长期施肥对土壤团聚体中碳水化合物分布特征的影响

碳水化合物是土壤有机质的重要组成部分，根据碳水化合物的稳定性和异源性可以了解植物和微生物以及微生物不同群体在土壤有机质积累过程中的相对贡献。本研究以公主岭黑土和沈阳农业大学棕壤两个长期定位试验基地土壤作为试验材料，分析长期施肥对碳水化合物在黑土和棕壤团聚体中积累和分布特征的影响，并通过对小团聚体二次分级研究碳水化合物在小团聚体内部的分布规律，探讨长期施肥对碳水化合物在小团聚体中分布的影响以及碳水化合物对小团聚体结构组成的贡献。通过上述研究，我们发现： 1. 有机肥有利于两种土壤的团聚化作用，有机肥使黑土小团聚体进一步复合，形成大团聚体，施肥措施引起棕壤微团聚体和粉＋黏粒的进一步复合，形成大粒径的团聚体。化肥对黑土团聚体结构起到一定的破坏作用，不利于大粒径团聚体的形成。 2. 有机肥促进大粒径团聚体以及小团聚体中微团聚体的形成，从而使土壤有机碳、氮和碳水化合物在土壤中截获（积累）。土壤中新增加的有机碳、氮和碳水化合物主要截获在>53µm的团聚体结构中，小团聚体中新增加的有机碳、氮和碳水化合物主要截获在粗砂和微团聚体结构中。 3. C/N和中性糖分布特征表明，无论是土壤团聚体还是团聚体内部结构，大粒径团聚体结构中包含的有机质来源于新添加的有机物料及根系的有机物较多，经历较少的微生物转化作用；粉＋黏粒结合的有机质微生物来源的碳水化合物的含量较高，说明有机质经历了强烈的微生物转化作用，生物稳定性较高。氨基糖分布特征表明，细菌趋向于在小粒径团聚体中积累，而团聚体粒径越大越有利于真菌生长。 4. 有机肥有利于提高土壤中植物来源糖和真菌对土壤有机质积累的贡献所以能够提高土壤及团聚体中有机碳、氮及碳水化合物的含量，但在有机质较高的黑土上有机肥施用存在一个临界值，当有机肥用量超过这个值时，即“过量”施用时，土壤微生物就不能利用全部的植物来源的有机化合物，多余的部分保存在大粒径团聚体结构中，成为微生物可利用的潜在的碳源和能源。

长期施肥对土壤矿物粒级中碳水化合物分布特征的影响

土壤碳水化合物作为活性碳库的一部分，与土壤有机质转化所包含的复杂的微生物学、化学和物理学过程密切相关。本文采集公主岭市长期定位监测基地和沈阳农业大学田间试验地不同施肥处理的黑土和棕壤，通过超声分散方法得到细黏粒 (<0.2µm)，粗黏粒 (0.2-2µm)，粉粒 (2-50µm)，细砂粒 (50-250µm) 和粗砂粒 (250-2000µm)五个颗粒级别，研究化肥、有机肥的长期施用对两种土壤不同粒级中有机碳、氮和土壤碳水化合物 (中性糖和氨基糖) 的积累、分布特性的影响，并根据六碳糖与五碳糖的比值区分碳水化合物的植物或微生物的贡献，利用氨基葡萄糖/氨基半乳糖的比值进一步明确真菌和细菌对碳水化合物转化和富集的贡献。结果表明： 对于有机质水平较高的黑土来说，化肥和有机肥合理配施不仅显著增加了黑土有机碳、氮和碳水化合物含量，而且有利于它们在各粒级中的重新分布，如小粒级中土壤有机质明显损失，而大粒级中土壤有机质显著富集。在土壤原始有机质水平较低的土壤 (棕壤) 中，只有较高的有机肥用量才可以引起小粒级有机碳、氮向大粒级中的转移。暗示出长期施肥对土壤碳、氮以及碳水化合物的影响程度取决于土壤原有有机质水平，土壤有机碳在各粒级中的积累符合层级理论。粗砂粒级中土壤有机碳含量高和富集程度大是土壤质量较高的表征。 有机肥的施用引起了两种土壤各粒级，特别是大粒级中 (Gal+Man):(Ara+Xyl)比值的显著降低，表明植物源碳水化合物在有机质积累过程中的贡献要大于微生物源糖，说明有机肥中的植物源有机碳组分并不被土壤微生物全部矿化利用，而其中的一部分作为可利用的碳源或能源储藏在大粒级中，特别是粗砂粒级中。无论何种施肥处理，在有机质水平较高的黑土中，各粒级有机质中中性糖相对含量不变；但在有机质水平相对低的棕壤中，黏粒级有机质中中性糖相对含量都减小，粉粒和砂粒级有机质中中性糖相对含量增大。 在黑土处理中，施用有机肥有利于真菌源氨基糖相对积累，化肥则引起细菌源氨基糖所占比重的略微增加。有机肥和化肥配施在短期内会引起细菌活性的增强，可是从长期角度考虑，仍然是真菌源氨基糖的积累得到了加强。在有机质水平较低的棕壤中，几乎在所有的处理中，砂粒级均表现出细菌源氨基糖所占比重增加，而黏粒和粉粒级中真菌源氨基糖所占比重表现出一定程度的增加。

