目的:评估甘肃省不同类型生态区居民生活饮用水碘水平，为因地制宜防治碘缺乏病提供依据。方法:2017年5 - 7月，根据不同的地形、地貌及气候条件，将甘肃省划分为荒漠区、河西走廊戈壁区、黄土高原丘陵区、秦岭中山峡谷区、甘南高原草原草甸区、黄土高原沟壑区6个生态区，每个生态区按东、西、南、北、中5个方位各选择1个县，每个县以乡镇为单位采集居民生活饮用水水样，采用砷铈催化分光光度法进行水碘含量测定。结果:共在6个生态区的527个乡镇采集水样4 037份，水碘范围为0.10 ~ 97.60 μg/L，中位数为2.10 μg/L；其中，6个生态区的水碘中位数均< 40 μg/L，不同生态区间比较差异有统计学意义（ H = 1 007.440， P < 0.01）；统一集中、部分集中和分散供水水样分别为157、2 263、1 617份，水碘中位数分别为1.61、2.42、1.83 μg/L，不同供水方式间比较差异有统计学意义（ H = 37.164， P < 0.01）。按供水方式分层，同一供水方式不同生态区间水碘比较差异均有统计学意义（ H = 32.628、580.630、391.070， P均< 0.01）；按生态区类型分层，荒漠区、河西走廊戈壁区、秦岭中山峡谷区、甘南高原草原草甸区不同供水方式间水碘比较差异均有统计学意义（ Z = - 2.770， H = 6.369、9.936、12.666， P均< 0.05）。 结论:甘肃省6个生态区均为碘缺乏地区；不同类型生态区及不同供水方式间水碘含量分布均有所不同。应定期开展水碘含量和供水设施运转状态调查，因地制宜，及时调整碘缺乏病防治措施。

目的:了解甘肃省饮水型地方性氟中毒病情流行态势，科学评价改水降氟工程对该病的防治成效。方法:将甘肃省饮水型地方性氟中毒病区按不同生态类型划分为陇中黄土高原丘陵区、陇东黄土高原沟壑区、陇南秦岭中山峡谷区、河西沙漠戈壁区和甘南高寒草原草甸区5个区域。2021年，对5个区域中所有饮水型地方性氟中毒病区村的基本情况、改水降氟工程运转情况、饮用水水氟含量（氟离子选择电极法）及8 ~ 12岁儿童氟斑牙患病情况（Dean法）进行调查，依据《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）、《氟斑牙诊断》（WS/T 208-2011）等国家标准进行判定。结果:共监测饮水型地方性氟中毒病区村2 000个，其中已有1 999个病区村实施改水降氟工程，工程覆盖率为99.95%（1 999/2 000）。所有改水降氟工程均正常运转，无间歇运转和报废工程。共对34 616名8 ~ 12岁儿童开展氟斑牙病情调查，氟斑牙检出率为4.18%（1 448/34 616），氟斑牙指数为0.09。不同年龄儿童氟斑牙检出率比较差异有统计学意义（χ 2 = 69.77， P < 0.001）；不同生态类型区儿童氟斑牙检出率比较差异有统计学意义（χ 2 = 775.11， P < 0.001）。8 ~ 12岁儿童氟斑牙指数与儿童所处区域历史水氟含量显著相关（ r = 0.29， P = 0.042）；河西沙漠戈壁区改水时间与当地8 ~ 12岁儿童氟斑牙检出率显著相关（ r = - 0.48， P = 0.023）。 结论:2021年甘肃省所有饮水型地方性氟中毒病区村的疾病防治情况均已达到国家控制标准，但由于不同生态类型区生态特征各异及水源分布变化，仍需进一步加强对所有病区村饮水型地方性氟中毒病情的监测，巩固现有防治成果。

黄土高原不同小流域由于环境特点和植被恢复方式的不同,导致其生态效益存在地带性差异.为了研究不同环境和植被恢复方式下土壤理化性质的差异性及影响机制,选取黄土高原两个小流域不同植被恢复方式(油松人工林、侧柏人工林和自然恢复对照)作为研究对象,对比分析植被恢复方式和环境特点对土壤养分储量和水分状况,以及植被生长状态等生态恢复效益的影响和贡献.结果表明:(1)吉县自然恢复下全氮含量最高,均值为0.79g/kg;有机碳均值含量表现为定西油松最高,吉县对照次之,其均值分别是16.91g/kg,13.46g/kg;全磷含量和全钾含量最高的是吉县油松样地和定西的侧柏样地,其均值为2.40g/kg和23.43g/kg.(2)土壤速效氮、速效磷、速效钾的含量,吉县的油松样地、侧柏样地和自然对照样地分别高于定西2.89％,81.03％和7.49％.(3)基于主成分分析(PCA)和方差分解(VP)结果,在不同小流域影响土壤养分和水分含量的主要因素有所差异.其中吉县和定西小流域影响土壤养分的主要因素分别为土壤物理性质和植被属性,解释度分别为79.92％、55.3％;而土壤含水量主要受降水量和土壤-植被共同影响,其解释度分别为87.06％、43.53％.综上结果表明,多雨条件的吉县地区植被适合自然恢复,而相对干旱的定西地区植被则适合人工恢复.考虑黄土高原植被恢复的人工和自然恢复方式,结果证明不同小流域的降水量与土壤含水量等环境特点影响植被生长状态和植被恢复的生态效益,可为因地制宜的科学植被恢复策略提供数据和理论支持.

