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2024年 第35卷 第2期    刊出日期：2024-02-18

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第35卷第2期目录

2024, 35(2):  0-0. 

摘要 ( 51 )   PDF (17556KB) ( 0 )  

不同密度杉木萌生林自然恢复初期群落结构对生态系统碳密度的影响

张煜林, 刘玲娟, 刘胜龙, 方万力, 骆珍莎, 洪宣生, 成向荣

2024, 35(2):  289-297.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.014

摘要 ( 137 )   PDF (1325KB) ( 0 )  

为研究木本植物自然恢复过程中生态系统碳密度对群落结构变化的响应机制,选取百山祖国家公园高、中、低3种杉木萌条保留密度(1154、847和465株·hm^-2)下自然恢复初期林分为研究对象,分析生态系统碳密度及其组分与树种多样性、林分结构多样性(胸径变异系数)、林分空间结构参数(混交度、角尺度、大小比数、密集度)之间的关系。结果表明: 随杉木萌条保留密度减少,树种多样性(物种丰富度指数、Shannon多样性指数)增加;林分结构参数中胸径变异系数、林分密度和混交度随杉木萌条保留密度减少呈升高趋势,不同杉木保留密度处理林分分布格局均为均匀分布,林木生长状态均为亚优势,林分密集程度均为比较密集。高、中、低3种杉木萌条保留密度处理乔木层碳密度分别为57.56、56.12和46.54 t·hm^-2,土壤层碳密度分别为104.35、122.71和142.00 t·hm^-2,生态系统碳密度分别为164.59、182.41和190.13 t·hm^-2,林下植被层和凋落物层碳密度在不同处理之间变异较小。不同杉木保留密度处理生态系统碳密度分配特征均为土壤层(63.4%～74.7%)＞乔木层(24.5%～35.0%)＞林下植被层与凋落物层(0.8%～2.0%)。方差分解结果表明,乔木层碳密度变化主要受林分结构多样性影响,土壤层碳密度受树种和结构多样性共同影响,而生态系统碳密度主要受树种多样性影响,林分空间结构参数对生态系统碳密度及其组分影响相对较小。在试验区杉木人工林向天然林转变过程中,杉木萌条保留密度显著影响生态系统碳积累,保留较低的杉木密度(500株·hm^-2左右)更有利于林分固碳增汇。

地形和林分空间结构对浙江省天然阔叶混交林主要先锋树种胸径生长的影响

王剑武, 徐森, 季碧勇, 杜群

2024, 35(2):  298-306.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.036

摘要 ( 66 )   PDF (3626KB) ( 0 )  

基于2019、2021年浙江省森林资源连续清查数据,选取天然阔叶混交林样地,运用多项式回归等统计方法,分析地形和林分空间结构对主要先锋树种年均胸径生长量的影响。结果表明: 木荷、青冈、白栎、柯、甜槠和苦槠胸径分别介于5～50.8、5～41.5、5～50.8、5～43.9、5～55.5和5～46.1 cm,划分为小径级(6～12 cm)、中径级(14～24 cm)和大径级(>26 cm)3个径级。木荷和青冈的年均胸径生长量分别以半阴坡和阴坡最高,各径级增幅分别为2.9%～15.7%和1.1%～41.2%。随坡度的增加,大径级木荷、柯、甜槠和苦槠年均胸径生长量均降低,木荷降幅最高,为27.0%;而各小、中径级林木整体上无显著差异。坡位对各小径级林木年均胸径生长量整体上无显著影响,而中、大径级木荷、青冈和大径级白栎、柯年均胸径生长量随着从下坡、中坡、上坡到山脊的坡位变化整体上均降低,其中柯降幅最高,为28.1%,甜槠的变化则相反。适当提高混交度有利于中、大径级林木年均胸径生长量的增加,木荷以中度混交为宜,青冈、白栎和柯以低、中度混交为宜,而苦槠和甜槠以强度混交为宜;小径级林木各混交度下无显著差异。大小比数仅对大径级青冈、白栎和柯年均胸径生长量有显著影响,表现为亚优势-中庸下林木年均胸径生长量显著高于中庸-劣势。研究区林木年均胸径生长量主要受到坡向和混交度的影响。

基于树种分类的帽儿山阔叶混交林树高-胸径模型

曹晓梅, 苗铮, 郝元朔, 董利虎

2024, 35(2):  307-320.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.016

摘要 ( 59 )   PDF (3704KB) ( 0 )  

天然林的林分结构复杂、物种多样性丰富,为分析林分生长与制定合理的森林经营决策方案带来了巨大的挑战。树高-胸径关系对于预测林分生长、制定森林管理经营措施具有重要意义。本文基于48块帽儿山阔叶混交林样地的调查数据,根据树种结构、生长特征及生态学特性将23个树种分为4个树种组,通过再参数化方法建立包含林分、林木竞争、树种混交情况及物种多样性变量的广义模型,并建立样地、树种组两水平混合效应模型,利用留一交叉验证法检验模型的预测能力。结果表明: Ratkowsky(1990)模型为最优基础模型,引入优势木平均高、大于对象木断面积之和、树种占比和Shannon指数能更好地解释帽儿山阔叶混交林树高-胸径关系;引入样地、树种组混合效应模型可显著提高模型的预测精度,R_a²为0.83。此外,在相同梯度的环境因素下,喜光树种比耐荫树种表现出更高的树高。本研究利用所构建的树高-胸径模型分析了树种混交及树木功能性状对树高生长的影响,为精准预测阔叶混交林不同树种的树高以及进一步分析阔叶混交林分生长关系提供理论基础。

基于机载LiDAR数据的福建柏人工林林木参数提取

姜泽, 陈杰, 唐丽玉, 虞灿, 谢汝根, 黄丹泠, 苏顺德

2024, 35(2):  321-329.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.015

摘要 ( 53 )   PDF (4326KB) ( 0 )  

