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昆仑山北坡区域高质量发展面临的问题、机遇与挑战

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干旱区地理 2024年第5期47卷 733-740页

作者：陈亚宁朱成刚李稚方功焕中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室干旱区生态安全与可持续发展重点实验室新疆乌鲁木齐830011

昆仑山北坡区域是新时代维护国家安全的重要战略部署区和“丝绸之路经济带”核心区关键通道,战略地位十分突出。但由于历史和自然的原因,该区域经济发展相对滞后。系统分析显示,昆仑山北坡区域目前存在的水资源利用上线偏低、水利工程... 详细信息

昆仑山北坡区域是新时代维护国家安全的重要战略部署区和“丝绸之路经济带”核心区关键通道,战略地位十分突出。但由于历史和自然的原因,该区域经济发展相对滞后。系统分析显示,昆仑山北坡区域目前存在的水资源利用上线偏低、水利工程建设严重滞后、城镇化进程缓慢、产业布局相对单一且缺少重要产业布局,以及区域高质量发展动能不足等问题,结合区域自然环境特点和发展机遇,提出加快构建经济带城市群体系,打造多产业协同发展的昆仑山北坡经济带,大幅提升水资源上线和水利工程管控能力,为昆仑山北坡农业提质增效提供水资源保障,系统打造昆仑山北坡农-林-牧复合基地,构建多元化食物供给体系,以能补水,提升资源综合利用效率,通过兵地优势互补、资源共享,加快推进昆仑山北坡经济带建设和高质量发展等建议。研究成果可为加快昆仑山北坡经济带生态安全和高质量发展提供科技支撑。

关键词：水资源利用水利工程建设农-林-牧复合基地兵地优势互补昆仑山北坡

低温胁迫后紫花苜蓿叶片光合作用的恢复特性研究

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中国农业科技导报 2024年第2期26卷 80-89页

作者：苗宇王婕赵尧尧张丽佳刘美君新疆农业大学草业学院西部干旱区草地资源与生态教育部重点实验室新疆草地资源与生态重点实验室乌鲁木齐830052

为探究低温解除后苜蓿光合作用恢复过程中的限制位点,以‘新牧4号’和‘甘农5号’2个品种紫花苜蓿为材料,测定其低温胁迫及恢复过程中苜蓿叶片光合活性的变化。结果表明,低温胁迫下2个苜蓿品种叶片叶绿素含量、净光合速率以及光系统Ⅱ(p... 详细信息

为探究低温解除后苜蓿光合作用恢复过程中的限制位点,以‘新牧4号’和‘甘农5号’2个品种紫花苜蓿为材料,测定其低温胁迫及恢复过程中苜蓿叶片光合活性的变化。结果表明,低温胁迫下2个苜蓿品种叶片叶绿素含量、净光合速率以及光系统Ⅱ(photosystemⅡ,PSⅡ)活性显著下降,非光化学淬灭系数(nonphotochemical quenching factor,NPQ)显著上升,但对光系统Ⅰ(photosystemⅠ,PSⅠ)的活性无显著影响;其中,‘甘农5号’叶绿素对低温更敏感,含量下降较多。室温恢复72 h后,2个品种苜蓿叶片PSⅡ的活性及净光合速率都有上升但均未恢复至处理前水平;NPQ缓慢下降至处理前水平,‘甘农5号’NPQ较‘新牧4号’更高,表明在恢复过程中仍有过剩光能需通过NPQ消耗。苜蓿叶片的电子传递链在低温下受抑制显著,恢复72 h后PSⅡ受体侧活性基本恢复至处理前,而PSⅡ供体侧活性显著下降。2个品种苜蓿单位反应中心捕获的用于电子传递的能量(energy captured by unit reaction center for electron transfer,ETO/RC)和单位反应中心捕获的用于还原QA的能量(energy captured by the unit reaction center for reducing QA,TRO/RC)在低温处理72 h后显著下降,解除低温后恢复至处理前水平,且2个品种无显著差异;2个苜蓿品种单位反应中心耗散掉的能量(energy dissipated by the unit reaction center,DIO/RC)未恢复至处理前水平,且‘甘农5号’在恢复72 h后DIO/RC显著升高。综上,低温胁迫显著伤害紫花苜蓿叶片光合机构,降低了光合速率,光合速率未恢复到处理前与PSⅡ的活性显著相关,限制光合作用恢复的位点在其供体侧,非光化学淬灭是恢复24 h过剩光能的主要分配途径。

