以贵州普定陈旗流域和福建九龙江流域作为研究对象,比较两个不同岩性背景区土壤重金属和稀土元素的分布特征及其控制因素,探究了地球关键带土壤元素的地球化学循环过程和环境效应.结果显示,普定浅层土壤重金属Cr、Zn、Ni、Cu和Pb含量均高于九龙江流域,主要受淋滤作用和地质背景控制.普定土壤中大部分重金属在耕地、灌丛和弃耕地高于草地和次生林地,九龙江流域部分重金属含量在废弃茶园高于林地,与两个流域大气沉降和农业活动密切相关.普定土壤稀土含量(145～248 mg·kg-1)高于九龙江流域(51～173 mg·kg-1),普定土壤稀土与喀斯特成土作用密切相关,而九龙江流域土壤稀土含量主要由成土母质决定.生态风险评估显示,普定土壤为轻微生态危害,九龙江流域林地也为轻微生态危害,而九龙江流域废弃茶园地表现出中等生态危害,重金属Cd生态风险较高.

为了解九龙江流域水环境状况,于2017年7月对福建九龙江河水样品进行了系统采集与分析.结果显示,九龙江丰水期河水pH在6.7 ～7.9,平均7.2,呈弱碱性;TDS平均含量为90.9 mg·L-1,低于世界河流平均值.电导率(EC)和溶解氧(DO)的平均值分别为116.5 μS·cm-1和7.5 mg·L-1.水化学类型为HCO3-SO4-Ca型,Ca2+是主要的阳离子,占阳离子总量的47.9％,K+和Na+二者之和占总阳离子的29.6％.HCO3-和SO42-是主要的阴离子,二者之和占阴离子总当量的68.6％.采用正演法估算各端元贡献,显示碳酸盐岩和硅酸盐岩风化是九龙江水化学组成的主要控制因素,对河水总阳离子的贡献分别为50.6％和30.7％.大气降水对九龙江流域影响较大,约贡献了阳离子总量的12.9％.人为活动对河水的化学组成影响也不容忽视,特别是对SO42-和NO3-的含量影响较大.九龙江工农业布局使得北溪河水主要受工业生产影响,而西溪和南溪主要受农业活动影响.因此,在治理九龙江水环境时,除了严格控制城镇污水排放外,北溪还需加强工业废水管理,而西溪和南溪要严格控制农田化肥的使用.

以福建闽江和九龙江河口陆基养虾塘为研究对象,通过野外原位观测和室内模拟培养实验,开展了河口陆基养虾塘养殖期间水体溶解性有机碳(DOC)和溶解性无机碳(DIC)及养虾塘沉积物-水界面碳交换通量变化特征的研究.结果表明:时间变化上,养虾塘水体溶解性碳浓度及沉积物-水界面碳通量在闽江河口呈现8月中旬＞10月中旬＞6月中旬的特征,在九龙江河口表现为随养殖阶段推移而增加的趋势;空间变化上,闽江河口养虾塘水体溶解性碳浓度及沉积物-水界面碳通量显著高于九龙江河口;沉积物释放溶解性碳速率与水体溶解性碳浓度呈现显著正相关关系,沉积物碳释放过程是引起养虾塘水体溶解性碳浓度时空变化的重要因素.表明河口区水产养虾塘碳循环研究时需考虑不同形态碳生物地球化学循环的时空差异性.

根据2016年5月(春)、8月(夏)、11月(秋)和2017年2月(冬)在厦门海域(24°21′ ～24°39′N,117°54′ ～ 118°30′E)的蟹类资源调查资料,研究分析了该海域蟹类的种类组成、优势种、多样性和生物量分布变化的特点.结果表明,该海域有蟹类32种,隶属12科18属.种数以春季最高,秋季最低.调查海域四季中出现的优势种有7种:变态蟳(Charybdis variegata)、东方蟳(C. orientalis)、红星梭子蟹(Portunus sanguinolentus)、矛形梭子蟹(P. hastatoides)、强壮菱蟹(Parthenope validus)、日本蟳(C. japonica)和远海梭子蟹(Portunus pelagicus),其中日本蟳是四季共有的优势种.多样性指数(H′)以春季最高,秋季最低.生物量呈现出时空分布差异,秋季最高,春季最低;九龙江口(位于厦门海域西部)的蟹类生物量明显低于厦门岛其他海域,水深大于10 m水域的生物量小于水深小于等于10 m水域的生物量,这与九龙江径流、水深、水温等环境因素密切相关.与30年前相比,厦门海域蟹类的种数减少了约45％,优势种发生明显变化.

