盐胁迫下盐地碱蓬根系分泌物中化合物的种类和含量研究

在植物的抗逆机理、耐盐基因开发和改善土壤微环境等方面,研究根系分泌物具有重要意义。为了更深入地了解盐地碱蓬(Suaeda salsa)根系分泌物与土壤含盐量的关系,于2020年7月25日,在黄河三角洲土壤含盐量存在显著差异的3处盐沼的盐地碱蓬群落区中,采集生长状态一致的盐地碱蓬全株样品,利用Agilent 7890A/5975C气相色谱质谱联用仪,鉴定盐地碱蓬根系分泌物中化合物的种类和测定其含量。研究结果表明,在土壤含盐量分别为1.5 g/kg、3.5 g/kg和7.0 g/kg条件下,盐地碱蓬根系分泌物中的化合物种类分别为45种、84种和45种,包括酯类、胺类、酮类、苯类、吲哚类、烷烃类、噻唑类、酚类、酸酐类、醛类、酸类、烯类、腈类、醇类、醚类、醌类、吡喃类、盐类和抗氧化剂化合物,而且都以烷烃类化合物的种类居多;随着土壤含盐量的增大,盐地碱蓬根系分泌物中的烷烃类化合物的含量逐渐增大,土壤含盐量为7.0 g/kg条件下的烷烃类化合物含量(54.040%)为盐地碱蓬根系分泌物中各类化合物含量的最大值,酸类和烯类等化合物的含量在不断减小,酯类、酮类、苯类、酚类和噻唑类化合物的含量都在土壤含...     

施加不同量外源氮和互为伴生种下碱蓬和盐地碱蓬生物量变化的野外模拟实验北大核心CSCD

2017年5月2日～6月27日,在黄河三角洲滨海湿地生态试验站中,采用野外模拟实验方法,布设了108根PVC管,在盐地碱蓬(Suaeda salsa)和碱蓬(Suaeda glauca)互为伴生种条件下,移栽两种植物,在每根管中,优势种的种植密度分别为4株和2株,伴生种的种植密度为1株;在无伴生种条件下,优势种的种植密度为1株。考虑黄河三角洲地区氮沉降情况,以尿素作为外源氮,设置了0 g/m^2氮、15 g/m^2氮和30 g/m^2氮3种外源氮输入量,开展了碱蓬和盐地碱蓬的生物量变化研究。研究结果表明,在有伴生种条件下,当每根PVC管中优势种的种植密度为4株和2株时,随着氮输入量提高,碱蓬和盐地碱蓬平均单株生物量都显著增高;在无伴生种的条件下,当外源氮输入量为15 g/m^2氮和30 g/m^2氮时,碱蓬生物量[(58.050±2.560) g/株和(58.740±3.170) g/株]显著高于无外源氮输入[(20.850±0.640) g/株],盐地碱蓬生物量[(82.640±1.330) g/株和(111.960±6.400) g/株]显著高于无外源氮输入[(37.500±1.750) g/株]。外源氮输入量提高促进了盐地碱蓬和碱蓬生物量的积累,盐地碱蓬生物量增加幅度更大,对盐地碱蓬生长的促进作用更强。     

不同补水条件下黄河三角洲湿地恢复情景模拟

针对黄河三角洲湿地退化现状,设计了三种湿地修复水量预案。利用水文模型SOBEK和地下水模型Visual Modflow对不同补水预案下湿地水文过程进行模拟,将水文模拟结果与湿地立地条件、植被条件在景观决策支持模型LEDESS框架下进行集成,对三种补水预案下湿地修复情景进行模拟和评价。研究表明,对黄河三角洲湿地的恢复,根据区域湿地条件差异,其恢复目标及所需要的适宜水量也有所不同。一千二管理区宜采用最大引水预案,提高涉禽鸟类的生境适宜性;黄河口管理区宜采用最小水量预案,同时应降低生境干扰以改善栖息地质量;对于大汶流管理区,中等水量对于涉禽类和游禽类的生境都有较大改善。本研究将水文过程与景观过程进行集成,利用情景模拟方法,为湿地恢复决策提供一种新的尝试。     