准确高效地提取人工林林木参数可为估算单木材积、林分蓄积量提供关键信息。本文提出基于机载LiDAR数据的高精度单木参数提取方法,其实现过程包括数据预处理、地面滤波、单木分割和参数提取。以福建省沙县官庄国有林场的福建柏大径材人工林为试验区,采集高密度机载点云数据,对点云进行去噪、重采样等预处理。使用布料滤波算法(CSF)分离出植被点云和地面点云,并采用Delaunay三角网法将植被点云数据插值生成数字表面模型(DSM),采用反距离加权插值法将地面点云数据插值生成数字高程模型(DEM),两者作差运算获得冠层高度模型(CHM)。利用分水岭分割算法分析不同分辨率的CHM对单木分割及参数提取精度的影响。采用点云距离聚类算法对归一化植被点云进行单木分割,分析不同的距离阈值对单木分割及参数提取精度的影响。结果表明: 使用分水岭分割算法处理0.3 m分辨率CHM单木分割调和值最高,达到91.1%,提取的树高精度较优,决定系数(R²)达到0.967,均方根误差(RMSE)为0.890 m;使用间距阈值为平均冠幅的点云分割算法单木分割调和值最高,达到91.3%,提取的冠幅精度较优,R²为0.937,RMSE为0.418 m。估算该试验区的树高、冠幅、株数和树木的空间分布等信息发现: 共有福建柏5994株,平均树高为16.63 m,平均冠幅为3.98 m;树高在15～20 m区间的数量最多,有2661株,其次是10～15 m。本林木参数提取方法可为人工林资源监测和管理提供技术支撑。

中亚热带森林更新方式对土壤团聚体磷组分的影响

谢京瑾, 许秋月, 何敏, 夏允, 范跃新, 杨柳明

2024, 35(2):  330-338.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.010

摘要 ( 49 )   PDF (3073KB) ( 0 )  

土壤团聚体在土壤磷贮存和调节磷有效性中起重要作用,然而森林更新方式如何影响土壤团聚体磷组分仍不清楚。本研究选取米槠天然林经不同强度干扰形成的米槠次生林(轻度干扰)、米槠人促更新林(人促林,中度干扰)及杉木人工林(重度干扰)为对象,通过分析土壤团聚体粒径组成、全土和团聚体磷组分、磷吸附指数(P_SOR)、磷遗留指数(P_LGC)、磷饱和度(DPS_M3)等指标,探究森林更新方式对全土及团聚体磷有效性及供磷潜力的影响。结果表明: 森林更新方式显著影响土壤团聚体组成。米槠次生林和人促林土壤粗大团聚体(>2 mm)占比显著高于杉木人工林,而土壤粉黏粒团聚体(<0.053 mm)则表现为相反趋势。土壤团聚体组成显著影响土壤磷组分含量。土壤活性磷组分(可溶性磷P_SOL、速效磷P_M3)含量随团聚体粒径减小而降低;总磷(TP)、有机磷(Po)、中等活性磷组分(无机磷Pi_OH、有机磷Po_OH)、闭蓄态磷(P_OCL)含量、P_SOR、P_LGC随团聚体粒径减小呈先降低后升高的趋势,具体表现为粗大团聚体和粉黏粒团聚体中的TP、Po和Pi_OH含量显著高于细大团聚体(0.25～2 mm)和微团聚体(0.053～0.25 mm)。森林更新方式显著影响全土和团聚体磷组分含量。米槠次生林全土TP、Po、P_SOL和P_M3含量显著高于米槠人促林和杉木人工林,米槠次生林不同粒径团聚体P_SOL和P_M3含量均显著高于杉木人工林。森林更新方式显著影响土壤团聚体磷组分组成及供磷潜力。米槠人促林土壤不同粒径团聚体P_SOL和P_M3占TP的比例显著低于米槠次生林,米槠次生林土壤不同粒径团聚体P_SOR和DPS_M3显著高于杉木人工林。综上,自然更新更有利于维持土壤磷有效性,森林更新会通过改变土壤团聚体组成进而影响土壤磷有效性及供磷潜力。

杉木人工林和天然次生林林龄对土壤酶活性的影响

李佳玉, 施秀珍, 李帅军, 王振宇, 王建青, 邹秉章, 王思荣, 黄志群

2024, 35(2):  339-346.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.008

摘要 ( 51 )   PDF (1108KB) ( 0 )  

森林类型和林龄是影响土壤酶活性的重要生物因子,但人工林和天然次生林两种森林恢复模式对土壤酶活性随林龄的变化规律及其影响机制还不明确。本研究以亚热带杉木人工林和天然次生林(5、8、21、27和40年生)为对象,探究与土壤碳、氮和磷循环相关的4种土壤酶[纤维素水解酶(CBH)、β-葡萄糖苷酶(βG)、酸性磷酸酶(AP)和乙酰氨基-葡萄糖苷酶(NAG)]活性对林龄的响应特征。结果表明: 土壤酶活性在不同林型中呈现不同的变化趋势。杉木人工林土壤AP、βG和CBH活性显著高于天然次生林,而土壤NAG活性无显著差异。对于杉木人工林,随着林龄的增加,土壤AP活性呈降低趋势,5年生林分AP活性显著高于其他林龄阶段62.3%以上;土壤NAG和CBH活性呈先降低后增加趋势,土壤βG活性呈波动变化。对于天然次生林,随着林龄的增加,土壤NAG活性呈波动变化,8年生和27年生林分显著高于其他林龄阶段14.9%以上;土壤βG和CBH活性呈先增加后降低趋势,而土壤AP活性无显著差异。逐步回归分析表明,影响杉木人工林和天然次生林土壤酶活性的最优模型中,土壤预测因子解释了其变异的34%以上。综上,杉木人工林随着林龄的增加其土壤肥力有退化的风险,天然次生林则更有利于维持森林生态系统土壤肥力。

自然状态下栓皮栎林空气负离子与PM_2.5的关系

蔡露露, 孙守家, 施光耀, 杜灵通, 倪细炉, 张劲松, 孟平

2024, 35(2):  347-353.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.032

摘要 ( 30 )   PDF (1936KB) ( 0 )  

