野蔷薇原产于东亚,是现代月季的原始亲本之一,也是重要的月季种质资源和砧木.由于抗性强和长势旺,野蔷薇在北美洲等引种地已成为入侵物种.为探究野蔷薇适生区与气候变化的关系,本研究基于1246条分布记录和9个生物气候变量,使用优化后的MaxEnt模型预测了野蔷薇的潜在地理分布.结果表明:最冷季平均温、最冷月最低温、最暖季降水量、等温性是影响野蔷薇潜在地理分布的重要生物气候变量.在当前气候条件下,野蔷薇的自然分布区域主要位于黄土高原以东及以南的平原和丘陵地区.全新世中期分布格局与当前相似,但高适生区主要位于华北平原南部、四川盆地及长江中下游平原的部分地区.而在末次间冰期,适生区总体向南收缩,同时高适生区面积明显扩大,主要分布在四川盆地、长江中下游平原、云贵高原和东南丘陵等地.除自然分布在东亚地区外,由于引种,野蔷薇的全球分布已扩展至欧洲大部分地区及北美洲中东部.2041-2060和2081-2100年间,野蔷薇的分布面积在不同共享社会经济路径(SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5)的3种升温情境下均会扩大,其平均分布中心(质心)将呈现出向高纬度地区偏移的趋势,表明野蔷薇的分布与气候变化密切相关,气候变暖可能会导致野蔷薇分布面积的扩大.上述结果对于理解野蔷薇的生态适应性及预测其未来分布具有重要意义,也可为引种该物种后需采取的监测预警提供理论依据.

探索森林土壤中的养分限制对森林抚育和管理具有重要意义,然而目前关于黄土高原刺槐人工林植被恢复过程中微生物受到的养分限制的研究并不充分.本研究为探究黄土高原刺槐林土壤中微生物养分的限制情况,在陕西省永寿县选择不同造林时间(15、25、35、45年)的刺槐人工林以及林地旁边的摞荒坡耕地(对照)为研究对象,分析了不同林龄下土壤有机质、全氮、全磷含量,以及与土壤碳、氮、磷循环相关的β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、纤维二糖水解酶(CBH)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和磷酸酶(AP)活性的变化特征,通过化学计量和酶计量解析土壤养分限制状况.结果表明:土壤pH随植被恢复由碱性变为酸性;全磷在刺槐植被恢复的0～25年间逐渐降低;土壤有机碳、全氮和酶活性在0～25年间呈上升趋势.土壤全磷、有机碳、全氮、AP和LAP在25～45年间逐渐降低;NAG、BG、CBH在25～45年间先增加再降低.植被恢复过程中刺槐林的(BG+CBH)/(LAP+NAG)、(BG+CBH)/AP、(LAP+NAG)/AP均高于全球尺度的平均值.本研究区刺槐恢复过程中矢量长度小于1且逐渐增大,表明微生物碳限制逐渐增强;矢量角度大于45°且整体上降低,表明土壤微生物受磷限制且磷限制逐渐减缓,未出现微生物氮限制.刺槐人工林植被恢复过程中土壤理化性质变化明显,造林时间序列影响了土壤微生物的养分限制状况.

生态安全格局是维持生态过程和保障生态系统功能稳定的重要空间途径.随着景观规划和决策的开始实施,亟需考虑生态安全格局构建的差异化方法及其空间输出的一致性,以及研究对象的匹配性和适用性.本研究从整合视角出发,以黄土高原退耕还林工程主要实施区域延安市安塞区为对象,结合地域地形地貌和景观特征,融合形态学空间格局分析和生态系统服务重要性评价结果识别生态源地,构建安塞区生态安全格局.结果表明:结构型与功能型构建方法在空间保护优先级识别上的一致性较低,面向整合集成的方法可形成互补,能实现结构连通与功能提升双重目标;研究区共有202个生态源地,总面积391.58 km2,约占研究区总面积的13.3％,整体呈现碎片化分布特征,主要分布于北部和南部;研究区共有110条生态廊道,总长度599 km,主要围绕河道分布,呈现出"南北部短窄密集、中部长宽疏朗"的分布特征.本研究提供的结构-功能整合方法为国土空间生态修复规划工作提供新见解,并能推进景观格局、过程和服务的研究.

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:评估陕西省饮水型地方性氟中毒(简称饮水型氟中毒)病区农村饮用水中氟化物的健康风险,为改水降氟措施制定提供科学依据。方法:2020年陕西省饮水型氟中毒病区关中平原和陕北黄土高原地区农村饮用水中氟化物监测结果收集自"全国饮用水水质卫生监测信息系统",采用美国国家环境保护局(United States Environmental Protection Agency,USEPA)推荐的健康风险评价方法对氟中毒病区成人经口摄入饮水途径暴露的氟化物水平进行评价,并计算健康风险值。结果:共采集饮水型氟中毒病区农村饮用水水样4 342份,水质氟化物整体达标率为95.39%(4 142/4 342),氟化物含量中位数为0.470 mg/L;农村饮用水中氟化物的健康风险值为0.368,非致癌风险较低。共检出氟化物超标水样200份,氟化物含量中位数为1.450 mg/L,超标水样的健康风险值为1.135,非致癌风险较高。不同区域、水源和处理方式间比较,农村饮用水中氟化物含量差异均有统计学意义( H = - 7.73、- 7.60、34.40, P均< 0.05)。 结论:陕西省饮水型氟中毒病区氟化物经口摄入饮水途径对人体产生的非致癌风险较低,氟化物超标水样的非致癌风险较高,今后还需持续推进以改水降氟为主的综合防治措施。

