有机污染土壤-地下水系统中的微生物场及多场耦合研究

了解污染场地中微生物群落对有机污染物迁移转化的影响是高效修复治理有机污染场地的基础。自然界中的微生物以“场”的形式通过与水动力场、温度场、化学场等耦合作用,发挥其在维护生态稳定性及物质循环过程中的功能。微生物与有机物关联研究的文献计量分析结果显示,近年来关于微生物和有机物的研究主要集中在微生物群落结构、有机物的生物降解及有机物的迁移转化3个方面及一系列的关联研究中,而关于将微生物以“场”的形式定量刻画微生物在物质循环转化和维持生态稳定性方面作用的研究几乎没有。为此,本文通过研究给出了微生物场的定义,提出了有机污染场地中的微生物场概念模型和数学模型,分析了微生物场的主要影响因素及影响机制,构建了微生物场与水动力场、温度场、化学场之间耦合的本构模型。最后,对微生物场下一步的研究提出了展望。     

近10 a来冻土微生物生态学研究进展

冻土微生物在冻土生物地球化学循环中起着重要的作用, 并且在一定程度上可以指示全球气候变化. 在全球气候变暖的背景下, 研究冻土微生物群落特征及其与环境因子变化的关系是当前热点研究领域. 系统综述了冻土微生物群落的复杂性以及其影响因素、 冻土微生物生态功能及其对碳氮循环的反馈机制、 冻土微生物对环境气候变化的响应机理, 旨在为研究冻土微生物对全球气候变化的响应及其在生态系统中的作用提供参考.     

喀斯特系统生物地球化学循环及对全球变化的响应

生物地球化学循环是地球系统物质循环的核心,是维系地表生态系统稳定和人类社会可持续发展的重要基础。然而,气候变化以及人类的过度干扰可能会显著改变表层地球系统中的生物地球化学循环过程,尤其是脆弱的喀斯特生态系统。特殊的多孔隙关键带结构也加速了喀斯特地区物质循环及其对外界环境变化的响应,影响了不同尺度的物质循环和生物地球化学过程。本研究主要综述了宏观尺度（气候变化）、中尺度（人类活动）和微观尺度（微生物活动）的环境变化对喀斯特地区生物地球化学循环的影响。结果表明多要素变化导致喀斯特地区物质循环受到强烈影响,气候变化、人类活动和微生物活动及其耦合关系对喀斯特地区生物地球化学循环的调控作用具有重要意义。最后,本研究强调了现有研究的局限性并指出未来研究的挑战与方向,即未来应从系统研究（如地球关键带）的视角出发,将多尺度观测－分析与综合模型集成研究并举,从而构建多源多尺度耦合的过程和系统模型,进而为阐明喀斯特系统的演变规律和动力学机制、实现喀斯特地区的生态保护和高质量发展提供理论基础。      

喀斯特地区土壤微生物功能多样性对生态演替的响应——以贵州茂兰国家自然保护区为例

利用BIOLOG ECO微平板法研究了喀斯特地区土壤微生物功能多样性对生态演替的响应情况。在研究区选取具有代表性的4个不同群落演替阶段:原生乔木林、次生乔灌混合林、灌丛、草坡,同时选择一个非喀斯特森林样地作为对照,对选取的不同生态系统土壤的微生物功能多样性进行研究。结果发现,随着乔木林逆向演替到灌丛的过程,微生物活性有逐渐降低的趋势,功能多样性对生态演替响应灵敏,土壤微生物在喀斯特地区比非喀斯特地区总体表现出更高的活性和丰富度,但群落均匀度较低,结构不稳定。主成分分析显示,演替使微生物的代谢模式产生了明显的分异,起主要分异作用的碳源是糖类、羧酸类和聚合物类。颜色变化率和主成分分析综合表明,演替进行到草坡阶段,较大的环境变化可能使土壤微生物采取了r-策略(r-strategistis)。根据逆向演替过程中土壤微生物功能多样性的变化,灌丛阶段可以视为岩溶生态系统整个演替阶段的阈值。     

河流潜流带地表-地下水过程对典型水生生物活动的响应研究进展

河流潜流带是地表-地下水连通和交换的主要区域,地表-地下水过程不仅促进了生源物质的迁移转化过程,还能涵养水源、稳定区域生境,为水生生物提供良好的栖息环境。因此掌握水生生物活动与地表-地下水交换关系是深刻认知和科学保护水生生态系统的关键。本文综述了前人有关水生生物活动反馈于地表-地下水交换过程的研究,例如,底栖微生物形成的生物膜可以吸收或滞留生源物质,改变迁移的时间和路径;水生动物的行为可能通过改变河床渗透系数和孔隙率等物理参数影响各类物质的地表-地下水交换通量;水生植物对水流的阻滞和扰动也会作用于地表-地下水交换过程。基于目前研究,本文提出了该领域的3个未来研究方向：潜流交换和水生生物互馈理论,水生生态功能与地表-地下水相互作用关系,河流潜流带生物-地球-化学耦合过程。     

