为清晰了解国内生态修复评价研究现状,基于文献计量和知识图谱可视化方法,以中国知网数据库近30年收录的1 523篇论文为数据来源,对生态修复评价研究的相关文献进行梳理分析。结果表明:(1)生态修复评价研究学科交流强度较小,作者发文量整体不高,作者合作群较少,研究机构中北京林业大学、兰州大学和中国科学院地理科学与资源研究所的贡献较大;(2)生态修复评价研究热点主要集中在生态修复评价类型、不同功能类型评价指标和修复有效性3个部分;(3)生态修复评价研究热点经历3个阶段,每个阶段都具有鲜明时代特征,且均较前一阶段有所深化,前期主要结合实际需求对一些特定生态系统修复效果进行评价研究,中期随着各类生态修复工作开展出现生态修复评价体系研究,近年来研究重点则转向以政策导向和科技融合为支撑的评价工作。该研究可为进一步加强生态修复评价研究提供参考和借鉴。

矿山开采、废弃物排放及污水灌溉等引发区域农田土壤重金属污染,并通过食物链富集、传递,严重威胁人类健康。水稻是重要主食,且极易吸收镉(Cd)和砷(As),已成为Cd、As进入人体的主要膳食来源。因此,通过调控措施降低水稻籽粒Cd、As含量,对保障水稻及其制成品的食用安全与人体健康具有重要的现实意义。概述了降低水稻Cd、As含量的调控措施,主要包括:(1)利用生物质炭、铁盐、肥料等材料钝化土壤中Cd、As,降低其生物有效性,从而降低水稻Cd、As吸收;(2)外源添加硫(S)可消除植物的膜脂过氧化胁迫,促进水稻体内植物络合素等非蛋白巯基形成,将Cd固定在水稻组织器官液泡中,减少其向籽粒的转移,降低籽粒Cd积累;(3)外源添加硅(Si),Si可与亚砷酸盐(As³⁺)形成吸收竞争,降低水稻As吸收;(4)控制稻田水分可改变根际土壤氧化还原状态,影响水稻Cd、As吸收积累,同时根系泌氧促进根表铁膜形成,调控土壤氧化还原状态促进As氧化为砷酸盐(As⁵⁺),增强根表对As⁵⁺的吸附固定,从而降低水稻对As的吸收量;(5)调控转运蛋白表达,敲除Mn转运蛋白基因OsNRAMP5、茎/叶细胞质转运蛋白基因OsLCT1,以及缺失Si外排转运蛋白基因Lsi2,过表达OsHMA3n、OsHMA2、ScAcr3p基因,通过促进As³⁺外排、降低Cd/As³⁺向木质部和籽粒转运等过程降低籽粒Cd、As积累;(6) Cd/As 低累积品种的筛选与培育。通过农艺措施、基因工程、种质资源筛选等多手段结合运用,选育Cd/As低累积、高产量的水稻品种,合理规划种植模式,有效控制水稻对Cd和As的吸收累积,为中、轻度污染土壤的水稻安全生产提供现实可能。

干旱内陆河流域生态环境极其敏感、脆弱,从不同空间尺度阐明内陆河流域各种生态系统服务间的关系,可为流域生态修复和社会经济可持续发展提供科学参考。对讨赖河流域2000和2018年气候调节服务、生物多样性维持服务、土壤保持服务、水资源供给服务、提供美学景观服务、防风固沙服务及食物供给服务7种典型生态系统服务进行评估和分析,采用空间叠置法、叠加分析法、Pearson相关系数法及自组织特征映射(SOFM)神经网络法等,分别从栅格、流域、行政区及服务簇尺度上,对流域生态系统服务间的权衡与协同关系进行测度,并对其空间分布特征进行探讨。结果表明:(1)在栅格尺度上,2000-2018年研究区绝大多数栅格单元生态系统服务间由协同关系转变为权衡关系。(2)在流域尺度上,7种生态系统服务两两之间以协同作用为主,而土壤保持服务分别与水资源供给服务及防风固沙服务间则以权衡作用为主。(3)在行政区尺度上,各县(市、区)生态系统服务间以不同程度的协同作用为主,其中,以气候调节服务与食物供给服务之间的协同程度为最高。(4)在服务簇尺度上,7种生态系统服务的供给能力明显增强,簇内大多数生态系统间的关系由权衡关系转变为协同关系。研究结果可为决策者在不同空间尺度制定适宜的生态-经济协调发展策略提供科学依据。

