雄安新区白洋淀生态属性辨析及生态修复保护研究

湿地是自然界生物多样性最丰富的生态系统之一,与社会发展和人类福祉息息相关。近年来,由于全球气候变化和人类活动的过度干扰,湿地正面临着面积萎缩、功能减弱、多样性降低等诸多问题,湿地退化已经成为制约区域可持续性发展的重大阻碍。伴随着生态文明建设逐渐成为中国特色社会主义建设的重要支柱,湿地生态修复工作得到前所未有的制度保障。深入剖析湿地属性,结合政策保障,有针对性的提出湿地保护与修复的治理措施,对区域的生态环境建设和可持续性发展具有重要意义。选择国家级新区-雄安新区的水命脉-白洋淀湿地为研究对象,在深入剖析其生态属性和已存在的生态问题的基础上,结合生态修复的原则、方法和步骤,提出生态修复与保护的可行性策略。研究结果表明,白洋淀本质是典型的湖泊湿地,同时兼具沼泽湿地特征,由于人类活动的剧烈干扰,白洋淀有向沼泽湿地逆向演替的变化趋势。湿地内存在面积萎缩、水资源量短缺、水环境污染问题突出及生物多样性减少等生态问题。本研究建议:为顺利建设雄安新区,首先,白洋淀湿地在算清"水账"、"污账"和"生态账"的前提下,进一步加强流域水资源调配,科学确定白洋淀湿地最佳水位,恢复淀区水量;其次,通过使用清洁生产技术和限制高排污企业建设等措施,加强污染防治,恢复湿地水质;最后,依据生态承载力理论,划分白洋淀流域的生态功能红线、环境质量红线和资源利用红线等国家生态保护红线体系,为尽快恢复湿地结构与功能提供制度保障。     

基于文献计量的生态宜居研究热点和趋势分析

基于CNKI数据库和Web of Science数据库,利用网页检索功能分析了生态宜居研究的年发文量、基金资助机构及国家地区分布、研究方向及研究机构状况;利用Citespace对2002—2017年生态宜居研究关键词进行共现性和可视化图谱聚类分析。结果表明:近年生态宜居研究逐渐成为人们关注的热点,但该方面研究获得国家及相关部门基金资助的比例仍然较小;当前生态宜居研究主要集中在宏观经济管理与可持续发展学科,研究机构排名中,天津地区相关机构发文量相对较多。就目前研究来看,研究热点集中于新型城镇化、城镇化、指标体系、生态宜居度、生态文明等。在未来的研究发展趋势方面,新型城镇化和生态宜居标准的制定仍然是重要的研究领域,必须在此持续发力,为生态宜居建设提供必要的理论支撑和政策依据。     

黄土丘陵区刺槐叶片-土壤-微生物碳氮磷化学计量学及其稳态性特征

明确植物和微生物在植被恢复过程中的内稳态特性,对反映生物随恢复环境变化的适应性和阐明生态系统养分循环规律有重要意义。以黄土丘陵区恢复5年、10年、20年、30年和45年的刺槐(Robinia pseudoacacia)人工林为研究对象,测定刺槐叶片、土壤和微生物生物量C、N、P含量及其化学计量学指标,重点揭示了叶片和微生物生物量养分在恢复过程中随土壤养分变化的稳态性特征。结果表明:(1)随着恢复年限的增加,土壤、叶片和微生物生物量C、N、P含量表现为增加趋势;(2)不同恢复年限叶片、土壤、微生物生物量C∶N分别为17.03—26.03、9.55—16.94、5.57—10.76、C∶P分别为465.04—634.48、19.89—65.81和39.64—110.53、N∶P分别为17.89—37.03、1.24—4.68和7.15—10.26,除叶片C∶N随恢复年限增加而降低外,其他指标均表现为随恢复年限增加而增加或先增加后降低;刺槐林生长后期可能面临P限制;(3)叶片和微生物生物量C、N、P及其计量比大部分指标与土壤指标的关系能够被内稳态模型很好地模拟(P0.01);其中叶片N∶P、微生物C、N对土壤养分变化较为敏感;其他指标比较稳定。研究表明植物和微生物在面对土壤养分变化时均会通过自我调节呈现内稳态性,说明刺槐在黄土丘陵区有较好的适应性;微生物对土壤养分的变化比植物更加敏感,其养分和计量比指标能较好地指示土壤恢复状况。     

