农田新兴有机污染物可通过作物吸收进入食物链从而威胁人体健康,其中,离子型新兴有机污染物(ionic emerging organic pollutants,IEOPs)因挥发性较弱、极性强而具有更为复杂的环境行为,因此,了解作物对IEOPs的吸收转化过程及机制,对明确IEOPs在农田系统中的归趋具有重要意义。该文综述了作物对IEOPs的吸收转运过程,重点介绍了IEOPs自身理化性质与作物组成、转运蛋白、调控基因等因素对该吸收转运过程的影响;从器官、组织和亚细胞等不同水平分析了IEOPs在作物中的累积分布规律;介绍了IEOPs在作物体内的酶促转化机理;最后,从加强IEOPs吸收机理研究、完善预测模型和关注作物体内转化机制等方面对该研究领域进行展望。

探索东盟国家碳排放的动态演变,并分析碳排放与经济社会发展的定量关系,可为中国-东盟环境等合作提供借鉴参考。基于全球大气研究排放数据库和联合国统计数据库发布的数据,结合曼-肯德尔检验和环境库兹涅茨曲线(EKC)检验,分析1970-2021年东盟碳排放变化趋势和结构特征等,初步探究东盟各国碳排放达峰情况,并验证东盟国家人均国内生产总值(GDP)与人均碳排放量之间的EKC关系。结果表明,1970-2021年,东盟碳排放总量从1.22×10⁸ t增加到1.74×10⁹ t,印度尼西亚、越南和泰国等排放量居前5位的国家碳排放总量占比近90%。1970-2021年东盟电力、工业燃烧、其他、交通和建筑部门碳排放量分别增加38.0、13.6、12.7、9.1和1.9倍。电力成为东盟碳排放最大的部门,排放占比超40%。以10年为跨度,东盟及各成员国碳排放量多数情况均呈增加趋势。2010年以来的趋势分析显示,文莱和泰国碳排放或将成为东盟最早实现碳达峰的国家。除文莱外,东盟其余国家人均碳排放量与人均GDP的EKC曲线拟合程度均较高。经济社会发展对碳排放的作用表现为促进-抑制-促进,且不同国家出现的拐点值不同。因此,建议我国与东盟国家加强清洁能源电力合作,并加大环保投入、保持环境政策连续性。

明确放牧强度对生态系统服务的影响是实现可持续牧业管理的重要基础。北方农牧交错带横贯黄土高原,其生态恢复成效仍受到放牧干扰的影响。利用全球放牧牲畜密度数据和遥感植被指数,对封禁后黄土高原地区放牧强度进行量化;通过提取的约束线明确放牧强度对产水量、草料供给和土壤保持服务的制约作用;在此基础上探究2000-2020年不同放牧强度下生态系统服务权衡/协同关系的时空异质性。结果表明:(1)截至2020年,研究区以低度放牧和中度放牧为主,高度放牧面积占比仅为5.30%;(2)放牧强度对生态系统服务均呈显著负向约束关系,但在一定阈值范围内产水量随放牧强度的增加呈递增趋势;(3)2000-2020年,高度放牧区生态系统服务协同关系削弱程度最为剧烈,中度放牧区生态系统服务协同关系均有不同程度增加,其中,产水量与草料供给由权衡转为协同关系,但低度放牧区产水量与草料供给相关系数由0.29变为-0.14。退耕20年来,严格禁牧模式下生态系统功能的改善逐渐呈现边际效应递减趋势。综合考虑放牧牲畜类型及恢复生态系统的空间异质性是开展适度放牧并促进旱地生态恢复效果的必要前提。