云南省南部边境热带森林是生态多样性热点区域和重要生态屏障,对该区域土地利用布局进行优化有着重要生态意义。荒野保护的思想与顺应自然的传统生态智慧哲学高度一致。因此,该文将荒野保护的思想与传统生态智慧相结合,提出"荒野智慧",构建荒野保护下的土地利用布局优化模式。采用GeoSOS (geographical simulation and optimization systems)-FLUS模型,设置多种发展驱动力因子作为人类扩张约束条件,将荒野程度作为约束条件变量,对云南省南部边境热带森林区域土地利用变化进行多情景模拟,对比分析人工空间扩张在惯性模式与荒野保护模式下的差异,协调人工空间与荒野空间,提出优化布局方案。结果表明,相较于单纯基于发展惯性的规划布局方案,基于综合发展惯性与荒野保护双重目标的空间布局更符合生态空间保护需求。该研究采用的人工空间与荒野空间协调分析框架可为云南省南部边境热带森林土地利用规划布局优化提供定量决策支撑,并为生态智慧研究提供新的视角。

通过遥感数据准确评估生态环境质量,对区域生态环境保护和可持续发展决策指导具有重大意义。以沣河流域为研究对象,采用Landsat遥感影像提取绿度、湿度、干度和热度指标并耦合成遥感生态指数(RSEI),分析沣河流域近20年生态环境时空变化特征,并通过空间自相关分析研究区生态环境质量空间聚类分布模式,同时采用地理探测器对影响区域生态环境的主导因子和交互因子展开探究。结果表明:(1)2001、2005、2011、2015和2021年沣河流域RSEI均值分别为0.543、0.600、0.634、0.668和0.649,说明研究区生态环境在2001-2015年有所改善,在2015-2021年发生轻微退化。(2)全局莫兰指数(global Moran's I)值范围为0.767~0.887,表明沣河流域生态环境质量空间分布呈现显著正相关性,且高-高(H-H)聚集区分布在滦镇街道等研究区南部地区,低-低(L-L)聚集区主要分布在王寺街道等城市化水平较高的北部地区,近20年L-L聚集区面积呈先明显减少后轻微增加趋势。(3)沣河流域生态环境质量并不是单一因素作用的结果,而是多种因素交互后增强的结果,其中,2015年干度指标与其他因子交互后,其协同作用明显加强,说明地表裸土和建筑面积对沣河流域生态环境影响最大。在未来发展中,沣河流域应合理规划土地利用方式,实现流域经济与自然环境协同发展。

随着城市化进程的加快,城市热岛效应对植被物候的影响受到更多关注。采用MODIS数据和产品(MOD11A2、MCD12Q2和MOD13Q1),并结合其他相关数据分析天山北坡经济带主要城市群--乌鲁木齐-昌吉、石河子-玛纳斯和乌苏-克拉玛依-奎屯区域城市热岛效应和植被物候时空分布特征以及两者之间的关系。结果表明,3个主要城市群中乌鲁木齐-昌吉区域城市热岛强度(UHII)最为明显,热岛强度范围为0.39~2.49℃,整体表现为夜晚热岛强度高于白天。沿城乡梯度方向分布的植被物候具有明显差异性,即城市植被生长开始期(SOS)早于郊区和乡村,植被生长结束期(EOS)晚于郊区和乡村,植被生长季(GSL)长于郊区和乡村。其中,乌鲁木齐-昌吉区域植被SOS最早,EOS最晚,GSL最长。沿城乡梯度分布的植被物候与城市热岛强度呈显著相关性。其中,UHII与△SOS呈显著负相关,与△EOS和△GSL呈高度正相关。夜晚UHII对植被物候影响更明显。研究结果有助于更深入认识天山北坡经济带沿城乡梯度分布的植被物候对城市热岛效应的影响,也可以为改善天山北坡经济带城市群生态环境提供理论依据和参考。

