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生态流量泄放对小水电坝下河段底栖动物群落的影响

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生态学报 2024年

作者：王领贺王松毅冉艳王强西南大学生命科学学院淡水鱼类资源与生殖发育教育部重点实验室水产科学重庆市市级重点实验室

泄放生态流量是修复小水电坝下减水河段生态系统的重要手段。大型底栖动物对环境变化敏感，是水生生态系统修复效果的重要指示生物类群。2021年，在重庆市巴南区一品河、五布河上共选择8座典型小水电，调查减水河段前端浅滩（评估点）... 详细信息

泄放生态流量是修复小水电坝下减水河段生态系统的重要手段。大型底栖动物对环境变化敏感，是水生生态系统修复效果的重要指示生物类群。2021年，在重庆市巴南区一品河、五布河上共选择8座典型小水电，调查减水河段前端浅滩（评估点）的流量、河流生境、水质、底栖动物，并与近自然河段浅滩（参照点）对比，以评价生态流量泄放后减水河段的生态修复效果，探究影响底栖动物群落恢复的生态机制。结果显示：只有1座小水电的泄放量完全达到设计值。未达标泄放量的达成度平均值为41.0%。评估点河道湿润率平均值为47.6%。评估点和参照点的水质并无明显差异。底栖动物密度、大多数评估点的水生昆虫生物量和丰富度指数均显著低于参照点，平均值分别为参照点的25.8%、24.5%、43.2%。Shannon-Wiener多样性指数、Pielou指数与参照点无显著差异。评估点底栖动物以EPT昆虫（蜉蝣目、襀翅目、毛翅目昆虫）为优势，功能摄食类群以收集者和刮食者为优势，与参照点一致，但评估点各功能摄食类群密度普遍显著低于参照点。评估点底栖动物密度、丰富度、EPT昆虫密度与河道湿润率呈显著线性正相关。研究表明：泄放生态流量后，小水电近坝浅滩生境水质、底栖动物群落多样性、群落结构、功能摄食类群等与参照点无显著差异。底栖动物密度、水生昆虫生物量和丰富度、EPT昆虫密度等指标的恢复效果并不显著。减水河段的生态修复效果整体尚未达到预期。泄放量不足是阻碍底栖动物群落恢复的重要原因。

关键词：引水式小水电水坝河流修复减水生物多样性

长白山阔叶红松林土壤真菌和细菌NO排放对施氮和降水变化的响应

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生态学杂志 2023年

作者：张蕾雷馥歌宿振浩杨佳诺张悦郭忠玲韩旭中国科学院沈阳应用生态研究所森林生态与管理重点实验室中国科学院大学北华大学林学院

以长白山阔叶红松林土壤为研究对象，在长期施氮和减少降水的固定样地，通过室内培养试验，结合抗生素抑制技术，分析真菌和细菌两类土壤微生物N2O排放对施氮和减水的响应。结果表明：对照处理中，土壤N2O排放为0.79 nmol·g-1·h-1，... 详细信息

以长白山阔叶红松林土壤为研究对象，在长期施氮和减少降水的固定样地，通过室内培养试验，结合抗生素抑制技术，分析真菌和细菌两类土壤微生物N2O排放对施氮和减水的响应。结果表明：对照处理中，土壤N2O排放为0.79 nmol·g-1·h-1，单独减水、施氮处理和同时减水施氮处理均显著促进了土壤N2O的排放，分别为3.55、1.84和1.84 nmol·g-1·h-1，且减水和施氮处理之间存在显著交互作用。其中细菌N2O排放受施氮和减水处理的影响，施氮处理促进细菌N2O排放进而提高土壤总N2O排放量。真菌N2O排放主要受减水处理影响，减水施氮处理促进真菌N2O排放进而提高土壤总N2O排放量。而减水处理所造成的N2O排放增加归因于细菌和真菌的共同作用。在对照、减水和施氮处理中，N2O排放以细菌为主，相对贡献率为90.3%、68.2%和91.1%；而在减水施氮处理中，N2O排放以真菌为主，相对贡献率为68.5%。由此可见，干旱情景下，长期施氮会改变土壤N2O排放的主要微生物种类，直接影响土壤真菌和细菌N2O排放量，进而影响土壤N2O的排放总量，对森林生态系统氮循环过程造成影响。

