森林对污染物（SO2-4）的过滤器效应研究

森林的过滤器效应是指森林对污染物所具有的净化缓冲作用，这是森林生态系统所具有的重要生态服务功能之一。森林生态系统对污染物的截留、吸附与净化一般是通过污染物在森林生态系统中的乔木层与灌草层植物、枯落物和土壤（微生物）等组分间的转化过程来实现，阐明森林生态系统各组分对污染物的净化效应是正确评估森林过滤器效应的关键。系统综述了森林生态系统各组分对污染物净化效应的国内外主要研究成果，指明了目前该方面研究存在的问题和努力的方向,并指出目前国内已有的大多数研究还处于实验观测与现象揭示阶段，缺乏对过程与机理的深入研究，很少进行多因素的动态综合研究和系统分析，这都限制了我们对森林生态系统对污染物净化过程内在运行机制和客观规律的正确认识和评估。把整个森林生态系统当作一个过滤器，从植物、凋落物、土壤、微生物几个亚系统方面介绍了森林过滤器对污染物净化缓冲作用方面的主要研究进展。     

基于过程—效应—功能—服务级联机制的森林减沙服务传输研究

土壤侵蚀是具有当地和异地两方面效应的地表过程。土壤保持服务供给区与需求区在空间上并不是完全重叠,而是存在一定程度的空间失耦。传统的土壤保持服务评估中多以生态系统当地侵蚀产沙减少量作为减沙服务供给量,以单一的分配系数计算对外部区域提供的减沙服务量。前者忽视了土壤保持服务供给能力与土壤保持服务实际提供量的差别,从而高估了土壤保持服务。后者则忽视了泥沙输移比的空间变异,导致很高的评估结果不确定性。准确评估土壤保持服务供给及其空间传输需要充分认识其过程—效应—功能—服务的级联机制。空间分布式的泥沙传输模型为此提供了可能。以洞庭湖区湖南省境内的4个地市为研究区,按照过程—效应—功能—服务的级联框架,在区域尺度上将森林生态系统减沙服务的供给和需求耦合起来,利用融合泥沙连通度的泥沙传输模型,评估了森林生态系统减少土壤流失和泥沙输出的效应,量化了森林以承载人类直接福祉的土地为媒介向人类社会传递的减沙服务。该研究提出的方法框架为生态系统服务供给与需求的耦合提供了一个视角。     

河流渗滤系统中苯系物污染去除机理实验模拟研究

河流渗滤是一种自然净化过程,污染河水通过该过程在河流沉积层中发生各种物理、化学和生物作用,使得污染物浓度降低,河水水质得到净化,从而达到增加地下水开采量的目的。通过静态吸附实验和淋滤实验模拟了苯系物（BTEX）在河流渗滤系统中的吸附行为和降解行为。两种环境行为中吸附作用对于BTEX的净化效果较为有限,当吸附达到饱和之后,并存在电子受体的情况下,BTEX能够发生厌氧微生物降解,降解作用能够更有效的去除BTEX污染物。其中去除效率最高的是间二甲苯,其次是乙苯、甲苯,去除率最差的是苯。微生物降解作用相对于BTEX浓度变化存在一个滞后期。BTEX各组分的土壤 水吸附分配系数Kd越大,总的降解效率也就越低。通过河流渗滤系统这一自然净化过程,可以有效地去除浓度较高的BTEX混合污染,在两种电子受体的情况下各组分平均去除效率都超过了60%,最高去除率均超过了80%。对于持续不断入渗的污染河水,当土壤吸附达到饱和、微生物活性受到抑制情况下,去除效率会大大降低,从而使BTEX穿透包气带进入含水层,对地下水产生危害     

