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中国退化草地生态修复措施综述与展望
古琛, 贾志清, 杜波波, 何凌仙子, 李清雪
2022, 31 (7): 1465-1475. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.07.020
摘要535)   HTML47)    PDF (2339KB)(1316)   

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。

广东省植被固碳量时空变化及气象贡献率研究
邓玉娇, 王捷纯, 徐杰, 吴永琪, 陈靖扬
2022, 31 (1): 1-8. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.01.001
摘要478)   HTML71)    PDF (567KB)(658)   

植被固碳能力对气象条件十分敏感,研究植被固碳量变化的气象贡献率,对提升生态环境质量、实现“碳中和”目标具有重要意义。文章基于植被净初级生产力数据和地面气象观测数据,利用相关性分析和模型模拟方法,分析广东省植被固碳量的时空分布特征及其对气象条件的响应规律,并定量研究植被固碳量变化的气象贡献率。结果表明,从空间分布而言,广东省大部分地区植被固碳能力强,多年平均固碳量按从高到低顺序分区域排序为:粤北、粤西、粤东、珠三角。从时间变化而言,2001—2020年广东省植被固碳量呈波动上升趋势,年植被固碳量介于838.7—1070.8 g∙m-2,近20年平均年固碳量达981.2 g∙m-2。植被固碳量季节变化规律明显,夏季最大、冬季最小,秋季、春季介于两者之间,冬季、春季植被固碳量年际波动大,而夏季、秋季植被固碳量年际变化平缓。植被月固碳量最低值出现在1月,最高值出现在7月。从集成生物圈模型(IBIS)模型的定量模拟可知,近20年气象要素对植被固碳量的影响以正向驱动为主,植被固碳量变化的气象贡献率为48.4%。其中,气温对植被固碳量的影响最为显著,其次为降水,再次为日照。植被固碳量对日照、气温的响应不存在滞后,对降水的响应存在1—2个月的滞后。

微塑料对有机污染物的吸附-解吸特性及其复合毒性效应研究进展
刘沙沙, 陈诺, 杨晓茵
2022, 31 (3): 610-620. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.03.020
摘要428)   HTML40)    PDF (632KB)(500)   

微塑料能与有机污染物发生相互作用,可改变有机污染物对生物的毒性效应。已有的文献主要总结微塑料对有机污染物吸附/解吸或二者对生物的复合毒性效应某一方面的研究,缺乏对这两部分内容的系统归纳。文章概括了微塑料特性、环境因素和有机污染物的种类/性质对吸附-解吸的影响:微塑料的分子结构、官能团和结晶度等影响其对有机污染物的吸附和解吸行为;微塑料对有机污染物的吸附/解吸量随粒径的减小而增大;老化过程分别增强和降低微塑料对亲水性和疏水性有机污染物的吸附-解吸效果;微塑料对有机污染物的吸附量随温度、pH和盐度的升高呈现先增加后降低的趋势;含有苯环结构、疏水性强的有机污染物容易吸附在微塑料表面。文章还归纳了微塑料-有机污染物在生物个体、细胞和分子层面上诱发的毒性效应:微塑料会增强或削减有机污染物对水生生物的生长繁殖、免疫系统、活性氧和基因表达等的影响;微塑料的载体作用可促进植物对有机污染物的吸收和转运,对植物的生长、光合作用和防御系统具有协同毒性效应;微塑料与有机污染物联合作用下,微生物的胞外分泌物、细胞生长、结构和功能都会发生变化;微塑料会增强或减弱有机污染物在蚯蚓体内的富集,并诱发蚯蚓的基因表达异常、氧化应激反应和代谢产物的变化等。未来需结合实际环境状况来分析微塑料对有机污染物的吸附-解吸行为,从基因、蛋白质及代谢水平上研究微塑料-有机污染物的联合毒性作用,并探讨塑料添加剂在毒性效应中的贡献。

基于InVEST模型的太行山沿线地区生态系统碳储量时空分异驱动力分析
王成武, 罗俊杰, 唐鸿湖
2023, 32 (2): 215-225. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2023.02.001
摘要320)   HTML42)    PDF (3501KB)(491)   

