探究风蚀区草地、林地和农田土壤有机碳物理组分及其影响机制,可为风蚀区土地的碳固定与科学利用、防风措施制定以及坡耕地农田肥力修复提供科学依据.本研究在黑龙江省齐齐哈尔市梅里斯区风沙土风蚀区选取相邻近的草地、林地和坡长约350 m、坡度约5°的坡耕地农田(自下而上每100 m分别设为下坡段、中坡段和上坡段),研究0～15cm 土层团聚体有机碳和密度分组有机碳的分异.结果表明:风蚀区草地、林地和农田土壤＞2 mm团聚体均遭到破坏,＜0.053 mm团聚体显著高于其他粒级团聚体;与草地和林地土壤相比,农田各粒级土壤团聚体、密度分组有机碳含量以及重组有机碳占比均显著减少.农田上坡段＞2 mm团聚体被完全破坏,各粒级团聚体及密度分组有机碳含量均随坡面的上升逐渐下降,重组有机碳占比逐渐减小,轻组有机碳占比逐渐增加.土壤有机碳和速效钾是影响团聚体稳定性、团聚体有机碳含量和密度分组有机碳含量的关键因子,且团聚体有机碳的流失使团聚体稳定性下降.综上,相比草地和林地,东北风蚀区农田土壤团聚体稳定性、团聚体有机碳含量、密度分组有机碳含量以及重组有机碳占比均降低,坡耕地随坡段的上升,团聚体有机碳含量、密度分组有机碳含量以及重组有机碳占比均降低.在风蚀区植树、保护与扩大草原面积、增加坡耕地有机物料施用等是稳固和提高土壤碳储量、改善土壤结构、提升土壤质量的有效途径.

探究不同结构特征的防护林带的风速流场及空气动力学特征,对合理配置防护林带、减轻风沙灾害具有重要意义.本研究将树冠假设为多孔介质,以总高度(H)为7 m、冠层高度为5.8 m、冠层底部宽度为2 m的日本"築地松"林带为例,考虑5种林带断面形状(矩形、迎风直角三角形、背风直角三角形、等腰三角形和抛物线形)和4种布置形式(单条林带、L型林网、U型林网和矩型林网),采用大涡模拟(LES)湍流模型进行计算流体力学(CFD)数值模拟,揭示不同结构特征的防护林带的平均风速流场及湍流结构,研究林带断面形状和布置形式对防护林带防护距离及防护面积等防风效应指标的影响.结果表明:数值模拟与野外实测得到的不同高度处的平均风速和湍动能的平均相对误差较小,分别为5.5％和12％,多孔介质冠层模型可成功再现林带背风区的平均风速和湍动能.矩形断面林带冠层体积最大,对气流的阻碍作用最显著,在靠近林带附近的背风区中上部(z≥0.5H,z表示高度)区域,平均风速和湍动能显著降低,防护范围最大;抛物线形断面林带的防护范围其次;断面形状呈迎风直角、背风直角和等腰三角形的林带再次.在林带下游水平距离(x)≥10H的区域,不同断面形状林带的平均风速和湍动能趋于相同.对比单条林带、L型、U型和矩型林网的流场结构特征发现,与来流风速垂直方向的林带越多,林带冠层后的风速衰减越明显,气流需要更长的距离方可恢复至来流风速,而与来流风速方向平行的防护林带的防风效应极为有限,因而,U型和矩型林网比单条林带和L型林网的防风效应更显著.研究结果可为防护林带的结构配置与优化布局提供参考.

为明晰漳泽水库生态系统的基本特征,估算滤食性鱼类鲢(Hypophthalmichthys molitrix)、鳙(Aristichys nobilis)的生态容量,探究鲢鳙增殖放流过程对生态系统的影响,根据2022-2023年的渔业资源调查数据构建漳泽水库Ecopath模型.结果显示,漳泽水库生态系统的联结程度相对紧密,整体上稳定性较差且处于不成熟阶段.鲢、鳙的生态容量分别为161.5和70.3 t/km2,分别为当前生物量的3.549和1.947倍,渔业生物量增长潜力显著.鲢、鳙增殖至生态容量过程中,漳泽水库生态系统的总初级生产量/总呼吸量值分别降低0.47和0.15,系统连结指数(CI)和Finn平均路径长度(FMPL)略有增大,说明生态系统的能量利用效率有所提高,生态系统复杂性和成熟度趋于提高.考虑将鲢、鳙生物量分别调整为最大可持续产量80.75和35.15 t/km2,提高鲢鳙生产量的同时,有助于生态系统成熟度的提高.以上结果反映了漳泽水库生态系统的发展状况,同时可为渔业增殖管理提供参考.

