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。     

添加秸秆对不同有机含量土壤酸度及缓冲性能的影响

通过向低（LSOM）、中（MSOM）、高（HSOM）及去除（RSOM）有机质土壤中添加玉米秸秆进行室内培养试验，研究秸秆添加量对不同有机质含量土壤酸度及缓冲性能的影响。结果表明，在15℃恒温培养150天后，土壤pH、交换性盐基离子、CEC和盐基饱和度的含量均随着秸秆添加量的增加而上升，交换性H⁺、交换性Al³⁺含量均随着秸秆添加量的增加而降低；其中，秸秆添加量为10~15 g/kg时，LSOM处理中土壤pH增幅、交换性Al³⁺及交换性H⁺含量减幅最大；秸秆添加量为15~20 g/kg时，在MSOM和HSOM处理中土壤pH增幅及土壤交换性Al³⁺、交换性H⁺含量减幅最大；且HSOM处理添加秸秆后对降低土壤酸度效果最好。土壤中添加秸秆后可明显提高土壤酸碱缓冲能力，且土壤对加碱侧表现出的缓冲区间比酸侧明显；土壤的缓冲容量随秸秆添加量增加而升高，且HSOM处理对酸碱缓冲能力 > MSOM处理 > LSOM处理 > RSOM处理。     

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。