提升区域的碳汇能力是中国生态文明建设的重点战略方向,是促进经济社会发展绿色转型的重要举措。太行山区是中国华北地区重要的生态屏障,其生态系统拥有良好的碳汇能力。研究太行山区生态系统碳储量时空分异特征及其影响驱动机制,对华北地区落实国家“双碳”工程建设,提升区域释氧固碳能力,乃至全面提升区域生态环境质量具有重要的意义。以太行山区为例,基于2005、2010、2015、2020年太行山区四期土地覆盖及碳密度数据,使用InVEST模型估算研究区碳储量,使用地理探测器探索驱动碳储量空间分异的主要因子,分析驱动机制。研究结果表明,(1)在2005-2020年期间,太行山区的土地利用类型发生明显变化。林地、建设用地土地利用面积增加,耕地、草地土地利用面积减少。耕地和草地主要转化为建设用地,同时也有一部分耕地转化为林地。(2)太行山区碳储总量在1.48×109-1.50×109 t之间,整体逐渐增加。从土地类型来看,碳储量占比由大到小依次为:林地、耕地、草地、建设用地、水域、未利用地。林地增加是太行山区碳储量增加的主要原因;(3)太行山区碳储量空间分异主要受地形、环境和土壤因素的影响。根据地理探测器分析,NDVI(0.214-0.280)和土壤类型(0.151-0.160)的解释力明显大于其他因素,是驱动太行山区碳储量空间分异的主导因子。各驱动因子间的交互作用强度均强于单一因子,其中协同作用最强的是DEM与NDVI协同影响类型(0.368-0.406),这说明在“双碳”建设时需要综合考虑驱动因子对生态系统碳储量空间分异的作用。该研究使用了地理探测器方法来探索生态系统碳储量空间分异驱动因子的作用机制,为生态系统碳汇领域的研究提供了一种新的思路。

珠三角河网鱼类微塑料污染特征研究
樊珂宇, 高原, 赖子尼, 曾艳艺, 刘乾甫, 李海燕, 麦永湛, 杨婉玲, 魏敬欣, 孙金辉, 王超
2022, 31 (8): 1590-1598. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.08.011
摘要179)   HTML2)    PDF (1139KB)(487)   

近年来,微塑料作为一种新型污染物在水环境中的污染受到越来越多的关注,已经成为一个新兴的全球性环境问题。为了解珠三角河网水域常见野生鱼类中微塑料的污染特征,选取8种野生淡水鱼为研究对象,分析其鳃部和肠道中微塑料的丰度、粒径、形态、颜色和组成成分。结果表明,在所有鱼体中共检测出60个微塑料,平均每条鱼摄入了1.6个微塑料,鳃部的平均丰度为 (0.638±1.276) items∙g-1,肠道的平均丰度为 (0.256±0.326) items∙g-1,鳃部的平均丰度大于肠道的平均丰度。通过对鱼类微塑料的丰度与鱼的体长、体质量的相关性分析表明,鱼类微塑料的丰度与鱼的体长、体质量相关性较弱。本次实验检测出的微塑料粒径多大于100 μm,主要为碎片状,颜色主要为黑色和灰色,检测的聚合物类型主要为聚乙烯和聚丙烯。中上层鱼类摄入的微塑料大多为颗粒状,分析其来源可能为个人护理及化妆品内添加的塑料微珠,通过生活污水排入到环境中,从而被摄食。底层鱼类摄入的多为碎片状,分析其来源可能是固体废物,经过风化和光解沉入水底,从而被底层鱼类所摄食。泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)的平均微塑料摄入量最高,鳃和肠道中微塑料含量最高的鱼类均来自左滩采样点。上述研究结果有助于了解珠三角河网野生淡水鱼类群体的微塑料污染现状,可为水生态风险评估提供参考。

生态安全格局构建:概念、框架与展望
易浪, 孙颖, 尹少华, 魏晓
2022, 31 (4): 845-856. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.04.023
摘要445)   HTML31)    PDF (477KB)(424)   

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。

基于机器学习算法的干旱区绿洲地上生物量估算
王雪梅, 杨雪峰, 赵枫, 安柏耸, 黄晓宇
2023, 32 (6): 1007-1015. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2023.06.001
摘要231)   HTML429)    PDF (3163KB)(407)   

