华南农产品主产区2005—2014年秸秆露天燃烧污染物排放估算及时空分布

为了解华南农产品主产区秸秆露天燃烧大气污染物排放情况,通过室内模拟试验,实测该地区水稻、小麦、豆类、油菜、玉米、棉花和花生秸秆CO、CO₂、NO_x、C_xH_y和PM_2.5的排放因子,并基于统计年鉴计算出的研究区域农作物秸秆产量和露天燃烧量,对华南主产区4省2005—2014年间秸秆露天燃烧各类污染物的排放总量进行估算,并分析其时空动态变化。结果表明：不同农作物秸秆燃烧时CO、CO₂、NO_x、C_xH_y和PM_2.5的平均排放因子分别为165.32、1 231.76、1.94、38.47 g·kg^-1和7.54 g·kg^-1。2005—2014年,华南农产品主产区农作物秸秆产量范围59.361（福建）~185.890 Mt（云南）;秸秆燃烧量范围13.629（福建）~41.902 Mt（广东）;CO、CO₂、NO_x、C_xH_y和PM_2.5的排放总量分别为18 926.32、149 866.73、153.13、6 467.09 kt和870.33 kt。水稻是研究区域大气污染物的主要来源,对各类污染物贡献率为61.16%~84.83%。研究区域污染物时空分布结果显示,广东全省、广西中部和云南东部是大气污染物单位网格排放高值区,福建全省污染物排放较低且分散。研究区域各省不同污染物排放在时间上的变化存在差异。福建污染物排放呈下降趋势,广东、广西、云南呈上升趋势。     

Pb、Cd和酸胁迫对宽叶雀稗种子萌发、幼苗生长及抗氧化酶活性的影响

土壤酸化和重金属污染是限制离子型稀土矿废弃地植被恢复的主要因素,宽叶雀稗（Paspalum wettsteinii Hack）可在长汀离子型稀土矿废弃地正常生长,可能存在对酸和重金属胁迫特殊的适应机理。鉴于此,以宽叶雀稗为材料,设置不同浓度的Pb、Cd及酸胁迫试验,测定不同胁迫下宽叶雀稗种子萌发特性、幼苗生长及抗氧化酶活性的变化。结果表明,Pb （≥500 mg·L^-1）、Cd （≥50 mg·L^-1）胁迫对宽叶雀稗种子萌发、幼苗生长具有显著的抑制作用（P<0.05）;pH-4.5,pH-5.5对宽叶雀稗种子萌发及幼苗生长有一定促进作用;Pb处理早期超氧化物岐化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性及中后期过氧化物酶（POD）活性均呈先增后减趋势;Cd胁迫早期及晚期的SOD、CAT活性先减后增;酸处理中后期的SOD活性及早中期的POD活性均先减后增,早期及晚期的CAT活性则先增后减。宽叶雀稗抗氧化酶系统在Pb、Cd及酸胁迫下响应机制不同,SOD、POD、CAT活性高低有明显的时间差异和浓度效应。     

Pb、Cd和酸胁迫对枫香种子萌发、幼苗生长及体内抗氧化酶活性的影响

为探讨重金属及酸胁迫下枫香种子和幼苗的生理响应,设置不同浓度的Pb、Cd及酸胁迫试验,测定不同胁迫处理下枫香种子萌发、幼苗生长、抗氧化酶等指标。结果表明:Pb、Cd对枫香种子发芽率无显著影响(P0.05),但对幼苗的生长有显著的抑制效应(P0.05);随Pb胁迫浓度的增加,枫香种子超氧化物岐化酶(SOD)活性下降,第10 d过氧化物酶(POD)、及第4、7 d过氧化氢酶(CAT)活性均呈多项式变化,表现为"升高-降低-升高"的趋势;Cd胁迫显著提高枫香种子的SOD和CAT活性,发芽初期(4 d)POD活性受到抑制,但随胁迫时间延长POD活性显著升高;pH4.5、pH5.5对枫香种子的发芽指数、幼苗生长均有促进的作用;随pH值减小,胁迫第7 d的POD活性及第10 d的POD、CAT活性均显著增加。随胁迫时间的增加,在强酸条件下萌发初中期,枫香种子通过增加POD活性清除体内H2O2对细胞的氧化损伤;丙二醛(MDA)含量整体表现出上升趋势,未萌发种子的MDA含量显著高于胁迫处理(P0.05),说明胁迫造成枫香种子膜脂过氧化严重。综上,CAT活性变化是枫香种子响应Pb、Cd和酸胁迫的主要策略,SOD在枫香种子适应Cd胁迫、POD在枫香种子适应Pb和酸胁迫过程中也发挥了一定作用。     

