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2017年 第33卷 第11期
刊出日期:2017-11-25
  
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生态与农村环境学报. 2017, 33(11):  0-0. 
摘要 ( 123 )   PDF (376KB) ( 841 )  
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区域环境与发展
中国西北干旱地区水资源利用效率及其影响因素
张振龙, 孙慧, 苏洋, 何昭丽
生态与农村环境学报. 2017, 33(11):  961-967.  doi:10.11934/j.issn.1673-4831.2017.11.001
摘要 ( 513 )   HTML   PDF (815KB) ( 1373 )  
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水资源的有效利用是中国西北干旱地区经济社会发展的重要战略问题。利用带有非期望产出的数据包络分析方法测度2004-2015年中国西北干旱区水资源利用效率(ETE),并将其与未考虑非期望产出的水资源利用效率(TE)进行对比,发现ETE值要明显小于TE值,表明传统效率测度方法会高估效率水平;从时间演进来看,2004-2015年间,西北地区水资源利用效率呈快速上升趋势;西北5省区水资源利用效率的省际分布不平衡,陕西、青海、新疆的效率值接近最佳前沿面,甘肃和宁夏效率值低。采用α收敛法分析西北5省区水资源利用效率的收敛性,发现不仅无收敛趋势,反而呈发散状态,表明未来区域水资源利用效率差距将进一步拉大。借助Tobit模型分析西北地区水资源利用效率的影响因素,发现经济发展水平、产业结构、城镇化水平和水资源禀赋对水资源利用效率有正向影响,政府干预为负向影响。

基于脱钩理论的城市化水平与耕地安全水平的近程耦合关系研究
陆文勋, 李峥, 孙鹏举, 蔡志毅, 李杨帆, 郭青海
生态与农村环境学报. 2017, 33(11):  968-974.  doi:10.11934/j.issn.1673-4831.2017.11.002
摘要 ( 338 )   HTML   PDF (926KB) ( 1212 )  
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当前我国快速城市化推进对半城市化、农村等近程区域分布的耕地产生直接、强烈的影响,也对耕地安全造成强大的胁迫效应。为此,构建城市化-耕地安全综合评价指标体系,分别计算城市化指数和耕地安全胁迫指数,并基于脱钩理论方法对城市化水平与耕地安全水平的近程耦合关系进行量化分析。以江苏省连云港市为例,定量分析2000-2014年间其城市化水平与耕地安全的脱钩-耦合关系及耕地安全对城市化进程的响应程度。结果表明,2000-2014年间,连云港市城市化指数持续增高,耕地安全胁迫指数波动降低;2000-2007年为强脱钩、弱脱钩、扩张负脱钩及扩张脱钩的波动状态;2008-2014年呈更加强烈的波动状态,包括2008-2012年的强脱钩和2013年的扩张负脱钩状态,这反映出区域发展规划、土地利用规划和城市总体规划的实施对这一典型近程耦合系统产生了较大影响。研究期内连云港市城市化水平大幅提高,耕地安全所受胁迫程度不断降低,两者虽总体呈强脱钩关系,但仍需注意近程耦合结果波动性较大所揭示的不确定性问题,需要谨慎权衡城市化相关政策对耕地安全的影响。与过去的宏观、单一指标模型相比,基于近程耦合关系提出的多指标脱钩-耦合模型更具综合性,能更加全面、精细化分析快速城市化进程与耕地安全保护之间的复杂关系,为半城市化地区景观安全格局评估提供支撑,为城市化与耕地保护之间的协调发展提供决策支持。

石家庄市冬季PM2.5污染特征、成因及潜在源区分析
陈飞, 张小华, 于洪霞, 张慧, 高吉喜
生态与农村环境学报. 2017, 33(11):  975-982.  doi:10.11934/j.issn.1673-4831.2017.11.003
摘要 ( 634 )   HTML   PDF (3069KB) ( 1198 )  
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对石家庄市2016年1月18-22日出现的PM2.5污染过程进行研究,选择3个不同地区采用中流量采样器分别采集PM2.5和PM10样品,测定PM2.5质量浓度及其化学组分(含碳组分、水溶性离子和无机元素),分析PM2.5污染天气的污染特征和引起污染的气象因素,结合后向轨迹模型(HYSPLIT)分析污染的主要潜在源区。结果显示,在采样期间3个点的PM2.5平均质量浓度分别为113、131和119 μg·m-3,PM2.5浓度高值出现在早晨和午夜,冬季京津冀地区农村散煤燃烧也是大气污染的主要原因。有机碳(OC)最大质量浓度值为218.37 μg·m-3,无机碳(EC)最大质量浓度值为21.22 μg·m-3。污染过程中3个点的地壳元素(Na、Ca、Mg、Al、K和Fe)质量浓度变化范围为27.19~60.03 μg·m-3,占总无机元素的96.5%,表明交通源、道路扬尘和煤炭燃烧是此次石家庄市PM2.5污染的主要贡献源类。较高的相对湿度和弱风速也会加速二次粒子的生成和颗粒物吸湿增长。潜在源分析表明,石家庄市PM2.5污染主要受来源于北京和天津的气团影响,同时潜在源贡献(PSCF)分析表明河北省是影响石家庄市环境空气质量的最主要潜在源区。

