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南京城郊典型树种光合蒸腾、固碳释氧及降温增湿能力

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林业科学 2016年第9期52卷 31-38页

作者：赵文瑞刘鑫张金池王鹰翔王金平庄家尧江苏省水土保持与生态修复重点实验室南方现代林业协同创新中心南京林业大学南京210037

【目的】研究南京城郊典型造林树种麻栎、杉木光合蒸腾特性及其固碳释氧、降温增湿能力,以期为麻栎、杉木林合理经营及其生态环境效益评价提供基础科学数据,也为麻栎、杉木林的合理经营管理以及长江三角洲地区选择生长迅速、节水性能好... 详细信息

【目的】研究南京城郊典型造林树种麻栎、杉木光合蒸腾特性及其固碳释氧、降温增湿能力,以期为麻栎、杉木林合理经营及其生态环境效益评价提供基础科学数据,也为麻栎、杉木林的合理经营管理以及长江三角洲地区选择生长迅速、节水性能好、社会效益与经济效益双高的造林树种提供理论依据。【方法】春、夏、秋、冬4季分别使用LI-6400便携式光合测定仪、LAI-2200冠层分析仪以及小气象站对南京城郊典型的优势人工林树种麻栎、杉木的光合、蒸腾各项指标及其环境因子进行测定,对其季节性变化规律及其固碳释氧、降温增湿能力进行量化分析,并建立与各影响因子的"最优"多元回归模型,确定各季节主要影响因子。【结果】麻栎春季净光合速率日变化表现为双峰曲线,夏季和秋季表现为单峰曲线。杉木春季净光合速率的日变化表现为双峰曲线,夏、秋、冬季表现为单峰曲线;麻栎春季、夏季蒸腾速率的日变化表现为双峰曲线,秋季表现为单峰曲线。杉木春、冬季蒸腾速率日变化表现为双峰曲线,夏、秋季表现为单峰曲线;麻栎、杉木固碳释氧和降温增湿能力同净光合速率、蒸腾速率总体变化规律一致,表现为:夏季>春季>秋季>冬季,且季节波动比较大。麻栎春、夏、秋3季各季节单位土地面积日均光合固碳释氧量、蒸腾降温增湿量及各自对应年总量均大于杉木。同一树种在不同季、不同树种在同一季节光合固碳释氧和蒸腾降温增湿能力存在显著差异,且随林木所处的地理位置、生态环境及树种特征而变化。不过总体表现为夏季光合固碳释氧和蒸腾降温增湿能力最强,冬季最弱,春季和秋季居中。麻栎光合固碳释氧能力和蒸腾增湿降温能力比杉木强,说明麻栎利用光能固定二氧化碳积累能量、降温增湿、调节小气候改善环境和适应环境的能力强。【结论】麻栎属于耗水高产、高投入高产出型,杉木属于节水中产、高投入中产出型,可以根据当地降水条件配置合适树种作为主要造林树种来发展城郊林业,在更好地保障和改善城区居民的生活环境和质量的同时提高林产业产出量。

关键词：麻栎杉木光合固碳释氧蒸腾降温增湿

应用于矿山修复的高效菌株鉴定与溶岩机制：基于增强回归树分析

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环境科学 2017年第1期38卷 283-293页

作者：吴雁雯张金池郭晓平刘鑫南京林业大学南方现代林业协同创新中心江苏省水土保持与生态修复重点实验室南京210037

岩石矿区废弃地水土流失问题极度严峻,微生物对修复该问题造成的退化生境具有重要意义,为探究微生物对岩石矿区生境修复的有效性与作用机制,采用两次定向筛选,获得1株高效产铁载体及吲哚乙酸(IAA)的硅酸盐矿物分解细菌,利用16S rRNA基... 详细信息

岩石矿区废弃地水土流失问题极度严峻,微生物对修复该问题造成的退化生境具有重要意义,为探究微生物对岩石矿区生境修复的有效性与作用机制,采用两次定向筛选,获得1株高效产铁载体及吲哚乙酸(IAA)的硅酸盐矿物分解细菌,利用16S rRNA基因序列分析鉴定该细菌为Pseudomonas protegens.通过该细菌对硅酸盐岩的岩石分解实验,测定培养液pH值,K、Al、Si这3种元素的释放量,检测岩石溶蚀的粒径变化,并分析培养液中不同有机酸,氨基酸及多糖的浓度变化,研究Pseudomonas protegens NLX-4对硅酸盐的溶蚀效果,同时引入增强回归树(boosted regression tree analysis,BRT)分析,探究其促溶机制.分析表明,该细菌通过代谢积累一定浓度的酒石酸(>777 mg·L^(-1))以及多糖(>8.21 g·L^(-1)),对硅酸盐岩产生释钾、释铝、脱硅的作用,从而有效促进岩石的分解.菌株Pseudomonas protegens NLX-4可作为修复废弃矿地被破坏生境的良好菌种资源.