雨水蓄集系统是黄土丘陵区广泛用于提高水资源利用效率、减少水土流失的生态工程措施,而生物结皮作为一种潜在的集雨面制作材料,其集雨汇流的效果及关键影响因子尚不明确.本研究针对黄土丘陵区风沙土发育的藻类和藓类生物结皮,以裸土为对照,分别开展了 40、60、80和100 mm·h-1降雨强度下的野外模拟试验,比较了不同降雨强度条件下裸土与生物结皮集雨面的初始产流时间、累积集雨量和集雨效率的差异,并进一步揭示了影响生物结皮集雨效果的关键因子.结果表明:生物结皮集雨面显著降低了初始产流时间,且藓结皮效果显著优于藻结皮.当雨强为40～100 mm·h-1、坡度为40°时,藓结皮的初始产流时间比藻结皮和裸土分别降低了 49.7％～77.5％和89.7％～110.0％.生物结皮集雨面显著增加了累积集雨量和集雨效率.当雨强为100 mm·h-1、坡度为40°时,与裸土相比,藓结皮和藻结皮的累积集雨量分别增加了29.6％和7.8％,集雨效率分别提高了 25.7％和6.8％.方差分析表明,坡度、雨强和地表覆盖类型均能显著影响集雨效率,且除坡度与雨强外其他因素间交互作用显著.此外,集雨面坡长、坡度及生物结皮培育方式等是布设集雨小区时需统筹考虑的关键影响因子.综上,黄土丘陵区生物结皮集雨面具有良好的集雨效率且藓结皮集雨效果更佳,随着坡度和雨强增加其集雨效率更优.

凋落物所处的土壤微环境是影响其分解的关键因素之一,然而在黄土高原广泛栽植的刺槐人工林中,土壤微环境随林龄增加如何改变、其对凋落物分解过程的影响趋势尚不清楚.为明确上述问题,以油松凋落物(典型的难分解凋落物)和白三叶凋落物(易分解)为对象,分别在林龄为 10、20、33 a和 43a的刺槐林地土壤表面进行为期 592 d的模拟分解试验,检测凋落物分解特征以及地表土壤理化生物学性质随林龄增加的变化趋势,并分析凋落物分解速率与土壤微环境指标间的关系.结果表明:(1)随林龄增加,油松凋落物的分解速率呈先小幅降低后提高的趋势,白三叶凋落物的分解速率持续提高(P＜0.05);(2)总体而言,随林龄增加林地表层土壤温度呈先降后增趋势,土壤湿度、有效磷含量和pH持续降低,而速效氮含量持续提高(P＜0.05);(3)林龄增加显著改变了林地土壤微生物群落结构,特别是在各分解时间点时均导致真菌属的明显演替现象.土壤中 9种凋落物分解酶的总酶活性和木质纤维素酶活性均在分解第108 天时随林龄增加呈先降后增趋势,而在分解第389 天和第592天时持续提高(P＜0.05).(4)油松凋落物分解速率仅与土壤总酶活性、真菌群落结构和铵态氮含量呈显著正相关,白三叶凋落物分解速率则与总酶和木质纤维素酶活性、细菌和真菌群落结构、温度和铵态氮含量显著正相关,而与土壤湿度和pH显著负相关(P＜0.05).综上所述,刺槐林龄增加引起的土壤理、化和生物微环境变化总体倾向于加速凋落物的分解过程.

