基于生态系统服务的山水林田湖草生态保护修复研究——以南太行地区鹤山区为例

开展山水林田湖草生态保护修复是生态文明建设的重要内容,将生态系统服务评价成果与山水林田湖草生态保护修复工程相结合,以国家第三批山水林田湖草生态保护修复试点-河南省南太行地区鹤山区为例,探究生态系统服务评价成果在区域山水林田湖草生态保护修复中的应用。结果表明,近年来鹤山区生态系统服务价值整体呈下降趋势且生态环境破坏严重。其中,2014-2017年鹤山区各土地类型二级服务ESV减少了303.95万元。研究期内,水资源供给、气体调节功能、气候调节、净化环境、水文调节、土壤保持、生物多样性和美学景观等8项生态服务价值都出现不同程度的下降;在鹤山区生态保护修复工作中需要重点关注生态系统的水文调节、净化环境、土壤保持和生物多样性等服务功能,相应的生态保护修复工程应集中在河道生态修复与湿地保护、矿山生态环境修复与土地整治、森林及生物多样性保护修复;鹤山区山水林田湖草生态保护修复工程能够提升区域生态服务价值。其中,工程实施后的生态系统服务价值总量预计能达到36407.95万元,比2017年增加7741.96万元,增长率为27%且各项生态服务价值均有提升。研究结果对鹤山区山水林田湖草生态保护修复工程的实施有一定的指导性作用。     

青藏高原草地承载力空间演变特征及其预警

为研究青藏高原草地承载力的空间演变特征并对其进行预警,以已有的青藏高原净初级生产力数据为基础,核算了该地区的草地理论载畜量及演变趋势,并结合县域实际存栏量,划定了草地承载力的预警等级。结果表明：（1）青藏高原草地承载力整体呈东高西低的格局,其中高寒草原和高寒草甸是该地区草地承载力的主要组成部分;（2）2000-2015年,青藏高原理论载畜量由8614.89万羊单位增至9451.53万羊单位;（3）青藏高原整体处于超载状态,2000-2010年超载状况加剧,至2015年超载状况稍有缓解,草畜平衡指数由67.88%增至79.90%,再降至67.91%。目前亟需优先控制72个红色预警县（超载状态正在加剧）的牲畜存栏量,避免超载状况进一步恶化。未来需要通过控制牲畜存栏量、调整畜牧区发展布局和提高草地生产力等多项措施的结合来改善青藏高原地区的草地承载状况,维持草地生态系统的可持续发展。     

长山群岛海域真核微藻粒级结构及扇贝摄食选择性

采用高通量测序-分子鉴定分级技术于2019年对长山群岛全海域真核微藻粒级结构进行了研究。结果发现,春季以中（47%）、小粒级（41%）为主,夏季以小（39%）、大粒级（38%）为主,秋季以大粒级（60%）为主,春、夏、秋季小、中、大粒级微藻比例为42：47：11、39：23：38、22：18：60。小粒级微藻优势种为细小微胞藻（Micromonas pusilla）、融合微胞藻（Micromonas commoda）和金牛微球藻（Ostreococcus tauri）,中粒级微藻优势种为剧毒卡尔藻（Karlodinium veneficum）、大粒级微藻优势种为柔弱几内亚藻（Guinardia delicatula）、平野亚历山大藻（Alexandrium hiranoi）、多纹膝沟藻（Gonyaulax polygramma）,综合整个真核微藻群落,春季由中粒径的剧毒卡尔藻占据优势（23.9%）,夏季由大粒径的平野亚历山大藻占据优势（29.4%）,秋季由大粒径的多纹膝沟藻占据优势（66.8%）,有毒甲藻在该海域中占有绝对优势,贝毒累积风险较高,小粒径微藻中金牛微球藻和抑食金球藻曾在渤海引发褐潮,潜在威胁该海域贝类养殖业。虾夷扇贝对小粒级和大粒级微藻的选择性较低,对中粒级微藻的选择性较高,尤其对水体中优势种剧毒卡尔藻一直表现出主动选择。光学需氧量、无机氮、溶解氧、石油类及部分重金属Cd、As、Hg影响着整个长山群岛海域真核微藻粒级结构时空演变。     

基于免疫磁分离的三重荧光定量PCR检测食品中沙门氏菌、志贺氏菌和金黄色葡萄球菌

【目的】开发一种同时对食品中沙门氏菌、志贺氏菌和金黄色葡萄球菌快速、灵敏、准确的检测方法。【方法】利用特异性免疫磁球,在37°C条件下从250 m L猪肉增菌液体系中边富集边循环捕获目标菌。快速提取DNA后,利用特异性的引物与探针,对3种食源性致病菌进行三重荧光定量PCR检测。【结果】针对沙门氏菌、志贺氏菌和金黄色葡萄球菌的检测限分别达到2.0、6.8和9.6 CFU/g。方法总体灵敏度、特异性和准确度达到99.2%、100%及99.5%。对151份实际样品进行检测,与国标(GB/T 4789.4-2010、GB 4789.5-2012和GB/T4789.10-2010)方法的检测结果相比,金黄色葡萄球菌有一例阴性偏差。【结论】开发的基于免疫磁分离的三重荧光定量PCR方法,能够在8 h内完成对食品中3种致病菌检测,并且灵敏度高、特异性好、检测准确,可以作为快速应对此类食品安全突发事件的检测手段。     

