研究背景全球变暖正在加速高寒地区冻土退化，也在改变河流的来水方式。青藏高原是世界上最大、海拔最高的多年冻土区，也是众多河流的重要源区。随着冻土活动层加深、季节性冻融过程增强，地表水、土壤水和地下水之间的联系被重新塑造，河流径流来源也随之发生变化。已有研究表明，降水、融雪水、土壤水和地下水是高寒河流的主要补给来源。但在冻融交替过程中，这些水源如何进入河道？不同阶段由谁主导补给？哪一层土壤水贡献更大？这些问题仍缺乏清晰的定量认识。近日，北京师范大学李小雁老师团队以青海湖流域最大的入湖河流——布哈河流域为对象，结合氢氧稳定同位素、水文气象观测和MixSIAR混合模型，系统解析了冻融过程中高寒河流径流来源组成及其输送路径变化，为理解气候变暖背景下高寒流域水循环响应提供了新的证据。 图1.图(a)、(b)和(c)分别展示了QTP和QLB的位置，以及BRB内采样点的空间分布和多年冻土的分布情况。研究方法研究区位于青海湖最大的入湖河流——布哈河流域。研究团队建立了系统的水文观测网络，结合2024年水文气象观测数据，并在2025年5——10月采集降水、河水、地下水及0–90 cm之间三个分层土壤水样品。通过测定δ²H和δ¹⁸O稳定同位素，并引入MixSIAR贝叶斯混合模型，定量解析了不同水源对河流径流的贡献比例；冻融期划分依据日尺度的气温和地温：融化期：日最高气温和土壤温度 ...
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2026
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氮肥增产背后的地下水风险氮肥是保障粮食安全的关键。然而，全球氮肥的平均利用率仅为30%-50%，大量未被作物吸收的氮素通过径流和淋溶进入土壤和地下水，引发一系列生态环境问题。铵态氮（NH₄⁺-N）和硝态氮（NO₃⁻-N）是土壤和地下水中最主要的无机氮形态。其中，NO₃⁻-N由于溶解度高、迁移性强，成为地下水氮污染的主要形式。不同施氮量如何改变土壤和地下水中NH₄⁺-N、NO₃⁻-N的分布？氮素主要滞留在哪些土层？作物不同生育期是否存在地下水氮素升高风险？环境因子又如何调控氮素转化与迁移？围绕这些问题，宁夏大学钟艳霞老师团队在中国西北旱区玉米种植区开展了连续两年的田间定位试验，系统分析不同施氮量下土壤—地下水系统中NH₄⁺-N和NO₃⁻-N的动态变化，为旱区农田氮肥管理与地下水污染防控提供了科学依据。相关成果发表在《Applied Water Science》。两年田间定位试验追踪氮素迁移（1）研究区域：位于宁夏北部，属于典型温带半干旱荒漠区；（2）实验设计：设置4个施氮水平：CK：0 kg·hm⁻²（不施氮）；F1：100 kg·hm⁻²（低氮）；F2：200 kg·hm⁻²（中氮）；F3：300 kg·hm⁻²（高氮）；每个处理3次重复，共12个小区。氮肥（尿素）分5次施用：播前、分蘖期、拔节期、抽雄...
