湖泊生态系统稳态转换理论与驱动因子研究进展

湖泊生态系统会在长期的人为胁迫和短期的强扰动下发生稳态转换,稳态转换前后湖泊生态系统的结构和关键过程会发生明显的变化,探求浅水湖泊稳态转换驱动因子是科学合理确定湖泊管理策略的关键所在。对湖泊生态系统稳态转换的理论内涵、驱动机制进行了总结和探讨。湖泊生态系统稳态转换的概念主要含有发生的突然性和难以预知性、系统的结构与功能发生明显变化以及存在多稳态现象等内涵;具有非线性、多阈值、多稳态,以及修复过程中的迟滞效应等特征。湖泊生态系统稳态转换的驱动因子可分为外部驱动和内部驱动两种类型。外部驱动包括外源性氮磷负荷、气候变化、风浪、湖泊水位等因子;外源性氮磷负荷和气候变化的影响具有长期性和累积性,通过逐步削弱湖泊生态系统恢复力进而引发稳态转换;风浪、湖泊水位等为突发性因子,往往表现为稳态转换的直接诱因。内部驱动包括鱼类、水生植物等因子;鱼类主要通过对水生植物、湖泊底质、浮游动物等生态组分的影响引发湖泊生态系统稳态转换;水生植物对湖泊清水稳态可能不仅存在正反馈作用,也会在一定条件下存在负反馈作用。今后应加强沉水植物生长消亡的主要环境与生物要素综合作用机理、湖泊稳态类型与主控因素等方面的研究。     

黑龙江省国有林区贫困-生态系统恢复力测度与影响机制

系统恢复力指系统遭到外界干扰后恢复到原状的能力,受到脆弱性和应对能力共同影响,系统恢复力越大则系统越稳定。基于系统恢复力概念及内涵,利用集对分析法和墒值赋权法构建黑龙江国有林区贫困-生态系统恢复力测度模型,从脆弱性和应对能力两大层面以及贫困和生态两大子系统入手测度林区贫困-生态系统恢复力,并分析天然林保护工程实施后黑龙江国有林区贫困-生态系统恢复力的演变及影响因子作用机制。结果表明:(1) 1998—2015年黑龙江国有林区贫困-生态系统总脆弱性指数由0.41缓慢上升至0.52,系统总应对能力指数由0.10快速上升至0.85,系统总恢复力指数也由0.23上升至0.73。(2)生态系统脆弱性对系统总脆弱性影响较大,贫困系统应对能力对系统总应对能力影响较大,系统总恢复力与总脆弱性和总应对能力的关系呈阶段性特征,1998—2006年总脆弱性对总恢复力的影响较大,2007—2015年总应对能力逐渐对系统总恢复力起关键作用。(3)各影响因子对恢复力的影响方向和速率具有明显的不确定性,主要包括线性和非线性影响,其中又以非线性影响为主。     

森林净生态系统生产力及其生物影响因子研究进展

在全球大气二氧化碳浓度上升的背景下,陆地生态系统碳循环及碳汇功能研究得到了广泛的关注,日益成为今后的政治和外交的重大议题之一.净生态系统生产力(net ecosystem production, NEP)是生态系统光合固定的碳与生态系统呼吸损失的碳之间的差值;或者为生态系统净的碳积累速率.NEP 的研究整合生态系统地上和地下部分,把生态系统碳循环的影响因子有机地联系了起来.当NEP为正值时,说明生态系统为碳汇,NEP为负值则表明生态系统为碳源.随着植物和土壤相互联系及其对生态系统过程研究的深入,NEP已经成为生态系统碳循环研究的核心概念之一.以森林NEP为出发点,综述了国内外的最近的 NEP 研究进展,分析了 NEP 研究的科学意义;探讨了植物群落组成/生物多样性、土壤微生物群落、大型/土壤动物和人为的管理或干扰等生物因子对NEP的影响.根据综述研究提出未来研究应在:(1)土壤生物过程、土壤食物网及其与地上部分植物/动物相互作用对NEP的影响;(2)自然林生物多样性的竞争/共存机制与生态系统碳吸存稳定性;(3)人工林固碳潜力和不同植物功能群(灌草层)对生态系统碳动态影响等方面加强,以期为全面认识生物因子对森林生态系统系统固碳现状、机制和潜力提供理论基础.     

