煤矿矿区复垦植被类型对土壤微生物功能基因和酶活的影响

煤炭的长期开采严重破坏了当地土壤结构和生态环境,通过植被复垦可有效改善生态环境,目前对土壤理化特征和微生物群落结构研究较多,但对土壤矿区土壤功能微生物的研究较少.以山西省大同市晋华宫矿区5个不同植被类型复垦地（侧柏、云杉、油松、樟子松和桧柏）为研究对象,对其土壤理化性质、碳氮磷硫功能基因丰度和土壤酶活进行测定.结果表明,恢复类型对土壤理化性质、土壤酶活和75种功能基因丰度均有显著影响,桧柏林具有最高的总碳、总氮和总硫含量;云杉林具有最高的脱氢酶和脲酶活性,但碱性蛋白酶活性最低,樟子松林的碱性蛋白酶活性最高;云杉林功能基因丰度最高,但多样性指数显著低于其他样地,这可能是由于云杉林中的ureC、acsA和mct丰度占到了52%以上所导致的;土壤脲酶与六大类功能基因丰度有显著相关性;不同植被类型土壤中功能微生物群落β多样性差异显著,可见功能基因能较好地解释植被类型对微生物功能的影响;综合肥力指标指数最高和最低分别是樟子松和侧柏样地.总之,土壤功能基因是指示不同复垦模式对土壤微生物影响的敏感指标,樟子松和云杉是在该矿区更为适宜的复垦树种.     

三江源区草地生态系统质量及其动态变化

为探讨三江源区2000—2010年草地植被的时空演变特征,定量评价三江源区草地生态系统质量及其动态变化,采用植被覆盖度和NPP 2个生态参数,分析三江源区草地生态系统的时间变化特征和空间分布规律.结果表明:2000—2010年三江源区草地年均植被覆盖度为26.89%,年均NPP（以C计）为34.35 g/m2,11 a间二者均呈增加趋势.三江源区草地质量具有明显的季节性变化特征,呈南高北低、东高西低的空间分布格局.从11 a的平均结果来看,三江源区草地植被覆盖度在8月达到最大值,约为59.19%;而草地NPP在7月达到最大值,为98.53 g/m2.气温是三江源区草地植被覆盖度变化的主要影响因子,而雨热不同期则造成三江源区草地NPP的年际波动变化.植被覆盖变化是气候变化和人类活动共同作用的结果.研究显示,2000—2010年三江源区草地生态系统质量有所改善,特别是生态工程实施后,草地生态系统质量明显好转.三江源区需在促进农牧业产业升级和资源优化配置的基础上,继续采取积极的减压增效措施,真正实现草畜平衡,达到生态保护的目的.      

天然气开采压裂返排液污泥用于荒漠区植被修复的可行性

为解决中石化大牛地气田天然气开采压裂返排液污泥（采气污泥）难处理的困境,在测定采气污泥成分和运用地累积指数法（I_geo）评估其环境风险的基础上,利用三种荒漠区常见植物[沙蒿（Artemisia desertorum）、黑麦草（Lolium perenne L.）和苜蓿（Medicago falcata L.）],通过设计采气污泥与荒漠区土壤配比,开展天然气开采压裂返排液污泥用于荒漠区植被修复的可行性试验研究.结果表明:① 采气污泥中各污染物组分含量相对较低,w（Cr）、w（Cd）、w（Pb）分别为35.187、0.181、5.502 mg/kg,PAHs（多环芳烃类）未检出;w（OM）、w（TN）也较低,分别为1.46%、0.32%,盐分含量为1.2%.② 重金属风险评估结果显示,Cr、Cd、Pb的I_geo值分别为-0.76、-8.69和-2.20,污染风险等级为清洁;Se和Ba的I_geo值分别为0.02和0.91,有轻度环境污染风险.③ 5%采气污泥处理能使土壤最大持水量、土壤保水能力和孔隙度分别提高了74.41%、14.29%和4.35%.④ 低浓度（2.5%）采气污泥处理能使沙蒿、黑麦草和苜蓿种子发芽率分别提高7.38%、3.61%和8.20%,高浓度（>2.5%）采气污泥对种子萌发则表现为抑制作用.⑤ 根据采气污泥对沙蒿、黑麦草和苜蓿株高、根长和生物量的影响,确定采气污泥适宜施用量分别为≤ 5%、≤ 2.5%、≤ 2.5%.研究显示,采气污泥用于荒漠区植物修复是可行的,但适宜施用量较低,可采取去污染物和筛选耐性植物等技术来提高其用量.      