石油污染湿地土壤生物修复研究进展

从石油污染湿地土壤生物修复的植物修复、微生物修复和植物—微生物联合修复3方面综合阐述了国内外该领域的研究现状。在采用植物进行石油污染湿地修复时,选择湿地环境下典型植物或者能适应湿地特殊环境的植物品种是常用的也是有效的方法之一。在采用微生物进行石油污染湿地修复时,主要通过投加外源微生物和改变环境因素或施加营养元素刺激土著微生物等方式。植物—微生物联合修复石油污染湿地的方法,则是利用微生物自身作用促进植物生长,从而增加植物吸收、降解污染物的能力。由于植物或微生物的生长对污染物浓度有一个耐受极限,植物和微生物修复的效果主要取决于石油污染物浓度。为此,将湿地的石油污染浓度降到植物—微生物可降解范围内,并提高联合修复的降解效率,将是今后石油污染湿地土壤生物修复研究的重点。     

黄河三角洲盐沼表层土壤有机碳含量、可溶性有机碳含量及其官能团结构特征北大核心CSCD

于2018年7月6~8日,在黄河三角洲芦苇(Phragmites anstralis)盐沼、盐地碱蓬(Suaeda salsa)盐沼、柽柳(Tamarix chinensis)盐沼和互花米草(Spartina alterniflora)盐沼中,分别采集了0~20 cm深度土柱,按2 cm一层,将采集的土柱分层,测定了不同深度土层的有机碳和可溶性有机碳含量;利用傅里叶变换红外光谱仪,分析了土样中可溶性有机碳的官能团结构特征。研究结果表明,芦苇盐沼、盐地碱蓬盐沼、柽柳盐沼和互花米草盐沼表层土壤中的有机碳和可溶性有机碳含量都在0~2 cm深度层最大,随着土壤深度的增加,二者都在逐渐减小,其陆源有机碳的贡献率分别为79.81%、42.73%、63.45%和34.91%,海源有机碳的贡献率分别为20.19%、57.27%、36.55%和65.09%;生长着4种植物群落的盐沼表层土壤中的可溶性有机碳的红外光谱特征类似,其官能团结构以醇酚类和芳烃类为主,还包括脂肪族、烯烃、卤代烃和仲酰胺类;在波数为1580~1660 cm-1与2800~3010cm-1处,芦苇盐沼、互花米草盐沼、柽柳盐沼和盐地碱蓬盐沼表层土壤中可溶性有机碳红外光谱的峰面积比分别为0.13、0.61、2.27和5.14,盐地碱蓬盐沼表层土壤可溶性有机碳中惰性碳含量最大。     

滴灌条件下盐地碱蓬(Suaeda salsa)种植年限对盐碱地土壤盐分离子分布的影响

采用时空转化的方法研究了滴灌条件下不同盐地碱蓬种植年限(0 a、1 a、2 a和3 a)对重度盐碱地土壤盐分及盐离子在0～120 cm土壤剖面的分布特征的影响,为盐地碱蓬在盐碱地中的改良利用提供理论依据。试验结果表明:滴灌种植盐地碱蓬后土壤盐分在剖面的分布发生明显变化,根区(0～40 cm)土壤含盐量随种植年限增加而下降,根底(40～120 cm)土壤则先增加后下降;Na⁺和Cl^-因容易被水淋洗和植物选择性吸收多,根区土壤中Na⁺和Cl^-含量随种植年限增加有显著降低,Ca²⁺和SO₄^2-不易随水移动,淋洗程度低,HCO^-₃和Mg²⁺第2 a和第3 a的淋洗效果明显好于第1 a;经过3 a种植后土壤中毒害离子Na⁺与Cl^-和在表层盐分组成中的比例下降,Ca²⁺比例上升,钠吸附比(SAR)值显著降低。     

