香蒲对不同浓度Pb~(2+)胁迫的生理应答及其细胞超微结构变化

通过室内水培试验,研究了不同浓度Pb2+(0、0.25、0.50、1.00和2.00mmol·L-1)胁迫对东方香蒲根和叶中Pb含量、叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶(SOD、CAT和POD)活性以及亚细胞结构的影响。结果显示:(1)随着外源Pb2+浓度的增加,Pb在香蒲根和叶中的积累量均显著高于对照,且Pb在根中的含量明显高于叶中,并与外源Pb2+浓度呈显著正相关关系。(2)香蒲叶片中的叶绿素a和叶绿素b含量随着外源Pb2+浓度的增加呈先升后降趋势,均在处理浓度为0.50mmol·L-1时达到峰值。(3)胁迫处理叶片的MDA含量与对照相比变化不显著,但根中MDA含量呈显著下降趋势。(4)叶片中SOD活性在1.00mmol·L-1 Pb2+处理时达到峰值,然后下降,但始终高于对照,CAT和POD活性则均低于对照组;根中SOD活性除1.00mmol·L-1 Pb2+处理组外均显著低于对照组,CAT和POD活性分别在0.25和0.50mmol·L-1 Pb2+处理时达到峰值,然后随处理Pb2+浓度升高而下降。(5)电镜观察发现,Pb2+胁迫使香蒲叶细胞中叶绿体被膜破裂,类囊体膨胀、破损;根和叶细胞中的线粒体被膜均破裂、内腔空泡化,细胞核核膜破损、核仁消失、染色质凝集。研究表明,Pb2+胁迫致使东方香蒲根、叶生理代谢失衡,亚细胞结构出现不可逆的损伤,这为从分子水平研究Pb2+作用的具体机理以及香蒲在重金属污染修复中的应用提供了依据。     

近30年来黄河三角洲植被净初级生产力时空特征及主要影响因素

我国拥有丰富的海岸带蓝色碳汇,准确把握海岸带蓝碳生态系统净初级生产力(NPP)状况,辨识不同人为干扰下蓝碳生态系统NPP的时空分布特征具有重要意义。以黄河三角洲为研究区,以近30a(1987年、1995年、2005年、2016—2017年)为时间尺度,通过遥感手段和现场调查,对黄河三角洲NPP时空变化特征及其主要影响因素进行研究。结果显示:(1)近30年来研究区NPP均值和总量呈现先下降又略微增长的特征,2016—2017年度NPP平均值为294.38g C m~(-2)a~(-1),总量为710.05Gg C/a,表现出显著的季节差异。(2)研究区NPP在各行政区、保护区和地表覆盖类型中均表现出了明显的空间分异性;2016—2017年度NPP分区结果显示,不同分区面积由大到小依次为中生产力区(49.5%)、低生产力区(38.3%)和高生产力区(12.1%)。(3)研究区NPP的时空分异性是地表覆盖类型和植被生长状况共同影响的结果,海陆交互作用、开发利用活动和近年来的生态建设是NPP时空变化的主要影响因素。(4)湿地植被和农田是研究区碳汇的主要贡献者,20世纪90年代以来二者NPP均值逐渐上升,在2016—2016年度分别达570.28g C m~(-2)a~(-1)和335.92g C m~(-2)a~(-1);近30年来,湿地植被NPP总量逐渐减少,农田NPP总量则逐渐增加。湿地植被是海岸带蓝碳的典型载体,农田作为位于滨海地区、由湿地植被转化而来、本身具有较高固碳能力和潜力的碳汇类型,可作为海岸带蓝碳的重要补充。     

庙岛群岛南五岛生态系统净初级生产力空间分布及其影响因子

净初级生产力(NPP)估算对于海岛碳源/汇研究具有重要意义。以庙岛群岛南五岛为例,结合CASA模型和区域特征构建NPP估算模型,借助RS和GIS技术进行NPP估算,进而分析南五岛NPP空间分布特征及其影响因子。结果表明:南五岛NPP总量为11043.52 t C/a,平均密度为340.19 g C m~(-2)a~(-1),处于全国平均水平,高于同纬度的西部地区,低于东部沿海大陆地区;夏季NPP总量占全年的80%左右,春季和秋季分别占11%和7%,冬季仅占1.3%;不同海岛的NPP平均密度由大到小依次为大黑山岛、北长山岛、庙岛、南长山岛和小黑山岛,各岛NPP平均密度与建设用地比例呈明显负相关;不同地表覆盖类型的NPP平均密度由大到小依次为阔叶林、针叶林、农田、草地、建设用地和裸地,林地具有较高的NPP值,说明南五岛的人工林建设具有重要生态作用;NDVI和地表覆盖类型是NPP最主要的影响参数,地形参数通过影响NDVI和地表覆盖类型间接作用于NPP结果;NPP与土壤p H、有效磷、全磷、全钾呈显著负相关,与全氮、总碳、总有机碳呈显著正相关,与含水量、速效钾和含盐量之间相关关系不明显。     