沙化草地土壤碳氮磷化学计量特征及其对植被生产力和多样性的影响

沙化草地土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征及其对植被生产力与多样性的影响对于认识草地沙漠化过程中土壤与植被的互馈关系,以及沙漠化发展的生态学机理具有重要的意义。通过对科尔沁沙地75个沙化样地的野外调查,研究了科尔沁沙地不同程度沙化草地的表层土壤C、N、P化学计量特征及其与生产力和多样性的相关关系。结果表明:1)科尔沁沙地沙化草地表层土壤具有较低的有机C、全N、全P含量及C∶N、N∶P和C∶P,平均值分别为1.39 mg/g、0.117 mg/g、0.079 mg/g和7.50、2.22、16.91;草地沙漠化过程中,土壤有机C、全N、全P含量显著降低的同时,C∶N、N∶P和C∶P亦显著降低,表明土壤有机C、全N、全P在沙漠化过程中的损失是不同步的;2)科尔沁沙地沙化草地表层土壤有机C、全N、全P元素间均呈显著正相关,具有一定的耦合关系,且土壤有机C和全P间的耦合关系不随沙漠化的发展而发生改变;3)草地沙化过程中,土壤养分的损失限制着草地生产力,而土壤N∶P较全N、全P含量更能反映土壤养分对生产力的限制作用;4)沙化草地土壤全N含量与物种丰富度间具有显著正相关关系,而土壤全P含量与其无显著相关性;多样性指数与全N、全P含量间均具有显著正相关关系;相对于土壤全N、全P含量,N∶P能更好地反映养分平衡对物种多样性的影响作用。     

基于生态系统服务价值重构的干旱内陆河流域生态安全格局优化——以张掖市甘州区为例

干旱区内陆河流域的生态环境极为脆弱,生态系统的微小变化也可能给流域生态安全带来巨大影响。甘州区位于干旱内陆河流域,生态问题突出,重视生态系统自身安全、构建合理的生态安全格局是保障该地区生态安全的有效措施。通过当量因子法估算2000、2005、2010年甘州区生态系统服务的静态价值,在充分考虑各项生态系统服务功能变化率及空间集聚程度对功能发挥影响的基础上,采用生态系统服务优先指数和空间丰富度指数,对甘州区2010年生态系统服务静态价值的估算结果进行动态重构。利用重构后的生态系统服务价值构建了甘州区3种不同安全水平情景下的生态安全格局。结果表明:1)甘州区生态系统服务价值总量逐步上升,各项服务多年变化率差异不大。2)重构后生态系统服务价值量为1438.21—390993元/hm~2,大部分地区为中低值。3)低、中、高安全水平生态安全格局中,生态源地面积分别为155.75 km~2,191.25 km~2和224.5 km~2。基于生态系统服务价值构建的生态安全格局是立足于生态系统服务现状提出的规划策略,可为区域生态保护规划和生态文明建设提供重要依据。     

硅酸盐矿物麦饭石对沉水植物生理生态的影响

沉水植物的稳定生长是重建健康湖泊生态系统重要环节, 底质条件是沉水植物生长的关键因素。研究通过观测沉水植物生理生态的变化来探讨麦饭石对其影响及作用机理。研究结果表明, 与湖泥组相比, 麦饭石可明显促进沉水植物苦草生长, 覆盖1 cm厚度麦饭石的苦草植株高度、单株生物量优于湖泥组(P<0.05); 改性麦饭石组的苦草株高、单株生物量高于麦饭石原石组(P<0.05)。麦饭石组中两种植物苦草和轮叶黑藻的光合色素、根系活力、丙二醛、过氧化物酶活等指标在一定程度上均优于湖泥组。检测发现麦饭石中含有丰富的植物生长所需的常量和微量元素, 可以明显促进沉水植物生长。可见麦饭石有益于沉水植物生长, 可进一步作为底质改良材料应用于湖泊生态修复工程。     

