全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 33 卷 第 1 期摇 摇 2013 年 1 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
生态整合与文明发展 王如松 ( 1 )…………………………………………………………………………………
干旱半干旱区坡面覆被格局的水土流失效应研究进展 高光耀,傅伯杰,吕一河,等 ( 12 )……………………
城市林木树冠覆盖研究进展 贾宝全,王摇 成,邱尔发,等 ( 23 )…………………………………………………
环境质量评价中的生物指示与生物监测 Bernd Markert,王美娥,Simone W俟nschmann,等 ( 33 )………………
水溶性有机物电子转移能力及其生态效应 毕摇 冉,周顺桂,袁摇 田,等 ( 45 )…………………………………
个体与基础生态
凋落物和增温联合作用对峨眉冷杉幼苗抗氧化特征的影响 杨摇 阳,杨摇 燕,王根绪,等 ( 53 )………………
不同浓度 5鄄氨基乙酰丙酸(ALA)浸种对 NaCl胁迫下番茄种子发芽率及芽苗生长的影响
赵艳艳,胡晓辉,邹志荣,等 ( 62 )
……………………
………………………………………………………………………………
缺镁胁迫对纽荷尔脐橙叶绿素荧光特性的影响 凌丽俐,彭良志,王男麒,等 ( 71 )……………………………
松嫩草地 66 种草本植物叶片性状特征 宋彦涛,周道玮,王摇 平,等 ( 79 )………………………………………
花蜜中酚类物质对群落中同花期植物传粉的影响 赵广印,李建军,高摇 洁 ( 89 )………………………………
桉树枝瘿姬小蜂连续世代种群生命表 朱方丽,邱宝利,任顺祥 ( 97 )……………………………………………
种群、群落和生态系统
蒙古栎地理分布的主导气候因子及其阈值 殷晓洁,周广胜,隋兴华,等 (103)…………………………………
河静黑叶猴果实性食物组成、选择及其对种子的扩散作用 阮海河,白摇 冰,李摇 宁,等 (110)…………………
2010 秋季东海今生颗石藻的空间分布 靳少非,孙摇 军,刘志亮 (120)…………………………………………
OPRK1 基因 SNP 与梅花鹿昼间行为性状的相关性 吕慎金,杨摇 燕,魏万红 (132)……………………………
鄱阳湖流域非繁殖期鸟类多样性 邵明勤,曾宾宾,徐贤柱,等 (140)……………………………………………
人工巢箱条件下两种山雀鸟类的同域共存机制 李摇 乐,张摇 雷,殷江霞,等 (150)……………………………
桉鄄桤不同混合比例凋落物分解过程中土壤动物群落动态 李艳红,杨万勤,罗承德,等 (159)…………………
三峡库区生态系统服务功能重要性评价 李月臣,刘春霞,闵摇 婕,等 (168)……………………………………
景观、区域和全球生态
黄土高原小流域不同地形下土壤有机碳分布特征 李林海,郜二虎,梦摇 梦,等 (179)…………………………
海岸带地理特征对沉水植被丰度的影响 吴明丽,李叙勇,陈年来 (188)…………………………………………
玛纳斯河流域扇缘带不同植被类型下土壤物理性质 曹国栋,陈接华,夏摇 军,等 (195)………………………
资源与产业生态
农田开垦对三江平原湿地土壤种子库影响及湿地恢复潜力 王国栋,Beth A Middleton,吕宪国,等 (205)……
漫溢干扰过程中微地形对幼苗定居的影响 安红燕,徐海量,叶摇 茂,等 (214)…………………………………
黑龙港流域夏玉米产量提升限制因素 徐丽娜,陶洪斌,黄收兵,等 (222)………………………………………
黑龙江省药用植物根际土壤真菌多样性 慕东艳,吕国忠,孙晓东,等 (229)……………………………………
桑沟湾养殖生态系统健康综合评价 傅明珠,蒲新明,王宗灵,等 (238)…………………………………………
城乡与社会生态
基于“OOAO原则冶的罗源湾生态质量状况综合评价 吴海燕,吴耀建,陈克亮,等 (249)………………………
四十里湾营养状况与浮游植物生态特征 李摇 斌,白艳艳,邢红艳,等 (260)……………………………………
生态足迹深度和广度:构建三维模型的新指标 方摇 恺 (267)……………………………………………………
中国东西部中小城市景观格局及其驱动力 齐摇 杨,邬建国,李建龙,等 (275)…………………………………
研究简报
南海陆坡沉积物细菌丰度预测 李摇 涛,王摇 鹏 (286)……………………………………………………………
浑善达克沙地榆树疏林幼苗更新空间格局 刘摇 振,董摇 智,李红丽,等 (294)…………………………………
光和不同打破种子休眠方法对紫茎泽兰种子萌发及幼苗状态的影响 姜摇 勇,李艳红,王文杰,等 (302)……
学术争鸣
关于植物群丛划分的探讨 邢韶华,于梦凡,杨立娟,等 (310)……………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*316*zh*P* ￥ 90郾 00*1510*35*
室室室室室室室室室室室室室室
2013鄄01
封面图说: 外来入侵物种紫茎泽兰———紫茎泽兰约于 20 世纪 40 年代由缅甸传入中国云南南部后迅速蔓延,现已在云南、贵
州、四川、广西、重庆、湖北、西藏等省区广泛分布和危害,并仍以每年大约 30 km的速度扩散。 紫茎泽兰为多年生草
本或亚灌木,号称“植物界杀手冶。 其对环境的适应性极强,疯长蔓延,能极大耗损土壤肥力。 它的植株能释放多种