藓类植物是林地常见地被物,具有重要生态功能.水分是影响藓类植物生长发育最重要的因素,水分变化会引起藓类植物的生理响应.以黄土丘陵区林下厚角绢藓(Entodon concinnus)、荫地绢藓(Entodon caliginosus)、青藓(Barchythecium albicans)为对象,研究了干燥速率对其生理特征的影响,以期明确其生理耐干性.结果表明:(1)3种藓在干燥后均受到了水分胁迫,3种藓干燥后的丙二醛(MDA)、可溶性蛋白、可溶性糖含量、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性增加.(2)干燥速率对3种藓水分的胁迫程度不同,快干加剧了藓类植物的水分胁迫,快干后3种藓MDA、可溶性蛋白、可溶性糖含量,POD、SOD活性大于慢干.(3)干燥过程对藓类植物造成的水分胁迫有种间差异,3种藓干燥后MDA、可溶性蛋白、可溶性糖含量、POD、SOD活性增幅不同.(4)青藓有较高的耐干性,干燥后其氧化损伤较低,MDA含量在快干后显著低于荫地绢藓37.7％,慢干后显著低于厚角绢藓39.3％.青藓细胞调节能力较高,可溶性糖含量在快干后分别高出厚角绢藓和荫地绢藓57.3％和50.9％,慢干后分别高13.6％和99.8％.青藓抗氧化能力较强,快干后其POD活性较厚角绢藓和荫地绢藓分别增加120％和260％,慢干后分别增加19.4％和240.0％.同时,青藓具有较强的光合恢复能力,快干-复水后青藓叶绿素含量恢复率64.4％,显著高出厚角绢藓和荫地绢藓的55.7％和13.1％.以上结果表明,干燥增加了林下藓类植物的水分胁迫,干燥速率的增加可加剧藓类水分胁迫程度.不同藓种耐干性有差异,耐干性较强的藓种在干燥过程中有较强抵抗水分胁迫能力.研究结果可为藓类植物的生态功能研究及多样性保护提供科学依据.

刺槐是广泛分布于黄土高原的典型水土保持植物.以黄土丘陵区甘肃天水吕二沟小流域为研究区,分析了刺槐径向生长过程及其对气候因子的响应,并开展了利用刺槐年轮估算小流域年径流量、年输沙量的适用性评估.研究表明:(1)吕二沟刺槐人工林的径向生长随林龄呈明显的下降趋势,在幼龄林阶段(1-10 a)刺槐处于快速径向生长期((4.17±0.74)mm/a),之后逐渐下降,中龄林、成熟林、过熟林阶段(11-40 a)平均生长速率为(2.31±0.41)mm/a,较前期下降了 44.60％.刺槐胸高断面积增量(BAI)在1-10 a平均以(5.46±2.13)cm2/a的速度生长,在11-40 a仍保持上升趋势但年际间生长波动较大,生长速率平均为(10.80±1.95)cm2/a,流域刺槐生长并未发生明显衰退.(2)刺槐的径向生长与温度多呈负相关,与降水、相对湿度及帕默尔干旱指数(PDSI)多呈正相关.其中刺槐径向生长与上年8月、9月(P＜0.05)及当年7月均温、最高温呈显著负相关(P＜0.01),与当年5月最低温呈显著正相关(P＜0.05);与当年6月、7月降水量和上年8月、当年7月相对湿度呈显著正相关(P＜0.05),与当年3月相对湿度显著负相关(P＜0.05);与上年6月、上年10月—当年1月及当年3月—8月PDSI显著正相关(P＜0.05),干旱胁迫明显抑制流域刺槐生长.(3)1978-2017年吕二沟流域年径流量、年输沙量呈减少趋势,年际间波动较大,存在明显丰枯阶段.流域径流输沙受降水量影响显著,且径流输沙显著正相关(P＜0.001).(4)利用刺槐年轮估算吕二沟流域年径流量、输沙量效果良好(P＜0.02),方法可行.比较而言,相对自然条件下即人类干扰较少时径流输沙估算优于人类活动影响时期.利用树轮宽度反演水文过程可为缺乏水文观测资料区域提供参考.

