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[硕士论文] 卢航
环境科学 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:鞘酯单胞菌(sphingomonads)作为能够降解广泛的芳香族化合物(如各类多环芳烃)的一类细菌,具有良好的生物修复潜力。然而,细菌在环境中常常面临高温、干旱、盐碱和营养贫乏等环境压力,因此可能影响菌体生长和存活,导致污染修复效率降低。由乌苷四(五)磷酸(guanosine tetraphosphate和guanosine pentaphosphate,统称(p)ppGpp)介导的应激反应能够协调细菌的生理代谢活动,从而保证细菌可在胁迫条件下生存。在sphingomonads中,(p)ppGpp由Rsh蛋白合成和水解。鉴于细菌的群体感应(Quorum sensing,QS)能够调控细菌的一系列生理活性,研究sphingomonads的rsh基因对QS信号分子积累的影响可为今后在恶劣环境中将sphingomonads作为降解污染物的生物材料提供理论依据。sphingomonads的QS信号分子主要为酰基高丝氨酸内酯(acyl-homoserine lactone,AHL)。目前,对sphingomonads的rsh基因和AHL的关系的探究存在着大片空白,虽然sphingomonads的基因组中常常含有多对luxI/R同源基因,尚未对含多对luxI/R同源基因的菌株进行相关的研究。
  本研究先以Novosphingobium pentaromativorans US6-1为研究对象,利用rsh基因敲除突变株△rshUS6-1研究rsh基因缺失对AHL积累的影响。根据qRT-PCR,信号分子降解实验和转录组数据进一步探究具体的分子机制。考虑到sphingomonads常常含有多对luxI/R同源基因,选取Sphingobium sp.SYK6作为研究对象,分别在富营养和寡营养的条件下研究rsh基因缺失对信号分子积累的影响,由此比较rsh基因缺失对基因组含一对或多对luxI/R同源基因的sphingomonads菌株的影响。本文得到了如下结论:
  (1)△rshUS6-1在生物膜和静置培养条件下均不再积累AHL信号分子,表明rshUS6-1是N.pentaromativorans US6-1积累AHL信号分子的必需基因。RshUS6-1主要通过ppGpp影响AHL信号分子积累。突变株无法积累AHL信号分子的原因为novIUS6-1和novRUS6-1在指数生长期时表达量显著下降,且与信号分子降解无关。
  (2)通过分析△rshUS6-1和US6-1野生株的转录组数据,推测编码胞质外功能σ因子σE的基因表达降低,编码DksA、RNA降解酶和Lon蛋白酶的基因表达升高是导致novIUS6-1和novRUS6-1的表达量下降的原因,这些潜在的分子机制可为今后深入研究sphingomonads的应激反应对QS的影响提供参考。此外,RshUS6-1虽然负调控多环芳烃降解相关的基因表达,但能帮助细菌更好地应对环境压力,提高生存能力,从而间接提高细菌的多环芳烃降解效率。RshUS6-1是否通过AHL信号分子影响多环芳烃的降解有待进一步研究。
  (3)菌株SYK6在富营养条件下产生4种AHL信号分子(3-OH-C6-HSL、3-OH-C8-HSL、C8-HSL、C14-HSL),其中3-OH-C8-HSL为主要的信号分子。在寡营养下,只产生2种AHL(3-OH-C8-HSL和C14-HSL),其中C14-HSL为主要的信号分子。结果表明SYK6面对不同的营养环境时积累不同的AHL信号分子。△rshSYK6在两种条件下仍然积累AHL信号分子。在富营养条件下,△rshSYK6和WTSYK6的各类AHL信号分子之间的浓度比例相似,但△rshSYK6的AHL浓度更高,原因可能是其生物量更多;寡营养时,WTSYK6的AHL种类更多,浓度更高。进一步在转录水平研究luxI/R同源基因的表达量,发现rshSYK6缺失会导致这些基因的表达量下降,但大部分基因表达量在寡营养时的下调幅度更大,且在不同的营养环境中下调最明显的基因不同:在富营养环境中为sphR1,在寡营养环境中为sphI1。染色体上的sphI2在任何营养条件下的表达量相似,因此可能不受RshSYK6的调控。以上结果表明,rshSYK6缺失在寡营养条件下对SYK6的信号分子积累的影响更大。通过比较US6-1、SYK6和之前报道的sphingomonads菌株中rsh基因缺失对于AHL信号分子积累的影响,发现菌株的基因组上存在一对或多对luxI/R同源基因时,rsh基因缺失产生的影响存在较大差异。只存在一对luxI/R同源基因时,rsh基因是AHL信号分子积累的必需基因;存在多对luxI/R同源基因时,虽然缺失rsh基因会对luxI/R同源基因的表达造成不同程度的降低,但突变株依旧积累AHL信号分子,这可能与不受rsh基因调控的luxI/R同源基因有关。这一现象在sphingomonads中是否具有普遍性仍然有待进一步的实验验证。
[博士论文] 吴玲
地理学;环境地理学 南京师范大学 2018(学位年度)
摘要:氮素的输入及富集是导致内陆淡水湖泊富营养化的重要原因之一。硝化-反硝化偶联作用可将无机氮转化成气体排入大气,降低水体环境中氮素的含量;硝化过程是水体发生反硝化过程的前提,对于维持湖泊生态系统氮素平衡具有重要意义。氨氧化及亚硝酸盐氧化微生物参与并执行了硝化过程,其广泛分布于陆地、海洋、淡水等自然生态系统中;目前,上述功能微生物在富营养化湖泊中的分布、群落组成与功能活性仍不清楚,其主要影响因子也不明确。
  本研究以太湖为研究区域,采集不同富营养化程度的水体及沉积物样本,联用15N稳定同位素示踪技术、13C稳定同位素核酸探针技术、高通量测序技术等手段,研究富营养水平、含氧量、温度、氮输入量等因子对太湖沉积物硝化过程及硝化微生物的影响。主要研究结果如下:
  (1)以太湖氮输入量较高的中度富营养化梅梁湾湖区表层沉积物(0~-2cm)为材料,基于15NH4NO3与NH415NO3双标记示踪技术及FLUAZ模型,实验室模拟太湖水体不同温度(10℃、20℃与30℃)构建培养实验。结果发现:10℃、20℃和30℃培养条件下,梅梁湾沉积物初级硝化速率分别为3.83、4.46和12.46mg Kg-1d.w.s d-1,初级反硝化速率分别为4.14、14.93和15.23mg K g-1d.w.s d-1,偶联脱氮效率分别为10.10%、35.55%和37.21%。不同温度显著影响了沉积物初级硝化速率(P<0.001)、反硝化速率(P<0.001)和偶联脱氮效率(P<0.001)。且在相同培养温度下,沉积物初级硝化速率与NH4+-N(P<0.05)及TOC含量(P<0.05)显著相关,初级反硝化速率与PNR(P<0.05)及NO3-值(P<0.05)显著相关。在10-30℃下,沉积物中36%-84%的NH4+发生了硝化作用,而硝化作用产生的90%以上的NO3-通过反硝化作用而被去除,33%-81%参与氮循环的NH4+能够通过硝化作用而被除去,参与氮循环的NH4+的脱除率显著受培养温度的影响(P<0.01)。因此,硝化作用对太湖梅梁湾湖区沉积物氮脱除具有重要作用。
