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根际微生物响应再生稻衰老的演变特征及其延效机制

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作物学报 2024年第8期50卷 2039-2052页

作者：郭春林林满红陈婷陈鸿飞林文芳林文雄福建省农业生态过程与安全监控重点实验室/作物生态与分子生理学福建省高校重点实验室福建福州350002 福建农林大学菌草与生态学院福建福州350002 福建农林大学生命科学学院福建福州350002

探索根际微生物响应再生稻生育后期植株衰老进程的菌群演变规律及其生态对策是防止作物早衰发生,促进耕地土壤肥力和作物生产力协同提升的关键。本研究选用2个具有亲缘关系的常规再生稻品种黄华占(Huanghuazhan,HHZ)和丰华占(Fenghuazha... 详细信息

探索根际微生物响应再生稻生育后期植株衰老进程的菌群演变规律及其生态对策是防止作物早衰发生,促进耕地土壤肥力和作物生产力协同提升的关键。本研究选用2个具有亲缘关系的常规再生稻品种黄华占(Huanghuazhan,HHZ)和丰华占(Fenghuazhan,FHZ)为供试材料,采用高通量测序等方法研究再生稻生育后期根际菌群随植株衰老进程而发生的多样变化、菌群演变生态策略和物种间生态位关系。结果表明,2个具有紧密亲缘关系的供试品种其生育后期的自然衰老变化趋于一致。但在同等施肥条件下,丰华占生育后期的所有相关生理指标衰败速度均明显高于黄华占,即呈现早衰现象,并显著影响其头季和再生季稻的干物质积累与籽粒灌浆结实,进而减产。进一步分析结果证实,根际微生物多样性与再生稻植株的衰老进程紧密关联,具体表现在随着再生稻生育后期的推进,FHZ根际微生物多样性Chao 1指数和Shannon指数下降幅度更大,根际微生物生态位宽度变小。进一步分析发现,HHZ头季稻成熟期较FHZ头季稻成熟期根际土壤显著提高了地杆菌属(Geobacter)、卤囊菌属(Haliangium)、亚硝酸盐氧化菌属(Candidatus_Nitrotoga)以及硝化螺菌属(Nitrospira)的相对丰度(0.61%、0.17%、0.42%和0.045%);而在慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)以及芽单胞菌属(Gemmatimonas)上HHZ较FHZ显著下降了0.29%、0.76%和0.15%;HHZ根际上调的微生物在土壤的营养循环和有效性转化上起到重要功能作用,其根际土壤微生物生态位宽度比FHZ高36.81%,反映了根际微生物对资源利用的差异,是微生物适应土壤胁迫环境的生物印迹。本研究认为植物早衰发生是根际微生物生态对策的结果,再生稻头季植株根际土壤微生物群落结构差异对其再生季具有显著的延效作用。因此,加强再生稻头季后期的根际调控,强化根际土壤微生物菌群的合理构建,促进根际正效应形成,是活化土壤营养环境,防止再生稻早衰发生,进一步提升再生季稻产量的关键。

关键词：再生稻早衰根际微生物根际效应栽培调控

长江流域城镇化对生境质量的影响梯度差异研究

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生态学报 2024年第10期44卷 4038-4050页

作者：杨立言陈万旭曾杰王官政原晋涛中国地质大学(武汉)区域生态过程与环境演变湖北省重点实验室武汉430074

作为我国最大的流域,长江流域城镇化对生境质量的影响呈现出明显的沿江梯度差异。揭示城镇化对生境质量影响的梯度差异对长江大保护以及生境修复差异化管控措施的制定具有重要意义。然而,城镇化对生境质量影响的沿江梯度差异规律仍然不... 详细信息

