探究沿海地区的生态系统服务、权衡协同关系及其驱动机制是区域自然资源科学管理及生态合理规划的基础,对有效提升地区生态、经济、社会效益和人类福祉具有重要理论意义.以海防林工程区为研究区,多角度探究区域内固碳、土壤保持、产水量的生态系统服务、关系特征、驱动机制,从而为沿海地区制定合理生态建设规划提供参考.研究结果表明:(1)沿海防护林体系建设工程区在2000-2020年期间生态系统服务水平整体提升,生态建设效果第二期最佳.(2)2000-2020年区域内各生态系统服务间以协同关系为主,土壤保持和产水量协同显著.(3)建设分区、建设分亚区生态系统服务间关系尺度效应主要存在于土壤保持和产水量.(4)权衡协同关系北方主要受气象因子影响,南方受植被、地形地貌因子影响,人类活动对权衡协同关系的影响以负效应为主,驱动因子存在空间异质性.

以福建省福州市滨海后沿沙地人工营造的湿地松、木麻黄、尾巨桉、肯氏相思和纹荚相思人工林为研究对象,运用稳定碳同位素法测定植物水分利用效率,探索叶片氮、磷养分状况与水分利用效率之间的差异及相互关系.结果表明:(1)湿地松和肯氏相思的叶片δ13C均与尾巨桉差异显著(P＜0.05),但湿地松、木麻黄、肯氏相思、纹荚相思之间的叶片δ13C均无显著差异;肯氏相思、纹荚相思的叶片δ15N均显著高于湿地松、木麻黄和尾巨桉.(2)不同树种水分利用效率大小依次为:湿地松＞肯氏相思＞木麻黄＞纹荚相思＞尾巨桉,且湿地松叶片的WUE显著高于尾巨桉36.87％,而与其他树种的水分利用效率均无显著差异.(3)各树种叶片氮浓度大小依次为:肯氏相思＞纹荚相思＞尾巨桉＞木麻黄＞湿地松,但仅肯氏相思和纹荚相思与湿地松之间差异达到显著水平;各树种叶片磷浓度大小依次为:尾巨桉＞肯氏相思＞纹荚相思＞湿地松＞木麻黄,其中尾巨桉与湿地松、木麻黄、纹荚相思之间差异显著;木麻黄和纹荚相思人工林叶片的N/P显著高于尾巨按人工林,其余树种之间的叶片N/P均无显著差异.(4)叶片δ13C与叶片N浓度呈显著二次曲线相关关系,叶片δ15N与叶片N浓度呈极显著线性正相关关系(P＜0.01).研究发现,滨海沙地不同树种人工林间水分利用效率、叶片氮浓度、磷浓度、N/P均存在显著差异,水分利用效率与叶片氮浓度、磷浓度均呈显著负相关关系,氮、磷含量是影响滨海沙地沿海防护林树种水分利用效率的重要因子.

土壤微生物生物量碳、氮是研究土壤肥力、土壤养分转化、循环以及环境变化的重要指标.研究渤海泥质海岸白榆、刺槐、白蜡、群众杨、辽宁杨纯林和辽宁杨刺槐混交林及当地自然生灌草地土壤微生物生物量碳、氮的季节动态及与土壤养分含量变化的关系,以期为沿海防护林树种的选择及林地管理提供科学依据.结果表明:造林能显著增加土壤微生物生物量含量,其中白榆(25 a)土壤微生物生物量碳、氮最高,是对照的2.50倍和2.09倍.0-10 cm土壤层微生物生物量碳、氮大于10-30 cm土层,季节动态变化差异显著.在0-10 cm土层内,渤海泥质海岸典型防护林土壤微生物生物量碳、氮季节动态多表现为春秋两季较高,夏季较低的“V”字型变化;在10-30 cm土层内,防护林土壤微生物生物量碳季节变化规律与0-10 cm土层一致,表现为夏季较低春秋较高的“V”字型,微生物生物量氮主要表现有“V”字型、倒“V”字型与直线型3种变化形式.在0-30 cm土层内,白榆(25 a)、刺槐、白蜡、群众杨、辽宁杨刺槐混交林、白榆(10 a)、辽宁杨及灌草地微生物生物量碳对土壤有机碳的平均贡献率分别为1.59％、1.68％、1.42％、1.54％、2.29％、1.80％、2.02％和1.12％,土壤微生物生物量氮对土壤全氮的平均贡献率分别为1.85％、1.30％、1.08％、1.35％、2.49％、1.57％、2.08％和2.32％.不同类型防护林地土壤微生物量碳、氮之间显著正相关,它们与土壤全氮、有机碳显著正相关,与土壤电导率显著负相关,另外,土壤微生物量碳还与土壤速效磷含量显著正相关.从不同土层微生物量碳、氮季节动态来看,造林可以增加泥质海岸土壤微生物生物量,但是夏季地下水位升高,盐碱上扬,加之树木生长大量利用养分,土壤微生物生物量夏季较低.综合分析土壤微生物生物量和土壤营养库的贡献率,白榆纯林和辽宁杨刺槐混交林更有利于泥质海岸土壤微生物群落功能恢复和营养固定.

