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2023年 39卷 12期
刊出日期 2023-12-25

区域环境与发展
自然保护与生态
污染控制与修复
研究方法
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封面目录
2023 Vol. 39 (12): 0-0 [摘要] ( 24 ) [HTML 1KB] [ PDF 16714KB] ( 108 )
区域环境与发展
1515 王楠, 姚国慧, 马伟波, 李海东
喜马拉雅东南部生物多样性保护优先区县域乡村振兴与生态系统服务耦合协调度研究:以定结县为例
厘清乡村振兴与生态系统服务的耦合协调关系,不仅是巩固拓展脱贫攻坚成果的客观要求,而且对践行"绿水青山就是金山银山"理念、推动生态产品价值实现具有一定的实践意义。以位于喜马拉雅东南部生物多样性保护优先区的西藏自治区定结县为例,从产业兴、生态美、百姓富3个维度,构建了乡村振兴-生态系统服务耦合协调度研究框架,分析了定结县10个乡镇2000-2020年乡村振兴指数与生态系统服务价值的耦合关系,结果表明:(1)定结县有4个乡镇的乡村振兴指数高于全县平均水平,2010-2020年的乡村振兴指数相较于2000-2010年明显增长。(2)陈塘镇、多布扎乡和琼孜乡的生态系统服务价值较高,2010-2020年定结县生态系统服务价值下降趋势比2000-2010年明显放缓。(3)2020年定结县有5个乡镇的耦合协调度高于全县平均水平,耦合协调度的空间分布总体呈中部低、南北高的特征。最后,从产业引领、生态安全、分类帮扶等方面提出了对策建议,研究结果可以为促进区域生态经济发展和乡村振兴提供技术支撑。
2023 Vol. 39 (12): 1515-1524 [摘要] ( 110 ) [HTML 1KB] [ PDF 2001KB] ( 288 )
1525 苏敬, 芮菡艺, 朱沁园, 张卫东, 吴秋菊, 李士美, 刘国强, 朱琳
基于InVEST模型的1985-2020年忻州市生境质量演变及地形效应
生境质量对土地利用变化和地形因子的生态响应已经成为生态学研究的热点。针对山西省忻州市生境质量的响应状况不清的现状,利用InVEST模型对其1985-2020年生境质量进行评估,并运用地形因子研究其地形梯度效应。结果表明:1985-2020年忻州市土地利用变化主要为耕地、草地间的相互转换以及林地和耕地向建设用地转换。1985-2020年忻州市平均生境质量指数呈先减少后增加的趋势,最低为1990年的0.739 1,最高为2020年的0.787 4。生境质量指数在0.8以上的高等级生境面积逐渐增加,主要分布在山区和黄土沟壑区;生境质量指数在0.2~0.4间较低等级生境面积逐渐减少,主要分布在盆地区;生境质量指数在0.2以下的低等级生境也逐渐增加。1985-2020年生境质量变化表现出明显的空间分异特征:西部8县明显增益,东南部忻府区和定襄县显著减损,同时具有显著的地形梯度效应;低地形梯度的盆地区生境质量有所退化,中地形梯度的黄土沟壑区生境质量提高幅度最大,高地形梯度的山地区生境质量最高。研究结果可为区域生态质量改善、生态用地优化提供决策参考。
2023 Vol. 39 (12): 1525-1533 [摘要] ( 94 ) [HTML 1KB] [ PDF 7515KB] ( 106 )
1534 杜成栋, 潘继征, 张国正, 李勇, 罗纯良, 李清濯, 华跃洲
运用AEM3D模型分析滇池蓝藻对营养盐变化的响应