木麻黄(Casuarina equisetifolia)是南麂岛主要保护树种之一。为论证南麂岛防护林建设规划,了解不同环境因子对木麻黄群落的影响,设置了24个群落样方,采用自组织特征映射网络模型(SOM)、多元回归树(MRT)等方法对南麂岛主要防护林树种--木麻黄的生存群落进行排序和分类。结果表明:(1)基于所选取的24个样方,木麻黄群落可被分为4种群落类型,不同分析方法得到的结果基本一致;(2)木麻黄生存群落与土壤含水量和土壤有机质之间的关系密切,表明木麻黄作为防风林树种,对保持水土、防风固沙和改善土壤结构非常重要;(3) SOM和MRT 2种分析方法相结合可以用于植物物种与环境因子之间相关性研究。

为研究江西省齐云山国家级自然保护区的鸟类和兽类多样性,于2017年2月至2019年11月,利用红外相机技术对保护区及其周边地区进行调查。研究期间共布设60个相机监测位点,覆盖60个公里网格,累计29 809个相机工作日,共拍摄到8 167张独立有效照片,鉴定出16种野生兽类和49种野生鸟类,分别隶属4目11科和9目19科,其中包括国家一级保护重点动物2种,国家二级重点保护动物13种;易危种(VU)3种,近危种(NT)2种。相对多度指数(RAI)排前5位的兽类依次为小麂(Muntiacus reevesi)、鼬獾(Melogale moschata)、红腿长吻松鼠(Dremomys pyrrhomerus)、野猪(Sus scrofa)和果子狸(Paguma larvata);排前5位的鸟类依次为白鹇(Lophura nycthemera)、紫啸鸫(Myophonus caeruleus)、灰胸竹鸡(Bambusicola thoracicus)、华南斑胸钩嘴鹛(Erythrogenys swinhoei)和黑领噪鹛(Garrulax pectoralis)。此次调查记录到的红腿长吻松鼠、绿翅金鸠(Chalcophaps indica)、大鹰鹃(Hierococcyx varius)等11个物种为齐云山国家级自然保护区新记录种。区内海拔>700~1 000和>1 000~1 300 m区间的物种较多(均为48种),常绿阔叶林和落叶阔叶林中的物种最丰富(分别有55和49种)。此次调查结果丰富了保护区生物多样性本底数据库,为后续保护区内的野生动物资源调查监测和保护管理奠定了基础。

盐城滨海湿地作为以水鸟栖息地保护为主的新晋世界自然遗产地,其水鸟栖息地保护现状和面临的潜在问题备受各界关注。选取盐城滨海湿地5个主要水鸟栖息地,基于野外调查获得的鸻鹬类、雁鸭类和鹭类的环境和生境等数据,综合运用地理信息技术、随机森林算法(RF)和阈值分析方法(TITAN),开展3类水鸟适宜生境识别和环境变量阈值分析。结果表明:鸻鹬类主要分布在条子泥栖息地和核心栖息地东缘;雁鸭类主要分布在条子泥和核心栖息地的农田和芦苇沼泽地;鹭类主要分布在各块栖息地的养殖塘和芦苇沼泽地;雁鸭类在5块栖息地内适宜区域面积占比均小于鸻鹬类和鹭类。影响3类水鸟在适宜区域分布的主要环境变量有生境类型、到水面距离、植被覆盖度、到芦苇距离、到主要道路/海堤距离和到农田距离,涵盖了生境类型、植被盖度和距离等环境指标。各水鸟类群内部对主要环境变量的正负响应阈值存在物种数量上的差异,同时类群间对环境变量的响应阈值也不同。最后提出了维护盐城滨海湿地水鸟种群多样性和恢复栖息地景观结构的建议和方案。

