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生态环境学报 2019年第02期杂志 文档列表

生态环境学报杂志研究论文

基于HASM的中国植被NPP时空变化特征及其与气候的关系215-225

摘要：植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)作为陆地生态系统碳循环的重要组成部分,直接反映植被的生产力和地表质量状况,对于研究全球气候变化具有重要意义。为更好地了解近年来中国陆地植被NPP时空分布格局,探讨其对气候因子响应的空间分异规律,利用高精度曲面建模方法(HASM),结合LPJ-GUESS动态植被过程模型和MOD17A3NPP遥感数据产品估算2001-2015年中国陆地生态系统植被NPP的时空分布特征,并根据气候要素和土壤质地特点分区探讨其与气候因子的关系。结果表明,(1)近15年全国植被平均NPP空间分布地域性明显,总体上沿水热梯度由西北向东南呈逐渐增加的趋势。其中西北沙漠和青藏高原腹地的植被NPP值最小,在100g·m^-2(以C计,下同)以下,西北内陆向东南沿海过渡带植被NPP值在300-600g·m^-2之间,四川盆地大部分地区以及海南省和东北平原局部植被NPP值在700g·m^-2以上。(2)近15年全国植被NPP均值为376g·m^-2·a^-1,变化范围为1.9-1131g·m^-2·a^-1。青藏区面积和植被NPP总量占全国的比例最大,均为23%,甘新区面积占全国的23%,年均NPP总量只占全国的10%;西南区、东北区和长江中下游区植被丰富,年均NPP总量占比大于面积占比。其他地区面积和年均NPP总量占全国的比例相当。(3)近15年全国有65.29%的区域植被NPP呈增加趋势,最大增速为72.64g·m^-2·a^-1,平均增速为2.29g·m^-2·a^-1,以青藏部分地区、黄土高原区、海南大部和台湾北部地区增幅最大。(4)近15年来全国有79.26%的地区年平均NPP与年平均降水之间呈显著正相关,而年平均NPP与年平均温度这一比例仅为8.71%,分布在青藏高原部分地区。

基于MODIS数据的阿拉善盟植被指数变化的地形分异性226-234

云杉与阔叶树种新鲜凋落叶混合分解特征235-244

摘要：明确混合分解过程中凋落物的相互影响对于深入分析混合分解非加和效应的真实结果和产生机制,据此评价混合分解对生态系统物质循环的影响、指导混交造林和纯林混交改造具有重要意义。以云杉(Picea asperata)及拟与其混交的红桦(Betulaalbo-sinensis)、灰楸(Catalpa fargesii)、太白杨(Populus purdomii)、杜仲(Eucommia ulmoides)和秦岭槭(Acertsinglingens)等6种树种为研究对象,采集其当年凋落物,采用分解袋法在室温(20-25℃)恒湿条件下进行为期180d的室内模拟针阔混合分解试验。测定混合分解过程中针阔凋落物分解残留量的动态变化,以及与分解密切相关的土壤蔗糖酶、羧甲基纤维素酶和多酚氧化酶的活性动态,分析凋落物在混合分解过程中彼此影响的机理,并据此选择适宜的阔叶树种对云杉纯林进行混交改造。结果表明,(1)混合分解非加性效应及凋落物间的相互影响均随分解的进行趋于明显。至分解试验结束时,杉×桦混合促进彼此分解(分解率分别提高8.67%和8.11%);杉×楸混合显著促进云杉分解(分解率提高7.83%),同时显著抑制灰楸分解(分解率降低11.50%),但整体呈加性效应;杉×杨和杉×槭混合促进太白杨和秦岭槭分解(分解率分别提高3.11%和15.89%);杉×杜混合则抑制杜仲分解(分解率降低13.33%);上述结果与Olson模型拟合计算结果有所差异。(2)混合分解对土壤蔗糖酶、羧甲基纤维素酶和多酚氧化酶的非加和性影响与其对凋落物分解的影响一致。总之,某些情况下混合分解的总体非加和效应因凋落物间相互促进或抑制而无法被检测,但鉴于不同凋落物分解特征的差异,混合后其对彼此分解的影响仍可能干扰林地物质循环。仅从引入阔叶树种后应不妨碍林地凋落物分解的角度考虑,除杜仲外,其他4种阔叶树种均适宜于云杉纯林改造。

