Institutional Repository of Xinjiang Institute of Ecology and Geography, CAS
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古尔班通古特沙漠南缘风沙土毛管上升水运动特性
No full text毛管上升水的运动特性是划分固沙植物水分来源的重要依据。本文采用野外试验与室内实验相结合、室内外实（试）验与理论分析相结合的方法，研究了古尔班通古特沙漠南缘风沙土土壤水分变化特征、毛管上升水运动规律及毛管水最大上升高度，推导了潜水极限蒸发强度 Emax 和地下水埋深 H 的关系，确定了毛管上升补给速率（潜水蒸发）达到最大值时的临界地下水埋深，结果表明： （1）不同地下水埋深区域上层土壤（0 ~ 150 cm）的土壤含水量均表现出较为明显的季节变化：3 ~ 5 月是土壤水分的补给期，6 ~ 9 月是土壤水分的消耗期，10 月 ~ 次年 2 月是土壤水分的补给与稳定期。地下水浅埋区土壤含水量在垂直方向上可分为3 个层次：0 ~ 100 cm 左右为土壤水分活跃层，100 ~ 270 cm 左右为土壤水分次活跃层，270 cm 以下土层为土壤水分相对稳定层；地下水深埋区可分为5 个层次：0 ~ 110 cm 为活跃层，110 ~ 560 cm 第一次活跃层，560 ~ 710 cm 第一稳定层，710 ~ 790 cm 第二次活跃层，790 cm 至地下水面为相对稳定层。 （2）古尔班通古特沙漠南缘风沙土毛管水上升高度随着时间的增加而增加；上升速率随着时间的延长迅速下降并逐渐趋于零；毛管上升累计补给量随时间的变化趋势与毛管水上升高度随时间变化的特征基本一致；毛管上升累计补给量与毛管水上升高度呈正相关。自然蒸散发条件下，古尔班通古特沙漠南缘地下水深埋区毛管水最大上升高度为 250 ~ 290 cm，地下水浅埋区毛管水最大上升高度为215 cm 左右。土面蒸发及地表无水汽通量条件下地下水浅埋区均质壤质砂土毛管水的最大上升高度分别为 114.12 cm 和 135.90 cm。海森公式的经验常数 C 为3.18×10-5 m2。湿润锋处的有效基质吸力为 66.59 ~ 125.35 cm 之间。 （3）参数 n 等于 5 和 6 时潜水极限蒸发强度 Emax 和地下水埋深 H 的关系为Emax = 1.396·a·H-5 和 Emax = 1.3188·a·H-6。古尔班通古特沙漠南缘北沙窝试验地地下水浅埋区壤质砂土 Emax 和 H 的关系为 Emax = 0.0034·H-4.8169，毛管上升补给速率（潜水蒸发）达到最大值时的临界地下水埋深为 0.46 m
Effects of allelochemicals on soil functional fungi during the invasion process of Xanthium italicum Moretti and their ecological significances
No full text生物入侵已经成为全球性的人类公共关注的重大问题，并引起了各国政府的高度重视， 尤其是像中国这样的发展中国家。随着国际贸易自由化进程的不断增长、 交通便利并人类活动加剧以及经济一体化进程的加速，外来入侵植物所产生的危害逐年增加，从而带来相当严重的后果。近年来我国外来有害生物入侵的频率急剧升高，危险性不断增加，每年都能发现新的入侵物种。意大利苍耳 (Xanthium italicum Moretti)为菊科苍耳属植物， 其原产地为美洲， 1991 年首次发现于北京。 由于意大利苍耳生态适应性强，在群落中极易形成单一优势种，对入侵地的农业、畜牧业和生物多样性造成严重危害，我国早在 1997 年就将其列为了我国入境检疫 3 类有害生物。本研究通过分离鉴定意大利苍耳产生的影响土壤功能真菌的活性化合物来深度解析化感物质的作用机理，为后期对意大利苍耳的综合防控及利用提供理论依据。（1）对已知化感物的实验结果显示： 意大利苍耳挥发油、阿魏酸、 绿原酸、苍耳亭和黄质宁都具有低浓度时促进有害真菌链格孢和镰刀菌的生长而抑制有益真菌木霉的作用。说明以上物质可能是促进意大利苍耳入侵的有效化感物。（2）对意大利苍耳提取物的活性分离跟踪实验显示：意大利苍耳植株提取物中确有特定化合物促进了有害真菌而抑制有益菌的生长，经过活性跟踪的分离实验，目前即将将该化合物分离纯化，并有待后续实验。（3）对意大利苍耳加入真菌的盆栽实验的结果显示：有害真菌与有益真菌均可促进意大利苍耳的生长，且有害真菌的促进作用强于有益菌木霉。（4）对意大利苍耳挥发油进行制备薄层层析（PTLC）， 意大利苍耳挥发油的主要成分柠檬烯可通过 PTLC 法分离纯化，但其他有效活性物质因含量较少而无法通过此法分离纯化
