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生态环境学报 2019年第01期杂志 文档列表

生态环境学报杂志研究论文

基于高时空分辨率的气候变化对全球主要农区气候生产潜力的影响评估1-6

摘要：气候变化背景下,对全球主要农区气候生产潜力进行定量评估不仅可以反映出该地气候生产潜力水平与光、温、水资源配合协调的程度及地区差异,而且对提高土地生产力水平,指导农牧业生产具有重要意义。以全球主要农业区为研究对象,应用全球高时空分辨率气象格点资料和气候生产潜力模型,评估了1981-2015年气候变化对全球主要农区气候生产潜力的影响。结果表明,(1)1981-2015年全球主要农区气候生产潜力呈波动上升趋势,在7.68-8.28 t·hm^-2之间变化,平均为7.97 t·hm^-2,最大值出现在2010年,最小值出现在1987年。(2)同年际变化相似,气候生产潜力年代际增长也十分明显,其中20世纪80年代和20世纪90年代之间的增长最显著。(3)35年间,全球主要农业区平均农业气候生产潜力空间分布的基本特点是南高北低,区域差异显著。全球农业区主要集中在东亚、南亚、中亚、西亚、南欧、大洋洲南部、南美洲东部和北美洲南部等地,最高值出现在亚洲东南部,为28.9 t·hm^-2,北美洲南部、大洋洲南部、亚洲中部、非洲中部等地气候生产潜力较低,大部分地区在5.1 t·hm^-2以下。(4)35年间,亚洲西南部、中部和北部以及北美洲中部和东南部等地的农业区气候生产潜力显著提高,大部分地区提高了0.00-6.00 t·hm^-2;而在欧洲大部分地区、南美洲北部和东部、非洲中部和南部以及大洋洲大部分地区气候生产潜力明显减少,变化幅度在-7.99-0.00 t·hm^-2之间。总体而言,气候变化对亚洲和北美洲农业区农业生产有利,而对欧洲、南美洲、非洲和大洋洲农业生产不利。

LUCC及气候变化对龙川江流域径流的影响7-15

摘要：土地利用与土地覆被变化(Land Use and Land Cover Change,LUCC)及气候变化对流域的径流变化影响巨大。为揭示龙川江流域LUCC和气候变化对径流变化的影响,基于SWAT模型,通过设置不同情景,定量分析了不同土地利用类型和气候要素对流域内径流的影响,并结合RCP4.5、RCP8.5两种气候情景对流域未来径流的变化进行了预估。结果显示,(1)SWAT模型在龙川江流域径流模拟中具有较好的适用性,可用SWAT模型进行流域的径流模拟,率定期的模型参数R^2、Ens分别达到0.73、0.71,验证期的模型参数R^2、Ens分别达到0.75、0.74。(2)从土地利用方面考虑,将农业用地转化为林地或草地,均会导致流域径流量的减少,而将林地转化为草地则会引起流域径流量的增加,农业用地、林地、草地三者对径流增加的贡献大小顺序为农业用地 >草地 >林地。从气候变化方面考虑,流域径流量与降雨量呈正比,与蒸发量呈反比。(3)2006-2015年间龙川江流域LUCC引起的月均径流增加幅度小于气候变化引起的月均径流减少幅度,龙川江径流的变化由气候变化主导,月均径流量总体上减少1.59m^3·s^-1。(4)预估结果显示,RCP4.5和RCP8.5气候情景下,2021-2050年间龙川江流域径流减少趋势明显,分别为1971-2015年减速的2.65倍、3.43倍。