滨海芦苇湿地土壤微生物数量对长期模拟增温的响应

采用开顶式生长室(Open-top chamber,OTC)连续8 a(2008~2015年)长期模拟温度升高,研究滨海芦苇湿地不同土壤深度,及两种代表植物芦苇(Phragmites australis)和白茅(Imperata cylindrical)根际、非根际土壤可培养微生物数量变化对长期增温的响应。结果表明:(1)相对于对照,长期增温导致土壤可培养微生物的数量显著增加。其中,增温对土壤表层细菌、真菌的数量影响显著,细菌在第一层的增幅最大,增加率为34.16%,真菌在第三层的增幅最大,增加了64.42%。增温对20~40 cm土层放线菌影响显著,其中在第二层达到最大增加率59.47%;(2)长期增温对芦苇根际土壤微生物的根际效应变化的影响不大,表现为各土层芦苇根际效应增温对照,而白茅根际真菌和放线菌分别在第二层和第三层有显著差异;(3)不同的植物类型,其根际可培养微生物数量及根际效应对长期增温的响应不一致,表现为芦苇和白茅根际土壤可培养微生物数量及根际效应的增加幅度不同,这可能与植物不同类型,根际分泌物种类、数量的差异有关。     

持久性有机污染物土气交换过程影响因素分析

持久性有机污染物(POPs)在全球范围内进行远距离传输过程中,土壤既是污染物的主要汇,又是空气中污染物的潜在来源.土气交换过程是POPs环境归宿的重要环节,该交换过程受POPs理化性质、近地面气象条件、土壤理化性质及植被覆盖等因素的影响.对近期报道的POPs土气交换过程影响因素研究进行了综述与展望,列出了研究中涉及的重要模型及公式.环境温度的变化既能改变目标物在气固相之间的分配行为,影响空气中污染物的干湿沉降和气态交换过程,也能够通过近地面温度场的梯度变化影响污染物在土气交换过程中的垂直紊流扩散.此外,近地面水平风速的变化也会影响目标物的在近地面空气中的垂直紊流扩散.土壤有机质含量及种类控制了土壤中POPs的吸附/解吸过程,土壤温度和湿度影响污染物的土气分配系数,土壤矿物组成也会影响污染物吸附和解吸过程.地面植被能够吸收和吸附空气中气态和颗粒态POPs,通过雨水淋刷和枯落物凋落转移到土壤中;植被覆盖可以减少土壤的温度变化,减少土壤中POPs的挥发.尽管近年已经取得丰硕的成果,但在土气交换过程多因素耦合影响量化评估、动态评估POPs在典型场地原位复杂环境下的土气交换通量、在区域尺度量化植被对城市中POPs土气交换的影响等方面有待开展深入研究工作.     

浅水湖泊水生植物残体降解过程中活性氧物种的产生及其作用分析

水生植物是湖泊生态系统中的重要组分,每到秋冬季水生植物大量衰亡,植物残体分解过程对水体生源要素循环有重要影响。大型水生植物残体的分解一直被认为是微生物降解的过程,而光降解在很大程度上被忽视了。主要探究单可见光、单微生物和可见光+微生物联合作用下芦苇残体降解过程中各组分去除效率的差异性及不同条件下的降解机制。结果表明,与单可见光降解或单微生物降解相比,可见光+微生物联合降解在110 d内去除植物残体生物量最多(54.9±2.1%),同时产生更多的活性氧物种(Reactive Oxygen Species, ROS),且残体的各个组分(纤维素、半纤维素和木质素)的去除率与累积生成的ROS均呈正相关性,尤其是其中的难降解组分——木质素。因此,为了更准确地预测水生生态系统的碳循环,需要考虑可见光在植物残体降解中的作用,而对浅水湖泊中水生植物残体降解机理的深入认识将有助于湖泊科学管理和治理修复。     