为了解滇池蓝藻暴发的时空分布规律以及外源营养盐调控对蓝藻暴发的影响,采用澳大利亚HydroNumerics公司的三维水动力水质模型AEM3D(3-Dimensional Coupled Hydrodynamic-Aquatic Ecosystem Model)对总氮(TN)、总磷(TP)和蓝藻时空分布特征进行模拟研究,并通过调控外源营养盐的数值,探究蓝藻在不同外源营养盐浓度下的响应关系。结果表明,春季总磷浓度较高,在藻类生长中充当重要的营养盐因子;秋季总氮浓度较高,对藻类生长起到了关键作用;在模拟单因子外源营养盐不同削减比例时发现,外源总磷对蓝藻的响应大于外源总氮,其中春季外源氮的变化对蓝藻的影响较大;在仅控制总磷时,削减25%能有效减少湖内叶绿素a(Chl-a)浓度,在仅控制总氮时,50%的氮削减较为合理;氮磷营养盐同时削减10%或50%以上时对Chl-a浓度的影响效果显著优于单一营养盐的削减。
2023 Vol. 39 (12): 1534-1546 [摘要] ( 64 ) [HTML 1KB] [ PDF 2329KB] ( 112 )
1547 粟文豪, 朱新萍, 王灵, 雷荣荣, 韩天伦, 汪龙眠, 孔明
乌鲁木齐及周边区域河道沉积物氮磷赋存形态特征及污染评价
为了阐明乌鲁木齐及周边区域河道沉积物中氮磷的赋存特征及其潜在的生态风险性,在乌鲁木齐及周边区域选取5条典型河道,共布设 15 个采样点,分析沉积物理化性质、氮磷含量以及赋存形态,并进行沉积物氮磷污染风险评价。结果表明,沉积物中总氮和总磷含量范围分别为 1 699.23~3 702.93 和 596.65~1 729.53 mg·kg-1,平均含量分别为 2 799.40和 994.82 mg·kg-1。沉积物中可转化态氮的主要形态为强氧化剂浸取态氮(SOEF-N)和弱酸可浸取态氮(WAEF-N),占可转化态氮(TTN)的比例分别为 43.94%和 40.42%。沉积物中无机磷的主要形态为钙结合态磷(HCl-P)和残渣态磷(Res-P),占总磷的比例分别为58.94%和14.94%;生物有效磷(BAP)的平均含量为 134.92 mg·kg-1,占总磷的比例为 12.48%。沉积物中有机磷的主要形态为富里酸结合态有机磷(Fulvic-OP)和盐酸可浸提态有机磷(HCl-OP),占有机磷的比例分别为 34.38%和 32.95%。冗余分析表明,总磷含量、pH值、Fe2O3含量是影响河道沉积物氮磷形态的3个主要环境因子。综合污染指数法评价表明,河道沉积物中总磷、总氮的综合污染程度均为中度或重度。研究结果可为西北干旱区城市河道水环境治理和河道管理提供基础数据与科学依据。
2023 Vol. 39 (12): 1547-1558 [摘要] ( 86 ) [HTML 1KB] [ PDF 1362KB] ( 184 )
1559 周靖承, 姚衡, 曹艳晓, 朱熙, 陈宁
2001-2020年湖北省PM2.5时空分布特征及气象驱动因子分析
把握PM2.5污染的时空演变规律是对其进行针对性治理的基础与前提。从PM2.5地球表面浓度栅格数据提取湖北省2001-2020年各地级市PM2.5年均浓度数据,利用空间自相关、核密度估计、地理探测器等方法研究PM2.5时空分布及气象驱动因子特征。结果表明,湖北省各主要城市PM2.5浓度二级标准达标率趋于增加。各城市PM2.5年均浓度均值在2001-2013年由42.47 逐步上升至62.94 μg·m-3,2013-2020年由62.94减少至32.85 μg·m-3。核密度估计表明,2013年以前各城市PM2.5年均浓度值随时间推移逐渐分散,2013年后逐渐集中于浓度较低的区间。以武汉市等中部城市为分界线,湖北省PM2.5向东西2个方向均存在由高至低的浓度梯度,且西面浓度小于东面。2013年后浓度较高地区的扩散效应逐渐减小。