关键词：硅酸盐岩生物风化假单胞菌岩石矿区生态修复

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钟山风景区土壤环境对人为踩踏扰动的响应

林业科学 2017年第8期53卷 9-16页

作者：王舒甜张金池郑丹扬王金平李伟强南京林业大学江苏省水土保持与生态修复重点实验室江苏省南方现代林业协同创新中心南京210037

【目的】探究风景区不同旅游干扰强度下土壤质量的变化规律,分析人为踩踏对土壤的影响,为恢复土壤质量以及风景区的生态旅游规划与管理提供基础数据和理论依据。【方法】在南京钟山风景区选择3条宽度为3 m的游道,在每条游道边缘的垂直... 详细信息

【目的】探究风景区不同旅游干扰强度下土壤质量的变化规律,分析人为踩踏对土壤的影响,为恢复土壤质量以及风景区的生态旅游规划与管理提供基础数据和理论依据。【方法】在南京钟山风景区选择3条宽度为3 m的游道,在每条游道边缘的垂直方向上设置1条7 m×1 m的调查样带,在每条样带上均选择3个1 m×1 m样方,距游道边缘1 m处样方为高强度干扰,距游道边缘3 m处样方为中等强度干扰,距游道边缘7 m处样方为对照区。采集样方不同土层(0~5,5~15和15~25 cm)土壤样品,测定土壤密度、含水量、持水量、p H、土壤有机质含量、土壤全氮含量、土壤速效磷含量和土壤酶活性。采用因子分析和主成分分析法计算公因子的贡献率和因子负荷量以确定各指标因子对土壤质量的重要性和贡献度,并通过对土壤各指标因子加权求和综合分析论证不同旅游干扰强度下土壤质量的变化规律。【结果】随旅游干扰强度增加,土壤含水量、孔隙度、持水量趋于下降,而土壤密度、p H趋于上升,且旅游干扰对0~5 cm土层土壤的影响大于5~15和15~25 cm土层土壤;随干扰强度增加,土壤有机质、全氮和速效磷含量趋于下降,碳氮比呈上升趋势;与对照区相比,旅游干扰下,土壤脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性降低,且土壤质量趋于下降;随土层加深,土壤质量呈先上升后下降的趋势;由于背景区未受干扰,其表层土壤质量最佳,土层越深,土壤质量越差。【结论】土壤有机质含量、全氮含量和蔗糖酶活性的权重较大即对旅游干扰下土壤质量变化的贡献度较大,可作为钟山风景区土壤健康状况评价指标;可以通过土壤酶活性和有机质含量来动态监测景区土壤肥力;需对游客数量进行时空调控来控制生态环境容量,从而保证景区的可持续发展和生态效益。

关键词：人为踩踏土壤理化性质土壤酶因子分析法土壤综合质量指数

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采样间隔对城市表土剖面磁化率变化的影响

南京林业大学学报（自然科学版） 2023年第6期47卷 61-69页

作者：陈明刘亮南京林业大学林草学院、水土保持学院南方现代林业协同创新中心江苏省水土保持与生态修复重点实验室江苏南京210037

【目的】探究采样间隔对城市土壤剖面磁化率测量精度的影响,为城市土壤质量研究及评价提供参考。【方法】以南京市及其城郊的典型林地为研究对象,选择4个代表性样地(城郊林场、城内林场、未扰动和扰动道路绿化带),分别采集0~30 cm表层... 详细信息

