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2025年 第36卷 第11期    刊出日期：2025-11-18

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第36卷第11期目录

2025, 36(11):  0-0. 

摘要 ( 32 )   PDF (16716KB) ( 4 )  

专家见解

基于感知方式现代化的和谐式生态系统管理范式

马克明

2025, 36(11):  3231-3236.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.033

摘要 ( 44 )   PDF (797KB) ( 1 )  

实现人与自然和谐共生的现代化是当前生态文明建设的核心内容。生态学是生态文明建设的重要科学基础,亟待探索如何加强人对自然感知与调控的新途径,从而为实现人与自然和谐共生的现代化贡献新理论和新方法。充分利用现代科技赋能人体感官,生态学正以感知方式现代化的形式快速拓展,为人类深刻感知自然提供了若干新途径,逐步实现学科发展的现代化。基于这一态势,本文认为生态学需要改变当前从自然保护出发的适应性生态系统管理范式,通过建立新的科学方法体系,对人与自然关系进行更加精准的互馈式调控。提出从人体感官满意度出发、以生态系统服务为纽带、综合考虑供需平衡与投入产出,将人体各种感官体验与生态系统各项服务全方位交叉互联,精准调控人与自然关系的和谐式生态系统管理范式。这一新范式的建立既取决于现代科技如何促进生态学的未来发展,又需要从自然科学到社会科学的多学科交叉融合,还有赖于政府部门的广泛实践。

研究论文

不同季节气象干旱对紫果冷杉径向生长的影响

张幸子, 王冰心, 郭明明

2025, 36(11):  3237-3244.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.008

摘要 ( 63 )   PDF (1666KB) ( 4 )  

为探究不同季节气象干旱对树木径向生长的影响,以四川省米亚罗林区海拔3400、3800和4000 m的紫果冷杉为研究对象,基于树木年轮宽度指数及标准年表,分析紫果冷杉径向生长与气候因子的相关性及其对不同季节(1998年春季、2008年夏季、2003年春季及夏季)气象干旱的抵抗力、恢复力和韧性。结果表明: 低海拔(3400 m)紫果冷杉树轮宽度年表与前一年9月到当年6月的帕默尔干旱指数(PDSI)呈显著正相关,与当年1月的平均最高气温呈显著负相关;中、高海拔(3800、4000 m)紫果冷杉树轮宽度年表与当年4月的PDSI和降水量呈显著正相关。3个海拔紫果冷杉径向生长对春夏季连续干旱和春季干旱的抵抗力显著低于夏季干旱,且中、高海拔对春夏季连续干旱的韧性(0.95、0.94)显著低于春季干旱(1.13、1.23)和夏季干旱(1.17、0.99)。春夏季连续干旱下,低海拔的抵抗力(0.57)显著低于高海拔(0.78);而其恢复力和韧性显著高于高海拔,中海拔的抵抗力亦显著低于高海拔;春季干旱下,低、中海拔的抵抗力和韧性显著低于高海拔;夏季干旱下,低、高海拔的恢复力和韧性显著低于中海拔。紫果冷杉径向生长受春夏季连续干旱的影响最严重,低海拔种群干旱抵抗力较弱,而高海拔种群受限于恢复力不足,导致其生长韧性显著低于低海拔种群。

无人机LiDAR点云密度对长白落叶松人工林地上生物量估计的影响

丁静宇, 刘鑫, 董利虎, 郝元朔

2025, 36(11):  3245-3255.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.003

摘要 ( 42 )   PDF (2881KB) ( 2 )  

人工林生物量的精准估算对于科学经营管理森林、支撑我国“双碳”目标具有重要意义。传统地面调查方法存在效率低、覆盖局限等瓶颈,无人机激光雷达(UAV-LiDAR)技术通过高精度三维点云数据为森林地上生物量估算提供了新途径。本研究选取孟家岗林场112块长白落叶松人工林固定样地,设置200点·m^-2至0.5点·m^-2共9个密度,经重复随机脉冲抽样生成子集,提取冠层高度和冠层覆盖度,建立森林地上生物量估算模型,分析点云密度对指标稳定性、模型参数及预测精度的影响。结果表明: 点云密度从200点·m^-2降至0.5点·m^-2时,冠层高度和冠层覆盖度的均值保持高度一致,但其重复抽样随机误差增加,冠层高度标准差的均值从0.012 m增至0.261 m,冠层覆盖度标准差的均值从0.0008增至0.0167;密度降低引发地上生物量模型的结构性偏移,同时模型参数不确定性逐渐扩大;预测精度的均方根误差(RMSE)和偏差(Bias)逐渐增加,且RMSE和Bias重复抽样的标准差也呈现逐渐扩张趋势;112块样地的地上生物量预测均值稳定,但是重复预测标准差从0.26 Mg·hm^-2升至5.26 Mg·hm^-2。点云密度降低会显著降低森林地上生物量估算精度与稳定性,将点云密度维持在20点·m^-2以上时,RMSE可控制在16%以内。本研究为无人机LiDAR数据采集与地上生物量估计提供了有利参考。

土壤增温对中亚热带格氏栲天然林细根化学计量学特征的影响

黄锦学, 吴帆, 梁天豪, 傅贺菁, 景陈鸿, 杨智杰, 熊德成

2025, 36(11):  3256-3264.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.001

摘要 ( 49 )   PDF (2259KB) ( 1 )  

为探究全球增温对森林生态系统的影响,本研究在福建三明开展格氏栲天然林野外原位土壤增温(0,+4 ℃)试验,采用内生长环法探究增温在雨季(5月)和旱季(11月)对天然林吸收根和运输根的碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)化学元素及其计量比特征的影响。结果表明: 雨季增温后,吸收根和运输根C、N、P、K、Ca、Mg含量和N/P均无显著变化,但运输根C/N和吸收根Ca/Mg分别显著增加40.0%、82.7%。旱季增温后,吸收根C、N、P和K含量分别显著降低10.8%、34.8%、37.3%、58.8%,C/P显著增加43.8%;运输根C、N、P和Mg含量分别显著降低4.2%、27.0%、28.7%、20.0%,C/N显著增加30.0%;而吸收根和运输根Ca、N/P和Ca/Mg均没有显著变化。增温对旱季的细根化学元素和计量特征的影响大于雨季,在雨季对照和增温处理均表现为受P或者N+P养分的共同限制,而旱季2种处理均受到N的限制。增温处理2种类型细根K和Ca之间表现出显著负相关关系,吸收根C、N、C/P与土壤温湿度间表现出显著的正相关关系。综上,雨季增温后细根会维持养分的稳定吸收,而旱季增温会影响根系对土壤中主要养分元素的吸收;增温并未明显改变天然林植物的养分限制状况,但通过对土壤温湿度的影响显著影响根系的化学计量特征。