为了考察沿海防护林重要树种木麻黄对土壤重金属的耐性及修复潜力,比较了5个较耐寒木麻黄无性系(S-13、S-44、S-48、S-60和S-80)1年生扦插苗在重金属Cu、Cd、Pb和Mn复合污染土壤中的生长表现、重金属积累和分配特征.土壤重金属设置为对照组(CK)、低浓度组(T1)、中浓度组(T2)和高浓度组(T3)等4个水平.结果 表明:5个木麻黄无性系在不同处理组均维持了正常生长,不同无性系的表现有差异,与CK相比,T1、T2和T3显著促进了木麻黄无性系S-13、S-44的生长,但对S-48、S-60和S-80的生长无显著影响;T3显著抑制了S-13和S-44根瘤数,而对S-80则无显著影响,说明5个木麻黄无性系对重金属复合污染表现出较高耐性;木麻黄对重金属的吸收量随着土壤重金属浓度升高而增大;木麻黄对重金属的分配因重金属种类而不同,如Mn的含量为叶状小枝(小枝)＞茎＞根,各处理的转运系数均大于1,表明木麻黄具有较强的Mn转运能力,能把较多Mn从根部转运到地上部,地上部的Mn超过总积累量86％;Cu、Cd和Pb的含量为根＞茎＞小枝,表明木麻黄能把较多的Cu、Cd和Pb固定在根部,但地上部的重金属积累量超过了总积累量的50％;T3处理下,5个木麻黄无性系的重金属综合生物富集指数(CBCI)无明显差异,表明5个木麻黄无性系对重金属积累能力接近;综合生物量和CBCI表现,木麻黄无性系S-13和S-44对污染土壤具有较强的重金属修复能力;木麻黄对重金属Cu、Cd、Pb和Mn具有较强的耐性和较为突出的积累能力,对于重金属污染土壤尤其是Mn污染土壤的植物修复具有较大应用潜力.

研究滨海地区盐雾沉降的时空分布及其影响因素,以期为滨海绿化植物的选择与配置提供依据.以福建省古雷半岛为研究站点,设置盐雾沉降缸研究离海岸线距离和防护林对盐雾沉降量的影响;同时模拟不同生活型植物的高度,研究不同高度盐雾沉降量的差异.结果 表明:春夏秋冬四季,盐雾沉降量均表现出随离海距离的增加逐渐降低的趋势,冬季盐雾沉降量在离海岸线500 m内快速下降,在500 m以外则下降速度趋缓;防护林的存在能减少盐雾沉降量,这种效果在盐雾危害严重的冬季更明显,可使盐雾沉降量降低15.4％;在无防护林遮挡条件下,盐雾沉降量在不同高度上差异不显著;主成分分析(PCA)和冗余分析(RDA)显示,离海距离、平均风速和东北风向频率是3个影响盐雾沉降量的主要环境因子.南方沿海地区盐雾沉降量存在明显的时空变化,离海500 m范围为盐雾危害重点防范区域,防护林或类似遮挡物的存在,可以显著减少盐雾沉降量.

假茉莉(Clerodendrum inerme)是一种重要的半红树植物,是海岛及沿海防护林的重要组成部分,淡水、土壤是海岛植被恢复的重要生态因子.为了总结出最适合假茉莉生长发育的土壤及水肥条件,该文设置了不同基质、浇水频率及氮素处理,对不同处理下假茉莉的生物量及水分利用率进行了研究.结果表明:(1)在不同的基质中,含泥炭的混合基质对于假茉莉生物量的积累具有突出作用,S4基质(珊瑚砂:泥炭:红壤土:椰糠=12:2:3:3)地下生物量(平方根)为1.66 g,极显著高于不含泥炭的基质,S1基质(珊瑚砂:泥炭=3:2)总生物量(平方根)为4.54 g,极显著高于其他基质.(2)中、低浇水频率下的总生物量分别为4.02、4.23 g,极显著高于高浇水频率下的3.46 g,而不同氮素处理间生物量的差异并不显著,这表明假茉莉在中、低浇水频率,少施氮肥或不施氮肥的条件下仍然能够获得较高的生物量.(3)对于水分利用率而言,原珊瑚砂基质保水性较差,水分利用率较低,而混合基质在中、低浇水频率下水分利用率均有不同显著程度的提高.综上结果显示,假茉莉在含泥炭基质,中、低浇水频率,无氮或低氮条件下能够较好生长.

粤港澳大湾区是我国海岸带高强度开发区域,面临着生态环境质量不高、生态系统受损严重的压力,开展海岸带生态系统保护修复是绿色湾区发展的必然需求.在分析大湾区海岸带基底、生态环境现状及问题的基础上,提出大湾区海岸带生态系统保护修复规划的策略,从以下5个方面构筑粤港澳大湾区海岸带生态系统保护修复规划的体系:一是从陆海污染统筹治理来恢复海域生物生存环境;二是从自然岸线保护、自然保护地体系重构与规范化建设、珍稀濒危物种栖息地保护来加强海岸带生态的保护;三是通过岸线生态修复、典型滨海湿地生态系统(红树林、珊瑚礁、海草床)修复、受损海岛生态修复来构筑生态安全屏障;四是从海堤生态化改造与建设、沿海防护林体系建设和海岸带综合防护工程建设来促进生态减灾协同增效;五是打造智慧海岸带管理服务平台来保障海洋命运共同体健康发展.本研究提出大湾区海岸带生态保护修复策略,期望为大湾区生态建设和环境保护提供参考.