  (2)采用基于amoA功能基因和16S rRNA基因的荧光定量PCR、PCR-DGGE与高通量测序等分子生物学技术,调查太湖不同富营养化(中度富营养化梅梁湾湖区与轻度富营养化湖心区)水体和表层沉积物(0~-2cm)中氨氧化微生物的丰度和硝化微生物群落组成与丰度。结果发现,太湖不同富营养化水平显著改变了水体与表层沉积物中AOA和AOB的丰度,不同富营养水平未改变硝化微生物的群落组成但改变了各群落的丰度。两湖区水样中AOA群落结构基本相似,两湖区表层沉积物样品中AOA群落组成亦基本相似,但水体与沉积物中的AOA群落结构有差异。Nitrosopumilus和Nitrososphaera类群是水体与沉积物中共有的AOA类群,Nitrosotalea类群仅在水体中检测到。中度与轻度富营养化湖区表层沉积物中的AOB主要包含Nitrosospira和Nitrosomonas类群,中度富营养化湖区沉积物中AOB以Nitrosospira为主(97.54%),而轻度富营养化湖区沉积物中AOB以Nitrosomonas为主(51.43%)。两湖区沉积物中亚硝酸盐氧化细菌(NOB)均以Nitrospira为主。太湖典型富营养化指标(TN、TP、NH4+-N和NO3--N)及富营养相关指标(DO和pH)是影响氨氧化微生物丰度以及硝化微生物群落结构与丰度的重要因素。
  (3)采用13C-DNA稳定同位素核酸标记技术(DNA-based stable isotope probing,DNA-SIP)研究沉积物中“活跃”的硝化微生物类群,结果发现:NH4+-N含量相对较高的中度富营养化湖区沉积物中“活跃”的AOA主要包括Nitrosopumilus,Nitrosotalea与Nitrososphaera类群,NH4+-N含量相对较低的轻度富营养湖区沉积物中“活跃”的AOA主要包括Nitrosopumilus和Nitrososphaera类群,且两湖区沉积物中“活跃”的AOA均以Nitrosopumilus类群为主。两湖区中AOB主要包括Nitrosomonas和Nitrosospira类群,表层沉积物以Nitrosomonas类群为主,深层沉积物以Nitrosospira类群为主。沉积物样品中“活跃”的NOB群落主要为Nitrospira属,且NOB16S rRNA基因相对丰度随着NH4+-N含量的提高而降低,并随着沉积物深度的加深而降低。AOA与AOB分别在NH4+-N含量相对较高的中度富营养化的深层沉积物及NH4+-N含量相对较低的轻度富营养化的表层沉积物中具有较低的活性。上述结果显示,不同富营养水平(主要为NH4+-N含量)与含氧量水平能够改变太湖沉积物中氨氧化微生物在硝化过程的地位、硝化微生物群落组成与丰度。
  (4)以不同富营养化程度的湖区表层沉积物为研究材料,设置高低两种氮添加量,实验室模拟太湖水体不同温度(10℃、20℃与30℃)构建13C标记的DNA-SIP培养实验,结果发现:中度富营养化的梅梁湾湖区沉积物中,不同培养温度下,AOB主导氨氧化过程,“活跃”类群主要为未知的Nitrosomonas-like和Nitrosomonas Is79A3分支,Nitrosomonas-like相对丰度随着培养温度的提高而提高,随着氮输入量的提高而下降,Nitrosomonas Is79A3相对丰度随培养温度与氮输入量变化的规律则相反;轻度富营养化的梅梁湾湖区沉积物中,中温(20℃)与高温(30℃)培养条件下AOA和AOB主导氨氧化过程,“活跃”的AOB类群主要为未知的Nitrosomonas-like分支,AOA类群包括Nitrosopumilus和Nitrososphaera类群,Nitrosopumilus相对丰度随着培养温度的提高而下降,随着氮输入量的提高而提高,Nitrososphaera类群相对丰度随培养温度与氮输入量的变化规律与之相反,而在低温(10℃)培养条件下未检测到“活跃”的自养氨氧化微生物。两湖区“活跃”的NOB均以Nitrospira群落为主。培养温度显著影响Nitrosopumilus、Nitrososphaera、Nitrosomonas-like、Nitrosomonas Is79A3和Nitrotoga类群相对丰度(P<0.05),氮输入量显著影响Nitrosomonas Is79A3和Nitrotoga类群相对丰度(P<0.01)。上述研究结果表明,不同的培养温度与氮输入量能改变了太湖不同富营养化湖区表层沉积物中氨氧化微生物在硝化过程的地位、硝化微生物群落组成及群落丰度。
[硕士论文] 张锦
微生物 浙江农林大学 2018(学位年度)
摘要:为研究去除畜禽粪便中残留抗生素及ARGs(抗生素抗性基因)的有效方法,降低其通过有机肥施用等途径进入环境,造成的生态环境污染和对人类健康的危害。本试验以畜禽粪便中主要残留的抗生素及ARGs为研究对象,采用固体发酵培养研究影响畜禽粪便中抗生素及其ARGs消减的主要因素,并结合抗生素降解菌的筛选及其在畜禽粪便中的应用,研究外源添加抗生素降解菌对畜禽粪便中抗生素及其抗性基因消减的影响,从微观和宏观角度减少抗生素及ARGs污染。研究成果对于有效控制畜禽粪便中残留抗生素及ARGs的环境排放,降低环境中抗性基因的风险具有重要的指导意义。主要结果整理如下:
  (1)固体发酵培养研究发现光照、搅拌、添加木屑、延长高温培养时间可以增加对畜禽粪便中抗生素的去除效果;黑暗培养、添加木屑和延长高温培养时间可以显著降低猪鸡粪中tet和qnr的相对丰度,其中对qnr的去除效率都可达66%以上。
  (2)以制药厂曝气池污泥为实验原料,分别筛选分离出两株抗生素降解菌OTC-16和SMD-FA。HPLC测定结果发现这两株菌分别在培养10d和8d时降解率最高,达到97.4%和57.9%;经鉴定可知OTC-16菌株属于节杆菌属,命名为Arthrobacter sp.OTC-16;SMD-FA菌株属于产碱菌属,命名为Alcaligenes sp.SMD-FA。
  (3)外源添加抗生素降解菌对畜禽粪便中残留抗生素及ARGs的去除有一定的促进作用。添加OTC-16、SMD-FA和黄孢原毛平革菌COD-1这三种菌的混合菌剂可以显著降低猪、鸡粪中SM2(磺胺二甲嘧啶)的残留浓度,去除率分别达77.48%和45.39%;单独添加OTC-16、SMD-FA、COD-1对降低猪粪中土霉素(OTC)和金霉素(CTC)浓度效果显著,其中添加COD-1对OTC和CTC的去除率都高达80%以上;SMD-FA、COD-1的外源添加也可以有效降低鸡粪中OTC、CTC和四环素(TET)的残留量,去除率也达60%以上。由荧光定量PCR(qPCR)对ARGs的测定结果可知,添加三种菌的混合菌剂可使猪粪中qnr的去除率达到51.69%;单独添加OTC-16可以降低猪鸡粪中sul、erm、tet的相对丰度,在鸡粪中的去除率最高,分别达到41.03%、37.96%、62.79%;添加SMD-FA和COD-1可以有效促进猪粪中erm和qnr相对丰度的降低。由此推测多功能菌群的配合使用与单独添加菌剂对抗生素降解效应和对抗性基因消减的影响在不同类型的粪便中随抗生素和抗性基因种类的不同而产生差异。
[硕士论文] 张鑫
环境工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:本研究结合浮游植物传统分类和功能群分类方法,探索淮南采煤塌陷湖泊浮游植物群落结构的组成与演替规律及其与环境因子之间的关系,并选取优势功能类群代表物种进行光照、温度和营养等三方面的动力学实验,研究浮游植物群落结构的演替的驱动机制,为矿区水域管理和生态修复提供相关的科学依据。
  研究选取淮南市郊的三个采煤塌陷湖泊,淮南谢家集矿区的淮西湖(HXH)、潘谢矿区的潘谢潘集(PXPJ)和潘谢谢桥(PXXQ)作为研究站点进行了相关研究,相关研究结果如下:
  (1)于2016年2月至2017年12月对3个塌陷湖泊研究站点进行水质与浮游植物调查,并分析了浮游植物群落结构组成与环境因子的关系。HXH站点共观察到浮游植物6门50属89种,PXPJ站点共观察浮游植物7门,53属,93种,PXXQ站点共观察浮游植物7门,52属,101种,3个研究站点浮游植物在夏季均以蓝藻门占据绝对优势,HXH站点其他季节月份浮游植物以隐藻门种类占优势,PXPJ和PXXQ站点主要以隐藻门和硅藻门交叉出现占据优势,且HXH站点全年浮游植物密度以及生物量都远高于其他两个站点。