Characteristics of bacterial community in Poyang Lake sandy land under different vegetation restoration conditions北大核心CSCD

为掌握不同植被恢复措施下鄱阳湖沙地土壤细菌群落变化特征,以湿地松、香根草、单叶蔓荆、狗牙根等植物恢复措施的沙地土壤为研究对象,采用高通量测序技术,分析植物恢复前后细菌群落变化.结果显示,相较对照组,土壤细菌多样性均有提升,在门水平上,绿弯菌门丰度大幅降低,而变形菌门、放线菌门和厚壁菌门丰度增加.在属水平上,副伯克霍尔德氏菌属、慢生根瘤菌属、芽孢杆菌属、分枝杆菌属等丰度提升,而假单胞菌属丰度大幅下降.植被恢复后,不同植被固氮功能细菌丰度提升,而香根草、狗牙根土壤磷细菌丰度下降,湿地松土壤固氮、解磷功能优势细菌提升幅度为76.11%、51.12%,单叶蔓荆为65.04%、23.17%.土壤容重、有机质、全磷、有效氮是影响功能细菌变化的重要因素,其中有效氮与芽孢杆菌属、分枝杆菌属呈显著水平以上相关性.本研究表明鄱阳湖沙地植被恢复措施提升了固氮细菌的丰富度,但不同植被土壤解磷细菌群落变化差异大;研究结果可为沙地治理提供科学依据.(图6表3参34)     

黄土高原子午岭植被自然恢复下的固碳特征

为分析黄土高原生态脆弱区植被自然恢复的碳汇效应和植被群落特征变化对生态系统碳密度的影响,采用时空互代的方法,研究了子午岭地区150 a恢复年限内8个演替阶段{坡耕地、撂荒10 a草地、20 a草地、白刺花[Sophora davidii(Franch.) Skeels.]、白桦(Betula platyphylla Suk.)、油松(Pinus tabulaeformis Carr.)、辽东栎(Quercus wutaishanic Mary)+油松(Pinus tabulaeformis Carr.)混交林和辽东栎}下植被-土壤系统的固碳特征,探讨了群落特征变化对植被-土壤系统碳密度的影响.结果表明,调查植被群落盖度从坡耕地阶段的85%波动增加到乔木阶段的100%.物种数量、Margalef指数、Shannon-Wiener指数、Pielou指数和Simpson指数总体呈现出先快速增加后缓慢降低直至趋向稳定的变化特征,演替中期(白桦)达到峰值.植被各组分(地上生物、地下根系、枯落物)的生物量和碳密度在演替过程中呈指数函数关系增加,即白桦以前增加缓慢,白桦和油松阶段显著增加(P<...     

植被恢复背景下黄河中游及6个典型流域蒸散发及其组分变化格局

植被变化可通过改变下垫面条件的方式,调节植被蒸腾与土壤蒸发的分配比例,进而影响区域乃至全球水循环过程。自20世纪90年代以来,我国开展了大规模的植被恢复工程,全国植被覆盖度得到了极大提高,其中尤以黄河中游最为显著。以黄河中游6个典型植被恢复流域为研究对象,利用PML_V2模型和水文气象数据,验证了该模型模拟植被快速变化环境下的蒸散性能,并分析了2003—2018年间植被恢复工程背景下,黄河中游蒸散发（ET）及其组分（植被蒸腾Ec,截留蒸发Ei,土壤蒸发Es）的时空变化格局。结果表明：（1）对比流域水量平衡ET与PML模型结果,发现该模型在黄河中游具有较好的适用性（NSE >0.6）。（2）Ec对ET的分布格局起着主导作用,蒸散发及其组分的空间格局由夏季风作用下的植被空间分布所控制。Ec与ET的空间分布格局较为相似,Es与其相反。ET、Ec、Ei均呈显著增加趋势,Es则呈显著减小趋势,尤以流域中下游最为明显。（3）植被恢复背景下,黄河中游典型流域的蒸散发及其组分发生了明显的变化。相较于所在流域,流域中植被恢复区ET、Ec、Es、Ei分别偏高2.20%、5.86%、0.86%、7.44%,速率分别偏高-0.51 mm/a、0.55 mm/a、-1.11 mm/a、0.05 mm/a。     

“双碳”背景下中国能源消费碳排放与植被固碳的时空分异

为理解中国能源消费碳排放(ERCE)与植被固碳(VCS)的演变特征及空间差异,基于气象数据、遥感数据、土地覆盖数据及统计资料等,分别在全国尺度、省域尺度和县域尺度上,定量分析2000~2017年我国ERCE和VCS的动态变化与空间分异格局,并利用碳压力指数(CPI),表征二者之间的相互关系.结果表明:(1)我国ERCE和人均ERCE在2000~2017年间表现出显著增加趋势(P<0.01),但二者分别在2013年和2012年以后出现小幅下降;空间上,二者呈现出“北高南低、东高西低”的差异特征;(2)VCS和人均VCS均在2010年以后呈现快速增加趋势(P<0.01),幅度分别为148.09×10⁶t/a和0.04t/(人·a),东北、西南和黄土高原等区域VCS和人均VCS的增加幅度明显高于其他地区;(3)全国约有近1/3的省份CPI多年平均值在1以上(即ERCE高于VCS),其中上海、天津、江苏、山东、宁夏的CPI平均值较高,且增幅也相对较大,反映出这些区域具有较大的减排压力.研究结果可为我国不同区域碳减排政策的制定提供科学依据.     