土壤种子库研究的几个热点问题

土壤种子库是指存在于土壤表层凋落物和土壤中全部活性种子的总和。土壤中有活性的种子是植物群落的一部分,是新植株的来源。土壤种子库可以分为瞬时土壤种子库和持久土壤种子库。随着群落生态学的发展,土壤种子库的研究已经成为植物生态学重要的一部分,研究内容主要包括:(1)土壤种子库的组成和分布;(2)土壤种子库的动态;(3)地上植被与土壤种子库的关系;(4)干扰对土壤种子库的作用;(5)土壤种子库在生态恢复中的作用。文章在对目前土壤种子库的研究方法、主要研究内容方面总结的基础上,认为土壤种子库在合适的干扰作用下对退化生态系统的恢复以及植被更新发挥重要的作用,同时需进一步加强对这一过程中种子萌发、幼苗建立限制因素的研究。     

河流水生态修复阈值界定指标体系初步构建

生态阈值存在于各种生态系统中,在查阅国内外相关文献的基础上,通过对生态阈值的理论研究及在森林、草原、湿地、湖泊和河流等方面实践应用进行总结分析,指出生态阈值在河流生态系统研究中的不足之处。针对在高污染负荷下修复退化的水生态系统中,开展生态修复阈值的研究寥寥无几,关于界定河流水生态修复阈值指标体系的研究尚未出现。通过分析阈值在河流水生态修复中的重要性,指出河流水生态修复阈值确定是退化水生态修复的基础,为区域针对性修复水体提供科学依据和决策支持,更是水环境管理发展的迫切需求。在此基础上,从新的角度探讨和提出河流水生态修复阈值概念。河流水生态修复阈值,是依据河流生态系统自然属性和河流功能以及区域社会经济发展的需求来界定退化到何种程度的水生态系统需要进行修复,退化现状程度大于此修复阈值,则需进行人工修复;退化现状程度小于修复阈值,则无需进行修复。通过对指标体系构建原则、筛选方法及阈值计算方法的总结,提出河流水生态修复阈值确定技术路线,采用频度分析法和理论分析法相结合,从影响河流修复的6大要素(物理结构、水文条件、水质状况、水生生物、河流功能和社会经济)初步构建了河流水生态修复阈值界定指标体系及阈值计算方法体系,为下一步河流水生态修复阈值指标体系的定量筛选与阈值计算奠定了基础。     

植物功能多样性及其与生态系统功能关系研究进展

生物多样性影响生态系统的多种功能。生物多样性的急剧丧失使得对其影响评定尤为重要和紧迫,因此,生物多样性与生态系统功能关系成为生态学研究的热点问题之一,其中功能多样性与生态系统功能关系的研究成为近十年该领域研究的重点。文章首先概括了植物功能多样性的多种定义,并详细介绍了目前被广泛接受的定义"功能多样性是某一群落内物种间功能特征的变化范围或指特定生态系统中所有物种功能特征的数值和范围"。其次重点阐述了围绕植物功能多样性开展的5个重要研究论题:(1)分别从功能丰富度、功能均匀度、功能离散度3个方面介绍了功能多样性算法,并强调要注重多指数相结合以综合描述功能多样性;(2)植物功能性状间主要体现为权衡关系,植物功能性状受到了气候、土壤、海拔、地形地貌、放牧、土地利用方式等一系列因素的影响;(3)基于植物功能性状更有利于探讨环境过滤和相似性限制对群落构建的驱动作用;(4)功能多样性与物种多样性间呈现正相关、负相关和饱和曲线等一系列关系,之所以呈现不同关系与资源状况和外界干扰密切相关;(5)尽管很多研究都证明了功能多样性对生态系统功能具有正效应,但依然存在两个主要的争议,一方面是物种多样性、功能多样性在生态系统功能维持中的相对重要性,另一方面是选择效应与互补效应在功能多样性与生态系统功能关系中的适用性。最后,提出了该领域需要进一步深入开展的4个研究方向:开展多尺度研究、重视多营养级研究,加强野外观测与受控实验相结合的研究、深化生态系统多功能性的研究。     

《农村生态环境》稿约

1　《农村生态环境》系国家环境保护总局南京环境科学研究所主办、中国环境科学出版社出版的学术期刊 ,是全国中文核心期刊 ,中国科学引文数据库来源期刊 ,中国学术期刊综合评价数据库来源期刊。本刊宗旨是及时报道生态环境保护领域研究的动态、理论、方法和成果。主要内容包括 :( 1)全球重大环境问题的生态影响 ;( 2 )生态功能区、自然保护区、生态示范区的建设和管理的研究 ;( 3 )自然资源开发和可持续发展理论与模式 ;( 4)生态破坏和环境污染控制的理论与方法 ;( 5 )生物多样性保护与生态安全性研究 ;( 6)农村和城镇生态系统的优化研究 ;…     