垃圾场环境中的微生态效应初探

在垃圾堆埋环境中的微生态特征较为复杂,其微生态效应是其中各种超背景聚集有害物质发生降解、转化的表现。它既存在有利于生态环境防护的一面,也存在造成一定时段内局部生态系统中的物质循环失调而引发的生态环境污染。本文对调查的北京市垃圾场地中的典型场地,进行了以细菌总数、大肠杆菌、硝化菌、反硝化菌、硫酸盐还原菌、排硫杆菌、脱氮硫杆菌和铁细菌等为侧重点的微生态特征研究。文中主要基于调查评价和污染治理目的,侧重阐述了上述菌群在相关垃圾场地中的含量分布与效应特征,以期为相关研究或工程治理提供科学依据。     

城市环境水体生态规划问题研究

对城市环境水体生态规划的目标、原则及要求进行了分析,并对城市环境水体生态结构设计的方法进行了讨论.利用生态学的理论与方法,在维护生态系统的完整性和平衡的基础上,根据环境水体的地理位置、不同的功能要求、不同的利用方式、不同的开发潜力,研究生态功能区划、环境水体生态分析,从宏观和微观角度对城市环境水体进行综合规划.通过水体生态系统的结构设计,实现城市环境水体的生态功能和目标,构建良性的、完整的及可持续利用的水体生态系统.     

华南陡山沱期晚期宏体生物生态系统的出现及其意义*

生态系统的演化是生物起源与演化的主要驱动动力之一。在生命演化早期,生态系统的演化大体经历了“微生物席生态系统”、“浮游真核生物生态系统”、“宏体藻类生态系统”、“宏体生物生态系统”和寒武纪及其后较为完善生态系统的演化历程。早期生态系统的演化主要表现为：生物生境从沉积物表层到水体之中再到沉积物内部的扩展,生物种群之间的关系从被动地接受到对环境因子需求的相互竞争,能量传递方式从生物体外摄取或体外同化到体外摄食体内同化,生态金字塔结构由简单到多层次化和复杂化,生物参与对环境的改造能力逐渐增强。随着华南伊迪卡拉纪陡山沱期晚期“宏体生物生态系统”的出现,生物对环境因子需求的竞争性和改造能力大幅度增强,实现了生物体内能量的传递方式,生态金字塔多层次化和复杂化,成为生物迅速演化和其后“寒武纪生命大爆发”的重要转折。     

喀斯特地区城市河流碳、氮同位素特征与人为活动的影响——以贵州省遵义湘江为例

河流是多个生态系统间物质输送的重要纽带,其输送的物质对于环境生态有重大影响.河流物质的地球化学组成反映了流域的水文、降水、岩石、土壤、植被及物理、化学风化和流域的环境变化,通过对河水的地球化学组成研究可以获得有关流域盆地化学风化、生态环境变化和人为活动输入等重要信息[1].     

神农架大九湖微生物群落代谢研究

<正>泥炭湿地是陆地上重要的生态类型,其复杂的生态结构和独特的生态功能使其能保存大量的泥炭沉积以及丰富的环境信息。尽管泥炭湿地面积仅占陆地面积的1/3,但其碳储量却相当于全球土壤碳的30%,大气碳量的一半[1],是陆地生态系统重要的碳库。泥炭湿地微生物群落的代谢直接关系到泥炭沉积物中有机碳的降解和转化[2-3],以及泥炭的沉积速率等,是泥炭湿地碳循环的重要组成部分。笔者对大九湖泥炭地及其湿地湖泊进行现代过程监测,利用Biolog Eco微平板刻画其微生物群落水平     