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研究背景天然湿地是重要碳库。长期淹水环境减缓了有机质分解，使大量碳储存在土壤中，因此湿地在全球碳循环与温室气体调控中具有关键作用。但随着土地开发与粮食生产扩张，越来越多天然湿地被开垦为水田。这不仅改变土地类型，也会重塑土壤水分、氧化还原状态和微生物群落，进而影响甲烷（CH₄）与二氧化碳（CO₂）的排放。那么，湿地变水田后，生态系统碳收支会如何变化？这种变化由环境直接驱动，还是受微生物调控？近日，延边大学朱卫红老师的研究团队以图们江流域的天然湿地及其转变的水田为研究对象，系统评估了湿地转水田对CH₄和CO₂通量及土壤微生物群落的影响，旨在揭示农业开垦导致的湿地碳排放风险。研究成果发表于《Ecological Processes》期刊。为什么关注“湿地改水田”？湿地是“水文—土壤—微生物—碳循环”高度耦合的生态系统。长期淹水形成的厌氧环境既有利于有机碳保存，也促进产甲烷过程，使湿地成为重要的CH₄排放源。天然湿地转为水田后，耕作、排水、施肥和单一种植会改变土壤环境与微生物群落，进而影响CH₄和CO₂通量。已有研究表明，湿地改水田通常会降低CH₄排放，但可能增加CO₂释放，其背后的微生物调控机制仍有待明确。 图1.研究区域概况：景新湿地的地理位置（a）、土地利用（b）。研究方法（1）研究区位于中国吉林省珲春市东南部图们江流域敬信湿地及其周边改造水田，以天然湿地为对照，以由湿地开垦形成的水...
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研究背景海洋漂浮碎片是全球海洋环境治理中的重要污染问题。其在海面长期迁移和聚集，不仅威胁海洋生物与生态系统健康，也可能影响航运安全和近岸经济活动。由于漂浮碎片分布范围广、时空变化快，传统人工巡查、船舶观测和现场拍摄难以满足大范围、快速化监测需求。遥感技术为其监测提供了新路径，但不同材质碎片的光谱特征差异明显，且容易与背景海水和大型漂浮藻类混淆，限制了遥感识别的准确性与稳定性。基于此，南京信息工程大学孙德勇老师团队从多类型漂浮碎片的高光谱响应特征入手，结合卫星影像，构建了面向海洋漂浮碎片快速识别的遥感检测方法，为海洋污染监测、漂浮垃圾识别及海洋环境管理提供了新的技术支撑。相关成果发表在《Ecological Indicators》期刊。 图1. (a) 实验设备设计图；(b) 实验设备实物图；(c)-(y) 覆盖率。研究方法（1）研究设计：选取泡沫板、PVC浮标、PP塑料瓶和木板四类典型海洋漂浮碎片，利用ASD FieldSpec地物光谱仪开展室内控制实验，获取不同材质碎片及背景水体的高光谱反射特征；配置含海盐、叶绿素a和悬浮泥沙的模拟海水背景，并调控漂浮碎片在水面的覆盖比例，分析不同覆盖度下漂浮碎片的光谱响应变化；（2）数据分析及应用验证：在实测光谱基础上，研究利用混合光谱模型模拟不同覆盖度下的水面反射特征，并进一步构建漂浮碎片识别方法。随后，研究将该方法应用于温州近海、中沙群岛附...
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研究背景在森林生态系统中，氮（N）和磷（P）是影响植物生长与养分循环的关键元素。树木获取养分主要依赖两种途径：一是通过细根从土壤中吸收，二是从衰老叶片中回收并再利用。前者代表外部获取，后者体现内部节约。二者之间的权衡，是植物维持养分稳态的重要策略。然而，在氮沉降增加和林分持续发育的背景下，不同林龄森林如何调整这种权衡，仍有待深入认识。近日，山西农业大学郭晋平老师团队在《BMC Plant Biology》期刊上发表的论文对此进行了深入探讨。研究团队以华北地区重要树种——油松（Pinus tabuliformis）为对象，系统揭示了林分发育与氮沉降交互作用下，树木氮磷利用策略的动态变化规律。 图1.研究区域。研究方法研究在山西关帝山森林区孝文山林场开展，选取了42年、55年和65年三个林龄的天然油松林分，设置5个氮添加水平（0、5、10、15、20 g N·m⁻²·yr⁻¹），每个处理3次重复；测量指标及数据分析：不同组织（针叶、枝条、细根）的N、P含量及N:P 比；养分回收效率（NRE）：从衰老针叶中回收N、P的能力；养分获取能力（NAC）：细根从土壤中获取N、P的能力；植物综合N:P比（INPS）：通过主成分分析整合针叶、枝条和细根的N:P比，反映植物整体的养分限制状况；在该研究中，研究人员采用Smartchem 450全自动化学分析仪对...
