Investigation of environmental and land use impacts in forested permafrost headwaters of the Selenga-Baikal river system,Mongolia - Effects on discharge,water quality and macroinvertebrate diversity

Headwater streams play a major role for provision of ecosystem services, e.g. drinking water. We investigated a high-altitude headwater catchment of the Kharaa River (including 41 1st-order rivers) to understand the impact of land cover (especially forest cover), environment and human usage on runoff, chemical water quality and macroinvertebrate fauna in a river basin under discontinuous permafrost conditions in an arid, sparsely populated region of Mongolia. To verify our hypotheses that different landuses and environmental impacts in permafrost headwaters influence water quality, we investigated 105 sampling sites, 37 of them at intermittent stream sections without water flow. Discharge was positively impacted by land cover types steppe, grassland and forest and negatively by shrubland, forest burnt by wild fires (indicating a reduction of permafrost) and slope. Water quality was affected by altitude, longitude and latitude, shrub growth and water temperature. Shannon diversity of macroinvertebrates was driven by water temperature, iron content of the water, flow velocity, and subbasin size (adjusted R² = 0.54). Sample plots clustered in three groups that differed in water chemistry, macroinvertebrate diversity, species composition and bio-indicators. Our study confirms that steppes and grasslands have a higher contribution to runoff than forests, forest cover has a positive impact on water quality, and diversity of macroinvertebrates is higher in sites with less nutrients and pollutants. The excellent ecological status of the upper reaches of the Kharaa is severely threatened by forest fires and human-induced climate change and urgently needs to be conserved.     

Hydrodynamic method for estimating production carrying capacity of coastal finfish cage aquaculture in Southeast Asia

This paper presents the development of a simple and generally applicable hydrodynamic method for the estimation of production carrying capacity (PCC) of coastal finfish cage aquaculture. Dimensional analysis was used to find significant and general interdependencies between the hydrodynamics at fish farm locations and particulate wastes deposited on the seafloor by fish farms. Modeled ratios of deposition to emission of particulate wastes underneath fish farms were found to be primarily a function of the flow Reynolds numbers at the farming locations and the non-dimensional settling velocity of emitted wastes. In the non-dimensional model, farming conditions include daily feed rate, proportion of unconsumed feed, and carbon content in feed and fish feces. The relationship can be used to estimate the PCC of floating net cages imposing a threshold value for deposition. Results of in-situ assessments of the benthic impacts of several fish farms in an aquaculture site in the northwest of Bali, Indonesia were used to validate and demonstrate the effectiveness of the method. Predicted results were able to clearly identify fish farms operating beyond ecologically sustainable carrying capacity. The proposed method has broad applicability and could help make decisions regarding the estimation of production potential of individual farms in pristine areas, for providing first estimates in sites that have scarce data, and for assessment, expansion, and optimization of the currently operating aquaculture sites in Southeast Asia, China and potentially other data-poor island nations. As the method relies on dynamic models, it enables straightforward assessments over the entire aquaculture region.     

面包面团发酵性能研究

面团的发酵性能直接影响面包的品质,本研究考察了酵母、糖和食盐用量对面包面团发酵性能的影响,分析了面团在发酵过程中pH值和体积的变化。通过试验发现,面团的发酵速度与酵母和糖的用量成正比,但是过多的酵母和糖均会降低面团的持气性;加入一定的食盐会抑制面团的发酵,而适量的食盐却能在一定程度上改善面团的持气性。通过酵母、糖、食盐的配比试验发现,当酵母添加量为1.0%、糖添加量为10%、盐添加量为10%时,面包面团具有最佳的发酵效果和持气性。     

玉米叶片表皮蜡质相关性状的全基因组关联分析

为发掘玉米叶片表皮蜡质合成与调控相关基因，以218份由温带、亚热带和热带自交系组成的关联群体为材料，在原阳对其3个生物学重复叶片表皮挂水能力进行调查，利用1.25 M覆盖玉米全基因组的SNPs进行Q、K和Q+K这3种模型下的全基因组关联分析。结果表明，Q模型较K模型和Q+K模型能更好地评价叶片表皮的挂水能力。Q模型下，共检测到88个覆盖玉米9条染色体的显著SNPs（P ≤ 2.04E-6），88个SNPs分布于47个QTLs内，单个QTL可解释13.6%~45.6%的叶片挂水能力表型变异，47个QTL内共有97个候选基因，其中，77个具有功能注释。位于第2染色体上的转录因子NAC77（GRMZM2G018436）和第3条染色体上的亚油酸酯氧合酶（GRMZM2G156861）编码基因，是叶片表皮蜡质性状的重要候选基因。     