外源氮输入对草地土壤微生物特性影响的研究进展

大气氮沉降作为全球变化的重要现象之一,沉降量不断增加所带来的一系列生态问题日趋严重.草地作为陆地生态系统的主体类型之一,对大气氮沉降的响应不仅体现在地上植被生长和群落动态的变化,其地下各种生态过程的变化更加值得关注.此外,世界范围内的草地生态系统大部分面临不同程度的退化,草地施氮是寻求草地恢复的有益尝试.综述了大气氮沉降和人为施氮引起的外源氮输入变化对草地生态系统土壤微生物特性(微生物数量、微生物量、微生物呼吸、微生物多样性和土壤酶)影响的研究进展,研究表明:①施氮有利于细菌数量的增加,但对真菌数量的影响甚微或是降低真菌的数量.②长期施氮降低土壤微生物量,但短期施氮的影响效应具有不确定性.③施氮对草地土壤微生物呼吸的影响效应取决于微生物可获得的碳源的量.输入地下的植物碳量增加促进土壤微生物呼吸,输入地下的有机质减少则抑制微生物呼吸.④施氮改变了土壤微生物的群落结构组成和底物利用方式,对土壤微生物多样性的影响表现出负效应.⑤施氮提高了β-葡糖苷酶、磷酸酶和大部分糖苷酶的活性,降低了脲酶的活性.迄今为止,施氮对草地土壤微生物特性的影响效应仍存在很大的不确定性,今后的研究中应开展氮输入对草地生态系统影响的长期试验研究、加强对土壤微生物呼吸的影响研究以及合理确定我国草地生态系统可持续发展的氮饱和阈值,并进一步完善和发展测量土壤微生物多样性的新方法.     

环境地质与地质环境——兼谈长江流域河湖发育变迁环境地质图编图思想

一 环境指周围的境况,如自然环境、社会环境等。环境科学为研究人类在认识自然和改造自然中人和环境之间相互关系的科学。它所研究的环境是指在自然环境的基础上,经过人类不同程度的加工改造而形成的人类生存环境;研究人和生存环境之间物质和能量的交换关系和转化规律以及人类生态系统的演化和发     

山地生态地球化学——定义、进展及展望

生态地球化学是生态学和地球化学相结合的学科,研究自然界中化学、物理、地质和生物过程,以及这些过程之间的相互作用及其对生态系统发生、发展所产生的影响,具体而言生态地球化学通过化学物质在生态系统中的分布、分配、迁移、转化规律研究,评价生态系统状态及发展方向.生态地球化学虽然形成较晚,西方科学家甚至很少用“生态地球化学”这一...     

生态水文科学研究的现状与展望

生态水文科学研究是区域生态系统研究和区域水文科学研究的交叉领域 ,其核心内容是揭示不同环境条件下植物与水的相互关系机理 ,探索各种植被的生态水文作用过程。近年来 ,生态与水文相互作用过程的数学模拟和专门模型研制日益成为重要的发展领域 ,同时 ,生态水文学的研究十分注重尺度效应 ,把在一定尺度上获得的水文与生态原理或模型向其它不同尺度转换已成为最具挑战性的问题。山地生态系统成为全球变化研究最为重要的研究场所 ,开展与全球变化相关的生态系统物质与能量循环、生态过程的梯度效应及其与水文过程的耦合关系、生态系统结构与功能及其变化等方面的研究 ,是生态水文学研究最具活力的方向 ,其中建立包含区域气候变化因素的多元生态过程动态模拟模型 ,并使该模型具有不同时空尺度、不同地貌和生态带的广泛适应性是目前广泛关注的热点问题。     

极端微生物的多样性及应用

极端微生物是一类适应极端环境相对隔离进化的微生物,占据对生命而言接近极限的生态位,在形态结构、生理生化、分子进化机制等方面具有特殊性.文中综述了极端微生物的分布和分类特点,对嗜热、嗜冷、嗜酸、嗜碱、嗜盐和嗜压微生物等六大类群分别进行描述,并分别叙述了其具有的极端环境活性物质和应用价值.     

人类活动引起的营养物质输入对海湾生态环境的影响机理与调控原理

近几十年来,高强度人类活动导致海湾生态环境恶化、生态系统失衡,已严重威胁到海岸带地区经济和社会的可持续发展。营养物质输入是人类活动影响海湾生态环境的关键因素。海湾营养物质来源多样,形态转化多变,生态过程及其效应复杂,营养物质在海湾的迁移转化规律及其对海湾生态环境的影响过程与机理,是国际海洋生态环境研究的前沿。目前,国际海湾生态环境研究主要呈现出如下发展趋势:1从环境质量、生物群落结构等现象研究转向环境变化机理、生态系统结构与功能的响应机制研究;2从对海湾生态环境某个环节的研究转向对海湾生态系统的全过程、系统性研究;3从单纯研究海湾水体转向陆海相互作用的完整性研究,并从管理上提出海陆统筹的要求;4从对海湾生态环境某个时段变化的研究转向生态系统长期连续变化规律的研究。未来应重点开展的研究包括:营养物质在半封闭性海湾长期滞留聚集条件下的迁移转化规律;营养物质变化对海湾生态系统结构与功能的影响过程与机制;基于生态系统水平的海湾综合管理理论体系。     