基于Meta回归方法的中国城市森林生态系统服务功能价值再评估

在综合国内若干城市生态系统服务功能价值研究实例的基础上,构建了中国城市森林生态系统服务功能价值转移数据库和相应的Meta回归分析模型,对价值转移评估的影响因素进行了全面探讨,并对该模型的样本外价值转移的有效性进行了检验.研究结果表明:(1)中国城市森林生态系统服务功能的平均价值为5.868 万元/hm2·a,按照价值高低排序依次为:涵养水源＞固碳释氧＞保育土壤＞生物多样性保护＞净化大气环境＞森林游憩＞积累营养物质,且总体呈现出西部地区＞东部地区＞中部地区的区位分布特征;(2)城市森林生态系统服务功能的评估方法、类型因素,城市的区位、人口、经济因素和研究区面积因素都是影响城市森林生态系统服务功能价值变化的主要因素;(3)所构建的Meta价值转移模型的样本外价值转移的平均转移误差为18.54％,用于研究样本外价值转移估计的有效性较好.     

珠三角生态屏障区森林生态系统服务功能价值核算——以韶关市为例

近年来,随着对森林生态系统服务功能认识的日益提升,森林生态系统服务功能的价值核算愈显重要。本文应用生态价值法、碳税法、影子工程法与意愿调查评估法等研究方法,对韶关森林涵养水源、固碳释氧、保育土壤、净化空气、休闲娱乐及保护生物多样性6项生态服务功能价值进行了核算。结果表明,韶关森林生态系统6项服务功能的总价值为769亿元,相当于该区GPD总量的94.14%;而6项功能指标中涵养水源功能价值最高,为3.25×1010元,占总价值42.26%;单位面积森林生态系统服务功能价值约为全国单位价值的4.8倍。     

三峡库区建坝前后森林生态系统服务动态

基于六期Landsat TM/ETM+/OLI影像数据,利用生态系统服务功能评估规范及GIS空间统计方法,对三峡库区1990~2015年间森林生态系统服务价值动态变化进行分析。结果表明：三峡库区森林面积与森林覆盖率逐年增加,森林面积增长率71.04%,森林覆盖率由31.27%增加到53.48%。库区整体的森林类型结构比较稳定,表现为针叶林>混交林>灌木林>阔叶林。时间上,三峡库区森林生态系统服务价值呈上升趋势,具体表现为快-慢-快的增长特征。三峡库区单位面积森林生态系统服务价值在总体增长趋势下出现局部负增长趋势,各森林类型的单位面积价值与三峡库区整体的单位面积价值有着相同的变化趋势,均表现为增加-减少-增加的变化特征。三峡库区各类型服务价值的贡献表现为：涵养水源>固碳释氧>生物多样性保护>保育土壤>净化大气环境>积累营养物质>森林防护。空间上,1990~2015年,三峡库区森林生态系统服务价值的地域分布大致以巫溪至武隆一线为界,呈现出东南高、西北低的特征。1990~2015年三峡库区森林生态系统服务价值变化幅度呈现出“西增加快,东增趋缓”的格局特点。     

湖库水源地流域生态系统服务权衡与多目标优化——以天目湖流域为例

协调各生态系统服务的权衡关系是进行生态系统有效管理、实现可持续发展的关键。采用模型评估法和价值评估法等评估了天目湖流域2019年水源涵养、水质净化、土壤保持、固碳和供给等五项重要生态系统服务,分析了各服务之间的权衡协同关系,采用多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)对水质净化服务和供给服务进行优化。结果表明：(1)天目湖流域水源涵养、水质净化、土壤保持和固碳服务呈现“南高-北低”的空间分布特征,与植被覆盖度存在明显的正相关性;而供给服务的高值主要分布在流域中部和河流沿岸,与茶园和耕地分布密切相关。(2)水源涵养、水质净化、土壤保持和固碳服务两两之间表现为协同关系,供给服务与其他服务之间均呈现为权衡关系,其中与水质净化之间的权衡关系最强,表现为流域内最为突出的矛盾关系。(3) NSGA-Ⅱ算法为研究区生态系统服务优化提供了4种方案,可以在不同程度上化解流域内水质优化和经济产出之间的矛盾关系,为天目湖流域乃至其他湖库型水源地流域面向供水安全的生态系统可持续管理提供了新的思路和方法。