化感物质,排挤其他植物生长而形成单优种群,它破坏生物多样性,威胁到农作物、畜牧草甚至林木,且花粉能引起
人类过敏性疾病等,目前尚无有效治理对策。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 33 卷第 0 期
2013 年 0 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 33,No. 0
Jan. ,2013
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:我国近海海洋综合调查与评价专项课题(908鄄02鄄04鄄07);海洋公益性行业科研专项经费项目(200805069);海洋公益性行业科研专项
经费项目(2013418043)
收稿日期:2011鄄06鄄27; 摇 摇 修订日期:2012鄄07鄄23
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: xmpu@ fio. org. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201106270960
傅明珠,蒲新明,王宗灵,刘新杰.桑沟湾养殖生态系统健康综合评价.生态学报,2013,33(1):0238鄄0248.
Fu M Z,Pu X M, Wang Z L,Liu X J. Integrated assessment of mariculture ecosystem health in Sanggou Bay. Acta Ecologica Sinica,2013,33 (1):
0238鄄0248.
桑沟湾养殖生态系统健康综合评价
傅明珠1,2,蒲新明1,2,*,王宗灵1,2,刘新杰3
(1. 国家海洋局第一海洋研究所,青岛摇 266061; 2. 海洋生态环境科学与工程国家海洋局重点实验室,青岛摇 266061;
3. 山东省荣成市海洋与渔业局, 荣成摇 264300)
摘要:桑沟湾是我国北方以筏式养殖利用为主的典型海湾,来自养殖的压力对海湾生态系统和养殖自身的健康发展产生了影
响。 利用《海洋养殖生态系统健康综合评价:方法与模式》建立的方法,对桑沟湾这一养殖生态系统的健康进行了综合评价。
结果表明:桑沟湾养殖生态系统受到中等程度的压力,主要来自较高的养殖密度、较大的养殖面积和陆源营养盐的输入;生态系
统状态等级为较好,其中水交换、水体环境和底质环境均为较好;自然生物群落状态为中等;生态系统响应中的养殖病害问题和
养殖产品质量问题为中等。 总体评价,桑沟湾养殖生态系统健康勉强达到较好水平,控制养殖密度和规模等措施是改善桑沟湾
生态系统健康的必要途径。
关键词:桑沟湾;生态系统健康评价;变化趋势
Integrated assessment of mariculture ecosystem health in Sanggou Bay
FU Mingzhu 1,2,PU Xinming1,2,*, WANG Zongling1,2,LIU Xinjie3
1 First Institute of Oceanography,State Oceanic Administration, Qingdao 266061,China
2 Key Lab of Science and Engineering for Marine Ecological Environment,State Oceanic Administration,Qingdao 266061,China
3 Rongcheng Fishery and Ocean Bureau, Rongcheng 264300, China
Abstract: Sanggou Bay (122毅24忆—122毅35忆E, 37毅01忆—37毅09忆N) is a semi鄄enclosed bay on the north鄄east coast of
Shandong Peninsula and is connected to the Yellow Sea in the west. It has a total area of 133. 33 km2 and mean depth of 8
m. Due to its good natural environmental conditions, such as flat seafloor and high primary productivity, the bay has been
used for aquaculture for over 40 years and has become the most important mariculture base in northern China. The main
culture species have been seaweed and shellfish, including scallops, oysters and mussels, with an annual production of over
50,000 tonnes. Sanggou Bay has special aquaculture spatial layout with the distribution of shellfish, shellfish+kelp and
kelp, respectively, from the bottom to the mouth.