聚磷菌在水库沉积物磷的代谢循环中起着重要作用.采用T-RFLP技术和克隆测序,以多聚磷酸盐激酶基因(ppk1)作为标记基因,研究对比了福建省3座富营养化水库(九龙江西陂水库、平潭三十六脚湖水库和三明东牙溪水库)库心沉积物中聚磷菌的多样性及群落结构.结果表明:3座水库库心沉积物聚磷菌的多样性存在一定差异,但不显著,以三十六脚湖库心样品中聚磷菌多样性最高(Shannon指数H=2.89±0.03,Simpson指数D=0.06±0.01).克隆测序和比对结果分析表明,三十六脚湖水库沉积物样品中聚磷菌种类最多,结构最复杂,这与T-RFLP的结果一致.3座水库库心沉积物样品中聚磷菌优势菌属差异较为明显,但均以变形菌门、放线菌门和酸杆菌门为主,这3个门在3座水库库心沉积物样品中所占比重分别达74.5％、85.0％和75.0％.其中,变形菌门中的厌氧粘细菌属、酸杆菌门中的Solibacter属在3座水库库心沉积物样品中均为优势菌属.沉积物中Fe/A1-P与聚磷菌多样性指数的相关性最显著.Fe/Al-P对聚磷菌群落结构影响最为显著,3个水库共有优势菌属厌氧粘细菌与各形态磷呈正相关,且与OP、Ca-P等难溶解性磷呈显著相关,Solibacter与各形态磷均呈负相关,表明聚磷菌与富营养化水库沉积物磷代谢循环密切相关.

闽三角城市群由厦门、泉州和漳州3个城市组成,是我国沿海开放地区之一.21世纪以来,快速的城镇化过程严重影响了该区域的生态安全以及生态系统服务功能,制约了当地的经济社会可持续发展.因此,研究闽三角城市群的生态系统服务权衡协同关系,对该区域的生态安全协同联动管理以及社会经济可持续发展具有重要意义.估算了闽三角城市群的保水服务、保土服务、NPP和食物供给4种生态系统服务功能,使用空间分析和空间统计等方法分析其时空动态变化和相互之间的权衡协同关系,并在不同情景下模拟了2030年的生态系统服务空间分布和权衡关系.结果 表明:2005-2015年来,闽三角城市群的保水服务、保土服务、NPP和食物供给四种生态系统服务功能均呈下降趋势;在2005-2015年间,闽三角城市群的保水、NPP与保土3种服务之间呈现协同关系,食物供给服务与其他三种服务均呈权衡关系,虽四种服务的权衡协同关系未变,但权衡协同程度发生了复杂的变化;在空间分布特征上,晋江流域的生态系统服务权衡协同程度均高于九龙江流域,闽三角3个城市的生态系统服务权衡协同关系统一呈现厦门市＞泉州市＞漳州市;在不同情境设置中,自然情景下4种生态系统服务出现大幅降低,协同关系主要呈降低趋势,而权衡关系加剧,与规划情景相比,保护情景下的协同关系更高,权衡关系更低.

由于没有明显的地理阻隔,闽浙丘陵地带花臭蛙复合体(Odorrana schmackeri species complex)的物种组成、分布界限、分布格局存在争议.2016年9月至10月对闽浙交界地带福建省宁德市屏南县和南平市浦城县进行野外考察、样本收集,通过扩增样本线粒体12S rRNA和16S rRNA基因并与黄岗臭蛙(O.huanggangensis)、天目臭蛙(O.tianmuii)和花臭蛙(O.schmackeri)的序列进行比对,构建系统发生关系、计算遗传距离,结合形态学鉴定和形态量度分析,对福建省花臭蛙复合体组成进行了研究.结果 显示,福建省花臭蛙复合体包括黄岗臭蛙和天目臭蛙,其中黄岗臭蛙分布于武夷山山区、闽江和九龙江流域,天目臭蛙仅分布于衢江(钱塘江主要支流)的次源地——浦城县管厝乡东北部,为福建省臭蛙类分布新记录种.本研究增添了福建省两栖动物多样性并细化了黄岗臭蛙和天目臭蛙在该省分布范围的认识,但是浦城县西北端长江流域的花臭蛙复合体的物种组成仍需进一步确认.水系和流域是否影响花臭蛙复合体物种分化和分布格局以及这些近缘物种的物种形成机制有待进一步研究.