2020年1、5、8、10月采用固定样线法对凉山地区昭觉县鸟类多样性进行野外调查,共记录鸟类11目38科107种;其中,东洋界物种69种,古北界物种28种,广布种10种;留鸟76种,夏候鸟24种,冬候鸟3种,旅鸟4种;国家Ⅱ级重点保护野生鸟类6种;《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)附录Ⅱ鸟类4种;中国特有种4种。从季节上看,夏季鸟类物种丰富度最高,但秋季鸟类多度最高,冬季物种丰富度与多度均最低;各季节均有优势种,夏季与秋季鸟类物种相似性最高。区域内9种生境中,针叶林鸟类物种数最多,灌丛鸟类多度最大,其中,针叶林与常绿和落叶阔叶混交林鸟类相似度最高。鸟类物种丰富度与多度最大值均出现在海拔2 100~2 400 m处,最小值均出现在海拔3 300~3 600 m处;海拔2 100~2 400 m与海拔2 400~2 700 m处物种相似性最高。该研究进一步丰富了凉山山系鸟类多样性本底资料。

洞庭湖是我国最重要的湖泊湿地之一,在维持地区生态安全方面起到关键作用。由于早期经济发展等原因,在洞庭湖地区大规模种植杨树,对洞庭湖地区生物多样性保护和湿地生态系统安全造成严重威胁,由此实施了大规模的清理,并对清理迹地进行生态修复。基于Illumina HiSeq测序平台,对南洞庭湖杨树清理迹地5个原生及天然更新的主要植物群落叶际微生物群落结构进行测序和分析。结果表明,在5个植物群落中,杨树群落的细菌Shannon指数和β多样性显著高于其他群落,真菌α和β多样性显著低于部分草本群落;组成差异分析表明特异性细菌种类以杨树群落为最多,特异性真菌种类以原生芦苇群落为最多;在组成上,所有植物群落中丰度较高的细菌门纲类分别为γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、芽孢杆菌纲(Bacilli)和丹毒丝菌纲(Erysipelotrichia),丰度较高的真菌门纲类分别为座囊菌纲(Dothideomycetes)和粪壳菌纲(Sordariomycetes)。该研究探索了南洞庭湖杨树清理迹地生态修复后主要植物群落叶际微生物群落结构的差异,以期为洞庭湖杨树清理迹地的生态修复提供理论支持。

以水产养殖尾水中氮、磷为研究对象,基于4种流态3种类型人工湿地小试系统,探讨水力停留时间、草本盐生植物--海马齿、生物质炭、水流方式、季节和环境因子等因素对总磷、总氮和氨氮去除效果的影响。结果表明,水力停留时间为0~3 d时,水力停留时间越长,氮、磷去除效果越好,且出水电导率和pH逐渐增大;水力停留时间为3 d时,种植海马齿在一定程度上提高了总氮、总磷和氨氮去除率;在以沸石为主的系统中添加生物质炭,系统总氮和氨氮去除率显著提高,但出现磷析出现象;在4种流态中,上行垂直潜流人工湿地系统对氮、磷的去除效果最佳。电导率、溶解氧和pH均分别与总氮和总磷去除率呈显著正相关,且pH与氨氮去除率也呈显著正相关;对于不同季节而言,夏季总氮和总磷去除效率最高,春季氨氮去除效率最高,水温与总氮、总磷和氨氮去除率均呈显著正相关。