喀斯特生态系统生物地球化学过程与物质循环研究:重要性、现状与趋势

喀斯特地质与生态系统是地球表层系统中的重要组成部分,其变化将对其他地区以及整个地球系统产生影响.生物地球化学循环是全球和区域变化研究的核心内容,而生态系统的演化与系统内水分和养分的生物地球化学循环密切相关。因此,我们有必要将喀斯特生态系统纳入到更大区域或全球生态系统中进行分析研究,在充分研究认识整个喀斯特生态系统物质生物地球化学循环规律的基础上,进一步研究喀斯特生态系统的全球变化响应或影响机制,为喀斯特生态系统优化调控对策和措施提供科学基础。研究生态系统演化过程中物质的生物地球化学循环规律,是研究植物适生性、物种优化配置和适应性生态系统调控机理的关键基础。在介绍前人工作基础的同时,本文全面而概括地总结了我们近年利用元素、同位素(如δ13C、δ15N、δ34S、87Sr/86Sr)示踪和化学计量学理论和方法对喀斯特生态系统中不同界面和流域中物质的生物地球化学循环及其生态环境效应的研究成果。认识到:喀斯特流域生物地球化学循环活跃,相互耦合,并与流域生态环境变化相互制约;人类活动正干预流域物质的自然生物地球化学循环过程,并导致相应的生态和环境效应;全球变化科学深化有赖于区域生态环境变化及物质生物地球化学循环的研究。这些认识是我们将来系统深入开展喀斯特以及其他流域生态系统物质生物地球化学循环研究的重要方向。     

硫酸盐还原作用调控下砷的环境地球化学行为

<正>天然环境中砷的形态转化与环境的化学条件和生物条件密切关联,铁与硫是影响砷环境行为的重要元素,尤其微生物硫酸还原作用对砷的形态转化具有重要的调控作用。本研究以淹水土壤为例研究了厌氧微生物作用下砷,铁,硫元素的环境行为,及次生产物的相互作用下砷的再分配过程,重点考察硫酸盐还原作用对砷环境行为的影响。研究发现在加硫和无硫添加体系中微生物还原作用都造成了体系中85%以上砷酸盐被转化为亚砷酸盐。在无硫添加体系中微生物促进了砷的释放,释放的砷以是亚砷酸盐为主要形态,在培养     

洪泛湿地系统地表水与地下水转化研究进展综述

洪泛湿地地表水(SW)与地下水(GW)转化关系研究对综合管理湿地水资源具有重要的理论和实践意义。通过洪泛湿地SW-GW转化研究进展的综述,可深入了解国内外SW-GW转化研究的发展过程,有利于把握国际研究的主流趋势,系统掌握该方面研究的前沿手段。总结得出,洪泛湿地是我国诸多生态系统中特色突出的水文系统,其独特的水文变化及洪水脉冲的周期性扰动,使得SW-GW转化的动力学过程促进了洪泛湿地环境系统之间物质、能量和信息的传递与交换,驱动了湿地演变、物质元素循环和生物生长等生态功能的实现。分析认为,洪泛湿地的开放性和复杂性等特点决定了多学科交叉理论与方法成为SW-GW转化研究的流行手段和创新的基本思路。从学科发展趋势和应用需求的角度出发,应结合洪泛湿地多源数据信息与SW-GW耦合数值模型,深入揭示洪泛湿地SW-GW转化的动力学过程及对洪水脉冲变化的响应机制,这既是一个基础性工作,也是一个具有前瞻性的研究,将为湿地水资源、水环境等综合管理与调控提供科学依据,对诠释湿地生态效应内涵具有重要意义。     

生态水文科学古人的现状与展望

生态水文科学研究是区域生态系统研究和区域水文科学研究的交叉领域，其核心内容是揭示不同环境条件下植物与水的相互关系机理，探索各种植被的生态水文作用过程。近年来，生态与水文相互作用过程的数学模拟和专门模型研制日益成为重要的发展领域，同时，生态水文学的研究十分注重尺度效应，把在一定尺度上获得的水文与生态原理或模型向其它不同尺度转换已成为最具挑战性的问题。山地生态系统成为全球变化研究最为重要的研究场所，开展与全球变化相关的生态系统物质与能量循环、生态过程的梯度效应及其与水文过程的耦合关系、生态系统结构与功能及其变化等方面的研究，是生态水文学研究最具活力的方向，其中建立包含区域气候变化因素的多元生态过程动态模拟模型，并使该模型具有不同时空尺度、不同地貌和生态带的广泛适应性是目前广泛关注的热点问题。