人类活动是影响生态系统服务价值(ecosystem service value, ESV)变化的重要原因之一,对两者时空关系的研究有助于生态环境与社会经济协调发展。以西安都市圈为研究对象,基于1990、2000、2010和2018年4期土地利用数据,在2 km×2 km格网尺度下构建ESV评估模型、ESV流向损益模型、人类活动强度(human activity intensity, HAI)指数评估模型和双变量空间自相关模型,探讨ESV与人类活动强度的时空关系。结果表明:(1)1990-2018年间,西安都市圈ESV在时间尺度上呈持续下降趋势,近30年间共降低12.8亿元;在空间尺度上呈现以西安主城区为中心向外围递增的分布格局;(2)ESV增益主要源于耕地转为林地、水域和草地;ESV亏损主要源于耕地、建设用地的转入以及水域的转出;(3)人类活动强度整体呈现以西安主城区为中心向南北递减的空间分布格局,高影响区集中分布在西安主城区及其周边地区,低影响区分布于研究区南北两端;(4)ESV与人类活动强度呈负相关关系,两者聚类关系以低-高和高-低聚集方式为主,低-高和高-低聚集区域显著性水平高。期望通过对ESV与人类活动强度的空间关系分析为区域可持续发展提供理论支持。

生态网络的构建充分利用了山地型城市所具备的良好生态环境,减弱了快速城市化带来的负面影响,提升了区域生态系统服务能力和生物多样性。以三明市区为研究区域,对比分析了2000、2010和2020年3个时期的景观格局、生态源地和生态阻力面的变化,运用形态学空间格局分析(morphological spatial pattern analysis,MSPA)方法、电路理论和重力模型等判定重要生态源地,构建生态廊道,并提出相应的优化策略。结果表明:(1)2000-2020年三明市区核心区面积占研究区域总面积的比例均超过50%,但呈现逐年下降趋势。(2)三明市区有11个重要生态源地,构建了24条生态廊道。(3)运用重力模型将廊道分为3类,其中1级廊道2条,2级廊道5条,3级廊道17条。(4)识别出22个踏脚石、47个生态夹点、54个障碍点和114个断裂点。(5)提出修复生态断裂点、建设踏脚石、保护生态夹点、去除生态障碍点的优化策略来提升生态网络稳定性,增强区域景观连通性。研究结果可为山地城市的生态网络构建提供参考。

探索城市化与乡村地域功能演化的复杂性关联规律既是新时期城乡融合与乡村振兴的重要命题,也是乡村地理学研究的时代前沿。以江汉平原为研究案例,以2000-2019年为研究时段,在建立城市化指标体系和乡村地域功能评价模型的基础上,运用系统动态面板模型、时空地理加权回归模型等方法,深入探究多维城市化与乡村地域功能之间的时序关联规律及空间关联特征。结果表明:(1)江汉平原乡村地域功能演化具有明显结构分异性,其中,乡村地域综合功能在时序上呈现阶段性变化,空间上呈现沿焦柳-长荆发展轴的倒"U"形分布格局向汉宜线-东部平原带的"T"形分布格局演化。(2)江汉平原多维城市化与乡村地域功能在时序关联上呈现复杂性特征,其中人口、经济城市化与乡村地域综合功能呈现"N"形曲线规律,土地城市化与乡村地域综合功能呈现单调递增态势,但弹性系数值低于后期人口和经济城市化正效应值。(3)江汉平原多维城市化与乡村地域功能在空间关联上呈现明显规律性和异质性特征。研究结果有利于丰富乡村地理学理论内涵,为案例地区的城乡融合与乡村振兴实践提供支持。