近年来,PM_2.5污染成为大气污染的主要来源,长期暴露在高浓度PM_2.5的环境中会对人体造成严重损害。空气负离子(NAI)作为改善空气质量的“维生素”,是衡量一个地区空气清洁程度的重要指标。然而,气象条件和植被类型的复杂多变,导致PM_2.5与NAI的关系存在诸多不确定性。本研究以暖温带典型造林树种栓皮栎为研究对象,基于2019和2020年6—9月森林植被叶面积相对稳定条件下定位观测获取的NAI、PM_2.5和气象数据,研究气象条件相对稳定状态下PM_2.5和NAI的时空变化特征,确定PM_2.5与NAI的关系,阐明自然状态下PM_2.5对NAI的影响机制。结果表明: NAI随PM_2.5的升高呈指数下降趋势,二者呈显著负相关关系,回归方程为y=1148.79x^-0.123。在PM_2.5浓度为0～20、20～40、40～80、80～100和100～120 μg·m^-3范围内,NAI的下降率分别为40.1%、36.2%、9.4%、2.4%、5.1%和6.8%。应用敏感性分析发现,PM_2.5浓度0～40 μg·m^-3范围是影响NAI的敏感区间。研究结果可为深入了解NAI对环境因素的响应机制提供科学依据。

基于模糊逻辑和网络层次分析法的森林火险区划

欧阳逸云, 苏漳文, 李春辉, 曾爱聪, 郭福涛

2024, 35(2):  354-362.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.024

摘要 ( 39 )   PDF (2728KB) ( 0 )  

林火对人类生命财产安全和生态环境产生重要影响,编制高质量的森林火险图对预防林火的发生、指导扑救资源配置、辅助火灾扑灭和支持决策制定均有积极意义。本研究采用基于地理信息系统的多准则决策分析(MCDA)方法以及查阅文献确定影响福建省尤溪县林火发生的主要因子,每个火险因子的重要性利用网络层次分析法(ANP)确定,得出权重,次标准的权重由模糊逻辑评估,使用ArcGIS的聚合函数生成森林火灾风险图,结合卫星火点验证准确度。结果表明: 尤溪县4级及以上火险等级区域占比大,中部和北部林火发生风险较高,该县整体火险情况严峻;模糊ANP模型的准确性较高,达85.8%。引入新的MCDA方法有效地提高了小尺度范围森林火险制图的准确度,可为早期林火预警、扑灭资源规划和分配工作提供依据。

6种北京常见草本植物燃烧性分析与评价

闫晶, 宋林姝, 李秉玲, 刘燕

2024, 35(2):  363-370.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.007

摘要 ( 41 )   PDF (1038KB) ( 0 )  

地表层植被是影响绿地火灾蔓延的关键因子之一。为探究北京常用地表层草本植物的燃烧性,助力绿地生态防护功能的提升建设与管理,本研究以涝峪薹草、青绿薹草、山麦冬、马蔺、鸢尾、野牛草为对象,在重点防火期对叶片燃点、燃烧时间、热释放速率等燃烧特性指标,叶片含水率和粗脂肪含量等理化指标,叶片厚度、单位载量等生物学特性指标进行测定,采用基于主成分分析法的熵权法和K-mean聚类分析对其燃烧性进行综合评价。结果表明: 叶片厚度和燃点所占权重最高,对综合燃烧性的影响最大;热释放速率峰值和点燃时间权重最低,对综合燃烧性的影响最小。6种草本植物的燃烧性由强至弱依次为:野牛草＞青绿薹草＞山麦冬＞涝峪薹草＞马蔺＞鸢尾。燃烧性聚类分析表明,野牛草、青绿薹草和山麦冬的燃烧性为Ⅰ级,燃烧性最强;涝峪薹草的燃烧性为Ⅱ级;马蔺和鸢尾的燃烧性为Ⅲ级,燃烧性最差。作为用量极大的野牛草、青绿薹草和山麦冬,在冬春季的防火需要引起重视。

雷州半岛风水林灌木层优势种群空间分布格局与关联性

陈材, 唐光大, 董晓全, 徐颂军

2024, 35(2):  371-380.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.006

摘要 ( 44 )   PDF (1754KB) ( 0 )  

为探讨人居环境周边存留碎片化森林林下物种空间格局,本研究以广东雷州半岛风水林灌木层中重要值位列前三的粗糠柴、皂帽花、九节为对象,运用点格局分析方法分析这3个优势植物种群的空间分布格局和种内关联性。结果表明: 粗糠柴、九节、皂帽花种群在0～25 m的空间尺度内主要表现为聚集分布,以幼树最为显著,随着龄级的增长,聚集程度逐渐减弱。影响3种植物分布格局的主要因素有生境异质性、负密度制约和扩散限制。各龄级间多呈现为正关联关系,尤在幼树与中龄树、幼树与成年树之间作用更为明显。因此,在雷州半岛的生态修复过程中,0～25 m的空间尺度内粗糠柴、九节、皂帽花在小范围内应聚集栽培,聚集程度视植物形态而定,大范围内则应分散栽培。

芦芽山鬼箭锦鸡儿灌丛不同深度土壤细菌群落分布格局及其影响因素

梁雪丽, 梁晓霞, 毛晓雅, 柴宝峰, 贾彤

2024, 35(2):  381-389.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.003

摘要 ( 42 )   PDF (2807KB) ( 0 )  

土壤微生物是陆地生态系统的重要组成部分,影响着土壤形成和肥力、植物生长和胁迫耐受性、养分周转和碳储存等过程。本研究于山西亚高山鬼箭锦鸡儿灌丛采集了腐殖质层、0～10、10～20、20～40、40～80 cm土壤样品,探究不同深度土壤细菌群落组成、多样性以及土壤剖面细菌群落的构建机制。结果表明:芦芽山鬼箭锦鸡儿灌丛优势细菌门为放线菌门(19%～28%)、绿湾菌门(10%～36%)、酸杆菌门(15%～24%)和变形菌门(9%～25%)。芦芽山鬼箭锦鸡儿灌丛土壤细菌群落α-多样性沿土壤深度的增加而显著降低,并且不同深度土壤细菌群落的β-多样性存在显著差异。土壤pH、含水量和酶活性是影响细菌群落分布格局的主要生态因子。腐殖质层和0～10 cm土层土壤细菌群落具有更复杂的相互作用关系,但整体上鬼箭锦鸡儿灌丛土壤细菌群落以共存作用为主。土壤细菌群落的构建主要以随机过程为主。