In order to pursue high productivity, Sanggou Bay has experienced a rapid growth in aquaculture during the past 20
years, in terms of an increase in rearing density and expansion of culture area. Pressure from the larger鄄scale and intensive
aquaculture is believed to have impacted on the ecosystem health and sustainability of mariculture. For example, the kelp
has begun to rot just before harvesting, the size of scallops has decreased and their mortality during the summer has
increased. A number of studies on the ecological environment of Sanggou Bay have been carried out, including the seawater
nutrient level and trophic status, the long鄄term changes in phytoplankton abundance and diversity, the influence of shellfish
cultivation on the hydrodynamic conditions, and the pelagic and benthic ecosystems. No study on the health status of the
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overall ecosystem has been reported so far.
In the present paper, an integrated framework developed recently was employed to assess ecosystem health in Sanggou
Bay. The framework and method were developed through an analytic hierarchical process and include 25 indicators. The
results showed that ( i) the pressure on ecosystem health was “moderate冶, mainly coming from large鄄scale and intensive
mariculture and nutrient input, especially phosphorus, from land sources. The degree of aquaculture self鄄pollution is not
high due to nutrient absorption by kelp; ( ii) the ecosystem was in a “ good冶 state, due to “ good冶 water exchange and
quality, “good冶 sediment quality and a “moderate冶 biological community. The large鄄scale aquaculture did not impact the
pelagic and benthic ecosystem significantly, but the natural habitat was moderately disturbed due to the important area
occupied by aquaculture; (iii) the ecosystem response was “moderate冶 in terms of disease and seafood quality issues, and
the occurrence of harmful algal blooms and alien species invasion was not serious; ( iv) variations in the long鄄term data
showed that the scale of aquaculture had expanded significantly since 1990, and that the kelp was consistently the major
part of the aquaculture industry, significantly reducing the shellfish self鄄pollution level. The concentration of dissolved