干旱对毛竹林根际土微生物碳利用效率的影响

毛忆莲, 葛晓改, 薛旭鹏, 徐荣, 王小明, 周本智

2025, 36(11):  3265-3276.  doi:10.13287/j.1001-9332.202510.010

摘要 ( 46 )   PDF (4693KB) ( 2 )  

明确干旱对土壤微生物组成及其碳利用效率(CUE)的影响,有助于揭示干旱对毛竹土壤微生物结构和功能的影响机制。本研究用顶棚法模拟干旱,以2019—2023年间生的毛竹为研究对象,分别测定对照和干旱处理下毛竹根际土壤化学性质、酶活性及微生物群落结构和多样性,并计算根际土壤微生物CUE。结果表明: 与对照相比,干旱处理下2年生毛竹根际土壤pH值、总氮、有效氮、有效磷和阳离子交换量分别显著降低4.8%、33.5%、38.2%、33.0%和24.6%;2年生和4年生毛竹有机碳分别显著降低38.6%和28.4%,而3年生毛竹易氧化有机碳显著增加21.6%。根际土壤酶活性对干旱的响应呈现竹龄分异: 1～4年生毛竹β-葡糖苷酶活性显著降低54.0%～78.1%;1年生毛竹亮氨酸氨基肽酶活性提高40.7%;酸性磷酸酶活性在1年生和3年生毛竹中分别显著降低24.2%和35.6%,而2年生毛竹显著增加44.2%。干旱导致各竹龄根系土壤微生物生物量碳均显著降低,以1年生毛竹降幅最大,达46.3%;1～4年生毛竹土壤微生物生物量氮降低5.8%～33.7%,且1～3年生毛竹降低显著。干旱处理显著降低1年生毛竹根际土壤细菌Shannon和Simpson指数(降幅11.3%和38.7%)及真菌Chao1和Ace指数(降幅23.0%和22.5%),但对其他竹龄土壤微生物α多样性无显著影响。门水平上,所有龄组土壤中细菌变形菌门丰度均降低,放线菌门丰度均升高;真菌中子囊菌门丰度普遍增加。干旱下各竹龄毛竹根际土壤微生物CUE均较对照增加,增幅4.9%～23.1%,其中1年生毛竹最高。结构方程模型表明,土壤微生物CUE主要受土壤养分含量、氮循环相关酶活性及微生物群落组成变化的直接影响,并受到土壤pH值的间接调控。综上,干旱通过改变土壤化学性质和酶活性显著影响微生物群落组成,并提高土壤微生物CUE,该效应随竹龄增加而减弱。

帽儿山地区水曲柳纤维解剖特征对气候变化的响应

刘烨, 王希刚, 曾凡锁, 詹亚光, 赵海峰, 汤莹, 辛颖

2025, 36(11):  3277-3286.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.005

摘要 ( 44 )   PDF (4451KB) ( 1 )  

水曲柳是东北地区优良用材树种,其木质部纤维解剖特征是木材性能的重要体现。本研究以帽儿山实验林场水曲柳种源实验林为对象,采用树木年轮学、木材解剖学方法研究水曲柳全材和早晚材的纤维解剖特征对气候变化的响应。结果表明: 帽儿山地区水曲柳幼树有10年左右的快速生长期,水曲柳的年轮宽度、纤维细胞数量和纤维细胞总面积自2003年波动上升,2011年达到峰值,此时水曲柳年轮宽度为3749.59 μm,木纤维细胞数量为3750,木纤维细胞总面积为760388.85 μm²。水曲柳全材、早晚材纤维解剖特征间相关性整体一致,年轮宽度与纤维细胞数量和纤维细胞总面积均呈显著正相关。水曲柳早材宽度、纤维细胞数量和纤维细胞总面积主要受降水的限制,与当年3月降水呈显著负相关,与当年4月降水呈显著正相关,与当年6月温度呈负相关。晚材宽度、纤维细胞数量和纤维细胞总面积与9月最低温和降水量呈显著负相关,与9月最高温呈显著正相关。低温事件下水曲柳全材宽度、纤维细胞数量和纤维细胞总面积分别显著下降19.7%、24.2%和22.0%,低温事件后其恢复力分别为1.14、1.14和1.26。帽儿山地区的水热条件共同影响水曲柳早晚材宽度和纤维细胞的生长,低温事件会显著降低水曲柳的纤维细胞数量和纤维细胞总面积,进而影响其径向生长,但水曲柳在低温事件后具有很好的恢复能力。

长白落叶松节子纵向生长模拟及其抽样策略

李泽霖, 贾炜玮, 赵国强

2025, 36(11):  3287-3295.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.006

摘要 ( 27 )   PDF (1261KB) ( 1 )  

节子是木材中常见的缺陷,其尺寸对木材的力学性能和外观质量具有重要影响。为揭示节子纵向生长规律,本研究以黑龙江省孟家岗林场的27株人工长白落叶松为对象,基于1137个节子样本数据模拟节子沿树干的纵向生长,构建节子宽度预测模型,并对其进行抽样策略分析。结果表明: 在7种常用的生长模型中,Hossfeld模型为最优基础模型,在其基础上引入树木水平与节子水平变量后构建再参数化模型,进一步引入随机效应建立混合效应模型。混合效应模型的拟合效果最佳,R²提高至0.6051,RMSE降低至2.3865,显著优于再参数化模型。使用4种抽样策略对混合模型进行校正,抽样策略对混合模型的预测精度具有重要影响,其中方案2(在树干上部随机抽取7个节子)的预测效果最佳。参数结果表明,节子宽度随分枝着生高度和分枝角度的增大而增大,而随长白落叶松高径比的增大而减小。推荐在林业管理中使用混合模型,在树干上部抽取7个节子预测节子宽度,并优先对树干上部的枝条进行整枝,以有效减少节子宽度,提高木材质量。

川东岩溶槽谷区天池湖流域表土孢粉与现代植被的关系

韩莎, 蒋勇军, 郝秀东, 田兴, 欧阳绪红, 秦琳娟, 韦嘉胜, 戴涛

2025, 36(11):  3296-3304.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.004

摘要 ( 25 )   PDF (848KB) ( 1 )  

