黄河流域-黄土高原水土保持与高质量发展:成效、问题与对策

水土保持是新时期山水林田湖草沙系统治理的核心,在保障黄土高原生态安全屏障方面具有重要作用.黄土高原地区自实施一系列生态治理工程以来,水土保持和生态建设等成绩斐然.基于长期监测及生态系统关键过程等研究基础,分析了黄土高原水土保持与生态治理的成效,剖析了水土保持高质量发展中存在的主要问题,主要表现在区域脆弱的生态环境仍未根本改变、生态系统稳定性仍面临巨大挑战、灾害风险依然较为严重、水土保持监管水平薄弱等方面.据此,从该地区水土保持与生态高质量发展角度出发,提出了未来黄土高原水土保持与高质量发展的若干对策建议,以更好地服务黄河流域生态保护和高质量发展的国家战略.

碳达峰碳中和视域下我国生态安全的现状、难点及进路

实现碳达峰碳中和、保障生态安全是生态文明建设的重要内容。目前,我国适应碳达峰碳中和的生态安全保障体系已基本形成,但在理念融合、治理体系、发展模式、法治保障等方面仍存在难点。为此,应以整体主义为基本立场,以协同治理为进路,完善生态安全保障体系。在理念层面,生态安全观与低碳发展理念的融合基础在于主体的生态理性实践。在治理层面,政府、企业和公众在现代环境治理体系中承担不同的角色和功能,应结合碳达峰碳中和的特点,注重实现主体之间的协同。在发展方式层面,应将生态安全作为发展与转型的底线,实现减污降碳协同增效。在法治层面,应从立法、执法、司法三个方面完善以碳达峰碳中和为导向的生态安全法治保障体系,实现碳达峰碳中和与生态安全的协同共进。

人地耦合视角下喀斯特石漠化地区生态系统服务提升

针对喀斯特石漠化治理转型面临恢复效果区域差异大、生态功能稳定性弱、忽视社会系统与生态系统的协同等问题,系统梳理了当前我国石漠化治理存在的主要挑战与科技需求,提出从侧重自然生态系统转向社会-生态系统的整体性视角,以区域生态系统服务整体提升为目标,聚焦喀斯特关键带地上-地下耦合过程,加强石漠化与社会-生态过程的互馈机制、功能微生物-钙协同促进土壤碳氮高效固持机理、基岩生境植被恢复关键带水分养分保障机制等研究,突破喀斯特社会-生态系统耦合、岩溶多界面蓄水-保土协同增效、岩土组构与生态位互补的植被群落改造、生物固氮与有机废弃物高效利用的种养协调、生态-岩溶过程协同的固碳能力提升等关键技术,形成喀斯特生态产品供给能力提升与农业产业转型协同的绿色发展模式,有助于实现喀斯特区域人地耦合与生态系统服务整体提升,为西南喀斯特地区石漠化治理工程与乡村振兴提供科技支撑。

磺胺类药物水环境行为及水生生物毒性研究进展

磺胺类药物(SAs)在水环境中普遍存在,大部分SAs以母体分子或代谢产物形式排放到环境中,地表水、地下水、海水甚至饮用水中都能检测到低浓度的SAs。因SAs排放量大、环境假性持久性强等特点,其对水生态环境和人类健康构成潜在风险。针对SAs在水环境中的归趋问题,总结了SAs在水环境中吸附、迁移、转化、降解、生物富集等典型行为规律,进一步分析SAs对水生植物、水生动物及水生微生物产生的毒性效应。结果表明:SAs在水环境中行为的研究多集中在环境介质表面的吸附特性与规律,而对SAs依赖水动力条件的迁移转化和生物富集规律研究较少;SAs在环境介质表面的吸附主要以阳离子交换和分子结合的形式发生,吸附质表面的电荷密度是决定吸附量的重要因素;SAs在水环境中广泛存在,虽然浓度水平较低,但对水生生物造成的负面影响会产生潜在的生态风险,主要表现为干预水生植物的生长发育过程,造成水生动物的特征性畸形,干扰水中微生物的群落结构与功能,最终会对整个水环境及其循环造成宏观的影响。未来应加强SAs在水环境中衰减过程的浓度和贡献率研究以及对水生生物毒性标准化测试,以期深入研究SAs生态毒理学、解决SAs污染问题。