添加槐花粉对白三叶青贮发酵品质的影响

采用单因子随机设计，研究添加不同比例的槐(Sophora japonica)花粉对白三叶 (Trifolium repens)青贮发酵品质的影响，以期为槐花应用于青贮饲料生产提供科学依据。分别设置白三叶单独青贮(C)、95%白三叶 + 5%槐花粉青贮(T1)、90%白三叶 + 10%槐花粉青贮(T2)、85%白三叶 + 15%槐花粉青贮(T3)、80%白三叶 + 20%槐花粉青贮(T4)共5个处理。结果表明，白三叶单独青贮品质较差，添加槐花粉提高了青贮原料的干物质、水溶性碳水化合物含量和发酵系数，降低了缓冲能值，使得青贮后的感官评分、乳酸、乳酸 ? 乙酸、干物质、水溶性碳水化合物、粗蛋白质含量显著提高(P ≤ 0.05)，pH、氨氮 ? 总氮、乙酸、丁酸含量显著降低(P ≤ 0.05)。综合考虑，80%白三叶 + 20%槐花粉青贮能获得良好的青贮品质。     

塔里木河上游棉区不同类型盐土阳离子交换量分布特征及影响因素

【目的】研究塔里木河上游棉区不同类型盐土CEC的分布状况及影响因素。 了解不同类型盐土土壤特性及肥力状况,为新疆南疆干旱区盐土改良利用提供理论依据。【方法】以阿拉尔绿洲草甸盐土(MeS)、沼泽盐土(MaS)、残余盐土(ReS)、洪积盐土(PrS)、棕漠林盐土(DeS)5种典型盐土为对象,研究该流域不同类型盐土阳离子交换量(CEC)的剖面分布规律,分析盐土CEC的影响因素,并利用灰色关联法对盐土CEC与土壤理化性质之间的关系进行了量化。【结果】该区盐土CEC在2.02～25.54 cmol/kg,平均值为12.39 cmol/kg,CEC随剖面深度的变化规律各类型盐土有所不同,不同类型盐土CEC大小依次为MeS> ReS > DeS > PrS > MaS。粘粒是干旱区盐土CEC的主要来源;pH、CaCO₃、盐基总量(TEB)和碱化度(BSP)与盐土CEC呈极显著正相关,是盐土CEC的主要影响因素,其中CaCO₃对盐土CEC的贡献不容忽视;盐土有机质(SOM)含量极低,对盐土CEC未表现出显著性影响;交换性钙饱和度(CaSP)、交换性镁饱和度(MgSP)及交换性钾饱和度(KSP)对盐土CEC有显著的抑制作用。【结论】塔里木河上游棉区不同类型盐土CEC有显著差异,不同类型盐土保肥、供肥及缓冲性能不同。pH、CaCO₃、TEB和ESP是CEC主要贡献因子,SOM对盐土CEC无显著的影响。     

北方草地及农牧交错区草地植被碳储量及其影响因素

【目的】 草地生态系统在全球碳平衡中有重要的意义,草地植被碳库及其变化机制研究是植被生态学的重要命题。本文研究北方草地和农牧交错区草地植被碳密度及其空间格局,解析不同区域草地植被碳密度的关键影响因素,分析了气候、土壤、放牧等因素对地上地下植被碳库的相对贡献。【方法】 基于2002—2009年北方草地及农牧交错带草地植被调查数据,结合同期MODIS/NDVI遥感影像和1﹕100万草地类型图,建立了我国主要草地类型的生物量估算模型;整合野外考察数据和前人研究结果,探讨了研究区地上地下生物碳库及其空间格局;基于研究区255个县级行政单元,分析了不同类型草地植被碳库与气候要素、土壤要素及家畜承载量的关系,应用一般线性模型（GLM）解析了不同影响因素对草地碳密度的相对贡献。【结果】 （1）北方草地与农牧交错区草地地上平均生物碳密度为36.9 g C·m^-2,地下生物碳密度为362.9 g C·m^-2,地下生物碳密度高于地上10倍,均呈从东到西递减的趋势,频率分布图基本服从对数正态分布,不同草地类型的生物碳密度存在明显差异;（2）整个研究区及草原亚区、荒漠亚区、农牧交错亚区内,地上生物量与年降水量（MAP）呈极显著正相关、与年均气温（MAT）均呈极显著负相关,与土壤黏粒含量（Clay%）呈显著正相关、与土壤砂粒含量（Sand%）呈显著负相关,整个研究区家畜承载量与草地地上生物量之间呈极显著正相关;（3）一般线性模型（GLM）分析结果表明,年平均降水量（MAP）、年均气温（MAT）、土壤黏粒含量（Clay%）、放牧强度对地上生物量空间变异的解释率分别达到29.6%（P<0.001）、5.8%（P<0.001）、0.8%（P<0.05）、1.3%（P<0.001）;地下生物量的空间变异主要来自于年降水量（MAP）、年均气温（MAT）、土壤砂粒含量（Sand%）,对方差的解释率分别达到12.1%（P<0.001）、6.8%（P<0.001）、1.9%（P<0.005）,放牧强度没有明显贡献。【结论】 气候条件尤其是年降水量是草地生物量碳库的主要影响因素,但对地上生物量影响更为明显;土壤质地对植被生物碳库也有显著贡献,尤其对地下生物量的影响更加显著;放牧强度只能解释地上生物量变化的1.3%、对地下生物量没有显著贡献,这一发现意味着气候对生物量碳库的贡献远大于放牧影响。     