自然保护与生态
天宝岩长苞铁杉倒木微生物生物量和可溶性有机碳氮的变化
肖石红, 何东进, 刘进山, 吴建勤, 蔡昌棠, 游巍斌, 沈云强, 简立燕, 严思晓
生态与农村环境学报. 2017, 33(11):  983-991.  doi:10.11934/j.issn.1673-4831.2017.11.004
摘要 ( 519 )   HTML   PDF (991KB) ( 1719 )  
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倒木是森林生态系统重要的碳库和养分库,测定倒木分解过程中微生物生物量和可溶性有机碳氮含量对于深入了解倒木分解机理具有重要意义。以天宝岩国家级自然保护区5个腐烂等级长苞铁杉(Tsuga longibracteata)倒木为研究对象,分析其树皮、边材和心材微生物生物量碳氮、可溶性有机碳氮含量以及碳氮比,结果表明:(1)长苞铁杉倒木含水率w为7.41%~63.27%,有机碳、全氮和全磷含量分别为311.66~564.87、2.34~5.82和0.09~0.35 g·kg-1;(2)高腐烂等级倒木(Ⅳ级和Ⅴ级)微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)含量均表现为心材 > 边材 > 树皮;(3)5个腐烂等级倒木边材和心材可溶性有机碳(DOC)含量均高于树皮,除第Ⅱ腐烂等级外,其他腐烂等级倒木心材可溶性有机氮(DON)含量均高于树皮和边材;(4)不同腐烂等级倒木心材微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)变化较大,而不同腐烂等级倒木可溶性有机碳氮比(DOC/DON)则表现为边材变化较大;(5)倒木部位、腐烂等级及交互作用对其MBC、MBN、DOC、DON、MBC/MBN和DOC/DON均有极显著影响(P<0.01);(6)倒木MBC含量与含水率呈极显著正相关(P<0.01),DOC和DON含量也与含水率呈极显著正相关(P<0.01),MBC/MBN和DOC/DON与全磷含量呈显著负相关(P<0.05)。研究表明,倒木分解过程中微生物生物量碳氮和可溶性有机碳氮含量变化受其含水率影响较大。

基于高通量测序的冬季太湖竺山湾浮游细菌和沉积物细菌群落结构和多样性研究
薛银刚, 江晓栋, 孙萌, 刘菲, 滕加泉, 耿金菊, 谢文理, 张皓
生态与农村环境学报. 2017, 33(11):  992-1000.  doi:10.11934/j.issn.1673-4831.2017.11.005
摘要 ( 471 )   HTML   PDF (1508KB) ( 1171 )  
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为了探究太湖竺山湾浮游细菌及沉积物细菌群落的结构及多样性变化,考察细菌与环境因子之间的生态耦合关系,基于16S rRNA基因的高通量测序技术,研究冬季太湖竺山湾的浮游细菌和沉积物细菌群落结构和多样性,对相对丰度排名居前10位的优势浮游细菌属与pH值、溶解氧浓度、叶绿素a浓度、藻密度、总氮浓度和总磷浓度等环境因子进行冗余分析。结果表明,从门水平来看,水样和沉积物中蓝藻细菌门(Cyanobacteria)平均相对丰度均较高,分别为46.95%和22.19%;从纲水平来看,水样中的优势细菌主要为未分类的放线菌纲(unidentified Actinobacteria)和未分类的蓝藻细菌纲(unidentified Cyanobacteria),相对丰度分别为31.87%和30.46%,而沉积物中则主要为Chloroplast (14.34%)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria,10.97%)和硝化螺旋菌纲(Nitrospira,9.89%);从属水平来看,水样中微囊藻属(Microcystis)占优势,其次为hgcI clade,沉积物中微囊藻属和未分类的硝化螺旋菌属(unidentified Nitrospiraceae)占优势。通过研究发现水体中微囊藻属相对丰度最高,且与藻密度、溶解氧浓度和pH值呈正相关。

