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2023年 第42卷 第12期    刊出日期：2023-12-10

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2023, 42(12):  0. 

摘要 ( 9 )   PDF (460KB) ( 2 )  

重金属污染与修复专栏

云南干热河谷辣木（Moringa oleifera）对Cd-Pb-Cu-Zn四种复合重金属胁迫的响应及富集特征

段晓清, 赵广, 张扬建, 穆羽, 杨旺鑫, 金杰, 韩学琴, 廖承飞

2023, 42(12):  2817-2827.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.019

摘要 ( 16 )   PDF (2274KB) ( 1 )   PDF（mobile） (2274KB) ( 0 )  

我国矿产资源不合理开发导致的重金属污染较为严重，植物修复是解决土壤重金属污染问题的有效方式，因此亟需开展耐重金属胁迫植物筛选和尾矿堆积区重金属修复的研究。本研究以云南干热河谷地区广泛引种的辣木（Moringa oleifera）为对象，通过盆栽试验模拟不同浓度土壤复合重金属（Cd-Pb-Cu-Zn）胁迫，探讨了辣木叶片光合作用能力、植株生长特性和生物量分配对复合重金属胁迫的响应，揭示了辣木对复合重金属胁迫的适应机制和不同重金属的富集特征。结果表明，复合重金属胁迫对辣木叶片光合能力、植株生长特性、生物量分配特征均产生了显著影响。复合重金属胁迫对辣木叶片光合能力的影响整体表现为低促高抑；辣木株高、地径、根长、根粗的生长都受到显著抑制，且随着胁迫的加剧，抑制作用逐渐增强；随着胁迫的加剧，辣木将更多的生物量投入至地下部分。适应重金属胁迫过程中，辣木将更多的重金属储存在地下生物量中。此外，辣木对4种重金属元素的耐受性和富集能力不同，其中对Cu²⁺和Zn²⁺的耐受性较好，对Cu²⁺和Zn²⁺富集能力较强。综上，辣木对复合重金属胁迫有一定的耐受性，且生物量较大，生长较快，可考虑作为重金属污染较轻区域的辅助修复植物。



中亚热带4种类型森林叶片非生物重金属元素重吸收及累积动态

彭清清, 张耀艺, 张慧玲, 彭艳, 倪祥银, 吴福忠

2023, 42(12):  2828-2835.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.005

摘要 ( 10 )   PDF (1585KB) ( 2 )  

非生物重金属元素的累积可能会对植物生长发育产生不利影响，但林木叶片在衰老过程中是否对这些重金属元素具有重吸收作用尚不清楚。因此，选择中亚热带以米槠为建群种的天然林和次生林以及米槠人工林和杉木人工林4种不同类型森林为研究对象，在一个生长季（4—10月）同步分析林木成熟叶片和新鲜凋落叶片铬（Cr）、镉（Cd）和铅（Pb）的含量变化，探讨不同森林叶片非生物重金属元素的重吸收和累积规律。结果表明： 4种森林叶片表现出对3种非生物重金属元素明显的选择性重吸收作用，其重吸收率受森林类型、元素和时间的显著影响。天然林在4月和7—10月对Cr元素重吸收（4月重吸收率最高，达67.8%），在4月和6月对Cd元素重吸收，仅在4月对Pb元素重吸收，其余月份表现出累积特征。次生林在4月（最高达62.5%）、5月和10月对Cr元素重吸收，在4月和10月对Cd和Pb元素重吸收，其余月份表现出累积特征。米槠人工林在整个生长季节中Cr元素均在衰老叶中累积，在8月和9月对Cd元素重吸收，在4月、7—8月和10月对Pb元素重吸收，其余月份表现出累积特征。杉木人工林在4月和10月对Cr元素重吸收，整个生长季节Cd元素均在衰老叶中累积，在10月对Pb元素重吸收，其余月份表现出累积特征。总体来看，天然林和次生林对Cr和Cd元素的重吸收显著高于人工林，而对Pb元素的重吸收特征表现相反。另外，在4种类型森林中，Cr与Pb元素在新老叶片中的变化动态呈显著正相关，并随降水的增加而增加，随气温升高而降低，但Cd与Cr和Pb元素呈显著负相关。这些结果表明，相对于人工林，米槠天然林和次生林对含量较高的Pb元素具有较好的避害能力，为区域森林营建和可持续经营提供了理论依据。





叶面喷施水溶性壳聚糖和硅肥对两种冬油菜镉吸收的影响

焦玉字, 夏存艳, 何孟轲, 胡健, 郑国砥, 杨俊兴, 郭俊娒, 孟晓飞

2023, 42(12):  2835-2843.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.016

摘要 ( 13 )   PDF (2269KB) ( 2 )  

为探究硅肥（Si）和水溶性壳聚糖（WSC）对油菜镉（Cd）含量的影响，在河南省济源市某运行中的典型冶炼厂周边中低度Cd污染农田设置田间试验，选用2种规模化种植的冬油菜甘蓝型秦油1号（QY₁）和白菜型三月黄（SYH）为供试植物，研究叶面喷施Si和WSC对2种供试冬油菜生物量、不同部位Cd含量、生物富集系数的影响。结果表明，与对照相比，叶面喷施2种肥均能降低2种油菜籽粒和豆荚对Cd的吸收。叶面喷施Si和WSC后，QY₁籽粒中Cd含量分别下降8.80%～44.01%和15.01%～37.77%；SYH籽粒中Cd含量分别下降20.94%～32.42%和14.33%～28.65%。2种油菜籽粒和豆荚均在喷施2次Si肥的处理下，Cd含量达到最低，喷施一次WSC的处理次之。经叶面肥处理后，与SYH相比，QY₁的生物量更高，Cd富集能力更低，因此，QY₁更适合应用于轻中度Cd污染土壤的安全生产。综上所述，在我国典型冶炼厂周边中低度Cd污染农田采用低富集冬油菜品种结合喷施叶面肥可以初步实现污染土壤的安全利用。





