蚯蚓在改良土壤、消解农业废弃物、提高土壤养分和作物产量方面发挥着重要的作用。为了评价除草剂对蚯蚓的毒性,采用滤纸接触法和人工土壤法测定了17种除草剂对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的急性毒性。滤纸接触法染毒48 h,噁唑酰草胺对赤子爱胜蚓的毒性最高,半数致死浓度LC50(median lethal concentration)为7.6 μg∙cm-2,属高毒级;其次为丙草胺、高效氟吡甲禾灵和灭草松,LC50分别为10.7、12.7、61.3 μg∙cm-2,属中毒级;二氯喹啉酸、2甲4氯钠、苯唑草酮、草铵膦、烟嘧磺隆和双草醚对赤子爱胜蚓的LC50分别为143.0、198.2、211.1、466.9、433.7、649.2 μg∙cm-2,属低毒级;吡嘧磺隆、五氟磺草胺、嘧啶肟草醚、氰氟草酯、乙羧氟草醚、二甲戊灵和硝磺草酮对赤子爱胜蚓的LC50均大于1000 μg∙cm-2,属微毒级。人工土壤法染毒14 d,高效氟吡甲禾灵对赤子爱胜蚓的毒性最高,LC50为148.9 mg∙kg-1;其次为丙草胺、2甲4氯钠、二甲戊灵和噁唑酰草胺,LC50分别为211.5、335.0、342.4、345.7 mg∙kg-1;此外,其他供试除草剂对赤子爱胜蚓的LC50均大于500 mg∙kg-1。根据《化学农药环境安全评价试验准则》中的分级标准,采用人工土壤法测定的17种除草剂对赤子爱胜蚓的毒性均为低毒级。该研究可为评估除草剂对蚯蚓的生态风险提供新的数据信息,同时可为农业生产中安全使用除草剂提供技术指导。
草地是面积最大的陆地生态系统,具有极其重要的生产和生态功能,但长期的过度利用和气候变化导致草地生态系统在全球范围内出现不同程度的退化。退化草地的自然恢复需要相当长的时间,人为的修复措施是加快草地恢复必不可少的手段。中国草地生态修复的研究已经进行了几十年,但一直以来对生态功能的重视程度不够,导致先退化—后治理—再退化—再治理的现象普遍,草地退化状况仍未得到全面改善。近年来,在强调生态优先、绿色发展的大背景下,中国对草地保护和生态修复的重视程度不断提高,退化草地生态修复是中国当前亟待解决的重大难题和艰巨任务。通过综述草地生态修复的研究进展以及主要的技术和政策措施,分析了国内外草地生态修复主要技术措施(免耕补播、合理放牧、人工草地建植、围栏封育、耕翻和施肥)的恢复效果、限制因素和存在的不足,旨在为退化草地生态修复提供理论参考。论文在以上分析的基础上提出中国草地生态系统修复未来的研究方向和发展建议:(1)建立健全现代草牧业体系和管理模式,从根本上解决草畜矛盾,是解决草地退化和生态修复问题的根本途径;(2)完善草地退化分类分级体系,进一步为生态修复提供理论依据;(3)加强乡土种质资源和土壤微生物的挖掘利用,为生态修复提供物质保障;(4)突破毒草化草地恢复的理论与技术瓶颈;(5)建立分区—分类—分级的生态修复理论技术体系和评价体系。草地生态修复是一项复杂的跨学科的系统工程,加强多领域协作是解决问题的关键。
耕地是粮食生产的根本和载体。近年来,在中国粮食连年增产的同时,耕地资源环境面临着多重挑战,高强度利用和长期高负荷运转使耕地得不到休养生息,耕地地力严重透支,耕地质量退化、耕地污染尤为突出,严重制约了中国农业可持续发展。科学推进耕地轮作休耕制度,提升耕地综合生产能力,是探索藏粮于地、藏粮于技的具体实现途径,对推动中国农业绿色发展和保障国家粮食安全具有重要战略意义。文章在剖析国内外耕地轮作休耕实践与发展的基础上,战略性地提出了探索实行耕地轮作休耕制度试点问题的研究重点和目标,包括调研中国重点关注区域适于轮作休耕的耕地资源现状与区划,探讨重点关注区域耕地实施轮作休耕的技术路径、建立重点区域耕地轮作休耕制度试点体制机制等。为实现“十三五”国家农业转型发展,保障粮食生产能力和国家粮食安全提供重要咨询建议。
生态安全格局是保障区域生态安全的基础,是人类维护绿色、健康与可持续发展的重要手段。在全球生态问题日益凸显的背景下,生态安全格局业已成为生态系统研究的热点领域。加强生态安全格局研究对维护生态系统结构与功能完整、保护生物多样性、保障区域生态安全和提升人类福祉具有重要意义。该文从“概念辨析、基础框架、研究进展与展望”等方面入手,全面系统梳理了国内外生态安全格局的相关研究成果,并从“研究方法、研究尺度、研究内容”等方面进行归纳总结,得出以下结论:(1)“源地识别—阻力面构建—廊道提取”的基本研究框架有待发展;(2)生态源地识别缺乏统一的科学标准,对生态系统服务供需关系的考虑未能兼顾;(3)生态廊道提取方法有待进一步优化;(4)地理空间联动性和生态系统功能的相互性考虑欠缺;(5)自然生态系统与社会经济系统间耦合关系研究较为薄弱。未来研究趋势可关注以下方面:(1)多模型、多方法、多技术的集成研究;(2)动态考量生态安全标准的量化研究;(3)各方利益博弈的现实执行研究;(4)生态安全预测、预警与调控管理的强化研究;(5)服务国家战略的生态安全格局构建研究。