元阳哈尼梯田农民种子系统和农业文化景观格局16-28

摘要：人类干扰导致的景观结构变化促使生物多样性保护途径从传统的、以物种为中心的自然保护途径向强调生态系统保护的景观优化管理途径转换,景观要素的形状、组成、变化和稳定性对景观中的物种及其功能有重要影响和作用。本文从景观尺度来研究梯田农业文化景观中的传统物种及传统农耕活动的利用与保护,分析梯田农民种子系统和梯田农业景观格局特征的关系,探讨元阳县哈尼梯田农业生物多样性保护的景观优化管理途径和种质资源创新管理途径,对梯田景观生态和绿色农业的可持续发展有一定现实意义。结果表明,(1)2007-2016年,哈尼梯田林地和水域面积趋于减少,而旱田和居民点趋于增加,水田呈先减后增再稳定态势,梯田景观细碎化程度总体呈升高趋势。(2)传统稻种30年来流失近一半,稻种多样性整体呈下降态势;近年来农户轮换种植传统品种有50个,仍有46%农户种植传统品种,农户通过种间流动、交换、轮换,从时间和空间上维持了稻种多样性和内部遗传异质多样性,多样性稻种的种植促使梯田景观得以稳定留存。(3)梯田林地(0.319)、旱田(0.153)与稻种丰富度呈正相关,水田(-0.367)、居民点(-0.15)与稻种丰富度呈负相关关系;回归分析表明:水田面积越多,传统稻种种植有减少趋势,而林地越多,种植的传统稻种越多;旱田面积显著影响稻种病虫害的发生,旱田越多,稻瘟病情越高,而居民点越多,病情指数越少;随海拔升高,传统稻种的种植呈上升趋势,而水田呈下降趋势;梯田水稻生态系统通过小斑块控制病虫害发生,维持稻种多样性.

紫色土区土壤质量敏感因子空间分异特征及其对土地利用方式变化的响应研究29-38

摘要：掌握土壤质量因子空间分异特征及其对土地利用方式变化的响应关系对于优化土地利用方式以及改善和提高土壤质量具有重要意义。通过对川中紫色土区典型小流域276样点土壤样品进行调查和分析,结合主成分分析(PCA)和典范对应分析(CCA)等方法,研究了川中紫色土区土壤质量主要敏感因子空间分异特征及其对土地利用方式变化的响应关系。结果显示,(1)紫色土区不同土地利用方式土壤总氮(STN)质量分数均值介于0.90-1.30g·kg^-1;土壤总磷(STP)质量分数均值介于0.48-0.78g·kg^-1;土壤有机质(SOM)质量分数均值介于9.90-19.73g·kg^-1。(2)主成分分析和典范对应分析表明,土壤质量敏感因子主成分与土地利用方式密切相关,且主成分与土地利用方式相关性排序表现为:第一主成分(铵态氮与物理性质),水田 >水旱轮作田 >旱地 >林地 >果园;第二主成分(STN和SOM),水田 >水旱轮作田 >林地 >果园 >旱地;第三主成分(STP和硝态氮),水旱轮作田 >旱地 >水田 >林地 >果园。(3)土壤质量主要敏感因子的变化能较好地响应土地利用方式变化,且土壤质量敏感因子与土地利用方式的CCA排序结果说明,不同的土地利用方式与土壤质量敏感因子间存在着不同的相关关系。土地利用方式的变化是紫色土区土壤质量敏感因子改变的重要驱动力,这将为区域土地资源合理利用、土地利用结构优化以及提高紫色土区土壤生产力和生态功能,特别是减轻区域水土流失状况提供依据。

青藏高原东缘高寒草甸土壤纤毛虫群落的季节变化特征39-47

摘要：土壤纤毛虫是土壤微型生物系统的重要组成部分,在生态系统的物质循环和能量流动中发挥着重要作用。研究青藏高原高寒草甸土壤纤毛虫群落的季节变化特征,有助于认识区域及全球变化对土壤动物群落结构及其多样性的影响,可为退化生态系统的恢复评价提供科学依据。于2015年4月、7月、9月和12月在甘南合作市附近的高寒草甸选取典型样地,采用"非淹没培养皿法"、"活体观察法"等测定土壤纤毛虫物种数和密度,同时测定了土壤含水量、土壤温度、光照度、pH值及土壤养分等相关环境因子。结果表明,春夏秋冬土壤环境因子变化有显著差异,4个季节分别检出纤毛虫97、141、105、78种,其中,旋毛纲(Spirotrichea)和裂口纲(Litostomatea)为优势类群。Shannon-Wiener指数、Simpson指数以及Pieluo指数均为春季相对较高,Margalef指数、物种数和丰度均为夏季最高,纤毛虫的垂直分布具有表聚性。土壤纤毛虫群落结构和环境因子的冗余分析表明,土壤温度、全磷含量、光照度和含水量等均影响了甘南高寒草甸土壤纤毛虫群落的分布,其中土壤温度是关键限制因子。该研究结果有助于深入理解和准确预测高寒草甸牧区的土壤纤毛虫在生态系统养分循环中生态功能的变化特征。