渤海表层沉积物中砷的含量、形态、空间分布及风险评价

刘思佳, 史明易, 马旭, 王少锋, 吴星, 王新, 曾祥峰, 贾永锋

2023, 42(12):  2844-2852.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.003

摘要 ( 10 )   PDF (1118KB) ( 1 )  

考察了渤海海域表层沉积物中砷的含量、分布及赋存形态，评估了沉积物中砷的生态风险，初步探讨了影响沉积物中砷分布的环境化学因子。结果表明，渤海海域表层沉积物中总砷浓度变化范围为9.77～20.60 mg·kg^-1，平均浓度为13.33±2.55 mg·kg^-1。表层沉积物中总砷的空间分布呈现出由近岸向中部逐渐递减趋势，具有西部高，东部低的特点；各个海区之间总砷含量差异显著，渤海湾和莱州湾海区表层沉积物中总砷含量相对较高。渤海表层沉积物中砷的主要形态为挥发性硫化物、碳酸盐或与无定型铁锰氧化物结合态；沉积物中砷具有一定的生态风险。渤海表层沉积物中砷含量与水体温度、磷浓度、溶解氧含量、pH、沉积物中铁含量和有机质含量呈显著的相关关系。水环境因子和沉积物的理化性质可能对沉积物中砷的分布具有重要影响。





内蒙古典型铅锌矿及其影响区地下水重金属污染生态环境风险评估

张紫翔, 马龙, 刘廷玺, 孙国华, 李耀, 包玉风

2023, 42(12):  2853-2863.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.002

摘要 ( 8 )   PDF (2142KB) ( 1 )  

重金属具有毒性大、易富集、难降解等特点，对生态环境构成潜在威胁。目前已建立的地下水重金属污染生态环境风险评估指标体系考虑外在影响因素相对较少，评估结果合理性有待提升。本研究对内蒙古典型铅锌矿及影响区地下水中的8种重金属含量，用单因子与模糊数学法进行重金属环境质量评价。结果显示：地下水Ni含量整体超标，而Pb、Mn、Zn、As、Se和Cd存在不同程度超标，Cu未超标，空间上地下水整体处于Ⅳ～Ⅴ类，局部为Ⅰ～Ⅱ类，其分布既受到人类活动影响，又受到土壤矿物、水动力特征等天然因素影响；潜在生态风险评价结果表明，单项潜在生态风险指数中，As、Se和Cd是轻微与很强等级间，但Cd波动较大且不稳定，Mn为中等风险，其他为轻微风险等级，多元素综合潜在生态风险为中等及以上风险，局部为轻微风险等级；通过层次分析法进行地下水重金属污染的生态环境风险评估，结果发现，研究区处于低风险与高风险等级之间，空间上由西北向东南方向递减，中等和高等风险区域占研究区31.3%，位于采矿活动区及尾矿附近。经对比发现，其结果较合理，能够真实反映实际生态环境风险情况，评估结果对当地环境污染治理提供一定参考，该评估指标体系可为相似地区生态环境评估提供支持。





干旱区重金属污染尾矿土MICP注浆修复效果

常道琴, 宋乃平, 岳健敏, 孟晨

2023, 42(12):  2864-2873.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.017

摘要 ( 7 )   PDF (2300KB) ( 1 )  

为明确微生物诱导碳酸钙沉淀技术（MICP）在西北地区修复重金属污染土壤的最佳胶结轮次，针对西北强蒸发、高风蚀环境，选择宁夏回族自治区中卫市某铜银矿为研究区，开展了利用纺锤型赖氨酸芽孢杆菌（Lysinibacillus fusiformis）诱导碳酸钙沉淀的适宜菌剂量和菌剂喷施频次研究。采用纺锤型赖氨酸芽孢杆菌菌液(OD₆₀₀=2.02)、尿素及氯化钙制成胶结液（分别胶结1～6次，以T1～T6表示，每次用量140 mL），针对研究区重金属尾矿土，探究不同胶结轮次对尾矿土重金属含量及赋存价态、理化指标的影响，利用XRD分析不同注浆轮次下尾矿土中碳酸钙晶体类型。结果表明：T4～T6尾矿土中Cr、As、Hg含量差异不显著（P>0.05），T6时电导率、铵根离子、碳酸钙沉淀量最大(6271.67 μS·cm^-1、15.45%、0.09 μg·g^-1)，pH最小。T4时Cu与可还原态Cr、As和可氧化态Hg呈极显著负相关（P<0.01），Cr与可还原态Cu、弱酸提取态Hg呈显著正相关（P<0.05）。尾矿土pH及重金属总量均影响重金属赋存形态。综上，基于MICP技术探究胶结轮次对尾矿区重金属修复效果的影响，以重金属总量、有效形态及理化指标等因素为基础，综合考虑室外大规模修复治理的经济效益，发现4次胶结效果较好，为MICP技术高效治理修复干旱区土壤污染提供理论依据。





多环芳烃和重金属复合污染土壤生物修复研究进展

李景铭, 佟梦晗, 郭书海, 李凤梅

2023, 42(12):  2874-2884.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.010

摘要 ( 9 )   PDF (608KB) ( 4 )  

多环芳烃（PAHs）和重金属是土壤环境中有机和无机污染物的典型代表，二者来源广泛且能在土壤中长期存在，极易造成复合污染。研究表明，PAHs和重金属共存时会发生复杂的相互作用，使复合污染土壤修复往往比单一污染土壤修复更加困难。生物修复具备成本低、不造成二次污染、适用于大范围修复等优势，是极具应用前景的PAHs和重金属复合污染土壤修复技术。本文总结了土壤中PAHs和重金属复合污染的分布特点及交互作用，对PAHs和重金属复合污染土壤生物修复技术作用机理及研究进展进行了综述，并对PAHs和重金属复合污染土壤生物修复技术的发展提出了展望。





研究论文

针阔叶凋落物混合分解对酚类物质释放的非加和性影响

张晓曦, 刘凯旋, 车文绒, 胡嘉伟, 李江文, 田爽

2023, 42(12):  2885-2894.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.013

