国土空间规划体系下的全域环境空间管控研究——以苏州市为例

立足新时期国土空间规划体系强化全域环境空间管控,推动各类环境要素管控分区降尺度与融合化,实现环境污染源头管控与精准落地,是系统应对当前高强度、复合型环境问题的有效途径.构建基于国土空间规划的全覆盖、多层级环境功能分区管控体系,在单要素人为污染物排放量和综合排放强度评价基础上,提出环境功能分区的管控等级集成评价模型,探索分区管理和分级施策的全域环境空间管控途径,并以高度工业化和城市化的苏州市为案例开展应用研究.结果表明：①基于国土空间规划体系的"三区三线"与现行环境要素管控分区的空间耦合性,建立由8个一级分区和21个二级分区构成的环境功能分区管控体系;②按照"三区三线"管控属性和综合排放强度,可进一步将环境功能分区的管控等级由高至低划分为Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ及○级;③苏州市人为污染物排放量总体偏大,城镇空间内的工矿业生产空间及城乡居住空间、农业空间内的生产养殖空间的综合排放强度较高,主要分布于姑苏、虎丘等中心城区及昆山、常熟等工业集聚区;④苏州市Ⅴ级和Ⅳ级管控区以工矿业生产空间、城乡居住空间和特殊生产空间为主,Ⅲ级管控区以混合空间为主,Ⅱ级以农业种植空间和生产养殖空间为主,Ⅰ级和○级管控区主要包括一般生态空间和生态保护红线.案例应用表明,国土空间规划体系下的全域环境空间管控可操作性强,可实现环境规制精准落实到污染源空间;建议以环境功能分区分级管控体系为基础,将环境空间管控全面融入国土空间规划体系,建立综合施策的环境协同管理机制.     

氮肥-垃圾渗滤液复合影响区非饱和-饱和带全剖面氮素分布特征及微生物响应

农田氮肥和垃圾填埋场渗滤液是我国地下水氮素污染的两大来源,从氮肥-垃圾渗滤液复合影响区域内采集6份土壤剖面-地下水样品,分析非饱和-饱和带全剖面中氮素的分布特征,来清晰判识该类典型区域的氮素跨介质污染特征和途径,同时通过高通量测序进行氮循环功能微生物分析,来解析氮循环功能微生物对氮素分布的响应.结果发现,在高施肥量采样点中,土壤中的硝态氮（NO₃^--N）和溶解性有机氮（Dissolved Organic Nitrogen,DON）含量均显著高于低施肥量采样点（p<0.01）,NO₃^--N大量分布在深度0~240 cm的土壤中（p<0.05）,部分NO₃^--N下渗进入地下水,高施肥量采样点地下水中NO₃^--N浓度在总溶解性氮（Total Dissolved Nitrogen,TDN）中占比达31.93%~84.70%,硝化菌在氮循环功能菌中占比为27.08%~87.99%,说明氮肥是该区域地下水NO₃^--N的主要来源.铵态氮（NH₄⁺-N）在非饱和带深度0~20 cm和400~460 cm的范围内含量较高（p<0.05）,垃圾填埋场下游的地下水NH₄⁺-N浓度均超标,在TDN中占比为26.40%~59.71%.统计分析表明,垃圾填埋场渗滤液可能是造成地下水中NH₄⁺-N浓度空间差异的重要因素,并很可能是导致地下水位波动带附近出现NH₄⁺-N高积累的主要原因（p<0.05）.这些结果将有助于复合影响区氮素的污染评估和防控.     