丛枝菌根在草原生态系统碳固持中的重要作用

草地生态系统在全球碳循环中作用重大,而丛枝菌根广泛存在于草原生态系统中,对碳固持有着重要作用.目前菌根碳固持研究的特点表现为研究对象进一步扩大、丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,简称AMF)的功能逐渐定性量化、研究转变为植物-微生物-土壤三维立体等,向大背景、多理论和模型化方向发展.总结丛枝菌根在草原碳固持中的作用机制,主要包括以下五个方面:1)丛枝菌根是生态系统的一个重要组成部分;2)AMF淀积了植物光合产物一定数量的碳,是土壤中一个不容忽视的碳库;3)AMF能促进土壤团聚体的形成,改善土壤结构,增加土壤碳固持;4)AMF产生的球囊霉素相关土壤蛋白是土壤中一个重要碳库;5)AMF提高了草原生态系统的初级生产力和物种多样性,间接增加了生物碳固持,巩固了土壤碳库的碳储存.由于AMF对于调控碳循环具有不可替代的作用,因此全球气候变化下AMF的碳固持潜力研究、草地生态系统中不同AMF的量和菌丝在土壤结构中的功能及菌丝网在生态系统碳固持中的作用必将成为重点热点研究.     

环境中铝来源、铝毒机制及影响因子研究进展

铝是地壳中含量最多的金属元素,随着铝在人类生产生活中大量生产和使用,包括铝盐絮凝剂在水处理/湖泊治理中的广泛应用以及环境酸化,越来越多的铝进入生态系统,给许多生物带来毒害效应。文章综述了生态系统中铝的来源,铝毒对藻类、鱼类、植物和人体的毒害机制及影响铝盐迁移转化和毒性的主要因子,并提出建议和展望。在陆地生态系统中,铝主要以金属铝、氧化铝、铝盐化合物、含铝矿石等形态存在;水生生态系统中,铝主要以无机单体铝、无定型絮状物Al(OH)3和聚合铝等形态存在。铝抑制酸性磷酸酶活性或影响营养的利用对藻类群落结构组成和藻细胞产生影响。通过引起离子调节和呼吸紊乱,铝对鱼类组织器官、生长发育和生理代谢具有剂量毒性作用。铝在人体蓄积后,对神经、骨骼、肝脏、免疫系统等产生不同程度的损害。植物铝毒机制主要包括:(1)对根系细胞分裂及伸长的抑制;(2)对植物营养物质吸收的抑制;(3)对植物体内关键酶代谢的抑制;(4)对遗传物质及细胞结构的损伤等。影响铝毒的因子主要包括p H、Al~(3+)形态及浓度、环境温度、水体硬度、溶解性有机物种类及含量、结合配体浓度等。因此,人类生产生活中应合理科学使用铝制品,严格把控饮用水及食品中铝浓度标准。工业水处理中应加快研发应用高效环保的大分子聚合/微生物絮凝剂,控制水处理厂出水残余铝浓度。由于铝是两性元素,且水环境中铝越来越多,建议进一步研究铝盐在碱性环境中的毒性作用以及铝盐对水生植物、底栖动物的毒性作用。     

排水对沼泽湿地碳通量和碳储量的影响

沼泽湿地是全球重要的碳库,排水是沼泽湿地面临的主要人类活动干扰,排水后水位的改变引起沼泽湿地生态系统过程和功能的变化,进而对碳收支产生影响.基于中国知网和Web of Science数据库检索和筛选65组数据(包括25组CO_2通量、18组CH_4通量和22组碳储量数据),综述国内外排水对沼泽湿地碳通量和碳储量影响的研究.研究发现排水使沼泽湿地CH_4与CO_2通量改变,改变的幅度与湿地生态系统类型、排水时间及排水强度等因素有关.排水后CH_4的排放通量降低了29%-75%. CO_2通量的不同组分响应不同:排水后生态系统呼吸增加了10.9%-120%;总初级生产力的响应有很大的差异,可能升高也可能降低;净初级生产力有变化但不显著;净生态系统生产力多为显著降低,变化幅度为1.8%-290.4%.排水对碳储量的影响更间接,多数研究表明排水后土壤碳储量显著降低,植被碳储量的变化不一致,与湿地类型和排水后的利用方式有关,存在不确定性.已有研究多以某一特定排水时间或排水强度的实验研究为主,未来应加强不同排水强度对碳通量和碳储量的影响研究,研究方法上要将控制实验、野外调查与模型模拟研究相结合,以深入理解排水对湿地生态系统碳收支的影响,为湿地保护和恢复提供理论依据.