关键词：土壤N O排放真菌细菌氮沉降减水

黄河上游西柳沟流域淤地坝系对径流影响的模拟分析

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应用基础与工程科学学报 2020年第3期28卷 562-573页

作者：刘蕾李庆云刘雪梅孙艳伟钟凌华北水利水电大学水资源学院河南郑州450046 华北水利水电大学信息工程学院河南郑州450046

黄河上游西柳沟流域水土流失情况严重,流域内修建了不同规模的淤地坝,以改善研究区因水土流失而引起的水沙灾害问题.为探讨淤地坝对流域径流过程的影响,根据淤地坝运行机理,本文在SWAT模型的基础上开发了淤地坝水循环模块,构建了适用于... 详细信息

黄河上游西柳沟流域水土流失情况严重,流域内修建了不同规模的淤地坝,以改善研究区因水土流失而引起的水沙灾害问题.为探讨淤地坝对流域径流过程的影响,根据淤地坝运行机理,本文在SWAT模型的基础上开发了淤地坝水循环模块,构建了适用于西柳沟流域的分布式水文模型,并根据流域出口断面实测月流量数据对改进的模型进行参数率定及模型验证.分析表明,改进后的SWAT模型率定期与验证期的确定系数R2均在0.70以上,纳什效率系数ENS均在0.5以上,相对误差Re均小于20%,模型模拟效果较好.同时,综合考虑淤地坝地理位置、规模等特性,设置不同情景,利用改进的SWAT模型对不同淤地坝情景下西柳沟水文过程的响应进行了模拟分析.结果表明,西柳沟淤地坝系减水效果明显,随着淤地坝数量的增加,流域出口流量明显减少:与现状淤地坝情形(39座骨干坝)相比,无淤地坝情形下流域出口年均流量将会增加25%左右;未来新建79座骨干坝后的流域出口流量比现状情形减少约75%.本研究利用改进后的SWAT模型量化了淤地坝工程对径流的影响,为进一步研究淤地坝坝系影响下的水沙关系奠定基础.

关键词：径流 SWAT模型西柳沟流域淤地坝减水时效性

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华南红壤区坡面产流产沙对植被的响应

水利学报 2017年第5期48卷 613-622页

作者：廖义善孔朝晖卓慕宁李定强广东省生态环境与土壤研究所广东省农业环境综合治理重点实验室广东广州510650 中山大学地理科学与规划学院广东广州510275 广东省五华县水土保持试验推广站广东梅州514471

植被对坡面水蚀具有重要影响,其减水、减沙效益广受关注。以广东省五华县源坑水小流域2011—2014年的径流小区次降雨水沙观测数据为基础,分别在次降雨、月、年及不同降雨区间讨论植物类型差异、月际植被盖度变化、年际植物生长及不同次... 详细信息