亚热带人工林下植被根际土壤酶化学计量特征

为探讨林下植被根际土壤酶化学计量特征及其对林分类型和季节的响应, 该研究以江西省泰和县千烟洲试验站典型人工杉木(Cunninghamia lanceolata)、马尾松(Pinus massoniana)和湿地松(Pinus elliottii)林林下优势灌草檵木(Loropetalum chinense)、杨桐(Adinandra millettii)、格药柃(Eurya muricata)、狗脊蕨(Woodwardia japonica)和暗鳞鳞毛蕨(Dryopteris atrata)为对象, 在植被生长初期(4月)和旺盛期(7月)测定优势灌草根际土壤与碳(C)循环相关的β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、与氮(N)循环相关的β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶(NAG)和亮氨酸氨基肽酶(LAP)、与磷(P)循环相关的酸性磷酸酶(AP)活性、酶化学计量比及土壤理化性质。结果发现: (1)根际土壤与C和N循环相关的酶活性以及BG:AP (酶C:P)在不同林下植被之间存在显著差异, 而与P循环相关的酶活性差异不显著。林分类型和取样季节显著影响BG:(NAG+LAP)(酶C:N), 且林下植被类型、林分类型和取样季节交互影响酶C:P。主成分分析表明, 根际土壤酶的活性及计量比在不同林下植被(檵木不同于格药柃, 且二者显著区别于其他物种)、林分类型(杉木林区别于马尾松、湿地松林)和取样季节之间均存在显著差异。土壤硝态氮(NO₃ ^--N)、铵态氮(NH₄ ⁺-N)、可溶性有机碳(DOC)含量和碳氮比(C:N)是影响林下植被根际土壤酶的活性及化学计量比的主要因素。(2)标准主轴回归分析表明, 林下植被根际土壤lg(BG)、lg(NAG+LAP)和lg(AP)之间存在显著线性关系, lgBG:lg(NAG+LAP):lgAP (酶C:N:P)约为1:1:1.3, 酶C:P及(NAG+LAP):AP (酶N:P)分别为0.14和0.15。AP远大于BG和NAG+LAP的活性, 导致lg(BG)和lg(NAG+LAP)与lg(AP)的回归斜率极显著偏离1。说明林下植被根际土壤酶的活性及计量比受植被种类、林分类型及取样季节影响, 且基质有效性在其中发挥重要作用。相较于C循环和N循环, 微生物会分配更多资源用于P循环相关酶的生产, 暗示亚热带人工林林下植被根际土壤微生物生长和活性更易受P限制。     

粤东亚热带森林群落树种组成对苔藓植物分布的影响

为探究森林群落树种组成对苔藓植物分布的影响,利用多元统计方法研究粤东亚热带地区苔藓植物的组成和分布对林分类型的响应。根据森林乔木层的树种组成划分为翻白叶树(Pterospermum heterophyllum)、木荷(Schima superba)+米锥(Castanopsis carlesii)和米锥3种森林类型。结果表明,3种森林类型中苔类(liverworts)和藓类(mosses)植物群落组成特征总体上存在显著差异;双齿裂萼苔(Chiloscyphus latifolius)和细指苔(Kurzia gonyotricha)在3种类型林分中的重要值变化指示了苔类植物群落的差异。3种类型林分中,均以东亚拟鳞叶藓(Pseudotaxiphyllum pohliaecarpum)为优势种。不同林分中藓类植物种类组成主要表现为亚优种分布的不同。这表明森林群落树种组成作为重要的生物因子,对林内苔藓植物的分布和种类组成有重要影响。     

热带滨海植物红厚壳的抗逆生物学特性

为了解红厚壳(Calophyllum inophyllum)的抗逆特性,对西沙群岛自然生长的红厚壳叶片的形态解剖、生理生态、以及叶片和适生土壤的元素含量进行了研究。结果表明,红厚壳是阳生性植物,其上表皮厚,海绵组织发达且栅栏组织排列紧密,气孔排列松散且密度小(24.40 mm~(-2)),有利于叶片保水抵御干旱。叶片的叶绿素a、b含量低(分别为0.87和0.43 mg g~(-1)),表明红厚壳具适应强光环境的能力。叶片的MDA含量低(13.46 nmol g~(-1)),PRO含量高(127.89μg g~(-1)),SOD活性高(149.42 U g~(-1)),总抗氧化能力高(388.60 U g~(-1)),显示红厚壳能通过提高自身的抗氧化能力抵御膜脂过氧化伤害。红厚壳自然生长的珊瑚岛土壤较为贫瘠、营养元素含量低,但红厚壳植株体内具有较高的营养元素含量,表明红厚壳营养元素利用率高,对于贫瘠土壤具有很好的适应能力。因此,红厚壳具有较高的抗氧化胁迫能力和耐受干旱的能力,适宜生长在热带珊瑚岛等土壤贫瘠的生境,可以作为热带珊瑚岛防风固沙和植被恢复的工具种。