表土孢粉与现代植被的对应关系,是利用化石孢粉重建古植被与古环境的重要基础。本研究以川东岩溶槽谷区天池湖流域为研究区,探讨耕地、撂荒地、灌丛、混交林、竹林、柚子园和李子园7种土地利用类型的孢粉组合与现代植被的对应关系。结果表明: 天池湖流域孢粉组合中,针叶树花粉占比(57.1%)最高,草本植物花粉占比(25.7%)次之,蕨类孢子占比(22.8%)较低,阔叶树花粉占比(17.2%)最少。阔叶树花粉占比与研究区典型植被亚热带常绿阔叶林存在偏差,可能与高产量花粉对低产量花粉的稀释作用及花粉自身特性有关。不同土地利用类型表土孢粉组合与现生植被在建群、优势种上对应关系较好,表土孢粉组合能较好地反映母体植被的组成。主成分分析表明,孢粉组合能有效区分7种土地利用类型,其中耕地、竹林与禾本科、苋科的对应关系较差,可能与耕作过程的干扰以及竹林林下腐殖质层较厚有关。表土孢粉的代表性因种/属不同而有差异,松属花粉具有超代表性,而落叶栎类、禾本科代表性较低。不同土地利用类型的平均孢粉浓度具有显著差异,表明在一定程度上孢粉浓度可以反映人类活动强度。天池湖流域表土孢粉组合基本反映了现代植被的整体面貌特征,孢粉组合的解释需综合考虑土壤侵蚀、孢粉保存条件等各种因素的影响。

西方植物学家在中国西南地区的植物采集活动(1840—1949年)

钟小雪, 吴仁武, 聂文彬, 柳嘉琛, 胡旭浩, 包志毅

2025, 36(11):  3305-3314.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.009

摘要 ( 29 )   PDF (2340KB) ( 1 )  

自19世纪以来,随着西方植物学考察活动向亚洲腹地延伸,中国西南地区逐渐成为植物采集的重要区域,然而,当前对于该区域的相关植物采集活动仍缺乏系统性的量化分析。本研究梳理了8位著名西方植物学家于1840—1949年间在中国西南地区的植物采集活动,以及所采集的植物类群分布特征。结果表明: 本研究共涉及植物标本56273份,隶属于304科1742属7940种。在时间上,采集量在19世纪末至20世纪初的30年间达到高峰;在空间上,采集集中于横断山区和云贵高原等中高海拔地区。采集最多的为杜鹃花科、蔷薇科、菊科等植物。西方植物学家在中国西南地区的植物采集活动为植物分类学研究提供了重要的标本资源,也为推动区域植物多样性保护提供了科学参考。

内蒙古中部草地地上生物量时空变化及其驱动因素

张深林, 吴田军, 韩玲, 王刘华, 孙海莲

2025, 36(11):  3315-3326.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.007

摘要 ( 37 )   PDF (4297KB) ( 2 )  

内蒙古中部草原生态系统是中国北方生态安全屏障的重要组成部分。本研究以内蒙古中部草地为对象,整合草地样方实测数据、遥感影像及环境变量,基于机器学习算法构建草地地上生物量估算模型,生成2000—2020年高分辨率草地地上生物量空间分布数据,并结合趋势分析与地理探测器方法,分析草地地上生物量的时空变化特征及驱动因素。结果表明: 在多种机器学习模型中,梯度提升机(GBM)算法表现最优,其决定系数(R²)、平均绝对误差(MAE)及均方根误差(RMSE)分别为0.58、42.40 g·m^-2和56.99 g·m^-2。2000—2020年间,研究区草地地上生物量整体上呈波动上升趋势,多年平均值为148.72 g·m^-2,空间上呈现西北低、东南高的分布格局。77.9%的区域草地地上生物量有所增加,仅0.3%的区域显著退化。因子探测表明,年降水量、生长季降水量、土壤氮和土壤有机碳含量是草地地上生物量空间分异的主要驱动因子,且因子间交互作用均呈增强效应。研究结果可为该地区草地资源的管理及可持续发展提供科学依据。

修复措施对中国退化草地土壤有机碳组分的影响

郭子华, 郝欢欢, 马洁, 周澳, 崔清亮, 陈晓鹏, 赵祥

2025, 36(11):  3327-3338.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.002

摘要 ( 39 )   PDF (3112KB) ( 0 )  

补播、施肥和围封是常见的退化天然草地修复措施,土壤有机碳组分是衡量退化草地恢复过程中碳周转与固持的核心指标,明确不同修复措施对土壤有机碳组分的差异化影响,可为草地修复措施的选择提供科学依据。本研究整合73篇文献269对数据,分析了补播、施肥和围封3种修复措施对我国天然草地土壤有机碳组分的影响。结果表明: 补播显著增加草地土壤总有机碳18.7%、可溶性有机碳12.4%和易氧化有机碳17.7%;施肥显著增加土壤易氧化有机碳15.5%和轻组有机碳11.5%,但显著降低微生物生物量碳15.5%;围封显著增加土壤可溶性有机碳12.7%、微生物生物量碳17.8%和颗粒有机碳14.7%,但显著降低土壤轻组有机碳含量9.7%。不同环境条件下补播均显著提升土壤有机碳含量,围封显著提升土壤微生物生物量碳,施肥对土壤有机碳组分的影响则呈现出较强的不确定性。相关性分析表明,随土壤总有机碳含量增加,土壤可溶性有机碳、轻组有机碳、矿质结合有机碳显著增加,但微生物生物量碳、易氧化有机碳和颗粒有机碳无显著变化;土壤含水量与铵态氮含量是影响退化草地恢复过程中土壤有机碳变化的关键因素。

华东南不同稻作模式的生态效率

彭清霞, 林志敏, 陈贵, 苏凯, 林文雄

2025, 36(11):  3339-3352.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.012

摘要 ( 24 )   PDF (5183KB) ( 1 )  