基于改进三维生态足迹模型的珠江—西江经济带生态补偿价值测度及分区研究

生态补偿机制构建难点在于厘清补偿主客体、评估补偿优先时序及精准测算补偿标准,构建科学有效的生态补偿机制有助于流域上下游生态保护责任合理分配。本文以珠江—西江经济带地级市为研究单元,将改进三维生态足迹模型与生态系统服务价值估算相结合,测度2005—2020年各市生态补偿价值与标准,引入生态补偿优先级,最终划定优先支付、潜力支付、平衡、潜力受偿及优先受偿5类分区。结果表明:1)2020年经济带生态补偿赤字为288.09亿元,广州支付价值最高为185.14亿元,人均生态补偿标准为987.92元,仅崇左获生态补偿,受偿价值为0.68亿元,人均受偿标准为32.62元。2)广州、佛山与南宁长期为优先支付区;崇左长期为优先受偿区;肇庆、柳州及百色近年转为潜力支付区;来宾、贵港、梧州与云浮为平衡区;经济带优先受偿区与潜力受偿区逐步转为优先支付区、潜力支付区与平衡区。3)广州、佛山及南宁应率先支付生态补偿平衡经济带区际生态保护责任,协调区际生态保护共治关系;应优先给予崇左生态补偿以实现生态保护受益,获得生态环境治理的经济支持。

关于江苏滨海盐碱地植物生态修复与固碳增汇协同增效的思考与建议

江苏盐碱地资源丰富,但是生态环境脆弱,利用其营建人工林,在修复生态环境的同时增加生态系统碳汇能力是实现生态文明建设和“双碳”目标的必然选择。综合分析了推动江苏滨海盐碱地植物生态修复与固碳增汇协同的现实背景,以及实现两者协同增效面临的问题,并从厘清滨海盐碱地植物资源底数、选育耐盐碱高固碳树种、完善生态系统服务功能评价体系和构建生态修复与固碳增汇协同专题数据库等4个方面提出了对策建议,旨在为江苏滨海地区生态修复及林业碳汇功能的最大化发挥提供技术支撑,加速“美丽江苏”建设与“碳中和”目标的实现。

人工湿地在城市水环境建设中的应用研究

城市水环境恶化,将严重影响城市居民的生活质量和城市的可持续发展。为此,进行人工湿地在城市水环境建设中的应用研究。该研究以某城市一处公园水域为例,建设人工湿地,包括结构设计、基质回填、植物配置等。针对建设好的人工湿地,实施净化效果测试和观赏性评价测试,验证其兼具美观性和净水功能性。结果表明:人工湿地应用后对各项污染指标均有显著的去除效果,且处理级别越高,去除率越高;人工湿地的观赏性评分大部分达到了0.8以上,甚至二级单元达到了0.9以上。总之,证明了所设计的人工湿地在满足功能性需求的同时,也兼具了美观性。

藻源有机质对近海沉积物微生物群落结构影响

为研究赤潮产生的藻源有机质(AOM)对近海沉积物中微生物群落结构的影响,利用宏基因组学分析探究AOM对沉积物细菌和真菌结构的影响.结果表明,AOM降低了细菌和真菌的α多样性,并改变了细菌和真菌群落的β多样性.此外,AOM能够改变细菌和真菌的组成,微生物相对丰度在不同处理中呈现显著的时间异质性.AOM的存在能够改变细菌和真菌的种间关系,增强参与AOM分解代谢微生物之间的联系,并最终导致细菌和真菌共生模式的改变.

铁碳微电解填料对人工湿地反硝化作用的影响

为探究铁碳微电解原理对人工湿地系统中反硝化作用的影响,利用液相还原法制得活性炭表面负载零价铁(Fe~0)材料,以填料不同投加配比,搭建垂直流人工湿地模拟小试装置,分别有1号纯砾石、2号砾石+3%铁碳、3号砾石+8%铁碳,观察每日进出水水质情况。结果表明:投加初期,2号与3号装置对硝态氮的去除效果显著,几乎可实现全部转化;填料表面Fe元素会伴随水流有一定损耗,且投加量越大损耗越高;两装置分别在18d和21d后出水水质达到稳定状态,硝态氮浓度稳定在11mg/L和13mg/L,略低于空白装置。