植被地上生物量是反映陆地生态系统固碳能力的重要指标,利用遥感技术开展干旱区植被地上生物量估算与空间反演,可为荒漠绿洲生态系统的健康评价与碳储量估算提供重要依据。以野外调查和实地采样数据为基础,利用Landsat 8 OLI多光谱影像提取的7个植被指数和13个波段变量构成4种建模变量组合,采用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)、反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)、极端梯度提升(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)和随机森林(Random Forest,RF)这4种机器学习算法对新疆渭干河-库车河三角洲绿洲地上生物量进行遥感估算和空间反演。结果表明,(1)由波段变量和随机蛙跳算法优选变量构建的植被地上生物量反演模型,其估测精度明显优于全变量和指数变量,预测能力更为稳定。与SVM和BPNN算法相比,XGBoost和RF算法构建的模型具有更好的估测效果,能更准确地估算研究区植被地上生物量。(2)在构建的估测模型中,波段变量结合RF算法模型的精度最高,稳定性最强,其建模集和验证集的决定系数分别为0.898和0.742,平均绝对误差分别为82.1 g·m-2和79.2 g·m-2,均方根误差为110.8 g·m-2和132.1 g·m-2,相对分析误差均大于1.8,模型拟合效果最佳。(3)研究区植被地上生物量的空间分异较为明显,整体呈现出绿洲区高,荒漠区低,由绿洲内部向绿洲外围逐渐降低的变化趋势。与其他3种机器学习算法相比,随机森林算法构建的估测模型具有良好的估测能力和稳定性,可准确估算干旱区绿洲地上生物量。同时,基于最优变量组合的机器学习算法模型为地上生物量反演提供了科学依据。

青海湖流域生态风险评价及生态功能分区研究
李惠梅, 李荣杰, 晏旭昇, 武非非, 高泽兵, 谭永忠
2023, 32 (7): 1185-1195. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2023.07.002
摘要181)   HTML34)    PDF (2287KB)(394)   

将生态风险结合生态重要性区域进行生态功能分区,是缓解人类活动与生态保护矛盾的重要手段。气候变化和旅游对青海湖流域产生了生态风险的威胁,借助GIS空间技术,在生态系统服务的重要性和敏感性评价基础上,遵循压力点-暴露框架,基于压力-状态-响应模型评估了青海湖流域的生态风险,进行生态功能分区并提出管控建议。结果表明:(1)流域生态风险空间分布格局两级分化明显,高风险面积为7.77×103 km2,占流域面积的26.4%,集中在环青海湖地区及刚察县城;低风险区面积为12.7×103 km2,占流域面积的43.1%,主要是流域的水体及草地覆盖区;(2)流域生态系统服务重要性空间格局具有异质性,高值区面积为7.77×103 km2,占流域面积的26.4%,主要包括水体、湖泊、山林和高寒草地覆盖度高的生态区;低值区主要是环湖地区、高海拔地区和城镇扩张明显地区;(3)国家公园的功能区划不仅要考虑生态保护,还要考虑居民的生产生活需求和社区发展的需要,采用功能分区优化以充分体现“生态保护优先和高质量发展”。将高度重要区和高风险区整合为生态红线区,以最大程度保持区域内生态系统的原真性和完整性;将低/中风险区和轻度/中等重要区化为优先开发区,高风险区和较重要区的叠加为生态开发区,是未来国家公园运营过程中的生态畜牧业和生态旅游业发展区;剩余区域规划为保护发展过渡区,是未来的缓冲空间。该分区方案旨在尝试缓解生态保护与发展的矛盾,以有助于推动青海湖国家公园建设,为自然保护地的生态功能区规划提供了新思路,也为区域可持续发展提供科学参考。

黄河流域净生态系统生产力的时空分异特征及其驱动因子分析
曹云, 孙应龙, 姜月清, 万君
2022, 31 (11): 2101-2110. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.11.001
摘要400)   HTML55)    PDF (5674KB)(391)   

