基于对1458个自然保护区内高等植物数据的分析,将我国36866种高等植物的就地保护水平划分为有效保护、较好保护、一般保护、较少保护、保护状况不明、未受保护和未予评价7个等级,并对各高等植物的就地保护状况进行了逐一评价。结果表明,28385种高等植物在自然保护区内得到不同程度的就地保护,占评价高等植物总数(不含仅分布于港澳台地区的高等植物,下同)的81.25%;保护状况不明或未受保护的高等植物有6552种,占评价高等植物总数的18.75%。另外,仅分布于中国港澳台地区的高等植物有1929种,约占我国高等植物总数(36866种)的5.23%。该研究在类群水平上分别对被子植物、裸子植物、蕨类植物和苔藓植物的就地保护成效进行评价,并为我国高等植物的就地保护提出有针对性的对策建议。

自然保护区被公认为是生物多样性就地保护最有效的方式。通过分析我国野生脊椎动物种群特征及其在自然保护区内的分布情况,对3632种脊椎动物的就地保护状况进行评估,结果表明,在自然保护区内23.49%的物种得到有效保护,8.59%的物种得到较好保护,14.92%的物种得到一般保护,47.66%的物种得到较少保护,0.28%的物种未受保护,0.94%的物种保护状况不明,另有4.13%的物种未予评估。虽然有94.66%的脊椎动物在保护区内得到不同程度的保护,但保护状况良好的比例明显偏低,多数物种的保护状况堪忧。为加强脊椎动物的就地保护,应进一步优化自然保护区布局,重点加强对小种群物种的保护。

通过对中国1458个自然保护区综合科学考察报告和总体规划等资料的分析,对中国自然保护区内自然遗迹的就地保护状况进行了调查。调查结果显示,将自然遗迹列为主要保护对象的保护区共220个,所保护的自然遗迹涵盖了3大类12类35个亚类,占总大类的100%,总类的92%,总亚类的76%,自然遗迹就地保护网络体系已初步形成。同时就我国自然保护区内自然遗迹保护存在的发展速度缓慢、空间布局不均衡、类型结构不合理和认识程度不够等问题进行探讨,并提出相应的对策建议。

自然保护区的建立为生物多样性就地保护提供了最基本的保障。随着我国保护力度的加强,社区发展与资源保护的矛盾日益凸显,如何协调好保护与发展的矛盾已成为自然保护区管理的核心工作之一。基于自然保护区基础调查项目,并结合历年研究资料,综合分析了我国自然保护区内社区居民分布状况及其对自然保护区的影响。结果表明,截至2014年底,全国1657个已界定范围边界的自然保护区内共分布有居民1256万人,平均人口密度约为0.1人·hm^-2;社区居民对自然保护区的影响主要涉及土地资源、野生动植物及环境质量等。该研究系统地厘清了我国自然保护区社区居民的分布状况及其对自然保护区的影响方式,这对于制定相关保护管理政策以及促进自然保护区与社区经济的协调发展具有十分重要的意义。

在问卷调查的基础上,对中国自然保护区开展生态旅游活动的数量、规模和分布格局等现状进行研究。结果表明,有563个自然保护区开展了生态旅游活动,其中国家级自然保护区有141个,地方级自然保护区有422个。不同省级行政区域和不同地理片区间生态旅游的开展状况有明显差异。开展生态旅游保护区数量最多的3个省级行政区域分别为江西省、云南省和山东省;开展生态旅游数量最多的前10个省级行政区域共有352个保护区,占我国开展生态旅游保护区总数的62.5%。生态旅游规模开展最大的3个地理区域分别为西南、中南和华北地区,其中西南地区生态旅游规模和收入远高于其他区域,分别占全国生态旅游总规模和总收入的34.7%和64.3%。

由于现行管理体制不健全以及相关法规制度的缺失,目前自然保护区管理机构的设置很不统一,不同自然保护区级别、不同主管部门以及不同地区之间保护区管理机构建设存在较为明显的差异。通过对保护区管理机构建设现状进行调查和分析,针对机构存在的设置不规范、性质不明确和经费无保障等问题进行探讨并提出相关建议对策。