随着全球气候变化逐步加剧,温度、降水和风速等气候因子对草原群落的影响日趋增强。探索气候变化对不同植被类型群落特征的影响,对于研究草原生态过程、合理利用和保护草原资源以及修复退化草原生态具有重要意义。采用样地调查法考察年平均气温、年平均降水量和年平均风速3个气候因子对2010-2020年乌兰察布草原区根茎草类草地、丛生草类草地、灌木/半灌木草地以及杂类草草地4种植被类型不同群落特征的年际影响进行分析。结果表明:(1)丛生草类草地和杂类草草地植被样地年平均气温、年平均降水量和年平均风速均呈波动性逐年递增趋势,根茎草类草地和灌木/半灌木草地植被样地年平均气温和年平均降水量呈波动性逐年递增趋势,年平均风速呈波动性逐年递减趋势。(2)丛生草类草地、根茎草类草地和杂类草草地植被样地物种丰富度、盖度、平均高度和生物量4种群落特征年际变化整体呈波动性逐年递增趋势,灌木/半灌木草地植被样地4种群落特征年际变化趋势不明显。(3)年平均气温对根茎草类草地和杂类草草地植被样地群落特征影响最大,对灌木/半灌木草地植被样地群落特征无显著影响;年平均风速对杂类草草地植被样地群落特征的影响最大;年平均降水量与4种植被类型样地群落特征整体呈显著正相关,对乌兰察布草原区群落特征的影响程度明显高于年平均气温和年平均风速,是影响该区域群落特征变化的最主要气候因子。

以沙棘(Hippophae rhamnoides)优良品种"实优1号"为材料,对其叶片进行转录组测序,利用微卫星识别软件(microsatellite identification tool,MISA)和Primer 3(version 2.3.4)对获得的序列进行简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)位点挖掘和引物设计,以收集的42份沙棘品种为研究材料,开展聚合酶链式反应(PCR)和毛细管电泳检测,旨在开发一套多态性高、稳定性好和通用性强的表达序列标签微卫星(express sequence tags from simple sequence repeat,EST-SSR)引物,构建沙棘指纹图谱,从而实现沙棘品种的快速准确鉴定,并对沙棘品种间亲缘关系进行分析。"实优1号"转录组测序共获得6 196个SSR位点,其中,重复基元类型为182种,SSR基序长度主要分布在10~21 bp区间,占全部SSR的81.58%,主要SSR重复类型为单核苷酸重复(48.72%)、二核苷酸重复(22.68%)和三核苷酸重复(18.85%)。利用筛选出的28对引物在42份沙棘品种中共检测出193个等位基因,等位基因数(Na)、有效等位基因数(Ne)、观测杂合度(Ho)、期望杂合度(He)、多态信息含量(PIC)和Shannon信息指数(I)等遗传多样性参数的均值分别为6.964、3.495、0.617、0.671、0.623和1.384。UPGMA聚类分析表明,42份沙棘品种间的遗传相似性系数为0.601~0.990,当遗传相似性系数为0.694时,供试品种可分为2组;当遗传相似性系数约为0.740 2时,供试品种可分为3组。优选6对引物构建指纹图谱,可以实现沙棘品种的快速准确鉴定。该研究可为沙棘的良种鉴定、指纹图谱构建以及遗传多样性和亲缘关系分析等提供分子水平的理论基础和数据支撑。

湿地鸟类在湿地生态系统中具有重要的指示作用,其多样性监测有益于开展湿地保护工作。以苏州市为研究区,基于最大熵模型模拟分析2018、2019和2020年41种水鸟多样性热点空间分布格局及时空变化。结果表明,对鸟类空间分布影响较大的环境因子为年均降水量、兴趣点(POI)核密度、土地利用类型和距离水源距离。3年间主要影响因子贡献度出现较明显变动,人类活动干扰因素相对稳定。水鸟多样性热点地区面积逐年增加,主要聚集在苏州北部沿长江地带的沿江滩涂湿地和西南部环太湖的大型湖泊湿地,集中程度将会进一步上升。与迁徙水鸟的热点分布情况相比,以普通翠鸟、白鹭、白胸苦恶鸟和小为主的留鸟热点地区面积更大。由于热点地区面积扩大,2019年的监测点已无法满足苏州水鸟全域监测的需求,建议增设双山岛区域、通沙码头区域和望虞河沿线等15处监测区域。