  (2)利用浮游植物功能群分类方法,将3个站点浮游植物归类,HXH站点共归类22种,优势功能群12种,整个调查期间演替规律为:C、X2、Y→L0→Y、C→X2、y→C、X2、Y→L0→X2、Y→P,夏季主要以L0(代表物种为细小平裂藻)为优势功能群,其他季节主要以C、X2、Y、P功能群占据优势,代表物种分别为小环藻、具尾蓝隐藻、卵形隐藻、颗粒直链藻。PXPJ站点共归类功能群21种,其中优势功能群13种,功能群演替规律为C、X2→S1、X2→D、X2、Y→S1、S2→C、Y→C、X1、X2→S1、Y→Y、X2,夏季主要以S1(代表物种为伪鱼腥藻)功能群占据优势。PXXQ站点共归类功能群23种,优势功能群14种,演替规律为:C、X2、Y→S1、J→S1、S2、L0→C、Y→C、E→D、S1→S1→S1、Y→Y、C,夏季主要以S1功能群占据优势。浮游植物功能类群复杂程度以及稳定程度PXPJ>PXXQ>HXH。3个湖泊浮游植物主要优势功能群为C、X2、Y、L0、S1,体现了塌陷湖泊水体富营养化、弱光、以及低透明度的典型环境特征。影响塌陷湖泊浮游植物功能群结构变化与演替的主要因素为TN、TP、TN/TP、SD、Tem以及pH。
  (3)对浮游植物优势种进行室内营养盐、温度和光照限制培养实验,结果显示:营养限制培养下,具尾蓝隐藻、小环藻以及伪鱼腥藻N限制下μmaxs和Ks分别为:0.66d-1、1.66mg/L,0.37d-1、1.06mg/L,0.71d-1、2.26mg/L;P限制下它们的μmax和Ks则分别为:0.51d-1、0.023mg/L,0.31d-1、0.035mg/L,0.90d-1、0.015mg/L,即在N充足时,伪鱼腥藻能够在竞争中形成优势,同时在P限制情况下易成为优势种;温度限制培养下,具尾蓝隐藻、小环藻以及伪鱼腥藻的最大比生长速率(μmaxT)和最佳生长温度(Topt)分别为0.35d-1、24.5℃,0.32d-1、24.4℃,0.81d-1、35.4℃,高温更适合伪鱼腥藻取得优势;光照限制培养下,具尾蓝隐藻、小环藻以及伪鱼腥藻的最大比生长速率(μmaxL)和最佳生长光照(Ik)分别为0.37d-1、3227Lux,0.34d-1、3300Lux,0.75d-1、2780Lux,低光照更适合伪鱼腥藻的生长。
  (4)根据浮游植物生长动力学参数建立生态模型,拟合结果表明,塌陷湖泊浮游植物群落结构演替主要受温度以及光照的驱动,春秋季节水温较低,光照充足,浮游植物主要以隐藻门种类占据优势,夏季温度光照升高,浮游植物向蓝藻门种类演替,冬季温度低、光照低,适应低温高透明度的硅藻门类占据优势地位。
[硕士论文] 余艳霞
环境工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:淮南采煤塌陷湖泊在矿区生态修复中具有十分重要的作用,弄清其生态系统结构和功能是进行矿区环境修复的必然要求。目前不同采煤塌陷湖泊渔业捕捞方式差异较大,对湖泊生态系统结构和功能具有潜在影响,阐明其影响机理有助于水域科学管理,可以为矿区生态修复提供理论基础。
  本研究选取淮南2个渔业捕捞方式差异较大的小型塌陷湖泊潘谢潘集(PXPJ)和淮西湖(HXH),于2016年逐月采集样品,分析了它们的水环境特征、浮游生物群落结构并调查了渔获情况,以此为基础,采用Ecopath模型分析生态系统的结构和功能,并比较不同渔业捕捞方式影响下PXPJ及HXH生态系统的结构与特征。主要结果和结论如下:
  2016年调查期间,PXPJ共观察到浮游植物7门53属93种,其中绿藻门最多44种,占据浮游植物总种类数的47.3%,蓝藻门和硅藻门各占20.4%和19.4%。HXH共观察到浮游植物6门50属89种,其中绿藻门种类数最多为48种,占浮游植物总种类数的53.9%,其次是硅藻门和蓝藻门各15种,均占浮游植物总种类数的16.9%。
  2016年调查期间,PXPJ共观察到浮游甲壳动物17种,其中包括11种枝角类、5种桡足类、1种无节幼虫;同时,共观察到轮虫8属19种,其中臂尾轮属和龟甲轮属各5种、异尾轮属4种、晶囊轮属2种、龟纹轮属、犀轮虫属、多肢轮属和三肢轮属各1种。HXH共观察到浮游甲壳动物14种,其中包括8种枝角类、5种桡足类、1种无节幼虫;同时,共观察到轮虫10属17种,其中臂尾轮属5种、异尾轮属3种、晶囊轮属2种、龟纹轮属、犀轮虫属等各1种。
  2016年调查期间,PXPJ共调查鱼虾类17种,捕捞总生物量为89.8t/km2,其中鲢鱼、鳙鱼、鲫鱼、餐条及鲤鱼是主要经济鱼类,其占据渔业总捕捞量的比例分别为34.9%、22.6%、9.92%、9.52%及7.64%;HXH共调查鱼虾类18种,鱼虾类总捕捞量为397t/km2,其中以鲢鱼和鳙鱼为最主要经济鱼类,其占总捕捞量的比例分别为88.2%和9.45%,而其他鱼虾类仅占据了生物捕捞量的2.32%。
  Ecopath模型将2个湖泊均分为18个功能组,模拟结果显示:PXPJ生态系统的TPP/TR(2.56)比HXH生态系统的TPP/TR(3.05)更接近于1,且模型输出的PXPJ生态系统的其他各项指标如系统连接指数(CI)、系统杂食度(SOI)、循环指数(FCI)、循环路径长度(FCL)值均高于HXH生态系统;HXH生态系统的总流量值(27776t·km-2·year-1)远高于PXPJ生态系统(13212t·km-2·year-1),并且HXH的总摄食,总输出,总呼吸量以及流向碎屑总量均高于PXPJ生态系统。研究结果表明:分散型捕捞方式的PXPJ生态系统食物网结构比HXH生态系统更加复杂且更加稳定,生态系统的能量传递效率更高。
[硕士论文] 曹田
环境工程 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:沙漠化是全球面临的主要生态环境问题之一,已严重威胁到人类的生存和发展,并对我国社会经济效益带来巨大损失,因而防沙治沙技术的开发研究具有重要的理论及实际意义。目前固沙新技术和新材料的研究主要集中在工程(或物理)固沙、化学固沙等传统固沙剂方面,但其效果并不理想,研发高效的新型固沙材料及环保型固沙剂是目前环境工程相关领域的研究热点。本研究以热改性凹凸棒土(采自甘肃临泽)为材料,与丙烯酰胺聚合生成高分子固沙材料,并与苔藓结皮(采自腾格里沙漠沙坡头地区)复配,制备出具有重要应用前景的自营养型固沙材料,并进一步确定该固沙材料的性能与固沙效果,以期为干旱地区沙漠化防治与干旱环境改善提供生产实践应用价值。
  通过分析沙漠苔藓结皮的人工扩繁基质配制及效果,外加碳源、植物生长调节剂对苔藓结皮生理特性的影响,凹凸棒基高分子固沙材料的表征与性能研究,苔藓型凹凸棒基高分子固沙材料的生物活性研究,模拟降水对苔藓型凹凸棒基高分子固沙材料固沙效果的影响,得出以下结论:
  在不同人工扩繁基质(Beneck、Part、BG11、Hogland),室内光照培养箱中30℃的温度和120μE.m-2.s-1的光照强度的条件下培养,从叶绿素a、MDA、可溶性蛋白以及可溶性糖含量的变化分析来看,Hogland为最佳培养基,然后在光照培养箱中下大量培养。
  苔藓在外加碳源(蔗糖、葡萄糖,浓度梯度为10、20、40g/L)胁迫下,根据细胞的死亡,破损、污染数量和污染程度,及叶绿素a、MDA、可溶性蛋白含量的变化分析来看,沙漠苔藓对蔗糖的最高耐受度为40 mg/L;葡萄糖的最高耐受度为20 mg/L。
  苔藓在外加植物生长调节剂(2,4-D、6-B-A,浓度梯度为0.5、1、2mg/L)影响下,从叶绿素a、MDA、可溶性蛋白以及可溶性糖含量的变化分析来看,添加低浓度植物生长调节剂对沙漠苔藓的生长繁殖有促进作用,高浓度则有一定的抑制作用;添加0.5 mg/L的2,4-D效果最佳。
  通过研究添加不同质量比(0、3、5、8、10、15%)热改性凹凸棒所制备的凹凸棒基高分子固沙材料的吸水性能(蒸馏水、pH值为5-9的蒸馏水、0.9% NaCl溶液)、保水性能,凹凸棒基高分子固沙材料的吸水率受pH值的改变影响较大;盐溶液均对凹凸棒基高分子固沙材料的吸水性有很大影响;质量比为10%的凹凸棒基高分子固沙材料的吸水性和保水性最佳;在200W超声干扰下制备的凹凸棒基高分子固沙材料,效果最佳。