本研究以杂交稻、常规水稻品种为材料,于2021—2022年开展了再生稻、单季稻和双季稻3种稻作模式的田间试验,采用密闭静态暗箱温室气体收集、生命周期评价等方法,从产量及其物质分配、温室气体排放、碳氮足迹和碳收支平衡等多维度评估不同稻作模式的生态效率差异。结果表明: 再生稻模式两年平均产量和日均产量最高,双季稻模式产量其次,日均产量最小,单季产量最低,日均产量位居第二。再生稻模式的再生季稻不同部位非结构化合物(NSC)的转运量及转运率显著高于其头季稻、单季稻以及双季稻模式的早稻和晚稻,其对籽粒产量形成的贡献两年各器官平均为7.5%,分别比其头季稻提高19.9%和12.8%,比双季早稻和晚稻提高67.0%和77.0%。与单季稻和双季稻模式相比,再生稻模式2021和2022年CO₂排放强度分别降低2.3%～725.0%和6.8%～732.6%,CH₄排放强度分别降低31.2%～751.8%和27.6%～746.4%,N₂O排放强度分别降低7.4%和4.6%,资源利用效率提高23.5%～24.6%和57.4%～57.5%,日均经济效益提高36.0%～35.7%和81.9%～101.9%。2021和2022年,再生稻模式碳足迹比单季稻分别提高31.2%和11.2%,比双季稻分别降低19.1%和28.2%;氮足迹比单季稻分别提高44.2%和46.8%,比双季稻分别降低10.1%和15.4%。再生稻、单季稻和双季稻的碳收支盈余量分别为24623.5、13342.6和23772.2 kg CO₂-eq·hm^-2。可见,再生稻模式,特别是再生季稻具有较高日均产量和较低的单位产量温室气体排放强度,实现了产量与碳盈余的高度协同,是华东南产区兼具生态效率与环境友好的稻作模式。

苏州稻作系统土壤-作物硅素动态及循环通量特征:多轮作模式的对比分析

黄思华, 濮励杰, 谢佳逸, 葛云

2025, 36(11):  3353-3366.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.013

摘要 ( 29 )   PDF (3765KB) ( 1 )  

稻田土壤-作物系统硅(Si)素相互转化加速了生物地球化学Si循环进程,已经成为影响陆地生态系统Si库出口的重要因素。为揭示稻作系统的Si循环过程及其对耕作管理方式的响应,本研究对苏州典型稻作系统(水稻-油菜轮作、水稻-小麦轮作、水稻-小麦/油菜交替轮作、水稻-养殖综合系统)的土壤Si营养状况和水稻Si累积开展为期3年(2020—2022年)的原位监测,评估了系统内部土壤、作物Si库储量以及年内系统Si收支水平和交换通量。结果表明: 轮作周期内,研究区各稻作系统土壤活性硅库和总硅库的储量均呈现水稻生育期内显著下降,至成熟收割时达到低谷,之后呈波动回升趋势;作物Si固定量介于(431.65±115.73)～(670.33±211.07) kg·hm^-2·a^-1,主要由水稻贡献(88.0%～100%),轮作和休耕下不同作物组合以及土壤有效Si水平是导致各系统间生物硅年产量差异的关键因子。苏州稻作系统的Si输入量为(61.34±11.26)～(130.36±30.55) kg·hm^-2·a^-1(灌溉+降雨),Si输出量为(149.20±47.30)～(231.22±83.23) kg·hm^-2·a^-1(作物收获),Si循环通量为(296.60±74.55)～(462.52±139.26) kg·hm^-2·a^-1(作物残余物还田);从作物Si素利用的角度,土壤Si库对作物Si累积的贡献最大,占比为74.3%～89.5%,其次是灌溉,占比为11.7%～25.7%。总体来看,研究区各稻作系统均处于Si净流失的状态,短期土壤有效Si库和无定形Si库储量略微降低,而长期效应表现为净输出量越高的系统土壤活性Si储量越低,建议采取适当的保硅策略来降低稻田土壤活性Si的耗竭速率。

氮磷运筹对土壤酶活性、养分供应和小麦产量的影响

靳海洋, 赵宇浩, 李春苗, 王家瑞, 杜思梦, 何宁, 郑飞, 李向东

2025, 36(11):  3367-3377.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.015

摘要 ( 24 )   PDF (523KB) ( 2 )  

为探明不同生育时期氮磷运筹对土壤养分转化供应和小麦产量形成的调控效应,在开封龙亭和周口郸城两个试验点,在总施氮、磷量相同的条件下设置4个不同氮磷施肥次数处理:底肥(50%)和拔节肥(50%)2次施氮+底肥1次施磷(对照,2N1P),底肥(50%)、拔节肥(30%)、开花肥(20%)3次施氮+底肥1次施磷(3N1P),底肥(50%)、拔节肥(50%)2次施氮+底肥(70%)、拔节肥(30%)2次施磷(2N2P),底肥(50%)、拔节肥(30%)、开花肥(20%)3次施氮+底肥(70%)、拔节肥(30%)2次施磷(3N2P),研究氮磷运筹对土壤酶活性、土壤养分含量、小麦干物质积累及产量的影响。结果表明:与2N1P处理相比,3N2P处理显著提高了越冬期、拔节期、开花期土壤β-1,4-葡萄糖苷酶和纤维二糖水解酶活性,2N2P处理显著提高了拔节期、开花期、成熟期土壤亮氨酸氨基肽酶和磷酸酶活性;3N2P处理显著提高了拔节期、开花期土壤有效磷含量,2N2P处理显著提高了开花期土壤有效磷含量;3N2P处理显著提高了开花期和成熟期干物质积累量,增幅为14.3%～25.7%;2N2P和3N2P处理显著提高了小麦籽粒产量,其中3N2P处理提高幅度最大,增幅为7.8%～10.8%。综上,氮肥分2～3次施用、磷肥分2次施用,尤其是3次施氮2次施磷,可促进土壤养分转化供应和小麦花前花后干物质积累,提高小麦籽粒产量。

有机肥替代化肥对旱作饲用玉米产量及农田CO₂排放的影响

杨通, 谢军红, 汤昕悦, 田野, 魏瑞芳, 张康康, 王婷婷, UMAR, Daraz

2025, 36(11):  3378-3386.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.014

摘要 ( 33 )   PDF (1962KB) ( 0 )  

