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蔬菜生产水资源消耗特征及节约潜力分析

生态学报 2024年

作者：王慧王颖张雯山东师范大学环境与生态研究院

水资源短缺已经成为农业生产的刚性约束。基于水足迹范式，以代表性露地和设施蔬菜为研究对象，在省际尺度上量化和分析了蔬菜作物生产的耗水强度及产生的水资源压力，运用全局和局部Moran's I指数探讨了蔬菜耗水强度的空间自相关格局... 详细信息

水资源短缺已经成为农业生产的刚性约束。基于水足迹范式，以代表性露地和设施蔬菜为研究对象，在省际尺度上量化和分析了蔬菜作物生产的耗水强度及产生的水资源压力，运用全局和局部Moran's I指数探讨了蔬菜耗水强度的空间自相关格局，并在分析蔬菜耗水强度可能影响因素的基础上，通过情景分析揭示了蔬菜生产的节水路径和潜力。结果表明：（1）蔬菜生产耗水强度明显受生产方式和地理位置的影响。露地蔬菜生产的平均耗水强度为72.60 m3/t，是设施蔬菜的2.24倍。此外，设施蔬菜耗水强度存在显著的区域差异，长江中下游和华南地区显著高于东北地区。（2）蔬菜生产水资源压力较大的省份多集中于华北地区，且设施蔬菜耗水强度呈现显著的全局空间聚集。（3）文盲率、灌溉率与露地蔬菜耗水强度呈现显著正相关关系，农业机械总动力与其呈现显著负相关关系；人均蔬菜消费、蔬菜生产者价格指数、农机补贴、产业聚集水平、单产水平及节水灌溉面积均与设施蔬菜耗水强度呈现显著负相关关系。（4）提高灌溉水有效利用系数、改善单产水平、发展设施蔬菜并改善空间上呈现高-高聚集区域的蔬菜耗水强度可减少21.69%的水消耗。研究可为蔬菜生产耗水相关研究提供数据基础，对农业水资源可持续利用与管理具有重要意义。

关键词：露地蔬菜设施蔬菜耗水强度空间聚集节水潜力

镉胁迫下斑马鱼(Danio rerio)的行为响应研究

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海洋与湖沼 2024年第3期55卷 566-576页

作者：刘琪任宗明山东师范大学环境与生态研究院山东济南250300

在线生物监测技术可有效评估水质变化,研究基于实验室研发的鱼类行为在线监测系统,探究0.001 mg/L和0.01 mg/L镉胁迫下15 d内斑马鱼(Danio rerio)的行为响应,分析环境污染物胁迫下斑马鱼的行为响应规律。实验采用斑马鱼综合行为强度来... 详细信息

在线生物监测技术可有效评估水质变化,研究基于实验室研发的鱼类行为在线监测系统,探究0.001 mg/L和0.01 mg/L镉胁迫下15 d内斑马鱼(Danio rerio)的行为响应,分析环境污染物胁迫下斑马鱼的行为响应规律。实验采用斑马鱼综合行为强度来反映镉胁迫下的行为变化,并对实验数据进行差异性分析、自相关分析(Autocorrelation)和自组织神经网络(SOM)分析,研究结果:(1)对照组斑马鱼行为强度平均值为0.68±0.14,0.001和0.01 mg/L镉胁迫下斑马鱼行为强度平均值分别为0.65±0.15和0.56±0.13,说明镉胁迫会导致斑马鱼行为抑制,且抑制程度随浓度升高而显著提升(P研究表明镉胁迫会导致斑马鱼行为抑制,且抑制程度随浓度升高而显著提升;斑马鱼行为响应表现出明显的24 h节律,光周期行为强度高于暗周期。研究通过鱼类行为在线监测系统分析斑马鱼镉胁迫下的行为响应规律,实现在线监测水质和评估污染状况的目标,为生物在线监测系统在水质监测和评估污染状况方面提供数据支持。