不同土地利用方式及增温对农业土壤N2O排放的非加和效应
陶宝先, 张保华
生态与农村环境学报. 2017, 33(11):  1001-1006.  doi:10.11934/j.issn.1673-4831.2017.11.006
摘要 ( 468 )   HTML   PDF (883KB) ( 867 )  
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土地利用方式和温度是影响土壤N2O排放的重要因素,有必要深入研究土地利用方式变化及增温对农业土壤N2O排放的交互作用。以山东省寿光市为例,利用长期(400 d)培养实验,研究土地利用方式变化(农田、种植6及12 a设施菜地、荒废12 a设施菜地)及温度对土壤N2O排放的交互作用。结果表明,升温及农田变为设施菜地显著促进土壤N2O排放(P<0.05),且种植6 a设施菜地土壤N2O排放水平显著高于种植12 a设施菜地(P<0.05),荒废设施菜地N2O排放水平较农田显著降低(P<0.05)。相对于农田,种植6 a设施菜地土壤N2O排放温度敏感性系数(Q10)显著增加,但荒废设施菜地Q10显著降低(P<0.05),种植12 a设施菜地Q10值与农田相比无显著差异。此外,农田变为种植6 a设施菜地与增温对土壤N2O排放产生正效应(synergistic effect),种植年限延长至12 a时交互作用变为加和效应(additive effect),设施菜地荒废后交互作用变为负效应(antagonistic effect)。这是因为农田变为设施菜地及设施菜地荒废后土壤N2O排放Q10值改变所致。这表明当研究单因素对土壤N2O排放的影响和评估多因素的综合影响时,可能会低估或高估其排放水平。

鄱阳湖南矶湿地净生态系统CO2交换量的日变化特征
王莉莉, 杨涛, 高晨, 高丹, 卢成芳, 王野乔
生态与农村环境学报. 2017, 33(11):  1007-1012.  doi:10.11934/j.issn.1673-4831.2017.11.007
摘要 ( 326 )   HTML   PDF (966KB) ( 830 )  
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利用涡度相关技术分未淹水期和淹水期对2015年4月-2016年10月鄱阳湖南矶湿地净生态系统CO2交换量(net ecosystem CO2 exchange,NEE)进行观测,分析其日变化特征和影响因子。结果表明:在未淹水期,湿地NEE日变化呈现"U"型分布特征,日间最大CO2吸收量为18.24 μmol·m-2·s-1,夜间最大CO2释放量为24.92 μmol·m-2·s-1。在淹水期,除较高洲滩及湖岸高地外,植被被水面覆盖,湿地NEE日变化无明显特征,日间最大CO2吸收量为2.29 μmol·m-2·s-1,夜间最大CO2释放量为12.66 μmol·m-2·s-1。相关分析和主成分分析表明在未淹水期南矶湿地日间NEE月平均日变化与光量子通量密度相关性最高,与气温、降水、土壤含水量和土壤温度的相关性次之,夜间NEE月平均日变化与气温、土壤温度和土壤含水量相关性较高。在淹水期,南矶湿地日间NEE月平均日变化与光量子通量密度、土壤含水量有关,夜间变化与土壤温度、土壤含水量和气温有关。

贵州织金洞CO2浓度不同时间尺度变化及其影响因子分析
张结, 周忠发, 潘艳喜, 殷超, 汪炎林, 田衷珲
生态与农村环境学报. 2017, 33(11):  1013-1022.  doi:10.11934/j.issn.1673-4831.2017.11.008
摘要 ( 536 )   HTML   PDF (3296KB) ( 830 )  
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作为影响洞穴沉积物沉积的重要因素,洞穴空气CO2浓度对洞穴次生沉积物景观的稳定性以及旅游环境的舒适性具有重要影响。通过对贵州织金洞2015年1月至2016年6月连续18个月的洞内外环境(CO2浓度和温湿度)、水文地球化学指标、洞顶上覆土壤CO2浓度、降水量和游客数量等要素的监测,并结合2015年"十一"期间洞穴空气环境连续5昼夜的系统监测,探讨织金洞洞穴空气CO2浓度时空变化特征及其控制因素,结果显示:(1)在空间尺度上,织金洞CO2浓度呈现明显的空间变化,从洞口至洞内深处,CO2浓度呈非线性上升,至洞内越深CO2浓度变化越稳定。这主要是洞内外气流交换作用程度、洞道结构、洞内海拔差异等因素综合导致的;(2)季节变化上,织金洞洞内空气CO2浓度总体上存在明显的雨季高旱季低的特点,这主要受旅游活动和岩溶作用吸收大量上覆土壤CO2、滴水、池水脱气作用等因素控制;日际和昼夜变化上,"十一"期间随着进入洞内游客数量的增加,CO2浓度白天较夜间高,随着游客数量不断攀升,CO2浓度总体呈上升趋势;温湿度对洞内空气CO2浓度变化有一定的调控作用,但相对较弱。(3)总体上CO2浓度变化主要是由洞内外气流交换作用(通风效应)、洞道结构、旅游活动以及洞外自然环境的变化和岩溶作用等要素相互耦合的结果。因此在洞穴环境保护方面需要综合考虑各方面要素,通过科学管理促进洞穴旅游的可持续发展。