基于土地利用变化的喀斯特断陷盆地景观格局演变与生态安全评价

喀斯特地区生态重要性与脆弱性并存,研究喀斯特断陷盆地景观生态安全格局演变对当地土地利用高效管理和生态修复具有重要意义。以云南、四川、贵州三省交界处的喀斯特断陷盆地为研究对象,基于2000-2020年土地利用数据,通过构建土地利用转移矩阵、计算景观格局指数和景观生态安全指数,系统分析土地利用、景观格局与景观生态安全水平的时空演变特征。结果如下：（1）林地、草地、耕地是研究区主要土地利用类型,面积占比超过96%。土地利用变化主要发生在2005-2010年和2015-2020年,空间上表现出整体稳定而局部变化剧烈的特点,以退耕还林还草和林地向草地转换为主,耕地面积在过去20年共减少了386.62 km²。（2）景观多样性与均匀度上升,景观蔓延度下降。林地的最大斑块面积比例下降而草地上升,多数用地的斑块密度上升而集聚度下降,土地利用结构整体优化,但破碎化趋势明显,尤其是林地、耕地和草地。此外,建设用地呈连片化扩张。（3）景观生态安全水平明显提升,一般安全及以上安全区面积占比由2000年的62.35%上升到2020年的98.11%。在石漠化治理和生态保护的推动下,南部的生态安全水平大幅提高,推动空间格局从"北高南低"逐步转向"南北相对均衡"。景观生态安全水平的空间集聚性明显,高-高值集聚区主要在北部而低-低值集聚区主要在南部,需进一步推动北部生态保护以保障其生态屏障功能的发挥,并加强南部生态修复来提升其生态安全水平。此外,需持续推进石漠化治理并合理调控当地经济发展与生态保护间的关系,来维持生态安全水平的长期稳定。     

大曲来源淀粉利用型乳酸菌的筛选及其淀粉利用特性

【背景】乳酸菌是面包、馒头等发酵食品中的重要功能微生物,对改善质地和风味均具有重要作用。淀粉利用能力高的乳酸菌,因其能够在生面粉中更好地定殖而具有重要的应用价值。【目的】筛选获得淀粉水解型乳酸菌并研究其淀粉利用特性。【方法】以浓香型白酒大曲为筛选源,采用淀粉基质碳源对大曲中乳酸菌进行定向富集,结合淀粉发酵能力筛选高淀粉利用能力菌株,并对筛选得到的优良菌株展开淀粉酶表达及其酶活力研究。【结果】以贮存3-6个月的大曲为优秀筛选源,以生面糊传代富集方法可较快筛选出具有良好淀粉利用能力的乳杆菌,主要物种为植物乳杆菌和类食品乳杆菌。对其中一株具有淀粉利用能力的类食品乳杆菌LBM12001的淀粉水解特征和淀粉酶活力展开研究,该菌株淀粉水解能力达10 g/L,并且其在面糊中具有良好的定殖能力;酶活力测定表明,其α-淀粉酶和麦芽糖淀粉酶为胞外酶;麦芽糖淀粉酶水解淀粉的最适pH值为3.5,比酶活为1 240 U/mg。【结论】建立起从我国传统白酒发酵大曲中高效筛选淀粉水解型乳酸菌的富集筛选方法,以及菌株的水解能力评价方法,获得的胞外麦芽糖淀粉酶分泌型乳杆菌在酸面团、馒头等需进行生面粉发酵食品的生产中具有重要应用前景。     

耐高浓度氨氮的异养硝化好氧反硝化菌株U1的鉴定及其脱氮特性

【背景】城市垃圾渗滤液是一种成分复杂的有机废水,含氮量高,如果未经处理直接排放到环境中会造成严重的环境污染。【目的】筛选可以耐受垃圾渗滤液中高浓度氨氮并高效去除污水中氮素的异养硝化好氧反硝化菌株,为解决垃圾渗滤液的氮素污染提供功能菌株。【方法】从垃圾渗滤液中筛选分离能耐受高氨氮浓度的菌株,通过测定各菌株的脱氮能力,筛选到一株脱氮能力最强的菌株,命名为U1,通过测定16S rRNA基因序列和生理生化特性确定该菌株为铜绿假单胞菌。进一步研究了菌株U1在不同初始氨氮浓度、碳源、转速、初始pH、碳氮比等单因素变量下的脱氮能力,并结合L₉（3⁴）正交试验研究了菌株U1的最佳脱氮条件。【结果】分离出一株铜绿假单胞菌并命名为U1。该菌株的最优脱氮条件为:初始氨氮浓度为1 000 mg/L,红糖和柠檬酸三钠的混合碳源,pH 6.0,C/N为10,转速为130 r/min,菌株U1的最大总氮去除率为64.37%,最大氨氮去除率为76.73%。对于总氮和氨氮含量分别是2 345 mg/L和1 473.8 mg/L的垃圾渗滤液,菌株U1最大总氮去除率为27.86%...     

