磷输入增加和大坝对硅的拦截效应会加重水体硅缺乏,进而加剧非硅质藻类增殖风险。