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微塑料参与下的土壤碳循环过程评述

中国生态农业学报（中英文） 2024年第2期32卷 252-261页

作者：朱芷宏张琎高晓丹陶招马南徐英德沈阳农业大学土地与环境学院沈阳110866

土壤有机碳固定是驱动土壤肥力演变和陆地生态系统碳平衡的关键过程。鉴于微塑料在土壤生态系统中的持久性和生态环境风险,其对土壤性质和过程的影响日益受到关注,但基于土壤碳循环视角关注微塑料介导作用的研究仍相对匮乏。赋存于土壤... 详细信息

土壤有机碳固定是驱动土壤肥力演变和陆地生态系统碳平衡的关键过程。鉴于微塑料在土壤生态系统中的持久性和生态环境风险,其对土壤性质和过程的影响日益受到关注,但基于土壤碳循环视角关注微塑料介导作用的研究仍相对匮乏。赋存于土壤中的微塑料能够通过间接影响土壤理化性质和直接参与碳循环的方式影响土壤有机碳固存、矿化与消长,这进一步加剧了土壤有机碳循环过程的不确定性,也突出了相关研究的迫切性。以此为背景,本文概述了土壤有机碳固定途径的理论发展,总结了土壤中微塑料的来源特征,阐述了微塑料对不同土壤碳库的影响,并深入探讨了微塑料调控土壤碳循环的可能机制,最后对微塑料参与下的土壤有机碳循环相关研究进行了展望。结果表明微塑料能够通过影响土壤物理结构、微生物群落结构多样性、酶活性与功能基因、生物膜的形成、动物的繁殖与生长、植物的生长和根系沉积等对土壤碳的平衡起到介导作用,同时通过自身参与到土壤全链条生物地球化学循环中而直接影响土壤有机碳循环。但相关研究仍处于起步阶段,如何选取科学方法将微塑料周转与有机碳循环过程进行区分与耦合是未来研究的难点。因此,在现有研究基础上,通过先进土壤学研究手段的嵌套与改良,以及研究思路的革新与交叉,可进一步精准区分微塑料源碳在不同有机碳库中的贡献潜力,探明微塑料直接和间接影响土壤有机碳循环的耦合作用机制,并推进多因素影响下微塑料参与土壤碳循环过程的研究。

关键词：微塑料土壤有机碳土壤碳循环土壤微生物微生物残体

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辽宁地区农田土壤中微塑料丰度及其在团聚体中的分布特征

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农业环境科学学报 2024年第4期43卷 858-865页

作者：王展陈春羽苏沛瑶邢云飞邹洪涛张玉龙沈阳农业大学土地与环境学院沈阳110866

为了明确辽宁地区农田土壤微塑料污染情况,本研究以辽宁14个地区的农田土壤为研究对象,采用密度分离和氧化分解的方法,结合显微镜和红外光谱技术测定了土壤及各级团聚体中微塑料的丰度和分布特征。结果表明:辽宁地区农田土壤中微塑料丰... 详细信息

为了明确辽宁地区农田土壤微塑料污染情况,本研究以辽宁14个地区的农田土壤为研究对象,采用密度分离和氧化分解的方法,结合显微镜和红外光谱技术测定了土壤及各级团聚体中微塑料的丰度和分布特征。结果表明:辽宁地区农田土壤中微塑料丰度为3605个·kg^(-1),主要包括纤维状、颗粒状、块状和薄膜状4种形状,其中纤维状最多(42.11%),颗粒状和块状次之(29.10%和22.32%),薄膜状最少(6.47%)。纤维状微塑料的主要成分是尼龙,颗粒状微塑料的主要成分是聚对苯二甲酸乙二酯,块状和薄膜状微塑料的主要成分是聚乙烯。辽宁14个地区农田土壤中微塑料丰度及其形状组成各不相同,其中辽阳、朝阳、本溪、营口地区土壤中微塑料丰度显著高于其他地区。土壤中69.14%的微塑料以与团聚体结合的方式存在,尤其与小团聚体结合的最多,另外30.86%的微塑料以分散态存在。不同形状微塑料在团聚体中的分布也不同,纤维状和颗粒状微塑料主要存在于小团聚体中,薄膜状微塑料主要存在于大团聚体中,而块状微塑料在各级团聚体中的分布没有显著差异。研究表明,辽宁地区农田土壤中普遍存在微塑料污染,但是在空间上分布不均衡。土壤中微塑料主要是纤维,其成分是尼龙。土壤中的微塑料主要以与团聚体结合的方式存在,但是仍有一部分微塑料以分散态存在,在灌溉或降雨条件下存在向下淋失污染深层土壤和地下水的风险。