关键词：镉胁迫在线监测行为强度斑马鱼

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微生物群体感应在废水生物处理中的应用

中国生物工程杂志 2024年第1期44卷 118-127页

作者：王倩覃溢璇孔强李慧宇宗可金王颖慧荣明慧山东师范大学地理与环境学院济南250358 山东师范大学东营研究院东营257343

群体感应(quorum sensing,QS)作为依赖菌群密度调控基因表达的基因调控系统,被称为细胞间的交流语言。QS在许多自然及废水处理工程系统中被发现,对环境修复及废水生物处理资源化起到重要的促进作用。总结细菌三种类型的典型信号分子(酰... 详细信息

群体感应(quorum sensing,QS)作为依赖菌群密度调控基因表达的基因调控系统,被称为细胞间的交流语言。QS在许多自然及废水处理工程系统中被发现,对环境修复及废水生物处理资源化起到重要的促进作用。总结细菌三种类型的典型信号分子(酰基高丝氨酸内酯类、寡肽类和呋喃酰硼酸二酯类)介导的QS机理,综述信号分子的添加或猝灭、基因的遗传操作、组学技术这三种研究QS系统功能的技术及并对比分析各种方法的优缺点,探讨QS在工业废水生物处理领域中活性污泥、生物膜及生物脱氮方面的应用。结合目前对QS的跨界通讯在废水处理方面的应用潜力和已知研究内容的局限性,对QS系统介导的细菌-植物、细菌-噬菌体、细菌-真菌跨界通讯机制等方面的研究进行展望,以期为利用QS调控策略强化废水处理效率提供新的思路。

关键词：废水生物处理细菌群体感应信号分子

城市土壤和地表灰尘重金属污染研究进展与展望

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环境科学 2024年第5期45卷 2926-2938页

作者：王晓雨刘恩峰杨祥梦王碧莲林锦阔颜梦霞毕世杰山东师范大学地理与环境学院济南250358

随着城市化和工业化的不断推进,城市土壤和地表灰尘重金属污染日趋严重,对城市环境和人类健康构成威胁,已成为国内外城市环境研究的热点问题.从重金属污染水平及其时空特征、污染源解析方法、生态和健康风险这3个主要方面,对国内外城市... 详细信息

随着城市化和工业化的不断推进,城市土壤和地表灰尘重金属污染日趋严重,对城市环境和人类健康构成威胁,已成为国内外城市环境研究的热点问题.从重金属污染水平及其时空特征、污染源解析方法、生态和健康风险这3个主要方面,对国内外城市土壤和地表灰尘重金属研究成果进行了梳理和归纳.分析了当前研究存在的不足,并对未来研究进行了展望,即研究土壤和地表灰尘重金属在不同条件下的相互影响机制,通过丰富验证方法加强重金属来源解析模型结果的可靠性研究,加强来源驱动下重金属化学形态差异和地表灰尘短期累积污染过程的研究,完善暴露参数并深入探究重金属的化学形态对其生态和健康风险的影响,以提高风险预测水平.

关键词：城市土壤和地表灰尘重金属时空变异来源分析风险评价

土地利用变化背景下沂河流域生态系统服务价值时空格局演化

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环境科学 2024年第8期45卷 4722-4732页

作者：杨舒媛李子君山东师范大学地理与环境学院济南250358

在土地利用变化背景下,运用修正后的当量因子法核算沂河流域1975~2020年长时间序列生态系统服务价值(ESV),引入冷热点分析和地形位分析方法探讨其水平空间和垂直空间格局特征.结果表明:①1975~2020年,沂河流域土地利用类型以耕地为主,... 详细信息

在土地利用变化背景下,运用修正后的当量因子法核算沂河流域1975~2020年长时间序列生态系统服务价值(ESV),引入冷热点分析和地形位分析方法探讨其水平空间和垂直空间格局特征.结果表明:①1975~2020年,沂河流域土地利用类型以耕地为主,土地利用变化突出表现为耕地的迅速减少与建设用地持续扩张,林地和草地面积略有上升,水域面积呈收缩状态,未利用地面积变化不大;②修正后的当量因子法更适用于核算沂河流域的ESV;1975~2020年,流域ESV整体呈螺旋上升趋势(333.69~338.16亿元),以调节服务为主;耕地ESV最高且呈降低趋势,未利用地ESV最低;③在水平空间格局上,山地与水库附近为ESV热区,城区附近为ESV冷区;在垂直空间格局上,随着地形位梯度的上升,各土地利用类型ESV的垂直变化均呈先上升后下降趋势.研究结果揭示了土地利用变化背景下沂河流域生态系统服务价值的时空格局,可为优化土地利用结构和空间格局、提升生态系统服务提供科学依据.