亚热带常绿阔叶林土壤活性有机碳组分季节动态特征245-251

广西会仙湿地不同植物根际细菌群落结构及多样性研究252-261

摘要：为了研究会仙喀斯特湿地不同植物根际细菌的群落结构和多样性以及环境因子对细菌群落的影响,以秋、冬两季植物根际土壤中提取的总DNA为模板,运用Illumina HiSeq 2500高通量测序技术,对细菌16S rDNA基因V4+V5进行测序和分析。结果表明,共获得细菌有65门、160纲、219目、391科、677属和246种,不同植物根际土壤中占主导的细菌类群相同,主要包含变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)等10个主要门类细菌,其中变形菌门为第一优势菌(平均含量42.4%);优势菌纲有γ-、β-、δ-变形菌纲(Gammaproteobacteria、Betaproteobacteria、Deltaproteobacteria)、厌氧绳菌纲(Anaerolineae)、unidentified_Actinobacteria纲、全噬菌纲(Holophagae),以β-变形菌纲为主(平均含量为13.5%);优势菌属以地杆属(Geobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)、厌氧粘菌属(Anaeromyxobacter)为主,以芽孢杆菌属占比最高(占3.8%)。芦苇(Phragmitesaustralis)多样性和丰富度最高,华克拉莎(Cladium chinense)和苦草(Vallisneria natans)次之,美人蕉(Canna indica)最低;冬季土壤细菌多样性高于秋季;美人蕉两季根际细菌群落差异最大,华克拉莎最小。环境因子对细菌群落结构有较大影响,其中土壤TOC、TN影响最显著。从植物根际微生物多样性和丰富度来看,在会仙湿地中增植芦苇和华克拉莎,对维持湿地系统中微生物多样性和湿地的保护有重要意义。

模拟氮沉降对常绿阔叶林6种植物氮同化的影响262-269

摘要：中国已成为世界第三大氮沉降区,其氮沉降水平会随着工业以及农业的发展继续增加。氮沉降直接影响森林植物氮元素的代谢,进而影响森林生态系统的稳定,但相关研究在热带和亚热带地区较少开展。本研究依托林冠模拟氮沉降野外实验平台,以常绿阔叶林小乔木/灌木粗叶木(Lasianthus chinensis)、柏拉木(Blastus cochinchinensis)、罗伞(Ardisia quinquegona)和大乔木锥栗(Castanea henryi)、荷木(Schima superba)、鸭脚木(Schefflera octophflla)为研究对象,测定其叶片硝态氮和铵态氮含量以及氮同化相关酶活性,分析2种模拟氮沉降方式(林冠喷施和林下喷施)对其产生的影响。结果显示,氮添加处理显著影响植物的氮同化过程,其中CN50(林冠喷氮N50kg·hm^-2·a^-1)、UN50(林下喷氮N kg·hm^-2·a^-1)处理影响相对较大。在CN50、UN50处理下,罗伞叶片硝态氮含量显著降低,粗叶木叶内铵态氮含量显著升高。锥栗叶片的硝态氮含量在CN50、UN50处理下积累大于CN25(林冠喷氮N 25 kg·hm^-2·a^-1)、UN25(林下喷氮N 25 kg·hm^-2·a^-1)处理,硝酸还原酶(NR)活性也显著升高。在CN50下,粗叶木、柏拉木和罗伞的NR活性也显著降低。研究发现,氮添加处理导致植物氮同化水平受到一定程度的干扰,但这6种植物具有一定的抗氮能力,超出一定范围则会影响植物生长,对群落结构产生潜在影响。

用13C脉冲标记法研究互花米草光合碳的分配270-275

摘要：土壤有机碳库作为陆地生态系统最大的碳库,其微小的变动就能影响着全球碳的平衡、生物多样性、土壤养分状况以及整个生态系统的可持续发展。其中,植物光合作用是陆地和大气间碳循环的驱动力,是土壤有机碳的重要来源。自1979年中国引入互花米草(Spartina alterniflora)后,大面积的互花米草入侵必然对盐沼土壤有机碳的输入和输出、碳循环产生影响。研究互花米草生长期内光合碳的分配问题对湿地碳平衡具有重要意义。在互花米草生育期内通过盆栽实验对互花米草进行4次13C脉冲标记,研究互花米草光合碳在互花米草-土壤系统中各组分的分配及固定。结果表明:(1)标记互花米草13C丰度值明显增加,随标记次数增加呈上升趋势,各组分13C丰度值表现为茎>叶>根>根际土壤>土体;(2)互花米草各组分固定的13C量随标记次数增加而增加,4次标记固定的13C量在52.80-276.81mg·plant^-1(以C计)之间。互花米草各组分固定13C量呈现茎>叶>根>根际土壤>土体的趋势;(3)4次标记后互花米草-土壤系统各组分固定13C量占净光合13C总量分配比例呈现茎>叶>根>根际土壤>土体的趋势,叶分配比例为32.48%-39.20%,茎分配比例为39.83%-47.65%,根分配比例为18.01%-20.34%,根际土壤分配比例为0.30%-0.42%,土体分配比例为0.08%-0.20%。光合碳在互花米草各部分以及土体中都有所增加,主要集中在地上部分。