  按不同比例(3∶1、2∶1、1∶1、1∶0、1∶2、1∶3)复配苔藓与凹凸棒基高分子固沙材料,复配比为1∶1时人工培养的苔藓结皮表现出较强的光合生理特性,抗旱性能较强,凹凸棒基高分子固沙材料对苔藓结皮的干扰最小。
  中度湿润处理(每3d加水)与完全湿润处理(每天加水)和干旱处理(每6d加水)相比,复配凹凸棒基高分子固沙材料条件下人工培养苔藓结皮的叶绿素含量显著较高,中度湿润处理下藓株表现出较强的光合生理特性,更利于苔藓植株生长。
  喷洒低浓度(为原营养液浓度的50%)的营养液与无营养液和原浓度营养液相比,可有效抑制细菌污染苔藓结皮,同时提供一定营养成分;喷洒原浓度营养液,由于水份挥发导致微量元素累积,抑制苔藓结皮的生长。
  本研究研制的具有自繁殖能力与生物活性的自营养型固沙剂,在强化传统高分子固沙材料性能的同时,为苔藓结皮的扩增提供了适宜的营养条件和水份条件,可以增强表土稳定性,促进苔藓结皮发育,达到治理土地荒漠化的目的。
[硕士论文] 虎帅
地理学;地图学与地理信息系统 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:重庆三峡库区位于长江上游下端,随着城市化进程的不断加快,研究城市扩展对生态系统服务的影响有着至关重要的意义。本文基于2000年、2005年、2010年及2015年土地利用数据,基于构建的CA-Markov模型,加入GDP、人口、高程等限制因子,通过情景设定,模拟出5种不同情景下建设用地演化规律,并结合生态系统服务功能,采用生态系统服务评估与权衡(InVEST)模型,对重庆三峡库区碳储量、水源供给及土壤保持服务功能进行模拟,研究出建设用地对生态系统服务现状及未来的影响,从而确定更适合重庆三峡库区城市扩展的发展模式。研究结果表明:
  (1)2000-2010年土地利用变化显著,建设用地加速扩张至1550.47km2,耕地与阔叶林作为最主要的贡献者,分别转化758.93km2,314.10km2,建设用地主要从西部中心向四周扩张;城市扩展最明显的是自然发展情景,其次是GDP快速增长情景与人口快速增长情景,但对于耕地及林地的侵占较严重,加剧了人地关系的矛盾;生态保护情景虽然降低了耕地及林地的转化量,生态环境有所改善,但生态红线范围内水体面积大量增加;可持续发展情景中建设用地增长较平稳,耕地及林地得以保护的同时,水体面积增长合理,是情景模拟中最适合重庆三峡库区城市化进程的发展情景。
  (2)2000-2010年碳储量持续增长,且增长量加倍,得益于各用地类型固碳能力的普遍增长;水源供给能力减弱,各用地类型水源供给量及水源供给能力普遍减少,原本水源供给量增加的西部城区范围,在2005-2010间有所减少;土壤保持量呈现出先增长后减少的趋势,建设用地的加速扩张,侵占大量的耕地与林地,北部地区林地面积变化较大,降雨侵蚀力的加强,均导致土壤保持功能损失严重。碳储量、水源供给及土壤保持功能均较强的区域很少,仅占研究区面积的2.85%,整体生态系统服务功能较弱。
  (3)建设用地的增长对生态系统服务的影响较大,固碳能力、水源供给能力及土壤保持能力相比其他用地类型较弱,因此,扩张过程导致碳储量、水源供给及土壤保持功能均下降。自然发展情景对生态系统服务的综合影响最大,建设用地扩张造成生态系统服务功能降低也最严重;GDP快速增长情景与人口快速增长情景对生态系统服务的影响依然强烈,耕地与林地的固碳量大量减少;生态保护情景与可持续发展情景对生态系统服务的破坏能力较弱,但生态保护情景中水体固碳能力即固碳量减少,制约着重庆三峡库区水利设施的建设;可持续发展情景中各用地类型固碳能力与固碳量均有所增长,建设用地范围内很重要的碳储量服务功能区较多,对生态环境的破坏程度较小。在建设用地扩张的同时,同样最大限度地保护生态系统服务功能,更有利于重庆三峡库区生态环境的改善。
[硕士论文] 曾一笑
地理学;地图学与地理信息系统 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:重庆三峡库区特殊的地理位置决定它是生态环境敏感的区域,库区自然地理条件和地质条件特殊。三峡水利发电工程竣工以来,对库区的自然生态环境和社会经济变化产生了深远的影响。为揭示三峡库区生态系统健康状态,实现三峡库区人与环境的可持续发展,对重庆三峡库区22个区县进行生态系统健康评价研究与可视化研究是十分必要的。本文基于重庆三峡库区2005~2015年的多源数据,首先,从库区城镇社会经济发展、生态景观、农业三个方面构建了重庆三峡库区生态系统健康横向诊断评价指标体系,结合正态云模型,诊断了各个区县所存在的生态系统健康状态,并与传统熵权模型进行对比分析;其次,应用能值分析理论,从能量流动的角度探讨了2005~2015年重庆三峡库区的生态系统健康变化状态,与熵权模型建模下的纵向评价结论对比,得到重庆三峡库区生态系统健康的变化趋势与规律;最后,基于构建的正态云模型和地理信息软件二次开发技术,实现了重庆三峡库区生态系统健康实时诊断可视化。研究结果表明:
  (1)重庆三峡库区生态系统健康状态横向评价结果显示:库区西部各区县评价等级较高、而中部和库区东部较弱,具体是,渝中区、江北区、渝北区和沙坪坝区等区县在生态城镇经济子系统评价中评价等级较高、而生态农业子系统评价则等级较低;生态农业评价子系统中评价较高的为万州区、云阳县、奉节县和江津区;生态景观子系统则主要分析了各用地比率失衡、生态景观参数和土壤侵蚀性的特征、其中武隆区、石柱县、巫溪县评价等级较低,易受到自然地质灾害的威胁。
  (2)重庆三峡库区生态系统健康纵向诊断评价结果表明:江津区和万州区生态系统健康状态明显上升,而渝中区、大渡口区、北碚区恶化;巫山县、石柱县和巫溪县评价等级上升,生态系统健康状态有所好转;丰都县、忠县、云阳县变化较小,开州评价等级存在波动,巴南区、涪陵区、长寿区无变化。耦合能值分析和正态云模型,对2005~2015年重庆三峡库区的各项能值指标进行核算,并且计算了能值参数在五个评价等级下的隶属度,研究结果显示:重庆三峡库区生态系统健康状态2005~2013年下滑,2013~2015年逐渐优化;生态系统健康能值指标EUEHI由2005年的不适宜状态发展为2014和2015年的非常适宜状态,但可持续发展指数的评价等级逐渐降低,不容乐观。
  (3)应用了Maltab和.NET的混合开发技术,实现了计量地理学模型和地理信息二次开发技术的相结合的技术流程,将二次开发的易于可视化的优点和Matlab易于实现复杂算法的优点相结合,在二次开发的产品中不仅实现了地理信息系统软件应有的数据输入、编辑、存储、处理、输出等功能,更与正态云模型相结合,作为本系统的核心的算法。
[硕士论文] 孙亚楠
草学 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:土地利用变化对生态系统服务的变化起着决定性的作用。近年来,人类活动导致农牧交错带土地利用格局发生了巨大改变,给生态环境带来了巨大的压力,同时对生态系统服务也产生了一定影响,因此,应充分了解土地利用变化影响生态系统服务功能的作用机制,进而制定最优的土地利用规划来实现可持续管理,为改善生态系统环境,使生态系统服务向为人类提供更大惠益的方向发展提供依据。本文基于1976年、1989年、1998年、2007年以及2014年五期土地利用解译图,利用InVEST模型以及RUSLE模型对土壤保持、水源涵养、碳储量三种关键服务进行计算,采用经济数据统计牲畜头数、作物产量、猪肉产量等相应指标,探讨不同生态系统服务指标间的权衡关系及其变化的原因。最后以退耕还林还草政策驱动为导向,探讨土地利用变化对生态系统服务的影响。本研究得到主要结论如下:
  1.1976年—2014年间,武川县土地利用变化比较明显。耕地面积呈现出先增加后下降的变化趋势;林地面积整体呈上升趋势;草地面积整体呈先下降后增加的趋势;城乡、工矿、居民用地随着时间变化,面积不断增加,呈上升趋势。