摘要 ( 7 )   PDF (3620KB) ( 2 )  

凋落物在分解过程中释放的酚类物质是植物影响其周边环境的主要媒介之一，然而凋落物混合分解对酚类物质释放的非加和性影响尚不清楚。本文以秦岭地区云杉、华北落叶松和华山松以及槭树、红桦和灰楸的凋落叶组成9种1∶1（w/w）针阔叶混合凋落物，采用分解袋法在室内条件（20～25 ℃、恒湿避光）下进行6个月的分解实验，研究针阔叶凋落物的存在对彼此水溶性酚和缩合单宁释放的影响。结果表明：（1）云槭和落槭凋落物混合分解初期对水溶性酚释放产生总体拮抗效应，但在试验后期转为产生总体协同效应，其中针阔叶凋落物在试验初期显著抑制彼此水溶性酚释放，随后转变为相互促进（P<0.05）。其余7种混合物分解时对水溶性酚释放产生总体拮抗效应（P<0.05），其中在云桦、云楸、落楸和落桦混合物中，针叶凋落物的水溶性酚释放由受到显著抑制转为受到显著促进（P<0.05）或不受影响（P>0.05），而在华桦、华楸和华槭混合物中，针叶凋落物的水溶性酚释放倾向于受到显著抑制（P<0.05）。在以上7种混合物中，阔叶凋落物的水溶性酚释放则普遍受到显著抑制（P<0.05）。（2）所有混合组合均对凋落物缩合单宁释放产生总体拮抗效应（P<0.05）。其中，落槭或落桦混合分解时，针叶凋落物的缩合单宁释放倾向于受到显著促进，阔叶凋落物分解则受到显著抑制（P<0.05）；其余混合物中，针阔叶凋落物倾向于显著抑制彼此的缩合单宁释放（P<0.05）。





干湿交替对亚热带人工林常见树种凋落物源溶解有机碳数量和特性的影响

杨娜, 王思敏, 于乐琳, 毛瑢

2023, 42(12):  2895-2902.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.023

摘要 ( 9 )   PDF (2477KB) ( 3 )  

在亚热带人工林中，凋落物经常经历干湿交替的现象。本研究选取我国亚热带典型人工林中常见的6种落叶阔叶树、4种常绿阔叶树和2种常绿针叶树的凋落叶作为研究对象，采用40天室内培养试验设置了干旱（维持凋落叶:水的重量比小于20∶1）、湿润（维持凋落叶:水的重量比为1∶1）和干湿交替（干旱4天湿润4天共计5个循环）3个处理，测定了凋落叶源溶解有机碳（DOC）数量和光谱特性（SUVA₂₅₄、SUVA₂₈₀和SUVA₃₅₀值）的变化以及凋落叶质量损失，探究干湿交替对凋落物源DOC数量和特性的影响。结果表明：（1）湿润和干湿交替处理的凋落叶质量损失均显著高于干旱处理，且干湿交替处理凋落叶的质量损失与湿润处理相当；（2）对于落叶和常绿阔叶树而言，干湿交替处理凋落叶产生的DOC总量高于干旱处理，但低于湿润处理；对于常绿针叶树而言，干湿交替处理凋落叶产生的DOC总量均低于干旱处理和湿润处理；（3）在培养期间，干湿交替处理凋落叶源DOC的SUVA₂₅₄、SUVA₂₈₀和SUVA₃₅₀值均高于干旱处理，即芳香化程度更高。综上，干湿交替是亚热带人工林中凋落物源溶解有机碳数量和质量的重要影响因素。





北京维管植物组成及其分布特征

胡理乐, 马俊丽, 赵金满, 刘长峰, 赵婧文, 闫伯前

2023, 42(12):  2903-2910. 

摘要 ( 15 )   PDF (497KB) ( 6 )  

了解北京野生维管植物组成及分布现状，是区域生物多样性保护的基础工作。本研究依据“北极花生物调查APP”调查数据，并结合文献、植物志等相关资料，对北京维管植物物种组成及其分布进行了统计分析。结果表明：北京维管植物共2714种，隶属178科1024属，其中，石松类与蕨类植物共17科30属80种，裸子植物8科18属52种，被子植物153科976属2582种；物种数量前四大科为菊科（Asteraceae）299种、禾本科（Poaceae）214种、豆科（Leguminosae）133种、蔷薇科（Rosaceae）132种；物种数量前四大属为薹草属（Carex）45种、蒿属（Artemisia）29种、葱属（Allium）24种、莎草属（Cyperus）21种。物种数量最多的3个区为海淀1585种、延庆1526种、门头沟1311种；物种数量最少的3个区为朝阳220种、通州209种、石景山181种。北京分布有国家级和北京市级重点保护植物共134种，隶属于59科103属，其中，国家级和市级保护植物分别有44种和102种；含4种以上的科有4个，为兰科（Orchidaceae）35种、百合科（Liliaceae）5种、松科（Pinaceae）5种、芸香科（Rutaceae）5种；含4种以上的属有2个，为兰属（Cymbidium）6种、鸟巢兰属（Neottia）5种。占重点保护植物总种数60%以上的区有3个，为门头沟90种、延庆86种、密云80种。北京地区维管植物种类丰富，优势科主要为菊科、禾本科、豆科和蔷薇科，优势属主要为薹草属、蒿属、葱属和莎草属，海淀、延庆、门头沟和密云的维管植物种类最多，门头沟的保护植物种类最丰富。





太行山特有珍稀濒危植物槭叶铁线莲种群年龄结构与数量动态

黄春晓, 刘全儒, 杜雨轩, 户雨, 何毅

2023, 42(12):  2911-2917.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.020

摘要 ( 14 )   PDF (1261KB) ( 3 )  