关键词：土地利用变化生态系统服务价值(ESV) 冷热点分析地形梯度沂河流域

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中国地衣3个新记录种

西北植物学报 2024年第6期44卷 995-1002页

作者：张楚蔡雨彤周淑诺张璐璐山东师范大学环境与生态研究院济南250358 烟台市昆嵛山林场山东烟台264112

[目的]文章旨在探讨山东昆嵛山地衣的物种多样性,进一步明确其物种组成和分布。[方法]综合运用形态学、解剖学、化学成分分析和基于ITS序列的分子系统学分析等手段对采自该区域的地衣进行分类研究。[结果]发现3个中国新记录种,即哈氏癞... 详细信息

[目的]文章旨在探讨山东昆嵛山地衣的物种多样性,进一步明确其物种组成和分布。[方法]综合运用形态学、解剖学、化学成分分析和基于ITS序列的分子系统学分析等手段对采自该区域的地衣进行分类研究。[结果]发现3个中国新记录种,即哈氏癞屑衣(Lepraria harrisiana Lendemer)、尼氏绒枝(Leprocaulon nicholsiae Lendemer&***)、鳞棕衣[Brownliella kobeana(Nyl.)***.,Kärnefelt,***,Elix,Jung Kim,***.&Hur],该文对这3个中国新记录种进行详细描述,并提供了地衣体形态特征图片。研究标本保存于山东师范大学植物标本室(SDNU)。[结论]昆嵛山地衣物种丰富度较高。

关键词：地衣型真菌癞屑衣属绒枝属棕衣属分类学系统发生学

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黄河流域创新要素集聚对碳排放效率的影响研究

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地理研究 2024年第3期43卷 577-595页

作者：郑瑞婧程钰山东师范大学地理与环境学院济南250358

创新要素集聚作为“双碳”战略实施的关键支撑,对助力黄河流域低碳可持续发展具有重要作用。本文探究2006—2019年黄河流域78个地级市创新要素集聚与碳排放效率的时空分布特征及空间关联,基于STIRPAT理论构建的面板回归模型和空间杜宾... 详细信息

创新要素集聚作为“双碳”战略实施的关键支撑,对助力黄河流域低碳可持续发展具有重要作用。本文探究2006—2019年黄河流域78个地级市创新要素集聚与碳排放效率的时空分布特征及空间关联,基于STIRPAT理论构建的面板回归模型和空间杜宾模型探究创新要素集聚对碳排放效率的影响机理。研究表明:(1)黄河流域创新要素集聚呈“大分散,小集中”空间演变格局,以省会为主导的多极化集聚特征显著,碳排放效率呈现“下游高,中上游低”的空间分布格局,创新要素集聚与碳排放效率存在高高、低低、高低、低高4种关联模式,并由“点状分散”向“片状集中”分布转变。(2)技术成果集聚与碳排放效率存在“U”型关系,创新人才集聚与创新资金集聚对碳排放效率的影响均呈正相关,而创新资金集聚的影响系数不显著,不同资源富集和空间区位地市的创新要素集聚对碳排放效率具有异质性效应。(3)技术成果集聚的空间溢出效应未形成“U”型影响曲线,而创新人才集聚和创新资金集聚均具有显著的正向溢出效应。本文从加强创新要素空间互动、加快创新人才积累、促进创新资金流动等方面提出对策建议,为黄河流域激发创新活力、推进绿色低碳转型和高质量发展等提供借鉴。

关键词：创新要素集聚碳排放效率 Super-SBM模型空间杜宾模型黄河流域

基于环境DNA技术的黄河流域下游山区河流大型底栖动物群落多样性特征及其影响要素分析

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湖泊科学 2024年第2期36卷 523-535页

作者：赵茜潘福霞李斌臧小苗丁森山东师范大学生态与环境研究院济南250358 中国科学院海洋研究所青岛266071 中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012

