生态系统服务权衡最新研究进展

生态系统服务权衡研究对协调生态环境保护和社会经济发展至关重要。为推动生态系统服务管理和提升人类福祉,本文以Web of Science核心合集(WOS)和中国科学引文数据库(CSCD)为数据源,运用文献计量分析法,系统梳理和总结生态系统服务权衡研究的学科知识基础、科学领域结构和热点变化等发展现状以及最新研究进展。研究表明:1)不同研究层面上,生态系统服务间的权衡关系受外部风险和人类需求、参数选取和服务提供者及区域差异性和不均衡性的影响。2)研究方法主要有基于关系识别和具体表征的权衡分析、权衡模拟和预测的模型量化分析和生态系统服务权衡管理优化的多准则分析3类。3)生态系统服务权衡关键驱动因子为城市化、生态工程和气候变化。基于此,我们认为把握生态系统服务权衡不同研究层面的关联特征、创新和优化生态系统服务权衡研究方法、准确甄别生态系统服务权衡关键驱动因子以及充分整合多维生态系统服务权衡资源搭建数据共享平台是未来研究的重点。     

水土流失防治措施对马尾松林土壤微生物群落分子生态网络的影响

水土流失防治措施可以提高侵蚀退化林地的土壤质量。为了探究典型水土流失防治措施对土壤微生物分子生态网络的影响,在南方红壤区马尾松林下建立了水土流失防治措施小区,设置3种不同处理,分别为挖设鱼鳞坑加种植草本,挖设鱼鳞坑加种植草本与灌木,以及对坡面土壤不设置任何措施的对照。利用16S rRNA和18S rRNA基因 Illumina MiSeq 高通量测序技术,测定3种处理下的土壤微生物群落组成,基于随机矩阵的方法构建微生物网络。结果表明,措施实施后,绿弯菌门相对丰度显著降低,变形菌门与酸杆菌门的相对丰度显著升高（P < 0.05）。2种措施处理下微生物网络总节点数、总连接数、平均连通度以及模块性均较高,微生物网络的规模增大,微生物间互相作用更复杂。3个微生物网络均以负互相作用（60.59%～67.49%）为主,措施实施后物种间竞争作用进一步加强。绿弯菌门、放线菌门和变形菌门中的部分菌群在本研究区的微生物网络中起着重要的连接作用,此外,3个微生物网络的部分关键节点所属的菌群相对丰度较低（< 1%）,对于构建微生物网络也具有关键作用。2种措施处理下微生物网络平均路径距离较长,微生物作用的响应速度慢,群落结构稳定性提高,其中挖设鱼鳞坑并种植草本与灌木的措施较挖设鱼鳞坑并只种植草本的措施效果更优。冗余分析表明,土壤容重（R2 = 0.465,P < 0.05）、pH（R2 = 0.377,P < 0.05）、有机质（R2 = 0.383,P < 0.05）、全氮（R2 = 0.545,P < 0.01）、对细菌群落结构有显著影响,土壤含水量（R2 = 0.485,P < 0.05）对真菌群落结构有显著影响。上述研究结果表明,水土流失防治措施实施后土壤微生物群落结构发生明显变化,网络规模增大、物种间互作强度以及微生物群落结构的稳定性提高。     

水力侵蚀影响下土壤有机碳和微生物数量动态变化特征

土壤侵蚀是土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)动态过程的重要驱动因素,明确土壤侵蚀如何影响土壤微生物进而作用于SOC,有助于准确把握土壤侵蚀在全球碳循环中的作用。通过野外径流小区模拟降雨试验,结合定量聚合酶链式反应(quantitative Polymerase Chain Reaction,q PCR)技术,研究了水力侵蚀后短期内(10 d)坡耕地表层土壤微生物数量和SOC含量动态变化特征,并在此基础上探讨了微生物与SOC间的关系。结果表明:与雨前相比,降雨侵蚀后表层土壤SOC含量没有显著差异,而表层土壤细菌数量显著降低,为雨前细菌数量的58.76%(坡上)、55.22%(坡中)、55.82%(坡下);降雨侵蚀同样显著改变了表层土壤真菌数量,雨后真菌数量为雨前真菌数量的105.51%(坡上)、2.29%(坡中),12.20%(坡下);降雨侵蚀后,SOC、细菌和真菌数量均在短时间内显著增加,达到峰值后下降;相关性分析表明,细菌和真菌数量与SOC之间的关系均未表现出显著正相关关系,仅有坡下细菌,坡中、坡下以及整个坡面真菌与SOC含量表现出显著正相关关系。     