  2.研究区域生态系统供给服务表现出不同的变化趋势。近年来,作物产量呈现上升趋势,牲畜头数、猪肉产量呈现下降趋势。
  3.研究区域土壤保持量呈现逐渐增加的趋势,水源涵养呈现先下降后增加的趋势。总的来看,生态系统调节服务在2000年后表现为增加的趋势。
  4.生态系统调节服务之间在过去近40年间也具有不同的变化特点。碳储量与水源涵养、土壤保持之间整体表现协同关系,水源涵养和土壤保持之间存在协同或者权衡关系。
[硕士论文] 胡蓉
环境科学与工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:生态补偿作为一项重要的利益协调手段,既可以促进生态环境的保护和改善,又可以促进经济社会的公平发展。在中央各部委的带领下,我国实施了一系列由政府主导的重点生态建设工程,其中,涉及采用生态补偿的手段对项目区内的各级政府和民众给予一定的资金、物质和技术补偿。本研究基于区域差异性,以地理信息系统为平台,根据可持续发展的框架,系统化分析了2000年到2016年间生态建设工程在内蒙古地区的实施情况,通过人均补贴占比情况的分析得知在当前补偿标准下人均接受的补贴与纯收入相比相差较大,并运用AHP-PCA综合评价当前生态建设工程中的生态补偿可持续性。结果显示,在经济、社会和环境三大子系统的共同运作下内蒙古生态补偿具有较强的可持续发展能力,17年间均处于基本可持续发展及以上状态,呈现良好发展态势。进一步构建协调度评价模型对系统间协调性进行深入分析,结果显示,经济-社会、社会-环境和经济-环境之间的协调状态均处于中级协调状态以上,生态补偿整体协调性则呈现中级协调—良好协调—优质协调—良好协调—中级协调的发展历程,最后,根据前文所做的分析,提出了当前内蒙古生态补偿所存在的问题,并且根据现状提出了建议,以便为后续的研究提供参考。
[硕士论文] 李林峰
测绘工程 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着人口与社会经济的飞速发展,人类正在以前所未有的规模和速度改变着区域生态环境,人与生态环境的矛盾日益凸显,在生态环境问题变得不容忽视的大形势下,生态环境脆弱性研究现已成为相关机构和学者的研究热点。本研究在分析前人研究成果的基础上,综合运用遥感及地理信息系统技术,以长江、黄河水系上游重要生态屏障—川西北江河源区作为研究原型,获取了研究区多年自然环境状况和社会经济数据;在总结川西北江河源区生态环境脆弱性表象特征的基础上,构建了一套适用于研究区生态环境脆弱性评价的指标体系;综合运用RUSLE模型、信息量模型、NPP遥感估算模型等理论实现指标数据的量化,利用DEMATEL-AHP方法确定各指标的权重,并通过加权求和法对研究区的生态环境脆弱性进行了定量评价。基于定量评价结果,对研究区生态环境脆弱性评价结果的空间分布特征及时空演变特征进行了剖析,并分析了地表覆被类型和社会经济因子对生态环境脆弱性的影响。本研究成果对保障川西北江河源区自然资源及生态环境的可持续发展具有重要的实践意义,同时为相关部门制定生态保护制度、生态修复措施及生态发展规划提供了重要的科学依据,本研究取得的主要成果如下:
  (1)从自然环境状况和人为影响因素两个方面入手,构建了适合川西北江河源区的生态环境脆弱性评价指标体系;运用DEMATEL-AHP方法确定各评价指标权重,并构建了川西北江河源区生态环境脆弱性评价模型。
  (2)从生态环境脆弱性空间分布来看,极度脆弱地区主要分布于石渠县中部及南部高原纯牧业区和高丘狭谷半农半牧沙化区、甘孜县县城及周边河谷农业耕地地带、若尔盖县东北部高原地貌向高山峡谷过度地带、色达县和壤塘县河谷地区以及阿坝县县城及周边农业耕地地区。
  (3)以质心转移、变异系数、空间自相关分析等方法对评价结果进行动态分析发现,2000年~2015年期间,研究区生态环境脆弱性质心迁移量为4.82km,空间变异系数多分布于0~0.17之间,表明了在研究时段内区域整体生态环境脆弱性水平较为稳定,无大规模变化,整体生态功能较为完善;但受外界因素的影响,局部区域生态环境脆弱性出现了波动的现象,其中以2005~2010年期间最为明显,整体生态环境脆弱性呈上升趋势;生态环境脆弱性指数“高—高”和“低—低”区域在空间上呈正相关分布,且空间相关性较为显著,空间分异程度较低。
  (4)从不同地表覆被类型中各等级生态环境脆弱性指数分布来看,未利用地的潜在脆弱区和轻度脆弱区比例最高,为81.49%;中度脆弱区在各地表覆被类型中均有分布,林地的中度脆弱区所占比例最高,其中有林地、灌木林和其它林地所占比例分别为28.06%、26.28%和23.09%;重度脆弱区和极度脆弱区则具有较强的规律性,集中分布于人类活动较密集的区域。从不同地表覆被类型中各等级生态环境脆弱性变化比例来看,居民点生态环境脆弱性指数升高部分的比例为52.38%,为所有覆被类型最高值;在农业耕地中有39.83%的地区生态环境脆弱性指数呈现上升的趋势;草地及林地的生态脆弱性指数升高区域的比例介于26.28%~39.90%之间。
  (5)人口与农林牧副渔业总产值和生态环境脆弱性指数可决系数较高,分别为0.4628和0.5045,农业耕作、过度放牧、城镇扩张、林草资源滥用、道路修建、开山采矿等一系列人类活动会对生态系统造成负面影响;通过生态环境脆弱性指数与人口和农林牧副渔总产值趋势面分析结果可以看出,在其它条件不变的情况下,随着人口的增加生态环境脆弱性会呈现持续上升的状态,但随着农林牧副渔总产值的增加,生态环境脆弱性的上升速率将会逐渐减小。
[硕士论文] 裴志方
地图学与地理信息系统 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:植被是陆表生态系统最为敏感的因子。川西高原,位于四川省西部,平均海拔较高,其地处长江中上游的生态屏障区,由于其地形结构复杂,川西高原地表生态环境表现十分脆弱。植被是维持川西高原生态系统的重要因子,植被覆盖景观格局的变化对川西高原气候、水资源等环境要素都会产生显著影响,进而引起生态环境恶化,因此,对川西高原植被覆盖度景观格局演变及其影响因素分析,准确掌握川西高原植被资源的整体演变状况,对川西高原植被资源及水资源的监测与保护、生态环境建设具有重要意义。
  本研究以川西高原为研究区,主要利用2000-2016年的MODIS NDVI数据对川西高原植被覆盖度景观格局演变及其影响因素进行分析。首先,基于像元二分模型对川西高原植被覆盖度进行估算,并进行等级划分;其次,利用趋势分析法、转移矩阵法、动态度分析法、重心转移法、景观格局指数法对川西高原植被覆盖度景观格局演变进行分析;最后,利用相关性分析法对川西高原植被覆盖度变化与气候因子、地形因子的相关性进行分析。本研究的主要结论如下:
  (1)植被覆盖度变化方面。2000-2016年川西高原植被覆盖程度整体较高,植被覆盖度变化幅度不大,其变化趋势基本保持不变。中植被覆盖度面积变化较大,其余等级植被覆盖度面积变化较小;低植被、中低植被、中植被、中高植被覆盖度主要向进化方向演变,高植被覆盖度主要向退化方向演变;各等级植被覆盖度绝对动态度较小,相对动态度较大,中植被覆盖度动态变化最为剧烈,但植被覆盖度总体年变化率不大;各等级植被覆盖度重心位置偏移较小,高植被覆盖度重心偏向于东北方向,其他等级植被覆盖度重心偏向于西南部。
  (2)景观格局演变方面。景观水平上,川西高原景观破碎化程度呈增加趋势,但总体变化幅度不大,景观抗干扰的强度增强;景观斑块形状有变复杂趋势,但发展较缓;景观向多样性、均匀性发展,连通性较差。斑块水平上,川西高原中植被、中高植被覆盖度的景观破碎化程度更高;中高植被、高植被覆盖度相比低植被、中低植被、中植被覆盖度抗环境变化的能力强;中高植被覆盖度被分割程度高,中植被、中高植被覆盖度的形状表现得最复杂;植被覆盖度逐渐向高等级植被覆盖度聚集。