石油污染湿地中长链烷烃的微生物降解研究进展

综合阐述了石油污染湿地长链烷烃的微生物降解研究的国内外进展。对长链烷烃的微生物降解机制、影响微生物降解长链烷烃的湿地环境要素、生物表面活性剂和群落结构及近十几年微生物降解长链烷烃的研究等进行了系统讨论。综述表明,从生理生化观察到分子生物学的引入,微生物降解长链烷烃有了突破性的进展;从分子角度来看,好氧微生物和厌氧微生物对长链烷烃不同的降解机制,决定于各自起关键作用的酶;随着长链烷烃降解酶基因序列的确定,基因工程菌成为长链烷烃降解微生物的研究热点;构建出环境适应性强且长链烷烃降解效率高的基因工程菌或者群落,可以有效地应用于石油污染湿地。针对不同石油污染湿地类型,提出相应的修复方案。在采用微生物修复法进行石油污染湿地修复时,应充分考虑湿地生态系统的环境特点和石油污染实际情况。目前,完善长链烷烃降解酶基因库仍是微生物降解长链烷烃的重要研究内容。     

黄河三角洲新生湿地不同生境下翅碱蓬锰和锌含量的季节变化

锰和锌元素是植物生长所必须的微量元素,对植物的光合作用和氮的代谢起到重要的影响;锌元素还与植物生长素——吲哚乙酸的合成息息相关,锰元素则能够调节植物体内氧化还原状况,是盐生植物适应环境不可缺少的元素。于2008年5～11月,在黄河三角洲新生湿地不同生境下,对翅碱蓬(Suaeda salsa)的锰和锌含量与累积的季节变化特征进行了研究。结果表明,中潮滩翅碱蓬和低潮滩翅碱蓬的锰和锌含量分布存在明显差异,中潮滩翅碱蓬不同器官的锌含量都大于低潮滩翅碱蓬,而低潮滩翅碱蓬除了根的锰含量小于中潮滩翅碱蓬外,其他器官的锰含量都大于中潮滩翅碱蓬;二者不同器官的锰和锌含量都具有明显季节变化,其变化模式虽存在一定差异,但整体上都表现为生长初期锰和锌含量较低,之后波动增加;二者枯落物的锰含量变化较为一致,但锌含量差异显著(p<0.05);尽管中潮滩翅碱蓬与低潮滩翅碱蓬不同部位的锰和锌含量间的相关性都未达到显著水平,但不同表现型植被间差异较大,原因可能与其生理生态结构以及对锰和锌元素吸收与利用程度的差异有关。中潮滩翅碱蓬、低潮滩翅碱蓬不同部位的锰和锌储量亦具有明显季节变化,且其变化模式大多符合Gauss曲线;在翅碱蓬生长阶段,根为中潮滩翅碱蓬锰和锌元素的主要储库,其含量分别为(26.23±5.43)%和(2.84±1.06)%;根也为低潮滩翅碱蓬锌元素的主要储库,其含量为(19.58±10.95)%;而茎为低潮滩翅碱蓬锰元素的主要储库,其含量为(42.09±4.08)%。二者枯落物中锰和锌储量,特别是锌储量,所占比例很高,这可能与翅碱蓬生长末期,其地上不同器官中残存的大量锰和锌元素,在其死亡前因移动性较差而无法大量转移有关。研究发现,中潮滩翅碱蓬、低潮滩翅碱蓬不同部位锰和锌含量和储量的变化及差异主要与其生态学特性、不同器官营养功能以及所处生境的水盐状况有关。     