重金属污染对土壤线虫群落结构及多样性的影响

本文通过盆栽模拟试验运用PCR-DGGE和形态学分析方法研究了外源添加铜锌对土壤线虫多样性的影响，为应用PCR-DGGE技术开展线虫对重金属污染土壤的生物指示作用研究提供理论依据。 形态分析结果表明：较高浓度的Cu、Zn对土壤线虫的总数、线虫营养类群的数量和多样性指数产生明显的抑制作用，在小麦成熟期表现得最显著。与单一铜、锌污染相比，复合污染对线虫群落结构及多样性的影响更明显。 研究发现，通过PCR-DGGE与形态分类方法得到线虫多样性信息的变化趋势基本一致，且相对于形态学方法，PCR-DGGE方法得到的多样性指数能够比较迅速地反映线虫多样性的变化，具有较高的灵敏度。PCR-DGGE结果的聚类分析能够直观地反映线虫群落结构的变化。PCR-DGGE方法能够在优化样品量和提取方法的条件下获得更多的种属信息，且凝胶条带的峰强度能够反映出该条带基因测序后所对应种属的丰富度，是揭示土壤重金属污染条件下线虫多样性变化的有效工具。

土壤氨基酸微生物转化过程研究

摘 要 土壤氨基酸是土壤有机氮的主要组成成分，对土壤氮素供应和土壤碳、氮循环过程有重要影响。揭示土壤氨基酸的微生物转化和更新过程将为土壤有机碳、氮循环转化研究提供新的思路。 稳定同位素示踪技术是研究外加N源在土壤中循环转化的有力手段。而研究特定化合物如氨基酸的微生物转化过程还需与其它技术手段相结合。本研究首次建立了稳定同位素培养－液质联机技术测定土壤氨基酸同位素比例变化的新方法。对于15N和13C培养样品，由于氨基酸在测定过程中，其分子结构未被破坏，15N和13C掺入氨基酸的同位素比例均可通过[M+n]/[M]进行计算，其中[M]为氨基酸准分子离子峰的质荷比（m/z）, n为氨基酸分子中所含的C、N原子的个数。同位素富集用原子百分超（APE）表示。所建立方法具有较高的精密度和准确度，可以准确地反映土壤氨基酸同位素比例的动态变化。 利用上述方法，进行了土壤样品同位素培养与测定，通过跟踪测定土壤氨基酸微生物合成与代谢动态，进行土壤氨基酸的微生物转化与更新过程研究。主要结论如下： 1．葡萄糖为碳源时，微生物利用NH4＋-N合成氨基酸的速率大于NO3－-N。说明NH4＋-N是微生物更易于利用的氮源。不同N源对不同种类氨基酸合成速率影响不同,表明土壤中不同微生物类群对氮源的选择性利用性差异明显。 2. 两种N源对微生物所新合成氨基酸容量影响差异显示，微生物利用NH4+-N所合成氨基酸的数量大于NO3－-N，这与微生物利用两种N源合成氨基酸的APE结果一致。微生物利用两种N源所新合成氨基酸总量与氨基酸总量增量相比，新合成氨基酸总量均随着培养时间的延长而增加，而氨基酸总量增量在培养前期，呈增加趋势，到培养后期逐渐下降。微生物利用NO3－-N时下降更为明显。说明微生物利用外加氮源在培养前期以固持为主，到培养后期以矿化为主。 3.微生物利用U-13C-glucose-NH4+和glucose-15NH4+进行不同种类氨基酸合成时，不同氨基酸的13C和15N的APE变化规律相似。但相应的APE(13C)大于APE(15N)。说明葡萄糖更易于被微生物利用掺与到微生物细胞质结构中。 4.氮源的施加频率的降低使氨基酸的合成速率及容量均显著下降。说明N素的不足同样限制了微生物对氨基酸的合成，使微生物活性明显下降。 5.不同C/N底物对微生物合成氨基酸速率和容量的结果显示，随着C/N增加，微生物利用外加N源合成氨基酸速率和容量明显增加。说明C源的供给显著的提高的微生物的活性，并与碳源的数量呈显著的正相关。土壤微生物量N随着土壤中C源数量提高而显著提高的结果说明，土壤微生物的活性明显提高。进而提高了微生物利用土壤中无机态N向有机态N的转化速率和程度。速效N含量下降的结果表明，通过外加C源的调控，起到了调控N素转化过程的目的，C源浓度的提高显著降低了土壤中无机态N 的积累，降低了其损失的风险。 6. 利用有机物料和N素添加进行土壤样品培养时，土壤氨基酸总量在培养初期显著增加，而随着培养的进行略有下降。而各氨基酸15N APE值较低的结果表明，土壤氨基酸总量的增加主要来源于有机物料的降解，真正通过微生物转化而形成土壤氨基酸的比例很低。有机物料作为碳源时，微生物在利用外加N源合成氨基酸的速率和容量明显低于葡萄糖。说明C源的活性及其可利用性对微生物利用外加N有较大的影响。碳源能否促进微生物对N的利用不在于数量的多少，而在于碳的活性和可利用性。 在充足的能源和碳源条件下，微生物可快速利用外加氮源向土壤氨基酸态N进行转化。因此，氮肥高效利用调控实质是土壤氮素微生物转化过程的调控。提高无机氮素向土壤有机氮的转化速率和强度可以有效减少无机氮在土壤中积累。因此通过适当调节外加碳源的活性及数量，提高无机氮素微生物转化程度，而达到减少氮肥损失的目的。