  (3)气候方面。川西高原整体年平均气温较低,气温变化较为稳定;年均气温与年植被覆盖度表现出不显著正相关;整个研究区正相关的面积占61.04%,不显著正相关占56.40%;负相关面积占38.96%,不显著负相关占37.76%,分布较为分散。川西高原年均降水分布不均匀,年均降水呈波动下降趋势,下降幅度不大;年均降水与年均植被覆盖度相关性不显著;整个研究区正相关的面积占59.35%,不显著正相关占56.00%;负相关面积占40.65%,不显著负相关占39.43%。
  (4)地形方面。川西高原低植被覆盖度主要位于高海拔地区,植被在3500-4000m的覆盖度较高,随着海拔的升高,植被覆盖度逐渐下降;各等级植被覆盖度面积随着坡度等级的增加呈现先增加后减少趋势,各个坡度等级的区域主要为中高植被、高植被覆盖度,0°-15°区域中高植被覆盖度居多,15°以上的区域高植被覆盖度居多;各植被覆盖等级在无坡向上面积都较小。
[硕士论文] 刘晖
生态学 浙江农林大学 2018(学位年度)
摘要:本文在前期研究基础上,通过典型选样方法,在永康市城区采集了重金属含量不同的土壤条件下广玉兰(Magnolia Grandiflora Linn)树叶、树枝、树干以及根际土壤样品,利用ICP-OES测定植物和土壤中6种重金属(Mn、Cu、Zn、Pb、Cr、Ni)的含量,分析比较6个土壤重金属含量梯度下广玉兰地上部分各器官对重金属的富集特征。旨在探讨不同污染梯度下广玉兰对重金属元素的富集效能,为今后城市绿化树种开发管理,不同污染地区绿化树种选择提供理论性依据和数据支持。研究结果显示
  (1)广玉兰地上部分重金属含量因器官、元素种类以及土壤重金属含量的不同而存在差异。在6个梯度下,土壤重金属含量大小总体趋势为Mn>Zn>Cr>Cu>Pb>Ni,各器官中重金属含量最高是树干,其次是树叶,树枝最低,且综合来看前3个土壤重金属含量梯度下广玉兰体内重金属含量要高于后3个梯度。
  (2)广玉兰地上部分各器官对重金属元素的富集能力强弱依次为树干>树枝>树叶,特别是树干对Pb,Ni两种元素表现出了高富集的特征(BCF>1),分别达到了1.256和1.188。广玉兰各器官重金属含量高低顺序与对应器官重金属富集系数大小排序差异较大,说明广玉兰对重金属的富集能力并不与重金属元素含量成正比。
  (3)通过对广玉兰生物量进行估算得出各器官中重金属积累量大小顺序为树干>树叶>树枝,树干在单株广玉兰地上部重金属积累量中所占比最高,普遍达到60%以上,其中Ni、Pb元素积累量占比高,平均可达84.93%、88.50%。
  (4)利用广玉兰树干对不同等级的重金属污染土壤的修复年限进行预测,树干对Cu、Pb、Ni元素的修复年限最短,Zn和Cr元素次之,Mn元素修复年限最长。
  (5)综合考虑广玉兰体内重金属含量,富集系数以及积累量,建议可将广玉兰作为Cu、Ni、Pb污染土壤修复的备选树种,可用于轻度及中度重金属污染土壤的修复,并可作为清洁区域的土壤重金属污染预防树种。
[硕士论文] 王振梅
植物保护 河北农业大学 2018(学位年度)
摘要:磺酰脲类除草剂烟嘧磺隆是玉米田中应用最多的除草剂种类,由于该除草剂的大量使用,致使田间农药残留问题日益突出,对后茬作物产生严重的药害问题。利用微生物修复技术降低田间农药残留已成为目前污染土壤修复的重要手段。本研究利用实验室前期筛选出的烟嘧磺隆降解菌黑曲霉(Aspergillus niger)YF1菌株及其胞外酶展开试验,研究内容如下:
  (1)对YF1菌株固体发酵中初始pH和培养时间进行单因素试验,固体发酵料为麦麸与秸秆按质量比3∶7混合配置而成,试验结果表明YF1菌株固体发酵最适初始pH为7.5,最适培养时间为144h。
  (2)YF1菌株固体菌剂的室内降解效果。通过对烟嘧磺隆敏感植物的筛选,选择小麦(Triticum aestivum L.)为本研究中最适指示植物。小麦对烟嘧磺隆的敏感部位主要为地上部分,以小麦株高为主要测量指标,并测得烟嘧磺隆对小麦株高的IC50值为0.051mg/kg干土。室内试验结果表明,当土壤中烟嘧磺隆浓度为0.1mg/kg干土时添加菌剂25g/kg处理42d后,可将烟嘧磺隆对小麦的抑制率由70.63%降低至无明显药害水平;当土壤中烟嘧磺隆浓度为0.05mg/kg干土时添加菌剂12.5g/kg处理35d后,可将烟嘧磺隆对小麦的抑制率由57.97%降低至1.55%;当土壤中烟嘧磺隆浓度为0.025mg/kg干土时添加菌剂12.5g/kg处理35d后,将烟嘧磺隆对小麦的抑制率由37.91%降低为0.79%,且施用菌剂后,能明显增加小麦鲜重,对小麦生长有明显促进作用。
  (3)YF1菌株固体菌剂田间降解效果。当土壤中10%烟嘧磺隆油悬浮剂的施药量为30mL/亩时,YF1菌剂能将烟嘧磺隆对小麦的抑制率降低23.06%;当土壤中10%烟嘧磺隆油悬浮剂的施药量为40mL/亩时,YF1菌剂能将烟嘧磺隆对白菜的抑制率降低36.68%,能将烟嘧磺隆对小麦的药害完全缓解;当土壤中10%烟嘧磺隆油悬浮剂的施药量为50mL/亩时,YF1菌剂能将烟嘧磺隆对白菜的抑制率降低12.69%,能将烟嘧磺隆对小麦的药害完全缓解;YF1菌剂对土壤中各浓度处理下的油菜均无明显缓解作用。
  (4)YF1菌株胞外酶生物型种衣剂的制备。采用高效液相色谱法根据成膜剂和防冻剂对糖化酶和α-淀粉酶降解烟嘧磺隆降解效果的影响进行筛选,选择壳聚糖为最佳成膜剂,丙二醇为最佳防冻剂进行生物型种衣剂的制备。制备方法为:将壳聚糖用1%的醋酸水溶液制备成2%的溶液后加入总体积4%的丙二醇备用,将糖化酶和α-淀粉酶用2%的壳聚糖溶液配制成不同浓度的种衣剂,与小麦种子按照1∶35的比例进行包衣,最后进行修复效果的测定。
  (5)生物型种衣剂对烟嘧磺隆的降解效果。室内盆栽试验结果表明:土壤中烟嘧磺隆浓度为0.05mg/kg干土时,生物型种衣剂中糖化酶和α-淀粉酶的各个含量均可将烟嘧磺隆对小麦的药害缓解至无明显药害水平;土壤中烟嘧磺隆浓度为0.075mg/kg,种衣剂中糖化酶含量为62.5mg/kg时,可将烟嘧磺隆对小麦的抑制率由63.11%降低至39.30%,α-淀粉酶含量为500mg/kg时,可将烟嘧磺隆对小麦的抑制率由63.11%降低至32.05%;土壤中烟嘧磺隆浓度为0.1mg/kg,种衣剂中糖化酶含量为500mg/kg时,可将烟嘧磺隆对小麦的抑制率由69.26%降低至34.63%,α-淀粉酶含量为500mg/kg时,可将烟嘧磺隆对小麦的抑制率由69.26%降低至47.50%。
[硕士论文] 郑燕
自然地理学 延边大学 2018(学位年度)
摘要:20世纪80年代末,随着湿地研究工作不断开展,湿地生态系统健康评价研究逐渐成为国际上前沿、热点的研究领域,受到各国学者的广泛关注。但目前对该区湿地研究主要集中于图们江中下游的生态安全评价或健康评价,对延边州整体区域湿地生态系统健康评价的研究极为罕见。考虑到延边州湿地与区域经济发展之间的密切联系,针对该区湿地进行专门的系统研究便具有较强的迫切性。因此本研究以延边州湿地为研究对象,从延边州湿地生态系统健康着手,建立一套适用于延边州范围的湿地生态系统健康评价体系,并根据延边州湿地生态系统健康评价结果提出调控策略和建议,促使湿地生态系统恢复健康状态,实现可持续发展,从理论到实践上都具有重要意义。
  (1)本文从湿地内部生态安全出发,基于区域生态健康评价理论,根据延边州区域生态环境特点,结合研究室多年积累的研究成果,参考相关湿地生态学专家与生态环境监测部门的意见,从生态特征、功能整合、社会政治环境三个层面选区23个指标构建符合延边州湿地生态系统生态健康评价指标体系,在相应的国家及地方标准上确定各指标的评价标准,将延边州湿地生态系统健康等级划分为健康、亚健康、轻度退化、中度退化和严重退化五个等级。