植被对坡面水蚀具有重要影响,其减水、减沙效益广受关注。以广东省五华县源坑水小流域2011—2014年的径流小区次降雨水沙观测数据为基础,分别在次降雨、月、年及不同降雨区间讨论植物类型差异、月际植被盖度变化、年际植物生长及不同次降雨量对坡面产流、产沙的影响。研究结果表明:(1)在次降雨尺度,植物小区平均减沙效益、减水效益分别为24.77%、12.95%,其减沙效益大于减水效益;(2)在各降雨区间,相较于裸土小区,桉树、松树和糖蜜草小区分别在次降雨量为20~30 mm、20~40 mm和20~50 mm的降雨区间具有较为显著的减沙效益。松树和糖蜜草在次降雨量为10~50 mm的降雨区间均具有显著的减水效益。但在次降雨量>50mm的降雨区间植物的减沙、减水效益均不显著。(3)在月尺度上,各径流小区产流、产沙量均无显著差异。但由于月际植被盖度的变化,不同月份植物减沙效益数值顺序存在一定变化,但植物减水效益数值顺序较为稳定均呈现为糖蜜草>松树>桉树。(4)在年尺度上,桉树,松树和糖蜜草的减沙、减水效益区间分别为7.00%~38.66%、2.98%~8.76%,7.74%~37.30%、6.67%~19.67%和8.35%~45.33%、10.00%~23.36%。各径流小区年均次降雨产流、产沙数值顺序均呈现裸土小区>桉树小区>松树小区>糖蜜草小区。各植物小区的减水效益与减沙效益相一致,表明相较于植物通过改变水沙关系减沙而言,植物主要是通过减水来减沙。

关键词：坡面水蚀植被减水减沙降雨量

阔叶红松林土壤木质素稳定性对氮添加和降水减少的响应

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生态学杂志 2019年第10期38卷 3007-3014页

作者：陈伟冯月张军辉张俪予中国科学院森林生态与管理重点实验室(沈阳应用生态研究所) 沈阳110016 中国科学院大学北京100049

氮沉降和降水变化可通过影响凋落物和细根的生物量和基质质量、化学元素组成等间接影响植物残体在土壤中的分解。本研究测定了施氮(NA)、减水(RP)和减水施氮(RP-NA) 3种处理和对照(CK)下长白山阔叶红松林凋落物、细根和土壤中有机碳含... 详细信息

氮沉降和降水变化可通过影响凋落物和细根的生物量和基质质量、化学元素组成等间接影响植物残体在土壤中的分解。本研究测定了施氮(NA)、减水(RP)和减水施氮(RP-NA) 3种处理和对照(CK)下长白山阔叶红松林凋落物、细根和土壤中有机碳含量、碳氮比和木质素酚类单体等指标。结果表明:3种处理下细根生物量均显著低于对照样地;细根、凋落物和全土的有机碳含量和碳氮比无显著变化;凋落物、细根和土壤中木质素单体均以香草基(V型)为主,相对于细根和全土,凋落物中明显含有较高比例的丁香基(S型)单体和较少的肉桂基(C型)单体;施氮、减水和减水施氮处理显著影响细根、凋落物和全土木质素含量,减水处理显著提高了凋落物的木质素总量,施氮处理显著降低了土壤中木质素总量;3种处理下凋落物、细根和土壤木质素V型和S型酸醛比((Ad/Al)V和(Ad/Al)S)的值亦呈现了不同程度的变化,且全土与细根木质素的阿魏酸与对香豆酸单体比值(F/Ci)接近;施氮促进了细根木质素氧化而减水抑制了其降解,减水和减水施氮抑制了凋落物分解,而减水施氮处理下全土中木质素较稳定;全土木质素单体组成与细根相似。由此推测,环境变化对细根化学组成的改变可间接影响输入到土壤中的有机质化学组成,进一步影响有机质在土壤中的稳定固存。

关键词：氮沉降减水木质素有机质输入碳截获

氮添加和干旱对呼伦贝尔草原5种植物性状的影响

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生态环境学报 2020年第1期29卷 41-48页

作者：周一平张玉革马望梁潇洒马欣雨王正文沈阳大学环境学院辽宁沈阳110044 中国科学院沈阳应用生态研究所额尔古纳森林草原过渡带生态系统研究站辽宁沈阳110016

植物功能性状能够反映植物对环境变化的响应,但是很少有研究同时考虑多个气候变化因子交互对植物功能性状的影响。基于氮添加(0 g·m^−2·a^−1和10 g·m^−2·a^−1)和干旱(减少66%生长季(5-8月)降水量)模拟实验,测量了呼伦贝尔草原5种优... 详细信息