关键词：微塑料土壤团聚体农田土壤辽宁地区

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长白山-辽东黑土区耕地土壤有机质时空变异及影响因素

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农业环境科学学报 2024年

作者：何孟霓孙继光徐英德汪景宽沈阳农业大学土地与环境学院

明晰区域尺度耕地土壤有机质的时空动态变化对促进农田生态系统绿色可持续发展具有重要意义。本研究以长白山-辽东黑土区为研究对象，利用地统计学与GIS等技术相结合的方法，探究自第二次全国土壤普查以来该地区耕地土壤有机质时空变异... 详细信息

明晰区域尺度耕地土壤有机质的时空动态变化对促进农田生态系统绿色可持续发展具有重要意义。本研究以长白山-辽东黑土区为研究对象，利用地统计学与GIS等技术相结合的方法，探究自第二次全国土壤普查以来该地区耕地土壤有机质时空变异特征及其影响因素。结果表明：研究区“二普”时期和2015年耕地土壤有机质平均含量分别为31.75 g·kg-1和27.07 g·kg-1，平均降低了4.68 g·kg-1；下降较为明显的区域主要分布在辽东丘陵区、吉林中部地区以及黑龙江中南部地区。土壤有机质半方差函数的最佳理论模型为线性模型，制图结果显示长白山-辽东黑土区耕地土壤有机质含量存在较大空间变异性，呈现出由西南向东北逐级递增的趋势；其中，该区域中部和北部地区耕地土壤有机质含量相对较高(大部分处于20 g·kg-1以上)。此外，耕地土壤有机质含量受海拔、年降水量、土壤类型、土壤母质的影响。其中，在“二普”时期平均有机质含量越高的土壤类型（如泥炭土）中，其有机质含量下降幅度越大；同时，低海拔和低积温条件更易造成耕地土壤有机质含量随时间的下降。总体来看，研究区耕地土壤有机质含量等级属于中等水平，且不同区县耕地土壤有机质含量差异较为明显，实际农业生产活动中需分区进行差异化培肥管理。

关键词：土壤有机质东北黑土区时空变化驱动因素

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辽宁海洋生态价值核算及可持续发展

生态学杂志 2024年

作者：李金妮于晓曼刘鸣达张志斌宝玉宁仲弘历沈阳农业大学土地与环境学院

海洋是海洋生物赖以生存的栖息地，是人类生存发展不可分割的一部分。海洋生态系统的可持续发展是中国可持续发展的重要组成部分，为了解海洋生态系统的可持续性，本文采用能值分析方法从海洋自身价值和对人类的效用两方面，对海洋自然... 详细信息

海洋是海洋生物赖以生存的栖息地，是人类生存发展不可分割的一部分。海洋生态系统的可持续发展是中国可持续发展的重要组成部分，为了解海洋生态系统的可持续性，本文采用能值分析方法从海洋自身价值和对人类的效用两方面，对海洋自然资本存量、海洋生态系统服务功能价值、海洋生态系统可持续发展进行研究，构建一套全方位、多角度、立体交互式的海洋生态系统评价指标体系，并以2018年辽宁省为例，探讨该地区海洋生态系统可持续发展现状。结果表明：（1）辽宁省海洋生态系统自然资本总量为1.30E+25sej，单位海域自然资本存量为2.03E+14 sej·m-2，其中环境资产存量最大，占自然资本总量的58.63%；能值货币总值为3.67E+12 Em$，单位海域能值货币价值为57.29 Em$·m-2。（2）辽宁省海洋生态系统服务功能能值货币价值为1.42E+10 Em$，是市场总体价格（5.50E+09 RDSCHARDOLLAR）的2.58倍。（3）对比修正前后（修正后考虑生态经济损失）的可持续发展指标发现：能值产出率（EYR）为107，环境负荷率（ELR）为2.97，可持续发展指数（ESI）为36.10；修正后的能值产出率（EYR'）为38.30，环境负荷率（ELR'）为3.04，可持续发展指数（ESI'）为12.60；可见EYR'和ESI'偏低，ELR'则偏高，说明海洋生态污染及产业发展对海洋生态系统可持续性会造成显著影响，在海洋产业飞速发展的同时，海洋生态环境问题不容忽视。从优化海洋空间开发格局，提升海洋生态经济发展效益，加强海洋生态系统服务功能保护，关注海洋服务功能的生态价值，促进海洋经济-社会-生态协调发展等角度，提出相关政策建议。

关键词：生态系统价值核算可持续发展海洋能值分析

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新型优先管控污染物筛选研究进展

中国环境科学 2024年

作者：高歌张文晴魏歆倪刘鹏赵龙中国环境科学研究院环境健康风险评估与研究中心沈阳农业大学土地与环境学院

新污染物治理是我国环境领域的新任务.我国目前尚未具备对新污染物进行全面治理的能力，需通过对新污染物开展综合评价和排序，选择排序靠前的新污染物进行优先、重点管控.本文汇总了我国及美国、欧盟等国外主要发达国家和组织在新型优... 详细信息