  (2)根据建立的指标体系,采用层次分析法确定评价权重,利用加权平均法对延边州的6328个湿地斑块进行安全评价。其中,健康斑块有109个,约占全部斑块的2%,亚健康斑块有1697个,约占全部斑块的27%,轻度退化斑块有1588个,约占全部斑块的25%,中度退化斑块有2202个,约占全部斑块的35%,严重退化斑块有732个,约占全部斑块的11%。其中健康湿地面积仅占全州湿地总面积的5%;亚健康程度的湿地面积约51%,是总体湿地面积的一半;轻度退化湿地约31%;中度退化湿地约占11%;严重退化湿地面积较少,仅有2%左右。可见,延边州湿地健康整体来看,还比较好,亚健康和轻度退化湿地面积占比非常大。
  (3)在整个延边州各县市行政区中,敦化市健康、亚健康等级湿地分布面积最广,健康湿地约有9706.76公顷,亚健康湿地约有31205.94公顷,图们市、延吉市、龙井市健康亚健康湿地面积狭小,几乎可忽略不计。敦化市轻度退化、中度退化等级的湿地面积在全州范围来看也相对较多,其中轻度退化湿地斑块面积约为27756.11公顷,中度退化湿地斑块面积约为9761.64公顷,龙井市、图们市、延吉市这两类退化湿地面积也比较狭小。严重退化等级的湿地大多分布在汪清县,约有961.31公顷,其次是安图县与珲春市。图们市严重退化等级的湿地分布最少,几乎为零。
  (4)针对以上评价结果,从行政管理机构建设、科学决策咨询机构建立、资金保障机制、公众参与和教育机制、监督评估机制等方面提出一些管理对策,并且将延边州湿地功能区分为核心保护区、宣教展示区和恢复重建区3大类。
[硕士论文] 高化雨
水利水电工程 河北农业大学 2018(学位年度)
摘要:湖滨带是水陆生态系统间的一个过渡与缓冲区域,是湖泊生态系统的重要组成部分。湖滨带生态系统较脆弱,受到外界干扰时表现出不稳定性特征,自我恢复能力较弱,应采取相应措施,加强湖滨带生态修复,促进湖滨带持续健康发展。松花湖是吉林省的饮用水水源地,供吉林省一半以上的人口用水,整体水质较好,近年来出现不合理的农业种植,导致湖滨带既要收纳陆地外源污染物的排入,又会在蓄水期间受水淹地污染物浸出的影响,水生态环境受到威胁。
  通过调查与分析松花湖湖滨带土地利用情况和近岸水体营养物质,基于“压力-状态-响应”模型,对其生态脆弱性进行评价,在此基础上将湖滨带功能区划,针对各功能区提出生态修复措施,为松花湖湖滨带整治与修复、实现湖滨带生态系统的自我维持和良性循环提供技术支撑。主要研究内容和结论如下:
  通过收集松花湖湖滨带水文、水质、地貌等资料,对卫星遥感影像进行遥感解译和空间统计分析,结果显示,松花湖湖滨带的土地利用方式以耕地为主,占湖滨带总面积44.91%,其次是水域及水利设施用地与草地,分别占19.96%、19.21%,林地、交通运输用地与住宅用地的比例较低,分别占7.97%、4.64%、3.30%;
  选取丰水期和平水期两个时期,对不同土地利用类型附近的湖滨带近岸水体营养物质进行了采样调查与实验分析,确定水体总氮浓度为2.04mg/L,总磷浓度为0.23mg/L,叶绿素浓度为6.25μg/L,景区、耕地的总氮、总磷、叶绿素含量高于其它区域;
  以压力-状态-响应模型为基础,围绕湖滨带人工干扰程度、湖岸稳定性、湖滨带植被覆盖情况、总氮浓度、总磷浓度、叶绿素浓度,建立松花湖湖滨带生态脆弱性评价指标体系,利用层次分析法对其生态脆弱性进行评价,确定松花湖湖滨带生态脆弱性指数分布在1.412~7.953范围内,平均值为3.78,处于轻度脆弱,生态系统较稳定,但存在潜在的生态异常;
  结合各地点生态脆弱性评价结果与行政区划,对松花湖湖滨带进行功能区划,将其西北部地区划为非点源污染防治区,主要修复措施为植被缓冲带建设与消落带修复;西南部地区划为生态体验观光区,主要修复措施为消落带修复与生态景观建设与文化保护;东南部地区划为湿地生态保护区,主要修复措施为消落带修复与自然湿地建设;东北部地区划为蛟河生态重建区,主要修复措施为植被缓冲带建设、消落带修复、自然湿地建设与绿色产业发展。
[硕士论文] 赵欣月
环境工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:当今,种植业污染已成为全世界学者关注和研究的热点。种植业污染主要是由于农业生产过程中过量投放的氮、磷等物质,通过土壤进入到水体而形成的,污染地表水、地下水,最终引发水体灾害。辽河流域是中国重要流域之一,种植业污染问题十分严峻,最突出的就是化肥农药污染。根据辽河流域各地区统计年鉴数据显示,随种植面积的增加,化肥农药施用量和强度也随之增加,主要污染物流失量也呈现上升趋势。
  设施菜地,由于单位面积土壤的化肥投入强度大,种植业污染问题更为突出。辽河流域种植业污染存在几个问题:种植业污染形势十分严峻;种植业污染防治技术不成熟;多数技术还处于研究阶段且推广难度大。国内外关于种植业污染防治技术的研究主要集中在如何减少氮、磷等营养物质流失,进而减轻对水体环境压力等方面,关于种植业污染防治技术对土壤生态环境的影响研究少见报道,而土壤生态环境质量的好坏直接影响到作物的产量和品质。
  本文以辽河流域设施番茄为研究对象,系统开展了优化施肥、优化灌溉、水肥一体化技术、土壤增碳、有机替代5个污染防治技术对土壤生态环境的影响研究。在此基础上,综合考虑经济效益、社会效益和环境效益,构建了番茄土壤生态环境质量评价指标体系,运用指标体系对5种种植业污染防治技术的综合效益进行了评估,得到主要结论如下:
  (1)有机替代技术可以显著提高土壤中速效养分的含量,使得土壤中速效氮增加约8.9%,速效磷增加约23.9%,速效钾增加约25.6%。
  (2)在施肥量相同的情况下,增加灌溉水量使得土壤脲酶活性降低5.57%;在灌溉水量相同的情况下,增加施肥量使土壤脲酶活性降低9.18%。
  (3)优化施肥和优化灌溉处理下N2O平均排放通量较常规施肥处理比有所降低,水肥一体化技术较常规施肥的N2O排放通量降低了71.4%,温室气体减排效果十分显著。有机肥的施用可能是造成N2O排放通量较高的原因。
  (4)与常规处理相比,水肥一体化技术具有一定的减排效果,能够降低氮磷流失量,在番茄生育前期和后期表现最为明显。
  (5)防治技术对番茄的各项生长指标以及产量都有一定的正影响,虽然使番茄品质略有下降,但并未产生显著性差异。优化防治技术在一定程度上可以保证番茄的稳产增产以及较优的番茄品质。
  (6)本文运用层次分析法探索性地建立了番茄土壤生态环境质量评价指标体系,一级指标2个,二级指标5个,三级指标18个,并分别赋予了权重值。运用所建立的指标体系对5种防治技术下的土壤生态环境质量进行了评价,土壤质量好坏由高到低对应的污染防治技术依次为:水肥一体化>有机替代>土壤增碳>优化灌溉>优化施肥。
  在确保番茄稳产增产的条件下,水肥一体化技术既可以保证果实品质,又能够减少肥料资源的浪费进而降低因氮磷营养流失造成的污染风险,对土壤生态环境的负影响最低。
[硕士论文] 谢楠
风景园林学 东北林业大学 2018(学位年度)
摘要:国家重点生态功能区的保护和管理,对于防止和减轻自然灾害,协调流域及区域生态保护与经济社会发展,保障国家和地方生态安全具有重要意义。
  本文以通河县国家重点生态功能区为研究对象,通过分析通河县生态环境主要生态过程、服务功能特点和人类活动规律,进行区域的划分与合并,最终确定不同的区域单元,明确其对人类的生态服务功能和生态功能重要性大小,有针对性地进行区域生态建设政策的制订和合理的环境整治,实现可持续发展。主要研究结论如下:
  (1)利用GIS及其空间统计分析等方法对通河县生态环境十年来的演变进行分析和综合评估,确定通河县城市化过程对生态环境的影响:2005年-2014年,通河县生态系统之间相互转化趋势不够明显,但整体变化趋势是以农田生态系统为转换中心,部分以前开垦的农田逐渐向原有的森林生态系统恢复,但同时也有湿地、草地生态系统向农田生态系统转化,总体上呈农田生态系统减少、森林生态系统增加的趋势。