珍稀濒危植物槭叶铁线莲（Clematis acerifolia）为国家二级重点保护野生植物，仅零星分布于太行山北部的石灰崖壁之上。在居群调查基础上，本研究测量了来自11个分布点的458丛植株，以最长枝条的芽鳞痕数作为龄级划分依据，对该种群进行了年龄结构及数量动态研究。结果表明：（1）种群年龄结构总体表现为非典型的金字塔型结构，1龄级的幼年个体数量明显偏少；（2）种群数量在第1～2、6～7龄级间呈现衰退，但总体上仍具有更新和维持的能力；（3）种群存活曲线为N_x=259e^-0.4x，接近于Deevey Ⅱ型。种群在第5龄级出现死亡率和消失率的第一个峰值，随后死亡率保持稳定，而消失率快速上升；（4）种群的生存率和累积死亡率均在前6个龄级升降幅度较大，从第7龄级后两条曲线升降都趋于平缓。危险率的第一个峰值出现在6龄级，死亡密度则整体偏低，在第3龄级出现最大值；（5）时间序列模型预测，在未来2、5、8龄级时间后，中、老龄级个体数量均有所增加。研究认为，槭叶铁线莲种群具有前期淘汰率高、中期稳定、后期衰退的特点，虽然当前其种群年龄结构相对稳定，但已有衰退的早期迹象，幼龄个体缺乏是其种群更新的主要瓶颈。





中国孑遗红树植物水椰的资源现状与种群特征

​张孟文, 钟才荣, 吕晓波, 方赞山, 程成​

2023, 42(12):  2918-2925.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.018

摘要 ( 11 )  

水椰属棕榈科真红树植物，也是孑遗植物，被列为国家二级重点保护植物。中国水椰仅天然分布于海南岛。为探讨其濒危现状和保护策略，本研究采用样方法对水椰群落进行调查，并分析其地理分布、群落特征、种群结构及其空间分布。结果表明：（1）中国水椰共有6个自然种群，总面积为3.96 hm²，种群数量为9319棵，自然分布于海口东寨港的野菠萝岛和道学村、文昌的玉阳公园和头苑村、琼海长坡镇文场村、万宁日月湾，并且仅在日月湾有小面积成片分布，其他种群均为零星分布。（2）水椰样地内共有28种红树植物，形成以水椰+海莲+桐花树、水椰+海莲等为优势种的红树林群落。（3）海口、琼海、万宁水椰的种群结构均为衰退型，而文昌水椰种群为增长型，并且各种群分布格局都为聚集分布。（4）宏观尺度的极端气候变化、过度砍伐与开发利用、小尺度上的个体自身繁殖受限是水椰种群濒危的三大原因。建议通过增加科研技术投入解决种源问题、加大生境修复与就地保护力度、优化迁地保护与野外回归策略等措施扩大其种群数量。





黄海北部大鹿岛鹅耳枥群落特征及其土壤环境解释

李洪飞, 张华, 伏捷, 王俊夫, 于立敏

2023, 42(12):  2926-2935.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.021

摘要 ( 9 )   PDF (2086KB) ( 13 )  

为探究黄海北部大鹿岛鹅耳枥群落特征及其与土壤环境因子的关系，以大鹿岛9个鹅耳枥群落的样地调查数据为数据源，采用植物区系成分、物种重要值、物种多样性和径级结构等指标表征群落特征，运用双向指示种分类法（TWINSPAN）和冗余分析方法（RDA）分析其土壤环境影响因子。结果表明：（1）大鹿岛鹅耳枥群落维管植物共计110种，隶属46科84属，包括种子植物44科82属107种和蕨类植物2科2属3种。种子植物区系成分大部分具有温带分布性质。群落乔木层、灌木层和草本层的优势种分别为鹅耳枥（Carpinus turczaninowii）、山花椒（Zanthoxylum schinifolium）和矮丛薹草（Carex callitrichos var. nana），重要值分别为52.84%、34.49%和21.54%。群落乔木层的物种较少，而灌、草层植物种较为丰富，群落尚未达到演替的顶极阶段。鹅耳枥种群径级结构反映出该群落由增长型种群构成。（2）聚类分析将鹅耳枥群落划分为4类群丛，排序分析结果在验证前述聚类分析结果合理性的同时，进一步佐证土层厚度、土壤全磷含量和pH值是影响鹅耳枥群落物种分布的主要土壤环境因子。





黄耆属草本植物根部导管结构对环境因子的响应

董彦君, 李宗善, 陈颖, 高光耀, 王聪, 王晓春

2023, 42(12):  2936-2943.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.012

摘要 ( 9 )   PDF (2756KB) ( 1 )  

干旱半干旱区植物的导水解剖结构对环境条件的适应性具有重要生态学意义。本研究采用石蜡切片法获取了中国干旱半干旱区4种黄耆属草本植物——斜茎黄耆（Astragalus adsurgens）、黄耆（Astragalus membranaceus）、乳白黄耆（Astragalus galactites）和草木樨状黄耆（Astragalus melilotoides）根部导管解剖结构的特征，分析了导管解剖性状对环境因子（温度和降水）的响应特征。结果发现，黄耆属草本物种的导管解剖性状（导管数量、导管分数、平均导管面积、平均水力传导率和水力直径）具有较大的变异特征。随着降水和温度的增加，导管数量显著下降，而导水效率相关的性状（水力直径、平均导管面积和平均水力传导率）则具有上升趋势。这表明在降水量和温度较低地区，较多的导管数量和较小的导管面积导致黄耆属草本采取导水安全优先策略；在降水量和温度较高的地区，较少的导管数量和较大的导管面积导致黄耆属草本采取导水效率优先策略。黄耆属草本根的解剖性状与温度的相关性均高于其与降水的相关性，表明温度可能是影响其导管解剖结构的主要气候因子。





三叶草活覆盖对杂草、捕食性节肢动物和作物产量的影响

吕陇, 张登奎, 王琦, 张晓娟, 赵武成, 王小赟, Erastus Mak-Mensah, 崔循臻, 周旭姣, 赵晓乐

2023, 42(12):  2944-2952.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.008

摘要 ( 7 )   PDF (902KB) ( 2 )  