植物有效吸附和移除空气中的颗粒物的同时也遭受着由颗粒物带来的不利影响,探明植物与大气颗粒物的互作效应是深入理解生态平衡、微环境气候及改善环境质量的关键.目前系统阐述植物对大气颗粒物的吸附作用及响应机制的综述性文献较少.基于此,本文梳理和归纳了大气颗粒物的成因和组成,以及植物对大气颗粒物的吸附方式和影响因素,并阐述了植物响应大气颗粒物胁迫的表型特征、生理特性和分子机制.最后,针对现存问题展望了未来研究方向:1)选择适应能力强、滞尘量大的植物物种,综合考虑植物群落结构、街道形态、栽种空间等因素,提出普适性强的绿化滞尘方案;2)未来应该将研究范围从城市延伸到农牧区的多种复层植物群落结构,系统分析不同植物配置群落的综合滞尘能力;3)应将植物滞尘量与其自身抗性有效结合,探索植物响应大气颗粒物胁迫的生理、分子机制,建立完善的评价体系和评判标准;4)利用原位标记检测技术从细胞水平上灵敏地示踪、量化大气颗粒物在植物有机体内的动态过程.

研究都市圈生态系统服务权衡协同关系对城镇空间扩张的响应,对区域城镇空间格局优化和高质量发展具有重要意义.本研究以广佛都市圈为研究区域,基于2000-2020年土地利用数据及自然生态环境等相关数据,选取景观格局指数测度城镇空间的规模、分布、形态维度的扩张特征,利用InVEST模型计算降温服务、生境质量、自然游憩和水源涵养4项主要生态系统服务,采用耦合协调度模型量化多元生态系统服务间的权衡协同关系,并通过多尺度地理加权回归模型探究其对城镇空间多维扩张的响应.结果表明:2000-2020年,广佛都市圈城镇用地规模持续增加,且2010-2020年间的增速加快,中心区城镇用地平均斑块面积增加和东北部小斑块的城镇用地增加,都市圈由"双中心"向"单中心"演化.广佛都市圈城镇用地斑块间距离较小,分布较为紧凑,新增城镇用地间距离较小,但近年来逐渐增大.城镇用地斑块形态整体较规整,复杂度较小,新增城镇用地的形态复杂度逐渐增加.广佛都市圈生态系统服务权衡协同关系变动较为剧烈,协同关系减少,权衡关系增加,且极度权衡关系逐渐占主导地位.广佛都市圈生态系统服务协同对城镇用地规模变化的响应最剧烈且具有空间异质性,对城镇用地分布和形态变化的响应存在阶段性差异.

为进一步推进现代蓝藻分类系统单系化发展,研究对从宁夏沙坡头的土壤结皮样本中分离纯化得到CHAB7530和CHAB7535两株丝状蓝藻进行了研究.该藻株在形态学上与束鞘丝藻类(Coleofasciculus-like)和微鞘藻类(Microcoleus-like)的物种相似,基于16S rRNA 基因的序列分析表明,CHAB7530和CHAB7535与帕斯结席藻(Crustifilum hispaliculae Moreira-Fernandes,Giraldo-Silva,D.Roush&Garcia-Pichel 2021)的序列相似性达99.7%—99.9%,系统发育分析表明它们与结席藻属(Crustifilum)聚集并形成支持度良好的进化分支.此外还补充了该物种的ITS二级结构数据.结合分子、形态学和生态学数据的多相方法分析表明CHAB7530和CHAB7535为帕斯结席藻(C.hispaliculae),该属种是中国新记录属种.文章还结合系统发育分析结果,对先前从Microcoleus steenstrupii 复合体中独立出来的部分属(例Parifilum)进行了分类学的修改建议讨论.