作为我国最大的流域,长江流域城镇化对生境质量的影响呈现出明显的沿江梯度差异。揭示城镇化对生境质量影响的梯度差异对长江大保护以及生境修复差异化管控措施的制定具有重要意义。然而,城镇化对生境质量影响的沿江梯度差异规律仍然不清楚。基于此,沿长江建立了三个缓冲梯度,并基于多源数据,借助一系列动态分布和空间回归分析方法分析了2000年、2010年和2020年城镇化对生境质量影响的梯度差异规律。结果表明:(1)长江流域的生境质量沿缓冲梯度先减少后增加,且在不同梯度区间内均随时间发生恶化,而城镇化水平沿缓冲梯度不断降低,但在不同梯度区间随时间发生了剧烈增长;(2)不同梯度区间生境质量的区域内差异以及区域间差异均不断增加,超变密度是区域差异的主要来源,且不同梯度区间生境质量的转移趋势也具有较大差异;(3)城镇化水平与生境质量以负相关为主,且城镇化对生境质量的负向影响沿着缓冲梯度不断增强,但随时间均有所减弱。针对长江流域地区的生境治理,应当充分考虑生境质量及其影响因素的梯度差异,以支持差异化生境保护政策与措施的制定与实施。

关键词：生境质量城镇化梯度差异空间分析动态分布长江流域

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基于植物氧同位素比率的叶片温度研究进展

生态学杂志 2024年

作者：黄穗敏汪旭明李蕾巩晓颖福建师范大学地理科学学院湿润亚热带生态-地理过程教育部重点实验室福建省植物生理生态重点实验室

叶片温度是影响植物生产力和物质循环的关键因子，是光合作用和呼吸作用模型以及地球系统模型的重要参数。叶片通过气孔调节和形态学性状改变等实现叶温调节，能保持相对适宜光合作用的叶温并避免叶片受到高温胁迫的伤害。基于植物纤维... 详细信息

叶片温度是影响植物生产力和物质循环的关键因子，是光合作用和呼吸作用模型以及地球系统模型的重要参数。叶片通过气孔调节和形态学性状改变等实现叶温调节，能保持相对适宜光合作用的叶温并避免叶片受到高温胁迫的伤害。基于植物纤维素18O分馏值(Δ18OCel)的光合加权叶温(TL-photo)整合了光合作用实际发生时的叶温，TL-photo的稳定性表征植物是否进行了有效的叶温调节，然而TL-photo与气温的关系存在较大不确定性。文章阐述了叶温调节的生理生态意义和调节机制，介绍了基于Δ18OCel估算TL-photo模型的理论基础、模型推导、测算方法及结果的不确定性，最后指出提高Δ18OCel-TL-photo模型精准度及其在叶片–植株–生态系统尺度TL-photo研究的适用性，是未来需加强研究的主要方向。

关键词：叶片温度调节光合加权叶温叶温内稳态纤维素 O 植物功能性状

滹沱河石家庄段浅层地下水回补过程中磺胺类抗生素污染特征及风险评价

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地质通报 2024年第4期43卷 620-629页

作者：张书缘张威董一慧朱玉晨刘雅慈王妍妍王平李佳乐孔祥科东华理工大学水资源与环境工程学院江西南昌330013 中国地质科学院水文地质环境地质研究所河北石家庄050061 中国地质调查局/河北省地下水污染机理与修复重点实验室河北石家庄050061 福建省水循环与生态地质过程重点实验室福建厦门361021 自然资源部地下水科学与工程重点实验室河北石家庄050061

为识别地下水回补过程中磺胺类抗生素(SAs)的污染特征及风险水平,于2020—2021年分2期采集滹沱河补水沿线16口浅层监测井的地下水样品,采用固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法,测定分析地下水中20种SAs的浓度水平及分布特征,并利用风险... 详细信息

