植被富集持久性有机污染物研究进展

植被富集环境中持久性有机污染物(POPs)的途径有多种,其中以植物叶片富集大气POPs为主要的途径。因此,植被(地衣、苔藓、草地、松针和树皮)被广泛用作被动采样器,以动态地监测不同时间和空间尺度上大气POPs 的污染水平与特征。大气—植物的气体交换过程影响着POPs 的大气传输,进而影响POPs 在区域甚至全球尺度上的空间分布。研究发现,植被是POPs全球循环的"汇区"。植物富集的POPs会进入陆生食物链,并随食物链营养级的升高而产生生物放大效应,对人体健康产生潜在的威胁。本文简要介绍了植被对POPs富集的研究进展,综述了地衣、苔藓和草地作为被动采样器监测大气POPs时空分布的研究,并指出了目前研究中亟待解决的问题及未来可能的研究方向。     

持久性有机污染物气——土界面交换研究进展

气-土界面交换对于持久性有机污染物(POPs)在区域和全球尺度上的传输迁移、重新分布和归趋具有重要意义。气-土界面交换所涉及的过程主要包括:干沉降、湿沉降和从土壤向大气的挥发。其中, 气态化合物的扩散交换是决定“源和汇”的关键过程。气态化合物在气-土界面的交换过程由大气和土壤之间的浓度梯度驱动, 土-气分配主要受化合物理化性质、温度和土壤有机质的影响。随着全球POPs禁用进程的加快, 中纬度污染地区的土壤逐渐成为低分子量化合物向大气排放的二次源;而对于高分子量的化合物来说, 土壤仍然是污染物的汇, 可以存储更多的污染物。气-土交换方向还受到温度的影响, 呈现出土壤夏季为源、冬季为汇的季节性变化特点。逸度模型是估算POPs 气-土交换通量的有力工具, 由通量大小可以定量判断源和汇的强度。此外, 还讨论了目前POPs气-土界面交换研究中存在着的一些不足, 并提出该领域未来可能的发展趋势。     

气候变化背景下极地海洋和陆地生态系统中持久性有机污染物的迁移和分布

近年来,气候变化对极地环境产生深远的影响,进一步影响到持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs)在极地同环境介质之间的分布和迁移。对极地海洋生态系统而言,气候变化导致的海冰消融和开放性海域面积增加,使得表层海水和海冰中的POPs物质再次释放进入大气;同时气候变化导致的极地海洋初级生产力降低会对海洋生物泵产生影响,而使得极地海洋中的POPs物质难以进入深海,增加极地生态系统对POPs的暴露。对极地陆地生态系统而言,POPs的地球化学循环受到温度增加,及其导致的土壤有机质含量增加共同作用的影响。     

干湿交替及凋落物对若尔盖泥炭土可溶性有机碳的影响

干湿交替对湿地土壤可溶性有机碳(DOC)有重要影响。以若尔盖泥炭土为研究对象,设置湿处理(100%田间持水量)、干处理(60%田间持水量)和干湿交替处理3种土壤水分条件,研究泥炭土可溶性有机碳含量对3种处理以及凋落物添加的响应。结果表明,相对于干处理,干湿交替处理增加了泥炭土可溶性有机碳含量,而在持续的水分饱和条件下,泥炭土的可溶性有机碳含量最高。凋落物添加对泥炭土可溶性有机碳含量有激发效应,导致泥炭土的可溶性有机碳含量显著增加,达到峰值后缓慢下降。湿处理条件下,泥炭土的可溶性有机碳含量对凋落物添加的响应更为迅速,增加率最大,最高可达到350.5%;干湿交替处理次之,泥炭土的可溶性有机碳含量增加率最高可达156%;干处理条件下,泥炭土的可溶性有机碳含量对凋落物添加的响应强度最小,只有18%~57%。土壤水分、凋落物添加和培养时间及其交互作用都对泥炭土的可溶性有机碳含量有显著影响。     

难降解有机污染物在土壤中的迁移转化

从吸附、渗漏、光降解和生物降解等迁移转化途径入手,总结了多氯联苯(PCBs)、多环芳烃(PAHs)和多氯代二恶英(PCDDs/PCDFs)等难降解有机污染物在土壤中迁移、转化的研究进展,结合土壤污染发展的特点,把大气-水-土壤-生物作为一个有机整体来研究难降解有机污染物在不同环境界面上的迁移、转化规律是今后土壤中难降解有机污染物迁移转化的研究方向,加强污染物之间相互作用机理的研究和提高土壤中难降解有机污染物的降解速率与深度是需要进一步解决的关键问题.     