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研究背景毛竹（Phyllostachys edulis）是亚热带森林生态系统中的重要物种，兼具经济价值与生态功能。但单一毛竹林长期发展易面临土壤养分循环受限、地力下降和生产力衰退等问题。相比之下，毛竹—阔叶混交林有助于改善土壤环境、提升林分稳定性和生产力。但若缺乏有效管控，毛竹可通过地下茎快速扩张，改变群落结构并抑制阔叶树更新。由此，一个关键问题值得关注：毛竹入侵如何影响阔叶树的水分与养分获取，并维持二者的短暂共存？近期，南京林业大学的姜老师团队在《Catena》上发表了研究，团队以毛竹入侵麻栎（Quercus acutissima）阔叶林为对象，结合稳定氢氧同位素、根系生物量调查、土壤水分与养分分析，系统揭示了毛竹入侵过程中植物水分利用策略与地下生态位竞争机制。 图1.研究区样地设置及样点分布。研究方法研究设计：研究在长三角生态定位观测站进行，研究对象包括入侵样地中的毛竹和麻栎，以及未受毛竹入侵影响的麻栎对照样地。沿毛竹入侵梯度设置样地，分别在受入侵的阔叶林区和未受入侵的对照区各设3个30 m × 400 m样方;样品采集：采集不同土层土壤、植物枝条和土壤水样，测定土壤含水量、水储量及C、N、P等指标；同时提取植物木质部水和土壤水，并测定δ²H和δ¹⁸O值，以解析植物水分来源。值得一提的是，研究团队采用LI-2100全自动真空冷凝抽提系统（北京理加联...
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研究背景在全球变化研究中，河流、湖泊等内陆水体并非只是碳从陆地输送到海洋的通道，也是重要的碳转化与温室气体释放界面。进入水体的有机碳，一部分在水体中滞留埋藏，另一部分则通过微生物分解、厌氧产甲烷和气体扩散等过程转化为CO₂和CH₄，并释放到大气中。在快速城市化地区，土地利用变化、生活污水输入、河网改造和营养盐富集会进一步改变水体理化环境与碳循环过程。然而，不同类型城市水体的温室气体排放差异及其驱动机制仍有待明确。围绕这一问题，中国科学院南京地理与湖泊研究所程俊翔老师团队在国际期刊 《Science of the Total Environment》发表研究成果。研究以高度城市化地区苏州河湖系统为对象，开展 CH₄ 和 CO₂ 通量原位监测，并同步测定水体理化指标，系统揭示了不同类型城市水体温室气体排放的时空格局及主要驱动因素，为城市水体碳循环评估与排放管控提供了实测依据。 图1.苏州市土地覆盖图，展示了河流与湖泊的采样点位。根据汇水区内的主要景观组成，这42个采样点被划分为四种类型：城市（U）、农业（A）和混合（M）区域内的河流，以及湖泊（L）。研究方法研究区域：苏州市，长三角核心城市，城市化率77%，水域面积占比34.6%。采样时间：2021年5月、7月、9月（因疫情取消冬季采样）；样点设置：共42个断面：27条河流 + 5个湖泊；根据流域景观类型划分：城市型河流（U）、农业型河...