系统动力学模型在吉林省水资源承载力的仿真应用

水资源短缺和水环境污染作为水资源危机的主要内容,在吉林省社会经济发展过程中广泛存在。对此,从人口、经济、生态、水资源和水环境等5个子系统,建立吉林省水资源承载力系统动力学模型,通过设计现状延续型、节约水量型、环境保护型、综合协调型4种情景,模拟2016-2025年吉林省水资源承载力。结果显示:现状延续型在水量和水质两要素均最差,为最劣方案;节水水量型和环境保护型分别在缓解水资源供需压力和改善水环境质量上有所建树,为非劣方案;综合协调型在水量和水质两要素均表现优异,为最优方案;2025年4种方案的水资源承载力排序为综合协调型>环境保护型>节约水量型>现状延续型。     

益生菌制剂对凡纳滨对虾生长、营养代谢及抗氧化能力的影响

【目的】研究饲料中添加地衣芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌对凡纳滨对虾生长性能、营养代谢及抗氧化能力的影响。【方法】将凡纳滨对虾幼虾随机分成3组,对照组投喂仅用蛋白液包裹的基础饲料,试验组分别投喂含活菌量达10~8 CFU/g的凝结芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的试验饲料,养殖周期为28 d。于试验第7,14,21和28天取样,测定血清总蛋白(TP)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、一氧化氮(NO)含量及谷氨酰胺合成酶(GS)、苹果酸脱氢酶(MDH)、脂肪酶(LPS)、已糖激酶(HK)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、一氧化氮合酶(NOS)活性和总抗氧化能力(T-AOC);试验结束后测定凡纳滨对虾的生长性能和肌肉营养成分。【结果】(1)与对照组比较,2个试验组凡纳滨对虾的终末体质量显著提高(P0.05),饲料系数显著降低(P0.05),肌肉中粗蛋白质、肌糖原含量和呈味氨基酸总量显著提高(P0.05);凝结芽孢杆菌组血清中TP、TC及TG含量与对照组差异显著(P0.05),地衣芽孢杆菌组TG含量显著高于对照组(P0.05)。(2)凝结芽孢杆菌组GS活性在试验第14天显著高于其他2个组(P0.05);2个试验组HK活性在第21天显著高于对照组(P0.05);凝结芽孢杆菌组MDH活性在第21天显著高于对照组(P0.05);2个试验组LPS活性在第7天显著高于对照组(P0.05),2个试验组之间无显著差异(P0.05)。(3)凝结芽孢杆菌组T-AOC活性在试验第7天最高(55.21 U/mL),地衣芽孢杆菌组在第14天最高(45.08 U/mL),均显著高于对照组(P0.05);2个试验组CAT活性在第21天最高,SOD活性在第7天最高,均显著高于对照组(P0.05),而2个试验组之间无显著差异(P0.05);凝结芽孢杆菌组GSH-PX活性在第28天最高(957.30 U/mL),地衣芽孢杆菌组在第21天最高(932.25 U/mL),均显著高于对照组(P0.05);凝结芽孢杆菌组NOS活性和NO含量均在第14天最高,显著高于对照组(P0.05);地衣芽孢杆菌组NO含量在第28天最高,显著高于对照组(P0.05)。【结论】地衣芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌均可作为饲料添加剂使用,提高凡纳滨对虾的生长性能,增强其营养物质代谢水平,提高其抗氧化能力。     

山西省畜禽粪污土地承载力及粪尿替代化肥潜力分析

为明确山西省畜牧业的发展规模,优化畜牧业发展的空间格局,进一步为山西省农牧业实现绿色发展提供科学依据。研究基于农牧生产系统养分平衡的方法,测算了山西省县域尺度的畜禽粪污土地承载力。结果表明,山西省的种植业与畜牧业发展规模在空间上存在一定的错位,种植业发达的地区主要分布在省域南部和中部的区县,而畜牧业发达的地区则分布在省域北部、中部和东南部的区县;山西省当前的畜牧业发展规模折合为2 371.77万猪当量,以粪尿氮作为约束指标,山西畜牧业可发展规模为5 976.01万猪当量;以粪尿磷(纯磷,下同)作为约束指标,山西畜牧业可发展规模为7 212.27万猪当量。综合粪尿氮磷承载力指数结果分析,超载区域主要分布在省域北部种植业欠发达的区县和省城太原周边的区县;全省粪尿氮、磷的有效供给量分别为18.28万t和3.15万t,可以分别有效替代氮、磷肥39.79%和33.21%。无论以粪尿氮或磷作为约束指标,山西畜牧业整体上仍有较大的发展空间,可适度增加畜禽养殖规模,但需要关注城市近郊区县的畜禽粪尿氮磷的环境排放和大中型养殖企业的点源污染问题。在畜禽粪尿养分资源管理策略上,则应考虑优化农牧业生产布局和区域间协同管理。