为探究我国半干旱区三叶草(Trifolium)活覆盖适宜种植模式，本研究采用完全随机设计，以无覆盖种植玉米(Zea mays)或大豆(Glycine max)为对照，研究三叶草活覆盖种植玉米+三叶草或大豆+三叶草对土壤水分、杂草密度和生物量、捕食性节肢动物密度、饲草及作物籽粒产量的影响。结果表明：与无覆盖种植玉米相比，三叶草活覆盖种植玉米的土壤贮水量、杂草密度和生物量分别降低6.6%～10.0%、2.6%～65.6%和26.8%～89.2%，捕食性节肢动物密度、饲草产量和玉米籽粒产量分别提高22.2%～100.0%、11.1%和5.7%；与无覆盖种植大豆相比，三叶草活覆盖种植大豆的土壤贮水量、杂草密度、生物量和大豆籽粒产量分别降低6.9%～21.9%、36.2%～65.2%、29.9%～62.4%和0.8%，捕食性节肢动物密度和饲草产量分别提高25.0%～250.0%和259.0%。三叶草活覆盖种植玉米或大豆显著降低土壤贮水量、杂草密度和生物量，显著提高田间捕食性节肢动物密度，对饲草产量和作物籽粒产量影响不显著。三叶草与大豆之间竞争高于三叶草与玉米之间竞争。三叶草活覆盖种植玉米更有益于维持农田生态系统多样性和保持作物产量，可作为我国半干旱地区可持续农业一种有效的活覆盖种植模式。





外源褪黑素对苏打盐碱胁迫大豆幼苗的缓解效应

钟行杰, 张明聪, 韩爱平, 秦彬, 丁哲鹏, 张玉先

2023, 42(12):  2953-2960.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.015

摘要 ( 7 )   PDF (1438KB) ( 1 )  

褪黑素是缓解逆境胁迫对大豆损伤的有效途径之一。研究苏打盐碱胁迫下喷施褪黑素对大豆幼苗生长的调控效应，为大豆幼苗缓解苏打盐碱胁迫提供理论基础和技术支撑。以合农71为试验材料，采用砂培试验方法，设置常规+喷施清水处理（CK）、常规+喷施褪黑素处理（CKM）、苏打盐碱胁迫+喷施清水处理（S）、苏打盐碱胁迫+喷施褪黑素处理（SM）4个处理，研究大豆苗期不同生理指标对苏打盐碱胁迫的响应。结果表明，与常规处理（CK和CKM）相比，苏打盐碱胁迫下（S和SM）大豆幼苗生长均受到抑制；与S处理相比，SM处理大豆叶片PSII反应初始荧光（F₀）与最大荧光产量（F_m）显著增加，非光化学淬灭系数（NPQ）升高，作物光合机构过剩光能的耗散增强，PSII反应中心光保护能力提升，净光合速率（P_n）显著增加，叶片抗氧化酶活性（SOD、POD、APX）和清除ROS能力显著增强，根系和茎秆可溶性糖和可溶性蛋白含量显著增加，叶片和根系中MDA产生速率显著下降，根系干物质积累量、总表面积、总体积和根平均直径显著增加，维持了叶片细胞内激素水平，叶片IAA、CTK、ETH和MT含量分别提高了15.9%、31.9%、8.7%和55%（P<0.05）。综上所述，喷施褪黑素能够缓解盐碱胁迫对大豆苗期相关生理指标的不利影响，提高大豆幼苗耐盐碱特性。





稻鱼共生系统的土壤产甲烷和甲烷氧化微生物群落

陈佳, 赵璐峰, 戴然欣, 章涛杰, 唐建军, 胡亮亮, 陈欣

2023, 42(12):  2961-2971.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.001

摘要 ( 7 )   PDF (2949KB) ( 8 )  

稻鱼共生对稻田甲烷（CH₄）排放产生明显影响，但稻鱼共生是否影响与CH4排放相关的产甲烷菌和甲烷氧化菌仍有待阐明。本研究以全球重要农业文化遗产——青田稻鱼系统为例，通过田间试验，比较研究了水稻单作系统（RM）、无饲料投放的稻鱼共生系统（RFN）和有饲料投放的稻鱼共生系统（RFF）水稻和田鱼的产量、土壤碳氮磷含量以及产甲烷和甲烷氧化微生物的特征。结果表明，RFF的水稻产量和土壤碳氮增量均显著高于RM。荧光定量PCR分析表明，稻鱼共生（RFN和RFF）的产甲烷菌和甲烷氧化菌丰度显著高于RM，且RFF的产甲烷菌丰度显著高于RFN。Illumina Miseq测序分析表明，稻鱼共生显著影响产甲烷菌群落结构，但对甲烷氧化菌群落结构的影响不显著；对于不同代谢类型的产甲烷菌，稻鱼共生（RFN和RFF）氢营养型产甲烷菌的丰度显著高于RM，且RFF的乙酸营养型产甲烷菌丰度显著高于RFN；对于不同代谢类型的甲烷氧化菌，RFN和RFF对类型Ⅰ的甲烷氧化菌丰度影响均不显著；RFF中类型Ⅱ的甲烷氧化菌丰度显著高于RM和RFN。可见，稻鱼共生可明显影响产甲烷菌和甲烷氧化菌的群落组成，且稻鱼共生的效应会受到饲料投放与否的调控。





不同土地利用类型盐碱土无机磷组分及其影响因素

贾雪莹, 王佩将, 田志杰, 银海杏, 贾文茹

2023, 42(12):  2972-2978.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.027

摘要 ( 23 )   PDF (1308KB) ( 1 )  