Pb、Cd和酸胁迫下枫香萌发种子的生理生化变化及其亚细胞结构

为探讨重金属及酸胁迫下枫香种子萌发过程中营养物质的动态变化规律,本研究采用纸培法,设置不同浓度的Pb、Cd及酸胁迫试验,考察种子萌发过程中可溶性蛋白、可溶性糖、还原糖、淀粉酶活性,并结合傅里叶红外光谱(FTIR)图谱变化及透射电镜(TEM)观察了种子胚乳细胞的超微组织结构变化。结果表明:萌发初中期(4、7 d)高浓度的Pb胁迫显著提高了可溶性蛋白含量及β-淀粉酶活性,α-淀粉酶活性则在Pb-500时活性最高(P0.05)。Cd胁迫对淀粉酶活性影响较大,萌发中后期可溶性蛋白、还原糖和可溶性糖对Cd的响应逐渐加强。FTIR分析表明Pb-250处理刺激膜脂和细胞壁果胶中常见的酯类化合物合成,Pb-500、Cd-25处理利于纤维素、半纤维素、多糖、蛋白质等有机物质的合成,以此来增强对铅镉的抗逆性。酸胁迫降低了可溶性蛋白含量,pH-5.5、pH-4.5提高了可溶性糖、还原糖含量及淀粉酶活性。随酸胁迫的增强特征峰变化值下降,pH-3.5处理组峰值略有提升。大部分Pb~(2+)、Cd~(2+)沉积在胚乳细胞细胞壁及细胞质中,细胞区室化作用显著。枫香可在重金属及酸污染的废弃地正常生长,其种子通过渗透物质相互协调及细胞区室化作用对Pb、Cd和酸胁迫有积极的响应。     

基于细胞壁吸附固定特性的小飞蓬耐Cd机制研究

为探究小飞蓬根、叶细胞壁在Cd吸收过程中发挥的作用,以小飞蓬为供试植物,扫描电镜(SEM)观察Cd在小飞蓬组织中的分布及受损情况,通过细胞壁化学改性,利用吸附动力学和傅里叶红外光谱技术(FTIR)对小飞蓬根、叶细胞壁的Cd吸附固定特性进行了研究。扫描电镜结果显示,Cd胁迫下小飞蓬根、叶组织结构排列不规则,并出现晶体堵塞导管的现象,皮层组织是小飞蓬吸附固定Cd的重要部位;经酯化改性、氨基甲基化改性和果胶酶改性后,吸附动力学试验表明根细胞壁对Cd的累积吸附量分别相对降低了49.1%、38.5%和26.1%,叶细胞壁分别相对降低了39.47%、20.14%和30.23%。根细胞壁上的羧基和氨基在Cd吸附中的贡献作用较大,而叶细胞壁上的羧基和果胶在Cd吸附中的作用较明显。利用FTIR表征了小飞蓬根、叶细胞壁上Cd吸附位点的官能团信息后表明,在小飞蓬根、叶细胞壁吸附Cd的过程中,羟基、羧基和氨基是Cd的主要结合位点。其中,果胶为Cd的结合提供羟基官能团,纤维素和半纤维素为Cd的结合提供羧基官能团,而细胞壁蛋白提供了氨基官能团等结合位点。由此可见,细胞壁各组分中的羟基、羧基和氨基提供Cd结合位点,使细胞壁对Cd具有较高的吸附固定能力,是小飞蓬耐Cd的一种重要机制。     

不同温度条件下土壤颗粒组成对宽叶雀稗种子发芽与幼苗生长的影响

为探讨水土流失区表层土壤砂砾化环境对植物种子萌发及幼苗生长的影响,选取我国南方水土保持良种宽叶雀稗为试验材料,设置4个温度梯度(15、20、25、30℃),按不同径级的土壤颗粒组成配制5种不同程度砂砾化的土壤作为种子发芽基质,研究温度和土壤颗粒组成对宽叶雀稗种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:温度和土壤颗粒配比对宽叶雀稗种子发芽与幼苗生长均有显著影响。随着温度升高,宽叶雀稗种子发芽初始时间提前,发芽率稳定所需时间缩短,发芽速率加快;20、25℃时,种子发芽率与发芽势较高,地上部与根系生物量较大;20、25、30℃时,种子发芽指数、活力指数较高,苗高较高,根长较长;长度根冠比随着温度升高先降后升,25℃时最小。宽叶雀稗种子在土壤粗颗粒含量较高(2mm∶1~2mm∶1mm=100%∶0%∶0%)时,种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数均为最低;土壤粗细颗粒含量适中(2 mm∶1~2 mm∶1 mm=25%∶37.5%∶37.5%或50%∶25%∶25%)时,种子发芽指数、活力指数较高。苗高随着土壤粗颗粒含量的增加逐渐增大,根长、长度根冠比则随土壤粗颗粒比例的增加而降低,幼苗地上部与根系生物量则在土壤粗细颗粒含量适中(2 mm∶1~2mm∶1mm=50%∶25%∶25%或75%∶12.5%∶12.5%)时较高,说明土壤粗颗粒比例高有利于宽叶雀稗苗高生长,土壤细颗粒比例高有利于根系生长,土壤粗细颗粒比例适中有利于种子发芽及幼苗生物量的积累。     

