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不同火控制政策下森林可燃物处理对大兴安岭林火情势的影响

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生态学杂志 2024年第2期43卷 305-313页

作者：贺涵常禹刘志华熊在平布仁仓中国科学院森林生态与管理重点实验室中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 中国科学院大学北京100049

随着气候变暖,近年来灾难性森林火灾频发,给森林资源和人们的生命财产造成重大威胁,如何降低森林火险是森林管理中需要面对的热点问题。本研究利用空间直观森林景观模型LANDIS模拟大兴安岭森林可燃物处理对林火情势的影响。根据两种火... 详细信息

随着气候变暖,近年来灾难性森林火灾频发,给森林资源和人们的生命财产造成重大威胁,如何降低森林火险是森林管理中需要面对的热点问题。本研究利用空间直观森林景观模型LANDIS模拟大兴安岭森林可燃物处理对林火情势的影响。根据两种火控制政策(现行灭火和不灭火)下是否进行可燃物处理,设计了4种模拟预案,其中可燃物处理预案包含9种可燃物处理方案,对应不同的可燃物处理方法(粗可燃物物去除、计划火烧、粗可燃物去除+计划火烧)、处理频率(低、中、高)和处理面积(大、中、小)。通过对火烧面积、不同强度火烧面积等进行评价,最终确定适合大兴安岭地区的森林管理方案。结果表明:长期灭火,使森林可燃物大量堆积,发生高强度火灾概率增加;在两种火控制政策下进行森林可燃物处理都可以减少高强度林火的面积,从而降低森林火险,但是,由于两种火控制政策下粗、细可燃物累积情况不同,在自然火情景下,频发的森林火灾导致细可燃物累积量少,每20年对10%的面积进行粗可燃物去除即可有效降低森林火险,但此处理方案在灭火情景下效果较差;最终确定适合于大兴安岭地区的森林管理方案为每20年对10%的面积进行一次粗可燃物去除+计划火烧处理,并继续实施灭火政策。本研究可以为大兴安岭地区的林火管理提供科学依据。

关键词：灭火可燃物处理 LANDIS模型大兴安岭火势

土壤微塑料影响植物生长的因素与机制研究进展

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农业环境科学学报 2024年第3期43卷 488-495页

作者：陈欣郭薇李济之迟光宇中国科学院沈阳应用生态研究所污染生态与环境工程重点实验室沈阳110016 中国科学院大学北京100049

土壤中的微塑料可通过多种方式影响植物生长,并且其在植物体内积累会最终通过食物链进入人体,厘清微塑料对植物生长的影响及机制,有助于系统掌握其在土壤-植物体系中的环境行为。微塑料的赋存状态和理化特征均可影响其对植物的作用效果... 详细信息

土壤中的微塑料可通过多种方式影响植物生长,并且其在植物体内积累会最终通过食物链进入人体,厘清微塑料对植物生长的影响及机制,有助于系统掌握其在土壤-植物体系中的环境行为。微塑料的赋存状态和理化特征均可影响其对植物的作用效果,本文从粒径、形状、浓度、种类、塑料添加剂和老化程度等方面,梳理了土壤微塑料影响植物生长的主要因素及作用机制,并对未来研究的重点内容提出展望,以期为进一步明晰微塑料对土壤生态系统的影响提供参考。

关键词：土壤微塑料植物影响因素作用机制

基于捐赠土壤种子库方法的沙丘植被恢复模拟实验

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生态学报 2024年

作者：苏宇航姜艳王永翠阿拉木萨中国科学院沈阳应用生态研究所中国科学院大学

退化沙地土壤种子库数量不足限制了其自然恢复能力，传统的种子库添加植被恢复技术措施存在添加物种数量、配比难以确定的限制，针对上述问题，研究者提出了捐赠土壤种子库的植被恢复方法，即从邻近植被生境相似的长期稳定群落转移包含... 详细信息