短期氮沉降对纳帕海高寒退化疏花早熟禾草甸土壤呼吸干湿季变化的影响

孙官发, 陆梅, 闪昇阳, 赵定蓉, 孙煜佳, 刘国庆, 赵旭燕, 冯峻

2024, 35(2):  390-398.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.005

摘要 ( 32 )   PDF (1774KB) ( 0 )  

为探究氮沉降增加背景下高寒草甸土壤呼吸干湿季变化及其与环境因子的耦合关系,选择纳帕海典型退化草甸疏花早熟禾群落,设置对照(0 g·m^-2·a^-1)、低氮(5 g·m^-2·a^-1)、中氮(10 g·m^-2·a^-1)和高氮(15 g·m^-2·a^-1)4个水平的氮沉降模拟试验,分析氮沉降引起的地上生物量、植物多样性及土壤理化性质变化对土壤呼吸的影响。结果表明: 不同氮沉降处理均显著促进草甸土壤呼吸,干季和湿季土壤呼吸速率相较于对照分别增加了21.9%～53.9%和27.3%～51.2%,且在中氮处理下增幅最大。氮沉降显著提升草甸地上生物量(增幅达52.2%～66.4%);植物多样性随氮添加总体呈降低趋势,湿季最大降幅(13.5%～24.2%)出现在高氮处理。氮沉降显著增加土壤铵态氮、有机质、微生物生物量碳氮、温度和含水率(增幅为14.3%～333.5%),氮沉降显著降低土壤pH(减幅达9.0%～34.6%)。结构方程表明,植物生物量及Shannon多样性、微生物生物量和温湿度对土壤呼吸具有显著促进作用,土壤容重则表现为抑制效应;氮库和pH对土壤呼吸变化的解释率分别为55.7%和45.1%,是影响土壤CO₂排放的主导因素。短期大气氮沉降主要通过改变土壤pH及氮库组成而促进高寒退化草甸土壤呼吸。

基于氢氧同位素示踪的黄土区不同植被类型小流域降雨-径流分割

左玉珠, 潘成忠, 马勇星, 马岚

2024, 35(2):  399-406.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.027

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流域径流过程及其组分来源识别是水资源合理利用的前提。为明确植被类型对流域径流组分的影响与定量贡献,本研究以山西吉县蔡家川主沟流域及5个不同植被类型小流域为研究对象,监测2场典型降雨产流过程及其氢氧同位素时空变化特征,探讨小流域径流过程差异及其组分来源。结果表明: 在中雨条件下,事件水对各个流域河道流量的贡献率为封禁森林(94.3%)>蔡家川主沟(83.1%)>农牧复合(64.3%)>人工-次生林(52.4%)>农地(0.3%)>次生林(0.0%);而在小雨条件下,人工-次生林(52.4%)>封禁森林(58.5%)>农地(40.6%)>次生林(15.8%)>农牧复合(12.5%)>蔡家川主沟(9.3%),次生林、封禁森林小流域事件水对径流贡献率大于人工林,次生林具有更强的径流调蓄能力。封禁森林、农牧复合流域在中雨强度条件下事件水的贡献率大于小雨强度条件,而农地、人工-次生林、次生林流域则相反。事件水对林地小流域径流贡献率大于农地小流域,可能与农地小流域沟口建有淤地坝有关。本研究结果可为晋西黄土区水源涵养和径流变化归因分析提供科学依据。

北部湾防城河流域水源涵养格局及其对降雨的响应特征

甘文静, 莫上萱, 张建洪, 宋贤威, 冼金梅, 杨露, 农海勤

2024, 35(2):  407-414.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.020

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评估南亚热带季风气候影响下流域水源涵养量的时空格局及其对降雨的响应特征,可为揭示不同时间尺度流域降水变化下水源涵养演变规律提供科学依据。本研究以北部湾防城河流域为研究对象,基于水量平衡原理,应用SWAT模型探究水源涵养量的时空格局及其对降水的响应特征。结果表明: 防城河流域水源涵养量为1637.4 mm·a^-1,占年均降水量的50.7%。不同子流域的水源涵养变化量的差异明显,其中,森林植被覆盖度高、坡度较陡的子流域水源涵养量大,而其他土地利用类型(如田地、草地)、坡度较缓、人类活动强度大的子流域水源涵养量较低。在月尺度上,水源涵养量和水源涵养变化量均与流域降水呈现相似的变化特征。水源涵养变化量对次降水量的响应呈现两种类型:短期降雨(降雨持续时长≤2 d)与水源涵养变化量呈线性变化,中长期降雨(2 d<降雨持续时长≤10 d)与水源涵养变化量呈非线性曲线变化,且主要受到蒸散发等过程的影响。高频次短持续时间的降水事件相对于长持续时间的降水事件更有利于增加生态系统水源涵养。

黄河口咸淡水交互作用对芦苇湿地土壤有机碳空间分异的影响

于淼, 郭雪莲, 栗云召, 张昆, 杜朝红

2024, 35(2):  415-423.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.031

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河口湿地具有显著的咸淡水交互特征和长期持续的固碳能力。本研究以黄河口咸淡水交互区芦苇湿地作为研究对象,在弱强度交互区、中等强度交互区、较高强度交互区和高强度交互区布设60个研究点位,分析咸淡水交互作用对土壤有机碳空间分异的影响。结果表明: 黄河口咸淡水交互区芦苇湿地面积占比为17.8%,主要分布在弱强度交互区和中等强度交互区。咸淡水交互区芦苇湿地0～60 cm土层有机碳含量在1.09～3.65 g·kg^-1,有机碳密度在1.85～5.84 kg·m^-2,有机碳总储量为(17.32±3.64)×10⁴ t,有机碳含量与密度均随着咸淡水交互作用的增强而降低。咸淡水交互区分区间表层土壤有机碳含量差异显著,随着咸淡水交互强度的增大,表层土壤有机碳含量明显减低。有机碳密度与土壤有机碳、总氮、铵态氮及生物量呈显著正相关,而与盐离子、土壤容重、pH及电导率呈显著负相关。0～30 cm土层有机碳储量占0～60 cm土层有机碳储量的50.9%～64.2%,0～60 cm土层有机碳储量占0～400 cm土层有机碳总储量的19.1%～37.7%。研究结果可为准确评估河口湿地碳储量、提升碳汇功能及湿地管理提供科学依据。