黄河流域植被覆盖度变化及驱动因素

利用Google Earth Engine(GEE)遥感云计算平台通过像元二分模型反演出1999~2019年植被覆盖度,采用一元线性回归和变异系数法来研究FVC的变化趋势特征及其稳定性,通过地理探测器进行植被变化的驱动分析。结果表明:黄河流域FVC总体上西北低东南高;中高和高被覆盖区分别占研究区总面积的21.74%和17.87%;近20a年黄河流域FVC已有较好改善,流域中部植被改善最明显,改善区域占流域总面积的48.52%;FVC的稳定性以较平稳为主。降水、日照时间及相对湿度三个驱动因子对黄河流域FVC影响力最强。各驱动因子对FVC影响存在交互作用,以双因子增强或者非线性增强为主,双因子交互作用增强了单因子的影响;本研究也揭示了促进植被生长的各因子最适宜范围,有助于更好地理解自然和社会因素对植被覆盖变化的影响及其驱动机制。     

2000—2018年鄂尔多斯市植被覆盖度变化及驱动因素分析

植被变化是一个复杂而漫长的过程,受气候变化、土地利用、生态工程、城市化等多种因素的影响,其中人类活动是植被覆盖度变化的重要影响因子,评估区域植被覆盖度的人为影响值具有重要的研究意义. 鄂尔多斯市融入新一轮西部大开发、黄河流域生态保护和高质量发展、黄河“几”字湾都市圈及内蒙古自治区的重要经济增长极等国家和区域战略,是国家重要能源和战略资源基地,且位于我国北方防沙带的南侧,对维护国家整体生态安全具有重要作用. 本文以鄂尔多斯市为研究区,利用遥感数据、气象数据、土地利用数据,采用基于变异系数的人为影响模型,分析鄂尔多斯市2000—2018年植被覆盖度的时空变化,定量探究气候与人类活动对植被变化以及生态环境的影响,识别人类活动影响区域,区分正向、负向影响. 结果表明:2000—2018年鄂尔多斯市植被覆盖度平均值呈现波动性上升趋势,从0.23升至0.35,总体呈现由低、中覆盖向中高、高覆盖转化的趋势. 2000—2018年NDVI变异系数为0.005~4.360,植被稳定性较弱,变异系数高值区与气候因子的相关性未达到显著性水平. 人为变异系数为?0.25~1.50,研究区西部受人类干扰程度较大,而东部受干扰程度较小. 人类活动的正向影响区域主要集中在研究区东部,占研究区总面积的54.00%,与近年来生态保护修复治理密不可分. 人类活动的负向影响区域主要分布在鄂托克旗西北部等区域,土地利用类型为工矿用地,且这些区域是采矿场增加区域之一,很大程度上受到矿产开发的影响,同时该区域处于防风固沙屏障区和生物多样性优先区,不仅关系到鄂尔多斯市的人居安全保障,而且关系到内蒙古自治区乃至京津冀、华北及西北地区的生态安全. 因此需进一步加强人类活动管控工作,协调好经济发展与环境保护的关系,保障生态环境质量持续改善,为地方政府生态环境监管与干旱半干旱区生态保护修复提供科学依据,同时为黄河流域高质量发展以及我国北方生态安全屏障构筑提供重要保障.      

近40年来山东省南四湖水生植被演变及其驱动因素

基于2019年南四湖水生植被调查结果,结合历史资料,分析了1983～2019年全湖水生植被演变情况。结果表明:1)近40年来,南四湖优势种数量下降,结构发生改变,耐污种菹草代替不耐污种轮叶黑藻、微齿眼子菜等成为优势种;2)物种丰富度急剧下降,由74种下降为16种;3)水生植被总面积大幅缩减,挺水植物面积减少93.7%;4)单位面积生物量减少,植被生产力降低。造成这种水生植被演变的主要因素包括:1)湖泊水位波动对植被生长影响显著,2002年的极度干旱压缩了水生植被的生存空间;2)湖泊营养水平变化诱发优势种演变更替;3)人类活动干扰水生植被的生长与分布等。建议控制湖区内不当的人类活动,更好地保护南四湖湿地生态系统的健康,促进水生植被的恢复。