净生态系统初级生产力(Net Ecosystem Productivity,NEP)及影响因素的定量评估研究,有助于深入理解区域碳循环及其驱动机制。作为气候变化敏感区域,黄河流域净生态系统生产力的时空变化特征及其气候驱动因子的研究,对阐明中国北方陆地碳汇格局特征具有重要意义。因此,该研究基于NEP的估算模型,采用趋势分析、相关分析、聚类分析等分析方法,对2000-2020年黄河流域NEP时空演变特征及其驱动机制进行分析。结果表明,(1)黄河流域年均NEP为92.7 g·m-2,总体上表现为碳汇。在空间分布上,NEP呈现从西向东逐步递增的分布特征,并存在明显的空间聚集效应,高值和低值聚集区域分别占流域面积的32.6%、41.7%。(2)2000年以来黄河流域NEP总体呈增加趋势,平均每年增加4.7 g·m-2,其中有62.4%的地区NEP增加趋势达到显著水平,植被固碳能力提升明显。在不同分区中,黄河中游地区NEP增加速率最大,平均每年增加7.8 g·m-2;在不同植被类型中,常绿林NEP提升最为显著,具有显著增加趋势的面积占比最高,达到82.8%。(3)从未来变化特征看,黄河流域NEP的Hurst指数平均为0.74,未来变化趋势具有强可持续性特征。其中NEP呈显著增加趋势,且未来保持强持续性的区域面积占比达到56.2%,说明未来黄河流域大部地区固碳能力仍将保持提升趋势。(4)从气候相关分析看,流域NEP多与降水呈正相关性,与日照时数呈负相关性,而气温影响不显著。在关键气候因子的影响范围方面,降水影响面积最大,占比达到70%;日照时数次之(19.3%);气温影响范围最小(10.7%)。因此,降水是影响黄河流域NEP空间分布的最主要气候因子。

土壤中微塑料复合污染研究进展与展望
谢洁芬, 章家恩, 危晖, 刘自强, 陈璇
2022, 31 (12): 2431-2440. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.12.018
摘要269)   HTML28)    PDF (1005KB)(390)   

微塑料污染作为新型的生态环境问题,是全球共同面临的严峻挑战,其对生态系统的威胁及潜在风险已成为当前环境领域的研究热点。自然界中的微塑料与多种污染物共存所产生的复合污染,比微塑料单一污染造成的后果更严重,因此,对微塑料复合污染的内在机制研究及所采取的防控对策将更加复杂。该文按照土壤环境中与微塑料产生复合污染的污染物的不同来源,将微塑料复合污染划分为两种类型:污染物来自土壤环境中的重金属、持久性有机污染物和抗生素等,称为外源性复合污染;污染物来自微塑料自身所释放的有毒添加剂等,则称为内源性复合污染。综述了土壤中微塑料复合污染的3种主要路径:一是微塑料与土壤环境中常见的主要污染物,如重金属、持久性有机污染物、抗生素等发生吸附作用;二是微塑料与土壤微生物等形成生物膜;三是微塑料与自身释放的有毒添加剂形成共同污染。同时,分析了微塑料与以上不同污染物和自身释放的添加剂共同作用的过程、相关影响因素,以及微塑料复合污染所引发的生态毒性效应。在此基础上,对土壤微塑料复合污染研究一些未来发展方向进行了展望。该文旨在为深入探究土壤中微塑料复合污染的互作机理、风险评估和综合治理提供参考。

2001-2020年中国植被净初级生产力时空变化及其驱动机制分析
石智宇, 王雅婷, 赵清, 张连蓬, 朱长明
2022, 31 (11): 2111-2123. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.11.002
摘要414)   HTML40)    PDF (5124KB)(384)   

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。

2000—2020年黄河流域土地利用变化特征及影响因素分析
付乐, 迟妍妍, 于洋, 张丽苹, 刘斯洋, 王夏晖, 许开鹏, 王晶晶, 张信
2022, 31 (10): 1927-1938. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.10.001
摘要348)   HTML33)    PDF (4604KB)(381)   