经济社会高速发展背景下,人类土地利用强度加大,部分地区生境斑块趋于破碎,生物交流通道趋于阻断,研究生态空间连通性变化,有针对性的进行保护和修复,对区域可持续发展意义重大.研究以江苏省为例,采用形态学空间格局分析(Morphological Spatial Pattern Analysis,MSPA)方法分析景观格局变化并识别重要生态源地破碎与新增情况,利用最小累积阻力(Minimum Cumulative Resistance,MCR)模型构建生态网络并分析生态空间连通性.研究选取整体连通性指数量化斑块/廊道的相对重要性;结合生态网络结构,具体分析廊道连通性的变化、原因及其影响;并运用电路理论、障碍改善方法识别廊道维护与疏通关键点,提出生态网络保护和修复建议.研究结果表明:(1)2000-2015年,江苏省生态网络呈现西密东疏的格局,局部地区生态节点破碎12处,新增5处,源地斑块整体趋于破碎;(2)新沂市马陵山风景区等6处节点的破碎使北部生态网络多条廊道结构功能下降,亟须修复;(3)因沿河防护林及道路林网建设,中部网络与北部网络间廊道连通性有所改善,但缺乏中间节点;(4)丹阳市打雁山丘陵节点的破碎使南部网络与长江湿地间联系削弱,宁镇山脉的结构重要性相对凸显;(5)东部沿海滩涂节点与其他节点间的联系尚处于薄弱状态,有待改善;(6)建议修复生态节点7处,新增生态节点7处,建设踏脚石44处,维护廊道关键点18处,疏通其中5处.

为了解长期风胁迫对海防林的影响,对沿海6种林龄为8～10 a的防护林树种的叶片形态、光合特征及枝条抗性对长期风胁迫的响应特征进行了研究.结果表明,与未受风胁迫海防林相比,长期风胁迫显著降低了女贞(Ligustrum lucidum)、无患子(Sapindus mukorossi)、红楠(Machilus thunbergii)、栾树(Koelreuteria bipinnata)和弗栎(Quercus virginiana)的叶长和叶面积,也降低了女贞和栾树的叶宽和叶片分形指数;长期风胁迫显著降低了6种海防林树种的净光合速率(18％～47％)以及无患子、栾树和弗栎的水分利用效率,而对女贞、红楠和乌桕(Sapium sebiferum)的没有显著影响.此外,受长期风胁迫影响,无患子、红楠和栾树枝条的极限荷载量和弹性模量均显著增加,与枝条直径的正相关性也进一步增强.因此,长期风胁迫会导致海防林树种光合能力下降,但林木个体可通过采取减小叶面积等的适应型策略以及增强枝条抗性等的忍受型策略来应对这种生理性亏缺.在海防林营造和修复的树种选择搭配上,可优先考虑将女贞、红楠和乌桕等栽植在长期受强风胁迫的区域.

以全国林业应对气候变化碳汇计量监测体系建设结果数据为基础,应用森林碳库专项调查建立的碳计量模型和参数,结合历次森林资源清查成果等数据,估算了2020年长江经济带林地和其他生物质碳储量和碳汇量.研究表明:(1)2020年长江经济带林地碳储量24543.58 Tg C(其中森林植被碳储量为4372.85Tg C),散生木和四旁树等其他生物质碳储量329.59 Tg C.2020年长江经济带林地碳汇量81.81 Tg C/a(300.26Tg CO2/a)、散生木和四旁树等其他生物质碳汇量6.60 Tg C/a(24.21 Tg CO2/a).无论是林地和其他生物质碳储量、碳汇量、还是森林植被碳储量,乔木林地所占比例最大(69％—85％);长江经济带11个省市中,云南省最大,上海市最小;林地碳储量中土壤有机质碳库贡献最大(81.46％),林地碳汇量中生物量碳库贡献最大(90.99％);林地碳汇量中"一直为林地的土地"产生碳汇量贡献最大(71.74％),其中一直为乔木林的土地产生的碳汇量占69.89％;(2)阐述了长江防护林工程、天然林资源保护工程、珠江防护林工程和沿海防护林工程4大重点生态工程对长江经济带碳储量和碳汇量的贡献,长江防护林工程贡献率最大(81％—83％),其次是天然林资源保护工程(32％—38％),珠江防护林工程和沿海防护林工程影响较小.分析了人工造林、中幼林抚育、次生林和低效林改造、退化林修复等生态保护修复措施对长江经济带碳储量和碳汇量的贡献,并提出了碳中和愿景下森林固碳增汇的有效途径.