PM2.5空间分布存在显著的正相关聚集效应,潜江市、仙桃市、天门市基本表现出高-高聚集特征,恩施土家族苗族自治州、神农架林区均表现出低-低聚集特征,极少城市表现出高-低及低-高聚集特征。地理探测器分析表明,气象因子对PM2.5浓度具有较显著影响。不同气象因子对PM2.5浓度的平均解释程度排序为风速(0.798)>温度(0.752)>湿度(0.727)>日照(0.694)>降水(0.639)。不同年份主导驱动因子不同,2010年前温度为主导驱动因子,2010年后风速为主导驱动因子。
2023 Vol. 39 (12): 1559-1567 [摘要] ( 64 ) [HTML 1KB] [ PDF 2615KB] ( 87 )
自然保护与生态
1568 丁鸿浩, 贺宏斌, 李佳蕾, 孙然好
城镇化和自然本底对生态系统服务权衡的影响:以洛阳市为例
城市生态系统的结构功能与其内在关系受人类与自然共同作用不断发生变化,其中发展规划的科学性和资源的浪费问题是当前城市生态管理的重点和难点所在,厘清城市生态系统服务情状与内在关系及其影响因素对于优化城市生态管理,实现绿色可持续发展意义重大。该研究对洛阳市2010和2019年6类生态系统服务的时空变化特征与权衡协同关系进行量化评估,探析了各项服务与权衡强度空间分异的影响因素,并对生态系统服务综合冷热点的空间分布进行识别。结果表明:(1)洛阳市各项生态系统服务等级空间分布与景观格局耦合度较高,土壤保持、产水量变化显著,变化区域集中在南部的林地;(2)碳储存、生境质量、美学景观和土壤保持服务之间呈协同关系,权衡关系集中在粮食产量、产水量与其他服务之间;(3)洛阳市生态系统服务权衡强度呈南高北低分布,高强度地区以林地景观为主,地形、归一化植被指数(NDVI)、海拔、国内生产总值(GDP)、降水对权衡强度空间异质性解释程度较高;(4)生态系统服务综合冷热点区域主要分布在市域的西北和东南部,重叠服务区域的服务类型主要为碳储存、土壤保持和生境质量。系统的城市生态系统服务量化研究有助于厘清城市生态基底优劣情状和变化趋势、优化环境资源配置,为实现生态惠益最大化提供科学依据。
2023 Vol. 39 (12): 1568-1579 [摘要] ( 90 ) [HTML 1KB] [ PDF 4199KB] ( 103 )
1580 马鹏飞, 张安兵, 王贺封, 辛会超, 刘粉粉
基于改进遥感生态指数的矿区生态环境监测及驱动因素分析
针对研究区大气环境状况,在遥感生态指数(RSEI,IRSE)绿度、湿度、干度和热度指标的基础上加入了PM2.5浓度,构建新型遥感生态指数(IRSE,new),对2001-2020年矿区生态环境进行监测及驱动因素分析。结果表明:(1)新型遥感生态指数模型能较为真实地反映研究区生态环境状况,20 a间研究区生态环境质量呈现波动变化。2009年前生态环境质量略有下降,之后呈现总体变好趋势,IRSE,new等级以中等和较优为主,生态环境趋于平稳。(2)生态环境退化的区域大多分布在研究区中部和东部,主要归因于城镇的扩张;改善区域主要分布在西部,受益于人类活动干扰较少及政府的生态优先政策等,该地区的生态环境状况有了显著改善。(3)单独分析研究区水体环境质量状况发现,水体与陆地变化区域生态环境等级为中等偏优,整体生态环境良好。(4)矿区生态环境质量受降雨、气温、坡度和人类活动等驱动因素的共同作用,政府对生态环境的治理与保护措施取得了积极成效。
2023 Vol. 39 (12): 1580-1590 [摘要] ( 55 ) [HTML 1KB] [ PDF 5541KB] ( 85 )
1591 郑艳艳, 贺凯, 孟华旦尚, 德吉, 郭小芳
纳木措沿岸区可培养细菌多样性季节差异及其理化影响因素