光质对黄芩生长与生理生化特征的影响

杨颜萌, 张家兴, 李亚茹, 马靖然, 王铎, 靳占才, 谢路路, 邓娇娇, 叶吉, 于大炮, 王庆伟

2024, 35(2):  424-430.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.004

摘要 ( 42 )   PDF (2469KB) ( 0 )  

冠层光谱组成的差异显著影响着林下植物生长和功能性状的表达。本文采用全光谱、紫外-A(UV-A)辐射、蓝光、绿光、红光等不同LED定制光源对黄芩幼苗进行培养,研究林下药用植物黄芩生长、形态发育、生物量分配、生理特征以及主要次生代谢产物对不同光质的响应特征,旨在探究适合其产量与品质提升的最佳光环境,为林下药用植物资源开发利用提供科学参考。结果表明:与全光谱相比,UV-A显著降低了黄芩株高、地径、叶片厚度和叶面积比,以及各器官生物量;红光显著降低了黄芩地径、生物量、光系统Ⅱ的有效量子产量(Ф_PSⅡ)及总黄酮浓度;蓝光下黄岑的根长和总生物量显著增加,分别上升了48.0%和10.8%,而叶片数、叶绿素含量显著降低,降幅为20.0%和31.6%,其余主要生理生化性状均与全光谱下响应一致。蓝光在黄芩光合功能维持、生物量积累及次生代谢物合成方面起促进作用,而红光和UV-A在黄芩生理生化代谢过程方面具有明显的抑制作用。因此,黄芩种植可适当增加蓝光的配比,以提高其产量与品质。

外源褪黑素对盐胁迫下银杏幼苗渗透调节和抗氧化能力的影响

周丹, 李海燕, 王秀军, 李庆卫

2024, 35(2):  431-438.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.001

摘要 ( 48 )   PDF (2323KB) ( 0 )  

以4年生银杏幼苗为材料,进行不同浓度盐胁迫(50、100、200 mmol·L^-1)处理,叶片喷施和土壤浇灌外源褪黑素溶液(0、0.02、0.1、0.5 mmol·L^-1),研究外源褪黑素对盐胁迫下银杏幼苗渗透调节和抗氧化能力的影响。结果表明: 盐胁迫显著抑制银杏幼苗渗透调节和抗氧化能力,而在盐胁迫下施用适宜浓度(0.02、0.1 mmol·L^-1)的外源褪黑素能够促进植株生长,降低电解质外渗率,减少黄酮和丙二醛含量,促进叶片中过氧化物酶、超氧化物歧化酶(SOD)活性的提高,但高浓度(0.5 mmol·L^-1)外源褪黑素会进一步加剧氧化胁迫和渗透胁迫。0.02和0.1 mmol·L^-1外源褪黑素处理缓解了盐胁迫下银杏幼苗的渗透胁迫和氧化胁迫,且0.02 mmol·L^-1外源褪黑素处理对盐胁迫缓解效果最佳。地径、枝条宽度、枝条长度、电解质外渗率、SOD活性和黄酮含量可作为快速鉴定银杏受盐胁迫程度的关键指标。

光照和水分对四季米仔兰幼苗生长的影响

甘菲菲, 招礼军, 霍灿灿, 王晟

2024, 35(2):  439-446.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.013

摘要 ( 36 )   PDF (2538KB) ( 0 )  

四季米仔兰栽培历史悠久,是重要的造景树种。以1年生四季米仔兰幼苗为研究对象,设置3个光照处理(透光度为70%、50%、30%)和3个水分处理(田间持水量为70%、50%、30%),以透光度90%、田间持水量90%为对照,分析不同环境条件下四季米仔兰幼苗的生长状况和光合生理指标。结果表明: 干旱胁迫和遮光抑制四季米仔兰幼苗的生长,且干旱胁迫的影响大于遮光。随着土壤水分的减少,株高增量、地径增量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和叶绿素含量均显著降低,最大降幅分别为71.4%、81.2%、93.2%、71.5%、70.6%、30.4%;适当遮光(透光度50%)可缓解严重水分亏缺(田间持水量30%)对四季米仔兰幼苗生长的不利影响。透光度70%和田间持水量70%条件下株高增量、叶面积、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度最大。最大荧光、可变荧光、PSⅡ潜在活性、PSⅡ最大光能转化效率随着水分减少呈先上升后下降趋势。四季米仔兰幼苗能够通过调整生长、提高叶绿素含量和调节光合系统来维持光合作用以适应胁迫环境。透光度70%和田间持水量70%有利于四季米仔兰幼苗光合作用的发挥,对其生长有积极影响。

不同降水年型下耕作方式结合覆盖对旱地土壤物理性质和马铃薯产量的影响

马晓明, 李丹, 雷佳, 于婕, 王楠, 侯贤清, 魏娜, 李荣

2024, 35(2):  447-456.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.012

摘要 ( 38 )   PDF (2541KB) ( 0 )  