为探究不同土地利用类型盐碱土无机磷组分特征及其影响因素，以华北地区典型盐碱地为供试土壤，分析辣椒地、轻度盐碱玉米地、重度盐碱玉米地、向日葵地、羊草地、虎尾草地、碱蓬草地和裸地共8种土地利用类型土壤无机磷组分的差异特征。结果表明：盐碱土壤无机磷组分中Ca_10-P所占比例最高，其他磷组分含量依次表现为Ca_8-P>Al-P>O-P>Fe-P>Ca_2-P。冗余分析和相关性分析结果表明，Ca_2-P和Ca_8-P与土壤pH、电导率、钠吸附比呈显著负相关（P<0.05），与速效磷、速效氮、速效钾呈显著正相关（P<0.05），土壤理化因子共解释了36.03%无机磷组分特征。因此，盐碱土中Ca_2-P、Ca_8-P是土壤磷有效性的关键组分，且主要受到pH、电导率和钠吸附比影响。根据8种土地利用类型土壤磷组分差异和理化性质，辣椒和向日葵可分别作为轻度和重度盐碱地改良利用的首选农作物，羊草可作为盐碱地生态修复的草地物种。此外，可以通过改善盐碱地土壤pH、电导率、钠吸附比、有机质等理化性质来提高土壤磷有效性。





湖南省耕地土壤硒空间分布及其影响因素

商贵铎, 周卫军, 郑超, 刘瑞, 徐章倩, 崔浩杰, 周雨舟, 李敏

2023, 42(12):  2979-2986.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.014

摘要 ( 13 )   PDF (1457KB) ( 5 )  

为合理开展富硒（Se）土壤资源利用与富硒农产品开发，进行了湖南省耕地土壤硒含量的空间分布特征及其影响因素等研究。结果表明：湖南省耕地土壤硒平均含量为0.56 mg·kg^-1，是全国土壤硒元素背景值（0.29 mg·kg^-1）的1.93倍；湘西南区土壤硒平均含量最高、湘北洞庭湖区平均含量最低；湘西南区变异系数最大，离散程度高，分布不均匀；湘南区变异系数最小，离散程度低，分布相对均匀；全省富硒耕地面积224.96万hm²，占耕地面积的60.7%；水田富硒面积为185.63万hm²，占全省耕地面积的50.1%；旱地富硒面积为39.33万hm²，占全省耕地面积的10.6%。成土母质发育的土壤硒含量大小顺序为：板页岩风化物>石灰岩风化物>第四纪红色黏土>砂岩风化物>花岗岩风化物>河湖冲（沉）积物>紫色砂页岩风化物；不同类型土壤硒含量大小顺序为：黄棕壤>黄壤>红壤>石灰（岩）土>水稻土>潮土>紫色土；当pH<5.0时，土壤硒含量与pH呈负相关；当5.0<pH<7.8时，土壤硒含量与pH呈正相关；当pH>7.8时，土壤硒含量与pH呈负相关；有机质是影响土壤硒含量的重要因素之一，土壤硒含量与有机质含量呈正相关；土壤硒与锌（Zn）、铜（Cu）、锰（Mn）以及阳离子交换量（CEC）呈极显著正相关（P<0.01）。地形因子也是影响土壤硒含量的因素之一，当海拔低于230 m，土壤硒含量随着海拔的升高而升高；当海拔高于230 m，土壤硒含量随着海拔的升高而降低。湖南省耕地富硒土壤面积较大，具有明显的空间差异，需根据区域差异合理保护和开发富硒土壤资源。





北京东灵山大气氮沉降水平及变化特征

刘美娜, 陈志立, 宋韦, 刘学炎

2023, 42(12):  2987-2997.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.004

摘要 ( 5 )   PDF (1546KB) ( 1 )  

城市人为成因的气态活性氮排放影响空气质量，导致周边的陆地生态系统大气氮输入量持续增加。然而，陆地生态系统大气活性氮特别是溶解态无机氮（DIN）和溶解态有机氮（DON）的同步观测仍然较为缺乏，影响氮沉降生态效应的全面、准确评估。本研究观测了北京东灵山森林生态系统定位研究站2019年6月至2020年1月每周的混合沉降中铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）和总溶解态氮（TDN）浓度，计算了DON浓度和各形态氮的沉降通量，分析了它们的月际和干湿季差异及其变化机制。结果表明：该站点大气沉降中NH₄⁺-N、NO₃^--N、DON和TDN体积加权平均浓度分别为1.45±0.04、0.70±0.01、1.81±0.66和3.96±0.65 mg N·L^-1，TDN年沉降通量为25.00 kg N·hm^-2·a^-1，NH₄⁺-N、NO₃^--N、DON年沉降通量和占TDN的比例分别为8.76（35%）、4.38（18%）、11.86（47%），表明该森林站点的大气氮污染程度较高。大气沉降中DIN/DON和NH₄⁺-N/NO₃^--N平均值分别为1.1和2.0，表明DON是该森林大气氮输入的重要形态，NH₄⁺-N在DIN输入中占主导。NO₃^--N浓度和占比随降水增加而减少，表明NO₃^--N的湿清除效率较高，出现稀释效应，而NH₄^+-N和DON浓度和占比与降水量无显著相关性。各形态氮混合沉降量均随降水量增加而增加，故各形态氮在湿季（6—8月）的平均浓度和沉降通量总体均高于干季（9—1月），表明未来降水增多会使得森林地表的大气氮输入量增加，对于促进森林植物生长有重要意义。本研究全面报道了京津冀地区典型森林大气NH₄⁺-N、NO₃^--N、DON和TDN混合沉降通量，明确了其形态结构和干湿季差异，揭示了高氮沉降地区降水量对大气氮混合沉降通量的影响，研究结果丰富了我国典型高人为氮排放地区的森林大气氮输入数据，为评估人为氮污染的生态环境效应提供信息。





不同空间特征尺度下景观格局对水质的影响

林嘉源, 张帆, 丘丽萍, 赖日文

2023, 42(12):  2998-3007. 