The toxic effects of microplastic on hamster
No full text近 10 年， 环境中微塑料的存在对全球环境造成的危害以及其对人体健康的威胁受到了广泛关注。生物体摄入塑料后其中含有的添加剂在生物体内释放的问题也受到越来越多的关注。本文利用激光扫描共聚焦显微镜观察不规则混合粒径聚丙烯塑料在仓鼠体内的积累状况，粒径和组织差异是影响聚丙烯塑料积累的主要影响因素。单一研究微塑料的生物积累无法准确判断微塑料对生物体的影响，因此在研究生物积累的基础之上，我们进行了长期实验，研究了微塑料暴露后，仓鼠对积累在体内的微塑料的排出状况。目前我们所使用的的塑料多为复合型塑料，这种类型的塑料被生物体所误食后，其中的添加物质同样可能会对生物体产生一定的危害，因此我们在前期实验的基础上，模拟了使用较多的含锑防火塑料在火灾后，被仓鼠误食后对生物体的影响，利用模拟胃肠液实验、 HE 染色、单细胞凝胶电泳技术测量含锑防火塑料摄入后对仓鼠的生物毒理效应。本研究的主要结论如下：(1)荧光聚丙烯微粒被仓鼠摄入后，其不仅存在于仓鼠的肠道，且可以通过循环系统进入仓鼠的肝脏、心脏等器官并在其中积累，粒径和组织差异是荧光聚丙烯微粒进入各组织器官并在其中积累的主要影响因素。荧光聚丙烯微粒可以在肠道中的积累粒径在 30 μm 以下，肝脏 25 μm 以下，心脏 5 μm 以下，且肝脏中积累效应最为明显，心脏对荧光聚丙烯微粒的积累效应最不明显。除积累效应外，肠道中的荧光聚丙烯微粒发生了一定的老化效应。(2)仓鼠一次性摄入 10 mg 荧光聚丙烯微粒基本可以随粪便排出体外，并且粒径是排出的影响因素，至 4 天时基本可以随粪便排出体外， 仅少量小于 20 μm颗粒未排出体外。而在连续暴露七天后， 肝脏中积累的荧光聚丙烯微粒可以通过解毒系统逐渐排出体外，并且肝脏中的大颗粒可以被肝脏分解为小颗粒后排出体外， 排出路径为荧光物质随着肝脏分泌的胆汁通过胆管进入肠道，排出体外。(3)不同温度处理后的氧化锑聚丙烯微粒被仓鼠摄入体内后，其中含有的锑元素在胃肠中释放，其中部分锑元素随粪便及尿液排出体外，但仍有部分进入肝脏、心脏等器官，并对肝脏、心脏产生一定的损伤作用。肝脏、心脏细胞损伤程度与氧化锑聚丙烯微粒摄入存在一定联系，细胞损伤程度随氧化锑聚丙烯处理温度的升高而加剧
Microplastics contamination and settlement of sediments in Yellow River
No full text海洋等水体环境中的微塑料( <5 mm)作为一种新型的污染物近年来已逐渐受到国内外的关注。微塑料由于粒径微小，理化性质稳定，难以降解，在环境中可以长期存在，其对环境水质、沉积物及水生生物会造成影响。本研究以我国黄河流域干流和部分水库为研究区域，对该区域沉积物中微塑料的类型、粒径、丰度 等进行了调查。同时选择密度小于水的聚丙烯塑料作为沉降实验的材料，研究了微塑料在棕壤、褐土、栗钙土和黄绵土四种土壤类型模拟溶液中的沉降行为。实验结果可为内陆河流水体环境中微塑料污染治理提供基础性数据，也可为自然水体中塑料的沉降行为的研究提供一定的帮助，本论文的主要研究结果如下：(1) 黄河流域干流调查结果显示：黄河沉积物中的微塑料丰度为 15 ~ 615 个/kg (干沉积物)，其中下游微塑料的丰度明显高于中上游， 粒径主要集中在 1 ~ 4mm 之间，微塑料主要类型依次为碎片类、发泡类、薄膜类和纤维类，聚合物类型为聚乙烯、 聚苯乙烯、 聚丙烯三种，并且研究发现环境中微塑料的表面形态复杂。(2) 微塑料在水库的进水口位置丰度较低，更易在水库储存区部分聚集。 微塑料的平均丰度由上游的水库至下游的水库呈现逐渐增加的趋势。分层采样发现微塑料在表层 0-20 cm 处丰度更高，甚至部分采样点微塑料主要集中在表层 0-10cm。