亚热带河口的养殖塘是温室气体二氧化碳(CO2)的重要排放源,但其沉积物有机碳矿化动力学特征目前尚未厘清.以我国东南沿海亚热带闽江、木兰溪以及九龙江河口区的6个凡纳滨对虾(Penaeus vannamei)养殖塘为研究对象,对沉积物取样,并进行为期60 d的室内厌氧培养,对养殖塘沉积物CO2累积产量曲线利用一阶动力学模型进行拟合和分析.结果表明:养殖塘沉积物CO2产生期主要发生在培养初期的0～2天,随后迅速降低;潜在碳矿化量(C0)为190.12～480.94 μg ?g-1,矿化速率常数(k)为0.17～0.42 d-1;不同盐度养殖塘沉积物有机碳矿化存在显著性差异,表现为低盐养殖塘C0更高而k更低;孔隙水Cl-、SO42-、DOC和NH4+是影响养殖塘沉积物有机碳矿化的主要环境因子;高盐的凡纳滨对虾养殖塘Cl-、SO42-浓度高于低盐养殖塘,而DOC和NH4+浓度低于低盐养殖塘,因此高盐条件养殖凡纳滨对虾能够有效抑制沉积物的有机碳矿化.

[目的]红树林沉积物中有机物丰富,通过研究认识参与难降解天然有机多聚物的微生物降解过程及其环境作用,并获得新颖的难培养厌氧微生物.[方法]对漳州九龙江河口红树林沉积物中降解纤维素、几丁质和木质素的厌氧细菌定向富集和平板分离纯化,并对其多样性进行分析.[结果]共筛选分离获得202株厌氧细菌(82株专性厌氧细菌,120株兼性厌氧细菌),包括4个疑似新属(Lachnotalea sp.MCCC 1A16036、Varunaivibrio sp.MCCC 1A15903、Clostridium sp.MCCC 1A15884、Caminicella sp.MCCC 1A17445)和4个疑似新种(Sunxiuqinia sp.MCCC 1A15904、Pseudodesulfovibrio sp.MCCC 1A16040、Pseudodesulfovibrio sp.MCCC 1A16038、Mangrovibacterium lignilyticum MCCC 1A15882).不同天然有机多聚物富集菌群分离到的优势可培养细菌主要属于变形菌门、拟杆菌门和厚壁菌门,但种群略有差异.在纤维素和几丁质富集菌群中,变形菌门和拟杆菌门菌株是纤维素和几丁质富集菌群的优势菌群,拟杆菌门的Prolixibacter bellariivorans、Mangrovibacterium lignilyticum和变形菌门的Desulfovibrio salexigenes、Vibrio alginolyticus分别在纤维素和几丁质富集菌群可培养细菌中占绝对优势.但降解实验表明,放线菌门细菌Demequina salsinemoris MCCC 1A15890和Brevibacterium celere MCCC 1A17451对纤维素降解活性最高.梭杆菌门细菌Propionigenium maris MCCC 1A15874和Ilyobacter polytropus MCCC 1A15889对几丁质降解活性最高.在木质素富集菌群中,拟杆菌门的Mangrovibacterium lignilyticum和厚壁菌门的Clostridium amygdalinum都具有较高的相对丰度.变形菌门细菌Desulfomicrobium apsheronum MCCC 1A15932和拟杆菌门细菌Mangrovibacterium lignilyticum MCCC 1A15882对木质素降解效果显著.[结论]红树林沉积物中存在丰富多样且新颖的厌氧难培养细菌,且多数具有纤维素、几丁质或木质素厌氧降解能力.该研究结果为探究红树林沉积物原位环境天然有机多聚物碳的生物地球化学循环机制提供了相关理论基础和纯培养微生物资源.

海岸带是陆地和海洋之间的生态过渡带,生态保护和开发利用矛盾突出.而生态与环境监测是海岸带环境污染治理与生态保护的重要基础,是海岸带可持续发展的关键.在分析目前海岸带监测存在的问题基础上,以九龙江-厦门湾为研究对象,通过遥感和生物监测、标准衔接、采样和分析仪器以及在线监测系统研发等技术集成,构建了从污染源、环境质量到生态系统以及景观层次的一体化综合生态监测体系.该体系基于常规监测,建立了基于生态系统的河流-河口(近海)生物、水体和沉积物的生态环境一体化监测;探索制定了适用于九龙江河口不同盐度区的营养盐基准/标准系列推荐值;基于营养盐污染入海总量控制目标,构建了河流入海污染物通量在线监测系统;通过遥感监测和实地调查相结合,实现了从关键生态系统到景观的海岸带综合生态监测.基于综合监测体系,构建了兼顾陆海的河口湾区域生态安全评价指标体系,实现区域生态系统可持续发展或生态安全的动态评价.因此,通过上述系统的集成,成功实现了从陆域(流域)到河口(近海)一体化综合生态监测,可为海岸带地区的生态质量改善、污染防治、主要污染物排放总量控制、生态安全评价、生态保护与修复等提供科学支撑.