污灌和农药对农田土壤假单胞菌种群的影响

随着环境污染问题的日益严重，微生物修复起到越来越重要的作用。假单胞菌是土壤微生物中最重要、研究最多的细菌之一，能降解简单和复杂的有机物，它们因此而广泛的存在于土壤和水体。但有关于石油、重金属及农药污染物对农田土壤假单胞菌多样性及种群结构的影响却缺乏全面和系统的认识。 本论文首次采用传统微生物培养方法与PCR-DGGE等现代微生物分子生态学研究方法相结合的手段，系统评价了长期含石油和重金属污水灌溉对中国最大的石油、重金属污灌区——沈抚、张士灌区农田土壤中的假单胞菌多样性及其种群结构的影响。同时，本论文也研究了乙草胺、甲胺磷对黑土假单胞菌多样性及种群结构的影响。得出以下结果： 石油污灌区土壤中总的假单胞菌多样性显著高于重金属污灌区；石油污灌区旱田土壤假单胞菌多样性接近于对照清洁土壤,同时低于相似污染程度的石油污灌区水田土壤。进一步测序发现，Pseudomonas mendocina、Pseudomonas stutzeri、Pseudomonas aeruginosa是所分析石油和重金属污灌区土壤中的优势类群，说明在长期污染胁迫下这3种假单胞菌分别得到了不同程度的富集。DGGE 结果显示石油和重金属污染土壤样品的可培养假单胞菌多样性没有显著差异，但均低于对照清洁土壤样品。对各个土壤样品可培养假单胞菌菌株进行REP-PCR基因分型，结果表明这些假单胞菌之间有显著的遗传差异。进一步测序表明，土壤样品中可培养假单胞菌优势类群中含有Pseudomonas. fluorescens 和Pseudomonas. Putida两种。 黑土农田土壤中使用乙草胺会严重降低总的及可培养假单胞菌群落的多样性，而且在5周内不能恢复。而甲胺磷处理土壤与对照相比则差异不显著，并且经过一段时间的适应，土壤中的总的及可培养假单胞菌种群不仅得到恢复而且超过对照。对各处理土壤总的及可培养假单胞菌DGGE谱带类型聚类分析，发现乙草胺、甲胺磷处理土壤样品均各自聚为一簇，说明农药污染类型是影响土壤中假单胞菌种群结构的重要因素。