新污染物治理是我国环境领域的新任务.我国目前尚未具备对新污染物进行全面治理的能力，需通过对新污染物开展综合评价和排序，选择排序靠前的新污染物进行优先、重点管控.本文汇总了我国及美国、欧盟等国外主要发达国家和组织在新型优先管控污染物筛选方面的工作进展及管控经验，系统梳理了国内外污染物清单中使用的评价指标和筛选方法;分析了我国在筛选工作中存在的主要问题，结合国外研究工作的先进经验及模式，提出加强新污染物基础研究和监测能力、确定适用于我国的评价指标、建立健全的筛选方法体系、分区制定和发布清单四项针对性建议，为新污染物的风险管控及治理工作提供重要的基础和依据.

关键词：新污染物优先管控筛选方法评价指标

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双针热脉冲测定冻土热特性的数值模拟方法

农业工程学报 2024年第11期40卷 92-99页

作者：张媛媛刘湘君赵天悦赫刘台何海龙刘刚中国农业大学土地科学与技术学院北京100193 西北农林科技大学资源与环境学院杨凌712100

使用双针热脉冲(dual probe heat pulse, DPHP)测定冻土热特性时施加热脉冲后会导致加热探针周围的冰融化,使用目前常用的仅考虑热传导(忽略融化相变、冰水两相分界面)的解析解处理DPHP温度数据,会导致在-5℃至0℃温度范围内无法准确测... 详细信息

使用双针热脉冲(dual probe heat pulse, DPHP)测定冻土热特性时施加热脉冲后会导致加热探针周围的冰融化,使用目前常用的仅考虑热传导(忽略融化相变、冰水两相分界面)的解析解处理DPHP温度数据,会导致在-5℃至0℃温度范围内无法准确测量热导率(λ)和比热(C_(v))。为了能够准确测定冻土的λ和C_v,有必要考虑DPHP加热过程中引起的冰融化的相变潜热。该研究基于COMSOL仿真软件模拟了考虑相变潜热、相变区间以及移动冰水界面的DPHP测量过程,采用随温度非线性变化的真实冻土热特性进行模拟,并与真实冻土的DPHP测量数据对比。结果表明:1)COMSOL仿真在不考虑相变条件下与无限线性热源模型结果完全吻合(R^(2)=0.998 9);2)当土壤初始温度低于-5℃时,考虑相变发生的COMSOL仿真能够准确模拟试验结果,表现出较高的相关性(R^(2)> 0.93),在-1~0℃的土壤初始温度范围内,无限线性热源模型的结果与试验测量显著偏离(R^(2) 0.7)。该研究结果检验了有限元仿真用于真实冻土DPHP研究的可行性,可为准确预测冻土热特性的研究提供方法。

关键词：冻土数值模拟热传导双针热脉冲移动边界

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山东县域城市建成区扩张影响因素的时空异质性研究

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地理研究 2024年第7期43卷 1675-1699页

作者：张志辉张敏张晓光青岛农业大学资源与环境学院青岛266109 武汉愿景土地咨询有限公司武汉430064

为提高山东城市用地的利用效率,促进山东城市经济可持续发展,基于山东137个县区2010年、2015年、2021年三个时点的城市用地扩张数据集,采用探索性空间分析、GW概要统计量和MGWR模型,对城市建成区扩张及其影响因素的时空异质性进行分析... 详细信息

为提高山东城市用地的利用效率,促进山东城市经济可持续发展,基于山东137个县区2010年、2015年、2021年三个时点的城市用地扩张数据集,采用探索性空间分析、GW概要统计量和MGWR模型,对城市建成区扩张及其影响因素的时空异质性进行分析。研究发现:(1)山东县域城市建成区面积总体不断扩张,具有鲁中、鲁东部地区大于其他地区的空间分布特征,形成以济南、青岛为“双核心”的城市扩张态势。(2)建成区扩张驱动机制由“经济城市化驱动为主,人口城市化驱动为辅”转向“人口城市化驱动为主,经济城市化驱动为辅”,且二者存在不协调不匹配的问题。(3)地均投资对建成区扩张的影响,从整体负向效应演变为正负效应并存态势,至2021年51%的县区不具有显著的负向效应,表明半数以上的县区已丧失内涵式发展潜力。(4)经济发展水平、财政收支缺口率、出口依存度对建成区扩张的影响相对较小,但各变量均具有显著的时空异质性效应。其中经济发展水平从整体正向效应转向正负效应并存,再演变为整体正向效应;财政收支缺口率从整体负向效应转向增强的正负效应,再转为减弱的整体负向效应;出口依存度从整体的正向效应演变为整体的负向效应。鉴于山东县域城市建成区扩张驱动机制显著的时空异质性演变规律,应通过综合性与差异性的政策措施,推动山东县域城市化建设的协调可持续发展。