有机无机氮配施对不同程度盐渍土硝化和反硝化作用的影响

以内蒙古河套灌区轻度盐渍土S₁（EC=0.62 dS·m^-1）及中度盐渍土S₂（EC=1.17 dS·m^-1）为对象,研究硝化和反硝化进程对盐渍化程度和有机无机氮配施比例的响应及其影响因素.本试验设置了6个处理,包括不施氮（CK）、单施无机氮（U₁）以及用有机氮（U₃O₁、U₁O₁、U₁O₃和O₁）替代25%、50%、75%和100%的无机氮.结果表明,盐度升高会降低土壤硝化势而提高土壤反硝化能力,同一处理S₁土壤硝化潜势较S₂土壤高出28.81%~69.67%,而反硝化能力降低17.16%~88.91%.盐度升高会降低AOB丰度及硝化贡献率,但会增加AOA丰度和硝化贡献率;盐度增加会提高土壤nirK和nirS型菌丰度,同时会增加N₂O/（N₂O+N₂）产物比,但会抑制nosZ丰度.S₁土壤,以U₁O₁处理硝化势和反硝化能力最大,较单施化肥增幅分别达到18.59%和15.87%;S₂土壤,各施肥处理之间土壤硝化势差异不显著,反硝化能力以O₁处理最大,较单施化肥提高88.26%.S₁和S₂盐渍土分别以U₁O₁及O₁处理获得较高的AOB基因丰度及硝化贡献率,且增大了nirS和nosZ基因丰度,并显著降低N₂O/（N₂O+N₂）产物比.综上,相比单施无机氮,轻度盐渍土以有机无机氮各半配施,中度盐渍土以单施有机氮更加利于土壤硝化反硝化过程进行.     

我国典型森林土壤微生物驱动的氮代谢途径特征解析

微生物介导的氮代谢途径对生态系统结构和功能稳定性的维持起着重要作用,阐明微生物群落与氮代谢途径之间的关系可以从微观水平上扩展对氮代谢途径的理解.然而,微生物的基因水平转移使得基于分类学的方法并不能说明两者之间的关系.有研究表明,功能性状影响着群落构建和生态系统功能,将基于功能性状的研究方法应用于土壤微生物能更好地说明氮代谢途径的特征.因此,本文选择5种我国典型森林土壤,包括黑土（黑龙江哈尔滨）、暗棕壤（吉林长白山）、黄棕壤（湖北武汉）、红壤（福建福州）和砖红壤（海南乐东）,利用可以量化微生物功能性状的宏基因组技术对不同森林土的氮代谢途径特征进行了研究,主要包括氨同化、硝酸盐异化还原、硝酸盐同化还原、反硝化、硝化、固氮和厌氧氨氧化过程.结果表明,细菌序列在宏基因组文库中占主导位置,占所有序列的98.02%,且所涉及的几种氮代谢途径在细菌中都被检测到.5种森林土有着相同的氮代谢途径特征,即氨同化是细菌中检出频率最高的氮代谢途径,每百万个带注释的细菌序列平均检测到2830个氨同化途径的功能基因,固氮和厌氧氨氧化代谢途径检出频率较低,每百万个序列分别只检测到28.3和10.7个功能基因.不同森林土壤中同一氮代谢过程可由不同的微生物参与,且负责整个氮代谢途径的微生物的群落结构不完全相同.     

不同轮作休耕下潮土细菌群落结构特征

本研究旨在明确不同轮作休耕方式对潮土细菌群落的影响,为推动黄河下游冲积平原农田生态修复和促进农业绿色发展提供参考依据.以2018年开始的长期轮作休耕定位试验农田土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序技术,通过Tax4Fun细菌功能预测工具,分析4种轮作休耕方式（长期休耕、冬小麦-夏休耕、冬休耕-夏玉米和冬小麦-夏玉米周年轮作）定位条件下,土壤细菌群落结构与功能差异,并探究影响农田土壤细菌群落结构及功能变化的环境因子.结果表明,不同轮作休耕方式的土壤样本中共检测到细菌44门、146纲、338目、530科、965属和2073种;在0~20 cm和20~40 cm土层中,主要优势菌群同为放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）,但各主要优势菌群的相对丰度在不同轮作休耕方式中存在差异.0~20 cm土层季节性休耕（冬小麦-夏休耕和冬休耕-夏玉米）较麦玉周年轮作或连续两年休耕的土壤细菌群落更丰富且多样性程度更复杂,20~40 cm土层则表现出冬小麦-夏休耕的土壤细菌群落更丰富、多样性程度更复杂.通过Tax4Fun功能预测发现,不同轮作休耕土壤细菌具有一级功能代谢通路（pathway level 1）6类,二级功能代谢通路（pathway level 2）40类（其中18类相对丰度大于1.0%）,三级功能代谢通路（pathway level 3）264类;季节性休耕可提高参与新陈代谢、环境信息处理和遗传信息处理等有益细菌代谢通路的相对丰度.根据RDA分析,0~20 cm土层的土壤细菌群落受土壤含水率、全磷、有效磷、速效钾、pH和碳氮比影响显著（P<0.05）,20~40 cm受土壤全磷和有效磷影响显著（P<0.05）.由此可见,不同休耕方式可以改变土壤细菌群落结构、多样性及代谢功能,季节性休耕可以促进农田土壤生态系统的健康与稳定.     