毛乌素沙地沙柳枝条茎流特征48-56

放牧对克氏针茅功能性状的影响57-64

不同林分密度油松天然林土壤理化性质及微生物量碳氮特征研究65-72

摘要：为应对天然林退化和天然林生态系统的经营问题,探究以林分密度为调节因子的森林土壤响应,在关帝山林区油松(Pinus tabulaeformis)天然林区开展探索研究,通过样地调查及土壤采样分析,对不同林分密度(725-1375plant·hm^-2)森林土壤理化性质及微生物碳氮特征规律进行分析研究,探明土壤属性对林分密度变化的响应机制,为森林质量精准提升及森林生态系统可持续经营提供理论依据。结果表明,(1)林分密度的变化间接影响土壤含水量(18.27%-34.27%)、容重(0.87-1.10g·cm^-3)、pH(6.86-7.13),总碳(15.26-29.44g·kg^-1)、全氮(0.92-2.14g·kg^-1)、全磷(0.20-0.30g·kg^-1)、微生物量碳(760.56-1808.73mg·kg^-1)、微生物量氮含量(134.84-257.59mg·kg^-1),除容重、pH值、全磷含量外,其他指标现随密度变化均呈先增后减的变化规律。(2)土壤属性指标垂直分布规律:土壤含水量、总碳、全氮、全磷、微生物量碳、微生物量氮含量随土层深度增加而下降,土壤容重和pH值却呈相反趋势;林分密度不改变总体格局,但随林分密度的变化,土壤垂直分异程度在中密度林分中(975-1175plant·hm^-2)最小,更为均一稳定。(3)当油松天然林林分密度适中时,0-30cm深度的土壤水分、总碳、全氮、全磷、微生物量碳、微生物量氮含量保持在较高水平。综上,认为研究地区油松天然林适宜的保留密度为975-1175plant·hm^-2。

滇中亚高山5种林型土壤碳氮磷生态化学计量特征73-82

摘要：探究不同森林类型林地土壤C、N、P含量及其化学计量特征的垂直分布情况对评价森林生态系统养分循环具有重要意义。本研究以滇中亚高山地区5种森林类型(常绿阔叶林(Evergreen broad-leaf forest)、高山栎林(Quercus semicarpifolia forest)、华山松林(Pinus armandii forest)、云南松林(Pinus yunnanensis forest)、滇油杉林(Keteleeria evelyniana forest))林地土壤为研究对象,对不同土层土壤有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)及其生态化学计量比的垂直分布特征进行分析。结果表明,不同林型、不同土层深度土壤养分含量及其化学计量比存在显著差异,5种林型各层土壤中C、N、P的变化范围分别为2.09-15.07、0.34-0.97和0.23-0.32 mg·g^-1,各土层土壤C含量均表现为阔叶林 >针叶林;各土层土壤N含量除30-40cm外均表现为阔叶林 >针叶林;土壤P含量无显著差异。5种林型各层土壤C/N、C/P、N/P的变化范围分别为5.35-16.42、6.69-43.97和1.16-2.84,各土层土壤C/N均表现为云南松林和滇油杉林显著低于其他3种林型,C/P均表现为常绿阔叶林最高,N/P均表现为阔叶林 >针叶林。5种林型土壤C、N、P三者间存在显著正相关,阔叶林土壤C、N、P三者间存在极显著正相关,而针叶林土壤C、N间存在极显著正相关,土壤P与C、N之间相关性则未达显著水平。