土地利用变化是人类与自然相互作用的重要表征。研究黄河流域土地利用变化特征及其驱动因素,可为黄河流域生态保护和高质量发展战略的实施提供参考。根据黄河流域2000、2010和2020年3期土地利用数据,运用空间分析与数理统计方法定量分析了流域不同尺度下的土地利用变化特征,分析了影响土地利用类型变化的主要因素。结果表明,(1)黄河流域草地和农田占比多年平均值分别为47.9%±0.38%、26.5%±0.69%,草地广泛分布于中上游,农田集中分布于下游,表明黄河上中下游分别承担着保障国家生态安全和粮食安全的重任。(2)2010—2020年的土地利用变化强度远高于2000—2010年,土地利用发生转变的面积和综合土地利用动态度分别增加了约8倍和15倍。(3)2000—2020年黄河流域土地利用类型变化以城镇、草地和森林增加和农田减少为主,城镇扩张了1.08×104 km2,主要发生在黄河中下游的城市群,新增规模的58%是农田;草地和森林等生态用地增加了0.91×104 km2,主要发生在黄河源头区和上游地区的青海和甘肃,新增规模的75%是农田;农田缩减了1.30×104 km2,主要发生在黄河中、下游地区的平原地带,48%和37%的农田转换成城镇和草地。(4)气候变化、社会经济和政策实施是影响黄河流域土地利用变化的主要因素。在气候变暖变湿、生态保护修复政策和工程实施的双重驱动下,林草植被和水域湿地等面积有所增加,生态系统质量有所改善。同时,在人口规模和经济快速发展的背景下,城镇建设用地对农田的侵占非常严重,人地矛盾更加突出。

乡村振兴视域下的生态产品价值实现模式路径研究
叶有华, 肖冰, 冯宏娟, 何玉琳, 陈平, 陈晓意, 王丹丹, 曾祉祥, 郭欣
2022, 31 (2): 421-428. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.02.023
摘要257)   HTML15)    PDF (1604KB)(377)   

全面推进乡村振兴,加快农业农村现代化建设,已成为中国全面建成小康社会后的重大战略。作为乡村振兴的主战场,也是绿水青山和自然资源的集中分布区域,中国广大农业农村地区蕴含着丰富的生态产品。在乡村振兴和农业农村现代化建设新形势下,如何通过推动生态产品价值的实现,从而促进乡村振兴成为目前的重要课题,尤其是实现模式路径的研究更是重要。文章在系统阐述生态产品概念内涵、基本特征基础上,提出了乡村振兴视域下的市场路径、政府路径、公益路径、“政府+市场”路径、“政府+公益”路径、“市场+公益”路径等6种生态产品价值实现的主要路径。同时,文章提出了生态保护补偿、生态资源指标和产权交易、绿色金融、生态农业产业化、生态旅游和特色文化产业化、生态修复与保值增值等6类实践模式。此外,文章还结合当前工作实际,提出了政府主导、市场需求、科技支撑、公众参与消费等4大类,以及空间分区、产权管理、核算评估等12小类生态产品价值实现机制。研究成果可为生态产品价值实现、乡村振兴和农业农村现代化建设提供参考,也将为继农业、工业、服务业后的“第四产业”——“生态产业”的培育提供参考,助推乡村生态优势真正转化为发展优势,实现区域经济社会发展与资源环境保护的双赢。

吉林省湿地生态系统固碳和释氧服务功能分析
马琼芳, 燕红, 李伟, 赵欣胜, 陈玲, 张超凡, 李杰玲
2021, 30 (12): 2351-2359. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2021.12.010
摘要220)   HTML17)    PDF (1561KB)(373)   

固碳释氧是湿地最重要的生态系统服务之一。为了科学评估吉林省湿地生态系统固碳和释氧能力,以更好地保护湿地,采用实测生物量数据、湿地小班数据、TM遥感数据及相关统计数据,通过遥感反演、碳税价值法、市场价值法等方法进行估算,评估吉林省湿地生态系统固碳和释氧的服务功能。结果表明,吉林省湿地生态系统年固碳量为87.09×104 t,年释氧量为35.97×104 t,表现为较强的碳汇。各地区年固碳释氧能力以白城市和松原市较高,辽源市、通化市及四平市湿地年固碳释氧能力相对较低。在各湿地类型中,沼泽湿地年固碳量和年释氧量最高,分别为54.39×104 t和20.15×104 t;河流湿地年固碳量和年释氧量分别为17.62×104 t和8.52×104 t;人工湿地年固碳量和年释氧量分别为8.33×104 t和4.48×104 t,湖泊湿地年固碳量和年释氧量最小,分别为6.75×104 t和2.82×104 t。吉林省湿地年固碳释氧价值为105.5亿元,其中固碳价值为71.38亿元,释氧价值为34.12亿元。与第一次评估相比,吉林省湿地固碳释氧功能呈增加的趋势,西部地区湿地贡献率较大,其中季节性咸水沼泽和内陆盐沼固碳量和释氧量增加最为明显,湿地保护与恢复项目的建设和各大水利工程的实施可能是西部地区湿地固碳释氧能力增加的主要原因。继续加强对吉林省湿地的保护,有利于湿地生态系统充分发挥调节大气组分的能力。