通过问卷调查、咨询自然保护区负责人和文献收集的方式搜集了我国自然保护区经济投入方面的资料,以2013年数据为基础,分析了我国自然保护区资金投入在渠道、规模、水平和使用等方面的现状与存在的问题。结果表明,1262个国家级和省级自然保护区的资金投入规模约为183.88亿元,平均每个自然保护区投入1457.06万元,单位面积的平均投入为13801.42元·km^-2。我国对自然保护区的投入在1999-2009年的10 a间增加2.99倍,2009-2013年的4 a间又增加2.45倍。对比发现,我国国家级自然保护区的资金投入总量略低于美国国家公园,单个国家级自然保护区的投入仅是单个美国国家公园投入的74.8%,国家级自然保护区单位面积的投入仅占美国国家公园单位面积投入的27.0%。资金投入多头掌控、资金投入与经营收入未统筹和资金使用限制不合理等原因导致自然保护区资金投入的整体不足和结构性缺乏。

生态资产是经济社会发展的基础,但生态资产价值在经济社会发展过程中未能真正体现,进而造成生态破坏和环境污染现象屡禁不止。生态资产资本化是实现生态资产增殖的重要途径,也是未来生态保护的发展趋向。通过对资源、资产和资本,以及生态资源、生态资产和生态资本概念的辨析,提出生态资产资本化概念,并讨论了前期投资、生态资本运营、价值实现和生态建设4个资产资本化过程。通过对生态资产资本化意义的解析,认为生态资产资本化是协调自然保护与经济发展的有效手段,是规避资源诅咒现象的合理方法,是实现生态服务价值市场化的坚实基础。

在系统调研相关文献的基础上,分析了美国每日最大污染负荷(total maximum daily loads,TMDL)计划的框架、特点和研究进展,对比美国的先进经验,对我国水污染总量的控制管理和研究现状进行了全面分析,认为污染总量削减考核指标单一、总量控制和减排目标的制定未考虑水环境容量、总量控制和减排未与水质改善挂钩以及管理与科研脱节等是我国目前水污染总量管控存在的主要问题。需加强水质模型、污染负荷与水环境容量计算方面的研究,建立相对客观且可操作性强的污染减排效果评估与考核方案。借鉴TMDL计划,提出了完善我国水污染总量管控技术流程与方案的建议。

生物炭是有机材料在厌氧条件下热解而成的产物。近年来,生物炭因在碳固定、土壤改良和作物产量提高等方面具有较大的应用潜力而引起国内外学者的广泛关注。作为一类新型的土壤改良剂,它能提高土壤有机碳含量及阳离子交换量(CEC),改善土壤保肥持水性能,有益于土壤微生物活动,同时还可吸附抑制对土壤微生物生长有毒的化感物质,为土壤微生物提供有利的栖息场所。但生物炭的效应与生物炭的特性、用量、土壤类型及肥力有关。笔者从生物炭对土壤微生物的影响及其作用机制出发,概述了不同生物质材料及热解温度对生物炭理化性质的影响及生物炭对土壤微生物丰度、群落结构和活性影响的研究进展。未来应重点从生物炭的特性、生物炭与微生物交互作用及生物炭的环境修复等方面深入研究,客观评价生物炭对土壤微生物的作用。

天津芦苇(Phragmites australis)湿地是东亚-澳大利亚候鸟迁徙必经之地,具有重要的生态功能。近几十年来,随着城市化进程的快速发展和人口的增加,天津地区水体咸化、氮污染等问题严重。调查了天津典型湿地七里海、北大港和大黄堡湿地芦苇种群地上部生物量、形态特征及氮、磷营养状况,探讨其与环境氮、磷营养和含盐量的关系,结果表明:(1)天津典型湿地芦苇种群地上部最大生物量变化范围为978~1263 g·m^-2,并未随样地间含盐量和氮含量等环境因子的变化而显著改变;(2)在最大生物量时期(8月),北大港湿地芦苇地上部氮含量和氮储量明显低于七里海和大黄堡;8月北大港湿地芦苇叶片氮磷比为12.48,氮限制植物生长;七里海和大黄堡湿地芦苇叶片氮磷比分别为14.89和15.72,氮、磷共同限制植物生长;(3)当前环境压力显著影响了芦苇地上部氮、磷营养状况。底泥含盐量增加可降低芦苇叶片氮、磷含量;随着底泥氮营养的增加,芦苇茎氮含量呈线性增加;而随着底泥磷营养的增加,芦苇叶和茎磷含量并未增加。虽然天津地表水体氮污染严重,但是氮而非磷成为芦苇生长的主要限制因子,天津芦苇湿地仍然具有吸纳环境氮污染物的潜力。