2018—2021年连续3年在宁夏南部旱作区开展大田定位试验,设置4种耕作方式(翻耕15 cm、深松30 cm、深松40 cm、深松50 cm)和3种覆盖措施(燕麦秸秆覆盖、塑料地膜覆盖、不覆盖),以翻耕15 cm不覆盖处理为对照,探讨不同降水年型下耕作方式结合覆盖对旱地土壤容重、团聚体含量、生育期土壤蓄水量和马铃薯产量的影响。结果表明: 与试验处理前相比,3年耕作结合覆盖均能有效降低0～60 cm土层土壤容重;同一耕作方式下,不同降水年型均以秸秆覆盖最佳;丰水年20、40 cm土层以深松30 cm覆盖秸秆处理最佳,60 cm土层以翻耕15 cm覆盖秸秆处理最佳,平水年和枯水年20、40、60 cm土层均以深松40 cm覆盖秸秆处理最佳。在0～20 cm土层,＞0.25 mm土壤团聚体含量3年均以深松40 cm覆盖秸秆处理最高;20～40 cm土层,丰水年以翻耕15 cm覆盖秸秆处理最高,平水年和枯水年以深松40 cm覆盖秸秆处理最高;在40～60 cm土层,丰水年、平水年、枯水年分别以翻耕15 cm覆盖地膜处理、深松30 cm覆盖地膜处理、深松30 cm覆盖秸秆处理最高,较对照分别显著提高18.8%、27.0%、35.8%。马铃薯关键生育期(现蕾至块茎膨大期)0～100 cm土层土壤蓄水量,丰水年以深松30 cm覆盖秸秆处理最佳,平水年和枯水年均以深松40 cm覆盖秸秆处理最佳,较对照分别显著提高19.4%、19.5%、23.7%。对于马铃薯产量,丰水年以深松30 cm覆盖秸秆处理最佳,平水年和枯水年均以深松40 cm覆盖秸秆处理最佳,较对照分别显著提高84.6%、81.7%、106.3%。相关性分析表明,土壤物理性质的改善可显著影响马铃薯产量,其中以土壤容重和现蕾期土壤蓄水量作用最显著;对不同降水年型下马铃薯产量与耕作深度间关系进行拟合发现,耕作深度为34.67～36.03 cm时,马铃薯可获得高产。可见,耕作方式结合覆盖可有效改善土壤物理性质,增加马铃薯生育期土壤蓄水量,从而显著提高产量,其中在丰水年采用深松30 cm覆盖秸秆处理,在平水年和枯水年采用深松40 cm覆盖秸秆处理可实现旱作区马铃薯增产。

黄河三角洲高效生态经济区生态系统服务权衡协同关系

路昌, 蔡雪芹, 郝灿书, 刘玉珍, 王之语, 马亚男

2024, 35(2):  457-468.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.026

摘要 ( 42 )   PDF (7470KB) ( 0 )  

探究黄河三角洲高效生态经济区生态系统服务权衡与协同关系,对区域生态系统服务功能分区和高质量发展具有重要的现实意义。本研究利用InVEST模型、空间自相关和权衡协同度(ESTD)模型,分析黄河三角洲高效生态经济区2000—2020年生境质量、碳储存、土壤保持、水源涵养和水质净化5种生态系统服务在乡镇尺度上的时空变化特征及其权衡协同关系。结果表明: 2000—2020年,研究区生境质量、碳储量和氮、磷输出量整体递减,土壤保持量和水源涵养量波动递增;生境质量呈现北高南低的分布格局,碳储存、氮、磷输出、土壤保持和水源涵养大致呈北低南高的格局。研究期间,研究区5种生态系统服务间在时间截面和时段上均以协同关系为主,但仍存在差异,在时间截面上协同关系主要存在于碳储存与其他服务之间,在时段上协同关系主要存在于生境质量与其他服务之间。研究结果可为黄河三角洲高效生态经济区生态系统服务的提升及生态系统功能分区提供理论指导与实践借鉴,并为国土空间格局优化提供基础支撑。

西北干旱区国土空间生态修复优先区识别——以黑河流域张掖市为例

窦寒梅, 赵锐锋, 陈喜东, 石晶, 王景发, 刘福寿

2024, 35(2):  469-479.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.025

摘要 ( 40 )   PDF (5006KB) ( 0 )  

基于整体保护与系统治理思维识别西北干旱区国土空间生态修复优先区,是筑牢国家生态安全屏障、推进国土空间生态文明建设的重要举措。本研究以典型西北干旱区城市——张掖市为例,采用生态服务功能重要性、电路理论、生态敏感性及生态退化评估等方法从生态网络内部缺陷和外部威胁两方面构建“生态网络-生态敏感性-生态退化”研究框架,识别西北干旱区国土空间生态修复优先区,并提出修复策略。结果表明: 张掖市生态修复优先区集中在生态脆弱且人类活动干扰强烈的河流沿岸人工防护林带及平原-荒漠-绿洲过渡带。研究区生态网络包括39个生态源地和99条生态廊道,高度敏感区和退化区面积分别为1595.40和6.65 km²。基于生态网络内部缺陷和外部威胁识别国土空间生态修复优先区31个生态夹点、7个障碍点及753.56 km²生态源地,这些区域向内关乎生态网络的连通,向外维持着生态系统稳定,是未来着重修复的区域。本研究遵循国土空间整体保护、系统修复理念,提出了综合生态网络内部缺陷和外部威胁的国土空间生态修复思路,可为张掖市生态系统综合管理及国土空间优化提供科学基础和决策依据。

城市生态绿楔土地利用变化及冷岛效应评估——以武汉市为例

刘慧民, 钱文琦, 唐路嘉, 巫溢涵, 曾佳颖

2024, 35(2):  480-488.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.019

摘要 ( 36 )   PDF (2468KB) ( 0 )  

建设城市生态绿楔,发挥其冷岛与通风降温作用以有效减缓热岛效应,是提升城市适应气候变化能力的重要抓手。对生态绿楔的保育情况及其冷岛效应开展动态化监测与周期性评估,是保障其热岛减缓效益的关键手段。本研究基于多源遥感数据,利用马尔可夫转移矩阵、土地利用动态度、土地利用程度综合指数等方法对2013、2020年武汉市六大生态绿楔的土地利用变化情况进行系统分析,并对生态绿楔的地表温度及其冷岛效应变化特征展开评估。结果表明: 2013—2020年,武汉市生态绿楔存在大量生态用地被建设用地侵占的情况,其中,水域面积下降最大。随着生态绿楔持续被侵蚀,六大绿楔地表温度均呈现上升趋势,同时,生态绿楔的冷岛效应也呈现减弱趋势。六大绿楔中,大东湖、汤逊湖和武湖生态保育程度较好,土地利用变化速度较慢、整体开发程度较低;青菱湖、后官湖保育程度一般;受武汉市西进政策影响,府河建设开发强度较高,水域占比下降程度(7.1%)、升温幅度(3.00 ℃)及冷岛效应影响距离缩减(210 m)均为六大绿楔中最高。研究结果可为面向热岛减缓的武汉市生态绿楔专项规划制定与管理等提供科学依据。

不同等级道路对生态网络的影响——以福州市为例

贾丁一, 郭荣朋, 丘伟国, 巫志龙, 林森, 胡喜生

2024, 35(2):  489-500.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.023

摘要 ( 29 )   PDF (3984KB) ( 0 )  