生物质炭对华南典型红壤水分渗透及持水性的影响276-282

西双版纳热带季节雨林土壤呼吸季节动态及驱动因素283-290

基于改进SPA-Markov的压煤山丘区生态演变及评价——以长河流域为例291-298

摘要：采煤活动强烈干扰流域土地利用,进而对流域生态系统产生严重影响。在综合国内外流域生态演变实例研究的基础上,筛选了采煤生态影响的关键因子,构建适合于压煤山丘区小流域生态影响指标参数,结合时间序列从小流域尺度研究了压煤山丘区采煤影响下的土地利用变化规律,在此基础上,构建了小流域采煤生态影响评价综合影响指数,利用改进的集对分析(SPA)法对长河流域的生态等级进行评判,同时引入马尔可夫链(Markov)对2020年流域生态演变状况进行预测。研究结果表明,(1)长河流域采煤对耕地演变的驱动指数最大,其次是建设用地、草地、林地和水域,流域综合土地利用变化采煤驱动指数由2005-2010年的4.76升高至2010-2015年的5.04,采煤对流域土地利用变化的驱动力逐步增强。(2)2005-2010年期间,流域生态稳定性整体呈下降趋势,2010-2020年间又逐步改善并趋于稳定,长河流域采煤生态影响等级由2005年的Ⅲ级到2015年的Ⅱ级,2020年的Ⅱ级,总体上长河流域生态稳定性呈波动上升的趋势。(3)从分项指标上,长河流域2005-2015年植被覆盖指数、水体密度指数逐渐降低,土地退化指数和生物丰度指数升高,采煤塌陷损毁指数和矿区干扰指数升高,导致生态响应指数动态波动,采煤导致的植被覆盖减少、水体密度降低等负面效应还应引起重视。该文可为小流域生态演变规律研究在方法上提供一种借鉴,为北方村庄压煤山丘区土地综合整治提供参考依据。

臭氧胁迫对大豆氮磷化学计量特征的影响299-306

中国典型城市冬季大气细颗粒物水溶性离子特征及来源分析307-315

摘要：细颗粒物是大气污染防治的重点内容。分析大气细颗粒物中的水溶性离子组分及其变化,对评价城市空气污染状况和污染物的来源具有重要意义。选取中国东部典型城市长春、北京、上海、杭州和南京作为研究对象,基于2016年11月11日-12月6日大气颗粒物样品采集及其水溶性离子分析,探讨PM2.5中水溶性无机离子浓度变化特征,并利用主成分分析结果分析各类污染源排放对细颗粒物中水溶性离子质量浓度的贡献,以期为区域大气环境质量的改善提供参考依据。结果表明,长春、北京、上海、杭州和南京总水溶性无机离子质量浓度平均值分别为(18.8±9.0)、(34.9±23.3)、(21.8±13.3)、(42.2±21.4)和(62.1±25.9)μg·m^-3,占PM2.5质量浓度的33.6%-62.1%。二次离子(SIA,包括NO3.、SO42.和NH4+)在总水溶性离子中占比均超过75.0%,说明SIA是水溶性离子的主要组分。SIA占总水溶性离子浓度的百分比随污染程度增强而增加。硝酸盐为5个城市在污染大气下主要的贡献物种。5个城市站点ρ(NO3^-)/ρ(SO4^2-)随着大气污染程度的增加均有不同程度的增加且大于1,说明含氮污染物逐渐成为大气颗粒物中最重要的污染物。除长春硫氧化率(SOR)均值小于0.1外,其他4个城市SOR和氮氧化率(NOR)均大于0.1,说明北京、上海、杭州和南京站点大气中存在较高程度的SO2和NO2的二次氧化。北京站点NO3^-、SO4^2-和NH4+以NH4NO3和(NH4)2SO4的形式存在,在其他4个城市站点以NH4NO3和NH4HSO4的形式存在。5个城市水溶性离子主要来源为二次转化、扬尘、生物质和煤燃烧。