污染控制与修复
碱蓬(Suaeda glauca)对不同程度富营养化养殖海水的净化效果
常雅军, 张亚, 刘晓静, 李乃伟, 杜凤凤, 姚东瑞
生态与农村环境学报. 2017, 33(11):  1023-1028.  doi:10.11934/j.issn.1673-4831.2017.11.009
摘要 ( 470 )   HTML   PDF (935KB) ( 1126 )  
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针对目前沿海滩涂规模化水产养殖引起的水体富营养化问题,根据江苏滩涂水产养殖的尾水特征,利用室内模拟方法和水培实验,研究碱蓬(Suaeda glauca)在不同程度富营养化养殖海水中的生长特性及其对水体氮、磷的去除效果。结果表明,实验期间,碱蓬在高富营养化水体(TN和TP浓度分别为2.4和0.05 mmol·L-1)中的干、鲜重增量最大,与生长在中富营养化(TN和TP浓度分别为1.6和0.03 mmol·L-1)、低富营养化(TN和TP浓度分别为0.8和0.01 mmol·L-1)水体中的碱蓬生物量差异显著(P<0.05)。碱蓬对滩涂水产养殖尾水的氮、磷去除率随水体氮、磷浓度的增加而降低,氮、磷去除率分别达73.2%和74.4%以上。对不同程度富营养化养殖海水中碱蓬各器官的生物量,氮、磷含量与积累量进行分析,结果表明,碱蓬作为在滨海盐渍化土壤中生长的一年生优势物种,具有对滩涂养殖尾水进行生物改良的潜力。

营养盐与四环素对苦草生理生化特性的联合影响
丁程成, 崔益斌, 杭小帅, 凌梦丹, 李维新
生态与农村环境学报. 2017, 33(11):  1029-1034.  doi:10.11934/j.issn.1673-4831.2017.11.010
摘要 ( 418 )   HTML   PDF (997KB) ( 848 )  
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通过室内模拟,研究不同氮磷营养水平(中营养、富营养和超富营养)和不同质量浓度(0、0.1、0.2、0.5 mg·L-1)四环素复合水体中,沉水植物苦草(Vallisneria natans)的可溶性蛋白、过氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量以及叶绿素(Chl)含量的变化响应。结果表明,四环素和氮磷联合作用对可溶性蛋白、SOD、Chl-a和Chl-b的影响显著,超富营养组和0.5 mg·L-1四环素联合作用对苦草可溶性蛋白含量影响最显著,其含量为同一营养组中CK的47.4%;超富营养组和0.2 mg·L-1四环素的联合作用对SOD活性有显著增强作用,其SOD活性为同一营养组中CK的1.45倍;中营养组和0.5 mg·L-1四环素联合作用对苦草Chl-a、Chl-b含量的影响最显著,其含量分别是同一营养组中CK的75.7%和64.6%。