揭示农地土壤剖面氮素分布特征及其影响因素有助于区域氮肥管理和氮素面源污染防治。基于173个土壤剖面的1 356个采样数据,运用地统计学和方差分析方法,分析成都平原农地土壤剖面氮素空间变异特征,探讨农地利用方式和成土母质对土壤氮素剖面分布的影响。结果表明,在垂直方向上,0~100 cm土层全氮和碱解氮含量随土壤深度增加从1.91 g·kg^-1和138.48 mg·kg^-1分别显著降低至0.55 g·kg^-1和25.39 mg·kg^-1。在水平空间上,各土层全氮和碱解氮含量空间分布格局一致,总体呈现出由中部向东北部和西南部递增的趋势。稻-蔬轮作地和稻-麦/油轮作地各土层全氮和碱解氮含量之间均无显著差异,而园林地表层(0~20 cm)土壤全氮和碱解氮含量较稻-麦/油轮作地和稻-蔬轮作地2种方式低11.23%~15.78%(P<0.05)。就不同母质类型而言,与Q4灰色冲积物发育土壤相比,Q3老冲积物发育土壤0~40 cm土层全氮和碱解氮含量为其1.12~1.19倍(P<0.05),而>60~100 cm土层全氮含量仅为其0.89倍(P<0.05);Q4灰棕色冲积物发育土壤0~40 cm土层全氮和碱解氮含量为其1.14~1.21倍(P<0.05)。不同农地利用方式在Q3老冲积物发育土壤上4个土层全氮和碱解氮含量均无显著差别(P>0.05)。园林地的Q4灰色冲积物和Q4灰棕冲积物发育表层土壤全氮和碱解氮含量低于其他2种用地方式,而＞20~40 cm土层土壤整体高于其他2种用地方式。以上结果说明土壤氮素剖面分布特征受农地利用方式的影响,且这种影响与土壤母质类型有关。

黄淮海平原作为我国重要的粮食产区,系统全面地评价该区域典型潮土的质量变化,对指导农业生产具有重要意义。以典型潮土分布的封丘县作为研究区,选取1984、2003和2011年的17项土壤指标,基于土壤参与生态过程中作物生产、碳固存、持水净化和养分运移等功能,构建土壤综合质量评价系统,采用主成分分析结合逼近理想点排序法(TOPSIS)计算各功能得分及土壤质量综合指数,通过GIS空间插值描述封丘县27年内潮土耕作区土壤质量和功能的时空变化特征。结果表明:(1)封丘县土壤全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量及阳离子交换量、饱和导水率和孔隙度均呈现不同程度的提升趋势;全钾含量、pH、容重、田间持水量和有效含水量则呈逐年降低趋势;(2)封丘县土壤作物生产、碳固存和养分运移功能得分均有所提升,增长率分别为9.29%、9.68%和7.36%,持水净化功能得分则降低4.17%;(3)封丘县土壤质量综合指数提升较为明显,1984年全县耕地土壤质量综合指数均≤2.0,2003年综合指数＞2.0的耕地面积占全县总面积的8.44%,2011年提升至24.05%。整体而言,封丘县该时期的耕地保护和利用模式基本是有效的,封丘县耕地整体质量不断向好的方向发展,相关结果可以为黄淮海地区耕地资源可持续利用提供参考。

为探究温度对土壤矿物吸附有机质的影响,以赤铁矿和腐殖酸为研究对象,通过吸附动力学试验研究不同温度条件下赤铁矿对腐殖酸的吸附行为,并结合扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和zeta电位等表征手段深入分析不同温度条件下赤铁矿对腐殖酸的吸附机制。结果表明,25、30、35和40 ℃条件下赤铁矿对腐殖酸的平衡吸附量分别为28.52、28.99、29.74和30.69 mg·g^-1,温度越高越有利于赤铁矿对腐殖酸的吸附;相较于准一级动力学模型,准二级动力学模型能更好地用于描述不同温度条件下赤铁矿对腐殖酸的吸附动力学特性,表明吸附速率主要由化学吸附机制决定;随着温度的升高,赤铁矿表面C/Fe比值逐渐变大,单粒粒径逐渐增大,结晶度不断下降,zeta电位呈现先上升后下降的变化过程,红外光谱不同官能团出现不同的变化趋势。综上,温度升高有利于土壤矿物对有机质的固持。