红壤丘陵区不同地类活性有机碳分布特征及与草本生物量关系

以南方红壤丘陵区荒地、松林、草地坡地小区为研究对象,在研究了土地利用方式对土壤活性有机碳和草本生物量分布特征影响规律的基础上,深入探讨了不同土地利用方式下土壤活性有机碳与草本生物量的定量关系.结果表明不同土地利用方式对土壤易氧化有机碳(ROC)、水溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)以及草本生物量的分布特征均有重要影响,其中草地坡面小区的活性有机碳各组分和草本生物量均高于荒地和松林小区;定量关系研究表明,影响荒地、松林和草地草本生物量的活性有机碳组分分别为DOC,ROC,DOC和MBC,其中荒地坡面DOC主要通过土壤有机碳(SOC)对草本生物量产生影响.     

湖南省水土流失动态监测的发展与思考

全面总结了湖南省近年来水土保持监测工作取得的成效,并就存在的监测设备落后、基层监测人员技术缺乏、监测管理体制机制不健全及经费紧缺等一系列问题进行了阐述。建议加强各监测站点工作人员的业务培训工作,提高水土保持监测数据的准确性与有效性;完善各个监测站点管理体制和网络监测体系,实现全省数据动态监测的科学性与系统性;加大各监测站点的自动化管理,提升基层工作人员的主观能动性与创造性,以进一步完善和加强全省水土流失动态监测。     

南方红壤丘陵区土壤侵蚀-沉积作用对土壤酶活性的影响

土壤酶与土壤矿质营养元素循环、能量转移等密切相关。明确土壤酶对土壤侵蚀—沉积作用的响应机制,有助于进一步把握土壤侵蚀在全球碳循环中的作用。通过分析湘中红壤丘陵区松林坡面侵蚀区及沉积区土壤酶活性的变化特征,揭示了酶活性与土壤主要养分因子之间的关系,并在此基础上深入探讨了土壤侵蚀—沉积作用对土壤酶活性的影响。结果表明:沉积区绝大多数土层土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)、全氮(total nitrogen,TN)、可溶性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)、脲酶、酸性磷酸酶及过氧化氢酶活性均要显著高于侵蚀区。土壤沉积作用明显提高了土壤养分含量及酶活性。其次,侵蚀区与沉积区土壤养分含量及酶活性差异在侵蚀干扰较为严重的表层(0~30 cm)土壤表现较为明显,随着土壤深度的增加差异逐渐减小。侵蚀区与沉积区SOC、TN、DOC及酶活性均随土壤深度的增加呈现总体下降的趋势。相关性分析表明,土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶之间及其与SOC、TN、DOC之间均存在极显著正相关关系(p0.01)。此外,偏冗余分析结果进一步表明SOC是解释土壤酶活性动态变化的主要因子,其解释量达7.5%,侵蚀诱导SOC在坡面的再分布是影响土壤酶活性的重要途径之一。     

基于文献计量分析的近30年国内外土壤侵蚀研究进展

通过文献计量学可视化分析方法客观评价土壤侵蚀研究发展进程,了解国内外土壤侵蚀研究发展前沿,从而推动我国土壤侵蚀研究的发展。采用CiteSpace软件和文献计量学方法,以Web of Science数据库核心合集和中国知网(CNKI)数据库核心期刊为数据源,分析了近30年国内外土壤侵蚀研究的发展历程。研究发现国际土壤侵蚀研究在1992—2000年间以土壤侵蚀与土地生产力关系及评价方法的研究为重点,进而发展为注重气候变化与侵蚀的相互影响、土壤侵蚀量的精确估算以及大尺度宏观侵蚀研究;而我国土壤侵蚀研究受国家政策导向明显,在1992—2000年间是以经济效益为重点的土壤侵蚀治理研究;逐渐发展为结合GIS和遥感,以生态建设和可持续发展为核心的问题导向研究;近十年来,土壤侵蚀研究以RUSLE等模型研究为主,更注重土地利用、坡度等影响因素和土壤侵蚀关系的研究。最后,通过对比分析近30年国内外土壤侵蚀研究的热点和前沿,提出我国土壤侵蚀研究今后的发展方向。     