关键词：山东县域城市 GW模型城市用地扩张时空异质性

长江经济带生态系统服务权衡与协同及其驱动因素

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环境科学 2024年第6期45卷 3318-3328页

作者：何刘洁郑博福万炜谢泽阳宋旭朱锦奇刘忠南昌大学资源与环境学院江西生态文明研究院南昌330031 中国农业大学土地科学与技术学院北京100193

生态系统服务及其变化是多种因素驱动的复杂过程,了解生态系统服务之间的权衡与协同作用及其驱动因素,对于实现生态系统服务有效管理和人类福祉至关重要.以长江经济带为研究区域,分析了2000~2020年产水、土壤保持、碳固定和粮食供给这4... 详细信息

生态系统服务及其变化是多种因素驱动的复杂过程,了解生态系统服务之间的权衡与协同作用及其驱动因素,对于实现生态系统服务有效管理和人类福祉至关重要.以长江经济带为研究区域,分析了2000~2020年产水、土壤保持、碳固定和粮食供给这4项生态系统服务的时空变化特征,运用相关性分析和地理加权回归识别和量化了生态系统服务间的权衡与协同关系,在此基础上应用偏最小二乘结构方程模型探究自然与人类活动对生态系统服务的影响,再通过地理探测器分析生态系统服务关系变化的驱动机制.结果表明:①近20年来,碳固定服务年均值由946.14 t·km^(-2)增至1202.73 t·km^(-2),粮食供给均值则由32.73万元·km^(-2)增至127.22万元·km^(-2);产水和土壤保持服务增加幅度较小.②整体上,碳固定与土壤保持、粮食供给与产水为协同关系,其他生态系统服务之间为权衡关系;生态系统服务间的关系在不同地区存在一定的差异.③地形和气候是生态系统服务及多对生态系统服务权衡与协同关系的重要驱动因素,其中结构方程模型结果表明,气候对产水为正向影响(S=0.73),地形对粮食供给为负向影响(S=-0.57);地理探测器结果揭示,影响碳固定与产水在空间上关系的主要驱动因子为海拔(q=0.38)和降水(q=0.19).研究结果可为长江经济带生态系统服务可持续管理和实现该区域生态环境保护与社会经济的协同发展提供科学参考.

关键词：生态系统服务(ESs) 权衡与协同驱动机制空间异质性长江经济带

基于文献计量视角的国内外耕地非农化研究进展：脉络、热点及展望

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中国农业资源与区划 2024年

作者：刘洪彬王红红潘春玲沈阳农业大学土地与环境学院沈阳农业大学经济管理学院

[目的] 耕地非农化研究受到国内外学者广泛关注，通过梳理国内外耕地非农化的研究进展，探究研究热点与发展趋势，为未来耕地非农化研究与实践提供新的视角与方向。[方法]该文采用文献计量学方法，对2010—2023年Web of science核心合... 详细信息

[目的] 耕地非农化研究受到国内外学者广泛关注，通过梳理国内外耕地非农化的研究进展，探究研究热点与发展趋势，为未来耕地非农化研究与实践提供新的视角与方向。[方法]该文采用文献计量学方法，对2010—2023年Web of science核心合集数据库和中国知网（CNKI）数据库收录的耕地非农化领域相关文献，采用CiteSpace软件从作者、研究机构、关键词等方面进行可视化分析，系统分析国内外耕地非农化研究演进脉络与热点趋势。[结果]研究发现：（1）国外对耕地非农化的研究起步较早（20世纪50年代），与国外相比，国内在该领域研究相对较晚，20世纪90年代学者对此展开研究，国内外耕地非农化研究文章整体上可以划分为稳定发展阶段、波动上升阶段和快速发展阶段，国内整体发展较为缓慢，国外发文数量明显高于国内；（2）中国的研究学者与机构在该领域占据主导地位，中国是发文量最高的发文国家，其次是美国，国内整体研究力量相对薄弱，机构间的合作有待加强；（3）国际研究主要聚焦于城市扩张、土地利用变化、土地管理、驱动因素等关键词，国内研究主要涉及粮食安全、耕地保护、城镇化等领域；（4）国际研究主题可分为“耕地转换与耕地保护”和“驱动机制和监测技术”，国内研究主题可分为“非农化”、“驱动机制”和“耕地保护”；（5）国际关键词突现频次最高的是farmland conversion，国内关键词出现最早的是经济增长，近年来更加注重粮食安全。[结论]未来国内应加强耕地非农化的相关研究，加强不同地区、机构、人员间的合作，提高科研影响力，为挖掘出新的研究方向提供参考。

关键词：耕地非农化文献计量可视化研究热点 CiteSpace