长白植物区种子植物区系定量研究

本文在广泛收集和系统整理长白植物区种子植物地理分布资料的基础上，采用综合系数、区系指数、特有水平、特有系数、特有综合系数、相似性系数等量化指标和植物区系谱分析、参数估计、系统聚类分析等方法，对长白植物区小兴安岭区、完达山及三江平原区、老爷岭区、吉林哈达岭区、长白山区、龙岗山区和张广才岭区等七个子区系的区系组成、丰富度、特有现象、区系相似性等方面进行了全面系统的比较研究。 通过对七个子区系科、属、种的植物区系谱的分析表明，长白植物区七个子区系均是以温带性质的成分为主，温带性强弱程度相差无几。随着纬度的升高，长白植物区种子植物区系的构成成分呈现温带性质成分渐多、热带性质成分渐少的趋势。 通过综合系数的计算来比较分析七个子区系的丰富度，结果显示，长白山种子植物的物种丰富度最高，宏观上，种子植物物种丰富度表现出纬度地带性，物种种类有从南到北逐渐减少的趋势。本方法具有计算简单、结果直观、一目了然等优点。 通过区系指数、参数估计的方法对长白植物区及其七个子区系成分重要性进行分析，结果表明，温带性质成分对长白植物区系性质影响较大，热带性质影响较小。属的分布区类型对七个子区系作用大小的排序与它们在属的植物区系谱中排序一致，说明该指数具有一定的应用价值。 首次引用特有现象量化指标对长白植物区七个子区系的特有现象进行研究，长白植物区中国特有种的分布中心在东北、东北-华北的区域，以长白山和龙岗山表现最为明显。长白山是特有种分布的关键地区。特有水平、特有现象综合指数均可对特有现象加以解释,而特有系数分析的结果不是很明显。 通过相似性系数分析、系统聚类分析对七个子区系的相似性做了比较研究，长白植物区七个子区系可分为四个子区系组合。选用Ochiar、Jaccard、Sprenson三个相似性系数研究长白植物区系的相似性，所得结论一致。应用系统聚类分析不同地区植物区系的亲缘关系方法简便。其结果用树状图来表示，比较直观，此手段在植物区系比较研究中具有重要的应用价值。

辽河干流底质微生物群落结构及芘降解菌研究

辽宁省是以石油化工、煤炭化工和钢铁工业为主的重工业基地。辽河流域近年来经济发展迅速，城市化水平不断提高，但由于产业结构的不合理和污染治理水平的相对滞后，致使辽河流域水体污染严重。对辽河流域水体污染状况、污染物化学与生物学的相互作用、微生物群落结构与功能的关系开展调查研究，对开展污染水体的生物生态修复具有重要的指导意义。 本论文选取辽河流域干流8个水文监测站点的不同时期（丰水期和平水期）底质为研究对象，调查了有机污染物（总油TPHs）和有毒污染物（多环芳烃PAHs）污染程度以及主要来源；采用变性梯度凝胶电泳（DGGE）和磷脂脂肪酸（PLFA）两种分析方法，对其微生物群落结构及多样性进行了分析；并以13C标记的菲和芘为代谢底物，以PLFA为生物标记物，采用气相色谱-稳定同位素比率质谱（GC-c-IRMS）分析技术，鉴定了底质样品中参与菲和芘代谢的主要微生物类群；并利用不同的吸附性载体进行了芘降解菌的富集和筛选。 研究结果表明： 1）平水期总石油烃污染比丰水期严重，TPH 含量分别在276.1～560.6mg/kg（平水期）和157.9～462.2mg/kg（丰水期）之间，辽河入海口TPH污染最重；PAHs含量分别在124.1～270.4ug/kg（平水期）和93.5～209.1ug/kg（丰水期）之间；主要来源于石油类污染物和化石燃料的热解，汽车尾气的污染等。 2) 采用DGGE和PLFA两种方法分析微生物群落结构得到基本一致的结果。微生物多样性与总石油烃含量、总多环芳烃含量无显著相关性，多样性指数是多种污染物和环境因子综合影响的结果。 3) 稳定同位素代谢示踪实验表明，底质中存在菲和芘的降解菌群；参与菲和芘降解的微生物均以G-细菌为主，真菌次之；G+细菌和放线菌也参与代谢；参与菲和芘代谢的菌群有一定的相似性。 4) 利用不同吸附性载体从污染底质样品中筛选到6株降解菌。