植被净初级生产力(NPP)是表征生态系统物质和能量循环的基础,也是区域和全球碳循环的重要组成部分。为揭示2001-2020年中国净初级生产力时空变化特征及其驱动机制,基于MOD17A3HGF数据产品,运用Sen趋势分析、Mann-Kendall检验以及Hurst指数等方法分析了中国植被NPP时空变化与未来发展趋势,并通过相关性、残差分析等方法定量分析了气候变化和人类活动在植被NPP变化过程中的相对作用。研究结果表明,(1)中国植被NPP空间上呈现东南高西北低的分布格局,时间上呈波动增加趋势,变化速率为2.86 g·m-2·a-1;空间变化以基本不变为主,NPP呈显著增加的面积明显大于显著减少的面积,未来中国84.38%的地区植被NPP将持续增加或由减少转为增加。(2)植被NPP与降水、气温总体上均呈正相关,其中降水对植被NPP影响更为显著;植被NPP与降水显著正相关的区域主要分布在长江以北地区,与气温显著正相关的区域主要分布在青藏高原中部和北部、云贵高原东南部、东南沿海地区以及山东南部等地。(3)气候变化和人类活动对中国植被NPP的增加均产生了重要作用,但两者在植被NPP改善区中的相对作用存在显著的空间差异性;气候变化主导的植被改善区主要集中在东北、华北、四川盆地及长江中下游平原等地区,人类活动主导植被改善区主要集中在华中、西南以及西北地区;而气候变化和人类活动对植被退化的影响在空间分布上较为一致,且气候变化对NPP退化区的影响较小,人类活动是植被NPP退化的主要因素。
微塑料在环境中被广泛检出,进入环境中的微塑料普遍发生着缓慢而复杂的老化过程,影响其与环境中其他污染物的相互作用。该文从微塑料的老化方法、理化性质变化、污染物吸附能力及相互作用机制等几个方面进行了归纳总结。微塑料的老化方法主要涉及物理方法、化学方法、生物方法等。物理老化方法有人为作用、光催化老化、侵蚀作用等;化学老化方法主要包括酸、碱、氧化处理等;生物老化方法主要是动植物、微生物、降解酶等对微塑料的作用。不同方法具有各自的特点和适用性。各种老化处理对微塑料表面物理性质都有不同程度的影响。老化后的微塑料表面出现更多褶皱,比表面积增加,孔隙度、结晶度等都发生变化;大多老化方法对微塑料的化学性质无明显影响,但UV(紫外光)老化、自然风化等对微塑料的性质影响较大,表面含氧官能团增加,促进了其对污染物的吸附作用。老化微塑料能与环境中的重金属、有机污染物发生吸附作用,微塑料性质、老化方法、污染物性质和环境因素等都会影响微塑料的吸附行为。老化后微塑料吸附性能普遍增强,主要通过疏水作用、静电作用、络合作用、氢键、范德华力、π-π相互作用吸附其他污染物。针对目前微塑料老化及其与污染物的相互作用研究中存在的不足,提出了复合条件下微塑料老化及其对污染物的吸附、老化微塑料对重金属-有机共存污染物的吸附机制、生物体内微塑料老化及其对污染物的载体作用和生物毒害作用、微塑料老化过程中添加剂的释放及其与污染物的相互作用、老化微塑料与环境中溶解性有机质、矿物相互作用等可能的研究方向。
豆科植物是金属矿区生态修复中常用物种,由于种子种皮致密、透水性较差导致发芽受阻而影响植物修复效果,为解决豆科植物种子硬实的问题,以猪屎豆(Crotalaria pallida Ait.)、黄槐决明(Cassia surattensis Burm. F.)种子为试验材料,采用200 mg·L-1的赤霉素和蒸馏水分别浸种12、24、36 h,以研究赤霉素浸种对供试种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,(1)200 mg·L-1赤霉素浸种能够促进猪屎豆种子萌发,其发芽率、发芽势、发芽指数等数据均高于对照组。最佳的浸种时长为12 h,其发芽率指标显著高于对照组和蒸馏水浸种处理。但随着浸种时间延长,促进发芽的效果呈现先降后升的趋势,浸种36 h对猪屎豆种子活力有明显提升作用。(2)赤霉素和蒸馏水浸种均能促进黄槐决明种子萌发,赤霉素最佳的浸种时长为24 h,其发芽率指标显著高于对照组和蒸馏水浸种处理,随着浸种时间延长促进发芽的效果呈现降低趋势。(3)赤霉素浸种处理对猪屎豆幼苗生物量指标促进效果不明显,高浓度的赤霉素浸种对幼苗生长反而有抑制作用,选用赤霉素作为猪屎豆的浸种剂时,需要更加注意剂量和时间的选取。(4)赤霉素浸种对黄槐决明幼苗苗长、根长、根冠比等生物量指标有一定促进作用,其中浸种24 h对苗长、根长都有明显提升作用。综上,采用赤霉素浸种适宜时间对两种供试植物种子萌发都有不同的促进作用,但浸种对幼苗生物量影响不一;在矿山生态修复实践中,可结合工期和成本等因素采用更加细致的梯度试验综合优选浸种试剂、剂量和浸种时间,从而达到设计预期修复效果。