微塑料分为碎片类、发泡类、薄膜类和纤维类四种类型， 显微拉曼鉴定其聚合物成分有聚乙烯、聚苯乙烯和聚丙烯。在各个水库中微塑料粒径分布主要在2 mm 以下。微塑料的颜色分为透明、白色、彩色和黑色，黑色在所有水库中检测到的比例都很小，均不超过 7%。(3) 采用用两种粒径范围的微塑料进行模拟沉降实验，实验结果显示， 500μm 塑料的沉降在低浓度(土壤质量浓度)、高浓度和其他浓度时， 黄绵土、栗钙土、棕壤分别与塑料相互作用最强。 10-50 μm 塑料的沉降效果比 500 μm 塑料的沉降效果更好，通过对粒径分析发现， 20-50 μm 塑料颗粒更易沉降到水底，且沉降速度更快， 在下层沉积物的比例高于上层沉积物。 塑料老化后会降低其在水体中沉降的能力， 而水体盐度的增加会使得更多的塑料漂浮到水面，两者都会降低塑料在沉积物的数量
Magnetic properties of sediments of saline lake Lop Nur and its implications for paleo-environmental change
No full text盐湖沉积物是干旱-半干旱地区过去不同时间尺度气候和环境变化的重要信息记录载体。 罗布泊是世界知名的盐湖沉积区域，位于塔里木盆地东端，亚欧大陆腹地干旱核心区，是青藏高原北侧最大沉降盆地的沉积-汇水中心，记录了区域数百万年以来的气候环境历史。历史上孕育了以小河文化和楼兰文化为代表的灿烂古文明，也是古丝绸之路的交通枢纽。 提取可靠的环境记录指标，重建罗布泊地区的高分辨率环境记录对于理解全球气候环境变化和人地关系至关重要。沉积物磁学性质被广泛应用于湖泊沉积研究，常用反映沉积环境和古气候变化，但在盐湖环境中，沉积物磁性特征及其成因机制尚未清晰解译。 本文对采集自罗布泊盐湖的 LB（深度 378 cm） 和 LOP1（深度 163 cm） 两个剖面，以及罗布泊盐湖表层沉积物， 罗布泊西岸地区的雅丹、风成砂和红柳沙包沉积物进行了系统的环境磁学研究，结合年代学测试、粒度、有机质、碳酸盐、色度、 X 射线衍射 (XRD)、扫描电镜和能谱分析(SEM/EDS)等手段，系统分析了罗布泊盐湖沉积物的磁性特征及其影响因素，阐明了磁性特征的沉积学和古环境意义，利用磁性特征重建了罗布泊地区全新世以来的气候环境变迁历史，并探讨了罗布泊地区全新世气候环境变迁与全球变化之间的关系。获得以下主要结论和新认识：根据磁性特征可将罗布泊盐湖沉积物分为三类， 磁学特征分别为多畴(MD)颗粒磁铁矿主导， 单畴(SD)颗粒胶黄铁矿主导和多畴(MD)颗粒黄铁矿主导。 其中由磁铁矿主导磁性特征的沉积层位，磁性矿物主要来源于陆源碎屑输入。磁性特征（包括磁性矿物类型组合，晶粒和矿物含量） 与罗布泊西岸地区以及物源区塔里木盆地的沉积物一致，体现了沉积物物源的影响， 同时表明这些层位沉积物磁性特征未受到沉积后次生作用的改造， 可视为罗布泊盐湖沉积物磁性特征的背景水平。此外， 磁铁矿主导层沉积物中相对较低的 S-300mT和较高的 HIRM-300mT，显示不完整反铁磁性矿物（主要为赤铁矿）贡献较高。 该类型沉积物中，磁性参数的变化主要与粒度组成变化有关，分粒级提取样品的磁性测量结果以及磁性参数与粒度相关关系分析表明在该类型沉积物中， 粗粒级组分（粗粉砂和砂）沉积物磁性较强。这是因为罗布泊沉积物磁铁矿主要以多畴(MD)为主，较粗的 MD磁性颗粒主要赋存于沉积物粗颗粒组分中， 粗粒级组分沉积物含量越高，磁性矿物含量越高，反之亦然。早期成岩作用是罗布泊盐湖沉积物磁性特征发生变化的最重要因素。 LB 和LOP1 剖面都鉴定到了早期成岩作用成因的次生铁硫化物（胶黄铁矿、黄铁矿）的存在，并导致沉积物磁性特征产生了显著的变化。 单畴(SD)颗粒胶黄铁矿生成和保存导致沉积物具有明显较高的 χ， χARM， SIRM， HIRM-100mT， S-100mT， S-300mT，χARM/χ 以及 SIRM/χ， 而 MD 颗粒黄铁矿则导致了极低的 χ， χARM， SIRM，HIRM-100mT， S-100mT， S-300mT， χARM/χ， 这显示了盐湖环境中硫酸盐还原成岩作用对磁性特征的显著影响。通过多沉积记录指标综合分析和野外岩性观察，判定罗布泊盐湖早期成岩作用成因的次生铁硫化物生成于高湖面（相对湿润）阶段，此阶段流域内湿度较高，增加的有机质输入促使了硫酸盐成岩作用的发生。