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。

为探究刺槐人工林根际和非根际土壤微生物元素利用效率的季节差异及其影响因素,在黄土高原选取3个季节(春季、夏季、秋季)人工林根际和非根际土壤为研究对象,测定土壤理化性质、微生物生物量和酶活性等指标,计算化学计量失衡、矢量特征及元素利用效率.结果表明,季节动态显著影响化学计量失衡,根际和非根际C:N失衡在季节上均表现为先增加后降低的趋势,而C:P和N:P失衡则相反.矢量长度和矢量角度的变化表明根际与非根际土壤微生物均在夏季受到较强的碳、氮限制,而在春、秋季受到较强的磷限制.季节动态对微生物元素利用效率有显著影响,其中碳利用效率在夏季最低,而氮、磷利用效率在夏季最高.偏最小二乘路径模型结果表明,根际和非根际土壤微生物均通过矢量特征和胞外酶活性间接地影响元素利用效率,而非根际土壤微生物化学计量失衡对元素利用效率有直接影响.研究结果有助于深入理解人工林根际和非根际土壤微生物的养分利用机制,为生态脆弱地区的人工林管理提供理论依据.

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.

人类活动强度(Human Activity Intensity,HAI)是表征人类活动对自然环境作用程度的客观指标,植被作为生态环境变化的综合指示器,对人类活动变化十分敏感,深入探究HAI与NDVI(Normalized Difference Vegetation Index,归一化植被指数)时空分异及其关联性,对维稳自然环境、合理控制人类活动以及协调人地关系具有重要意义.以黄土高原为研究区域,使用夜间灯光、人口密度及土地利用数据表征人类活动强度,分析2000-2020年HAI与NDVI的时空分及其关联性.结果显示:(1)2000-2020年黄土高原HAI整体变化较缓(年均速为1.39％),空间呈现"七点一圈一带"的分布格局,呼包鄂榆及晋中城市群HAI强度变化较频繁,高强度区向西北方向呈集中分布态势.(2)2000-2013年NDVI增速较快(2.11％/a),2014-2020年增速放缓至0.82％,整体呈现东南高西北低分布,高植被覆盖区域向西北移动且多方向扩张.(3)HAI与NDVI相关性空间分异明显,且在关中、呼包鄂及晋中城市群呈空间聚集分布.人类活动对植被覆盖的作用具有双向性,高强度人类活动致使植被覆盖锐减,退耕还林等工程有效抑制植被退化,生态环境有所改善.研究结果可为精细量化人类活动强度、黄土高原未来国土空间规划及生态环境修复与维稳提供一定理论依据与参考.

草地植被能有效控制坡面侵蚀,然而不同草地植被类型及其冠层与根系对坡面侵蚀过程的调控作用尚缺乏系统研究.采用人工模拟降雨方法,定量研究了不同雨强下苜蓿与黑麦草冠层与根系对黄土坡面侵蚀过程、径流侵蚀动力及土壤抗侵蚀能力特征的影响.结果表明:与裸坡相比,苜蓿与黑麦草的平均减流效益分别为17.65％和9.80％,减沙效益分别为63.86％和69.88％.不同雨强下两种草被根系减流减沙的平均相对贡献均高于冠层,且根系减沙的相对贡献随雨强的增加而增大.草地植被主要通过削减坡面径流流速和增加坡面阻力的方式实现对降雨径流侵蚀动力的调控,草被根系对坡面径流的减速作用略大于冠层,但其增阻作用却明显小于冠层.黑麦草对坡面径流的减速增阻效益高于相同部位的苜蓿.坡面土壤侵蚀率与水流切应力的关系可用幂函数y=axβ较好地拟合.幂函数系数a解释为单位水流切应力所引起的土壤侵蚀模数,可作为反映土壤抗侵蚀能力的指标.草被根系作用下的幂函数系数减幅远高于冠层,反映了其增强土壤抗侵蚀能力作用明显高于冠层,这主要源于草被根系结构对表层土壤性质的改善.须根系黑麦草强化土壤抗侵蚀能力优于直根系苜蓿.本研究揭示了草地植被调控坡面侵蚀过程是通过地上冠层与根系的共同作用达到同时调控侵蚀动力和土壤抗侵蚀能力实现的,草被根系对坡面侵蚀控制起主导作用,且以须根系草被对黄土坡面侵蚀的调控效果最佳.上述结果可为草地侵蚀过程研究及黄土高原草被建设与管理提供科学依据.