为开展纳木措水体可培养细菌多样性的季节变化研究,分别于2020年夏季、2021年春季及2021年秋季对纳木措沿岸水体进行采集。采用涂布平板法和平板四区划线法分离纯化水体中可培养细菌,使用16S rDNA基因测序技术结合经典分类方法对所得菌株进行鉴定,并运用相关统计软件进行数据处理与分析。从纳木措3个季节水样中共分离得到1 877株可培养细菌,隶属于4门7纲15目26科34属87种。细菌总丰度在夏季最高、秋季最低,而Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数及Pielou均匀度指数均在秋季最高、夏季最低;主坐标分析(PCoA)等分析结果共同表明,春夏间细菌群落结构相似度较高;主成分分析结果表明,对各季节细菌群落分布影响最大的水质理化参数是总溶解固体量;Mantel检验结果表明,各季节间总溶解固体量、温度、化学需氧量和浊度的差异与细菌群落结构的差异呈极显著相关(P<0.001)。研究结果初步探究了纳木措水体可培养细菌物种多样性的季节变化,对青藏高原湖泊生态系统的保护及细菌资源的开发利用具有重要意义。
2023 Vol. 39 (12): 1591-1600 [摘要] ( 47 ) [HTML 1KB] [ PDF 1806KB] ( 154 )
1601 高承芳, 陈冬金, 辛清武, 应朝阳
林下草地放牧河田鸡对林地土壤化学性状和微生物菌群的影响
福建省长汀县地方家禽良种河田鸡长期以林下放牧为主,但传统的林下高密度、连续放牧方式会对生态环境造成破坏,因此开展放牧时间、放牧方式对林地土壤理化性状及微生物菌群影响的研究,以期明确河田鸡适宜的放牧时间及放牧方式。采用常规化学性状分析方法及16S rDNA测序,对林下自然生草(A组)、林下人工种草(B组)2种放牧方式及3种放牧时间条件下放牧结束后的林地土壤进行化学性状和微生物多样性的测定分析。结果显示,土壤化学性状受放牧方式的影响较大,B组土壤SOM、TN、AP、AK、NO3--N与NH4+-N含量均显著高于A组;随着放牧时间增加,A组与B组土壤SOM和AK含量呈逐渐增加趋势,AP含量呈先上升后下降趋势,在60 d时表现出最高值,NO3--N与NH4+-N含量表现出下降趋势。A组土壤微生物多样性指数菌种丰富度指数、香农威纳多样性指数与辛普森多样性指数受放牧时间影响较大,B组变化幅度不明显。A组优势菌群为放线菌门、拟杆菌门、绿弯菌门和厚壁菌门,B组优势菌群为芽单胞菌门、变形菌门和酸杆菌门。研究结果表明,林下人工种草放牧60 d,土壤化学性状因子相对含量较高,微生物多样性较丰富,且以芽单胞菌门、变形菌门和酸杆菌门等菌群为主。
2023 Vol. 39 (12): 1601-1609 [摘要] ( 57 ) [HTML 1KB] [ PDF 901KB] ( 57 )
污染控制与修复
1610 张玲玉, 陈光蕾, 赵洪猛, 邬立伍, 陈浩, 于云飞, 叶文玲, 汪玉
基于微生物化学计量学研究有机肥促进稻田土壤磷转化的作用
为了研究有机肥对稻田土壤磷组分的影响以及微生物化学计量学在土壤磷转化过程中的作用,开展了基于不同氮施用量的有机肥100%替代化肥试验,包括0(N0)、75(N75)、150(N150)、225(N225)和300 kg·hm-2(N300)5个处理,分析了水稻不同生育期土壤磷组分和微生物量碳氮磷含量的变化及其相互关系。结果表明:施用有机肥第3年,与不施肥处理相比,所有有机肥处理在水稻苗期与收获期均增加了土壤速效磷含量(12.9%~153%)以及总磷含量(5.80%~40.6%)。