泉州湾湿地南方碱蓬种子水提物总黄酮含量及其抗氧化能力评价

以聚酰胺吸附—硝酸铝显色法测定泉州湾湿地南方碱蓬(Suaeda australis)种子水提物的总黄酮含量,并测定评价其在羟基自由基体系、二苯代苦肼自由基(DPPH·)体系、超氧阴离子自由基体系中的抗氧化活性。结果表明,南方碱蓬种子水提物得率为18.49%;水提物的总黄酮含量为2.74%,显著大于95%乙醇提取物(1.94%)、丙酮提取物(0.62%)、乙酸乙酯提取物(0.51%)、甲醇提取物(0.37%)和石油醚提取物(0.10%)的总黄酮含量。在不同的自由基体系中,南方碱蓬种子水提物对超氧阴离子自由基的清除作用相对很弱,在水提物的浓度为153mg/mL时,清除率仅为30%;但其对羟基自由基的清除能力较强,在施测浓度为20mg/mL时,水提物对羟基自由基的清除率达79.50%,弱于95%乙醇提物(90.98%),强于乙酸乙酯提物(70.35%)、丙酮提物(68.40%)、甲醇提物(65.50%)和石油醚提物(63.18%),其半效应浓度为0.53mg/mL;水提物对二苯代苦肼自由基的清除呈现明显的量效关系,当水提物浓度为200mg/mL时,对二苯代苦肼自由基的清除率可达92.44%,其半效应浓度为57.56mg/mL。可见,南方碱蓬种子水提物具有较高的总黄酮含量和一定的抗氧化能力,具有作为植物源抗氧化剂开发的潜在价值。     

黄河三角洲湿地典型盐生植物群落土壤酶活性研究

选择黄河三角洲湿地盐角草、盐地碱蓬、二色补血草、中亚滨藜、獐毛、星星草6种典型盐生植物群落,研究土壤蔗糖酶、纤维素酶、脲酶、蛋白酶、磷酸酶的活性特征。结果显示:土壤蔗糖酶活性和蛋白酶活性逐渐升高,9月以上各植物群落蔗糖酶活性依次分别为279.05 U/g、291.62 U/g、304.82 U/g、334.60 U/g、333.03 U/g、357.30 U/g,均显著高于6月;蛋白酶活性分别为21.20 U/g、24.01 U/g、25.40 U/g、30.09 U/g、30.89 U/g、33.12 U/g,除盐角草群落外均显著高于6月。9月獐毛和星星草群落纤维素酶活性显著高于6月。所有植物群落脲酶活性先升高后降低,8月达最高,分别为151.65 U/g、165.36 U/g、177.85 U/g、197.30 U/g、189.71 U/g、203.00 U/g,除盐角草群落外,分别显著高于6月。磷酸酶活性7月在除盐角草群落外的其他植物群落中比6月显著提高,后期则变化不大。相同生长期不同植物群落之间,几种酶活性均表现出在星星草和獐毛群落高于盐角草和碱蓬群落。本研究结果可为深入理解滨海湿地不同盐生植物群落土壤特性、盐碱地改良及群落演替等提供相关理论参考和依据。     

芦苇形态结构对黄河三角洲不同生境的响应

植物的形态结构总是与环境相适应。采用光学显微技术和环境扫描电镜技术对黄河三角洲新生湿地河口区和内陆区两种生境下芦苇(Phragmites australis)根解剖结构、叶片解剖和超微结构进行了对比分析。研究结果表明,芦苇叶片和根的形态结构与生态环境有关;两种生境下,芦苇叶片上表皮均有明显泡状细胞群分布,芦苇上下表皮均有气孔分布,且下陷;在河口区,芦苇叶片维管束鞘细胞近上表皮处有较大程度延伸,下表皮处常延伸至近表皮,呈开放状态,叶片表面常有蜡质覆盖;在内陆区,芦苇叶片维管束鞘细胞较大,有的为两层;此外,河口区芦苇根的中皮层细胞分化为明显的通气组织,内皮层凯氏带明显,而内陆区芦苇根的中皮层细胞排列规则,呈辐射状。芦苇在适应不同生境时其形态结构所发生的变化是不同的。叶片维管束鞘细胞的延伸、表皮被蜡质和根中通气组织、凯氏带等结构是芦苇适应河口区盐胁迫的结果;而叶片维管束鞘细胞增大、细胞层数增加和根的中皮层细胞辐射状排列是芦苇适应干旱胁迫的结果。     