全膜双垄沟播玉米是黄土高原半干旱区典型高产模式,探寻有利于作物增产与CO₂减排的有机肥替代化肥比例对饲用玉米生产具有重要意义。本研究基于黄土高原半干旱区有机肥替代化肥饲用玉米定位试验,设置不施氮肥(S₁)、单施化肥(S₂,无机氮200 kg·hm^-2)、25%有机肥替代化肥(S₃,有机氮25%＋无机氮75%)和50%有机肥替代化肥(S₄,有机氮50%＋无机氮50%)4个处理,于2023—2024年测定了饲用玉米干物质积累、土壤呼吸、产量和农田CO₂排放量,分析了碳排放效率和碳平衡状况。结果表明: 有机肥替代化肥较单施化肥增加了饲用玉米灌浆期和成熟期的干物质积累,其中S₃和S₄处理灌浆期平均干物质积累量分别较S₁增加了88.0%和79.1%,较S₂增加了79.1%和6.4%;收获期分别较S₁增加了81.3%和78.7%,较S₂增加了15.3%和13.6%。合理的有机肥替代化肥显著增加了饲用玉米产量,其中S₃处理2023、2024年分别较S₁和S₂增产84.9%、9.9%和140.1%、17.9%,较S₄处理增产18.1%、14.5%。饲用玉米生育期农田呼吸速率及处理间的差异均大于休闲期,有机肥替代化肥较单施化肥提高了土壤呼吸速率,且有机肥替代比例越高土壤呼吸速率越大,其中S₃和S₄处理周年平均呼吸速率较S₁分别增加46.3%和53.9%,较S₂分别增加5.4%和10.9%;总CO₂排放量较S₁分别增加43.9%和51.9%,较S₂分别增加5.7%和11.5%;合理的有机肥替代化肥提高了碳排放效率,其中S₃处理碳排放效率最高,较S₁和S₂提高了42.7%和7.7%,较S₄提高了18.8%。综上,25%有机肥替代化肥有效促进了饲用玉米灌浆期和成熟期的干物质积累,协同提高产量和农田碳排放效率,具有较强的碳汇效应,可作为一种“碳友好型”施肥方式在黄土高原半干旱区全膜双垄沟播饲用玉米生产中应用。

青山湖源头流域景观格局对河流总氮浓度的影响

杨紫清, 徐佳妮, 邢梦潇, 刘东鑫, 王成, 邬建红, 何圣嘉, 姜培坤

2025, 36(11):  3387-3396.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.025

摘要 ( 27 )   PDF (2770KB) ( 1 )  

研究江河源头流域景观格局与水质的关系,有助于制定可持续景观发展政策以保护水源区水质。本研究以青山湖源头流域为研究对象,基于2023—2024年间流域内25个水质监测断面的数据,采用偏最小二乘法(PLSR)、非参数突变点分析和bootstrap方法,定量评估景观格局对丰水期、平水期和枯水期河流氮营养盐浓度的影响。结果表明: 研究区不同子流域景观优势度和景观破碎度差异较大;景观空间负荷对比指数(LWLI)>0.50的高值区主要分布在“源”景观面积占比大的低海拔缓坡区域,<0.10的低值区主要分布在以林地为主的中高海拔山区。最优PLSR模型分别解释了丰水期、平水期和枯水期总氮(TN)浓度变异的60.6%、69.7%和78.3%。变量重要性(VIP)分析结果表明,LWLI是全年影响TN浓度变化的关键景观因子;建设用地占比主要影响丰水期TN浓度;草地占比和最大斑块指数在平水期影响较大;林地占比则在枯水期影响较大。LWLI和建设用地占比对TN浓度有正效应,而草地占比、最大斑块指数和林地占比对TN浓度有明显的负效应。当LWLI值超过0.35时,丰水期河流中TN浓度突变的累积概率超过95.0%,河流水质恶化的风险加剧。优化景观格局可有效控制非点源污染,从而改善源头流域的水质。

水生植物促进反硝化并抑制氨挥发: meta分析

郑可祯, 潘永春, 佘冬立, 黄艺华, 赵君涵, 孙枭沁, 王洪德

2025, 36(11):  3397-3407.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.032

摘要 ( 29 )   PDF (1159KB) ( 1 )  

为阐明浅水生态系统中水生植物对反硝化与氨挥发的调控效应及其环境驱动机制,本研究基于2007—2024年间发表的35篇文献中的421组试验数据,以无水生植物为对照,采用meta分析方法系统评估水生植物对反硝化和氨挥发的调控效应及其关键驱动因素。结果表明: 水生植物可通过根系分泌有机物质、改善底质环境和提供微生物栖息基质等显著促进反硝化(提升99.2%),其中浅水湖泊和漂浮植物的促进效果最明显,分别提升265.4%和213.6%。水生植物通过根系吸收NH₄⁺-N、形成物理隔膜和分泌有机酸等显著抑制氨挥发(降低31.8%),以人工湿地和沉水植物的抑制效应最强,氨挥发速率分别降低38.7%和60.9%。水生植物对反硝化和氨挥发的调控效应受环境因子显著影响。中性至弱碱性pH(7～8)、较高温度(>20 ℃)、较高浓度NO₃^--N(> 1 mg·L^-1)和高浓度溶解性有机碳(DOC)(>10 mg·L^-1)条件显著增强了水生植物对反硝化的促进作用,而高浓度NH₄⁺-N(>50 mg·L^-1)、高浓度溶解氧(DO)(>5 mg·L^-1)、低浓度NO₃^--N(<1 mg·L^-1)及较低浓度DOC(2～10 mg·L^-1)显著削弱该效应。水生植物对氨挥发的抑制效应在较高温度(>20 ℃)下显著增强,而在酸性条件(pH<7)、较低温度(<20 ℃)及较低浓度NH₄⁺-N(<50 mg·L^-1)下显著减弱。综上,浅水生态系统中水生植物能够通过多种机制显著促进反硝化、抑制氨挥发,且受环境因素的调控,该结果可为生态系统氮污染治理和水体生态修复提供科学依据。

东北地区不同生态系统蒸腾蒸散比的时空变化特征及驱动因素

王井利, 张永胜, 于文颖, 蔡福, 陈妮娜, 严国锋, 赵一瑾

2025, 36(11):  3408-3418.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.021

摘要 ( 30 )   PDF (6452KB) ( 2 )  

蒸腾蒸散比(T/ET)表征植被蒸腾在蒸散发中所占的比例,对理解植被蒸腾在生态系统水循环过程中的作用具有重要意义。本研究利用多源数据,分析了2001—2020年东北地区森林、农田、湿地3类生态系统T/ET的时空变化特征以及驱动因素。结果表明: 2001—2020年,研究区森林、农田、湿地生态系统T/ET的年际变化整体呈微弱上升趋势,年上升速率分别为0.0006、0.0037、0.0009。T/ET在生长季均表现为单峰状态,即5月开始上升,7、8月达到峰值,之后开始下降。森林、农田、湿地生态系统T/ET表现为上升趋势的区域面积占比分别为59.7%、84.7%、55.1%。在生长季,研究区东南部森林生态系统、中部农田生态系统、南部湿地生态系统T/ET均高于其他地区的同类生态系统。3类生态系统T/ET变化的主导生物驱动因子均为总初级生产力(GPP)、日光诱导叶绿素荧光,但不同生态系统存在一定差异: 森林生态系统中,相对湿度、降水、最低温度的解释力高于其他环境因子;农田生态系统中,饱和水汽压差、相对湿度、降水的影响更显著;湿地生态系统T/ET主要受净辐射、降水、最低温度的影响。影响不同生态系统T/ET变化的生物与环境因子组合中,总初级生产力和相对湿度是解释力最强的组合。