【目的】探究采样间隔对城市土壤剖面磁化率测量精度的影响,为城市土壤质量研究及评价提供参考。【方法】以南京市及其城郊的典型林地为研究对象,选择4个代表性样地(城郊林场、城内林场、未扰动和扰动道路绿化带),分别采集0~30 cm表层土。以土壤磁化率为主要指标,设置2、5、10、15和30 cm 5种表土采样间隔,分析不同采样间隔下表土质量磁化率和百分比频率磁化率的剖面变化特征。【结果】4个样地剖面土壤低频质量磁化率(χlf)变幅为59.2×10^(-8)~1210.0×10^(-8)m^(3)/kg,峰值出现在5~7 cm土层。各样地土壤剖面低频磁化率基本遵循先增后减和波动变化的情况。经对比,采用精细的采样间隔(如2 cm)可以更好地捕捉土壤磁化率峰值和异常值,从而发现磁性异常累积层。5 cm和10 cm的土壤采样间隔反映了土壤磁化率的大体变化趋势;15 cm的土壤采样间隔则土壤磁化率表现为单调变化;0~30 cm土壤采样间隔的混合土壤样品仅指示各样地表土磁化率的均值。【结论】本研究中,随采样精度的提升,4个样地表土磁化率数据精度逐渐提高,剖面特征逐渐明显。在分析城市表土剖面磁化率的采样过程中,应根据研究目的设置合适的采样间隔,以提高检测数据精度。

关键词：土壤磁化率表土采样土壤剖面分层样品混合样品南京市

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酸雨类型转变对杉木林地土壤和细根生长的影响

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南京林业大学学报（自然科学版） 2024年第3期48卷 90-98页

作者：丁咏刘鑫张金池王宇浩陈美玲李涛刘孝武周悦湘孙连浩廖艺南京林业大学林草学院、水土保持学院南方现代林业协同创新中心江苏省水土保持与生态修复重点实验室江苏南京210037

【目的】探究酸雨类型转变对杉木细根生长和土壤养分含量的影响,为改善酸雨胁迫地区杉木人工林土壤酸化提供依据。【方法】在江苏南京铜山林场进行了为期1 a的野外模拟酸雨试验,设置了3种酸雨酸度(pH为4.5,3.5和2.5)和3种酸雨类型[硫酸... 详细信息

【目的】探究酸雨类型转变对杉木细根生长和土壤养分含量的影响,为改善酸雨胁迫地区杉木人工林土壤酸化提供依据。【方法】在江苏南京铜山林场进行了为期1 a的野外模拟酸雨试验,设置了3种酸雨酸度(pH为4.5,3.5和2.5)和3种酸雨类型[硫酸型酸雨,SO_(4)^(2-)与NO_(3)^(-)的浓度比(硫氮比)5∶1。混合型酸雨,硫氮比1∶1。硝酸型酸雨,硫氮比1∶5],并设置对照CK(pH为6.6,利用当地自然溪水),共10个试验处理。分别测定酸雨胁迫后杉木林地土壤化学性质、细根生理特性及细根元素含量,利用相关性及结构方程模型分析方法,探究酸雨类型转变对杉木细根生长的直接及间接影响。【结果】随着酸雨pH和硫氮比的降低,杉木细根生物量和根系活力均减少。所有强酸雨处理(pH 2.5)杉木根系的过氧化氢酶活性均低于其他酸雨处理,且当酸雨类型转变为硝酸型酸雨时,过氧化氢酶活性逐渐降低并低于CK;另外,细根镁、铝含量及钙铝比(含量比,下同)和镁铝比在不同的硫氮比处理之间均存在差异。与CK相比,所有酸雨处理均增加了细根钙和铝含量,钾含量随着酸雨胁迫逐渐减少。然而,土壤养分总碳、总氮、碳氮比、总硫、有效磷和速效钾在不同硫氮比和不同pH之间不存在显著差异。通过相关性分析可知:土壤pH与镁铝比、根系生物量和根系活力呈极显著正相关(P<0.01),并且根系生物量与过氧化物酶、过氧化氢酶之间均呈显著正相关(P<0.05),却与铝含量呈极显著负相关(P<0.01)。【结论】酸雨酸度对杉木细根和土壤均有较大影响,酸雨类型对细根的影响要强于土壤。其中,酸雨类型对根系活力和钙铝比均有直接影响。随着硫氮比值的降低,酸雨对杉木细根生长的抑制作用更明显。

关键词：杉木酸雨硫氮比细根生物量土壤养分

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山东省不同水土保持区划NDVI变化及影响因素

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环境科学 2024年第9期45卷 5329-5340页

作者：易文莹王海洋董明明谭露张焕朝徐鲁岳南京林业大学南方现代林业协同创新中心江苏省水土保持与生态修复重点实验室南京210037 山东省水文中心济南250002

探究植被动态变化及其影响因素对区域生态环境建设具有重要意义.基于2000~2020年NDVI数据集,采用Sen趋势分析法与重心迁移模型等方法分析了山东省NDVI时空变化特征,并基于人口、气象、地形、土壤和植被等数据,利用地理探测器定量分析了... 详细信息