云贵高原气溶胶分布的区域与气候特征316-323

摘要：云贵高原地形地貌复杂,探讨其气溶胶区域分布的时空差异性,对不同区域科学制定生态文明建设政策具有重要意义。利用2001年以来的MODIS3km分辨率气溶胶光学厚度数据,综合运用空间插值、趋势分析等方法探讨了云贵高原2001-2016年气溶胶光学厚度的区域分布和气候特征。结果表明,较高分辨率的3km气溶胶数据显示出高原气溶胶的不同梯度空间分布和时间变化特征。以乌蒙山脉为界,高原多年平均AOD空间分布呈东高西低的分布特征,其中东部年平均AOD约为0.32,西部约为0.13。年平均AOD高值区(>0.6)位于贵州省与四川盆地相邻的北部(包括遵义市、铜仁市)、与广西毗邻的东南部,以及省会城市贵州贵阳和云南昆明;高值区分布主要受人类活动、区域传输和地形所影响。季节平均表明,云贵高原东西部AOD高值的出现季节不完全同步,高原东部春季和冬季最高,高原西部春季最高,冬季最低。从相邻的两个强弱季风年来看,其与常年距平的反相位分布可能反映季风强度对气溶胶年际变化的影响。变化趋势上,高原年平均AOD呈现下降趋势,下降趋势率为.0.021/10a,但其中2001-2011年期间为波动上升,2011-2016年呈现显著下降,下降趋势率为.0.33/10a。高原东西部年AOD下降的速率有较大区别,高原东部的下降幅度明显大于西部,下降趋势率分别为.0.059/10a和.0.003/10a。

煤改气后天津市采暖期大气污染特征的时空分布研究324-331

摘要：燃煤供暖被认为是中国北方采暖期大气污染的主要来源之一,因此国家计划以天然气替代燃煤作为取暖燃料以减轻大气污染。基于2016-2017年天津采暖期前后的空气质量监测数据,探究“煤改气”后城市大气污染物的时空分布特征及影响因素,为大气污染治理提供依据。研究表明,煤改气后天津采暖期主要大气污染物有PM2.5、PM10和NO23种,CO日均质量浓度有超标现象发生,SO2和O3日均质量浓度均低于二级标准限值。与使用燃煤采暖时期相比,大气中SO2、PM2.5、PM10和CO的日均质量浓度均有不同程度的降低,尤其是SO2浓度降幅高达70%,但NO2质量浓度没有有效降低。从日变化特征来看,采暖期PM2.5、PM10和CO的日变化规律受到了采暖活动影响,呈单峰单谷型的变化趋势。NO2、SO2和O3的日变化规律与非采暖期相似,受采暖活动影响较小。由于受供暖和大气逆温层的影响,采暖期晚上至上午时段大气污染物(O3除外)的质量浓度远远高于非采暖期相同时段的质量浓度。天津大气污染物在非采暖期呈现出典型的“周末效应”,但是在采暖期没有出现“周末效应”。冬季,周末白天人为活动较工作日更为活跃,与之相对应增加的城镇生活源可能是造成周末白天PM2.5和PM10质量浓度偏高及“周末效应”消失的主要原因。

20年来广东省土地利用碳排放强度与效率空间分异研究332-340

含水率与C/N耦合对驴粪堆肥过程中温室气体排放的影响341-347

摘要：在全球气候变化背景下温室气体减排已成为当前研究热点之一。该研究通过研究含水率和C/N耦合对驴粪堆肥过程中的温室气体排放和全球增温潜势的影响,从中筛选出温室气体减排的含水率和C/N耦合模式,为实现堆肥过程中温室气体减排提供依据和参考。以驴粪堆肥为对象,采用静态箱-气相色谱法研究了不同C/N和含水率耦合,即W1R1(含水率:55%;C/N:25.1)、W1R2(含水率:55%;C/N:30.1)、W1R3(含水率:55%;C/N:35.1)、W2R1(含水率:60%;C/N:25.1)、W2R1(含水率:60%;C/N:30.1)、W2R3(含水率:60%;C/N:35.1)6种驴粪堆肥模式对温室气体排放和全球增温潜势的影响。结果表明,在堆肥过程中,堆温呈先升后降趋势,含氧量呈先降后升趋势,堆温和含氧量呈极显著负相关关系;低C/N、低含水率有利于堆温的升高。N2O、CH4、CO2排放通量总体呈先升后降趋势,排放峰值分别出现在堆肥后24、8、16d左右。6种堆肥模式下CH4、CO2排放通量与堆温呈极显著正相关,CH4排放通量与含氧量呈极显著负相关。全球增温潜势大小顺序为W2R1>W2R3>W1R2>W1R1>W2R2>W1R3。各处理均以CO2累积排放量对全球增温潜势贡献最大,达到66.30%以上,N2O贡献为2.07%-32.45%,CH4贡献低于1.54%。综合考虑堆温和全球增温效应,建议采用W1R3堆肥模式。