鄱阳湖水陆交错带生态韧性时空变化及影响因素

鄱阳湖水陆交错带是一典型水陆相复杂生态系统,其人地关系矛盾和冲突强烈改变了区域生态韧性格局。基于适应性循环理论框架"潜力-连通度-恢复力"三维综合评价体系,以乡镇为研究单元,对鄱阳湖水陆交错带2000年、2010年、2020年的生态韧性进行评估;并运用地理探测器分析各因素在不同时期对生态韧性的影响强度及其相互作用机制,从而为地区生态韧性提升策略的制定提供指导。结果表明：（1）2000-2020年鄱阳湖水陆交错带综合韧性指数先增后减,整体呈上升趋势,韧性低值区经历了"小集聚大分散→大集聚小分散→整体分散"的空间演化特征;（2）鄱阳湖水陆交错带大部分乡镇经历了"释放→重组→开发"的演化交替,其中2020年各乡镇韧性演化处于开发（r）、保护（K）、释放（Ω）、重组（α）阶段的乡镇数量分别占49.4%、28.3%、8.2%、14.1%;（3）2000-2020年内的不同时期,鄱阳湖水陆交错带生态韧性驱动因子的影响强度存在差异,其中植被覆盖、夜间灯光强度、建设用地距离以及夜间灯光强度变化趋势成为研究区韧性变化的主导驱动力,且影响强度出现较为明显的逐年增强趋势。本研究可以在一定程度上剖析研究区域的韧性发展现状和趋势,推动形成具有地域特色且可持续的人地耦合系统。     

濒危植物永瓣藤叶片功能性状对环境因子的响应

植物叶片功能性状能够响应环境条件的变化,反应了植物对环境的适应策略。当前,针对藤本植物叶片功能性状地理格局及其环境驱动力的研究较少。以国家重点保护植物永瓣藤（Monimopetalum chinense）为研究对象,对其分布区内11个种群的15个叶片功能性状进行测量,并结合气候、土壤因子来解释叶性状变异。比较叶片性状在局域和区域尺度上的种内变异程度,利用多元逐步回归分析环境因子对叶性状的影响。结果表明,在局域尺度上,永瓣藤叶功能性状变异系数介于3.0%-22.5%,其中,叶面积变异程度最大,叶片碳含量变异最小。永瓣藤叶片形状随纬度上升而变得宽且圆。叶片磷含量相对较低,永瓣藤的生长可能受到了磷限制。土壤与气候因子是叶片性状的重要驱动因素,解释了25%-97%的叶片性状变异。在温度和水分充足的情况下,永瓣藤叶片趋向于的慢速生长的保守策略。总体来说,永瓣藤叶片功能性状通过一定的种内变异和性状组合,并与气候、土壤因子相互作用,适应当前的环境条件。     

极端暴雨下山地丘陵区小流域洪水淹没强度对景观特征的响应——以河南“7·20”暴雨为例

通过分析郑州7·20暴雨事件中贾峪河山地丘陵区小流域的洪水过程,探究景观特征对洪水淹没强度影响的时空分布规律,并提出增强流域洪水韧性的规划建议,以缓解河南省山区所面临的社会经济发展、生态环境改善等问题。基于高分6号遥感数据、先进陆地观测卫星(ALOS,Advance Land Observing Satellite)相控阵L频段合成孔径雷达(PALSAR)的地表高程数据和小时降雨量数据,利用MIKE 21水动力模型构建贾峪河流域二维水文模型,分析其2021年7月20日0-24时期上、中、下游的洪水淹没深度和面积,并结合双变量空间自相关模型方法,探究洪水淹没强度与各景观组成和地形因素在时间和空间上的相关性的差异以及其空间聚类类型。研究表明:(1)贾峪河流域淹没面积在0-6时快速增长,于18时达到最大9.59km²,此时各区域淹没面积占比从大到小依次为下游18.88%、上游8.25%、中游12.03%,淹没深度在3m以上的面积占36.11%。(2)地形因素(平均Moran''s I=0.159)对洪水强度的影响大于土地类型(平均Moran''s I=0.096),主要影响因子相对高程、地形湿度指数、矿坑面积百分比、水体面积百分比、建设用地面积百分比、耕地面积百分比以及林地和草地面积百分比与洪水淹没强度之间的相关性随时间变化呈增大趋势,均在暴雨中后期18-24时达到最强。(3)交互探测结果表明,多因子叠加会增强各景观特征对洪水淹没强度的影响。上游影响洪水淹没强度的主要驱动力为矿坑和相对高程,中游和下游的主要影响为水体和地形湿度指数。(4)洪水淹没强度24时的平均值与景观特征指数之间的"高-高"和"高-低"地区的面积占比约0.47%-9.85%,主要分布在上游的中部山区和北部河道周围、中游的河道两侧和下游的河道以及常庄水库周边地区。研究结论建议在上游露天矿坑就地改造为蓄水池并恢复植被,中游和下游应提升河岸带绿地质量,增加下游城区绿色基础设施,减轻城市洪水风险。