探究植被动态变化及其影响因素对区域生态环境建设具有重要意义.基于2000~2020年NDVI数据集,采用Sen趋势分析法与重心迁移模型等方法分析了山东省NDVI时空变化特征,并基于人口、气象、地形、土壤和植被等数据,利用地理探测器定量分析了全域及不同水土保持区划的NDVI空间分异影响因素.结果表明:①2000~2020年,山东省NDVI整体呈波动上升趋势,年内变化季节性特征显著且各区存在差异,Ⅲ⁃4⁃2t区、Ⅲ⁃4⁃1xt区和Ⅲ⁃5⁃2w区年内NDVI呈单峰型变化,而Ⅲ⁃5⁃3fn区呈双峰型变化.②空间上,山东省NDVI呈西北、西南高,北部及沿海地区较低的分布格局,21年间NDVI以“中高覆盖→高覆盖”转移为主,主要集中在Ⅲ⁃4⁃2t区东北部、Ⅲ⁃4⁃1xt区西部及Ⅲ⁃5⁃2w区,61.47%区域植被覆盖呈正向演进趋势,高覆盖重心向东北方向迁移,生态环境整体向好.③土壤类型和人口密度是影响山东省NDVI的主导因子,q值分别为0.174和0.130;Ⅲ⁃5⁃3fn区、Ⅲ⁃4⁃2t区和Ⅲ⁃4⁃1xt区的主导因子是人口密度,q值均高于0.22,Ⅲ⁃5⁃2w区的主导因子为土壤类型和植被类型,q值分别为0.326和0.227.各影响因子之间均表现出双因子增强和非线性增强的关系,其中Ⅲ⁃5⁃3fn区人口密度∩相对湿度q值最高,为0.257,Ⅲ⁃4⁃2t区、Ⅲ⁃4⁃1xt区人口密度∩土壤类型q值最高,分别为0.297和0.378,Ⅲ⁃5⁃2w区土壤类型∩植被类型q值最高,为0.444.研究结果可为山东省生态环境建设提供有益参考,为制定分区植被保护策略提供科学依据.

关键词：水土保持区划归一化植被指数(NDVI) 地理探测器影响因素山东省

青藏高原东缘海东市表土重金属污染特征及源解析

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南京林业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：陈霞刘亮王彦瑜赖涓涓李梦迪南京林业大学林草学院水土保持学院南方现代林业协同创新中心江苏省水土保持与生态修复重点实验室

【目的】本研究以青藏高原东缘海东市表土（0～2 cm）为研究对象，探究青藏高原东缘城市土壤重金属污染特征及污染来源。【方法】采集海东市土壤样品，测定常见土壤重金属元素含量（Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Fe和Zn）并采用单因子污染... 详细信息

【目的】本研究以青藏高原东缘海东市表土（0～2 cm）为研究对象，探究青藏高原东缘城市土壤重金属污染特征及污染来源。【方法】采集海东市土壤样品，测定常见土壤重金属元素含量（Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Fe和Zn）并采用单因子污染指数法和地累积污染指数法对海东市土壤重金属污染程度进行评价。利用相关性分析和聚类分析解析重金属来源。【结果】通过海东市表土中重金属元素含量的单因子污染指数和地累积指数评价结果表明，海东市土壤中除Cr外，其余7 种重金属元素存在不同程度的富集。相关性分析和聚类分析表明，海东市表土Cr、Ni、Mn、Fe和Cu主要来自成土作用和风化过程。Cd、Pb、Zn来自交通污染。【结论】海东市土壤重金属污染主要来源于自然源和交通源。青藏高原东缘土壤重金属污染主要来源为自然源、交通源和矿业活动。不同城市经济结构不同，城市土壤污染元素以及污染程度不同。

关键词：土壤重金属污染特征源解析青藏高原东缘海东市

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长期连栽杨树林根际土壤自毒作用的生物测定

生态学报 2017年第12期37卷 4053-4060页

作者：陆茜张金池孟苗婧南京林业大学南方现代林业协同创新中心江苏省水土保持与生态修复重点实验室南京210037

选取10—40a不同代际的长期集约连栽杨树土壤为对象,从自毒作用的角度探讨人工林连栽障碍的原因与机理。实施了不同连栽代际的杨树人工林土壤对莴苣种子发芽和扦插杨树枝条生长的抑制活性的系统生物测定试验。结果表明,连栽杨树林的根... 详细信息