罗布泊湖盆内早期成岩成因胶黄铁矿及其相关磁学参数（如 SIRM/χ） 可以作为区域水文和气候历史变化的指标。 LB 剖面 8150-7000， 5300-4900, 3600-3100， 2750-2550 和 1820-1680 Cal. yrBP 期间生成和保存了大量 SD 胶黄铁矿颗粒，显示这些沉积阶段罗布泊和塔里木河流域水量较丰，罗布泊处于高湖面阶段。对比前人研究成果，发现这五个胶黄铁矿生成阶段在时间序列上对应或略晚于全新世北大西洋冷事件(5~1)。冷事件期间强度增加并且南移的西风急流为塔里木盆地带来更多降水， 流域湿度和有机质增加， 导致了胶黄铁矿的生成保存。这显示罗布泊地区全新世以来的气候环境变化与高纬度地区的气候突变事件具有关联性。此外， 罗布泊沉积物磁学和沉积学研究表明该地区由早中全新世向中晚全新世的气候过渡呈现突变特点，而非渐变，转折时间约为 4000 cal. yr BP 左右。总体上 4000 cal. yr BP 之前， 区域气候干燥而相对稳定； 4000 cal. yr BP 之后， 湿度增加而波动剧烈，这一气候模式得到大量前人研究结果的支持。 该区域全新世气候变化可能同时受到厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)和北大西洋涛动(NAO)的共同影响，后者又影响了西风急流的位置和强度，也对该区域的气候变化产生影响。此外地域性因素（主要是指山地冰川） 的影响也需要考虑，尤其在全新世早期
Comparative Study on Cultivated Land Extraction and Identification of Main Crops in Xinjiang Base on Muilt-Source Data
No full text目前，农情遥感监测的主要手段还是光学数据，利用光学数据进行耕地提取和农作物分类技术相对来说都比较成熟，但是光学影像易受云雨天气的影响，在部分场景下往往无法获取可用的影像数据。 在这种情况下， 合成孔径雷达数据以其特有的主动性、敏感性、穿透性优势， 逐渐成为了一种全新的农情监测手段。本研究选取新疆典型农业发展带玛纳斯河流域作为研究区， 分别选择光学和合成孔径雷达数据进行了研究区的耕地提取和主要农作物识别两部分对比实验。（1） 首先， 选择单时相的 Landast8 数据和 Sentinel-1 数据，在 DEM 坡度数据的基础上采用支持向量机和最大似然法提取玛纳斯流域耕地，综合对比雷达数据、光学数据、雷达光学融合数据以及雷达光学特征组合数据的耕地提取精度，探究不同数据融合方法、不同类型数据、不同特征组合及不同分类方法对耕地提取的影响。通过耕地提取的对比实验，得到了如下结论： a)通过雷达光学融合影像耕地提取对比实验证明： 小波变换的影像融合效果比正交化变换要好； b)同等条件下，单时相的雷达与光学融合数据耕地提取精度高于单时相光学数据的提取精度， 单时相光学数据耕地提取精度高于单时相雷达数据； c)纹理特征有助于耕地信息的提取，雷达数据的纹理信息比光学数据的纹理信息更为丰富； 雷达后向散射特征比雷达纹理特征对提取耕地的正向影响更大； 不同特征组合的耕地提取精度由高到低为：光学光谱+雷达后向散射>光学光谱+雷达纹理>光学光谱+光学纹理>光学光谱数据>雷达后向散射+雷达纹理； d） 在本文的耕地提取方案下， 支持向量机的耕地提取结果优于最大似然法。（2） 其次， 在耕地信息提取的基础上，对不同的时序组合数据（未处理的多时相 Landsat-8 数据、 主成分分析后的多时相 Landsat-8 数据、全作物生育期的多时相 Sentinel-A 数据、作物关键物候期的多时相 Sentinel-1A 数据、 多时相Landsat-8 和单时相 Sentinel-1 时相组合数据、单时相 Landsat-8 和多时相Sentinel-1 组合数据、多时相 Landsat-8 和多时相 Sentinel-1 时相组合数据）采用随机森林和最大似然法进行研究区主产作物识别（棉花、玉米、小麦、其他）的对比实验，探究不同数据处理方式、 不同长度时相、不同数据源、 不同数据组合和不同分类方法对农作物识别精度的影响。