旅游景区生态环境污染问题及治理措施研究

旅游景区是旅游业发展的主要组成部分,结合游客旅游行为对旅游景区生态环境的危害性,分析生态环境污染问题及治理措施。介绍旅游景区及生态环境的概念与基本特征,从水体、土壤和大气三个方面分析旅游景区生态环境污染现状,发现当前环境存在污染物含量多、分布广、类型复杂等问题。针对当前旅游景区生态环境污染问题,提出控制旅游景区生态污染源排放量、分区治理、协同治理等污染治理措施,通过实证分析实验,证明提出的污染治理措施能够有效降低泰山旅游景区中的污染物浓度,起到良好的治理效果。

基于多目标的新时期河湖治理规划研究

随着经济的发展和城市化的加速,广东云浮市南山河在水生态空间挤占、水环境质量稳固、生物多样性退化等方面问题较突出,与人民向往的美好河湖生态环境存在较大的差距,因此,探索新时期河湖治理的思路和模式,成为当前迫切需要解决的问题。南山河碧道谋划了新时期河湖综合治理的思路、模式和总体格局,研究构建了分区布局及措施体系,为新时代河湖治理和打造“广式幸福河湖”提供相应的借鉴。

北方防沙带大型露天煤矿区生态保护与修复技术

北方防沙带是我国防治沙化和荒漠化的关键地带,是“三北”工程的核心区,区内土壤贫瘠、风速大、干旱缺水、植被稀少、生态恢复力低,而大型露天煤矿开采与生态保护矛盾突出,直接影响区域生态安全和国家能源保供,迫切需要开展大型露天矿区生态保护修复研究。针对北方防沙带大型露天煤矿区开采引起的土地破坏、扬尘起沙、水位下降、土壤沙化、植被退化等问题。以北方防沙带面积和露天煤炭产量占比均最大的内蒙古的大型露天煤矿区为研究区,秉承“减损开采-立体保水-造土活土-系统修复-集成监管”的研究思路,揭示大型露天矿岩土损伤-生态退化传导机理、生态减损开采机制、重建生态自维持机制,研发生态保护型减损开采、生态化设计、水资源保护与综合利用、抗侵蚀地貌重塑、排土场活土层精细重构、土壤改良与提质增容、菌-藻-草联合修复、生态系统退化监管等关键技术,形成适合北方防沙带露天煤矿区生态保护与修复技术体系,建成大型露天矿区生态保护修复集成示范区。创建低成本、高效率、可持续、可复制的大型露天矿区生态保护修复模式,为保障我国北方防沙带大型露天矿区科学开采与生态安全提供支撑,实现煤炭开发能源保供与生态保护相协调、“开发金山银山,再造绿水青山”的目标。

基于BEPS模型的云南省碳源/汇时空特征及其适用性分析

净初级生产力(NPP)和净生态系统生产力(NEP)是估算陆地生态系统碳源/汇的重要指标,云南为我国碳汇的主要区域之一,开展云南NPP和NEP时空变化特征分析对科学评估陆地生态系统碳源/汇功能,以及开展碳排放交易具有重要意义。基于BEPS模型1981-2019年NPP和NEP产品,采用线性趋势分析、文献对比等方法,研究云南NPP和NEP时空变化特征及其在云南的适用性。结果表明:(1)1981-1999年云南NPP和NEP呈水平波动,2000年后云南NPP和NEP呈明显波动上升趋势,2000-2019年云南NPP高值区域主要分布在西部和南部,而NEP高值区则主要分布在东部和西部局部地区;(2)2000-2019年云南NPP和NEP除西北部部分地区为下降趋势外,其余大部地区为上升趋势;(3)云南NPP峰值出现在7、8月,谷值出现在2月,NEP峰值出现月份与NPP基本相同,但谷值出现月份较NPP滞后1-3个月,6-10月是云南碳汇的主要月份;(4)BEPS模型估算的NPP与目前广泛应用的CASA和遥感模型结果较为一致,时空变化特征与云南生态恢复措施和气候特征吻合,其估算的NEP与陆地生物圈模型(IBIS)模型和中国通量观测研究联盟(ChinaFLUX)碳水通量观测数据较为接近,时空变化大部地区与云南生态恢复措施和气候特征基本吻合,表明BEPS模型在云南具有较好的适用性。

