2000—2020年浙江省陆域生态系统碳库碳储量演变及提升路径

陆域生态系统碳库(以下简称陆域碳库)是地球系统碳循环的重要组成部分,其碳储量的持续增加,对于以自然的解决方案推动气候治理具有重要意义。以自然生态资源相对丰富的浙江省为例,运用生态系统服务和权衡的综合评估模型(InVEST模型)Carbon模块构建浙江省陆域碳库碳储量核算方法,测算了浙江省2000—2020年的碳储量演变情况,识别碳储量变化特征及关键驱动因素。结果表明,2000—2020年浙江省陆域碳库碳储量增长了11.1%,森林碳库碳储量提升对其增长贡献最大;最后,从碳库类型管控、碳库提质和碳库增汇激励3个角度出发,结合国土空间保护修复与用途管制工作,提出生态系统固碳能力提升路径。     

基于习性和食物网的白洋淀大型底栖动物群落恢复研究

白洋淀由于长期受人类活动影响,部分区域内源污染严重.针对该类区域,"十三五"水专项开展了生态清淤试点工程以实现内源治理.在清淤过程中底栖生物容易遭到严重破坏,与之密切联系的食物网受到影响.在沉水植物补种成功后,如何科学地恢复底栖动物群落并维持长效稳定,急需寻求解决方案.本研究于2018年对白洋淀大型底栖动物群落进行调查,根据调研结果、习性特征和食物网模型,提出了受损后大型底栖动物群落恢复方案.研究发现,春季优势种为螺类软体动物和虾类甲壳类动物,夏季和秋季为螺类软体动物和昆虫类摇蚊幼虫.全年主要优势种为中华圆田螺、中国圆田螺、羽摇蚊和大红德永摇蚊.通过食物网模型计算,确定了软体动物是2010年和2018年的关键功能组.因此,综合优势种和关键种,底栖动物群落恢复物种主要选择虾类、螺类和摇蚊幼虫.根据底栖动物的习性,确定甲壳动物和摇蚊幼虫以自然恢复为主,螺类以人工恢复为主的恢复方式.针对螺类关键物种,根据2018年调研生物量、工程经验值和生态容量综合确定其恢复投加量合理范围.通过以上研究,建立了基于食物网成熟度和稳定性的底栖动物群落恢复优化调控方案,为受损底栖动物群落的恢复提供借鉴.     

氮添加影响下新疆天山雪岭云杉林土壤酶活性及其与环境因子的相关性

氮沉降可能影响森林土壤性状及代谢活性,为进一步了解氮沉降下森林土壤生化过程与生境相互作用机制,探究天山雪岭云杉林土壤酶活性及土壤环境因子对氮沉降的响应特征,本文以天山雪岭云杉森林土壤为研究对象,采用氮沉降梯度法开展施氮试验,分析不同施氮水平下土壤酶活性与土壤环境因子的特征,并结合冗余分析方法讨论了土壤酶活性与土壤环境因子的相关性.结果表明：①土壤酶活性均随施氮量增加表现出先上升后降低的趋势,除土壤酸性磷酸酶外,其余均在低氮处理下达到最大值.②外源氮添加导致土壤pH值降低,低氮或中氮处理后土壤电导率、土壤有机碳、土壤铵态氮、土壤铵态氮、土壤全磷和土壤C/N含量升高,土壤N/P呈现不规律下降.③土壤酶及其与土壤环境因子相关性分析结果显示,土壤含水量、土壤有机碳、土壤铵态氮、土壤全磷和土壤C/N均与土壤酶活性呈显著相关性,其中仅土壤C/N与土壤酶活性呈显著负相关,其余各项环境因子与土壤酶均呈极显著正相关;土壤pH值及土壤N/P与土壤酶活性无显著相关性.新疆天山雪岭云杉在施氮背景下,影响土壤酶活性的重要因子为土壤有机碳和土壤铵态氮.     