生物炭对杉木人工林土壤碳氮矿化的影响

为探讨杉木生物炭输入到土壤中后对土壤碳、氮矿化的影响和机制,通过室内培养实验,研究了单独施用生物炭、凋落物及其配合施用下土壤碳、氮矿化的特征以及可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量的变化。结果表明,生物炭单独施用或与凋落物同时添加到土壤中,均增加了土壤有机碳含量且抑制了土壤有机碳和/或凋落物的矿化。生物炭对DOC的吸附效应导致土壤可利用态碳显著降低,且单独添加生物炭后,土壤微生物生物量碳含量在培养初期显著降低,故这种吸附效应可能是生物炭抑制土壤有机碳矿化的重要原因之一。生物炭单独添加到土壤中在培养结束后(90 d)并未改变土壤氮的矿化量,但在培养过程中,却降低了土壤氮的矿化;然而,无论是否存在生物炭,添加凋落物均显著降低了土壤氮的矿化并增加了微生物生物量氮。这说明,无凋落物存在的情况下,生物炭的固氮效应呈现出短期效应。     

基于无人机可见光影像与OBIA-RF算法的城市不透水面提取

不透水面是一种重要的城市地物类型,及时准确地获取城市不透水面信息对城市的合理规划、生态环境保护及可持续发展具有重要意义.低空无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)作为新型的遥感平台,具有操作灵活、时空分辨率高、受云雾影响小等优点,为中小尺度城市不透水面遥感监测提供了新的技术手段.以无人机可见光...     

丛枝菌根对植物修复重金属污染土壤的功能研究进展

自19世纪60年代,随着工矿企业的迅速发展,土壤污染问题也随之恶化,由于重金属在自然环境中无法被微生物所降解,所以,重金属污染土壤的修复也越来越成为全球关注的重点。丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal AM)是土壤中一类特殊真菌菌丝与植物根系共生所形成的复合器官。地球上大部分有花植物都具有丛枝菌根。在受重金属污染的土壤条件下,菌根结构对土壤中重金属元素的植物稳定以及增强寄主植物抗逆性、促进寄主植物吸收重金属元素方面具有重要作用,因而,在重金属污染土壤的修复中体现出潜在的应用价值。文章综述的主要目的是总结目前丛枝菌根对重金属污染土壤进行修复的策略和技术的研究进展,并对丛枝菌根在植物修复重金属污染土壤的前景进行展望。     

芒萁侵入红壤退化裸地对土壤理化性质和细菌组成的影响

芒萁是最早侵入红壤退化裸地的先锋植物,其侵入过程对土壤环境的改变在退化裸地生态恢复进程中具有重要意义。以福建省长汀县红壤侵蚀裸地为研究对象,分析测定退化裸地中芒萁侵入区和非侵入区土壤理化性质和细菌组成及多样性。结果表明：芒萁侵入裸地显著提高土壤最大持水量、土壤含水率、全碳、全氮、全钾、有机质和pH,并显著降低土壤容重;芒萁侵入区增加根瘤菌目和慢生根瘤菌属等14种土壤优势细菌,变形菌门和甲型(α)变形杆菌的相对丰度显著提高(p<0.05),而土壤绿弯菌门和AD3菌纲的相对丰度显著降低(p<0.05),这些土壤细菌主要功能为化能异养、好氧化能异养和纤维素分解;芒萁侵入裸地显著提高土壤细菌群落结构多样性(p<0.05);芒萁侵入区和非侵入区土壤细菌群落结构差异显著(p<0.05);土壤细菌群落结构的主要影响因子是土壤含水率、全碳、有机质、土壤容重和pH。这些影响因子与疣微菌门、变形菌门、疣微菌纲和甲型(α)变形杆菌纲正相关。综上所述,芒萁侵入后可显著改善红壤侵蚀退化裸地的土壤理化性质,改善土壤细菌群落组成,增加土壤细菌群落多样性和优势菌群,对土壤细菌群落有积极效应。