金沙江流域植被时空演变特征及对气候因子的响应

张文杰, 赵乾佐, 崔磊, 李冲, 张璇, 程红光

2025, 36(11):  3419-3430.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.023

摘要 ( 30 )   PDF (2627KB) ( 0 )  

植被是生态系统的重要组成部分,是能量流动及物质循环的纽带。研究植被动态变化及其对气候因子的响应,对于陆地生态系统保护具有重要意义。本研究选取金沙江流域为研究区,基于2001—2022年归一化植被指数(NDVI)、降水、气温数据,利用Mann-Kendall趋势检验和Sen's斜率分析探究了流域内植被覆盖的变化趋势和空间分布特征,利用偏相关分析讨论了植被对气温和降水的滞后响应,以及不同土地类型响应的滞后差异。结果表明: 2001—2022年,金沙江流域植被覆盖呈现整体向好趋势,NDVI的增长速度为0.002·(10 a)^-1;植被变化的空间分异性特征明显,植被显著改善区域占流域面积的25.4%;研究区域NDVI均值与海拔之间呈显著负相关,相关系数为-0.76。金沙江流域气候呈干热发展趋势,流域平均NDVI对降水的响应约滞后1个月,对温度呈现出即时响应的特点。耕地和灌木区植被覆盖增加,草地和林地区则保持稳定。草地NDVI与降水和温度的相关性均最高,林地对于二者的相关性均最低。不同土地类型NDVI对降水和温度响应的滞后性有差异,耕地、草地和灌木对降水响应滞后时间为1个月,林地则表现为即时响应;耕地和林地对温度表现为即时响应,而草地和灌木的滞后时间差异较大。本研究结果可为该流域的生态保护和资源管理提供科学依据,研究方法对其他地区的植被演变研究具有参考价值。

基于多元小波相干的异龙湖流域极端气候指数与大气环流模态关系

包宁颖, 宋维峰, 胡彦婷, 张亚丽, 郭雨桐, 李杰, 龚云辉

2025, 36(11):  3431-3442.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.022

摘要 ( 24 )   PDF (5556KB) ( 0 )  

异龙湖是云南九大高原湖泊之一,属于典型的高原浅水湖泊,易受气候变化的影响,研究其极端气候变化对区域生态安全和社会发展具有重要意义。基于异龙湖流域1979—2023年的逐日气象数据,采用一元线性回归模型、Mann-Kendall趋势检验、小波变换相干分析和多元小波相干分析等方法分析异龙湖流域极端气候变化的趋势及其与环流模态的关系。结果表明: 1979—2023年,研究区降雨强度增加,气温呈显著升高趋势,表现出明显的暖湿化特征。太平洋年代际涛动(PDO)和北大西洋涛动(NAO)强度越高,异龙湖流域出现强降水事件频率越高;东大西洋/西俄罗斯遥相关模态(EA/WR)增强时,异龙湖流域气候会趋向湿润发展,同时伴随降温;厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)增强时,异龙湖流域气候趋向高温干燥。异龙湖流域不同极端气候指数的变化受不同环流模态组合协同影响。多元小波的显著相干面积(PASC)表明,三模态组合(PDO-NAO-EA/WR)主导了持续干燥日数(PASC=26.1%)、持续湿润日数(PASC=22.5%)、冷昼日数(PASC=20.5%)、夏季日数(PASC=18.7%)、暖夜日数(PASC=13.5%)、暖昼日数(PASC=10.6%)的变化;四模态组合(PDO-NAO-EA/WR-ENSO)主导了冷夜日数(PASC=11.0%)变化,而单日最大降水量、暴雨日数、强降水量和降水强度在多大气环流模态组合下的PASC没有显著差异。

基于生态系统固碳服务流的福建省横向生态补偿

黄纪星, 刘婉仪, 林金煌, 戴永务, 黄衍, 欧阳友全

2025, 36(11):  3443-3456.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.028

摘要 ( 26 )   PDF (7259KB) ( 0 )  

构建科学的生态补偿机制是协调区域生态保护与社会经济发展的重要途径,对实现生态系统服务的可持续利用具有重要意义。本研究基于多源遥感数据,定量测度福建省生态系统固碳服务的供给量和需求量,并综合利用供需比、冷热点分析和断点-场强模型,分析2000—2020年福建省生态系统固碳服务流的流向、流速及流量的空间流动特征,进而结合支付能力和支付意愿量化生态补偿金额。结果表明: 2000—2020年间,福建省生态系统固碳服务的供给量和需求量均呈显著上升趋势,其中,供给量呈西北高、东南低的分布趋势,而需求量的空间分布呈现出相反的基本态势。研究期间,福建省生态系统固碳服务的主导供需匹配模式为供需错配,且期间供需错配状况有所加剧,其中,沿海地区的生态系统固碳服务多呈现低供-高需以及高供-高需的供需赤字现象,而其余辖区则多呈现高供-低需的供需盈余现象。2020年,研究区生态系统固碳服务的供给区与需求区的县域数量比例为9:32,呈西供给、东输入的空间格局,供给区碳流出总量为4264107 t,其中,碳流出最多的为漳平市,碳流入最多的为长泰区。福建省生态系统固碳服务的支付区应支付给受偿区的金额为1.82亿元,实际共支出9116万元,其中,长泰区实际支出最多,漳平市实际收入最多。

黄河三角洲高效生态经济区生态网络构建与评价

朱亚杰, 栗云召, 刘言智, 唐紫微, 闫畅, 白云逸, 于君宝, 杨继松

2025, 36(11):  3457-3466.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.027

摘要 ( 27 )   PDF (1978KB) ( 0 )  