于2012年7月至2013年7月采集固城湖及其出入湖河道水样,测定水体理化特征指标,探讨固城湖水质时空分布差异,并根据2001-2012年水质监测数据,利用PWQTrend 2010软件分析近年来固城湖及官溪河的水质变化趋势。结果表明:固城湖大湖区、港口河和漆桥河水质较好,丰水期处于轻度富营养化状态;小湖区、养殖区排污口、官溪河和胥河受纳污染负荷较大,丰水期处于中度富营养状态,而枯水期大、小湖区及出入湖河道都处于中营养状态。目前水质主要受氮磷污染的影响,主要污染源为水产养殖;2001-2012年官溪河和小湖区总体上属于Ⅲ~Ⅳ类水质,大湖区则属于Ⅲ类水质,受高淳社会经济发展和环境保护措施的影响,官溪河总氮、总磷浓度呈显著下降趋势,小湖区总氮浓度,大湖区总氮、总磷浓度都呈显著上升趋势,因此合理规划养殖业发展规模和模式,减少各类污染源排放量,是保证固城湖可持续发展的必要措施。

采用典型样地法,对比研究重、中和轻3种强度人为干扰对谢家山润楠(Machilus nanmu)次生林群落结构和物种多样性的影响,采用物种丰富度指数(D)、Simpson优势度指数(H')、Shannon-Wienner多样性指数(H)和均匀度指数(J_SW)来综合衡量群落的物种多样性水平。结果表明:(1)重度干扰群落各层次物种数最少。(2)不同强度人为干扰下润楠次生林的群落结构不同,轻度干扰群落中,在径级Ⅱ[4.0 cm≤胸径(d_b,h) < 8.0 cm]出现数量峰值(74株);中度干扰群落中,在径级Ⅲ(8.0 cm≤d_b,h < 12.0 cm)出现数量峰值(62株);重度干扰群落中,群落结构不稳定,在径级Ⅳ(12.0 cm≤d_b,h < 16.0 cm)出现数量峰值(66株)。(3)随着干扰强度的增加,重要值集中在润楠、黄连木(Pistacia chinensis)和紫苏(Perilla frutescens)等少数物种上。(4)随着干扰强度的加强,灌木层和草本层物种多样性指数均先增加后减小,中度干扰群落灌木层和草本层物种多样性指数明显提高;乔木层各多样性指数均呈下降趋势。

通过对南京南郊马尾松(Pinus massoniana)种群年龄结构的统计,绘制该种群的静态生命表。结果表明,该马尾松种群年龄结构属衰退型;存活曲线为凸形曲线,属Deevey-A型;死亡率和消失率变化规律一致,均在第11龄级(47~49 a)时取得极大值,分别达0.625和0.981。对群落Hegyi竞争指数的计算表明,种内竞争是马尾松种群衰退的主要原因:种内竞争指数占总竞争指数的85.8%,种内平均单木竞争指数为1.71,而种间竞争指数仅占总竞争指数的14.2%。非线性回归结果表明,用林振山种内竞争模型拟合南京南郊马尾松种群数量的衰退规律可以达到较高优度,判定系数为0.759,此地马尾松种群固有出生率为0.105,环境对马尾松的最大容量为31株·(400 m²)^-1。模型稳定性分析表明,马尾松种群虽然处于衰退阶段,但种群不会退出该地区,并将在未来很长时间保持群落优势种的地位,种群密度最终将衰退至9.396株·(400 m²)^-1的稳定状态。