为探究黑臭河道(BO-S)、藻型湖泊(A-S)和草型湖泊(M-S)3种不同生态类型沉积物磷释放特征及其影响因素,通过物化表征、释放动力学模型等方法分析3种沉积物理化性质方面的差异,并探究阴离子(CO₃^2-、SO₄^2-、NO₃^-、HCO₃^-和Cl^-)和溶解性有机质(富里酸和胡敏酸)对3种沉积物磷释放特征的影响及其机理。结果表明,3种沉积物呈现不同的磷释放特征,BO-S和A-S沉积物主要释放可溶性活性磷(SRP),其占比分别为56.00%和57.14%,而M-S沉积物主要释放溶解性有机磷(DOP),其占比高达81.40%。阴离子和溶解性有机质均能促进沉积物磷的释放,阴离子主要促进SRP的释放,其中CO₃^2-的促进能力最强,与对照组相比,浓度为10 mmol·L^-1时CO₃^2-使3种沉积物SRP最大释放量平均增加39.2倍;而溶解性有机质主要促进DOP的释放,其中胡敏酸的促进能力较强,与对照组相比,浓度为100 mg·L^-1时胡敏酸使3种沉积物DOP最大释放量平均增加56.3倍。此外,磷释放前后沉积物中金属结合态磷含量的变化显示阴离子和溶解性有机质主要通过竞争沉积物金属氧化物中的磷吸附位点促进磷的释放。

为探究不同钝化材料组合及用量对玉米吸收Cd、Pb的阻控效果,实现重金属污染耕地的安全利用,以"华兴单88"为供试玉米,采用田间试验方法,研究喷施叶面阻控剂(JGL)、不同用量有机肥(YJF1和YJF2)、腐植酸(FZS)和土壤重金属钝化剂(DHJ)以及YJF、FZS和DHJ与JGL的组合(YJF1⁺/YJF2⁺、FZS⁺和DHJ⁺)对玉米生物性状和各部位Cd、Pb含量以及富集系数(BCF)、转运系数(TF)的影响,并根据玉米籽粒Cd、Pb的BCF推算土壤Cd、Pb风险阈值(T)作为阻控效果的评价指标。结果表明,9种阻控措施处理玉米产量较CK提高14.4%~32.3%,增产能力表现为JGL++++;玉米籽粒Cd、Pb含量以及相应的BCF相较CK分别降低31.0%~65.5%、18.2%~59.1%和33.2%~68.7%、16.8%~57.6%,各处理Cd、Pb阻控效果均表现为JGL>DHJ>YJF1>DHJ⁺>YJF1⁺>YJF2>FZS>YJF2⁺>FZS⁺;供试玉米各部位Cd、Pb含量及富集能力均表现为根部最强,籽粒最弱,Cd、Pb转运能力均表现为茎部-叶部最强,根部-茎部最弱。通过田间试验证明,10种处理供试玉米产量和Cd、Pb阻控效果均表现为FZS⁺>YJF2⁺>FZS>YJF2>YJF1⁺>DHJ⁺>YJF1>DHJ>JGL>CK;9种阻控措施处理供试玉米土壤T_Cd和T_Pb分别介于11.0~23.1 mg·kg^-1和109.9~218.0 mg·kg^-1之间。在该试验条件下,FZS作为增产以及Cd、Pb阻控效果最好的钝化材料,建议在Cd轻中度污染土壤的玉米产区推广使用,FZS⁺作为增产以及Cd、Pb阻控效果最好的组合措施建议在Cd重度污染土壤的玉米产区推广使用。