北极新奥尔松地区有机氯农药和多氯联苯在不同环境样品中的浓度及特性

采用毛细管气相色谱法(GC-ECD)对北极新奥尔松地区地表沉积物、苔藓和动物粪便中的有机氯农药(OCPs)和多氯联苯(PCBs)进行分析研究。所有样品和空白的回收率分别为69.5%-92.2%(78.8%)、75.1%-112.1%(98.5%)和67.7%-95.1%(79.5%),相对标准偏差分别为6.7%、8.0%和11.3%。检测到OCPs中主要的单体是HCHs和DDTs,浓度范围分别为0.86-4.50ng/g(2.24ng/g)和0.22-1.09ng/g(0.55ng/g),其中HCHs主要以α,β异构体为主,二者占HCHs总量的81.6%,DDTs则主要以单体p,p′-DDD为主。样品中PCBs的浓度范围在0.20-3.25ng/g(0.84ng/g)之间,主要由四氯、五氯和六氯代PCBs同类物组成,分别占总量的23.8%、26.7%和32.3%。本文对HCHs和DDTs各组分间的比值进行了对比研究,并对PCBs同系物进行了主成分分析,证实大气传输是新奥尔松地区环境中POPs污染来源的主要途径之一,并且POPs污染来源具有相同的输入途径。     

可溶性有机碳在米槠天然林土壤中的淋溶特征

以中亚热带米槠天然林为研究对象,通过挖剖面法,按0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm、50~60 cm、60~70 cm、70~80 cm、80~90 cm、90~100 cm分层采集原状土柱,并用米槠叶片制备的可溶性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)溶液进行逐层淋溶试验,以阐明DOC在米槠天然林土壤中的淋溶特征。结果表明,在淋溶过程中DOC浓度逐渐下降,DOC最大截留量出现在50~60 cm土层,而且60~100 cm各土层的截留量要小于0~60 cm各土层。淋溶过程中DOC的芳香性和腐殖化程度随土层深度均逐渐下降。红外光谱表明,DOC溶液在土壤淋溶过程中,芳香类、羧酸类等大分子物质会被优先吸附,并且通过0~30 cm土层时土壤中的醇类、酚类小分子物质会发生解吸附,DOC在30~100 cm土层中淋溶时小分子物质的比例明显增加。说明DOC在土壤淋溶过程中会优先吸附芳香化合物和大分子物质,到达底层土壤的DOC溶液中小分子物质所占比例增加,因此DOC对土壤的亲和力降低,减少了土壤的截留量,表明DOC本身的化学性质要比土壤的理化性质更能影响其吸附行为。     

生态系统观测研究网络在地球系统科学 中的作用

地球系统科学是以地球系统为研究对象, 重点研究各圈层、各要素以及自然和人为现象 之间相互作用关系的科学, 是在科学技术自身发展和社会需求共同推动下发展起来的新兴学科。 地球系统科学概念的提出是为了解决全球性的资源和环境问题的需要, 是地球科学向综合集成 方向转变的重要阶段。目前在地球系统科学思想的指导下, 在全球规模上已经组织了一系列重要 国际联合研究计划, 企图组织全球的科学家协作推动地球科学的发展。地球系统科学发展离不开 对地球系统要素和圈层的物理、化学和生物过程的综合观测工作的支持。自20 世纪80 年代以 来, 一些国家、国际组织和国际合作项目都纷纷建立了国家、区域甚至全球尺度的观测、监测和信 息共享网络。国际长期生态研究网络(ILTER) 自20 世纪80 年代开始建设, 其目的是对生态过程 进行长期的监测, 研究各种生态因子的相互作用及生态过程, 从而揭示出生态系统和环境的长期 变化, 为生态系统评价及管理提供科学依据。 中国生态系统研究网络(CERN) 始建于1988 年, 在中国生态系统动态观测、科学研究和试验 示范方面发挥了重要作用, 2005 年在CERN 的基础上, 由国家科技部组织开始建立中国国家生 态系统观测研究网络(CNEN) , 目前已经遴选出了53 个台站, 开始对农田、森林、草地( 含荒漠) 和 水体( 湖泊和海湾) 的动态进行观测研究, 该网络必将成为全球地球观测系统(GEOSS) 的重要组 成部分, 在我国地球系统科学发展的历程中发挥重要作用。本文主要从发展地球系统科学角度, 讨论生态系统观测研究网络在地球系统科学中的作用。     