庙岛群岛北五岛景观格局特征及其生态效应

海岛由于自然特征的空间差异、人类活动的日益增强以及生态系统的脆弱性,其景观格局空间分异性明显且生态效应趋于复杂。以庙岛群岛北五岛为研究区,基于现场调查和3S技术,从景观尺度、海岛尺度和区块尺度分析海岛景观格局空间特征,进而探讨景观格局与净初级生产力(NPP)、植物多样性和土壤性质的关系。结果显示:(1)不同尺度景观格局均表现出了空间差异。景观尺度上,针叶林、阔叶林和草地3类植被景观面积最大,斑块密度、边缘密度和平均形状指数总体较高,建筑用地也具有较大规模,其斑块密度较高,平均形状指数处于最低值,裸地也具有一定规模,其各项景观指标处于中间位置;海岛尺度上,随着海岛面积、人口和GDP的增加,斑块密度和人为干扰指数均明显增大;区块尺度上,斑块密度、边缘密度和平均形状指数与海拔呈显著正相关,人为干扰指数与海拔和坡度均呈显著负相关。海岛面积、地形和人类活动分别是北五岛景观格局的基本因子、重要限制因子和直接驱动因子。(2)海岛景观格局的生态效应与尺度密切相关。景观尺度上,各项生态效应指标在不同景观类型上均具有显著差异,海岛尺度上的生态效应指标对景观格局的响应不甚灵敏;区块尺度上,生态效应指标与景观格局指数表现出了显著的简单相关性和偏相关性,但二者结果具有差异。NPP和土壤水分主要受到景观类型和植被生长状况的影响,多样性和土壤养分同时受到景观类型和景观格局破碎度、边缘效应的影响,人为活动强度的增大地带来了各项生态效应指标的降低。控制建设规模、优化景观布局与改进开发利用方式是维系海岛生态系统稳定性的重要措施。     

1990—2020年江苏省海岸带景观生态状况指数跨尺度时空特征

江苏海岸带生态系统在复杂的外界干扰下产生了不同程度的空间响应和退化特征,特别是近几十年景观格局发生了显著的时空演变,亟待开展多尺度下涵盖景观组成、布局和功能的景观生态综合评估研究。本研究分析了1990—2020年江苏省海岸带大空间尺度下景观生态状况指数(LECI)的时空分布状况,评估了14个县级行政区的景观生态情况,并选取边长分别为100、200、……、1000 m的评价单元分析LECI的空间尺度效应。结果表明: 研究期间,景观组成、布局和功能各项指标能敏感反映研究区LECI变化,LECI能综合评价江苏省海岸带景观生态状况,300 m评价单元空间尺度是最佳空间尺度。研究区LECI值呈波动变化,1990年的景观生态状况最佳,2020年最差,景观组成和景观布局对景观生态状况变化的影响较大。各县市LECI的波动与强烈的人类活动有着密不可分的联系,工业发展、城市扩张等人类活动破坏了景观生态状况,而自然保护区的建立在一定程度上恢复了景观生态状况。LECI能有效指示大空间尺度海岸带地区的景观生态状况变化,并为海岸带地区空间利用保护提供多视角建议。     

黄河三角洲贝壳堤土壤微生物生物量对不同生境因子的响应

从土壤微生物生物量角度分析黄河三角洲贝壳堤不同生境的土壤肥力状况,基于黄河三角洲贝壳堤植被类型,以4种不同生境的土壤为研究对象,测定了微生物生物量碳、氮、磷和相关的土壤理化性质。结果表明,不同生境中土壤微生物生物量碳(MBC)、土壤微生物生物量(MBN)、土壤微生物生物量(MBP)均值均为滩脊背海侧高潮线向海侧,且表现出明显的垂直分布特征:0—5 cm5—10 cm10—20 cm20—40 cm40—60 cm。土壤MBC、MBN、MBP占土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)百分比变化范围分别为1.09%—3.48%、2.62%—7.27%、0.78%—2.86%,滩脊、背海侧和高潮线处MBC/SOC无显著差异(P0.05),但显著高于向海侧MBC/SOC(P0.05)。土壤MBN/TN、MBP/TP的变化趋势为滩脊和背海侧向海侧和高潮线。滩脊和背海侧土壤微生物碳、氮、磷的非生物限制性因子为土壤含水量、p H值、含盐量;向海侧和高潮线区域土壤微生物碳、氮、磷的非生物限制性因子为含水量和pH值。滩脊、背海侧和高潮线土壤微生物生物量碳、氮、磷及土壤养分间的相关关系显著或极显著,且协同性和稳定性高,表明土壤微生物生物量碳、氮、磷可以作为判断黄河三角洲贝壳堤土壤肥力状况的生物学指标,这为黄河三角洲贝壳堤的土壤肥力管理和植被恢复提供一定的理论依据。     

北长山岛人工林健康状况评价

人工林对维护海岛生态系统稳定性具有重要意义, 但由于恶劣的环境条件和频繁的自然灾害, 海岛人工林健康状况受到较大威胁。以山东省长岛县北长山岛为研究区, 在现场调查的基础上, 结合GIS 技术, 评价其人工林健康状况。结果显示: (1)北长山岛树木总体死亡率达31.4%, 黑松和刺槐是人工林建群种, 二者死亡率分别为33.5%和29.8%, 北长山岛人工林健康状况已经面临严重问题。(2)树木死亡率随着林分密度的增加总体呈上升趋势; 随着胸径的增大, 黑松死亡率总体上升, 刺槐则逐渐减小; 海拔、坡向、坡位对树木死亡率没有显著影响, 坡度与死亡率呈显著正相关; (3)风电场对海岛人工林健康状况未见直接影响。