关键词：紫花苜蓿低温胁迫胁迫解除光合作用光合机构活性

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我国中西部表层沉积物中微炭屑记录的火活动信息

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第四纪研究 2024年第1期44卷 201-213页

作者：王梓莎苗运法赵永涛张孜越邹亚国张腾中国科学院西北生态环境资源研究院干旱区生态安全与可持续发展重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

微炭屑作为植物体不完全燃烧的产物,是良好的火活动代用指标。目前,国内外更多地关注微炭屑对不同时间尺度上火的重建,对现代微炭屑的分布特征及其与火的关系缺少系统分析。本研究采集了35个跨越我国中西部约2950 km的表层沉积样品,利... 详细信息

微炭屑作为植物体不完全燃烧的产物,是良好的火活动代用指标。目前,国内外更多地关注微炭屑对不同时间尺度上火的重建,对现代微炭屑的分布特征及其与火的关系缺少系统分析。本研究采集了35个跨越我国中西部约2950 km的表层沉积样品,利用孢粉流程法获取微炭屑,结合采样点周边50 km、100 km及200 km范围内卫星火点数量以及植被、降水、湿度及温度等指标,分析不同空间范围微炭屑的粒径、形态及浓度特征,探讨其与火活动频率的关系。结果表明:陆表(表土、湖泊与其他水体表层沉积物)微炭屑浓度可有效地反映区域火活动特征,其浓度高值往往与区域内火点高值相对应;现代火活动频繁区域主要分布在植被、降水与温度条件偏好的半湿润-半干旱区(也是人类农业活动密集区);据二者对比结果推测,微炭屑的来源范围可能主要为50~100 km以内;同时,长条形与近圆形微炭屑的比值与50 km范围内草地火活动有较好的对应关系(r=0.61,p<0.05),对燃烧的草本与木本植物比例具有较好的指示意义。考虑到区域环境条件差异,未来拟将更大空间范围内微炭屑记录与火点数量和燃烧面积相结合,进一步揭示微炭屑与现代火活动的关系,为地层古火重建提供现代过程基础。

关键词：微炭屑炭屑形态表层沉积物火活动现代过程

感染党参的鹅掌草A病毒的发现和qLAMP检测体系的建立

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应用与环境生物学报 2024年

作者：韩康张玉宝苏学思金卫杰邱阳赵霞敬赛玲中国科学院西北生态环境资源研究院干旱区生态安全与可持续发展重点实验室中国科学院大学甘肃省生态农业综合试验野外科学观测研究站甘肃省寒区旱区逆境生理与生态重点实验室

鹅掌草A病毒（anemone nepovirus A， AVA），是线虫传多面体属（genus Nepovirus）的新病毒种，关于该病毒的研究报道非常少，但进化树结果显示，该病毒与高致病性和传播性的国际公认的检疫性病毒番茄环斑病毒（tomato ringspot virus... 详细信息

鹅掌草A病毒（anemone nepovirus A， AVA），是线虫传多面体属（genus Nepovirus）的新病毒种，关于该病毒的研究报道非常少，但进化树结果显示，该病毒与高致病性和传播性的国际公认的检疫性病毒番茄环斑病毒（tomato ringspot virus， ToRSV）亲缘关系最近。本研究发现了该病毒会感染中草药材党参（Codonopsis pilosula），并已经在甘肃省党参种植区域引起了一定规模的叶片病症，给党参种植业造成了潜在的威胁。为此，本研究克隆了感染党参AVA的cp基因序列全长，建立了高特异性和灵敏性的qLAMP检测体系。结果表明，该方法能特异性检测出AVA，并且其灵敏性是qPCR方法的10倍和PCR方法的100倍。通过绘制该方法的标准曲线，表明qLAMP方法可以定量检测出的质粒浓度为1.86×109～ 1.86×103copies/μL。这种准确、灵敏、高效、便捷的方法能够有效应用于党参中AVA的检测，并推动我国党参产业的高质量发展。（图4 表2 参21）