一种空间建模环境及其在生态经济系统中的应用

空间建模和模拟已成为生态系统研究的重要手段,其中SME(SpatialModelingEnvironment)是一个有广泛应用前景的空间建模环境之一。本文首先对SME的结构和功能及其在生态经济系统中应用的两个典型实例进行了介绍,然后介绍了在甘肃省高性能网格计算中心的曙光TC1700高性能计算系统上已建立的SME空间建模环境及其运行验证情况,最后就SME在黑河流域生态系统研究中的应用作了简要展望。     

中亚热带红壤丘陵区松林生态系统表层土壤活性有机碳空间分异规律

土壤活性有机碳在指示土壤碳库平衡、表征土壤肥力与质量、衡量土壤微生物生长等方面具有重要意义。本文对中亚热带红壤丘陵区松林生态系统93个表层（0～20cm）土壤样品的活性有机碳空间分布特征及其与地形、植被和土壤特性的关系进行了深入分析。结果表明：表层土壤活性有机碳的平均值为1.92g/kg,占土壤有机碳的29.18%,变...     

长江上游森林生态系统稳定性评价与空间分异特征

长江上游森林生态系统是长江流域的重要生态屏障。以长江上游为研究区域,采用RS、GIS技术,通过建立“干扰-响应”(D-R)生态系统稳定性评价框架和指标体系,开展大尺度森林生态系统稳定性评价研究,并深入分析其空间分布特征。结果表明:①长江上游森林生态系统稳定性整体处于中等偏差的状态,稳定性一般、较差及极差区占整个森林生态系统面积的50.09%;其中,稳定性极差区占6.63%,较差区占19.29%,一般区占24.17%,良好区占26.29%,较好区占23.62%。②长江上游森林生态系统稳定性表现为西北强东南弱的空间分布特征,稳定性与海拔呈近似正相关关系,稳定性较差的区域主要分布在10°-25°坡度区间,25°以上坡度区域稳定性较好。本研究可为长江上游森林生态系统的保护与恢复提供科学依据,进而为长江上游生态环境保护和生态屏障建设提供决策参考。     

How changes of groundwater level affect the desert riparian forest ecosystem in the Ejina Oasis,Northwest China

Groundwater is a key factor controlling the growth of vegetation in desert riparian systems. It is important to recognise how groundwater changes affect the riparian forest ecosystem. This information will not only help us to understand the ecological and hydrological process of the riparian forest but also provide support for ecological recovery of riparian forests and water-resources management of arid inland river basins. This study aims to estimate the suitability of the Water Vegetation Energy and Solute Modelling(WAVES) model to simulate the Ejina Desert riparian forest ecosystem changes,China, to assess effects of groundwater-depth change on the canopy leaf area index(LAI) and water budgets, and to ascertain the suitable groundwater depth for preserving the stability and structure of desert riparian forest. Results demonstrated that the WAVES model can simulate changes to ecological and hydrological processes. The annual mean water consumption of a Tamarix chinensis riparian forest was less than that of a Populus euphratica riparian forest, and the canopy LAI of the desert riparian forest should increase as groundwater depth decreases. Groundwater changes could significantly influence water budgets for T. chinensis and P. euphratica riparian forests and show the positive and negative effects on vegetation growth and water budgets of riparian forests. Maintaining the annual mean groundwater depth at around 1.7-2.7 m is critical for healthy riparian forest growth. This study highlights the importance of considering groundwater-change impacts on desert riparian vegetation and water-balance applications in ecological restoration and efficient water-resource management in the Heihe River Basin.     