选取10—40a不同代际的长期集约连栽杨树土壤为对象,从自毒作用的角度探讨人工林连栽障碍的原因与机理。实施了不同连栽代际的杨树人工林土壤对莴苣种子发芽和扦插杨树枝条生长的抑制活性的系统生物测定试验。结果表明,连栽杨树林的根际土壤比非根际土壤能够显著抑制莴苣种子萌发率。对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代林根际土壤的浓度梯度试验都表明浸提液的质量浓度越大,对种子萌发的抑制性越强,其中Ⅲ代林处理液的浓度效应最明显。将Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代杨树林根际土壤配置成加营养液组与无营养液组两组对照水培溶液测定扦插杨树枝条的胚芽生长长度和根伸长长度。结果表明,III代林根际土壤处理液的胚芽生长长度和根伸长长度显著小于Ⅱ代林根际土壤处理液,Ⅱ代林处理又显著小于Ⅰ代林处理,Ⅰ代林处理液与对照组无显著差别,这种随林代增大、根际土壤对植株生长的抑制活性增大的趋势在加营养液组更为显著。本文确定了连栽土壤抑制活性的根际效应与浓度效应,为连栽杨树人工林的自毒作用研究提供了重要的实验依据,并推断连栽杨树人工林通过根系分泌物的方式在根际部分逐代积累自毒物质,由于自毒物质的浓度效应,Ⅰ代林阶段自毒效应不显著甚至促进林木生长;随着集约时间增长,到Ⅲ代林阶段自毒效应显著抑制杨树生长和更新。在集约抚育中,对土壤实施人工添加营养液的方式无法缓解其抑制性自毒作用,有可能加剧连栽障碍的产生。

关键词：化感作用连栽障碍扦插莴苣单一种植种子萌发

岩土高效溶蚀菌株Bt NL-11发酵条件优化及应用效果分析

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南京林业大学学报（自然科学版） 2024年第3期48卷 71-80页

作者：王凌剑贾赵辉张金池唐兴港孙昕孟苗婧刘鑫南京林业大学水土保持学院、林草学院江苏省水土保持与生态修复重点实验室江苏南京210037 南京林业大学南方现代林业协同创新中心江苏南京210037

【目的】为科学治理废弃矿山边坡,探究土壤细菌永久绿化法在生态修复中的应用与推广,对分离筛选出的高效溶蚀菌株进行发酵条件优化及应用效果分析。【方法】从南京幕府山风化岩壁土壤中分离出多种溶蚀微生物,并从中挑选出1种表现突出的... 详细信息

【目的】为科学治理废弃矿山边坡,探究土壤细菌永久绿化法在生态修复中的应用与推广,对分离筛选出的高效溶蚀菌株进行发酵条件优化及应用效果分析。【方法】从南京幕府山风化岩壁土壤中分离出多种溶蚀微生物,并从中挑选出1种表现突出的溶蚀细菌菌株NL-11[经16S rRNA鉴定为苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)]进行发酵条件优化,利用盆栽试验观测其应用效果。首先利用单因素和Plackett Burman(PB)试验筛选出影响菌株生长的3个主要因素,即装液量、培养温度和时间;在此基础上使用最陡爬坡路径逼近最大响应区域;再利用Box-Behnken试验设计及响应面分析法进行回归分析;最后通过比较预测值与实测值验证模型可靠性。利用优化结果制备菌液,将制备好的菌液调节为低(10 cfu/mL)、中(1×10^(5)cfu/mL)和高(1×10^(9)cfu/mL)3种菌液浓度拌入基质(分别为T1、T2、T3处理)进行盆栽试验,设置不加菌液的处理为空白对照(CK),研究不同浓度菌液对矿物风化、植物和根系生长的促进作用。【结果】模型准确可靠,菌株NL-11的最佳发酵培养条件为:装液量19.51 mL,接种量2%(体积分数),初始pH 7.0,培养温度30.30℃,培养时间22.07 h,在此优化条件下发酵液中活菌数达到1.47×10^(10)cfu/mL,是未优化前的2.03倍。盆栽试验结果表明,菌株NL-11能够促进矿物风化,以高浓度菌液效果最显著;NL-11能够促进矿质养分溶解,以高浓度菌液效果最显著;NL-11能够促进植物及根系生长,以中浓度效果最显著。【结论】通过优化试验显著提高了菌株NL-11的发酵活菌产量,为菌株在边坡治理中的应用提供技术支持,综合评价菌株的应用效果并考虑生产成本等因素,喷播实践中的合适菌液浓度为1×10^(5)cfu/mL。

关键词：生态修复苏云金芽孢杆菌发酵条件优化 Box-Behnken设计

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