植物残体干扰对黄河河口高潮滩盐沼芦苇生长的促进作用

为研究植物残体干扰对黄河河口高潮滩盐沼芦苇生长的影响,在黄河河口高潮滩盐沼中分别选择典型的植物残体干扰斑块和未受干扰的自然群落,调查了其中芦苇（Phragmites australis）的形态特征及其种群的密度和生物量,并取样测定了土壤盐度、含水量、容重等土壤物理、化学性质,运用方差分析方法研究了植物残体干扰对芦苇的形态特征及其种群的密度和生物量的影响以及对土壤性质的影响。结果表明,植物残体干扰斑块中芦苇种群的密度、生物量等明显高于未受干扰的自然群落,芦苇的形态特征也明显优于未受干扰的自然群落。这说明植物残体干扰对芦苇生长产生了明显的促进作用。在植物残体干扰斑块中,土壤盐度、容重显著低于自然群落,说明植物残体干扰对黄河河口高潮滩盐沼芦苇的生长起到的促进作用,可能是通过改善土壤环境,缓解物理胁迫而产生的。     

黄河口滨岸潮滩不同生境下翅碱蓬氮的累积与分配特征

2008年5～11月,采用定位研究方法对黄河口滨岸潮滩不同生境下翅碱蓬(Suaedasalsa)氮的累积与分配特征进行了研究。结果表明,中潮滩翅碱蓬(JP1)和低潮滩翅碱蓬(JP2)不同器官生物量均具有明显季节变化特征,总体表现为JP1高于JP2,二者枯落物量均呈递增变化;JP1、JP2根、茎和枯落物的全氮(TN)含量在生长季均呈递减变化,符合指数衰减模型,而叶的总氮(TN)含量波动变化明显;二者不同器官及枯落物的氮累积量和累积速率(VN)季节变化明显,JP1地上部分的氮累积量和VN一般明显高于JP2,且二者地上部分氮累积量和VN均明显高于地下;JP1、JP2不同部分的氮分配比差异明显,其中叶的分配比最高,分别为(46.91±16.97)%和(55.21±9.79)%,说明叶是翅碱蓬重要的氮累积器官;二者氮的年吸收量和最大现存量分别为5.29g/m2、2.63g/m2和13.76g/m2、3.19g/m2;二者氮的吸收系数(0.0145和0.0065)均较低,而利用系数表现为JP2(0.8243)>JP1(0.3844),JP1在氮的吸收方面要强于JP2,而在利用方面却低于JP2。JP1和JP2生物量、TN含...     

基于典范对应分析的黄河三角洲滨海盐渍区土壤特征和芦苇湿地恢复研究

选取典型的黄河口滨海盐渍区碱斑裸地、自然演替和人工调控恢复的芦苇湿地为研究对象,采用典范对应分析不同恢复阶段的芦苇群落特征和对应的立地环境条件,探讨了影响芦苇湿地恢复的关键因子。结果表明:恢复过程中土壤中Na+、Cl-、SO42-、Mg2+、Ca2+和K+离子的绝对含量逐渐减少,HCO3-逐渐增加;土壤pH值与可溶性Ca2+含量呈互为增减的关系。全氮、有机质含量随着芦苇正向演替呈逐渐增加的趋势,全磷含量差异较小。环境因子中的土壤含盐量TS、氯硫比(Cl-/SO42-)、钠吸附比(SAR)、K+与样地群落特征第1排序轴呈显著的正相关性,而与水深、恢复时间、pH值、土壤有机质(OM)呈显著的负相关性。植物生长指标中芦苇株高与盐渍化指标TS、Cl-/SO42-、SAR、K+呈显著正相关,与覆盖度、生物量与WD、RS、pH、OM指标呈正相关。确定了盐度、氯硫比、Na+及水深是影响该区芦苇湿地恢复的主要制约因子。     

黄河三角洲新生湿地植物群落分布格局

为阐明黄河三角洲新生湿地植被群落的分布格局,以1996年后新淤积形成的湿地植被为研究对象,选取9个典型植被群落过渡带,测定分析其群落数量特征,以期能为更好的保护与管理黄河三角洲新生湿地提供数据支持。调查结果显示：黄河三角洲新生湿地植被群落沿河向海的方向呈同心环状发展,呈现出较明显的条带状。自河岸向海岸,植物的耐盐性逐渐提高。草本植物自河岸、海岸向中心陆地演替,而木本植物则由中心陆地向河岸、海岸演替。物种丰富度及香农-威纳（Shannon-Wiener）多样性指数自河岸向海岸,先升高后降低。土壤含盐量的变化与植物群落的组成结构之间具有密切关系,这说明土壤含盐量是影响黄河三角洲新生湿地植被分布格局的主要因子。     