韶关市小坑林场山杜英幼林植被层生物量和碳储量的分配格局83-89

摘要：森林碳储量是森林生态系统碳库的重要组成成分,在全球碳循环中发挥着重要的作用。以韶关小坑林场山杜英(Elaeocarpus sylvestris)林为研究对象,研究其植被层和凋落物层的生物量、碳储量分配格局,为山杜英人工林的固碳能力和碳汇功能研究提供参考。在林地内建立3个20m×20m的样地,采用径阶标准木法,选取10株标准木,按照枝、叶、干和根分别进行取样。每个样地分别设置5个灌木样方(2m×2m)、草本样方(1m×1m)和凋落物样方(1m×1m)样方,收获样方内全部的灌木和草本及凋落物,并各取300g样品,带回实验室分析。结果表明,山杜英林生物量为34.89t·hm^-2,平均碳质量分数为463.79g·kg^-1,碳储量为16.65t·hm^-2;山杜英林垂直结构的各组分中,乔木层的生物量(26.76t·hm^-2)和碳储量(12.85t·hm^-2)最大,占比分别为76.70%和77.18%;乔木层各组分中,树干的生物量(13.60t·hm^-2)和碳储量(6.62t·hm^-2)最大,占比分别为50.82%和51.52%。山杜英林树干碳储量是乔木层碳储量的主体,因此应充分利用其生长特性,最大限度地增加树干碳储量,从而增加林分植被层碳储量。该林分具有较大的碳汇潜力,可通过提高林分密度以提高林分的碳储量。

基于LMDI-SMC中国氮氧化物减排绩效动态演化规律研究90-96

摘要：氮氧化物减排作为经济转型发展中的重要环节,需要探索促进区域均衡发展的差异化协调减排政策。文章首先利用对数平均Divisia指数分解模型(LMDI法)将氮氧化物排放分解为排放因子、能源强度、经济结构、能源结构和经济发展5个因素得出2005-2015年中国30个省市氮氧化物排放与经济增长脱钩系数;然后,按照全国氮氧化物排放脱钩系数的平均水平,将其离散化为低、中低、中高和高4种类型构建其马尔可夫转移概率矩阵,考察其排放脱钩是否存在趋同现象;最后,引入空间滞后因素,构造其空间马尔可夫转移概率矩阵,分析在不同周围背景影响下氮氧化物排放脱钩的动态演化规律。结果表明,中国氮氧化物排放与经济增长脱钩系数呈现逐年上升趋势,且存在低脱钩、中低脱钩、中高脱钩及高脱钩4个趋同俱乐部;中国氮氧化物排放脱钩类型转移受周围背景的影响明显,在不同区域背景下同一类型的转移概率有所变化,同一区域背景下不同区域类型的转移概率不尽相同,且周围背景强化了区域氮氧化物排放脱钩的俱乐部趋同现象。通过对氮氧化物排放脱钩系数量化的减排绩效的时空动态变化进行分析可为氮氧化物区域协调减排提供参考建议。

2014-2016年北京市PM2.5污染时空分布特征97-105

摘要：分析2014-2016年北京市35个大气PM2.5监测站点数据,对比采暖期与非采暖期PM2.5污染时间变化差异,并对全市PM2.5污染的空间分布特征进行分析,探究近3年北京市大气PM2.5污染的时空分布规律,揭示采暖期与非采暖期PM2.5污染的异同性,为全市大气环境污染治理与改善提供合理性建议。结果表明,2014-2016年北京市PM2.5年均质量浓度分别为90.279、82.261、78.672μg·m^-3,污染水平逐年下降。其中,非采暖期小时均值分别于为稳定持续的高污染时段;非采暖期PM2.5月均浓度值均呈"W"形波动,每年5月与8月中旬污染浓度值最低,7月污染相对较高;采暖期污染水平整体高于非采暖期,其中1月、2月污染较为严重。全市PM2.5均值浓度表现出南部 >北部的空间分布特征。非采暖期东南部PM2.5污染普遍高于西北部,采暖期西南部的房山区、大兴区与通州区为主要污染区域,包含主城区在内的北部地区PM2.5污染浓度相对较低;非采暖期的主城区在涵盖城市交通要道的区域PM2.5浓度值较高,采暖期污染分布特征为西北与东南较高,中部以植物园监测点为中心的周边污染浓度始终保持全域最低;六环区域内,非采暖期北部新区、植物园与古城周边污染水平低,万柳、云岗以东污染较重,采暖期重污染区域范围缩小,向东、南边缘区域集聚,2015年与2016年主要污染区域分布在以房山为中心的南部地区。整体而言,北京市采暖期大气污染主要来源于冬季取暖燃煤排放,非采暖期起决定性影响的污染源为汽车尾气排放,人为活动是大气中细颗粒物的主要来源。