团聚体作为土壤基本结构单元,其各粒级全氮(TN)含量对土壤TN储量的贡献各不相同,而草地恢复过程中地上植被会影响土壤团聚体组成与各粒级TN的分布,这必然会对团聚体稳定性和土壤氮素累积产生影响.因此,以恢复10a、20a、30a、40a和50a草地和对照农田(CK)为研究对象,探究草地恢复过程中土壤团聚体氮素累积规律.结果表明:1)50年恢复过程中草地群落经历了茵陈蒿(Artemisia capillaries)茵陈蒿+铁杆蒿(Artemisia stechmanniana)铁杆蒿+兴安胡枝子(Lespedeza davurica)→铁杆蒿+本氏针茅(Stipa bungeanaTrin)→铁杆蒿+白羊草(Bothriochloa ischaemum)的演替过程,且草地群落物种多样性指数随恢复年限的增加呈先升后降的趋势,地上植物、细根和凋落物的碳和氮含量呈先上升后下降趋势.2)草地恢复过程中土壤pH和容重呈下降趋势,而土壤含水量呈先降后增趋势,土壤有机碳含量在恢复过程中显著增加(P＜0.05),土壤TN含量随恢复年限呈先增后降的趋势,而TN储量呈逐年增加趋势,恢复10-50a草地与CK相比增加了 8.10％-118.92％.3)不同恢复年限草地群落土壤微团聚体(0.053-0.25 mm)占比最大,但随恢复年限增加呈下降趋势,而大团聚体(＞2 mm)和中团聚体(0.25-2 mm)占比以及平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)呈上升趋势.4)不同恢复年限草地群落中团聚体TN含量最高,且各粒级团聚体TN含量随恢复年限呈先下降后上升趋势;草地群落微团聚体TN储量最高,大、中团聚体TN储量随恢复年限增加呈上升趋势,微、粘粉粒团聚体(＜0.053 mm)TN储量随恢复年限增加出现波动;各粒级团聚体TN储量与地上植物、细根和凋落物生物量以及碳氮含量显著相关(P＜0.05).5)草地恢复过程中大团聚体对土壤TN储量的贡献率达70％,且大团聚体占比增加是大团聚体贡献率高的主要原因.总之,草地恢复有利于土壤稳定以及氮素累积.

为明确黄土高原丘陵区第三副区典型流域-甘肃天水罗玉沟流域刺槐生长过程及其与气候关系随海拔变化的规律.利用树木年代学方法分别建立高、中、低3个海拔刺槐的标准年表,并分析不同海拔刺槐径向生长过程以及对气候变化的响应.研究结果表明:(1)中、低海拔刺槐径向生长与温度因素多为负相关,而高海拔刺槐径向生长与温度因素多呈正相关.高海拔刺槐生长与上一年生长季(6月)、休眠期(当年3-4月)和当年生长季(6月)均温、最低温和最高温呈显著正相关,其中受最低温影响最显著;中、低海拔刺槐与上一年生长季和当年生长季的均温、最高温和最低温呈显著负相关,低海拔受均温影响显著.(2)随海拔升高,刺槐径向生长与降水和相对湿度的正相关呈降低趋势.低海拔刺槐生长与上一年生长季(7-9月)和当年生长季(6-9月)降水、相对湿度呈显著正相关,中海拔刺槐与当年生长季(6-9月)降水、相对湿度呈显著正相关,而高海拔刺槐生长与上一年生长季(6-7月)相对湿度呈显著负相关.(3)低海拔刺槐与上一年6月—当年10月帕默尔干旱指数(PDSI)呈显著正相关;中海拔刺槐与上一年6月和当年2-10月PDSI呈显著正相关;高海拔刺槐与上一年6-7月PDSI呈显著负相关.中、低海拔刺槐遭受干旱胁迫,限制树木生长.在气候暖干化背景下,罗玉沟流域中、低海拔刺槐受水分胁迫更加严重.在黄土丘陵区开展水土流失治理生物措施经营管理过程中,须注意刺槐林生长对气候响应的海拔差异.

合理评价陕北黄土丘陵生态恢复区景观生态风险状况,对优化区域景观格局和维护生态系统功能具有现实意义.本文利用延安市2000-2020年土地利用类型数据,基于景观格局指数与GIS空间分析,揭示景观生态风险水平及其时空演变格局.结果表明:(1)景观生态风险指数(ERI)处于0～0.449,风险等级主要表现为低、较低及中风险区,以片状形式广泛分布于西南、黄河沿岸及西北等市域边际区县;高风险区集中于宝塔区.相比 2000年,2020年的高、较高风险区面积增多1.27×104和25.25×104 hm2,景观生态风险增大趋势明显.(2)2000-2020年,景观生态风险的Moran's I为正值,空间相关性显著,"高-高"和"低-低"值为其主要空间集聚模式,但空间集聚性先增强后减弱,局部差异性逐步突显.(3)景观生态风险热点分布于宝塔区,其土地利用以建筑用地和耕地为主,系统干扰度高,景观破碎分离,呈现出高值集聚模式;景观生态风险冷点主要分布在黄龙县、黄陵县及富县,区域海拔较高,人为干扰强度低,林地、草地斑块面积大,景观分离度和破碎度小,呈现出低值集聚模式.近20年,冷热点区域面积变化明显,空间格局波动频繁.因此,延安市景观生态风险整体上较小,但不同风险等级及其空间集聚模式和冷热点区域持续转化,需规划土地利用结构,提升景观安全性和稳定性.