通过农作物分类对比实验，得到了如下结论： a)基于多时相波段组合数据的农作物分类方法可行， 基于不同作物之间光学数据的时序光谱差异和雷达数据的时序后向散射系数差异，能够实现农作物的分类； b)将主成分分析引入多时相光学波段组合的农作物分类，不仅能提高分类精度，而且能大大提高提高分类速度；c)基于多时相雷达波段组合数据进行作物分类，全生育期的数据比关键物候期数据可以获得更高的分类精度，增加时相数可以提高分类精度；相比全生育期数据，正确选择关键物候期进行农作物分类，能够大大减轻前期数据处理任务，提高农作物分类效率； d)引入光学数据可以有效提高多时相 SAR 数据农作物总体分类精度， 比单独使用多时相 SAR 数据总体精度提高 1%-6%， 其中 6 月 24 日光学数据的加入获得了最大的分类精度； e)在多时相光学数据中引入雷达数据，农作物分类精度有所提高。但引入不同时相的 SAR 数据对农作物分类总体精度提高基本一致，时相间分类精度差异较小； f)多时相光学与多时相雷达组合数据比单一多时相数据的农作物分类精度更高， 3 者分类精度由高到低排序为：多时相光学与多时相雷达组合数据>多时相光学数据>全生育期的多时相雷达数据>关键物候期的多时相雷达数据； g )本文的农作物分类方法中， 随机森林的分类精度高于最大似然分类精度
Quantitative Inversion of Cu Element in Mining Area Based on Ground Measured Spectrum
No full text矿产资源对一个国家的重要性日渐凸显出来， 如何快速、大面积获取地球化学元素信息成为关键， 因此将遥感与地球化学相结合成为必然的发展趋势。本文以卡拉塔格玉带斑岩铜矿床、卡拉麦里矿集区为研究区， 以探寻偏最小二乘法（PLSR） 最优建模参数为目标，利用 PLSR 建模，针对矿区周围不同风化程度的岩石，基于地面实测光谱建立 Cu 元素的定量反演模型，生成实测值与预测值的含量分布图，对比高低值区域是否吻合。岩石中金属元素含量一般较低，很难形成对应的特征波段，但是可以寻找与金属元素最相关的波段。本文主要针对岩石中的 Cu 元素，首先探讨了关于岩石中金属元素与 Cu 元素的相关关系，并找出了与 Cu 元素具有极显著相关关系的元素有 Cr、 Fe、 Zn、 V，并提取出了与 Cu 元素相关关系最高的波段有 Cu 相关系数较高的为 600~750 nm、 1000 nm、 1900~2100 nm、 2250 nm、 2350 nm 等波段范围的附近，并找出了其余四个与 Cu 元素具极显著相关关系的元素的相关系数较高的波段，这为以后利用间接方法反演岩石中 Cu 元素打下基础。通过建立岩石中 Cu 元素的 PLSR 定量反演模型，探讨了不同波段宽度下PLSR 模型的精度，并得到在波段宽度在 30 nm 时，模型的精度最高且不会过拟合； 而对于岩石中 Cu 元素的最优波段选取，通过逐步回归法，入选的波段依次为： 670 nm、 679 nm、 749 nm、 751 nm、 752 nm、 758 nm、 770 nm、 1946 nm、2127 nm、 2136 nm。 建立 PLSR 模型时，研究出当波段数为 9 个时，模型的精度最优且不会出现过拟合。对于不同的条件下，岩石中 Cu 元素反演的精度也不同。本文探讨了不同风化程度及不同岩性条件下，对建模精度的影响，发现除去结构对岩石的影响因素，岩石的新鲜面比风化面反演精度较高； 对于岩性对模型的影响，发现相比较所有岩性建模精度，利用硅质岩进行定量反演预测铜元素含量建模精度不高。将两种选取的不同最优参数建模定量反演 Cu 元素含量，并利用反距离权重法插值生成实测值的含量分布图与预测值的含量分布图，并交叉研究区验证两种不同参数的建模，对比实测值的含量分布图，得出结论，两种不同参数的建模，预测值与实测值的高低值区域大致相同，但相比较而言最优波段建模的预测值的高低值范围较贴近实测值的范围。为以后应用于高光谱遥感大面积反演 Cu 元素含量，并圈定异常区域提供了地面试验依据
Remediation of Hg0 contaminated environment using selenium nanoparticles synthesiszed by bacteria