不同改良剂材料对双季稻田砷污染阻控的影响
柳开楼, 胡惠文, 周利军, 陈燕, 余跑兰, 叶会财, 徐小林, 胡志华, 黄庆海, 李大明, 余喜初, 谭武贵
生态与农村环境学报. 2017, 33(11):  1035-1041.  doi:10.11934/j.issn.1673-4831.2017.11.011
摘要 ( 361 )   HTML   PDF (968KB) ( 853 )  
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探讨比表面积大、孔隙多和吸附性强的生物黑炭和生物源石灰(牡蛎壳粉)配施对酸性水稻土砷(As)污染的阻控效果,从而为该区域土壤的As污染治理提供技术参考。通过盆栽试验,比较不同有机肥(猪粪和生物黑炭)与石灰(矿物源石灰和牡蛎壳粉)配施对As污染水稻土[w(As)为40 mg·kg-1]的阻控效果,分析了土壤有效As含量,水稻秸秆、籽粒和大米中As含量的变化,并探讨了土壤有效As含量与水稻As吸收的量化关系。结果表明:与CK处理相比,猪粪配施矿物源石灰及牡蛎壳粉条件下土壤w(有效As)降低29.1%~57.0%,生物黑炭配施矿物源石灰及生物石灰条件下土壤w(有效As)下降35.1%~65.9%;而土壤w(有效As)的降低进一步阻控了水稻秸秆、籽粒和大米中As累积。其中,生物黑炭配施牡蛎壳粉处理的效果最好,其秸秆、籽粒和大米中w(As)分别降低67.6%~68.5%、66.6%~67.8%和76.0%~76.9%。进一步分析发现,土壤有效As含量与水稻As吸收量可以用指数方程较好地拟合(R2>0.75,P<0.01)。因此,对于酸性水稻土,生物黑炭和牡蛎壳粉可以通过降低土壤有效As来快速阻控水稻秸秆、籽粒和大米对As的吸收,但当土壤w(有效As)小于30 mg·kg-1时,施用改良剂降低土壤As含量的效果不明显。

研究方法
基于森林资源清查数据的区域生物多样性评价方法:以北京市为例
刘春兰, 陈龙, 乔青, 马明睿, 裴厦, 王海华, 宁杨翠, 张继平
生态与农村环境学报. 2017, 33(11):  1042-1048.  doi:10.11934/j.issn.1673-4831.2017.11.012
摘要 ( 424 )   HTML   PDF (2151KB) ( 907 )  
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随着人类活动影响的加剧,生物多样性急剧丧失,如何遏制生物多样性的持续下降成为可持续发展所面临的严峻挑战,实际工作中迫切需要准确而快速地对区域生物多样性进行评估。以森林资源清查数据为基础,构建一套区域尺度陆地生物多样性的评价指标体系,并以北京市为案例区进行评价。依据生物多样性的评价结果,坚持连续性和完整性原则,以小班为单元,以高分辨率遥感影像为辅助,人工识别得到8个生物多样性热点区。热点区面积共计约3 791 km2,约占北京市国土面积的23%,全部位于北部和西部山区。结果表明,评价结果较好地反映了北京市生物多样性状况,所识别的热点区与物种调查结果相吻合,也涵盖了现有自然保护区。同时利用现有保护地和遥感影像,识别生物多样性空缺区和生态廊道的潜在分布区,形成生物多样性一张图。该方法简单成熟,无需复杂的专业背景,所用数据为各地基础调查数据,可为区域尺度的生物多样性评估,特别是缺乏生物多样性专业人才和物种调查数据的区域提供方法借鉴,在生物多样性保护工作中具有实际应用意义;同时以小班为单元的划界方法解决了一般规划落实难的问题,也可为政府部门的决策提供依据。

优化赋权模糊综合评价法对耕地土壤重金属污染的风险评价
邱孟龙, 王琦, 刘黎明, 刚毅
生态与农村环境学报. 2017, 33(11):  1049-1056.  doi:10.11934/j.issn.1673-4831.2017.11.013
摘要 ( 351 )   HTML   PDF (4353KB) ( 788 )  
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为了对工业发达区耕地土壤重金属污染风险进行科学评价,在综合考虑风险模糊性及其概念的基础上,构建了优化赋权模糊综合评价法对耕地土壤重金属污染的风险评价模型,并进行风险影响因素分析。以珠江三角洲为例进行实证研究,结果表明,广州市、东莞市、中山市和江门市最大隶属度原则低效,其风险等级值分别为2.8、2.5、2.4和2.4;深圳市、珠海市、佛山市和惠州市最大隶属度原则有效,最大隶属度分别为0.50(3级)、0.47(2级)、0.46(3级)和0.63(2级)。说明受到人为干扰相对较强的广州市、深圳市、佛山市和东莞市的风险较高,达到3级(中险)水平,而干扰相对较轻的珠海市、惠州市、中山市和江门市均处于2级(轻险)水平。影响因素分析表明,不同行政区内的主导风险因素不同。研究结果可为风险管理策略及其优先管理顺序的确定提供科学依据。