为识别地下水回补过程中磺胺类抗生素(SAs)的污染特征及风险水平,于2020—2021年分2期采集滹沱河补水沿线16口浅层监测井的地下水样品,采用固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法,测定分析地下水中20种SAs的浓度水平及分布特征,并利用风险熵值法进行生态及人体健康风险评价。结果表明,地下水中SAs总体污染程度较低,回补初期地下水中共检出7种SAs,按检出率大小依次为磺胺甲恶唑(93.75%)、磺胺嘧啶(37.50%)、磺胺氯哒嗪(18.75%)、磺胺吡啶(18.75%)、磺胺甲氧嘧啶(6.25%)、磺胺脒(6.25%)、磺胺醋酰(6.25%),平均检出浓度最高的为磺胺嘧啶(29 ng/L)和磺胺甲恶唑(9.2 ng/L)。在优质南水北调水回补的混合稀释作用下,地下水中SAs检出率和检出浓度呈明显下降趋势。历史污水处理厂排放及农业畜禽养殖污染是造成局部区域下水中SAs污染的主要原因。地下水中磺胺甲恶唑和磺胺嘧啶在回补初期属于中等生态风险,且磺胺嘧啶对人体健康具有中等风险。回补后期各SAs评价均无明显生态风险和健康风险。

关键词：地下水回补浅层地下水磺胺类抗生素分布特征风险评价滹沱河

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长江流域城镇化对生境质量影响的梯度差异研究

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生态学报 2024年

作者：杨立言陈万旭曾杰王官政原晋涛中国地质大学(武汉)区域生态过程与环境演变湖北省重点实验室

作为我国最大的流域，长江流域城镇化对生境质量的影响呈现出明显的沿江梯度差异。揭示城镇化对生境质量影响的梯度差异对长江大保护以及生境修复差异化管控措施的制定具有重要意义。然而，城镇化对生境质量影响的沿江梯度差异规律仍然... 详细信息

作为我国最大的流域，长江流域城镇化对生境质量的影响呈现出明显的沿江梯度差异。揭示城镇化对生境质量影响的梯度差异对长江大保护以及生境修复差异化管控措施的制定具有重要意义。然而，城镇化对生境质量影响的沿江梯度差异规律仍然不清楚。基于此，沿长江建立了三个缓冲梯度，并基于多源数据，借助一系列动态分布和空间回归分析方法分析了2000年、2010年和2020年城镇化对生境质量影响的梯度差异规律。结果表明：（1）长江流域的生境质量沿缓冲梯度先减少后增加，且在不同梯度区间内均随时间发生恶化，而城镇化水平沿缓冲梯度不断降低，但在不同梯度区间随时间发生了剧烈增长；（2）不同梯度区间生境质量的区域内差异以及区域间差异均不断增加，超变密度是区域差异的主要来源，且不同梯度区间生境质量的转移趋势也具有较大差异；（3）城镇化水平与生境质量以负相关为主，且城镇化对生境质量的负向影响沿着缓冲梯度不断增强，但随时间均有所减弱。针对长江流域地区的生境治理，应当充分考虑生境质量及其影响因素的梯度差异，以支持差异化生境保护政策与措施的制定与实施。

关键词：生境质量城镇化梯度差异空间分析动态分布长江流域

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亚热带六种常见榕属植物日间呼吸特征

生态学报 2024年第4期44卷 1613-1622页

作者：陈小芳李雪琴覃宜慧程栋梁胡丹丹福建师范大学福建省湿润亚热带生态-地理过程教育部重点实验室福州350007 福建师范大学福建省植物生理生态重点实验室福州350007 福建师范大学地理科学学院、碳中和未来技术学院福州350007

植物呼吸作用是生态系统碳循环的一个关键过程。陆地植被每年通过光合作用固定的碳有一半被呼吸作用释放,而释放的这部分又有大约一半来自叶片呼吸。植物不仅在夜晚进行呼吸作用(R_(d),Dark respiration),白天也在呼吸,即日间呼吸(R_(L)... 详细信息