植物功能性状能够反映植物对环境变化的响应,但是很少有研究同时考虑多个气候变化因子交互对植物功能性状的影响。基于氮添加(0 g·m^−2·a^−1和10 g·m^−2·a^−1)和干旱(减少66%生长季(5-8月)降水量)模拟实验,测量了呼伦贝尔草原5种优势植物的叶片形态学特征、叶片化学计量学特征以及植被高度等多个指标,探讨了呼伦贝尔草原植物对于土壤养分和水分变化的响应。结果表明,(1)干旱能够促进氮添加对土壤可利用氮特别是硝态氮含量的提升。(2)氮添加显著增加叶片N含量,降低叶片P含量,增加叶片氮磷比;干旱降低叶片N含量和叶片P含量,对叶片氮磷比影响不显著;植物叶片N、P含量受氮添加和干旱交互作用的显著影响,并在氮添加情况下施加干旱能够进一步增加P素对植物生长的限制作用。(3)氮添加处理下植物倾向于采取资源获取型策略,增加高度和比叶面积(SLA),降低叶片干物质含量(LDMC);干旱处理下植物倾向于资源保守型利用策略,降低高度和SLA,增加LDMC和叶片C含量;而植物高度、SLA、LDMC和叶片C含量不受氮添加和干旱交互作用的显著影响。研究表明,草地生态系统氮、水循环之间存在偶联关系,两者共同影响了植物养分吸收,决定植物叶片化学计量特征;而氮添加对植物资源利用策略影响更多的受到土壤水分调节。该研究强调在未来的气候变化研究中,需要同时考虑多个气候变化因子及其交互作用对植物功能性状的影响,并且需要考虑不同维度的功能性状的响应,才能更全面更准确地评估并预测生态系统功能的变化。

关键词：氮添加减水交互作用植物功能性状养分利用策略

聚合工艺对聚羧酸减水剂反应过程及分散性能的影响

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新型建筑材料 2017年第10期44卷 116-119页

作者：徐南江苏建筑职业技术学院江苏徐州221116 徐州方圆建设工程监理公司江苏徐州221116

采用凝胶色谱和液相色谱测试了马来酸酐与异戊烯醇聚氧乙烯醚2种单体的共聚反应过程,对比考察了不同工艺条件下聚合产物重均分子质量、转化率和实际组成的变化过程,结果显示,采用异戊烯醇聚氧乙烯醚变速滴加工艺可以得到分子质量合适、... 详细信息

采用凝胶色谱和液相色谱测试了马来酸酐与异戊烯醇聚氧乙烯醚2种单体的共聚反应过程,对比考察了不同工艺条件下聚合产物重均分子质量、转化率和实际组成的变化过程,结果显示,采用异戊烯醇聚氧乙烯醚变速滴加工艺可以得到分子质量合适、组成更加均匀、转化率更高的聚合物。对不同工艺制得的减水剂的分散性能进行了对比,结果表明经过工艺优化后的聚羧酸减水剂具有更高的减水率、保坍性和混凝土增强效果。

关键词：聚羧酸减水剂分子质量减水保坍

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一种缓释型聚羧酸减水剂的合成与性能表征

新型建筑材料 2016年第7期43卷 7-10页

作者：倪涛刘昭洋程文强黄海石家庄市混凝土高性能减水剂工程技术研究中心石家庄市长安育才建材有限公司河北石家庄051430

采用异戊烯聚氧乙烯醚(TPEG)、马来酸酐(MA)以及丙烯酸(AA)为不饱和单体,以过硫酸铵为引发剂,甲基丙烯磺酸钠为链转移剂合成了一种缓释型减水剂PCE-4。采用红外光谱对合成产物的分子结构进行表征,分子结构中成功接入了乙氧基、羰基以及... 详细信息