进一步分析土壤磷组分变化发现,有机肥处理主要增加了土壤可利用态磷(树脂提取态磷、碳酸氢钠提取态无机磷、碳酸氢钠提取态有机磷)、次生矿物磷(氢氧化钠提取态无机磷、氢氧化钠提取态有机磷)及有机磷(活性有机磷、中等活性有机磷、稳态有机磷)含量,增长率分别为37.3%~142%、7.50%~41.3%和3.41%~32.2%;但随着有机肥施用量的增多(N225和N300),土壤有效磷(包括速效磷及可利用态磷)含量未呈梯度增加。通过冗余分析及Pearson相关性分析发现,稻季苗期土壤微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)含量与土壤速效磷、可利用态磷、次生矿物磷及活性有机磷含量呈显著负相关(P<0.05),而收获期土壤微生物量磷(MBP)、土壤速效磷(Olsen-P)及土壤无机磷含量呈显著正相关(P<0.05)。在水稻苗期,微生物化学计量比(MBC/MBP和MBN/MBP)与土壤活性有机磷含量呈显著负相关(P<0.05),而在水稻收获期,微生物化学计量比(MBC/MBP和MBN/MBP)与土壤Olsen-P和无机磷含量呈显著负相关(P<0.05),表明微生物化学计量的变化显著影响土壤有效磷和有机磷含量,促进了土壤有机磷向有效磷的转化。
2023 Vol. 39 (12): 1610-1618 [摘要] ( 59 ) [HTML 1KB] [ PDF 1657KB] ( 96 )
1619 张新星, 王珊珊, 梁文旭, 文丽青, 张伟涛, 高志岭
Meta分析固液分离技术对养殖废弃物分离效率及气体排放的影响
固液分离技术被广泛应用于养殖场畜禽粪污的管理,笔者选取36篇已发表的文章进行了全面的Meta分析,以评估不同分离技术的分离效率及其对气体排放的影响。结果表明,螺旋挤压及离心技术是应用最普遍的2种技术,且离心技术具有更高的分离效率(EX-SF);粪污各指标分离效率随干物质含量的增加而增加;结合干物质分离效率和去除效率的频率分布特征,将分离技术按效率进行了分类,高效率组中固体组分的鲜重(FM)、干物质(DM)、挥发性固体(VS)、总氮(TN)、总铵态氮(TAN)、总磷(TP)及总钾(TK)含量的分离效率分别是低效率组的2.5、1.9、1.6、3.1、5.2、2.3及3.1倍;固液分离技术显著降低了甲烷(CH4)(34.4%~67.9%)及温室气体(GHG)(38.9%~60.7%)的排放,且高效率组相较于低效率组具有更高的气体减排潜力。研究对实际生产中预测不同分离技术的效率及环境影响提供了理论依据,并对粪污分离后的安全利用具有重要参考价值。
2023 Vol. 39 (12): 1619-1628 [摘要] ( 46 ) [HTML 1KB] [ PDF 1317KB] ( 53 )
1629 龙亚欧, 邱子健, 胡明成, 赵李佳, 李天玲, 高南, 妹尾啓史, 申卫收
氮肥减量配施铁粉对稻麦轮作农田活性氮损失的影响
稻麦轮作农田是氨挥发、氧化亚氮(N2O)排放和硝酸盐淋溶的重要来源。虽然减少氮肥用量能降低氮环境负效应,但会带来作物减产的风险。施用铁粉可刺激水稻田土壤铁还原细菌生长,增强其固氮活性。研究设置传统施氮量100%N、传统施氮量80%N、传统施氮量80%N+Fe、传统施氮量60%N、传统施氮量60%N+Fe、不施氮0%N、不施氮0%N+Fe共7个处理,通过田间原位试验研究氮肥减施和配施铁粉对作物产量、氨挥发、N2O排放和硝酸盐淋溶的影响。结果表明,2021年麦季80%N+Fe处理的小麦产量较80%N处理提高了9.70%,水稻产量与传统施氮量处理相当,减氮20%配施铁粉具有稳产、增产的效果。水稻田氨挥发随着氮肥用量减少而明显降低(P<0.05);80%N+Fe处理与传统施氮量相比则进一步降低了累积氨挥发量与氨挥发强度(P<0.05),降幅分别为50.99%和47.41%。2021年麦季80%N+Fe处理的N2O排放量较80%N处理显著降低78.16%(P<0.05),稻季与传统施氮量相比降低18.27%。同时,80%N+Fe处理也降低了土壤深层渗滤液硝态氮淋溶。因此,在传统氮肥用量基础上减氮20%配施Fe能起到作物稳产的效果,这可能是因为施加Fe增强了水稻田铁还原细菌固氮活性。农田氨挥发、N2O排放和硝态氮淋溶减少主要是氮肥减施所致,相应的土壤微生物机理值得进一步探索。