关键词：党参鹅掌草A病毒实时荧光定量环介导等温扩增技术

河流水质采样策略与频率对氮磷负荷估算的影响

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中国环境科学 2024年第4期44卷 2111-2118页

作者：贾临东胡宏祥杜新忠雷秋良张天鹏刘宏斌蒋跃林安徽农业大学资源与环境学院农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室安徽合肥230036 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室农业农村部面源污染控制重点实验室北京100081

为探究适合的流域水质监测频率与采样策略,提高氮磷污染物负荷估算的精度,基于云南省洱源县凤羽河流域2011~2013年间逐日流量与总氮､总磷浓度的每日数据,在7d/次,14d/次,21d/次,28d/次4种采样频率下设定了3种不同的采样情景(情景a:普通... 详细信息

为探究适合的流域水质监测频率与采样策略,提高氮磷污染物负荷估算的精度,基于云南省洱源县凤羽河流域2011~2013年间逐日流量与总氮､总磷浓度的每日数据,在7d/次,14d/次,21d/次,28d/次4种采样频率下设定了3种不同的采样情景(情景a:普通随机取样､情景b:随机取样的基础上增加降水量超过10mm的水样样品采集,情景c:随机取样的基础上增加降水量超过25mm的水样样品采集).基于采样频率与采样情景的组合,利用LOADEST模型估算的总氮与总磷负荷,并与逐日连续水量水质数据计算的实测值进行比较,评估了不同取样频率和取样情景下LOADEST模型的负荷估算精度.结果表明:在LOADEST模型的估算过程中,同种采样频率下,增加降雨时期的浓度数据将会提高LOADEST模型的模拟精度;在降雨事件期间进行加密采样,不仅加大了工作量,且增加的采样次数过多(如情景b)使总氮的RMSE值由1.92增至2.26,总磷的RMSE值由0.08增至0.19,高估氮磷负荷,模型模拟精度降低.在四种不同的采样频率下,情景c中总氮的RMSE值范围为1.92~2.07,总磷的RMSE值范围为0.06~0.13,均取得了该频率下最低的RMSE值,模型估算精度最高;从不同频率与采样情景对模型估算结果的影响来看,对总氮负荷估算结果(RMSE值范围为1.92~2.52)影响要大于总磷(RMSE值范围为0.06~0.18).其中,情景a与情景b的负荷估算结果精度随着采样频率降低而降低.情景c的估算结果受现有取样频率降低的影响不明显.本研究表明,在常规固定频率水质监测基础上结合气象预报适量增加降雨时的采样可在28d/次的较低取样频率下得到较高的氮磷负荷估算精度,符合我国各地区环境水质采样频率,可为相关研究的水质采样策略提供一定的参考作用.

关键词： LOADEST模型总氮总磷采样情景负荷估算

古尔班通古特沙漠生物土壤结皮下土壤有机碳垂直分布特征及影响因素

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生态学报 2024年第7期44卷 2946-2954页

作者：杨军刚张玲卫郭星陆永兴郭浩张元明周晓兵中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室/干旱区生态安全与可持续发展重点实验室乌鲁木齐830011 新疆农业大学资源与环境学院乌鲁木齐830052 新疆农业大学生命科学学院乌鲁木齐830052 中国科学院大学北京100049

为了探究沙漠不同生物土壤结皮类型覆盖下土壤有机碳(SOC)垂直分布特征及与土壤理化因素的关系,解析影响因素,以古尔班通古特沙漠腹地藻类、藓类生物土壤结皮和裸沙三种不同地被覆盖类型为研究对象,通过野外采集不同类型结皮样品及其下... 详细信息