2014年12月至2015年3月,对鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区越冬的鸿雁(Anser cygnoides)和白额雁(Anser albifrons)的行为模式和生境选择进行调查。结果显示,鸿雁和白额雁均以静栖和觅食行为为主,鸿雁的静栖行为比例最大,白额雁的觅食行为比例最大;鸿雁的静栖行为比例极显著高于白额雁,觅食行为比例极显著低于白额雁,警戒和游走行为比例低于白额雁。在行为节律上,鸿雁的觅食高峰出现在14:00-15:00,静栖高峰出现在13:00-14:00;白额雁的觅食行为比例在8:00-9:00、11:00-12:00和16:00-17:00这3个时段较高,静栖行为比例在10:00-11:00、12:00-13:00和16:00-17:00这3个时段较高。觅食时间上的"错峰"将减轻两者对食物资源的激烈竞争以达到共存。在生境的空间选择上,鸿雁的生境选择和离岸距离生态位宽度均高于白额雁,2种大雁的离岸距离生态位重叠度较大,鸿雁主要选择浅水和泥滩,白额雁主要选择草地,2种大雁对生境的离岸距离均集中选择在> 400~500 m区间。2种大雁生境类型选择的分化避免了离岸距离生态位重叠度较大带来的种间竞争,利于种间共存。2种大雁生境的离岸距离主要选择在> 400~500 m区域,这既利于2个物种避免人为干扰,又可满足自身对食物资源的需求。

为探明临港地区开发对滴水湖水环境的影响,利用原子吸收分光光度计(TAS990)、顺序注射双道原子荧光光度计(AFS-9130)和高效液相色谱仪(HPLC)等仪器检测了滴水湖湖区表层湖水及沉积物中重金属和多环芳烃(PAHs)含量,并采用单因子分析、Hakanson潜在风险评价和主成分分析等方法对其污染状况进行风险评价和来源分析。结果表明,Hg是表层湖水中污染最为严重的重金属,Cd和Hg在沉积物中污染最严重;表层湖水中ρ(PAHs)为66~269 ng·L^-1,主要以低分子量PAHs(2~3环)为主;而沉积物(以干重计)中w(PAHs)为46~54 ng·g^-1,主要以高分子量PAHs(4~6环)为主。重金属总体呈高生态风险,沉积物中Cu、Pb和Hg主要来自于潮滩底质,Cd可能来自滴水湖上游的工业活动与生活污水等人为源;PAHs污染轻微,但致癌性PAHs所占比例较高,沉积物中的污染主要来自燃烧源。

生物降解是化学品在环境中的主要去除途径,接种物来源和特性是快速生物降解性测试结果产生差异的重要因素。从广州和贵阳市6家生活污水处理厂采集活性污泥和二级出水,分别培养得到64和52株细菌,共有菌属为气单胞菌(Aeromonas)、芽孢杆菌(Bacillus)和肠杆菌(Enterobacter)。变性梯度凝胶电泳结果显示,广州市3家污水处理厂活性污泥和二级出水条带数量分别为53~58和38~43条;而贵阳市3家污水处理厂分别为29~42和30~42条。6种来源的接种物对易降解的萘甲酸和难降解的4-硝基苄氯生物降解测试结果较一致,接种物来源差异对中等降解性的联苯生物降解结果影响显著,其接种物多样性与生物降解性呈正相关关系。

通过人工气候箱培养试验,研究硝化抑制剂双氰胺(dicyandiamide,DCD)在淮河流域2种主要土壤类型(潮土、砂姜黑土)上的施用效果。通过测定硝态氮和铵态氮含量的相对变化阐明潮土和砂姜黑土中尿素的转化过程,并通过计算硝化抑制率阐明不同DCD添加量条件下硝化抑制强度的变化规律,从而确定不同土壤类型较适宜的DCD添加量。结果表明,潮土和砂姜黑土中添加DCD均能有效缓解铵态氮的硝化作用,且硝化抑制效果随着DCD添加量的增加(2%~10%)而增强。DCD对潮土的最高硝化抑制率可达58.9%,对砂姜黑土的硝化抑制作用较潮土弱,最高硝化抑制率仅为27.4%,且与8% DCD添加量处理之间差异未达显著水平(P<0.05)。潮土在室内培养42 d后w(铵态氮)仍达14.4 mg·kg^-1,而砂姜黑土培养7 d后硝化抑制效果迅速下降,培养21 d时几乎检测不到铵态氮,这表明潮土中DCD与尿素配施可有效延长尿素的肥效,而砂姜黑土中DCD与尿素配施效果较差。