东洞庭湖沉积物重金属污染及生态-健康风险

沉积物是水体中重金属污染的源和汇,为探究东洞庭湖最新的沉积物重金属污染状况、生态风险及健康风险,采集东洞庭湖湿地保护核心区、城陵矶港口区、航道区、城镇居民区、旅游区、农场和芦苇场7个功能区63个表层沉积物样品,测定As等10种重金属的含量,并采用地累积指数法、富集因子法和Hakanson潜在生态风险指数法以及美国EPA健康风险评价法对其污染程度和人体暴露风险进行评估。结果表明,As、Cd、Cr、Co、Cu、Mn、Ni、Pb、Sr和Zn的平均含量分别为14.53、6.49、70.39、19.66、27.91、933.26、42.36、41.48、93.83 mg·kg^-1和164.91 mg·kg^-1。地累积指数评价结果显示,Cd处于偏重度污染程度等级（I_geo=3.39）,其余均为轻度污染（0<I_geo<1）;富集因子法评价结果表明,Cd为中度富集（EF=2.78）,其余重金属均为轻度富集（EF<1）;潜在生态风险指数法评价结果显示,Cd的风险程度为极高风险（Eⁱ_r=662.13）,其余重金属均为低风险（Eⁱ_r<10）;从不同功能区来看,重金属潜在生态风险由高到低排序为：湿地保护核心区>芦苇场>航道区>旅游区>农场>城镇居民区>城陵矶港口区,表明重金属更易于在植物根际土壤中沉积与滞留。健康风险评价结果表明,表层沉积物对成人的非致癌指数均在可接受范围内（HI<1）,而As、Cd、Pb对儿童造成的非致癌风险在沿东洞庭湖东岸的航道区超过了可接受水平。综合来看,与已报道的国内其他浅水湖泊相比,东洞庭湖表层沉积物的重金属污染处于较高污染水平。     

南岭山地土壤有机碳及组分海拔梯度变化特征

  目的  为了解我国亚热带山地土壤有机碳及组分海拔梯度变化规律及影响因素。  方法  以南岭国家级自然保护区不同海拔（400? ~ 1650?m）山地土壤为研究对象,调查了土壤有机碳及组分在不同土层深度的分布及密度特征,分析了土壤理化因子的影响。  结果  （1）总有机碳、易氧化碳、颗粒有机碳、惰性有机碳含量在相对较高海拔土壤中的含量整体更高,并在针阔混交林土壤中出现最大值,而水溶性有机碳含量则在低海拔的沟谷常绿阔叶林土壤中最高。（2）有机碳及组分含量随土层深度的增加呈明显下降趋势,随海拔变化幅度最大的组分为水溶性有机碳,随深度变化幅度最大的为颗粒有机碳,不同组分占总有机碳的比例在不同海拔和深度上的变化规律有所差异。（3）南岭山地土壤有机碳密度范围为8.81 ~ 26.59?kg m?2,整体略高于与其位置相近的山地土壤,有机碳及组分密度随海拔变化趋势与各自在土壤中的含量分布规律较为类似。（4）pH、黏粒含量、全氮与有机碳及组分含量的相关性较好,RDA分析结果表明全氮、全磷与土壤含水率对有机碳及组分变化的解释量占比较高。  结论  南岭山地土壤有机碳及组分具有明显的海拔梯度变化特征,土壤理化性质是影响有机碳及组分分布的重要因素。     

红壤缓坡地径流与土壤可蚀性对土壤有机碳流失的影响

探明坡面径流和土壤可蚀性对土壤有机碳流失的影响,对于研究土壤有机碳固定和区域碳循环有重要作用。该文通过野外径流小区模拟降雨试验研究不同雨强(30~100 mm/h)和耕作条件下(翻耕和免耕)土壤有机碳流失过程及其与坡面径流和土壤可蚀性的关系。结果表明,坡面产流过程对泥沙态有机碳流失过程具有明显影响,除大雨强条件下泥沙态有机碳流失速率在10~30 min呈现短时间峰值外,各径流小区泥沙态有机碳流失过程与坡面产流过程总体变化趋势基本一致,均表现为产流开始后,其流失率随降雨历时延长而增加,而后逐步趋于平稳,但坡面产流过程对径流有机碳流失过程无明显影响;坡面径流率大小影响土壤有机碳流失,坡面径流率变化能解释80%土壤有机碳流失的变化,坡面径流率与土壤有机碳流失呈线性正相关关系,且坡面径流率对泥沙态有机碳流失的影响比其对径流有机碳流失的影响更明显;土壤可蚀性对土壤有机碳流失的影响是非线性的,且土壤可蚀性指标越大,土壤有机碳流失率越大,但土壤可蚀性对土壤有机碳流失的影响存在有限性。坡面径流和土壤可蚀性是土壤有机碳流失的重要影响因素。