植物呼吸作用是生态系统碳循环的一个关键过程。陆地植被每年通过光合作用固定的碳有一半被呼吸作用释放,而释放的这部分又有大约一半来自叶片呼吸。植物不仅在夜晚进行呼吸作用(R_(d),Dark respiration),白天也在呼吸,即日间呼吸(R_(L),Light respiration)。有研究表明光照条件下植物叶片呼吸低于黑暗环境下叶片呼吸速率,通常受到的光照抑制程度为30%-40%左右。但在实际研究中,经常忽视植物叶片日间呼吸的光抑制,进而大幅高估生态系统呼吸,从而使得生态系统总初级生产力(Gross primary productivity,GPP)被高估,因此有必要对植物的日间呼吸特性进行研究。以中国南方亚热带六种常见榕属植物(垂叶榕、高山榕、黄金榕、菩提树、细叶榕、小叶榕)为研究对象,测量其叶片的日间呼吸速率(R_(L),Kok方法)、暗呼吸速率(R_(d))、比叶重(LMA)、叶片氮含量(N)、磷含量(P)、最大光合速率(A)、1800及80μmol m^(-2)s^(-1)光强下Rubisco酶氧化速率(V_(o80),V_(o1800))及Rubisco酶羧化速率(V_(c80),V_(c1800))。采用皮尔逊相关分析R_(L)与叶片其他性状间的关系,并运用逐步回归分析建立RL相关预测模型。研究结果表明:六种榕属植物R_(L)均低于R_(d),存在光抑制现象,光抑制率为24.1%-61.2%,平均为38.4%,其R_(L)及光抑制率均存在种间差异;R_(L)与_(Rd、N)、A、V_(o80)、V_(c80)、V_(o1800)及V_(c1800)成显著正相关,与LMA成显著负相关,与P无统计学相关关系。R_(L)可以用逐步线性回归方程来解释,R_(d)、N和Rubisco酶羧化速率(V_(c80))的可以解释96.5%的RL变异,而V_(c80)与N可以共同解释74.5%的R_(L)/R_(d)。叶片日间呼吸及其光抑制受到N和Rubisco酶羧化速率的影响,这可能是由光合速率与呼吸速率的耦合引起的。本研究建立了亚热带榕属植物叶片日间呼吸相关预测模型,为揭示日间呼吸光抑制机制提供依据,对准确评估叶片碳循环及GPP具有重要作用。

关键词：亚热带榕属植物日间呼吸呼吸的光抑制

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澜沧江——湄公河流域干旱趋势及其对生态系统碳固定的影响

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地理学报 2024年第3期79卷 747-764页

作者：陈世亮李霞钱钊晖王绍强王苗苗刘侦海李卉夏烨赵紫祺李亭谕朱彤彤陈璇蒋赟浩谷鹏中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院区域生态过程与环境演变湖北省重点实验室武汉430074 自然资源部国土碳汇智能监测与空间调控工程技术创新中心武汉430074 生态环境部对外合作与交流中心北京100035 中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室武汉430074 中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 福建省农业科学院数字农业研究所福州350000

全球变暖导致干旱事件频发,强度不断增大,对陆地生态系统碳收支产生了重大影响。本文评估了2000—2019年澜沧江—湄公河(澜湄)流域的干旱趋势,并通过标准化异常指数(SAI)、标准化降水蒸散指数(SPEI)、潜在蒸散(PET)、饱和水汽压差(VPD)... 详细信息

全球变暖导致干旱事件频发,强度不断增大,对陆地生态系统碳收支产生了重大影响。本文评估了2000—2019年澜沧江—湄公河(澜湄)流域的干旱趋势,并通过标准化异常指数(SAI)、标准化降水蒸散指数(SPEI)、潜在蒸散(PET)、饱和水汽压差(VPD)和土壤水分(Soil_w)评价了干旱对该流域净生态系统生产力(NEP)的影响。结果表明:①2000—2019年澜湄流域向暖干化发展,主要受降水减少的影响,近1/4的区域遭受了中度以上干旱,其中2009—2016年间干旱事件频发,干旱热点地区位于澜沧江上游和湄公河中下游地区;②尽管澜湄流域碳汇整体上随着气候变暖而增加,但干旱年份植被光合作用降低,生态系统呼吸增加,导致2005年、2010年和2019年湄公河流域生态系统碳源汇发生转变,其中2010年干旱使得GPP减少5.68%,生态系统呼吸增加3.15%,NEP呈现重度异常;③干旱对流域NEP普遍具有滞后效应,整体滞后时间为1~4个月,面积占比为57.82%;④不同水文气候要素对NEP的影响表现出显著的空间差异,其中澜湄流域NEP与VPD整体呈负相关,云南省、缅甸西部、柬埔寨和越南南部的NEP与SPEI呈正相关,而青藏高原NEP主要受到土壤干旱的影响。干旱对澜湄流域生态系统碳固定的影响存在显著的空间异质性,量化干旱对碳固定的影响可以为气候变暖背景下澜湄流域不同地区的生态管理提供参考。