近20年北方草原生态价值核算及其时空差异特征

草原是我国重要的陆地生态系统和自然资源,具有多元生态服务,探索草原生态价值核算方法对于草原保护修复与可持续管理具有重要意义,但当前草原生态价值尚未形成公认的评估框架和准确的核算方法。定位于北方草原,以内蒙古天然草原为典型案例区,提出了“支持-供给-调节-文化”服务价值四类共计19项的草原生态价值评估体系,基于地面采样、野外观测、遥感解译、模型模拟和统计等多源数据,在像元尺度上核算了2000—2020年草原生态价值并分析其空间分异特征和动态演变规律。结果表明:近20年来内蒙古草原生态价值多年均值为17640.60亿元/a,约为自治区同期国内生产总值(GDP)(8607.23亿元/a)的2.05倍,每公顷草原提供的生态价值为2.34万元/hm^(2),总体呈现“东北高—西南低”的空间分布格局特征。其中,草原调节服务价值最高,多年均值6676.44亿元/a,占比53.68%;其次为草原支持服务价值,多年均值为6293.96亿元/a,占比35.13%;草原供给和文化服务价值多年均值分别为3796.27亿元/a(6.24%)和873.93亿元/a(4.95%)。从具体指标来看,防风固沙价值量最高(5858.86亿元/a和33.21%);从各地区来看,锡林郭勒盟草原生态价值最高(4701.81亿元/a和26.65%)。20年间,草原生态价值呈显著增加趋势(439.45亿元/a,P<0.05),其中以草原文化服务价值增加最为明显。本方法和案例可为量化草原生态价值提供参考范式,并有助于生态产品价值实现机制的建立,推动草原侵占用等生态补偿方案的优化。

基于大型底栖动物完整性指数与综合生物指数的水生态评价

针对不同流域部分生物指数评价标准并不统一的问题,利用熵权法构建综合生物指数(CBI)统一模糊评价标准,同时计算底栖动物完整性指数进行评价结果验证.以2021年秋季和2022年春季东洞庭湖10个监测点的数据为基础,通过对25个候选参数逐步筛选,选出M3(软体动物分类单元数)、M9(耐污类群相对丰度)、M13(BI指数)和M22(Shannon-Wiener指数)4个秋季核心参数以及M6(摇蚊个体相对丰度)、M13、M16(BPI指数)和M24(Margalef指数)4个春季核心参数,采用比值法统一量纲后累加计算底栖动物完整性指数,再对BPI、FBI、Shannon-Wiener、BMWP指数客观定权后计算CBI指数划分出5个状态进行对比,结果表明:B-IBI指数和CBI指数均得出靠近出湖河道点位较为健康,湖体点位多为一般和较差,整体秋季健康状况略好于春季,六门闸附近为极差状态,可能是因为该区域是东洞庭湖的闸口之一,常年关闭导致水体流动性较差,开闸放水后沉积物中的淤泥会释放污染物使得湖区总氮超标,进而影响了大型底栖动物的完整性.CBI指数与B-IBI指数以及COD_(Mn)、TLI(∑)指数等相关分析结果良好,表明利用综合生物指数和底栖动物完整性指数结合能为东洞庭湖的水生态健康评价提供参考.

珊瑚礁生态系统固碳过程及储碳机制研究进展

珊瑚礁生态系统在全球碳循环和气候变化中发挥着重要作用。珊瑚礁生态系统是潜在的蓝色碳汇,我国珊瑚礁总面积约占全球的11%,每年的固碳量大约在3.5×10^(6)~4.5×10^(6)t之间。珊瑚礁生态系统的总储碳量非常巨大,同时珊瑚礁生态系统作为碳库在碳交易中具有非常大的潜在应用价值。文章综述了珊瑚礁生态系统中的固碳过程及储碳机制,包括碳酸盐泵、生物泵和微型生物碳泵,阐述了三种碳泵的研究进展。同时,针对目前研究存在的不足和问题,提出未来研究方向,以期为南海岛礁珊瑚礁生态系统的保护和管理提供科学依据。

湖泊流域生态系统演化对人类世研究的重要意义

人类世可能成为一个全新的地质时期,以描述人类活动对地球环境造成极为深远的影响,目前已被广泛讨论。湖泊及流域生态系统作为与人类社会最密切的地球单元之一,受到人类活动显著影响,相关研究成果能为理解人类世做出贡献。本文从湖泊流域生态系统和人类世本身特征为切入点,讨论了湖泊及流域生态系统演化对人类世研究的重要意义。我们认为,湖泊具有相对独立的整体,清晰的内部作用关系、完备的理论支持和时空数据支撑,能够为人类世地球各圈层交互作用提供研究框架。湖泊流域生态系统演化的稳态转换与地球环境进入新的地质时期具有诸多相似之处,相关研究成果能够更好地界定人类世开始时间、总体特征以及演变过程和机制。本文指出人类世湖泊及流域生态系统演化研究依然面临诸多挑战,并提出了对未来相关研究的展望。