摘要 ( 15 )   PDF (2508KB) ( 3 )  

探究空间特征尺度下景观格局与水质的关系，对正确揭示格局如何影响水体污染迁移过程具有重要意义。本研究以福建省闽江流域为例，划分子流域、河岸和圆形缓冲区3种空间尺度，收集流域内26个监测断面的水质数据，基于Landsat8影像分析景观格局特征。利用半变异函数、冗余分析等手段，识别各空间尺度的特征尺度，探讨在空间特征尺度下景观格局对水质的影响。结果显示：(1)闽江流域水质总体达到Ⅱ类标准，但仍存在超标水质，主要由水产禽畜养殖所致。(2)河岸尺度的特征尺度在1000 m缓冲区，而圆形缓冲区的特征尺度在2000 m。(3)子流域尺度景观格局对水质的总解释最强，达58.4%，其次为河岸（45.2%）、圆形缓冲区尺度（38.4%）。(4)林地的聚集程度和城镇最大斑块指数是影响水质的主要景观格局变量。上游汇水单元是未来水资源管理的关键区域，减少污染排放，增大林地优势和聚集程度，打破大面积建成区的连续性，有助于净化水质。





北京温榆河公园不同建成时间城市绿地鸟类群落组成的空间变化与栖息地质量评价

赵雪琴, 吴岚, 王玉玉, 曹静瑄, 杨丽娟, 刘咏华, 张雨婷

2023, 42(12):  3008-3018.  doi:10.13292/j.1000-4890.202310.016

摘要 ( 16 )   PDF (1250KB) ( 3 )  

公园作为城市绿地生态系统的重要组成部分，其鸟类群落组成与栖息地质量情况密切相关，是城市环境的重要指示指标。北京温榆河公园于2019年启动建设，是城区最大的生态空间。为了解公园建设过程中鸟类多样性的变化，给公园运行管理提供科学依据，2020年9月—2021年8月对其中2010年已建成的清河营郊野公园、2020年9月新建成的朝阳示范区、规划中尚未建设的温榆河与清河交汇处采用样线法开展鸟类多样性月度调查，并在此基础上结合遥感解译和食源植物多样性调查对鸟类栖息地质量进行评价。共记录到鸟类65种，隶属于13目29科，其中国家二级保护动物4种。温榆河与清河交汇处鸟类丰度、多度和多样性指数最高，Shannon指数平均为2.20±0.30，鸟类栖息地质量评分为优。朝阳示范区保护及受威胁鸟类多样性指数较高，Shannon指数平均为1.89±0.28，鸟类栖息地质量评分为良。清河营郊野公园鸟类多度和丰度最低，Shannon指数平均为1.49±0.27，鸟类栖息地质量评分为优。温榆河与清河交汇处是维持公园生物多样性最重要的点位，在建设中将作为核心区予以保留，减少人工绿地设置。今后公园生物多样性保护与建设中可根据鸟类的需求开展更有针对性的管理，为维持城市生物多样性提供更好的生态系统服务。





溶解性有机质和纳米氧化锌共存对人工湿地处理性能及堵塞的影响

刘宇豪, 孔范龙, 李悦, 王康, 王文悦, 王晓燕, 王森

2023, 42(12):  3019-3029.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.025

摘要 ( 11 )   PDF (6081KB) ( 2 )  

溶解性有机质（DOM）的存在会影响纳米氧化锌颗粒（ZnO NPs）在水中的稳定性。本文通过构建垂直潜流人工湿地，以腐殖酸（HA）作为DOM的代表物质，研究了1 mg·L^-1 ZnO NPs和不同浓度HA（1、5、10、20和30 mg·L^-1）共存下对人工湿地处理性能、堵塞程度以及微生物群落变化的影响。结果表明：低浓度（≤1 mg·L^-1）HA溶液会促进ZnO NPs的团聚，而中高浓度（1～25 mg·L^-1）HA溶液则产生相反的作用。ZnO NPs和HA共存会降低人工湿地的净化效果，尤其是1 mg·L^-1 HA时，COD、氨氮和总氮的去除率分别下降了18.07%、19.94%和26.37%。连续投加1 mg·L^-1 HA浓度和1 mg·L^-1 ZnO NPs 60天后，人工湿地堵塞最严重，渗透系数下降67.5%。HA和ZnO NPs共存会影响微生物分泌胞外聚合物（EPS），当HA浓度为1 mg·L^-1时，EPS高达140.30±0.29 mg·g^-1，而空白组仅为78.67±0.32 mg·g^-1，这也是人工湿地堵塞严重的一个重要原因。此外，ZnO NPs和HA的加入会降低微生物群落的丰富度和多样性，并促进分泌EPS微生物（Thauera）的生长。研究结果可为人工湿地的堵塞机制提供新的解释。





综合评述

森林土壤甲烷吸收对全球变化的响应

韩诗慧, 刘蕾, 周国逸, 李琳, 方雪纯

2023, 42(12):  3030-3037.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.011

摘要 ( 10 )   PDF (1501KB) ( 4 )  

森林土壤是最有效的大气甲烷(CH₄)的陆地生物汇，大气CO₂浓度升高、增温、降雨格局改变和氮沉降增加等全球变化通过影响土壤理化性质、植物生长和土壤微生物等，进而影响土壤CH₄的吸收。本研究通过Meta分析综述了全球变化因子对森林土壤吸收CH₄的潜在影响。基于全球不同区域的155篇公开发表文章的195组数据发现：在CO₂浓度升高和N沉降增加情况下，森林生态系统吸收CH₄的速率显著降低；在干旱条件下，土壤CH₄吸收率显著增加。本文没有发现热带、温带和北方森林在年尺度上的CH₄吸收率明显不同。在森林土壤中，温度升高对CH₄吸收速率的正向作用不明显，相应的自然对数响应比表明，全球气候变暖不会直接对森林CH₄吸收率产生显著影响。本研究收集的森林土壤CH₄吸收季节性和干旱实验的结果证明了土壤水分对CH₄吸收具有显著负相关作用，但本文拟合的土壤水平衡的CH₄吸收线性模型并没有体现出土壤水分盈余对土壤CH₄吸收的负相关性。该结果表明，土壤水平衡模型在应用到全球尺度上时，需要收集更多的实验数据。同时，本研究结果对未来开展全球变化对森林土壤CH₄吸收影响的相关实验有一定参考意义。