道路的扩张导致生态网络破碎化加剧及其景观连接度受阻,科学分析不同等级道路对景观连接度及生态网络的影响对指导道路规划和生态保护具有重要意义。本研究以福州市为研究区域,基于2020年道路网络、土地覆盖类型、数字高程模型等数据,运用形态学空间格局分析和电路理论在不同物种扩散距离(1、3、5、10 km)范围内进行生态网络构建,并在景观-斑块-廊道尺度分析不同等级道路(高速公路、城市快速路、一级公路、二级公路)对景观连接度的影响。结果表明: 在景观尺度,整体景观连接度与物种扩散距离呈显著正相关,其中,高速公路、城市快速路、一级公路、二级公路均在10 km物种扩散距离范围内导致整体景观连接度的下降率最低,分别为15.6%、5.3%、1.5%、5.2%;在斑块尺度,在不同等级道路的比较中,高速公路在1、5 km物种扩散距离范围内导致斑块连接度的下降率最大,一级公路在3、10 km物种扩散距离范围内导致斑块连接度的下降率最大;在廊道尺度,城市快速路在5 km物种扩散距离范围导致整体最低成本路径的成本加权距离、整体最低成本路径的成本加权距离与其长度之比、整体有效阻力和廊道总长度的上升率最高,分别为43.4%、33.2%、57.3%、7.3%。随着物种扩散距离的增加,重要性高的斑块从北部、中部、西北部地区缩减至北部地区,导致物种的生存空间减少,而关键廊道从西北部和南部地区逐渐向中部地区延伸。研究结果可从整体角度指导福州市生态网络的构建与优化,为土地资源利用有限背景下的生物多样性保护、生态修复和道路网络规划提供科学依据。

食碎屑动物通过摄食更多高质量的凋落物促进混合分解效应

蔡肖凌, 杨光蓉, 冯莹, 沈蓉, 赵亮, 林敦梅

2024, 35(2):  501-506.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.002

摘要 ( 26 )   PDF (648KB) ( 0 )  

为探究凋落物混合对凋落物分解速率的影响以及食碎屑动物在凋落物混合分解中的作用,利用室内微宇宙试验,研究了食碎屑动物(等足类)对化学质量差异较大的两种凋落物(香樟和白兰)混合分解的影响。结果表明: 经过100 d的分解,凋落物混合分解的平均分解率为52.1%,小于白兰凋落物的平均分解率(62.6%),显著大于香樟凋落物的平均分解率(33.6%)。添加等足类动物显著提高了凋落物的分解速率,香樟凋落物、白兰凋落物及两者混合的分解率分别提高14.4%、20.1%、22.1%。没有等足类动物参与凋落物混合分解时,混合分解效应不显著,等足类动物的参与显著促进了凋落物的混合分解效应,混合效应值为8.6%。食碎屑动物不仅提高了凋落物分解速率,还通过摄食更多化学质量更高的凋落物促进凋落物的混合分解效应。

江西省赣州市南康区松材线虫病发生特征

袁佳玉, 熊立, 吴志伟, 朱诗豪, 康平, 李顺

2024, 35(2):  507-515.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.030

摘要 ( 31 )   PDF (1681KB) ( 0 )  

松材线虫病是我国南方森林面临的主要灾害之一。本文基于野外调查和高分一号(GF-1)卫星WFV影像数据,采用随机森林模型构建松材线虫病空间识别模型,探究地形、人类活动和林分因子等对病害发生的影响,监测病害空间分布,并采用空间自相关性分析评估江西省赣州市南康区松材线虫病发生特征。结果表明: 构建模型对松材线虫病的识别效果良好(AUC值=0.99,总体精度=0.96),可以实现对区域松材线虫病空间分布情况的有效监测;归一化差异绿度指数(NDGI)、距高速公路的距离、归一化植被指数(NDVI)是重要的建模因子;空间自相关性分析表明,松材线虫病的发生存在明显的空间正相关性即空间聚集性特征;南康区松材线虫病高发生区集中于赤土乡、朱坊镇和十八塘乡,低发生区集中于蓉江街道附近;分析变量的边际效应发现,离高速公路远、离县道近的低海拔地段是松材线虫病易发区域。研究结果可服务于区域松材线虫病分布的快速监测,对该病害防治和管理具有一定的指导意义。

温度和初始pH对生物结皮中4种优势蓝藻生长的影响

王一帆, 李璇, 罗珊珊, 黄卓超, 丁真玉珍, 周楠, 赵允格

2024, 35(2):  516-522.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.028

摘要 ( 31 )   PDF (2271KB) ( 0 )  

生物土壤结皮对干旱半干旱地区生态环境健康及可持续发展有重要意义。具鞘微鞘藻、伪枝藻、念珠藻和鱼腥藻是生物结皮中蓝藻的优势种,对其大规模培养有着广阔的应用前景。以4种蓝藻为材料,采用室内液体培养方法,研究了5个温度(10、20、25、30、35 ℃)和5个溶液初始pH(4、6、8、10、12)对4种藻生物量和溶液pH的影响。结果表明: 在20 ℃以下温度培养,供试4种藻生物量增长缓慢,在25～35 ℃下4种藻均能正常生长,其中25和30 ℃下藻类生物量增长最快。不同藻种的最适培养温度略有区别,伪枝藻和念珠藻最适培养温度为25～30 ℃,具鞘微鞘藻和鱼腥藻为30 ℃。供试4种藻对溶液pH有极强的调节能力,均能够在5个初始pH环境中进行增殖,在初始pH为4的培养环境下能达到最大生物量和比生长速率,在初始pH为12下生物量和比生长速率最低。研究为生物结皮中优势藻的扩繁提供了科学依据。

综合述评

地表水体溶解氧异常机理及修复调控研究进展

汪佳佳, 马香娟, 郑亨, 余舒景, 许海, 冯华军

2024, 35(2):  523-532.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.029

摘要 ( 36 )   PDF (1694KB) ( 0 )  