基于遥感估算的上海城市森林碳储量空间分布特征
张桂莲
2021, 30 (9): 1777-1786. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2021.09.001
摘要310)   HTML11)    PDF (1668KB)(372)   

城市森林在固碳释氧、应对气候变化方面发挥着重要作用,对其碳储量的估算为中国城市做好碳达峰、碳中和工作提供重要数据基础。以上海城市森林为研究对象,采用样地调查数据与Landsat OLI遥感影像,分别计算样地碳储量和遥感参数变量(波段数据、植被指数数据和纹理数据),构建基于多元逐步回归模型和普通克里格残差矫正相结合的估算模型,分析区域尺度城市森林碳储量和碳密度的空间分布特征。结果表明,(1)81个样地的碳储量范围为0.09—7.10 t,均值为2.14 t,数据有右偏分布和瘦尾特征,变异系数为0.75,样地类型多样;上海城市森林总碳储量为2.87 Mt,碳密度主要集中在13—40 t∙hm-2之间,均值为25.09 t∙hm-2,整体呈现中部较低,东西部较高的态势,与土地利用强度及城市森林分布有关。(2)主城区碳储量为0.37 Mt,碳密度为1—69 t∙hm-2,均值为21.77 t∙hm-2;非主城区碳储量为2.50 Mt,占上海城市森林碳储量的87.11%,碳密度范围为0—89 t∙hm-2,均值为25.66 t∙hm-2。(3)在选择波段反射率和遥感植被指数的同时,提取影像纹理特征并纳入模型,提高了影像的分类精度;采用多元逐步回归模型结合残差矫正的方法估算城市森林碳储量,使估算结果的均方根误差降低了10.29%,平均绝对误差降低了5.5%,提高了估算精度。

水质净化与生态修复的水生植物优选指标体系构建
李锋民, 陈琳, 姜晓华, 李晨光, 赵莎莎, 种云霄, 胡洪营, 高帅强
2021, 30 (12): 2411-2422. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2021.12.017
摘要240)   HTML14)    PDF (742KB)(370)   

水生植物水体修复技术是一种操作简单、成本低且生态友好的环境修复方式,已被广泛用于水质净化和生态修复中。但由于水生植物的种类繁多,目前选择水生植物存在一定盲目性,而其不当选择会导致植物长势不佳、净化效率低、资源化利用潜力低等问题。因此,文章构建了水质净化与生态修复植物优选指标体系。在优选植物时,应根据功能、生长特性和生物量资源化利用3个方面考虑适用度。其中,功能指标是需要关注的核心指标,包括水质净化能力和生态修复能力,分别可从促进悬浮物沉降、水体增氧、藻类抑制、氮磷吸收及蓄积、促进有机物污染物降解、重金属吸附沉淀能力方面,以及水生植物的群落构建能力、提高水生动物多样性能力、生态风险方面进行衡量。生长特性指标是植物生长的基础指标,在修复工作之初首先需要根据水体水深、水温和pH条件选定适宜生长的水生植物,此外生物量、生长速率、营养吸收部位和锚定能力等指标可用于判定植物净化潜力及长效修复效果,也可作为植物管控的依据。通过比较水生植物的资源化利用潜力,可选择具有附加经济效应的植物,以利于收割管理水生植物并实现其经济价值。该文可为生态修复工程中水生植物的优选工作提供理论基础。