在经济发展和城镇扩张的背景下,生境斑块破碎化有加剧趋势,合理构建生态网络可以连接区域破碎的生境斑块、改善景观连通性、提升生态系统服务能力、促进生态系统健康发展。本研究采用形态学空间格局分析和景观连通性分析方法筛选生态源地,借助最小成本阻力模型叠加多因子构建生态阻力面,结合电路理论提取生态廊道、夹点及障碍点,按照“源地-廊道-节点”的范式构建了黄河三角洲高效生态经济区的生态网络,并对生态网络进行了结构和韧性分析。结果表明: 研究区共识别出41处生态源地,总面积为2994.45 km²。提取出21条一级生态廊道、26条二级生态廊道及18条三级生态廊道,长度共计1655.42 km,平均长度25.46 km。识别出生态夹点127处,面积共32.92 km²,生态障碍点20处,分别对应需重点开展生态保护和生态修复工作的区域。研究区生态网络闭合度指数为0.74,连接度指数为2.32,连通度指数为0.83,网络结构比较完善。生态网络连通稳健性和脆弱稳健性的初始值分别为0.98和0.42,边失效比率45%、节点失效比率20%是该区域网络功能稳定的临界值。本研究结果对黄河三角洲高效生态经济区景观破碎化治理、生物栖息地保护、生态安全格局构建具有重要的指导价值,并为生态网络评价研究提供了思路和参考。

楚雄彝族自治州景观生态风险评价和生态安全格局构建

陈昆仑, 林如梦, 陈恁宇, 何丽娜, 何清俊

2025, 36(11):  3467-3478.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.026

摘要 ( 26 )   PDF (5046KB) ( 0 )  

探讨金沙江流域干热河谷区域的景观生态风险和生态保护修复对策,对进一步推动长江经济带高质量发展具有重要意义。本研究以楚雄彝族自治州为研究区,通过InVEST和Zonation模型评价景观生态风险、判断其生态本底状况,并结合干热河谷区域生态特点构建生态安全格局以指导生态修复策略的制定,从而保障区域生态安全。结果表明: 研究区生态风险呈现斑块状镶嵌、局部集聚的格局,高风险斑块集中在干热河谷区和城市扩展区,低风险区主要在山地林区。面积阈值设定为5 km²,得到生态源地154个,占全州总面积的19.5%,主要分布在林地面积较大的哀牢山、百草岭和乌蒙山。生态廊道241条,总长度2779.49 km,呈四周短、中部长的分布状况;生态夹点173个,总面积57.87 km²,最大夹点面积为13.44 km²;生态障碍点101个,总面积172.14 km²,主要分布在铁路、高速公路等人类活动影响较大的区域;以生态源地为基础,根据生态廊道的连通方向并结合生态阻力面进行分区,构建了“三区、四带、多点”的生态安全格局,并提出对应的生态修复策略。本研究结果可为楚雄州生态保护和可持续发展提供理论支持,并能为干热河谷地区生态保护修复提供参考价值。

基于服务协同视角的延安市多源地识别及生态安全格局构建效能对比

池葆春, 杨力, 朱宗斌, 姚龙杰

2025, 36(11):  3479-3489.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.024

摘要 ( 22 )   PDF (3683KB) ( 0 )  

在多重生态系统服务需求增长和空间冲突加剧的背景下,如何构建具备协同性和可持续性的生态安全格局,已成为生态保护和国土空间治理的核心议题。当前研究中源地识别方法多基于简易等权叠加或熵权叠加方法,虽具一定实用性,但较难促进多服务协同效率提升并弱化权衡冲突。为此,本研究引入基于多情景调节的序位加权平均(OWA)模型,构建了一种面向服务协同效率提升的生态安全格局优化方法。以西北典型生态脆弱区延安市为例,评估6类生态系统服务(生境质量、产水量、土壤保持、碳储量、文化美学、防风固沙),并设置7种风险偏好情景,识别最优协同源地;结合Conefor和Linkage Mapper模型构建不同方案下的生态安全格局,从源地保护效率和廊道拓扑结构两方面对OWA协同型、简易叠加型、熵权叠加型3类生态安全格局的效能表现进行测试。结果表明: OWA协同型方法在2000和2020年均展现出更低的服务权衡度、更高的平均保护效率以及更优的网络连通结构,明显优于传统源地叠加方法。OWA协同型方法的平均保护效率在2000和2020年均保持领先,并在黄土高原地区关键的防风固沙和碳储量等生态系统服务上表现突出;在网络结构上,OWA协同型的闭合度和节点连接效率亦整体高于对照方案,体现出更强的稳定性和容错能力。研究结果可为生态系统服务冲突背景下的源地识别和空间格局优化问题提供新思路,并能为生态修复优先区划定及国土空间生态修复规划提供理论指导和应用参考。

九龙江北溪流域鱼类群落时空动态及其驱动因子

石智宁, 屈霄, 熊芳园, 刘晗, 阳敏, 刘丽华, 辛未, 许文锋, 陈宇顺

2025, 36(11):  3490-3500.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.035

摘要 ( 28 )   PDF (2422KB) ( 2 )  

九龙江北溪流域地处典型的亚热带季风气候区,水文节律显著,关于其鱼类群落结构在时间与空间上的变化特征及其驱动机制仍缺乏系统研究。为掌握九龙江北溪流域鱼类群落的时空动态特征及其驱动因子,本研究于2021年3月(春季,枯水期)及9月(秋季,丰水期)在北溪流域18个样点开展了鱼类群落调查。结果表明: 全年共采集鱼类58种,隶属于4目16科49属。所获鱼类以鲤科鱼类为主,其次为爬鳅科以及鰕虎鱼科。春季优势种有齐氏罗非鱼、子陵吻鰕虎鱼和尼罗罗非鱼;秋季优势种为齐氏罗非鱼和尼罗罗非鱼。在季节上,春季(枯水期)的物种丰富度、Shannon指数显著低于秋季(丰水期)。在空间上,干流鱼类丰度显著低于支流。基于转换的冗余分析模型发现,水深、溶解氧为影响九龙江北溪流域枯水期鱼类丰度、生物量格局的关键环境因子;水温、溶解氧、高锰酸盐指数为影响九龙江北溪流域丰水期鱼类丰度、生物量格局的关键环境因子。本研究揭示了九龙江北溪流域鱼类群落的时空格局特征及其影响因素,为亚热带地区河流鱼类多样性保护和生态系统健康维护提供了科学依据。

综合评述

洞庭湖流域陆地生态系统碳汇研究现状及展望

陈名, 李忠武, 聂小东, 王诗兰, 冉凤维, 陈玥

2025, 36(11):  3501-3511.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.010

摘要 ( 52 )   PDF (919KB) ( 3 )  