退化沙地土壤种子库数量不足限制了其自然恢复能力，传统的种子库添加植被恢复技术措施存在添加物种数量、配比难以确定的限制，针对上述问题，研究者提出了捐赠土壤种子库的植被恢复方法，即从邻近植被生境相似的长期稳定群落转移包含土壤种子库的表层土壤进行受损区植被恢复的方法。该方法在受损湿地、草地和林地的恢复方面取得了较好的应用效果，但是该方法能否用于荒漠化区域的植被恢复尚未见报道。本研究采用室内盆栽和模拟降雨相结合的实验办法，以长期稳定的固定沙丘为捐赠土壤种子库源区，以流动沙丘和半固定沙丘为受捐对象，对比分析了捐赠固定沙丘土壤种子库对流动沙丘和半固定沙丘植被恢复的效果，并模拟了降雨变化对恢复效果的影响作用。结果表明：1）捐赠土壤种子库显著提高了半固定沙丘和流动沙丘模拟处理的种子萌发数量和幼苗地上生物量，有利于促进流动沙丘和半固定沙丘向固定沙丘进行演替；2）捐赠土壤种子库方法在半固定沙丘的植被恢复效果优于流动沙丘；3）捐赠土壤种子库可以增加流动沙丘实现跨越式恢复的可能性，加快其向固定沙丘的演替进程；4）小幅度的降雨量增减对受捐区种子萌发数量和地上生物量无显著影响；5）极端降雨可以显著提高受捐区种子萌发数量和地上生物量。综上所述，在模拟实验条件下，捐赠土壤种子库技术可以有效地促进退化沙丘植被恢复，极端降雨事件对捐赠土壤种子库实施后的恢复效果影响更加显著。本项研究为捐赠土壤种子库在退化沙地植被恢复的野外实际应用提供了理论支持。

关键词：捐赠土壤种子库模拟实验种子萌发数量生物量降雨变化影响沙地植被恢复

铁锰氧化物和黏土矿物对正构烃非生物自然衰减过程的影响与作用机制

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生态学杂志 2024年第9期43卷 2834-2841页

作者：张燕子刘长风闫秀秀安婧沈阳化工大学环境与安全工程学院沈阳110142 中国科学院污染生态与环境工程重点实验室中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 中国科学院大学北京100049

土壤组分中铁锰氧化物和黏土矿物(FeMn⁃Clay minerals,FM⁃C)在有机污染物的非生物转化中发挥着重要的作用,而有关黑暗环境下FM⁃C对正构烃的非生物自然衰减过程和作用机制鲜有报道。本研究以正构烃中长链C16~C31为对象,探讨无机矿物磁铁... 详细信息

土壤组分中铁锰氧化物和黏土矿物(FeMn⁃Clay minerals,FM⁃C)在有机污染物的非生物转化中发挥着重要的作用,而有关黑暗环境下FM⁃C对正构烃的非生物自然衰减过程和作用机制鲜有报道。本研究以正构烃中长链C16~C31为对象,探讨无机矿物磁铁矿(Fe_(3)O_(4))、赤铁矿(Fe_(2)O_(3))、针铁矿(FeO(OH))、软锰矿(MnO_(2))、蒙脱石和高岭石在黑暗环境下对正构烃的非生物自然衰减的影响和作用机制。通过人工合成土壤,剔除自然土壤中所含的复杂元素,设置FM⁃C的浓度梯度(1%、2%、3%)来考察FM⁃C含量对正构烃降解的影响。结果表明,在黏土矿物表面上的铁锰氧化物会加速正构烃的降解和转化,且降解率随着FM⁃C的浓度增加而增加。采用X射线光电子能谱技术对反应前后黏土矿物上铁锰离子进行了半定量研究,结果显示,Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅲ)的作用效果尤为明显,这是因为Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅲ)可以直接与矿物上所吸附的氧气反应生成超氧自由基(O_(2)·-)。通过电子顺磁共振技术检测发现,在正构烃转化降解过程中O_(2)·-反应前后具有明显的变化,并且在正构烃的降解转化过程中起到了促进作用,从而提出了FM⁃C对正构烃降解转化的反应机理。本研究对在黑暗条件下土壤中无机矿物对正构烃类有机污染物的非生物自然衰减作用提供了有价值的见解。

关键词：铁锰氧化物黏土矿物超氧自由基正构烃降解

沙地云杉液流周向和径向变异及其对蒸腾耗水估算的影响

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应用生态学报 2024年第9期35卷 2483-2491页

作者：刘鑫宋立宁张金鑫朱新玮赵玉民郑青山中国科学院沈阳应用生态研究所中国科学院森林生态与管理重点实验室沈阳110016 中国科学院沈阳应用生态研究所辽宁清原森林生态系统国家野外科学观测研究站/中国科学院清原森林生态系统观测研究站沈阳110016 中国科学院沈阳应用生态研究所辽宁省公益林生态与管理重点实验室沈阳110016 内蒙古白音敖包国家级自然保护区管理局内蒙古赤峰025300

本文利用热扩散技术研究了浑善达克沙地东缘天然沙地云杉树干不同方位(东、南、西、北)和不同深度(0~2、2~4、4~6 cm)的液流动态及其对蒸腾耗水估算的影响,为精准量化沙地云杉天然林蒸腾耗水量和理解树木水分关系提供科学依据。结果表明... 详细信息