湛江湾红树林湿地表层沉积物重金属形态特征、生态风险评价及来源分析348-358

摘要：随着工业化与城市化进程加快,湛江湾重金属污染物入海量逐年增加,沿岸红树林湿地承受着愈来愈大的环境压力。为了解湛江湾红树林表层(0-15cm)沉积物重金属污染状况,对湾内沉积物中8种重金属元素(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn)的质量分数、赋存形态特征及潜在生态风险进行了研究。采用改进BCR提取法分析重金属形态特征,运用基于总质量分数的潜在生态风险指数法和基于形态学的次生相与原生相分布比值法与风险评估编码法进行风险评价,并结合多元统计方法对重金属来源进行解析。结果表明,(1)沉积物中除Cr、Pb外,其余6种重金属的质量分数平均值均超过雷州半岛土壤环境背景值;8种重金属空间分布差异明显,变异系数在37.24%-108.19%之间。(2)As、Hg以残渣态为主要赋存形态,Cd、Zn以酸提取态为主要赋存形态,Cu、Ni、Pb以可还原态为主要赋存形态,Cr、Ni以可氧化态为主要赋存形态。(3)8种重金属元素非残渣态所占比例排序依次为Cd>Cu>Ni>Zn>Pb>Cr>As>Hg,其中Cd、Cu、Ni、Zn、Pb、Cr的非残渣态所占比例均超过70%,说明重金属元素具有极强的迁移性和生物有效性,再次释放风险较大;非残渣态质量分数高值区出现在NHD和GHCL站位,说明这两个区域红树林沉积物重金属活性较高,重金属污染问题应引起重视。(4)湛江湾红树林表层沉积物中重金属RI均值为273.076,为中等潜在生态风险;而总体RSP值为5.79,表现为重度污染。从空间分布看,各站位重金属元素为中度至重度污染;其中NHD站位重金属污染程度最高,RSP值为11.97,与非残渣态空间分布特征一致。(5)多元统计结果表明,湾内红树林表层沉积物中重金属来源主要与生活排污、养殖排污和工业排污有关,其次为自然风化产物的输入。

苏州市水环境中典型抗生素污染特征及生态风险评估359-368

摘要：水环境中抗生素残留会诱导产生抗性微生物和抗生素抗性基因,进而对水生态稳定性、饮用水安全和人类健康造成潜在威胁,因此对城市水环境抗生素污染开展相关研究具有重要意义。为系统了解苏州市水环境中抗生素污染水平、空间分布特征和生态风险,于2017年10月在苏州市29个采样断面开展采样工作,采用固相萃取法结合UPLC-MS/MS技术研究了表层水、悬浮物和沉积物样品中14种典型抗生素的含量水平,并通过风险熵值(RQ)法进行生态风险评估。结果表明,NFX、OFX、LEX、TC和LIN在表层水、悬浮物和沉积物中检出率均为100%。磺胺类、喹诺酮类、四环素类、大环内酯类和其他类抗生素在表层水中检出浓度范围分别为nd-41.9ng.L^-1、nd-556ng.L^-1、3.27-547ng.L^-1、nd-22.7ng.L^-1和nd-253ng.L^-1。喹诺酮类和四环素类抗生素在悬浮物和沉积物中平均含量最高,以NFX和OTC为主。在悬浮物中,NFX和OTC的平均质量分数分别为169ng.g^-1和66.7ng.g^-1,平均质量浓度分别为14.4ng.L^-1和4.61ng.L^-1。在沉积物中,NFX和OTC的平均质量分数分别为45.9ng.g^-1和47.3ng.g^-1。在空间分布上,古城区表层水和沉积物中的抗生素含量高于城郊区和运河区,说明古城区抗生素污染更为严重。分配系数表明,各大类抗生素的悬浮物-水平均分配系数(1143-10887L.kg^-1)均大于沉积物-水平均分配系数(209-4492L.kg^-1)。风险评估结果表明,OTC、TC、DC和NFX的lgRQ值大于-1,表现出中等风险到高风险;SQX和VAN的lgRQ值小于-4,表现出极低风险。人类活动强度大的古城区各断面呈现出较大风险,而漕湖、澄湖、阳澄湖等人类活动较少的湖泊水体中风险较小,进一步说明人类活动强度与抗生素污染程度密切相关。