杉木连栽致害真菌拮抗菌Bacillus subtilis3728的研究

杉木是我国重要的速生丰产树种，分布在北纬21°41′到33°41′，东经102°到122°的广大地区，杉木人工林面积约占我国人工林总面积的1/4，随着连栽代数的增加，土壤中毒和生产力下降程度日趋严重。 本论文以分离自与红树林、珍珠贝、海兔子、海绵、软珊瑚等与海洋动、植物共栖或共生存的106株海洋微生物(54株放线菌，52株细菌)为资源，以杉木连栽致害真菌尖孢镰刀菌萎蔫专化型(Fusarium oxysporum f.sp.vasinfectum)菌株SF2为靶菌，通过平板对峙试验和土壤原位定殖试验，筛选到一株分离自红树林木榄(Bruguiera gymnorrhizo)根际土壤的海洋细菌3728菌株；该菌对SF2具有很强抑菌活性，能够高密度在杉木根际土壤中定殖，对杉木幼苗的生长有一定的促进作用。采用传统的细菌学和分子生物学的鉴定方法对其进行了菌种鉴定，为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。 通过对抗菌谱的研究，发现海洋细菌3728除了对杉木连栽主要致害真菌尖孢镰刀菌萎蔫专化型菌株SF2有很强的抑菌活性外，对大豆连作致害菌 (Penicillium purpurogenum)，棉花枯萎病菌(Fusarium oxysporum)，棉花立枯病菌(Rhizoctonia solani)，大豆根腐病菌(Fusarium solani)以及小麦赤霉病菌(Fusarium graminerum)等也有较强的抑制作用。室内模拟试验还表明，在土壤中接种海洋细菌3728后，能够明显增加土壤中氨化细菌和氨化真菌的数量，能够增加土壤中功能性微生物——纤维素分解细菌和纤维素分解真菌的数量和种类，增强了纤维素分解能力。再添加C/N比较低的白三叶草凋落物，土壤中氨化细菌、氨化真菌的数量继续增加，土壤纤维素分解能力更显著提高。这为进一步开展对杉木连栽障碍的生物调控试验，提供了一定的科学依据。

抗菌不锈钢抗菌性能和机理初步研究

由于近年来有害微生物的肆虐和人们防病抗菌意识的增强，社会对各种新型抗菌材料的需求越来越迫切。抗菌不锈钢是一种兼具良好机械和抗菌性能的新型功能材料，具有广泛的应用前景。开发和推广抗菌不锈钢，具有重要的经济和社会意义。 本文以中科院金属研究所研制的两种抗菌不锈钢为研究对象，对其抗菌性能和抗菌机理进行了研究，以期为抗菌不锈钢的深入研发和推广提供理论依据。 本文获得了如下主要结论： 1．采用覆膜法研究了抗菌不锈钢的抗菌广谱性，铁素体和奥氏体抗菌不锈钢对供试的17株菌（除产气肠杆菌外），均显示了较强的杀灭作用，证明其具有抗菌广谱性。两种材料对非孢子（或芽孢）产生菌的杀灭作用强于孢子（或芽孢）产生菌。但是，两种材料对产气肠杆菌均无杀灭作用。 2．考察了铁素体和奥氏体的杀菌率随时间和菌浓度的变化情况。两种材料分别在作用3h时和9h时，对菌体浓度为1×107CFU/mL的大肠杆菌（ATCC25922）的杀菌率均达到99.5%。对菌体浓度≤1×107CFU/mL的大肠杆菌在24h内均可全部杀灭。 3．随打磨次数的增加，抗菌率没有变化，表明打磨不影响铁素体和奥氏体抗菌不锈钢的抗菌性能；抗菌率不受温度的影响，0～37℃之间，未观察到抗菌率受温度变化的明显影响。 4．从抗菌不锈钢中溶出的铜在杀菌过程中可能起重要作用。铁素体和奥氏体抗菌不锈钢与添加了终浓度为1mmol/L的EDTA的菌液作用后，杀菌率分别降为46.8%和38.8%，因为EDTA络合了溶液中的金属离子，间接表明铜离子在杀菌过程中起重要作用。 5．两种抗菌不锈钢中O2-的产生速率分别为0.117 nmol•min-1•g-1和0.107nmol•min-1•g-1，显著高于普通不锈钢（0.062 nmol•min-1•g-1）。细胞膜不饱和脂肪酸过氧化的终产物丙二醛含量分别为1.96 nmol/g和1.93 nmol/g。显著高于普通对照的1.08 nmol/g，表明存在脂肪酸被氧化的现象。这些结果为抗菌过程中存在O2-的氧化杀菌作用提供了间接证据。 6．通过透射电镜和原子力显微镜观察，与抗菌不锈钢作用后的细胞外形多发生变化，细胞壁和细胞膜破裂，细胞内容物漏出，有的菌体完全溶解为碎片，显示两种不锈钢对细胞膜和细胞壁形态的显著影响。随作用时间延长，菌液中钾离子浓度亦显著升高，在3h时，分别达到2.57mg/L和2.79mg/L（普通对照为1.61mg/L）。 7．在巯基氧化实验中，添加终浓度为5 mmol/L的L-cys，作用8h，铁素体的抗菌率降为11.1%,薄层层析结果显示，半胱氨酸可能被氧化成胱氨酸，表明抗菌不锈钢可能对还原性酶具有氧化作用。 8．提取与抗菌不锈钢作用后菌的DNA，凝胶电泳观察并未出现smear现象。表明在本实验条件下尚不能检测到抗菌不锈钢对细菌遗传物质的氧化切割作用。 关键词： 抗菌材料 抗菌不锈钢 抗菌性能 抗菌机理 O2-