本文利用热扩散技术研究了浑善达克沙地东缘天然沙地云杉树干不同方位(东、南、西、北)和不同深度(0~2、2~4、4~6 cm)的液流动态及其对蒸腾耗水估算的影响,为精准量化沙地云杉天然林蒸腾耗水量和理解树木水分关系提供科学依据。结果表明:沙地云杉不同方位树干液流日变化呈单峰曲线,呈现出南面>东面>西面>北面;不同边材深度树干液流呈单峰曲线,且随边材深度的增加而降低。与4个方位液流密度平均值计算的耗水量(23.57 kg·d^(-1))相比,采用东南、东西、西南、东北、南北、西北两个方位平均值计算的耗水量分别高估10.2%、5.5%、14.5%和低估12.3%、8.2%、9.8%;采用东、南、西和北单一方位计算的耗水量分别高估6.1%、14.4%、15.4%和低估30.7%。采用0~2、2~4和4~6 cm单一边材深度液流密度测算的耗水量较采用3个边材深度平均值测算的耗水量(48.51 kg·d^(-1))分别高估18.8%、低估1.7%和低估62.9%。沙地云杉树干液流具有明显的周向和径向变化特征,而且显著影响整树耗水量的估算;在树干东北两个方位同时安装0~2 cm探针能够有效降低整树耗水量估算误差(4.2%),准确量化沙地云杉单株耗水量,进而提高单株向林分尺度扩展的蒸腾耗水量的估算精度。

关键词：沙地云杉液流密度周向差异径向差异蒸腾量估算

不同菌根类型树种土壤氮、磷有效性特征及影响因素研究进展

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生态学杂志 2024年第7期43卷 2208-2221页

作者：苏颖佳杨凯张乾徐爽于立忠张金鑫中国科学院森林生态与管理重点实验室中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 辽宁清原森林生态系统国家野外科学观测研究站沈阳110016 中国科学院大学北京100049

不同菌根类型树种在氮、磷循环中起着重要作用,主要通过微生物、凋落物分解、根系分泌等作用影响土壤氮、磷循环和有效性。为深入了解菌根树种——丛枝菌根树种和外生菌根树种之间氮、磷循环的差异,本文对近30年研究进行综述,明确不同... 详细信息

不同菌根类型树种在氮、磷循环中起着重要作用,主要通过微生物、凋落物分解、根系分泌等作用影响土壤氮、磷循环和有效性。为深入了解菌根树种——丛枝菌根树种和外生菌根树种之间氮、磷循环的差异,本文对近30年研究进行综述,明确不同菌根树种土壤氮、磷有效性特征,分析菌根类型树种对土壤氮、磷有效性影响的非生物因素和生物因素。结果表明,树种菌根类型对土壤氮、磷有效性影响明显不同,丛枝菌根树种土壤氮有效性高于外生菌根树种,而酸性土壤中外生菌根树种土壤磷有效性高于丛枝菌根树种。丛枝菌根树种凋落物质量高(低碳氮比、低木质素),与能快速矿化有机物的微生物(腐生真菌)相适应,引起快速的养分循环速率,因此使土壤无机氮有效性提高;而外生菌根树种酶促能力强、根系分泌能力强,促进土壤无机磷有效性的提高。在今后的研究中,需结合树种的功能性状和系统发育史,分析树种菌根类型对土壤氮、磷有效性的影响。

关键词：丛枝菌根树种外生菌根树种氮有效性磷有效性微生物凋落物

四环素类抗性基因在黑土农田和蔬菜中的分布特征

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生态学杂志 2024年第3期43卷 758-765页

作者：武轶张珣王宝玉高程程黎馨月安婧沈阳大学环境学院沈阳110044 中国科学院沈阳应用生态研究所污染生态与环境工程重点实验室沈阳110016 中国科学院大学北京100049

抗生素及其抗性基因可随动物粪肥施用进入农田土壤中,进而给土壤-蔬菜系统带来潜在的生态风险。为分析抗生素抗性基因在土壤及蔬菜系统中的分布特征,本研究以四环素类抗性基因(TRGs)为对象,通过温室盆栽试验研究了典型TRGs在3种可生食蔬... 详细信息

抗生素及其抗性基因可随动物粪肥施用进入农田土壤中,进而给土壤-蔬菜系统带来潜在的生态风险。为分析抗生素抗性基因在土壤及蔬菜系统中的分布特征,本研究以四环素类抗性基因(TRGs)为对象,通过温室盆栽试验研究了典型TRGs在3种可生食蔬菜(小白菜、生菜和樱桃萝卜)中的分布特征,探讨了蔬菜根系扰动对其根际土壤中TRGs多样性和丰度的影响,并分析了TRGs在蔬菜和土壤中分布特征的相关性。结果表明,受试蔬菜体内及根际土壤中均检测到TRGs和可移动元件(MGEs),检出种类和丰度依次为根际土壤>蔬菜根部>茎叶部。蔬菜根部检出的TRGs与MGEs种类和丰度高于茎叶内,其中tetD-01、tetG-01、tetT、tet(32)、IS613、tnpA-04、intI-1(clinic)检出率和丰度尤为突出。樱桃萝卜根际土壤的TRGs及MGEs比生菜、小白菜富集量大,且土壤和蔬菜系统中部分TRGs的分布与MGEs呈显著正相关。研究结果可为揭示TRGs在土壤-蔬菜系统中存在的安全风险提供数据支持。