阿尔卑斯山山体效应及其对林线的影响分析

阿尔卑斯山是欧亚大陆上著名的山地,对欧洲的地理生态格局具有重要的影响.山体效应产生的原因在于隆起的高原或山地吸收了更多的太阳辐射.因此,论文以阿尔卑斯山为研究对象,利用收集到的气象台站观测数据、林线、数字高程数据,以及基于半球视域算法计算得到的太阳辐射数据等,分析阿尔卑斯山气温的空间分布格局以及最热月、最冷月、全年的太...     

伏牛山地区森林生态系统服务权衡/协同效应多尺度分析

森林生态系统服务权衡与协同研究已成为当前相关学科的研究热点和前沿,对服务权衡与协同关系的多尺度分析有助于更加有效地实施森林资源管理。综合森林类型图、NDVI、气象和土壤等多源数据,借助CASA模型、InVEST 3.2模型和ArcGIS 10.2软件,开展伏牛山地区森林生态系统服务评估,运用空间叠置方法从多个空间尺度（区域、南北坡、垂直带）探讨服务权衡与协同效应。结果表明：① 研究区森林生态系统平均蓄积量为49.26 m ³/hm ²,碳密度为156.94 t/hm ²,供水深度为494.46 mm,土壤保持量为955.4 t/hm ²,生境质量指数为0.79。② 区域尺度上,28.79%的森林服务之间存在高协同效应,10.15%的森林存在低协同效应,61.06%的森林存在强权衡和弱权衡效应。③ 南北坡尺度上,南坡服务之间的协同关系优于北坡。垂直带尺度上,南坡中山落叶阔叶林带（SIII）服务之间协同关系最好,北坡低山落叶阔叶林带（NI）协同关系最差。     

安徽省土壤有机碳空间差异及影响因素

区域土壤碳储量和碳固定潜力及影响因素分析是全球变化中碳循环研究的重要前沿问题。本文采用第二次土壤普查资料,研究了安徽省不同类型土壤的有机碳密度和碳库,分析了影响土壤有机碳分布的自然和人为因素。结果表明,安徽土壤有机碳库为0.71Pg,表层土壤有机碳库为0.28Pg;土壤平均有机碳密度达117.54 t/hm²,碳密度的空间分布为:皖南山区>皖西大别山区>沿长江平原>江淮丘陵区>淮北平原区;气候和植被控制着表层土壤有机碳的省域分布,降水与土壤有机碳含量呈正相关。地形和母质影响土壤亚类间有机碳的差异;土壤总氮与土壤有机碳呈极显著相关,平原区土壤粘粒含量与表层土壤有机碳固定有较大关系。     

中国东部南北样带森林生态系统蒸腾与蒸散比值(T/ET)时空变化

植被蒸腾与蒸散的比值(transpiration/evapotranspiration, T/ET)表征了植被蒸腾对生态系统蒸散的贡献率,是准确量化生态系统水分利用效率的关键参数,对研究植被水分运移的生理生态机理以及碳水循环关系具有重要意义。基于站点数据验证PT-JPL模型(Priestly-Taylor JetPropulsion Laboratory Model)模拟精度,集成遥感数据和气象栅格数据模拟中国东部南北样带森林生态系统2001-2010年T/ET,并分析其时空变化及影响因子。结果表明:①PT-JPL模型适用于中国东部森林生态系统蒸散及其组分模拟,具有较高的稳定性和可靠性;②中国东部南北样带森林生态系统T/ET空间差异显著,整体呈南部低、北部高,主要由夏季T/ET空间格局主导;样带整体T/ET均值为0.69,2001-2010年呈显著缓慢上升趋势,增幅为0.007/yr(p <0.01);③T/ET季节和年际变异的主控因子不同:温度和EVI是影响T/ET季节变异的关键因子,两者均可解释T/ET季节变异的90%左右(p <0.01);而T/ET的年际变异则主要受EVI影响,解释率为53%(p <0.05)。     

Estimation and analysis of the ratio of transpiration to evapotranspiration in forest ecosystems along the North-South Transect of East China

Journal of Geographical Sciences - The ratio of transpiration to evapotranspiration (T/ET) is a key parameter for quantifying water use efficiency of ecosystems and understanding the interaction...     

Multi-scale analysis of trade-off/synergistic effects of forest ecosystem services in the Funiu Mountain Region,China

Journal of Geographical Sciences - The trade-offs and synergies of forest ecosystem service are important research topics for several disciplines. The multi-scale analysis of service trade-offs and...