2023 Vol. 39 (12): 1629-1636 [摘要] ( 82 ) [HTML 1KB] [ PDF 1058KB] ( 52 )
1637 黄惠群, 曾和平, 刘西苑
不同电解质对牛粪生物炭吸附-解吸富里酸的影响
为了探讨牛粪生物炭对富里酸(fulvic acid, FA)吸附-解吸的影响,减少FA的流失、提高FA的利用率,采用Langmuir和Freundlic方程、准一级和准二级方程以及颗粒内扩散方程来研究NaCl、Na2SO4和Na3PO4这3种电解质对牛粪生物炭中FA吸附和解吸的影响。结果表明,牛粪生物炭对FA的等温吸附过程符合Langmuir方程,动力学方程符合准二级方程;3种电解质中牛粪生物炭对FA的等温吸附和解吸过程有显著差异,其吸附量和吸附率大小顺序均为NaCl>Na2SO4>Na3PO4,解吸量和解吸率的大小顺序均为Na3PO4>Na2SO4>NaCl,MBC吸附强度与解吸强度也反应了这一规律;3种电解质中牛粪生物炭对FA吸附和解吸动力学过程有显著的差异,其吸附量和吸附率的大小顺序均为NaCl>Na2SO4>Na3PO4,解吸量和解吸率的大小顺序均为Na3PO4>Na2SO4>NaCl。颗粒内扩散方程拟合结果发现,3种电解质中牛粪生物炭对FA的吸附是由表面吸附与颗粒内扩散同步控制。综上,NaCl中牛粪生物炭对FA的吸附效果最好,有利于增强土壤肥力,提高有机污染物的吸附能力,改善生态环境。
2023 Vol. 39 (12): 1637-1645 [摘要] ( 52 ) [HTML 1KB] [ PDF 1224KB] ( 81 )
研究方法
1646 张成林, 古文, 汪贞, 石利利, 王蕾, 杨家新
伸展摇蚊(Chironomus tentans)转录组测序及胰岛素信号通路关键基因序列分析
为了探索基于胰岛素信号通路的无脊椎动物内分泌干扰性基因标志物,以伸展摇蚊(Chironomus tentans)为模式生物,在转录组测序基础上识别胰岛素信号通路中的关键基因,并针对InRPdkAktFoxO等上游基因进行了cDNA全长扩增和氨基酸序列的多物种比对。基于该研究获取的cDNA全长序列,伸展摇蚊InRPdkAktFoxO基因可分别编码含1 436、522、520、470个氨基酸的蛋白序列,序列同源性比对、系统发育树分析结果验证了其进化保守性。伸展摇蚊Ⅰ~Ⅳ龄幼虫、蛹、雌性成虫、雄性成虫中基因相对表达量的实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测结果表明,InRPdkAktFoxO在伸展摇蚊体内的表达趋势相似。Ⅰ龄和Ⅳ龄幼虫的基因表达峰值提示胰岛素信号在Ⅰ龄和Ⅳ龄幼虫中诱导了较快的生长发育速率;雌性成虫InRPdkAktFoxO的表达显著高于雄性,这可能与胰岛素信号参与雌性生殖系统发育有关。
2023 Vol. 39 (12): 1646-1656 [摘要] ( 46 ) [HTML 1KB] [ PDF 9389KB] ( 53 )
总目录
1657
总目录
2023 Vol. 39 (12): 1657-1670 [摘要] ( 23 ) [HTML 1KB] [ PDF 801KB] ( 25 )