建筑因子对城市湖泊温度效应的模拟研究——以湖南烈士公园湖泊为例106-116

摘要：伴随着城市化进程加快,城市快速扩展、人类活动加剧引发了诸多生态环境问题,其中城市热环境问题尤为突出,而城市湖泊在改善城市小气候方面有着重要的影响。选取湖南烈士公园湖泊作为研究对象,采用定点实测与CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟相结合的方法,重点讨论了建筑后退湖岸距离、建筑高度以及建筑间距对湖泊温度效应的影响程度。结果表明:(1)湖泊周边建筑是影响夏季湖泊降温效应的因素之一,主要原因是建筑会降低来流风速,且建筑表面对太阳辐射的吸收和反射会抵消湖泊带来的降温作用;(2)仅改变建筑后退湖岸距离,而不改变建筑高度及布局,无法扩大湖泊降温效应的影响范围;(3)随建筑高度增大,湖泊周边温度效应的消极作用越大,削弱了湖泊的降温效应,当湖南烈士公园周边400m内建筑增加1倍时,区域温度升高0.82℃;(4)湖泊周边不同的建筑布局方式会影响城市湖泊温度效应,表现为行列式 >周边式 >点状式,仅增大建筑间距会增大建筑群对周边区域的辐射影响范围,使得受建筑影响的高温区面积增大。综上,若要削弱建筑因子对城市湖泊温度效应的负面影响,需综合考虑湖区周边建筑据湖岸距离、高度、布局多个因素,才能将湖泊的降温效应发挥到最大。该研究结果对于加深湖泊在改善城市小气候方面的认识以及城市湖泊区域的规划建设具有重要参考价值。

澜沧江梯级水电开发对漫湾库区大型底栖动物群落及重金属沉积的影响117-127

海南东寨港海水和沉积物中抗生素抗性基因污染特征研究128-135

摘要：抗生素滥用及其诱导产生的抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)污染已经引起各界的广泛关注。东寨港是海南省重要的滩涂养殖基地,其ARGs的产生、传播和富集都可能对人类及生态健康产生危害。采集该区域海水和沉积物样本各10个,利用LC-MS/MS对海水和沉积物中磺胺类、四环素类、氯霉素类和喹诺酮类等4类15种抗生素进行测定,同时采用RT-PCR阐明了相应的12种ARGs(sul1、sul2、dfrA1;tetA、tetC、tetG、tetM;cata1、cata2、cmle1、cmle3;qnrS)及16SrRNA的分布特征,并对抗生素和ARGs的相关性进行分析。结果显示,所测ARGs在各沉积物样品中的检出率均为100%,海水样品中ARGs的检出率在80%-100%之间。其中,qnrS的检出率最高,存在于所有海水和沉积物样品中,而sul2的检出丰度最高。比较海水和沉积物中ARGs的相对丰度,发现沉积物中ARGs的污染程度高于海水。样品中抗生素总体检出率较低,其中沉积物仅有喹诺酮及磺胺类抗生素被检出,海水中除磺胺类抗生素外其他均未检出。与其他研究相比,该区域ARGs检出水平较高,而抗生素检出水平较低,ARGs含量与抗生素浓度相关性较弱(P >0.05),这说明由历史背景诱导产生的ARGs可进行自我扩增而持续存在于环境中。该研究结果可为当地抗生素的安全使用和ARGs的环境风险评价提供重要依据。

太湖沉积物反硝化功能基因丰度及其与N2O通量的关系136-142

不同施氮措施对冬小麦农田土壤温室气体通量的影响143-151

不同测定方法探讨重金属对微生物毒性的影响152-159