大气氮沉降增加影响着陆地植被群落结构与功能.非固氮型地衣主要依赖大气沉降的无机氮(铵态氮和硝态氮)作为氮源,因此,成为大气氮沉降的生物指示器,但地衣对这两种无机氮的吸收能力差异尚不清楚,这严重限制了利用地衣氮含量解译大气氮沉降水平的准确性.本研究以鹿蕊地衣为对象,在光照和避光条件下对鹿蕊地衣进行单独铵根(NH4+)或硝酸根(NO3-)添加以及NH4+和NO3-按不同比例混合添加处理,分析地衣氮吸收能力差异.结果表明:鹿蕊地衣对NH4+和NO3-的吸收速率随浓度增加而增加,并呈Michaelis-Menten曲线特征.鹿蕊地衣偏好吸收NH4+,NH4+的亲和力和吸收效率均高于NO3-;随着NH4+与NO3-混合比例的增加,鹿蕊地衣吸收NO3-的速率和总量降低,但吸收NH4+的速率基本不受影响,这表明NH4+增加会抑制鹿蕊地衣对NO3-的吸收能力.避光显著降低鹿蕊地衣对NO3-的最大吸收速率和效率,但对鹿蕊地衣NH4+吸收能力的影响较小.本研究揭示了地衣具有喜NH4+和亲NH4+的氮吸收策略,因此,在利用地衣监测大气氮污染水平及评价大气氮沉降对地衣生理生态特征的影响时需要考虑大气无机氮沉降的主要类型.

为研究蓝鳃太阳鱼(Lepomis macrochirus)种群生活史特征及适应性,以千岛湖蓝鳃太阳鱼种群为研究对象,于2021年3月至2023年1月逐月采集样本共3484尾,系统研究了蓝鳃太阳鱼年龄、生长、繁殖和死亡等生活史特征及适应性.结果表明:千岛湖蓝鳃太阳鱼的种群平均体长为(88±0.6)mm,平均体重为(30.42±0.53)g.其种群年龄结构简单,1-2龄的低龄个体占优势(83.97%).通过拟合幂函数方程得到体长与体重关系式为BW=1×10-5SL3.1543(N=3484,R2=0.97).另外,千岛湖蓝鳃太阳鱼具有明显的雌雄异形现象,其繁殖季节为4-9月,绝对繁殖力为(11405±921)粒/尾,相对繁殖力为(282±14)粒/g,平均卵径为(0.74±0.003)mm.最后,利用Pauly 经验公式和长度变换渔获曲线法分别估算出:自然死亡系数(M)为1.05,总死亡系数(Z)为 3.58,捕捞死亡系数(F)为2.53,种群开发率(E)为 0.71.综上,千岛湖蓝鳃太阳鱼的种群呈现出典型的 r 生活史对策,整体种群数量呈上升趋势,种群规模具有进一步扩张的潜在风险,亟需相应的管理和控制.与原产地北美及其他入侵地的种群相比,蓝鳃太阳鱼在繁殖时间及早期生长速度等的改变是其成功入侵千岛湖的关键适应性特征.研究结果补充了国内有关蓝鳃太阳鱼的种群生长特性、年龄结构和繁殖特征等基础资料,揭示了其在千岛湖入侵成功的适应性机制,为我国蓝鳃太阳鱼的入侵防控提供了重要的理论依据.

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.

土壤微生物是连接地上植被和土壤养分循环的关键枢纽,然而对于毛乌素沙地生态恢复过程中植被和土壤对微生物群落的影响还不明确.本研究以流动沙丘为对照(0年),以10、30、50和70年的柠条固沙林土壤为研究对象,将磷脂脂肪酸(PLFA)标记法与灌木、草本植物和土壤因子结合,探究不同恢复年限下土壤微生物群落特征的变化规律及其调控因子.结果表明:随着恢复年限的增加,生态恢复效应指数显著增加.0、10、30、50 和 70 年的总 PLFA 含量分别为 47.75、55.89、63.53、67.23 和 82.29 nmol·g-1.随着生态恢复指数增加,细菌含量和革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌比均显著增加;革兰氏阴性菌群落含量和真菌与细菌比均显著下降.灌木、草本植物和土壤因子能解释土壤微生物群落72.4％的变异,其中土壤因子的贡献高于植被因子.毛乌素沙地土壤微生物群落的总PLFA含量随恢复年限的增加而增加,并且土壤含水量、酸碱度、全氮和土壤有机碳为影响土壤微生物群落特征的主要驱动因子.随着毛乌素沙地柠条固沙林恢复年限的增加,主要由土壤因子驱动的土壤微生物群落结构发生显著变化.