No full text本研究选取一株柠檬酸杆菌，它可以在好氧和厌氧环境下将亚硒酸盐还原为无定型态的生物纳米硒颗粒，进而固定土壤和水体中的元素汞。本研究初步探究了亚硒酸盐好氧还原的机理，主要是超氧自由基在好氧亚硒酸盐还原过程中的调控作用。同时， 评估了主要环境因素例如胞外聚合物、矿物胶体、 溶解性有机质、颗粒态有机质、盐度、生物膜等对生物纳米硒稳定性、移动性及其固定元素汞效果的影响。 本文的主要结论如下：(1)筛选得到的柠檬酸杆菌(Citrobacter freundii Y9)在厌氧和好氧条件下均可将亚硒酸盐还原为被胞外聚合物包裹的无定型态的生物纳米硒颗粒。细菌胞外产生的超氧自由基可以调控好氧亚硒酸盐的还原。(2)在厌氧和好氧条件下， 4 mM 未纯化处理的生物纳米硒可以将菜园土中45.8-57.1%和 39.1-48.6%的元素汞转化为硒化汞这一残渣态汞的形式。 此外， 50mg L-1 纯化处理的生物纳米硒颗粒可以将黑土，黄壤、红壤、盐碱土等典型土壤中 72.2-87.1%的元素汞转化为硒化汞。(3)柠檬酸杆菌(Citrobacter freundii Y9)自身分泌的胞外聚合物中的酪氨酸、色氨酸、 芳香族Ⅰ和Ⅱ类蛋白等物质和纳米硒颗粒具有较强的结合能力， 是纳米颗粒的一种天然分散剂。带负电荷更多的胞外聚合物在纳米硒颗粒上的吸附使得颗粒表面的负电荷显著增加， 并通过静电斥力、空间位阻等使纳米硒颗粒的稳定性增强， 从而促进纳米硒颗粒对元素汞的固定效果。(4)矿物胶体和生物纳米硒颗粒间的异质聚集明显强于矿物胶体和生物纳米硒各自的同质聚集，它们之间的的异质聚集抑制了生物纳米硒对元素汞的固定效率。然而， 胞外聚合物的添加却可以抑制生物纳米硒的同质聚集以及生物纳米硒和矿物胶体之间的异质聚集，从而提高生物纳米硒的稳定性进而提高生物纳米硒对元素汞的固定效果。(5)研究发现， 不同分子量溶解性有机质和纳米硒颗粒间的结合能力为：3500-10000 道尔顿 > 1000-3500 道尔顿 > 100-1000 道尔顿 > 10000 道尔顿以上溶解性有机质。 一般情况下， 小分子量的溶解性有机物由于扩散迅速更容易和纳米颗粒结合，但是小分子量的溶解性有机质在较长时间内容易被大分子量的溶解性有机质替代。 然而， 溶解性有机质吸附引入的静电势垒可以抑制大分子量溶解性有机质对小分子量有机质的替换，从而使得中分子量的溶解性有机质比大分子量的溶解性有机质更容易吸附到硒颗粒表面。不同分子量溶解性有机质和硒颗粒表面的结合增强了硒颗粒的稳定性，从而促进了硒颗粒对元素汞的固定效果。(6)研究发现， 0-60 mg L-1 带更多负电荷的颗粒态有机质可以通过静电斥力抑制生物纳米硒颗粒间的同质聚集以及生物纳米硒颗粒和颗粒态有机质间的异质聚集。 80-100 mg L-1 的颗粒态有机质容易使生物纳米硒颗粒和元素汞附着，因为高浓度颗粒间更容易发生碰撞。颗粒态有机质并未对生物纳米硒固定元素汞产生显著影响。(7)随着盐度的升高生物纳米硒颗粒间的同质聚集和沉降显著增加。 一是因为盐度的增加使得生物纳米硒颗粒的双电层结构压缩，导致范德华引力占据主导地位。 二是， 盐度提高引入了更多的二价阳离子， 它们对生物纳米硒颗粒表面电荷的中和以及钙离子通过钙桥对生物纳米硒颗粒表面官能团和纳米硒颗粒间的桥联作用也促进了生物纳米硒颗粒的同质聚集。盐度升高导致的生物纳米硒颗粒间的聚集，抑制了生物纳米硒在土壤和盐溶液中对元素汞的固定。(8)细菌生物膜可以通过双电层作用、氢键、疏水性作用、 空间位阻以及桥联作用将生物纳米硒颗粒截留。此外，生物膜包裹导致的表面粗糙度增加、 孔隙堵塞、 孔隙筛分以及包封效应也都促进了生物纳米硒颗粒的沉积。 生物膜中的硫醇物质在一定程度上促进了元素汞的固定， 这可能是在生物纳米硒固定元素汞的过程中， 生物膜中的硫醇和元素汞生成了硫醇与汞的络合物。综上所述， 柠檬酸杆菌(Citrobacter freundii Y9)可以在厌氧和好氧条件下将亚硒酸根还原为无定型态的生物纳米硒颗粒，超氧自由基在好氧亚硒酸根还原过程中起着重要的调控作用。 该生物纳米硒对汞具有极强的结合能力，可以用于固定土壤和水体中的元素汞。 包括胞外聚合物、矿物胶体、溶解性有机物、颗粒态有机物、盐度、生物膜在内的主要环境因素可以影响生物纳米硒颗粒在环境中的聚集和迁移，进而影响生物纳米硒对元素汞的固定效果。本研究为全面、 准确评价环境中纳米颗粒的环境化学行为及其在汞污染修复中的应用提供了理论依据