气候变化和人类活动对陕西省植被NPP影响的定量分析
李登科, 王钊
2022, 31 (6): 1071-1079. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.06.001
摘要346)   HTML43)    PDF (1758KB)(368)   

定量评估气候变化和人类活动对陆地生态系统碳循环的影响,对于深入理解植被变化驱动机制和生态建设与保护具有重要意义。基于2000—2019年生态过程模型BIOME-BGC计算的实际净初级生产力和气候模型计算的潜在净初级生产力,定量分析气候变化和人类活动对陕西植被生态系统的影响。结果表明,2000—2019年间,陕西省植被NPP的变化主要由气候驱动的区域占总面积的11.96%;叠加上人类活动影响,且后者作用更强的区域占比为86.93%。陕西省的植被NPP增加的区域占总面积的98.06%,其中有11.93%的区域是由气候因素驱动,主要分布在关中地区和汉中盆地的农作区;86.13%是由人类活动驱动,主要分布在陕北、陕南地区,说明了这两个地区退耕还林、天然林保护等生态建设工程取得了显著成效。减少的区域占总面积的0.83%,其中有0.03%的区域是由气候因素驱动,零星分布在全省各地;而0.8%的区域是由人类活动,尤其是城镇建设所致,分布在城镇周边区域。还有1.11%的面积NPP没有发生变化。陕西省植被NPP的变化受到气候和人类活动两种驱动力的作用,而主要驱动力是人类活动。

黄山土壤细菌群落及氮循环功能群的垂向分布格局
向兴, 满百膺, 张俊忠, 罗洋, 毛小涛, 张超, 孙丙华, 王希
2023, 32 (1): 56-69. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2023.01.007
摘要215)   HTML22)    PDF (2571KB)(359)   

山地生态系统是研究土壤微生物垂向变化规律的天然场所,受采样空间尺度、样本异质性、测序深度、变化的生态因子、环境参数及多样性度量指数等因素的制约,目前对该系统土壤细菌群落及氮循环功能群垂向分异格局的认识仍然薄弱。以植被和土壤垂直分带明显的黄山为研究对象,选取海拔926—1800 m的典型森林土壤样本,采用Illuminia HiSeq高通量测序技术获取土壤细菌群落信息,在生物信息学分析中引入谱系结构指数(MNTD和NTI),结合土壤理化参数及FAPROTAX功能预测手段,探究黄山森林土壤细菌群落多样性和氮循环功能群垂向变化的潜在规律。结果显示,(1)变形菌门(Proteobacteria,44.77%)、酸杆菌门(Acidobacteria,21.85%)和放线菌门(Actinobacteria,14.88%)为优势细菌门类,其垂向分布依次呈现递减式、“U”型式和单峰式。(2)细菌群落的物种多样性指数和谱系多样性指数的空间垂向分布呈单峰模式。(3)谱系结构指数分析揭示细菌群落的系统发育关联度随海拔升高呈单调递增模式,表明环境过滤作用显著影响细菌群落的形成过程。(4)系统发育方法和分类学方法均表明pH和温度(t)是黄山森林土壤细菌群落结构垂向分布的主控因素。(5)4个主要的氮循环功能群中,尿素降解功能群(8.14%)、好氧氨氧化功能群(2.73%)和好氧亚硝酸氧化功能群(0.99%)的相对丰度在垂向分布上呈单峰模式,其优势类群依次为中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)、Ellin6067类群和硝化螺菌属(Nitrospira);固氮功能群(21.45%)在垂向呈“U”型分布模式,其优势类群是慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)。研究结果揭示黄山森林土壤细菌群落多样性、物种组成及氮循环功能群的垂向分异格局,为认识中亚热带森林生态系统土壤微生物群落结构及功能群对环境变化的响应提供理论依据。

福岛核事故后2011-2012年舟山渔场生物样品中 137Cs的分布及剂量评估
姚志鹏, 王锦龙, 毕倩倩, 黄德坤, 于涛, 杜金洲
2023, 32 (4): 715-721. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2023.04.009
摘要267)   HTML8)    PDF (819KB)(354)   