  (2)通过评价主要生态系统服务功能,得出结果:森林生态系统服务功能方面通河县年平均调节水量为1.876×107m3/a、森林资源固碳量=G植被固碳+G土壤固碳=8349.02t·a-1、林分年制氧量为2.124×1011t/a、年固土量为1.36×105t/a;湿地生态系统服务功能方面通河县总蓄水量达到了1.319×106m3、污染净化功能价值为262万元、水产品产量为7786t;农田生态系统服务功能方面,净化大气功能:吸收SO2为534.1×104kg,吸收NOx为393.3×104kg,吸收HF为6.3×104kg,吸收滞尘为11.1×104kg。营养物质循环功能:作物中的氮累积量约为0.31×104-0.58×104t;磷累积量约为0.39×104-0.62×104t;钾累积量约为0.17×104-42.78×104t。
  (3)采用层次分析法和综合指标法对通河县生态系统服务重要性进行定量评价,确定通河县的主导功能定为水源涵养和生物多样性,其主要辅助功能为土壤保持、自然人文景观保护和农林生态经济发展。
  (4)采用GIS空间叠加技术方法划分重点生态功能区,并根据行政单元完整性进行调整,最终确定通河县重点生态功能区划方案,即:Ⅰ北部山地水源涵养及生物多样性保护功能区、Ⅱ东南部平原生态经济发展功能区、Ⅲ南部松花江沿岸生态恢复功能区、Ⅱ-1一般生态经济区、Ⅱ-2重点生态经济区、Ⅲ-1矿区恢复区、Ⅲ-2滩涂恢复区。
  (5)根据研究所掌握的通河县经济社会和生态环境现状情况及相关资料和数据,构建通河县的国家重点生态功能区评价指标体系,确定了23个评价指标。并针对不同生态功能区发展和保护的目标与要求,制定了通河县国家重点生态功能区保护和建设的规划方案。
[硕士论文] 范杰
土木工程;市政工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:三峡库区河湾型边滩的生态环境建设,直接关系到库区生态景观、生物栖息繁殖生长、库区水质、泥沙淤积、河岸稳定性及边滩生物多样性。本文通过研究三峡库区典型河湾型边滩植被群落环境现状及理化性质变化趋势,理化性质对植被和土壤的作用效果,有助于更好了解植被、土壤和环境对三峡库区河湾型边滩的影响,进而为三峡库区河湾型边滩的植被恢复与重建提供科学参考。本文对三峡库区河湾型边滩(彭溪河黄石段)设置了6个样带18个取样点,对其植被群落和土壤进行了调查和采样。野外调查包括植被组成、高度、频度、盖度。各样带土壤实验室分析包括土壤含水量、有机碳含量、pH值、铵态氮、速效氮、速效磷、速效钾、土壤CO2浓度、土壤CH4浓度和土壤重金属含量。主要结论如下:
  (1)彭溪河黄石段河湾型边滩植被比较丰富,主要有狗牙根、水蓼、蜈蚣草等共12科、15属、16种,包括灌木4种,草本植物共12种,草本植物主要为一年生草本植物。科、属和种的具体分布情况是:马鞭草科、漆树科、冬青科各1属1种,为种灌木或小乔木植物;菊科1属1种,为半灌木;豆科、十字花科各为1属1种,为一年生草本植物;蓼科1属2种,为一年生草本植物;禾本科3属3种,为一年生草本或多年生草本植物;莎草科、堇菜科各1属1种,为多年生草本植物;车前科1属1种,为一年生草本植物。葫芦科2属2种,为一年生蔓生植物;根据植被高度、频度、盖度和重要值分析,边滩植被分为5个群落:油菜-玉米群落、盐肤木-水蓼群落、水蓼-小苔草群落、水蓼-狗牙根群落和狗牙根群落。
  (2)从样带内各群落物种组成上看,1月-2月草本植被群落大多为枯萎期,灌木和乔木植被生长优势明显。3月-5月草本植被群落迅速生长,成为样带内优势物种,草本植物在淹没区占绝对优势,说明草本植被耐水性强,繁殖力强,适应环境能力强。相反,在175米以下淹没区灌木植被和乔木植被缺失或数量极少,说明原生灌木和乔木在河湾型边滩自然环境改变后生存较为困难。可见,三峡库区河湾型边滩植被群落演替表现出了由复杂灌木-草本群落向多草本群和单草本群落发展的趋势。因此,通过人为植入耐水性、耐碱性草本和灌木,可以增加河湾型边滩物种多样性,以实现库区河湾型边滩植被群落改造,促进河湾型边滩植被群落的交替和植被群落的多样性。
  (3)边滩不同样带内植被土壤的pH、有机碳、铵态氮、速效钾、速效磷均发生了不同程度的变化。草本群落pH值高于其他群落,越靠近河边pH值有增高的趋势。植被群落土壤有机碳出现了类似pH值的变化趋势,但有机碳、速效磷、速效钾含量变化受非淹没区农田灌溉影响较大,导致不同植被群落有机碳、速效磷、速效钾含量随月份出现较大波动,边滩植被各项土壤营养值较高,土壤肥沃。草本群落土壤各项营等级逐渐增加,说明土壤和水体富营养化风险增加。
  (4)边滩不同样带内植被群落土壤CO2、CH4含量受气候、水位等因素出现的差异而变化,狗牙根群落土壤CO2、CH4含量高于其他植被群落。随海拔升高土壤CO2、CH4含量逐渐降低,说明有机碳分解、枯萎植被分解、植被根系呼吸会加大土壤CO2、CH4含量。土壤CO2含量和土壤有机碳、pH、速效钾存在显著性相关。
  (5)边滩不同样带内植被群落土壤重金属含量变化不明显,重金属有向河边草本植被群落土壤迁移的趋势,但趋势不明显。不同植被群落在生长阶段,对土壤重金属有一定吸收作用,因此,人为增加河湾型边滩植被多样性和种类有利于减少三峡库区水体的重金属污染。植被群落的高度、盖度和植物种类和土壤的各种理化性质不存在显著关系。说明三峡库区边滩生态系统比较脆弱,未能形成比较稳定的生态体系。加强库区边滩生态修复和建设,有利于增强边滩生态系统的多样性与稳定性。
[硕士论文] 包文君
水利工程;水文学及水资源 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:库区岸带覆盖护岸植物能够有效保护区域土壤,净化水体,美化库区环境,保证水库的正常运行。迄今未有关于三峡水库护岸植物对岸滩水-土-气系统影响的相关研究报导。为此,本文选择长江一级支流澎溪河-长江交汇处河岸带为研究区域,分析狗牙根覆盖区(同时以无任何植被覆盖的裸地为对照)上覆水体、土壤理化性质以及土壤气体含量的情况,探讨了狗牙根对澎溪河水-土-气系统的影响规律。研究得出以下主要结论:
  (1)通过与无任何植被覆盖的裸地区域水体营养盐含量的比较发现,护岸植物狗牙根对上覆水体有一定的净化作用,其覆盖区上覆水体各水质指标平均值相比无狗牙根覆盖的区域分别减少了4.44mg SO42-/L、0.012mg NH3-N/L、0.02mgNO2-/L、0.02mg TN/L和0.07mg TP/L。运用水质综合污染指数法进行的计算发现,狗牙根覆盖区和非覆盖区上覆水体均达到合格标准,但前者水质更优于后者。
  (2)狗牙根覆盖区土壤理化性质具有较高的空间异质性:高程165~175m之间的土壤速效磷和有机碳含量最高,高程155~165m间的土壤pH和氨态氮含量最高,而高程147~155m间的土壤则以地表温度、土壤含水率和速效钾含量为最高。
  (3)与无狗牙根覆盖的裸地相比,狗牙根覆盖区地表温度较低,而土壤含水率和有机碳均较高。此外,土壤pH、铵态氮、速效磷、速效钾在狗牙根覆盖区土壤中的含量均低于无狗牙根覆盖的裸地。表明狗牙根具有降低地表温度,固结土壤,保持土壤水分、大量吸收土壤有效态养分物质的作用;同时,亦表明狗牙根对土壤酸碱性有一定程度的调节作用,能够对土壤进行改良。
  (4)狗牙根覆盖区土壤中CO2和CH4浓度具有明显的时空变化特征:土壤中CO2浓度在不同水位高程上有随着水位下降先增加后减小的趋势;而在月份(1-5月则)间则呈逐步增加的趋势。土壤中CH4浓度在时空序列上均呈单峰曲线,空间和时间对应的最大值分别是高程155~165rn区段的35.12mg·kg-1和2月份的49.15mg·kg-1。同时,与无狗牙根覆盖的裸地相比,狗牙根覆盖区CO2和CH4浓度值均较高,表明狗牙根的存在增加了土壤中CO2的来源以及产CH4微生物的活性。
  (5)相关分析表明,土壤中CO2浓度与土壤温度的相关性更好,而CH4则与土壤含水率的相关性更好。狗牙根覆盖区土壤中CO2和CH4浓度受狗牙根的影响较高,且能够通过影响土壤中的含水率与温度而对CO2和CH4浓度产生间接影响。
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