关键词：农田土壤生食蔬菜四环素抗生素抗性基因可移动元件

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我国生物质资源能源开发利用潜力评估

生态学杂志 2024年第9期43卷 2702-2713页

作者：周彦名王娇月王诗云郗凤明邴龙飞尹岩胡琴琴张丽霞中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 北京交通大学北京100044 沈阳航空航天大学沈阳110136 中国科学院污染生态与环境工程重点实验室中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 辽宁省陆地生态系统碳中和重点实验室沈阳110016 辽宁省大数据管理中心沈阳110002

生物质作为可再生的碳源,其有效开发利用对我国碳达峰与碳中和目标的实现至关重要。我国生物质资源丰富多样,然而生物质能资源的定量评估研究较少,存在较大不确定性。我国生物质资源到底有多大,未来能源利用开发潜力有多少,一直是人们... 详细信息

生物质作为可再生的碳源,其有效开发利用对我国碳达峰与碳中和目标的实现至关重要。我国生物质资源丰富多样,然而生物质能资源的定量评估研究较少,存在较大不确定性。我国生物质资源到底有多大,未来能源利用开发潜力有多少,一直是人们关注的焦点。本文构建了基于不同类别的生物质资源量综合核算模型,基于2001—2019年数据,分析了我国生物质资源量时空分布特征,并采用ARIMA模型模拟预测了我国未来生物质资源量及能源开发利用潜力。结果表明,我国生物质资源量和能源开发利用潜力,以年均约3%的增长率,从2001年的17.64和10.91 EJ,分别增加至2019年的30.59和18.08 EJ。我国生物质资源主要来自农林业废弃物和粪便(78.5%),且大西南、黄河中游、长江中游综合经济区的生物质资源量占比较高(50.3%)。具体到各省份,河南、山东、广西、四川省生物质资源尤为丰富,占总生物质资源量的25.8%。未来伴随我国人口、粮食产量、畜牧业发展和造林面积的增加以及城镇化的推进,我国生物质资源量和能源开发利用潜力将不断增加,到2030年我国生物质资源量与能源开发利用潜力将增至38.17与22.46 EJ,到2060年将增至66.19与38.85 EJ,转化为生物质清洁能源产品的开发潜力巨大。本研究成果可推动我国生物质能源可持续发展,为我国清洁低碳能源资源普查和信息平台建立提供数据支撑。

关键词：生物质资源开发潜力 ARIMA模型不确定性

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森林生态系统中木腐真菌功能性状研究进展

生态学杂志 2024年第9期43卷 2587-2595页

作者：薛健斌陈丽婷魏玉莲森林生态与保育重点实验室(中国科学院) 中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 中国科学院大学北京100049

木腐真菌作为木材分解的主要类群,物种极为丰富,影响和调节着全球森林生态系统中的养分循环、土壤形成和碳收支等关键生态过程。功能性状能够反映生物对生境的响应和适应,能有效联系物种个体特征与环境变化,提高对物种功能性状的认识有... 详细信息

木腐真菌作为木材分解的主要类群,物种极为丰富,影响和调节着全球森林生态系统中的养分循环、土壤形成和碳收支等关键生态过程。功能性状能够反映生物对生境的响应和适应,能有效联系物种个体特征与环境变化,提高对物种功能性状的认识有助于揭示物种共存的机制。本文回顾了木腐真菌功能性状研究的发展历程,总结了近年来基于木腐真菌功能性状研究的科学问题,包括木腐真菌在传播、扩散和定殖的性状特征,菌丝生长与获取营养物质的功能性状,真菌群落多样性的形成机制及其功能类群,木腐真菌降解倒木过程中的多种酶及相关酶基因特征,并介绍了目前木腐真菌研究通用的功能性状指标与测定方法。尽管上述研究对于了解木腐真菌的功能性状已有了长足进步,但由于真菌种类繁多、性状多样,目前对真菌功能性状的研究并不系统深入。提高对木腐真菌物种功能性状作用的认识,包括木腐真菌物种共存、群落构建及生物多样性维持等,可以加深对真菌群落功能机制性的了解。

关键词：木腐真菌功能性状功能多样性群落构建