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研究背景全球气候变化正在改变干旱与半干旱草原生态系统的稳定性边界。随着年际降水波动增强、大气氮沉降加剧以及放牧压力持续存在，草原生态系统的稳定性正受到多重驱动因子的共同影响。物种丰富度（SR）和地上净初级生产力（ANPP）分别反映群落多样性与生态系统生产功能，二者之间的耦合关系被认为是评估草地稳定性和恢复力的重要生态学指标。然而，已有研究多关注单因子效应或静态气候条件下的生态响应，对于降水变异、放牧干扰和氮输入如何在不同降水年份中共同调控SR–ANPP耦合关系，仍缺乏系统认识。近期，兰州大学侯扶江老师和王晓波老师团队在《Earth's Future》上发表了一项研究，团队以黄土高原典型干旱草原为对象，探讨了不同降水年份下，放牧强度和氮添加如何影响SR与ANPP之间的耦合关系，并进一步解析了植物功能群和土壤因子在其中的调控机制。图1.长期放牧试验平台和氮添加试验区。UG、LG、MG和HG分别代表未放牧、低度放牧、中度放牧和重度放牧。研究方法研究基于中国甘肃省庆阳市环县黄土高原典型草原22年长期放牧实验平台，设置为期3年的放牧强度 × 氮添加裂区试验；实验设计：主区（放牧强度）： 禁牧（UG）、轻度放牧（LG, 2.7 sheep/ha）、中度放牧（MG, 5.3 sheep/ha）和重度放牧（HG, 8.7 sheep/ha）；副区（氮添加）： 不施氮（N0）和施氮...
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研究背景松树枯萎病（PWD）是由松材线虫引发的毁灭性森林病害，具有传播快、致死率高和防控难度大的特点。当前防控多依赖病后治理，存在明显滞后性，难以满足早期预警需求。研究表明，PWD的发生发展与树体水分和叶绿素含量变化密切相关，二者可作为判断病害侵染程度的重要生理指标。然而，传统地面检测成本高、效率低，难以实现大范围、无损监测。近年来，随着光谱遥感技术的成熟，如何在病害无症状阶段实现早期识别，已成为防控研究的重点。然而，早期松树枯萎病的动态演变规律尚不明确，遥感监测的最佳时间窗口也缺乏系统性研究。近期，中国科学院空天信息创新研究院黄文江老师团队在《Ecological Informatics》发表了一项研究，研究通过构建“高光谱—色度—病理”多维监测框架，揭示了早期松树枯萎病的时间响应序列，并确定了遥感指标的最佳检测时机。 图1.研究区域概述。研究方法研究以安徽省宣城市麻姑山林场为研究区，选取马尾松及PWD为研究对象。通过人工接种设置24株样本，其中12株为健康对照，并分两批接种以模拟自然异步侵染过程；接种后每3天开展一次连续观测，持续约4个月；测量指标：（1）病理指标：PCR检测线虫传播距离；（2）光谱指标：ASD FieldSpec 4 Hi-Res NG 地物光谱仪获取针叶反射率，计算20种植被胁迫指数；光谱参数：波长范围：3502500 nm；光谱通道数：2151个；光谱分辨...
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研究背景在全球变化与人类活动共同作用下，地下水系统正面临越来越显著的压力。尤其在半干旱地区，降水时空分布不均、生态修复改变下垫面结构以及深厚包气带对水分下渗的阻滞，使得“地下水何时得到补给、以何种方式得到补给、补给量究竟有多大”成为关键科学问题。黄土高原丘陵沟壑区是我国典型的生态脆弱区，退耕还林和沟道土地整治等生态修复工程显著重塑了坡面—沟道水文过程，但其对地下水补给的影响仍缺乏长期、直接的实测证据。基于此，中国科学院地球环境研究所王云强老师团队以陕西省延安市顾屯流域为研究对象，开展了为期七年的连续野外观测实验，相关研究成果发表于《Ecological Engineering》。研究系统监测了降水、土壤水分、地下水水位及多水体稳定同位素等指标。其结果揭示了事件尺度与年尺度降水极值通过优先流路径和地下水位上升显著强化了生态修复集水区的地下水补给过程，为理解黄土高原厚层非饱和带中降水—土壤水—地下水之间的快速水力连通性提供了关键数据支撑，并对生态修复工程背景下的地下水可持续管理具有重要科学指导意义。 图1. 研究区域和采样点的位置。研究方法研究团队依托陕西黄土高原地球关键带国家野外科学观测研究站，在延安固屯流域开展了长达7年（2017–2023 年）的连续野外监测；监测体系：涵盖了气象站、表面水、土壤水及地下水水位监测；值得一提的是，研究团队采用LI-2100全自动真空冷凝抽提系统（北...
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