除草剂硝磺草酮对土壤微生物生态效应研究

采用室内培养试验,研究了硝磺草酮对土壤酶活性和微生物群落功能多样性的影响.结果表明,土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性随硝磺草酮浓度增加呈现先增加后降低的趋势,但比对照处理都有所升高,分别增加了22.6%~41.0%和3.4%~54.2%,且在硝磺草酮浓度为50mg/kg时达到最大.与之相反,尿酶活性则降低了12.0%~18.6%,但差异性不明显(P > 0.05).施用一定浓度的硝磺草酮激活了土壤微生物活性,微生物群落丰富度、均匀性和多样性都呈增长趋势,单孔的平均颜色变化率(AWCD)值和利用速率均随硝磺草酮浓度增加而增大,微生物群落对碳水化合物类、氨基酸类、多聚物类、羧酸类、胺类和酚酸类利用率整体上均有所提高,与对照相比,最大增幅分别达到5.3、1.0、4.4、3.2、0.2和6.8倍,但不同浓度硝磺草酮处理下土壤微生物在利用碳源的类型上是存在一定的差异.     

晋江流域污染负荷空间分布及关键源区识别

提出了利用水文和水质同步监测资料计算流域污染负荷空间分布的一般程序,并探讨了采用污染负荷贡献与集水区面积占比关系识别流域污染关键源区的方法,并在晋江流域进行了实例应用.结果表明:晋江下游取水口金鸡断面污染负荷主要来自东溪和西溪,枯水期CODMn、NH3-N和TP负荷分别是226.8、27.1和17.1g/s,占丰、平水期的18%~67%.丰、枯水期东溪和西溪对金鸡断面污染负荷贡献基本相当,而平水期西溪贡献显著大于东溪.晋江流域污染关键源区分别为蓬壶-长厅桥区间、长厅桥-港龙区间、横口-园美区间等5个断面区间,该关键源区识别方法不仅较好反映了污染物浓度和污染负荷在流域内的空间分布,同时还指出了主要污染物及敏感时期,可为后期的污染治理提供依据.本研究提出的污染负荷贡献计算程序以及关键源区识别方法具有较好的普适性,可为其他流域提供借鉴.     

基于Mann-Kendall法的湖泊稳态转换突变分析

采用变化趋势与倾向率、Mann-Kendall趋势检验法和突变点分析法对1981~2008年间太湖湖泊稳态转换关键因子总氮(TN)、总磷(TP)和叶绿素a(Chla)进行突变识别,结果表明,(1)TN、TP和Chla分别在0.05、0.10和0.05水平上呈显著增加趋势;(2)TN浓度在1990~1991年间和1994~1995年间发生了两次突变;TP浓度突变点发生在1987~1988年;Chla浓度历史变化存在三个阶段,1981~1989年为第一阶段,尚未产生突变阶段,第二阶段为1990~1996年,突变过渡阶段,第三阶段为1997~2008年,属于突变后的状态;(3)综合TN、TP和Chla浓度历史变化存在不同阶段,结合各因子的历史变化序列,太湖湖泊稳态转换突变点为1988年和1997年,并把太湖划分为三个阶段,第一阶段为1981~1987年, TP浓度为0.025mg/L,属于草藻共存,接近于清水稳态阶段;第二阶段为1988~1996年, TP浓度为0.086mg/L,属于藻草共存阶段;第三阶段为1997到2008年, TP浓度为0.103mg/L,属于藻型浊水稳态.研究结果表明Mann-Kendall法在湖泊稳态转换突变分析中具有一定的适用性.     

赣南某钨矿区土壤重金属污染状况研究

为研究钨矿区土壤重金属的污染现状,采集尾矿堆积区土壤样品,用ICP-MS测定土壤重金属(Cr、As、Mn和Pb)含量,采用Kriging插值法分析土壤重金属的空间分布特征,并分析测定土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶的活性.结果表明土壤重金属的浓度均值高于背景值,Cr、As、Mn、Pb的均值分别是土壤背景值的2.26,3.06,1.85和2.59倍.空间分析表明Mn和Pb间两种元素具有较为相似的分布,Cr、As、Mn和Pb 4种重金属的空间分布相关性强,且呈条带状分布.土壤酶活性结果进一步验证重金属的污染状况,土壤酶活性低于对照样,土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶分别是对照的7%~93%和5%~86%、11%~90%.逐步多元回归法分析表明,在Cr、As、Mn、Pb复合污染条件下,矿区土壤不同酶活性表现出抑制或者激活作用,但各重金属元素对不同的酶活性的影响系数是不一样的,蔗糖酶对复合重金属污染最为敏感. 主成分分析表明土壤酶活性的指标能较好地反映钨矿矿区土壤重金属复合污染状况.     