闽江河口湿地芦苇和互花米草生物量季节动态研究

通过对闽江河口湿地芦苇(Phragmites australis)和互花米草(Spartina alterniflo-ra)群落特征和生物量的调查,结果表明:2种植物株高和密度呈显著负相关.芦苇地上部各构件生物量最大值出现在夏季,其值为1 524.8±78.85 g.m-2;互花米草最大值出现在秋季,其值为3 037.2±248.78 g.m-2.互花米草地上生物量显著大于芦苇(P<0.05),但立枯量无显著差异(P>0.05).2种植物地下生物量均为0~15 cm>15~30 cm>30~60 cm;芦苇夏季各层生物量极显著大于其他季节(P<0.05),互花米草地下各层生物量在冬季达到最大,生长季节逐渐下降,夏季最小.芦苇和互花米草总生物量积累动态呈典型的单峰值曲线,总生物量互花米草高于芦苇,但二者差异不显著.随着入侵时间推移,互花米草总生物量还要持续增长.     

黄河三角洲滨海湿地的景观格局空间演变分析

利用GIS技术、RS影像和Fragstats3.3等景观统计软件,从景观面积变化、景观斑块特征和景观整体水平格局等方面,对比研究了黄河三角洲2000年和2009年湿地不同时空尺度的景观格局变化。结果表明:10 a间黄河三角洲滨海湿地海岸线和陆地面积整体呈增长趋势,天然湿地面积急剧减少,平均分维数大部分降低,湿地景观破碎度降低,多样性和均匀性指数增加,蔓延度指数增加。湿地景观格局指数的变化反映了旱田及水田的大面积种植,盐田养殖业的大力发展以及石油开采等人为活动对景观格局的深刻影响,人类活动已经成为黄河三角洲滨海湿地景观格局变化的主要驱动因子。     

黄河三角洲滩涂湿地夏季大型底栖动物多样性分析

2008年7月,采用野外取样和室内分离、鉴定相结合的方法,对黄河三角洲滩涂湿地底栖动物进行了调查,并利用物种丰富度指数（Margalef）、物种多样性指数（Shannon-Weiner）、均匀度指数及生态优势度指数对该湿地内4个环境梯度带9类典型生境的大型底栖动物多样性进行了分析。结果表明,黄河三角洲滩涂湿地夏季共发现大型底栖动物36种,8纲28科29属,隶属于节肢动物门、软体动物门及环节动物门;其生物量为节肢动物最高,软体动物次之,环节动物最低。随着河口滩涂湿地从水生生境过渡到旱生生境,大型底栖动物MargMef指数和Shannon—Weiner指数均呈减小趋势,表现为潮间淤泥海滩最高,芦苇（Phragmites arustralis）湿地次之,海防林带最小。均匀度指数的变化范围为0．45～1．00,表现为芦苇湿地最高,潮间淤泥海滩次之,海防林带最低。生态优势度表现为海防林带最高,盐碱滩涂次之,而水生生境的潮间淤泥海滩与芦苇湿地最低。     

基于水位控制的黄河三角洲退化滨海湿地恢复及其短期效应

针对黄河三角洲滨海湿地严重退化盐碱化问题,于2015年5月设计实施了微地形改造营造和水位控制相结合的生态恢复方案,并评估了恢复工程的初步效果。结果表明:生态工程实施3个月后,恢复区植被、水域和裸地面积发生显著变化,植被比例从18.8%上升到30.5%,水域比例从7.4%上升到53.2%,裸地面积从73.8%降低到16.3%,湿地的改善为鸟类提供了多样化的生境。底栖动物从无到有开始拓殖,至2015年9月已发现大型底栖动物14种。自2015年9月至2016年3月,共有35种鸟类,包括13种重点保护鸟类在该区域栖息觅食。相对于简单围封补充淡水的传统恢复方式,本研究设计的生态恢复方案效果更为显著,在该区的生态恢复和重建中具有一定的推广价值。