为了探究沙漠不同生物土壤结皮类型覆盖下土壤有机碳(SOC)垂直分布特征及与土壤理化因素的关系,解析影响因素,以古尔班通古特沙漠腹地藻类、藓类生物土壤结皮和裸沙三种不同地被覆盖类型为研究对象,通过野外采集不同类型结皮样品及其下层0—2 cm、2—5 cm、5—10 cm、10—20 cm、20—30 cm、30—50 cm、50—70 cm以及70—100 cm土层土壤(裸沙对照),测定不同土层的SOC含量及土壤理化指标,开展相关研究。结果表明:(1)不同地被类型下0—100 cm SOC含量随着土壤深度增加呈减小的趋势,在10—30 cm土层存在SOC含量升高的现象,藓类、藻类和裸沙三种地被类型0—100 cm土层SOC含量范围分别在:1.61—2.70、1.41—2.56、1.21—1.92 g/kg;(2)不同地被类型下同一土层SOC含量在0—5 cm土层存在显著差异,5—100 cm土层SOC整体无显著差异,同层SOC含量均表现为:藓类>藻类>裸沙对照;(3)Pearson法分析结果表明不同地被覆盖下SOC含量与养分(全氮、全磷)呈现正相关关系,与pH和电导率(EC)呈现负相关关系。通过结构方程模型结果表明,土壤养分和粒径(砂粒占比)是影响垂直分布的主要因子,其中粒径是裸沙和藻类的最主要影响因子,藓类最重要的影响因子是养分(全磷)。生物土壤结皮的发育会逐步提高土壤碳的积累,改变SOC的垂直分布特征,对SOC的影响主要集中在5 cm以上土层,土壤理化特征对垂直分布特征具有调控作用。

关键词：生物土壤结皮土壤有机碳理化性质古尔班通古特沙漠垂直分布特征

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基于作物Cd富集系数的土壤有效态Cd化学浸提方法筛选

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地学前缘 2024年第2期31卷 111-120页

作者：俞磊孙晓艺秦璐瑶王静王萌陈世宝中国农业科学院、农业资源与农业区划研究所、北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室北京100081

土壤中镉(Cd)被作物吸收的程度及其生态风险取决于土壤中Cd的赋存形态,基于Cd有效形态的污染土壤风险评价及在此基础上制订污染土壤修复安全阈值是Cd污染农田土壤风险评价和治理亟待解决的问题。目前针对土壤中重金属有效态的化学浸提... 详细信息

土壤中镉(Cd)被作物吸收的程度及其生态风险取决于土壤中Cd的赋存形态,基于Cd有效形态的污染土壤风险评价及在此基础上制订污染土壤修复安全阈值是Cd污染农田土壤风险评价和治理亟待解决的问题。目前针对土壤中重金属有效态的化学浸提方法较多,但缺乏针对不同性质土壤中有效态Cd的普适性浸提方法已成为Cd污染土壤风险评价技术瓶颈。本研究采集了全国9个不同性质农田土壤,以水稻、小白菜和玉米为测试作物,通过外源添加方法制备Cd污染土壤,结合土壤培养和盆栽实验,测定了5种常用化学浸提方法,包括中性无机盐浸提方法(CaCl_(2)浸提法)、弱酸浸提法(HCl浸提法)、络合螯合剂浸提方法(DTPA和ETPA浸提法)和组合浸提方法(Mehlich-3(M3)浸提法)对不同性质土壤中有效态Cd浸提效果及其与作物Cd吸收的量化关系,筛选适用于不同性质土壤中有效态Cd的通用浸提方法。结果表明,不同化学浸提法提取的土壤有效态Cd含量间具有显著差异,不同浸提方法对土壤中Cd的浸提率(%)为DTPA≈EDTA≈HCl>M3≈CaCl_(2)。不同化学浸提态Cd与作物Cd吸收的相关系数间具有显著差异,基于综合相关系数方法,得出5种不同浸提态Cd与作物Cd吸收的综合相关系数为I M3=0.765,I EDTA=0.641,I DTPA=0.627,I HCl=0.606,I CaCl_(2)=0.711,M3浸提态Cd含量与不同性质土壤中水稻、小白菜和玉米植株地上部Cd相关性最高,可作为不同性质土壤中有效态Cd通用浸提方法。相关研究结果可为农田土壤中Cd有效态评价及Cd污染农田的修复提供理论依据。