液驱式间歇浸没培养系统的研制

本文以菩提树为培养对象，采用改进的液驱式间歇浸没培养技术进行组织培养实验。为了更准确，精密地控制培养条件我们研制了间歇浸没式植物培养箱；为了提高培养效率，降低成本，我们对现有培养系统和方法进行了改进。鉴于液驱式间歇浸没培养半开放等培养特点，容易造成雪崩式污染。通过调查污染来源，研究各种物理化学生物杀菌抑菌方法的特点，以及对各个培养环节的消毒能力，建立了一套适合菩提树间歇浸没无糖培养的污染控制操作规程，为进一步大规模的商业化生产打下坚实的基础。 研究结果表明， 1、利用液驱式间歇浸没系统装置(简写为TD-TIB)进行组织培养，效率更高，成本更低。 液驱式间歇浸没培养与RITA和TIB相比，简单易操作，能耗低，效率高，成本低。与间歇浸没式植物培养箱配合使用，能够精密控制环境培养参数，包括温湿度，二氧化碳氧气的全程自动化检测控制 ，能够实现远程实时控制。利用液驱式培养方法生根后的培养苗自养光合能力强，驯化时间短，成活率高，芽多，健壮。 2、操作规程能够控制半开放间歇浸没培养中的污染问题。 从对紫外，臭氧，酒精，抗生素，杀菌剂以及过滤等污染控制方法的研究我们得出，任何一种消毒杀菌方法都不能控制系统的污染，只有结合培养系统环节和消毒方法的特点，把各种方法有机组合起来才能控制半开放条件下的污染。预处理是整个控制过程的关键。按照该操作规程，在2min/2h的间歇频率下的无糖间歇培养中，30天内成功实现了菩提树的生根驯化实验，培养液无污染。 间歇浸没培养技术与污染控制技术相结合实现了小范围的规模化培养，为大规模自动化组织培养技术奠定了坚实的基础。

长白山阔叶红松林树种的空间分布格局：机会还是竞争？

森林群落中物种是怎样分布的？各物种是如何共存于同一群落中的？物种的分布格局是如何随尺度变化的？哪些过程影响了物种的空间分布格局？森林群落中是否存在着强烈的种内或者种间竞争？是机会还是竞争在构建森林群落中起着更为重要的作用？这些问题的回答，对于我们了解森林群落的结构特征及其内在的生态学过程、揭示物种多样性维持和共存机制具有极其重要的意义。本论文以长白山阔叶红松林25 ha大型固定样地为研究平台，基于第一次样地调查数据，采用不同的空间格局分析方法，从不同的研究角度，对阔叶红松林的群落组成与结构特征、空间格局、种间关系、密度制约机制、物种共有度格局等进行了较详尽的研究。主要研究结论如下： 1) 样地内胸径≥1cm的木本植物共18科32属52种。总的独立个体数为38902，包括分枝的总个体数为59121。个体数最多的前3个种的个体数占总个体数的60%，前14个种占95%，而其余38个种仅占5%。从物种多度、胸高断面积、平均胸径和重要值来看，群落成层现象显著，具有明显的优势种。 2) 对树种空间分布格局的分析发现：树种的空间分布格局随树种、径级、垂直高度、空间尺度的变化表现出不同的分布格局；大多数树种在较小的空间尺度上是聚集的，聚集程度随林层的增高而降低，而在较大的空间尺度则主要表现为规则或者随机分布；小树在小尺度上表现出不同程度的聚集；一些树种的分布格局表现出一定的空间异质性。 3) 对树种的种间相关性分析发现：树种的种间相关性随树种、径级、垂直高度、空间尺度而变化；红松与紫椴在整体上表现为正相关，但并不是在各林层间都表现为正相关；红松和紫椴的幼树和小树大多聚集在母树的周围，蒙古栎和水曲柳的幼树和小树在母树周围分布较少；对不同树种在不同径级和垂直层的空间相关性的分析发现，蒙古栎和水曲柳多分布在光环境比较好的地方，而红松和紫椴这两个耐阴树种则分布在郁闭的冠层下，表明不同的物种具有不同的生境要求以满足其存活和建成的需求；通过比较6个个体数差异极大的槭属树种的种群结构、空间格局和空间相关性等发现，15个物种对中的7个物种对不存在明显的相关性，不同径级的物种对之间的比较也没有发现明显的相关性，即它们之间并不存在明显的种间竞争。 4) 分析密度制约机制对树木存活的影响，可以发现：死亡前树种的格局大多是比死亡后更加聚集的；对于死亡后存活树木的格局，5个主林层树种中的3个和8个次林层和林下层树种中的3个树种的死亡都是随机的，8个次林层和林下层树种中的5个表现出正的密度制约存活；13个树种中的9个树种的存活与其自身的胸高断面积负相关，表明在大树之间存在着强烈的种内或种间竞争；主林层树种存活与近邻距离内同种的个体数没有明显相关性，而次林层和林下层树种的存活与近邻距离内同种的个体数大多呈正相关；大多数树种的存活与同种的胸高断面积表现出负相关，表明了强烈的种内竞争的存在，树木个体的大小对种内竞争的贡献要远远大于该树种种群的密度。 5) 对物种共有度格局的分析发现：阔叶红松林群落在小的空间尺度上出现了较少的物种共有度格局，表明也许存在强烈的种间竞争；而在较大尺度上，基于群落等级、个体数较多的物种组和径级较大的物种组的分析，都出现了随机的物种共有度格局，表明在较大的尺度上并不存在明显地影响物种分布的生态学过程；基于系统发生的物种组的物种共有度格局明显地不同于群落等级的物种共有度格局，在系统发生的物种组内，没有发现种间竞争的证据，而在小尺度上却存在正的种间相关性。 6) 从不同角度对物种分布格局的分析可以看出，森林群落结构与空间尺度是密切相关的。树种的空间分布格局随尺度而变化，在一个尺度上表现为一种格局，而在另一个尺度上则可能表现为另一种不同的格局。种内和种间相关性的分析也在不同的空间尺度上表现出不同的空间相关性。