青海湖流域植被动态变化驱动力及空间粒度效应

基于Landsat遥感影像分析1986~2020年青海湖流域植被覆盖度时空变化特征,结合多元线性回归和地理探测器,考虑气候、地表及人类足迹的影响,阐明时间和空间尺度下植被覆盖度变化的机制,并探讨空间粒度对驱动因素及其相对贡献的影响.结果表明:(1)近35年来青海湖流域植被状况整体改善,表现为中等、中高覆盖度植被面积增加,其中环青海湖东北部及布哈河上游植被覆盖度呈显著增加趋势;(2)时间尺度上,流域平均植被覆盖度变化受气候暖湿化和生态恢复工程驱动;(3)空间尺度上,植被覆盖度变化由气候、地形、植被和土壤控制,解释力较大因素为气温(0.41),高程(0.34)和降水(0.30).气候、地形和人为因素对植被覆盖度的影响存在交互增强效应,气温、高程对交互效用具有控制作用,其中气温与距水系距离、降水和人类足迹的交互较为显著;(4)空间粒度对植被覆盖度空间变化驱动因素的贡献具有显著影响,考虑气候、地表和人为因素交互作用时青海湖流域植被覆盖度空间变化最佳研究粒度为6km.

科尔沁沙地沙丘生态系统水热通量特征及影响驱动因子

以科尔沁沙地的典型沙丘区为研究对象,利用涡动相关系统(EC)持续监测沙丘生态系统2013~2022年的表面能量通量数据,采用普通最小二乘线性回归法(OLS)和表面能量平衡比率(EBR)两个指标评估能量平衡闭合度,对沙丘生态系统生长季(4~10月)能量通量的日变化、季节变化以及年际变化进行分析,并计算波文比(β)和能量平衡比,探讨了影响潜热通量(LE)、感热通量(H)和土壤热通量(G)变化的环境因素.结果表明:多年平均年净辐射(R_(g))为1592.77MJ/m^(2),其中H、LE和G分别为614.60,636.22和117.76MJ/m^(2),科尔沁沙地沙丘生态系统年能量的主要组成部分为潜热通量,占总能量的40%.β日动态曲线呈单峰变化,波动相对较平缓.各年年均表面能量平衡比率(EBR)介于0.75~0.90之间,多年年均EBR为0.87,说明能量平衡闭合度的残差为13%.研究表明饱和水汽压差(VPD)是影响能量通量的主要因素,其次是空气温度(T_a)和土壤温度(T_s),均与能量通量呈显著正相关;而植被对能量通量的影响表现在LE与叶面积指数(LAI)呈正相关,而H相反.

基于LUCC的生态系统服务价值时空演变——以祁连山区域为例

分析祁连山区域生态系统服务价值的时空变化特征,可为该区土地高效开发利用、生态恢复与保护机制的构建提供数据支撑。基于1980年、1990年、2000年、2010年和2020年的土地利用数据,运用改进的当量因子定量评估祁连山区域不同历史时期的生态系统服务价值,结合空间自相关及GIS空间统计方法,探究研究区不同乡镇的地均生态系统服务价值时空变化特征。结果表明:1)1980-2020年,研究区主要土地类型为未利用地、草地、林地、耕地,总覆盖率在93%以上。其中林地和未利用地面积减少,建设用地动态度变化最大。2)1980-2020年,祁连山区域生态系统服务总价值增加了170.8285×10^(8)元,其中草地、林地和水域的生态服务价值占78%,水文调节和气候调节的生态服务价值占60.14%。3)地均生态系统服务价值的空间正相关性较明显,空间集聚程度较高。高值聚集区有由增加向减少转变的趋势,低值聚集区逐年增加。4)1980-2010年,祁连山区域南部生态系统服务价值高于北部,北部生态系统服务价值在2010年后有增加趋势,但研究区南北间生态系统服务价值还未达到均衡和稳定。