河流生物群落组成由多种环境因子共同作用形成,但其影响机制尚不清楚。本研究基于环境DNA技术,选择黄河流域下游4条山区河流(锦绣川、锦阳川、锦云川和三川汇合后河流)的10个样点开展大型底栖动物监测。结果发现:不同溪段水质状况有所差... 详细信息

河流生物群落组成由多种环境因子共同作用形成,但其影响机制尚不清楚。本研究基于环境DNA技术,选择黄河流域下游4条山区河流(锦绣川、锦阳川、锦云川和三川汇合后河流)的10个样点开展大型底栖动物监测。结果发现:不同溪段水质状况有所差异,锦云川盐化程度(以电导率EC表征)和营养盐浓度较高,锦阳川抗生素浓度较高,锦绣川水质较好。山区河流大型底栖动物群落组成差异明显,锦绣川以水生昆虫为主,软体动物占比较低。其中,昆虫纲的大蚊(Tipula abdominalis)、天角蜉(Uracanthella punctisetae)和寡毛纲的顠体虫(Aeolosoma sp.)是造成锦绣川与其他河流大型底栖动物群落结构差异的关键物种。冗余分析和变差分解分析结果表明,盐化、营养盐和抗生素均会对大型底栖动物群落组成产生影响。其中,EC的解释率为22.86%,营养盐中的TP、NH_(3)-N和TN的解释率分别为20.12%、13.25%和7.81%;此外,盐化可与营养盐和抗生素通过耦合效应对大型底栖动物群落组成产生影响,贡献率分别为21.60%和16.20%;抗生素与营养盐的贡献率为19.60%。逐步判别回归模型结果显示,Margalef指数(d)受盐化(EC)和营养盐(NH_(3)-N和NO_(3)^(-)-N)的共同影响;随着河流中EC浓度升高,d与NH_(3)-N之间的正响应关系及其与NO_(3)^(-)-N之间的负响应关系显著增强。因此,多环境因子对水生生物的影响不容忽视,在大型底栖动物生物多样性保护中应关注各类环境因子的影响贡献。

关键词：环境DNA 多环境因子耦合效应大型底栖动物山区河流黄河流域下游

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山区河流底栖动物多样性与稳定性对土地利用方式响应机制研究

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生态学报 2024年

作者：赵茜潘福霞李斌贾晓波丁森山东师范大学环境与生态研究院中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室

近年来生物“多样性与稳定性”理论是河流生态学关注的热点之一。为探究河流底栖动物多样性与群落稳定性的分布模式及其驱动因子，于2021年8月，基于环境DNA技术对黄河流域济南段山区河流进行生物监测。根据土地利用类型，将该山区河流... 详细信息

近年来生物“多样性与稳定性”理论是河流生态学关注的热点之一。为探究河流底栖动物多样性与群落稳定性的分布模式及其驱动因子，于2021年8月，基于环境DNA技术对黄河流域济南段山区河流进行生物监测。根据土地利用类型，将该山区河流分为低干扰区、中干扰区和高干扰区，分析不同干扰区环境因子、底栖动物多样性及群落稳定性的分布特征，并识别其影响要素。研究结果表明：（1）环境因子中电导率（EC）、总氮（TN）和硝态氮（NO3--N）均值呈现出高干扰区>中干扰区>低干扰区的趋势。（2）Margalef丰富度指数（d）、Pielou均匀度指数（J）、群落稳定性指数（ICV）和凝聚力指数（|负凝聚力|/正凝聚力）均在中干扰区最高。（3）氨氮（NH3-N）和生物群落组成变化分别与d（r=0.67,P环境因子；S和d是显著影响底栖动物群落稳定性的关键生物因子。其中，EC、NH3-N和d有利于群落趋于稳定；高浓度的NO3--N和较低的S虽然不利于群落稳定，但会促进群落的种间竞争关系。本研究揭示了生物与非生物因子对河流底栖动物多样性及其群落稳定性的作用机制，可为今后河流生态系统健康管理提供重要参考。

关键词：物种多样性群落稳定性底栖动物驱动因子山区河流