关键词：干旱固碳速率净生态系统生产力澜湄流域标准化降水蒸散指数地理加权回归

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长江中下游城市内涝与雨季污染协同治理对策

水资源保护 2024年第1期40卷 1-5,15页

作者：夏军贾海峰张翔张永勇骆文广武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072 海绵城市建设水系统科学湖北省重点实验室湖北武汉430072 清华大学环境学院北京100084 中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室北京100101

针对长江中下游城市内涝与雨季污染协同治理的突出问题,对城市水安全、雨季水体返黑返臭风险和河湖水生态退化三方面存在的问题进行了论述。发现长江中下游城市河网密度高、降水量大、暴雨多发,同时人口密集、经济发展水平高,内涝、污... 详细信息

针对长江中下游城市内涝与雨季污染协同治理的突出问题,对城市水安全、雨季水体返黑返臭风险和河湖水生态退化三方面存在的问题进行了论述。发现长江中下游城市河网密度高、降水量大、暴雨多发,同时人口密集、经济发展水平高,内涝、污染、生态退化等水问题突出;城市内涝频发,雨季污染造成某些城市水体局部返黑返臭,严重影响城市水环境品质,成为制约长江中下游城市绿色发展的重要瓶颈问题。提出了建立三级内涝协同防治体系、构建城市“绿-灰-蓝”设施耦合工程体系、协同推进水体品质提升与生态修复等建议。

关键词：长中下游城市城市内涝雨季污染协同治理绿色发展

黄河水源涵养区土地利用变化的区域分异特征及未来格局

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水科学进展 2024年第2期35卷 325-337页

作者：梁康公丽宋小青张永勇刘昌明中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地水循环及地表过程重点实验室北京100101 中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院湖北武汉430074

解析黄河水源涵养区历史和未来的土地利用/覆盖变化(LUCC)对于保护黄河流域水土资源和维系生态系统服务功能等具有重要意义。在研究区及其三大子区(Ⅰ黄河上游水源区、Ⅱ渭河南山区、Ⅲ伊洛河区),基于1990—2020年的土地覆盖产品数据,... 详细信息

解析黄河水源涵养区历史和未来的土地利用/覆盖变化(LUCC)对于保护黄河流域水土资源和维系生态系统服务功能等具有重要意义。在研究区及其三大子区(Ⅰ黄河上游水源区、Ⅱ渭河南山区、Ⅲ伊洛河区),基于1990—2020年的土地覆盖产品数据,采用转移矩阵、地理探测器、CA-Markov模型等方法,分析LUCC特征、探测驱动因素和预测未来期(2025年)空间格局。结果表明:自2000s以来,研究区及分区地类呈现退耕还林还草和建设用地快速增长的2条主线变化趋势,其中,全区LUCC主要受到粮食产量、高程和人口密度驱动,Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区LUCC的主导驱动因素分别是高程、人口密度和粮食产量。未来生态保护情景相对于自然发展情景,耕地和建设用地扩张将受到约束,能更好地保障生态用地面积以支撑水源涵养等生态服务功能。

关键词：水源涵养土地利用/覆盖变化地理探测器 CA-Markov模型黄河流域

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