青海省1998—2012年草地生态系统服务功能价值评估

由于人类活动对草地生态系统的干扰,草地退化加剧,科学评估草地生态系统服务功能的价值对于草地保护与管理决策具有重要意义。论文通过整合青海省多源、多尺度、多过程的生态环境数据,结合大规模的野外调查数据,构建各类专项和综合数据库,以千年生态评估生态系统服务分类系统和Costanza等的分类方法为基础,结合青海省生态系统特征及生态地位,选取了青海省生态系统服务指标评估体系。开发定量核算青海省生态系统服务功能及其价值的数据-模型融合平台,对青海省1998—2012年的草地生态系统固碳释氧、水文调节、土壤保持、生物多样性等16种生态系统服务功能价值进行了全面的评估,成功实现了草地生态系统服务价值评估的动态化、精细化和智能化。结果表明：1998—2012年草地生态系统服务功能总价值在2 349.97~3 374.49亿元之间,均值为2 935.63亿元,是青海省2012年全省GDP的1.55倍,平均每公顷达92.87万元。最后,以此为基础,提出青海省草地生态系统适应性管理策略,为青海省生态立省战略提供决策支持和依据。     

PAEs污染下2种基因型菜心根际土壤微生物特征及差异性

设置邻苯二甲酸酯(PAEs)3个污染水平(T1,T2,T3)和对照处理(T0),盆栽2种基因型菜心(油青60天菜心和特青60天菜心),研究2种菜心不同生长期根际土壤微生物生物量碳氮(Cmic、Nmic)和总体代谢活性(AWCD)的动态变化特征及差异性,初步揭示2种菜心吸收累积PAEs差异的根际微生态机理.结果表明,2种菜心根际土壤Cmic分别介于84.45~213.30mg/kg和98.33~229.85mg/kg,Nmic分别介于9.00~25.86mg/kg和12.69~34.36mg/kg,显著高于未种植物的处理. AWCD值分别介于0.744~1.075和0.847~1.318,特青60天菜心显著高于未种植物的处理. 2种基因型菜心相比,特青60天菜心根际土壤Cmic, Nmic以及AWCD值均大于油青60天菜心(T3处理开花期除外),部分处理间差异显著. 2种基因型菜心茎叶和根系中PAEs含量与Cmic、Nmic和AWCD之间的相关性均未达到显著程度,说明2种基因型菜心茎叶和根系中PAEs含量可能与其他因素有关.     

稻秆生物炭对稻田土壤Cd形态转化和微生物群落的影响

为阐明稻秆生物炭介导土壤Cd形态转化过程中化学性质与微生物群落多样性变化特征,通过室内培养实际污染土壤实验,研究施加稻秆生物炭对土壤Cd形态、pH值、阳离子交换量(CEC)、有机质(SOM)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)含量,以及土壤蔗糖酶(CA)、脲酶(UA)、过氧化氢酶(IA)活性等的影响特征,并...     

荒地的概念、分类及其生态功能解析

随着我国对生态环境保护日益重视,荒地作为生态用地的一种重要类型,其保护与开发已成为重要的研究课题。论文在梳理国内外荒地概念、厘清荒地与相关概念的关系以及系统分析中国、美国、印度土地分类的基础上,重新定义了我国荒地的概念,并针对我国国情将荒地划分为三种类型：荒野地、未利用地和废弃地。论文还首次提出荒地具有防风固沙、保育土壤、固碳释氧、涵养水源、保育生物多样性等多种生态功能的理念,这对我国荒地以及生态用地的开发与保护有重要意义。最后提出建议在我国现行土地分类体系中直接增列一类“生态用地”,包括林地、草地、荒地、水域、滩涂等;在未来开发与保护荒地过程中,从观念上重视荒地的价值,建立荒地产权制度,编制自然资源资产负债表,加强对荒地的分类保护与开发。