采用异戊烯聚氧乙烯醚(TPEG)、马来酸酐(MA)以及丙烯酸(AA)为不饱和单体,以过硫酸铵为引发剂,甲基丙烯磺酸钠为链转移剂合成了一种缓释型减水剂PCE-4。采用红外光谱对合成产物的分子结构进行表征,分子结构中成功接入了乙氧基、羰基以及羰基的共轭结构;对合成产品进行了净浆、砂浆以及混凝土等性能测试,结果表明,该产品兼具优异的减水、保坍性能。而有机碳分析仪(TOC)测试表明,PCE-4在水泥净浆中吸附量随时间延长而缓慢变大,具有缓释型聚羧酸减水剂特点。

关键词：缓释聚羧酸减水剂吸附减水保坍

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红皮云杉幼苗对增氮减水的响应

红皮云杉幼苗对增氮减水的响应

作者：毛晋花黑龙江大学

学位级别：硕士

作为全球气候变化的重要情景,大气氮沉降加重和降水格局变化将直接或间接地引起生态系统氮循环和水分循环的改变,进而改变植物生长。红皮云杉(picea koraiensis Nakai)是我国小兴安岭云冷杉林的建群种之一,该树种在我国寒温性针叶林中... 详细信息

作为全球气候变化的重要情景,大气氮沉降加重和降水格局变化将直接或间接地引起生态系统氮循环和水分循环的改变,进而改变植物生长。红皮云杉(picea koraiensis Nakai)是我国小兴安岭云冷杉林的建群种之一,该树种在我国寒温性针叶林中占据着重要位置,因此探究红皮云杉对近年来严峻的气候变化情景的响应对于大小兴安岭云冷杉林的发展动态意义重大。本文以两年生红皮云杉幼苗为研究对象,对红皮云杉幼苗进行模拟氮沉降增加和降水减少的处理。增氮分为四个水平:高氮HN(15 g N m22 a)、中氮MN(10 g N m22 a)、低氮LN(5 g N m22 a)和对照CK(不添加),减水处理通过人工减少浇灌量来实现,分为两个水平:自然降水量(WW)和减1/3降水量(WS),用于研究红皮云杉幼苗生长和生理对氮沉降加剧和降水减少的响应,以期为该树种在未来气候变化下的生长动态提供数据支撑和科学依据。主要结论如下:(1)适量氮添加能有效促进红皮云杉幼苗的生长,且幼苗生长所受的干旱胁迫能在适量的氮添加下得到有效缓解,但当N添加量过高时,施氮反而会加重干旱胁迫对幼苗生长产生的负作用。(2)幼苗在增氮和减水条件下采取不同的生物量分配策略,增氮促使幼苗分配更多生物量给地上部分,尤其是分配给叶片,而在减水条件下幼苗会加大对根系生物量的分配力度。(3)相比于各器官的N和P浓度,红皮云杉幼苗各器官C浓度对增氮和减水实验条件的响应较小。此外,幼苗各器官N含量对施氮处理存在一致响应,但P浓度在未减水和减水条件下对增氮的响应不同,说明幼苗P浓度对增氮的响应会受水分状况的影响,且不同器官的响应不同,说明P浓度对增氮减水实验条件的响应存在器官差异。(4)增氮和减水对红皮云杉幼苗生态化学计量特征的影响在不同生长时期存在不同变化,且各器官之间的响应也存在差异,因此实验进行期间的某单次取样以及只针对一种器官(如叶片)所得出的结果可能不可靠。(5)幼苗各组织C:N在增氮减水实验条件下的变化主要是由N的变化引起的。幼苗各组织N:P在实验条件下的变化可能更多地受P浓度变化的影响。(6)模拟氮沉降的后几个月份里减水和施氮处理会抑制幼苗1级根和2级根的伸长以及扩展,说明本实验中施氮不利于幼苗吸收根的伸长和扩展且减1/3水对幼苗吸收根形态的发展产生了抑制作用,使根系形态无法朝着更有利于吸水的方向发展。但俩者之间的交互作用使适量的氮添加能有效缓解干旱胁迫对根系形态所产生的负作用。

关键词：氮沉降减水红皮云杉生长生态化学计量根系形态