岷江上游干旱河谷景观变化研究

岷江上游干旱河谷是岷江上游地区的生态脆弱带和敏感区，也是存在问题最多，在山区治理中最关键和最困难的一种特殊地域类型，其显著特征是年降水少、蒸发量大、土壤贫瘠、植被稀少，是泥石流、滑坡、崩塌等自然灾害频发的区域，其恶劣的生态环境条件严重影响当地及下游的工农业生产和群众的生活。 基于RS和GIS，本文研究了岷江上游干旱河谷从1974到2000年间的景观变化情况。主要结论如下： 1.岷江上游干旱河谷高程介于1200-3200m之间，干旱河谷在坡度26º-35º之间分布最广，坡度大于25º的陡坡上干旱河谷的分布面积约占59%左右。干旱河谷边界的上限沿垂直方向迅速抬升,1974到2000年间岷江上游干旱河谷边界最高上限沿垂直方向抬升了53m，大约平均每年抬升2m。岷江上游干旱河谷边界的影响域为800米。 2.灌木林地的面积占整个景观面积的60%以上，构成了干旱河谷区的景观基质。耕地是干旱河谷中重要的景观类型,其变化幅度是所有景观类型中最大。耕地和居民用地斑块的平均面积和密度较小，形状简单。耕地大多分布在干旱河谷中海拔1700-3000m的区域，并且陡坡耕种比较严重；居民用地的分布在低海拔地区相对较密，在海拔高的地方分布较分散。 3.干旱河谷的面积在不断的扩大，1995-2000年间干旱河谷面积年变化速率与1974-1995年间相比有所降低。1974-1995年景观的破碎化程度和异质性程度增大，斑块内部的连通性降低；1995-2000年则表现出相反的趋势。具体表现为岷江上游干旱河谷景观的斑块密度、多样性指数先增大后减小，蔓延度指数先减小后增大，而边界密度和分维数一直减小。导致干旱河谷景观变化的驱动因素主要有：自然地理条件、人口增长和政策导向。 4.干旱河谷范围的扩大，对周围景观造成了深刻的影响，如果气候朝着干旱化加剧的方向发展，人为活动强度不断加大，岷江上游干旱河谷的潜在干旱化趋势和潜在次生干旱化趋势将加剧，干旱河谷范围可能进一步扩大。