溶解氧是衡量地表水环境质量的重要指标之一。近年来,溶解氧异常已经成为地表水水质异常的主要因素之一,并导致生物多样性减少、水环境质量下降、富营养化加重、温室效应加剧等系列生态环境问题。因此,解析溶解氧异常机理并提出针对性的策略修复对科学实施水污染治理和水生态系统修复具有重要意义。本文总结和阐述了氧的溶解度、复氧速率、水体耗氧对地表水体溶解氧浓度变化影响及其异常机理,总结了污染源控制、人工增氧、水生态系统重构等溶解氧异常的修复调控方法,提出地表水溶解氧预警和调控是未来的研究热点,应将研究重心放在制定时空差异化的地表水环境质量标准、搭建流域溶解氧实时空间立体监测体系、建立生态系统标准流程和技术规范3个方面。

“城市-街区”尺度下绿地景观格局对雨洪滞蓄效能的影响研究进展

黎贝, 焦胜, 周敏, 周媛

2024, 35(2):  533-542.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.022

摘要 ( 34 )   PDF (1664KB) ( 0 )  

在雨洪灾害频发和存量规划的背景下,阐明不同尺度下城市绿地景观格局与雨洪滞蓄效能间的关系与机制,成为实现有限城市绿地的最大雨洪滞蓄效能并提高城市防洪能力的关键科学问题。本文系统归纳了城市和街区尺度下绿地景观格局对雨洪滞蓄效能的影响要素、作用机制和尺度差异。并基于研究结论差异致因和研究不足,指出未来应增加流域尺度研究、拓展三维绿地景观格局的研究,还应分别聚焦城市和城郊区域,针对不同雨洪敏感区和街区结构,建立具有雨洪过程指示意义的研究指数集合,以定量揭示城市和街区尺度的绿地景观格局对雨洪过程作用机理,为城市规划及城市雨洪安全格局构建提供理论指导。

农业灌溉和施肥在陆面过程模型中的参数化方法研究进展

王菲, 周梓涵, 韩冬锐, 王猛, 魏清岗, 骆秀斌, 高瑞, 张卓然, 方经春

2024, 35(2):  543-554.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.021

摘要 ( 27 )   PDF (886KB) ( 0 )  

全球气候变化和人口激增背景下,灌溉和施肥成为保证粮食产量的重要途径,同时也深刻改变着陆地生态系统水循环、能量流动和物质循环过程。在陆面过程模型(LSM)中耦合灌溉和施肥方案对清晰把握陆-气相互作用、保障全球粮食安全有重要意义。本文分别回顾了灌溉和施肥(氮肥)在LSM参数化过程中的3个关键参量(方式、用量和时间)的表达方法,指出了当前受到灌溉和施肥关键参量高时空分辨率数据匮乏的影响,LSM中的灌溉和施肥方案与实际农业生产方式有所偏离,难以充分反映灌溉和施肥对粮食产量、生态环境和局部气候的影响。最后,提出了LSM中灌溉和施肥方案的未来优化方向: 1) 考虑作物间的水分需求差异,对灌溉阈值进行差异化设置,正确评估不同作物的水资源消耗总量和强度;2) 充分利用施肥灌溉的地面观测记录和日益丰富的区域格网数据,发展更加贴合实际农业操作的参数化方案,准确揭示灌溉和施肥的经济、生态和气候等效应;3) 综合作物类型、物候阶段、土壤基础肥力等因素,发展施肥诊断方案作为模型的补充方案,提升模型在氮肥数据匮乏地区的应用性和模拟准确性。

冬小麦越冬期壮苗评价方法与指标研究进展

蔡洪梅, 王菲菲, 王捧娜, 唐志伟, 黄伟祥, 郑宝强, 李金才, 陈翔

2024, 35(2):  555-563.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.011

摘要 ( 31 )   PDF (1154KB) ( 0 )  

全球气候变化带来的冬前极端气候灾害已严重影响小麦的壮苗形成。培育壮苗是实现小麦高产高效优质的前提。小麦壮苗培育主要与种子质量、秸秆还田质量、整地质量、播种质量、水肥运筹以及气象因子等密切相关。实际生产中影响小麦壮苗培育的首要因素是种子质量和耕作措施,其优劣决定了小麦出苗的质量;其次是气象因子,决定了小麦幼苗的生长速度和光合生产。前人就小麦壮苗培育与苗情评价已进行了大量的研究。本文重点从冬小麦壮苗评价方法与指标、评价标准的历史变迁以及培育壮苗的主要技术措施4个方面进行对比与总结分析,并对未来小麦壮苗培育与评价方法进行展望,旨在推动冬小麦壮苗评价方法的进一步完善,促进冬小麦幼苗的分类管理、精准指导与精细服务,实现科技壮苗。

我国近海生态环境灾害发生的生源要素驱动机制及健康调控

邢建伟, 宋金明, 袁华茂, 李学刚, 段丽琴, 曲宝晓, 王启栋, 马骏, 王越奇, 戴佳佳

2024, 35(2):  564-576.  doi:10.13287/j.1001-9332.202402.018

摘要 ( 33 )   PDF (1377KB) ( 0 )  

近几十年来,我国近海生态环境在气候变化和高强度人类活动等多重压力下发生重大变化,以赤潮和绿潮为代表的有害藻华发生次数和规模呈快速增长态势,同时海水低氧和酸化等环境问题也日渐突出,迫切需要探明海洋生态环境灾害的发生机制和防治措施。本文首次阐明“海洋生态环境灾害”概念的内涵,并从营养物质外源输入、海洋有机质矿化分解与营养盐再生、近海水体营养盐结构异常等方面系统阐释了我国近海生态环境灾害发生的生源要素驱动机制,指出日益增强的人类活动引发的陆源营养物质输入剧增以及生源要素入海后的复杂生物地球化学循环过程共同导致近海生态环境灾害的频发。在此基础上,结合本领域最新研究进展,提出了基于海水生源要素管理的近海生态环境健康调控思路。即基于陆海一体化战略,通过技术手段,从陆源减排、海岸带缓冲和近海治理链条式降低陆源污染物特别是无机氮的排放强度,并通过人为调控技术促进近海海水营养盐结构的正常化,从而达到降低和控制近海生态环境灾害发生的目的,改善和提升近海生态环境质量。