关键词：镉污染土壤富集系数化学浸提方法筛选

土壤中铬的毒性阈值(EC_(x))及其预测模型

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地学前缘 2024年第2期31卷 121-129页

作者：孙晓艺王萌秦璐瑶俞磊王静陈世宝中国农业科学院、农业资源与农业区划研究所、北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室北京100081

毒物学资料的缺乏成为制约我国污染土壤中Cr生态风险评价及土壤环境质量标准修订的主要瓶颈。本研究选取了我国7种不同性质土壤,分别以蚯蚓生物量、小白菜生物量和微生物基质诱导呼吸(SIR)为毒性测试终点,基于Log-logistic剂量效应关系... 详细信息

毒物学资料的缺乏成为制约我国污染土壤中Cr生态风险评价及土壤环境质量标准修订的主要瓶颈。本研究选取了我国7种不同性质土壤,分别以蚯蚓生物量、小白菜生物量和微生物基质诱导呼吸(SIR)为毒性测试终点,基于Log-logistic剂量效应关系及低剂量刺激效应函数模型对不同土壤中铬的毒性阈值(EC x)进行了测定,在此基础上,对不同性质土壤中Cr的毒性阈值进行了预测。研究结果表明:不同性质土壤中Cr对蚯蚓、小白菜、土壤微生物毒性均随着土壤Cr含量的增加而表现出明显抑制效应,剂量效应关系呈现明显的S型曲线;不同性质土壤中,基于微生物(SIR)、蚯蚓、小白菜毒性测试的EC 10分别为22.1~53.7、65.0~137.2和82.1~220.2 mg/kg,EC 50分别为50.3~103.7、103.9~369.0和159.9~441.9 mg/kg;不同物种Cr毒性阈值由大到小顺序为小白菜>蚯蚓>土壤微生物,土壤微生物对Cr毒性最为敏感;在土壤Cr低含量(生态风险评价及土壤中Cr环境质量标准制、修订提供了科学依据。

关键词：铬剂量效应低剂量毒物刺激效应毒性阈值

Fe对稻田土壤重金属迁移转化影响机制及研究进展

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地学前缘 2024年第2期31卷 103-110页

作者：李杉杉张荣费杨梁家辉杨兵王萌师华定陈世宝生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心北京100012 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室北京100081

我国是全球最大的水稻生产国和消费国,部分地区稻田土壤重金属污染严重,威胁粮食安全和人体健康。目前稻田土壤重金属复合污染是我国土壤污染治理的重点和难点。Fe在地壳中分布广泛,居元素分布序列的第四位,是土壤中的高活性元素,参与... 详细信息

我国是全球最大的水稻生产国和消费国,部分地区稻田土壤重金属污染严重,威胁粮食安全和人体健康。目前稻田土壤重金属复合污染是我国土壤污染治理的重点和难点。Fe在地壳中分布广泛,居元素分布序列的第四位,是土壤中的高活性元素,参与多种重金属的地球化学过程。文章针对Fe氧化物对重金属的作用机制、土壤中Fe的生物化学过程、稻田系统中Fe对重金属吸收转运的影响,以及Fe相关材料在重金属污染土壤修复中的应用等方面进行总结。结果显示:(1)土壤中Fe氧化物主要通过吸附/络合/沉淀作用固定重金属,或通过氧化还原作用降低重金属的毒性和有效性;(2)土壤环境的变化容易引起Fe氧化物的还原溶解/氧化沉淀,以及微生物介导的Fe(III)还原和Fe(II)氧化等过程;(3)稻田环境变化关系到土壤中Fe氧化物的形态转化、水稻根表铁膜的形成与成矿过程、水稻对Fe的吸收转运等,从而影响重金属在土壤水稻中的运移;(4)Fe相关材料对土壤单一重金属污染修复效率高,但尚未在重金属复合污染土壤修复中大面积应用。同时,对我国当前Fe相关材料在稻田重金属复合污染修复应用中存在的问题进行思考,对今后的研究方向进行展望,以期为稻田重金属复合污染修复的推广应用提供参考与借鉴。

关键词：稻田土壤重金属复合污染 Fe 土壤修复