Stochastic Simulation of Soil Moisture and Salinity Dynamics in an Oasis-Desert System of Sangong River Watershed
No full text土壤水盐动态是干旱区生态水文学研究的关键变量， 具有强烈的非线性和不确定性。 理解和掌握干旱生态系统土壤水盐的动态特征及时空分布， 是区域水资源合理利用、 生态水文过程模拟和植被生态保育的核心与基础。 为揭示荒漠绿洲区较大尺度复合景观土壤水盐时空演变规律及其生态水文效应， 本研究以新疆三工河流域绿洲-荒漠复合系统为研究对象， 利用野外定位试验、 区域随机采样和不同年代遥感资料， 基于概率统计思想， 采用水量平衡原理、 质量守恒原理、 微积分理论和地理信息技术， 优化并构建绿洲-荒漠复合系统点尺度和区域尺度土壤水分、 盐分动态随机模型， 量化绿洲-荒漠复合系统传统灌溉时期（1999—2007年） 和节水灌溉时期（2011—2018 年） 水文气象因子、 土壤水分、 盐分动态特征与分布规律， 探讨影响土壤水、 盐动态的关键因素。 主要结论如下：（1） 研究区绿洲-荒漠复合系统年内和年际尺度水文气象因子动态特征与分布规律： 降水量年内和年际均呈不明显的增加趋势， 降水事件以小雨（<10 mm）为主， 降水间隔以 0~5 d 为主， 降雨序列以 2~5 年为主周期， 服从正态分布。 气温呈明显上升趋势， 蒸发呈明显下降趋势； 年均气温和蒸发分别以 8 年和 21 年为主周期， 均不服从正态分布。 地下水位年内和年际均呈下降趋势， 其中绿洲区呈明显下降趋势， 荒漠区呈不明显下降趋势； 地下水位和水质突变均发生在传统灌溉与节水灌溉的过渡时期。 传统和节水灌溉时期水文气象因子动态特征与分布规律均满足土壤水盐动态随机模型的应用条件。（2） 研究区绿洲-荒漠复合系统不同灌溉时期土壤水分随机特征及其影响因素： 荒漠区传统与节水灌溉时期根系层土壤水分均服从正态分布， 绿洲区均不服从正态分布， 土壤水分概率密度函数 p(s)曲线均呈单峰状（除绿洲区传统灌溉时期全年外） 。 荒漠区平面和坡面尺度、 绿洲区考虑潜水蒸发的土壤水分动态随机模型有效性均较好， 模拟精度均较理想。 平均降水量α、 日降水频率λ、 日潜在蒸散量 Emax、 降水径流系数 C、 水分胁迫点 s*、 地下水位 Z 为影响绿洲-荒漠复合系统土壤水分动态模拟的关键参数。 灌溉方式的转变是造成三工河流域绿洲-荒漠复合系统土壤水分动态特征变化的重要原因。（3） 研究区绿洲-荒漠复合系统不同灌溉时期土壤盐分随机特征及其影响因素： 荒漠区和绿洲区传统与节水灌溉时期根系层土壤盐分均服从正态分布， 土壤盐分概率密度函数 p(C)曲线均呈单峰状。荒漠区土壤盐分动态随机模型有效性较好， 绿洲区考虑潜水蒸发的土壤盐分动态随机模型有效性较好， 且可将灌溉作为单次降雨事件来处理； 各灌溉时期荒漠区和绿洲区点尺度 p(C)曲线特征、 绿洲-荒漠复合系统土壤相对盐浓度 C 模拟精度均满足要求。 地下水盐浓度 CZ、 盐分渗漏系数 b´、 标准化降水量γ、 Emax、 Z、 λ为影响绿洲-荒漠复合系统土壤盐分动态模拟的关键参数。 灌溉方式的转变是造成三工河流域绿洲-荒漠复合系统土壤盐分动态特征变化的重要原因
The Phylogeography study of Tugarinovia Iljin and Panzeria Moench in arid areas of northwest China
No full text第四纪气候波动对西北干旱区许多植物的种内分化和居群遗传结构有着显著的影响。 为了揭示第四纪气候变化以及沙漠形成、 演化对中国西北干旱区草本植物的影响， 本文选取了我国荒漠种子植物区系成分， 且在属内物种分类上存在争议的草本植物革苞菊属（Tugarinovia Iljin） 和脓疮草属（Panzeria Moench） 植物作为研究对象。 其中， 革苞菊属隶属于菊科（Asteraceae）， 是一个单种属，包含革苞菊（T. mongolica Iljin）及变种卵叶革苞菊（T. mongolica var ovatifolia Linget Y. C. Ma）。革苞菊已被列入《中国植物红皮书》和国家重点保护的野生植物，也是蒙古高原特有成分。 革苞菊和变种卵叶革苞菊分别分布于内蒙古北部和南部，呈狭域分布，并且在有限的分布区内，居群个体数量很少。 