陆地生态系统固碳增汇被认为是抵消全球碳排放、减缓气候变化最有效的措施之一。与区域陆地生态系统相比,流域陆地生态系统通常具有更为复杂的水文过程、高强度的人类活动干扰以及独立完整的生态系统。作为我国最典型的流域陆地生态系统之一,洞庭湖流域陆地生态系统碳汇的不稳定性高,同时碳汇潜力巨大。本文围绕洞庭湖流域陆地生态系统碳汇的时空格局、碳储量、增汇潜力及其固碳稳定性等方面,综述了其研究现状并提出未来研究展望。目前,该流域陆地生态系统碳汇的计量与监测主要依赖传统模型,存在验证标准不统一、精度较低以及忽视人为干扰等局限性;数据来源多限于土地利用与遥感影像数据,普遍存在分辨率不足、数据更新不及时等问题,导致碳汇计量结果差异很大。总体上,森林生态系统是流域内最主要的碳汇贡献者,而农田和湿地生态系统则呈现出较大的增汇潜力。未来研究应重点关注流域内复杂的水文情势和区域特色,开发耦合流域水文过程与生物地球化学循环过程的碳循环模型,系统评估和量化流域内人类活动对生态系统碳汇的影响机制,以更准确评估洞庭湖流域陆地生态系统的碳汇功能、增汇潜力及其多尺度驱动机制,为我国“双碳”目标的实现提供科学支撑。

间作调控土壤团聚体结构及功能的研究进展与展望

李铭恩, 赖泽婷, 田纪辉

2025, 36(11):  3512-3522.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.011

摘要 ( 31 )   PDF (1402KB) ( 1 )  

团聚体是土壤结构的基本单元,对土壤生态功能的维持起重要作用。间作在促进土壤团聚体形成与稳定方面具有巨大潜力,但间作系统对团聚体结构与功能的影响机制尚缺乏总结。本文总结了影响土壤团聚体形成的根际过程,梳理了根系结构与形态、根系分泌物、根际微生物、土壤动物和根际物理过程对土壤团聚体形成的影响及作用机理,探讨了间作通过影响根系结构与形态、根系分泌物和根际微生物驱动土壤团聚体形成的潜在过程与机制,综述了间作对不同粒级团聚体有机碳、养分含量及有效性和微生物群落特征的影响,最后对间作调控土壤团聚体结构与功能的研究方向进行了展望,尤其在间作调控土壤团聚体形成过程的定量化研究、间作对团聚体水平功能微生物群落的影响及调控机制、间作对土壤团聚体结构影响的空间和时间尺度,以及基于大团聚体定向培育的间作技术与模式研发等方面还有待加强。

耐寒溶磷微生物解磷机制及生态功能

杨贵巧, 詹娟, 张胜, 王健美, 庞学勇

2025, 36(11):  3523-3534.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.050

摘要 ( 28 )   PDF (2031KB) ( 1 )  

磷是植物生长的必需营养元素,在能量传递与物质合成中起关键作用。土壤有效磷匮乏是制约农业发展和生态修复的重要因素。低温胁迫不仅阻碍植物生理代谢,还通过降低土壤酶活性等途径抑制土壤磷活化。耐寒溶磷微生物(PSM)因其低温适应性与溶磷能力,可实现土壤难溶磷的生物活化、缓解植物寒冷胁迫及促生,有效缓解植物磷需求。本文综述了耐寒PSM的种类分布、耐寒与解磷机制,阐述其在土壤磷循环、微生物互作及植物生长等方面的生态功能,探讨了耐寒PSM在寒区农业可持续发展和生态修复中的应用潜力,提出了PSM在菌株资源开发、分子机制解析及田间应用优化等方面的研究方向,为寒区土壤磷资源高效利用提供支持。

微/纳米塑料的降解机制与微生物治理研究进展

常潇, 刘倩, 孙梦瑶, 钟荣珍

2025, 36(11):  3535-3548.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.034

摘要 ( 32 )   PDF (2594KB) ( 0 )  

微/纳米塑料因其环境持久性和潜在生态毒性,已成为全球关注的新兴污染物。本文综述了其生成途径与微生物降解机制,并对微生物治理应用潜力进行了评估。微/纳米塑料的非生物降解过程主要包括光氧化、热裂解、机械破碎、水解及臭氧氧化降解。微生物通过分泌解聚酶将高分子聚合物逐步降解为低聚物和单体,并最终完成对微/纳米塑料的生物矿化过程。微/纳米塑料的微生物治理技术主要包括利用耐高温菌开展超高温堆肥处理,以及通过基因工程改造菌株,使其具备合成微/纳米塑料降解酶的能力。然而,这些技术目前仍面临降解效率低、环境适应性差和工程化放大困难等瓶颈问题。未来研究需加强针对风化/老化条件下塑料的试验模拟,重点挖掘和利用极端环境微生物,并开发基于合成生物学改造与优化的降解酶系。同时,应推动其与固废或污泥处理过程的耦合应用与规模化验证,以期为微/纳米塑料污染治理提供技术支撑。

技术方法

腹泻性贝毒纳米金标记探针酶联免疫检测技术

赵芮, 韩蕾, 刘昭, 张培培, 梁玉波

2025, 36(11):  3549-3556.  doi:10.13287/j.1001-9332.202511.031

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腹泻性贝毒(DSTs)是由海洋中有毒藻产生的一类脂溶性毒素,其主要组分为大田软海绵酸(OA)、鳍藻毒素-1(DTX-1)和鳍藻毒素-2(DTX-2),可通过食物链在贝类体内累积,人类食用有毒贝类会对健康产生不良影响,开展腹泻性贝毒检测可有效保障我国食品安全。本研究依据直接竞争酶联免疫技术(ELISA)原理,参考种子生长法,利用纳米金颗粒(AuNPs)制备纳米金棒,并与大田软海绵酸抗体-辣根过氧化物酶(OA-HRP)偶联合成纳米探针,建立纳米金棒标记-OA-HRP直接ELISA检测技术。该项技术具有明显检测优势,检出限为2.32 ng·mL^-1,定量限为2.97 ng·mL^-1,样本加标回收率为85.2%～117.8%,批内、批间变异系数均低于20%;该技术对大田软海绵酸(OA)、鳍藻毒素-1(DTX-1)和鳍藻毒素-2(DTX-2)显示出良好的特异性,与其他6种脂溶性毒素——原多甲藻酸(AZA-1、AZA-2、AZA-3)、扇贝毒素-2(PTX-2)、虾夷扇贝毒素(YTX)和类虾夷扇贝毒素(hYTX)无交叉反应,且与液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)的测定结果具有较好的相关性。本研究建立的纳米金棒标记-OA-HRP直接ELISA技术明显提高了DSTs的检测灵敏度,可用于海产品DSTs的快速定量检测分析,具有重要的应用前景。