稀土元素镧-铜胁迫下蚯蚓的抗氧化防御反应

采用自然土壤染毒法研究了稀土元素镧(La)和铜(Cu)复合污染对蚯蚓体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的影响。结果表明,La和Cu复合染毒对抗氧化防御系统产生了一定的联合毒性效应,其联合毒性效应与暴露时间和不同质量比的组合密切相关。不同剂量La与不同背景质量比Cu复合时,低剂量La作用下,SOD活性呈现上升趋势;高剂量La作用下,SOD活性呈现先上升后下降的变化趋势。这表明复合胁迫使蚯蚓受到的环境胁迫作用增强,且复合胁迫超过其耐受阈值。不同剂量La与不同背景质量比Cu复合时POD活性出现明显波动,总体呈逐渐上升趋势,表明复合胁迫使蚯蚓受到的环境胁迫作用增强。不同剂量La与50 mg/kg Cu复合胁迫时,CAT活性先上升后下降,表明La的存在在一定程度上降低了Cu对蚯蚓的毒性效应;不同剂量La与200 mg/kg Cu、600 mg/kg Cu复合胁迫时,蚯蚓受到的环境胁迫作用增强。     

包膜材料对土壤酶活性的影响

以自然资源＂水冬瓜果油＂为包膜材料,利用盆栽试验,共设5个处理,研究在有菊花吸收养分的情况下,水冬瓜（Idesia polycarpa maxim.var.vestita dies）油包膜材料在土壤中的降解性能及对土壤酶活性的影响。结果表明：水冬瓜油包膜材料随土壤含水量的增加,降解速率加快。种植菊花的土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶活性也呈现先上升、后下降的趋势。在土壤含水量为30%时,包膜材料半衰期只有62 d;在处理3（果油85%＋调理剂15%）中,土壤过氧化氢酶、土壤蔗糖酶和脲酶数量增加最多。因此,水冬瓜果油85%＋调理剂15%和土壤含水量30%,有利于土壤酶活性的提高,从而加快包膜材料的降解速度。     

土壤酶和微生物量碳对土壤低浓度重金属污染的响应及其影响因子研究

土壤酶和微生物量碳是反映土壤健康的重要微生物性质指标。土壤重金属污染能够对土壤微生物性质产生影响,然而土壤酶和微生物量碳对土壤重金属污染的响应受到土壤本身理化性质的影响。通过北京市建成区233个样点的数据监测和实验室模拟,研究了土壤脲酶活性和微生物量碳对土壤低浓度重金属污染的响应以及受土壤理化性质的影响。研究结果表明:在野外主要重金属污染的浓度范围内(Cd 0.003~0.98μg·g-1,Cu 13.4~207.9μg·g-1,Zn 29.4~322μg·g-1,Pb 4.02~174μg·g-1),土壤脲酶活性、微生物量碳(MBC)和有机碳(SOC)的含量与土壤中Cd、Cu、Zn和Pb的浓度正相关,而微生物量碳占有机碳的比率(MBC/SOC)与重金属浓度负相关;脲酶活性、MBC/SOC与重金属浓度建立的相关关系只能解释总变异的5%~10%。实验室模拟试验表明,土壤酶活性受土壤重金属含量和土壤性质联合效应的影响;土壤有机质含量和pH是影响酶活性的主要土壤理化性质。引入土壤有机碳含量和pH两个参数,重新建立脲酶活性、MBC/SOC与土壤中重金属浓度的关系,建立的相关关系的决定系数变大,能够解释总变异的14%~17%。