脓疮草属是唇形科（Labiatae）的一个小属，该属植物在西北干旱区分布较广泛，主要分布在蒙古高原的草原区和草原化荒漠区，是蒙古高原的近特有属。在本研究中， 革苞菊属植物运用两个叶绿体基因片段（psbA-trnH 和psbK-psbI），脓疮草属植物运用两个叶绿体片段（trnH-psbA 和 rpoB-trnC） 和一个核基因片段（ITS1-ITS4） 分别对这两个属的遗传多样性和谱系格局成因进行探讨和比较， 主要结果如下：1、对涵盖国内绝大多数分布点的革苞菊属的 16个居群 219个样本进行测序，结果共识别了 17 个（H1-H17） 单倍型。 SAMOVA 分析将这 16 个居群划分为两个明显的谱系分支： 北部组（革苞菊）和南部组（变种卵叶革苞菊），且两个组之间没有共享单倍型。 谱系分化也得到了分子方差分析（AMOVA） 和 BEAST分析的支持。 AMOVA 分析结果表明 52.86%的遗传变异发生在两个地理组之间。革苞菊属植物总的遗传多样性较高（HT = 0.947），居群内遗传多样性较低（HS =0.185）， 表现出很高的遗传分化值（GST = 0.805）；南部组的居群具有更高的遗传漂变（FST = 1， GST = 1） 和近亲繁殖（HT = 1， HS = 0） 负荷。 通过对脓疮草属植物 27 个居群的 269 个个体进行测序， 共得到 7 个叶绿体单倍型和 32 个核基因单倍型。 该属植物具有高水平的遗传多样性（cpDNA： Hcp = 0.6691， HT = 0.673；nrDNA： Hnr = 0.5668， HT = 0.577）。在叶绿体序列中，该属居群间的遗传分化值较高（GST = 0.950）。 分子方差分析（AMOVA）结果显示脓疮草属植物 89.87%的遗传分化发生在三个地理组间（北部组， 中部组和东部组）。 中部组位于贺兰山周边， 具有高水平的遗传多样性（Hcp = 0.6673； HT = 0.753），东部组可能经历了奠基者效应导致物种遗传多样性很低（Hcp = 0.1364； HT = 0.137）。在核基因中，居群间的遗传分化值较低（GST = 0.348），且仅有 8.7%的遗传变异发生在三个地理组之间。2、 根据 BEAST 分析结果， 革苞菊属两个地理组间的分化可以追溯到早更新世（2.4976 Mya）， 早更新世时期的气候波动很可能是导致革苞菊属异域分歧的原因。同时，伴随着沙漠的形成， 它作为地理障碍进一步阻碍了两个地理组间的基因交流，加剧了北部组和南部组之间的分化。 脓疮草属植物 BEAST 分析结果显示， 七个叶绿体单倍型之间的分化发生在更新世早期（1.6053 Mya） 到更新世晚期（0.0857 Mya）， 这与中国西北地区的干旱化和沙漠形成、 扩张的时间相一致。干旱化和沙漠扩张导致了物种多样化和生境片段化。此外，我们推测，沙漠和贺兰山可能作为有效的地理障碍也促进了脓疮草属种内的分歧。3、 以上研究结果表明， 革苞菊和变种卵叶革苞菊之间的遗传分化与赵一之提出的形态分类学观点一致， 建议将分布在南部组的变种卵叶革苞菊作为一个独立种处理。 由于革苞菊在川井苏木、乌力吉和银根的居群拥有较高水平的遗传多样性， 且已被列入国家Ⅰ级重点保护的野生植物， 尚未建立自然保护区，分布区当地除了关注该物种的保护，还考虑植物遗传多样性的保护，因此，需要对这几个特殊的居群设立自然保护小区。南部组的卵叶革苞菊居群则表现出更高的遗传漂变和近亲繁殖负荷，需要对每一个居群进行单独保护。 因此，根据我们的研究结果提出如下建议： 革苞菊属植物的保护应该通过就地保护结合迁地保护的方式来增加物种的有效居群数量和遗传多样性水平。脓疮草属的遗传分化特点支持赵一之对该属的分类处理：阿拉善脓疮草（P. alaschanica） 和甘肃脓疮草（P.kansuensis） 不应该作为 2 个独立的物种，应该归并在脓疮草复合体（P. lanata）中。综上所述，分布在西北干旱区的草本植物革苞菊属和脓疮草属主要受更新世气候波动影响，由于更新世气候变化导致西北地区气候变干、变冷，引起沙漠形成和扩张。沙漠作为地理障碍，导致近缘物种间基因交流受阻，引起总的遗传多样性较高，居群内平均遗传多样性较低，伴随着高的遗传分化值，最终导致物种的分化和形成。以上结果类似于西北干旱区分布的其他植物的遗传多样性和谱系格局，即生境相似的植物表现出相同的遗传结构特征和谱系格局