2011年3月日本福岛发生核事故至今已有10余年,日本政府于近期决定将事故产生的核废水排入海洋,而海洋鱼类可以吸收和积累人工放射性核素而成为人工放射性物质的携带者与传播者,因此,对海洋鱼类中人工核素包括137Cs的监测就十分重要。为了解福岛核泄漏发生以及日后核废水稀释排入海洋后137Cs在中国东海的污染影响情况,于2011-2012年在东海舟山渔场海域采集了包括鲳属(Pampus)、小黄鱼(Pseudosciaena polyactis)、带鱼(Trichiurus haumela)、鮟鱇科(Lophiiformes)、红娘鱼属(Lepidotrigla)、舌鳎属(Cynoglossus)、日本对虾(Penaeus japonicus)、毛蚶(Scapharca subcrenata)和中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)在内的海洋生物样品,利用高纯锗伽马能谱仪对137Cs进行分析。发现137Cs的质量活度为<0.11-1.2 Bq?kg?1,略低于美国西海岸和北太平洋渔场(6-36 Bq?kg?1),明显低于福岛附近海域(5-1200 Bq?kg?1)。137Cs在研究区域生物样品中的生物浓缩系数为 (2.7-20)×102 L?kg?1,是仅次于福岛排污废水中14C的生物浓缩系数(~104 L?kg?1)。居民食用中国东海的海产品带来的辐射剂量为0.039-0.45 μSv?a?1,明显小于美国西海岸、北太平洋渔场和福岛附近海域。研究表明,137Cs在鱼类中生物浓缩系数较高,因此,需要加强海洋中不同种群的鱼类中人工核素(包括137Cs)含量的监测,以评估日本排放核废水对海洋环境、生物以及人类健康的影响。该研究是福岛核事故刚发生后对中国近海渔场海洋生物体内137Cs剂量水平的一次调查,为今后调查福岛核事故以及核废水排放的人工放射性物质对中国近海渔场的后续影响提供了基础资料。建议对中国近海和中国传统的太平洋渔场进行连续性调查,特别是处于福岛东北部海域的北太平洋渔场的调查,因黑潮延伸体可以将福岛排污水直接输送至该区域。

气候变化和人类活动对松辽流域植被覆盖的影响
贾志峰, 刘鹏程, 刘宇, 吴博博, 陈丹姿, 张向飞
2023, 32 (1): 1-10. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2023.01.001
摘要377)   HTML67)    PDF (3879KB)(346)   

探究植被变化及其对气候变化和人类活动的响应,对科学高效管理区域生态系统具有重要意义。基于年归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)、标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)、年降水量和年平均气温数据,采用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall趋势检验、残差分析等方法,定量分析了松辽流域1998—2018年NDVI时空变化特征及其驱动因素。结果表明,流域年均NDVI在0.72—0.82之间,呈极显著增加趋势,总体增长速率为0.0041/a;在2000—2005年和2009—2014年期间增速较快,平均增长速率分别为0.0137/a和0.0092/a。流域NDVI空间变化率在 (-0.44—0.44)/(10 a)之间,92.85%区域植被呈改善趋势,极显著改善区域面积占比达72.26%;而7.15%的区域植被呈退化趋势,极显著退化的区域面积占比仅为0.91%,退化区域主要集中在大兴安岭西部地区、渤海湾及东北各省会城市区。气候因素对流域NDVI影响在 (-1.4×10-3—1.6×10-3)/a之间,人类活动对流域NDVI影响在(-3.6×10-3—4.0×10-3)/a之间;气候驱动和人类活动驱动下流域植被呈极显著改善区域的面积占比分别为3.77%,62.84%。流域内有79.40%的区域人类活动贡献率超过了70%。气候变化对NDVI抑制的区域主要分布在海拉尔河左岸及大兴安岭西南侧区域;人类活动对NDVI抑制区域主要分布于东北城市群及大兴安岭西部区域。对于不同的土地利用类型,人类活动对NDVI的贡献率均明显高于气候变化的贡献率。在植被改善区域,人类活动对林地植被变化的贡献率最大,其次为耕地、未利用土地、草地。在植被退化区域,人类活动对草地植被变化的贡献率最大,其次为未利用土地、林地、耕地。建议在东北地区高质量发展战略规划中应更加重视对草地、未利用地的保护。