长白山森林土壤大孔隙分布及其对水分运动的影响

土壤大孔隙是由植物根系伸展与腐烂，土壤动物活动，干湿交替，冻融循环，水流侵蚀等原因形成，能够导致水分和溶质优先迁移的孔隙。大孔隙的存在，直接影响着土壤水分的运移速率，从而影响土壤水分运动模型的构建及其模拟精度。本文针对长白山北坡阔叶红松林的暗棕色森林土，暗针叶林的棕色针叶林土，岳桦林的山地生草森林土和苔原带的山地苔原土：分别观测和分析了大孔隙数量及其分布规律，并针对前2种土壤类型，通过土壤水分运动模型构建和数值模拟，分析了大孔隙对土壤水分运动的影响，主要结论如下： （1）通过对不同类型土壤大孔隙数量测算得出大孔隙分布规律：暗棕色森林土中大孔隙数量随土层深度的增加逐渐减少；山地生草森林土中大孔隙数量随土层深度的增加变化不大，只是围绕一个中间值上下波动；棕色针叶林土和山地苔原土中大孔隙数量随土层深度的增加逐渐增加。 （2）通过对暗棕色森林土和棕色针叶林土中大孔隙流路径染色示踪分析发现，大孔隙流的存在可以使水分在土壤中的运移速度增加2～3倍。且棕色针叶林土的大孔隙流运移深度较暗棕色森林土深，在24 h内，前者较后者在运移深度上深10～20 cm,且棕色针叶林土中大孔隙流路径多，相同面积上，棕色针叶林土中有6条大孔隙流路径，而暗棕色森林土中只有1条。 （3）回归分析发现棕色针叶林土和暗棕色森林土中饱和导水率与土壤大孔隙之间存在线性关系（R2值分别为0.8123和0.9133）。考虑大孔隙存在条件下的土壤水分运动的数值模拟结果表明，大孔隙参数的代入，使模拟值与实验值之间的拟合效果较好，并且能较好地反映土壤水分运动的基本规律。

含油污泥清洗剂的合成及其性能评价

含油污泥已作为危险废物列入《国家危险废物名录》（HW08），其处理问题已成为环保领域研究的热点。热洗技术是含油污泥处理的主流技术，而清洗药剂作为该技术的核心，直接影响含油污泥的处理指标与效率。目前，适合热洗处理的化学药剂很少，迫切需要开发专用药剂技术。针对含油污泥清洗效率的难题，本文合成了一种新型高效的含油污泥清洗剂。 本文以甲基丙烯酸（MAA）、丙烯酸丁酯（BA）和苯乙烯（St）为混合单体，偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂，通过溶液聚合的方法探索合成了一种高分子聚合物（命名为MBS）。分析讨论了MBS关键单体的选择、合成设计及方法，检测了MBS有关物理化学性能，考察了单体、引发剂用量及清洗条件对MBS脱油性能的影响，探讨了MBS对含油污泥中原油不同组分的去除效率，并用红外光谱证实了MBS结构的官能团。 MBS在单体质量比为MAA：BA：St=21：62：17，引发剂AIBN为单体总量的1.2%时，含油污泥脱油率可达84%以上。MBS对于含油污泥中芳烃去除率最高，为93.0%；其次是烷烃，去除率为87.4%；沥青质、胶质最低，去除率为71.8%，具有良好的处理效果。 本文还针对目前国内尚无评价含油污泥清洗剂的标准方法，对清洗剂性能评价进行了初探，采用统一标准的模拟含油污泥进行清洗剂性能评价，并提出了制备方法，同时验证了在此基础上所建立的性能评价方法。结果证明，模拟含油污泥能够真实体现清洗剂的脱油性能，所建立的评价方法可以作为一种通用规范的含油污泥清洗剂性能评价的基本方法。

下辽河平原玉米农田水肥交互作用研究

利用持续16年的长期田间试验与气象观测资料，对下辽河平原不同降水年景作物对施肥的增产反应及水分对肥料增产的促进作用、不同水肥条件下玉米对养分的吸收与分配以及玉米农田土壤养分收支进行了研究；并估算了该地区水肥交互作用对作物增产的贡献；同时，利用沈阳地区近50年气象与玉米单产历史资料，建立趋势—随机预测模型，以预测该地区不同气候年景玉米产量。 研究结果表明，该地区玉米蒸散耗水与其生育期内降水之间关系密切，且不同的施肥处理对玉米消耗水分量影响不大。过少或过多的降水均会降低玉米产量；在高肥力水平下平水年（降水400～550mm）玉米产量最高，水肥交互作用对作物增产的贡献亦达最大，可占总增产量的44.9%。 玉米体内养分浓度及养分在籽实与秸秆中的分配比例明显受施肥、降水及作物生长状况的影响。在平水年条件下，养分在籽实内累积的比例最高；同时，作物生长状况愈好，形成单位籽实产量所需养分量有减少的趋势，有利于提高作物体内养分的转化利用效率。 施肥条件差异可使玉米收获移出农田的养分量相差2～3倍。水分条件对养分移出量的作用不如施肥明显；N肥施用加剧了土壤P的赤字，而N、P肥施用可加剧土壤K收支赤字；水分条件的改善也会明显加快养分收支赤字过程。 通过对沈阳地区玉米单产与气象因子的分析，建立趋势—随机预测模型，发现热量因素对玉米产量形成有着重要作用；而养分均衡供给可提高玉米对不利气象条件的耐抗能力，具有稳产作用；同时，利用长期定位试验结果对模型加以验证，发现模型预测结果与长期定位试验结果非常吻合。