通过振荡淋洗法研究了酒石酸、柠檬酸和苹果酸在不同浓度、淋洗时间和pH值条件下对2种污染农田土壤中镧(La)的去除效率。结果表明,在25℃、200 r·min^-1恒温振荡条件下,3种淋洗剂对人工污染土壤镧的淋洗率均随浓度的增加而增加,随淋洗时间的延长而增加至稳定状态,随着pH值的增加呈先增加后减小趋势。3者的最佳淋洗浓度、时间和pH值分别为0.01 g·mL^-1、4 h和5.0,在此条件下,酒石酸、柠檬酸和苹果酸对w(La)为300 mg·kg^-1人工污染土壤的最佳淋洗率分别为57.13%、62.32%和54.86%,对w(La)为2500 mg·kg^-1人工污染土壤的最佳淋洗率分别为74.39%、77.94%和72.75%,对w(La)为463.6 mg·kg^-1的矿区土壤的最佳淋洗率分别为17.8%、23.7%和24.3%。综合考虑土壤中La的去除效果和成本,选择柠檬酸作为最佳淋洗剂。

以威廉环毛蚓(Pheretima guillemi)为试验生物,研究贵州万山矿区水稻土中汞[w(总汞)为0.14~76 mg·kg^-1,w(甲基汞)为0.65~3.8μg·kg^-1]的生物有效性。暴露试验结果表明,矿区土壤中甲基汞的生物富集因子(BAF)为5.37~17.55,高于无机汞的生物富集因子(0.14~1.14),说明甲基汞生物有效性比无机汞更高,具有潜在的生物放大效应。对蚯蚓体内汞形态的分析表明,蚯蚓体内甲基汞占总汞比例为0.26%~4.23%,高于土壤中甲基汞占总汞比例(< 0.1%)。随着土壤中汞浓度的增加,蚯蚓体内w(无机汞)(0.20~10.20 mg·kg^-1)和w(甲基汞)(7.2~47.8μg·kg^-1)增加。土壤无机汞浓度与蚯蚓体内无机汞浓度之间呈极显著线性相关(P<0.01),但土壤甲基汞浓度与蚯蚓体内甲基汞浓度之间则不存在显著相关关系(P>0.05)。综合文献调研结果,发现土壤无机汞浓度能较好地预测蚯蚓体内无机汞的富集。尽管万山矿区汞被认为是"惰性汞",但研究表明这些汞对蚯蚓仍具有较高的有效性,并可能在陆生生态系统中对蚯蚓捕食者产生潜在的生态风险。

以太平1号蚯蚓(Pheretima)消解生活污泥,并将消解后污泥与土壤按不同比例混合作为彩叶草(Coleus blumei)基质进行盆栽试验,研究了经蚯蚓消解前后污泥理化性质变化及蚯蚓消解后污泥不同配比基质对彩叶草生长的影响。结果表明,经蚯蚓消解后的污泥pH值、含水量、全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾和有机质含量降低,污泥的湿容重下降38.89%,通气孔隙度升高93.91%,其作为栽培基质的性质得到改善。蚯蚓对污泥中重金属有一定的生物富集作用,消解后污泥中Pb、As、Hg和Zn含量下降,Cu和Cd含量升高,但仍符合GB 4284-84《农用污泥中污染物控制标准》中的中性和碱性土壤标准。随着污泥添加量的上升,栽培基质酶活性显著升高,且植株生长形态和生理特性明显优于未消解污泥和对照(100%土壤),表明100%消解后污泥作为栽培基质有利于彩叶草生长。