全球气候变化下干旱及复水对植物和土壤微生物的影响：进展与展望

陈俊芳, 吴宪, 杨佳绒, 刘啸林, 刘宇

2023, 42(12):  3038-3049.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.009

摘要 ( 14 )   PDF (671KB) ( 14 )  

陆地生态系统是维持人类生命活动的重要场所，为人类的生存和发展提供多种生态服务。随着全球变暖和降水格局的改变，干旱事件发生的频度和强度显著增加，严重影响了陆地生态系统的结构和功能。植物和土壤微生物作为陆地生态系统的重要组成部分，在物质循环和能量流动等方面发挥不可或缺的作用。目前，有关干旱如何影响植物和土壤微生物的研究已受到学者们的广泛关注，但大多聚焦于干旱过程，对干旱后复水过程的理解仍十分有限。此外，干旱后复水不仅可以对植物的生长起到补偿作用，而且能够调节陆地生态系统的恢复。因此，开展干旱后复水对植物和土壤微生物影响的相关研究是当前全球气候变化领域的重要生态热点。本文以植物生长、生理性状及土壤微生物为切入点，概述了气候变化下干旱及复水过程对陆地生态系统植物和土壤微生物的影响，并基于当前研究存在的问题，提出了未来需要深入研究的方向，以期为气候变化下植物和土壤微生物如何响应干旱及复水过程的相关研究提供理论参考，进而为维持陆地生态系统的结构和功能并保护生物多样性提供科学依据。





技术与方法

以“塔群”为核心的“立体-全息”森林生态系统信息化观测研究方法体系

朱教君, 高添, 张金鑫, 孙一荣, 孙涛, 刘志华, 于立忠, 卢德亮, 于丰源, 滕德雄, 闫巧玲, 杨凯, 宋立宁, 郑晓, 王绪高, 王庆伟, 梁宇, 李辉东, 刘利芳, 徐爽, 刘华琪, 胡艳阳, 李秀芬, 王宗国, 周新华

2023, 42(12):  3050-3054.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.024

摘要 ( 10 )   PDF (856KB) ( 1 )  

当前森林生态学研究在时空尺度上朝着更宏观和更微观两个方向发展，传统的观测研究方法或模式已不适合现代森林生态学研究的需求。尤其是在信息化技术的不断发展背景下，当前森林生态观测科研范式亟需变革。本文基于辽宁清原森林生态系统国家野外科学观测研究站的“科尔塔群”，提出以塔（群）为核心的“天-空-塔-地”一体化观测研究体系。具体包括：主/被动星载遥感（天）、无人机+激光雷达+多/高光谱传感器的近地面遥感（空）、塔群或单塔（塔）、长期固定样地群（地）；运用物联网、云计算和人工智能等新一代信息技术，实现海量数据的自动获取、传输、运算、分析与展示，形成“立体-全息”森林生态系统信息化观测研究方法体系。该研究方法体系旨在促进森林生态学或生态系统生态学、林学等领域知识创新，探索科研范式变革提供实现途径；并为地理学、遥感科学和边界层气象学等学科提供参考。





基于生命周期与多准则决策的农村污水处理模式优选

崔涛, 李悦, 孔范龙, 王森, 赵燕

2023, 42(12):  3055-3065.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.007

摘要 ( 12 )   PDF (3708KB) ( 1 )  

为提高农村污水工艺选择的科学性和合理性，本研究构建了生命周期可持续性评估（LCSA）和多准则决策分析（MCDA）耦合模型，以人工湿地（CW）、序批式活性污泥法（SBR）、“厌氧缺氧好氧”工艺（A₂O）、膜生物反应器（MBR）和生物接触氧化（BCO）为研究对象，在出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准的条件下进行评价并提出改进建议。结果表明，各系统在运行阶段贡献了绝大多数环境影响（超过85%）和经济成本（60%以上）。CW的环境可持续性和经济可持续性最优，但占地面积较大；MBR环境和经济可持续性最差，但其社会可持续性较好。A₂O运行过程中需要较多的能源，使其环境和经济可持续性表现不佳，而SBR和BCO各方面的可持续性较为均衡。针对不同利益相关者进行的MCDA结果表明：MBR、SBR和BCO在不同的偏好下各有优势，CW可持续性最优（0.59～0.70）；然而，当占地面积的主观权重达到65%后，CW不再是最优方案。基于评价结果，使用者可以通过优化运行阶段消耗、根据排水去向灵活调整排放标准等方式提升污水处理工艺的可持续性，降低环境、经济和社会维度的负面影响。





耐低温菌株Pseudomonas sp. W4筛选及其异养-好氧脱氮性能

包红旭, 胡家伟, 任宏鹏, 韩斯琴, 张颖, 王泳璇, 史荣久

2023, 42(12):  3066-3072.  doi:10.13292/j.1000-4890.202312.006

摘要 ( 5 )   PDF (1614KB) ( 1 )  

从活性污泥中筛选到一株高效的耐低温脱氮菌株W4，评估了该菌株在5、15和25 ℃下的脱氮性能。结果表明，W4属于假单胞菌属（Pseudomonas），能够在4～42 ℃、盐度（NaCl）为0～30 g·L^-1与pH 6～9条件下生长。在5 ℃条件下，菌株W4能够在72 h内将初始浓度为76.0 mg·L^-1的NH₄⁺-N去除74.3%，相应的脱氮平均速率达0.78 mg·L^-1·h^-1。好氧条件下菌株在5 ℃时可去除42.4%的NO₃^--N（86.3 mg·L^-1）或38.2%的NO₂^--N（82.2 mg·L^-1）；在15、25 ℃条件下菌株脱氮能力进一步提高，对NH₄⁺-N的去除率超过95%，对NO₃^--N和NO₂^--N的去除率分别超过66%和69%。菌株W4具有异养硝化好氧反硝化（HA-ND）代谢活性，在硝化过程中不出现NO₂^--N的积累，在中低温条件下去除无机氮污染具有较好潜力。本研究结果有助于丰富低温脱氮微生物资源并可为HAND脱氮工艺提供支撑。