为掌握江苏地区稻虾及稻蟹共作系统内除草剂残留情况,在2种系统内各选择3家典型养殖基地,采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间高分辨质谱联用技术(UPLC-Q-TOF MS),对整个养殖周期内虾、蟹和环境(稻田水体、底泥)样品除草剂残留进行动态非靶向筛查,同时,对检出频率高及检出浓度较高的除草剂进行定量分析,结合风险熵(RQ)和混合风险熵(MRQ)进行生态风险评估。结果表明,稻虾和稻蟹共作系统中分别检出12和11种除草剂,其中,灭草隆和氰草津在2种系统中均有检出。稻虾共作系统中主要残留除草剂为喹草酸〔在虾、稻田水和稻田底泥样品中检出频率均较高,最高检出值分别为(12.1±0.17)μg·kg^-1、(22.5±2.47)μg·L^-1和(21.6±1.91)μg·kg^-1〕、敌草隆〔在3种样品中检出频率均较高,最高检出值分别为(11.5±1.10)μg·kg^-1、(16.7±1.65)μg·L^-1和19.7±0.97 μg·kg^-1〕、氰草津〔在3种样品中检出频率均较高,最高检出值分别为(11.2±0.36)μg·kg^-1、(22.5±3.01)μg·L^-1和(29.5±3.20)μg·kg^-1〕、绿麦隆〔仅在稻田底泥样品中检出频率较高,最高检出值为(20.1±2.99)μg·kg^-1〕和烟嘧磺隆〔仅在稻田底泥样品中检出频率较高,最高检出值为(15.8±1.05)μg·kg^-1〕。稻蟹共作系统中主要残留除草剂为双苯酰草胺〔仅在稻田底泥样品中检出频率较高,最高检出值为(20.2±2.05)μg·kg^-1〕、禾草丹〔在稻田水和稻田底泥样品中检出频率均较高,最高检出值分别为(11.2±1.01)μg·L^-1和(20.1±3.28)μg·kg^-1〕、苄嘧磺隆〔仅在稻田底泥样品中检出频率较高,最高检出值为(26.4±3.17)μg·kg^-1〕、灭草隆〔在稻田水和稻田底泥样品中检出频率均较高,最高检出值分别为(11.7±2.03)μg·L^-1和(20.1±2.64)μg·kg^-1〕、2,4-滴丁酯〔仅在稻田底泥样品中检出频率较高,最高检出值为(19.5±2.43)μg·kg^-1〕和莠去津〔仅在稻田底泥样品中检出频率较高,最高检出值为(24.7±1.98)μg·kg^-1〕。除草剂残留主要集中于环境样品,尤其是在底泥中,而在虾、蟹中残留较少,且残留主要集中于养殖前期,成品收获期检出频次及浓度均较低;虾、蟹总体上处于中风险,而稻田水体及底泥总体上均处于高风险,尤其是稻田底泥检出的11种除草剂,有10种处于高风险(RQ值＞1)。江苏典型稻虾及稻蟹共作系统中除草剂污染程度为稻田底泥＞稻田水体＞虾及蟹,稻田底泥中残留除草剂对周边环境存在潜在生态风险,虾、蟹在收获期除草剂残留风险较小。

为探讨超高温预处理对畜禽粪便持水特征及后续堆肥腐熟进程的影响机制,以常规堆肥为对照,采用干燥法测定不同时间(2、4和6 h)高温(90℃)预处理后鸡粪和猪粪的水分分布特征,并对后续堆肥过程的脱水率和腐熟周期进行监测。结果表明:经过不同时间高温预处理后,猪粪和鸡粪中结合水(毛细管水+吸附水+内部结合水)含量均显著(P<0.05)低于对照。其中,猪粪和鸡粪经过高温预处理4 h的毛细管水占结合水的比例分别为72.0%和68.0%,显著(P<0.05)高于各自对照,而吸附水占结合水的比例分别为25.9%和30.9%,显著(P<0.05)低于各自对照。与对照相比,超高温预处理4 h可使后续堆肥过程提前升温、提高堆体温度并延长高温期,种子发芽指数达到80.1%。此外,经超高温预处理,后续堆肥的脱水率显著(P<0.05)高于对照,且脱水率与种子发芽指数呈极显著(P<0.01)正相关。因此,超高温预处理促进了畜禽粪便中高结合能形态水分向低结合能形态水分的转化,有助于提升后续堆肥过程的脱水效率,有利于缩短堆肥腐熟时间,为畜禽粪便的脱水技术研究提供新的方法和思路。