生态养殖是减缓畜禽养殖污染的重要途径。以武汉银河猪场为例,采用能值分析方法,从资源减量化、环境承载压力和系统生产效率3个方面对该猪场生态养殖系统予以评价,并将其与进行生态养殖之前的单一养猪系统进行对比,结果显示该生态养殖系统在这3个方面均有改善。在资源减量化方面,生态养殖系统的能值自给率(1.77%)略高于单一养猪系统(0.27%),购买能值比率(98.09%)略低于单一养猪系统(99.74%),反馈能值比率(5.69%)和废弃物资源化利用率(5.80%)均高于单一养猪系统(0.00%);在环境承载压力方面,生态养殖系统的环境负荷率(85.72%)低于单一生猪养殖系统(116.04%),系统投入可更新率(56.93%)高于单一养猪系统(50.09%);在生产效率方面,生态养殖系统的净能值产出率(2.07)略高于单一养猪系统(1.93)。同时,生态养殖系统的经济效益比单一养猪系统更高。

国内外已经在生物多样性价值评估方面开展了大量实证研究,但已有评估结果存在较大的差异性,增加了评估结果应用于生物多样性保护政策制定和实施的难度。采用Meta分析方法对国内外生物多样性价值研究结果进行再分析,总结已有研究的特征和趋势,分析和检验研究结果的影响因素。结果显示,评估价值类型、评估方法、评估时间、评估对象所在地的经济发展水平以及评估结果的发表类型等,都会显著影响生物多样性的人均价值量评估结果,而生物多样性的研究尺度以及文献来源对评估结果并无显著影响。建议在利用已有研究成果来评估生物多样性价值时,需要关注Meta分析所给出的评估结果差异性的来源;鉴于国内国际研究并无显著差异,在尚未开展独立价值评估的领域,可以适当借鉴国外已有研究成果。

为拦截地表径流及各类污染物质进入太湖水域,2014年6月在亲水河流域部分河段布设了生物绳,于2014年6-12月进行了同步监测,选取实际监测数据讨论了非度量多维标度(non-metric multidimensional scaling,NMDS)在浮游植物群落结构分析中的运用。分析结果显示,在生物绳运行前期,总氮和总磷浓度下降明显(P<0.01),但后期生物绳处理对营养盐的削减并不显著(P>0.05)。经过生物绳处理后,浮游植物群落结构只在6月和10月与前置库有差别,其他月份差异均不显著,但不同月份间浮游植物群落组成差异显著,说明不同季节的温度变化是引起亲水河调查期间浮游植物群落演替的关键因素。

利用傅里叶变换红外光谱、二维红外相关光谱法和主成分分析方法研究不同硒处理(0、0.2、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、5.0 mg·L^-1)对紫云英地上和地下部物质成分变化的影响,探讨不同浓度硒处理下紫云英化学成分的光谱学差异及微观动力学变化。结果表明:紫云英地上和地下部吸收峰峰形基本没有变化,但吸光度变化较大,说明不同浓度硒对紫云英化学成分改变较小,但对其含量改变较大;紫云英地下部-OH、C-OH和C=O基团和地上部C=O、-OH和-COO基团吸收峰位移变化明显,说明不同浓度硒处理对这些基团有明显影响,它们可与硒的吸收、络合和运输密切相关;紫云英在890~1750 cm^-1区域内基团之间有很强的协同作用或强烈的相互作用,其二维红外相关光谱图差异明显,这表明二维红外相关分析能提供更丰富的结构信息,提高图谱的分辨率,并能捕捉到浓度变化过程中物质体系和分子结构的动态变化,为重金属胁迫下植物耐性机制研究提供有效方法。

以控制除草剂污染为目标,对水稻秸秆进行低温(200和350℃)限氧热解制备生物炭,考察其对异丙甲草胺的吸附和缓释作用。结果表明,热解温度为350℃时制备的生物炭(D350)比表面积为23.2 m²·g^-1,对异丙甲草胺的吸附能力明显高于秸秆原料,与200℃时制备的生物炭(D200)接近。但是,D350生物炭对异丙甲草胺的表面吸附作用更强,且脱附滞后指数(5.35)明显高于D200生物炭(2.07),脱附滞后效应更明显。以生物炭为载体制备的颗粒制剂可延缓除草剂释放,水中释放动力学模型参数n_r值接近Fickian扩散模型的0.50,且释放50%活性成分所需时间(t₅₀)与脱附滞后指数呈正相关。