inorganic nitrogen and the N / P ratio had increased significantly, with the potential for eutrophication. The overall ecosystem
health index score was slightly higher than the lower threshold for the “ good冶 level. Controlling the density and scale of
mariculture is suggested to improve the health of the Sanggou Bay mariculture ecosystem.
Key Words: Sanggou Bay; ecosystem health assessment; long鄄term variation
桑沟湾是以筏式贝藻大规模养殖为主要特征的典型海湾,养殖种类、方式与布局具有自身的特征,年产贝
类(扇贝、牡蛎)、大型藻数万吨,是我国北方最具有代表性的重点养殖海区和海产品基地。 在桑沟湾养殖业
的发展过程中,养殖企业为追求高产量、高产出,在提高养殖密度的同时,亦大规模扩展养殖面积,海带养殖已
扩展到湾外 20 m水深海域。 随着养殖规模的不断扩大,该海湾近来出现了海带在收获季节开始腐烂,栉孔扇
贝养殖个体小型化、养殖周期延长、死亡率升高、产品质量下降等问题,严重影响了该湾海水养殖业的可持续
发展[1]。
关于桑沟湾的生态环境问题已有较多研究,例如水体的营养状况[2鄄4]、浮游植物多样性的长期变化[5]、贝
类养殖对水动力条件[6鄄7]和浮游与底栖环境的影响[8鄄9]等,然而将生态系统作为一个整体进行综合健康评价
的研究还未见报道。 为了量化桑沟湾养殖生态系统受损和退化的程度,本文应用《海水养殖生态系统健康综
合评价:方法与模式》一文所建立的方法,对桑沟湾的环境压力、生物群落结构、生态系统功能等方面进行系
统地定性与定量评价,以期真实、客观的反映该海湾养殖生态系统的现状及可能的变化趋势,并提出可持续发
展管理的建议,为桑沟湾养殖生态系统退化机制与修复技术的研究提供科学依据和技术支持。
1摇 材料和方法
1. 1摇 桑沟湾海水养殖概况
桑沟湾位于山东半岛东端,荣成市境内(122毅24忆—122毅35忆E,37毅01忆—37毅09忆N),北、西、南三面为陆地环
抱,湾口朝东面向黄海(图 1),为半封闭海湾。 该湾南北口长约 11. 5 km,东西宽约 7. 5 km,湾内面积约
133郾 33 km2,湾内平均水深 7—8 m,最大水深 15—17 m,呈自西向东递增的趋势。
桑沟湾养殖业十分发达,养殖面积几乎覆盖全湾,成为我国黄海沿岸的重要水产养殖水域。 该湾的主要
养殖类型由湾口向湾内依次为海带养殖区、贝藻混养区和贝类养殖区(图 1),传统的鱼类网箱养殖在湾西南
角也有分布。 桑沟湾养殖业始于 20 世纪 60 年代末,当时海带是唯一的养殖品种,70 年代曾一度养殖贻贝,
80 年代随着扇贝人工育苗的成功,栉孔扇贝养殖得到迅速发展,90 年代末期由于栉孔扇贝夏季大规模死亡,
养殖者转养牡蛎,目前桑沟湾以牡蛎和海带养殖为主[1,10](图 2),鱼类的网箱养殖规模近年也有所扩大。
1. 2摇 数据来源
对桑沟湾健康现状的评价主要采用了 2006—2007 年度 908 专项的调查数据,桑沟湾养殖数据来自荣成
932摇 1 期 摇 摇 摇 傅明珠摇 等:桑沟湾养殖生态系统健康综合评价 摇
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摇 图 1摇 桑沟湾 2006—2007 年生态调查站位及养殖布局示意图
Fig. 1 摇 Diagram of aquaculture distribution and investigation
stations in Sanggou Bay during 2006—2007
市海洋与渔业局提供的内部资料。 历史变化趋势的比
较使用了国家海洋局第一海洋所的 1983—1984、
1988—1989、1999—2000 年的历史调查资料,其它过程
参数以及 908 生态调查没有涉及的指标引用了文献中
发表的数据,详见下文计算与评价过程。
1. 3摇 评价方法与数据处理
对桑沟湾生态系统健康状况的评价,采用《海水养
殖生态系统健康综合评价玉:方法与模式》一文中建立
的指标框架和评分标准。 对于评价过程中遇到的几种
特殊情况按以下方式处理:
(1)若某项指标没有同期调查数据,则采用历史上
该参数的多年平均值进行评价得分;(2)若某项指标没
有历史调查数据,则将该指标的权重按比例分配至与其
同层次的其他指标中;(3)对每个站的指标分别进行评
价得分,然后将各站点的得分进行平均得到整个研究区
域的评价得分;(4)若同一指标有多个参数,则取得分
最低的参数作为该项的得分。
2摇 结果与讨论
2. 1摇 压力分析
2. 1. 1摇 外源污染压力
桑沟湾入湾河流有桑干河、崖头河、沽河、小落河等,陆源物质来源较少。 陆源物质主要随工业废水和生
活污水排入海中。 位于湾西北部的沽河口为城市污水和工业废水进入桑沟湾的入口(图 1),约占该海域等标
污染负荷比的 99. 03% [11]。 因此本文以沽河对桑沟湾的污染物输入为基础,计算该湾的外源污染压力。
根据海洋养殖生态系统评价方法,营养盐压力采用以下污染指数进行计算:
P i = F i / (C i 伊 Vi)
各参数的选择和计算方法如下:沽河平均径流量(6. 47伊107 m3 / a)引自张朝晖等 [12]的实测数据,沽河
DIN平均浓度(0. 36 mol / m3)与 PO4 鄄P 平均浓度(0. 015 mol / m3)采用荣成市环保局提供的数据;沽河营养盐
入海通量 F i 用径流平均浓度与沽河平均径流量乘积得到;桑沟湾水体中营养盐浓度 C i 采用 2006—2007 年
908 专项调查数据的年度平均值;桑沟湾水体体积 Vi 用海域面积(133. 33 km2)与平均水深(8 m)的乘积得
到,计算结果见表 1。
表 1摇 桑沟湾营养盐污染压力评价参数及结果
Table 1摇 Parameters in the assessment of nutrient pressure
氮
Dissovled inorganic nitrogen, DIN
磷
Phosphate, PO4 鄄P
沽河营养盐入海通量 Nutient influx from Guhe River Fi / kg 3. 26伊105 3. 01伊104
桑沟湾水体中营养盐浓度 Nutrient concentration in Sanggou
Bay Ci / (kg / m3)
2. 71伊10-4 1. 2伊10-5
桑沟湾水体体积 Water column volume of Sanggou Bay Vi / m3 10. 64伊108 m3
营养盐污染指数 Nutrient Pollution Index Pi 1. 13 2. 34
根据海水养殖生态系统外源污染压力评价得分标准,DIN的污染指数 P i 在 0. 5—2之间,得分为 4,PO4 鄄P
的污染指数 P i 在 2—5之间,得分为 3,取最低评价得分 3 作为营养盐污染压力指数。 评价结果表明桑沟湾营
养盐污染压力较大。
042 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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由于没有查到桑沟湾重金属和石油烃陆源输入通量数据,本次评价将二者的权重分配至营养盐污染压力
指标中,即营养盐污染压力指标权重变为 14. 5,因此本模块综合评价得分即为营养盐压力得分=3 分。
2. 1. 2摇 养殖压力
本文以桑沟湾的主要养殖品种海带、扇贝、鲍鱼、牡蛎进行养殖压力评价。
(1)养殖密度 /规模
根据荣成市海洋与渔业局提供的资料,桑沟湾 1999—2009 年主要养殖品种的养殖面积以及不同养殖品
种的比例见图 2。 近十年来,海带始终是桑沟湾的主要养殖品种,养殖面积变化不大,扇贝的养殖面积出现下
降趋势,而牡蛎养殖面积呈增加趋势。 为了与环境质量模块各指标时间一致(908 调查为 2006—2007 年),本
文采用 2006 年和 2007 年桑沟湾养殖面积的平均值进行养殖密度的评价。
对养殖密度 /规模的评价采用养殖面积占海湾面积的比例进行计算,2006 年和 2007 年桑沟湾平均养殖
面积为 155km2。 需要注意的是,对于筏式养殖,1 养殖亩实际占用水面面积并不等于 1 实测亩。 在荣成,每
666. 7m2 5 道梗,筏间距为 4—5 m,每养殖 666. 7m2 占水面实测 2. 5伊666. 7m2 [13]。 本文一律将养殖亩换算成
实测面积 61. 78伊2. 5 =155 km2,超过桑沟湾水域面积 133. 33 km2。 这可能是由于桑沟湾的养殖海域已经扩展
到湾外的原因,这从桑沟湾的卫星图片上也可以清晰的看出。
张继红 [14]论文中指出,桑沟湾现在的养殖面积约占海域的 70% ,另外根据 2008 年和 2009 年山东省海
洋环境质量公报[15鄄16],桑沟湾养殖面积为 1 万 hm2(约占海域的 75% ),可以认为桑沟湾养殖面积占水域面积
在 70%—80%之间,根据评价标准,养殖密度 /规模评价得分为 2 分。
图 2摇 桑沟湾养殖面积(1999—2009)与产量(1980—2009)变化趋势
Fig,2摇 Variations trend of aquaculture area (1999—2009) and yield (1980—2009) in Sanggou Bay
(2)养殖自身污染
桑沟湾的海带养殖和贝类养殖均属于自养生态系统,不需要投放饵料。 贝类的生物沉积作用和养殖筏架
对海流的阻碍作用,是形成养殖自身污染的两个重要因素。 本文主要考虑养殖生物对海区所产生的营养盐负
荷的污染(主要是影响较大的无机氮),针对桑沟湾的养殖状况,主要包括以下 3 个过程:海带对氮的吸收,贝
类对氮的排泄以及沉积物中氮的溶出量。
养殖自身污染压力也采用污染压力指数法进行评价,污染压力指数等于该污染物通过养殖生物的入海通
量除以评价海区中该污染物总量。
F i =移
n
j = 1
Q j 伊 E i j 摇 P i = F i / (C i 伊 Vi)
式中,Q j 为评价海区中 j养殖生物每年的养殖产量,单位为 kg;E ij 为在一个养殖周期中 j养殖生物向水体中输
出的 i污染物的量,单位为 kg / kg。 具体计算过程如下:
淤 海带吸收氮的量摇 已有研究资料表明,海带的无机氮含量为 1. 2% [17],桑沟湾 2006 年和 2007 年海带
142摇 1 期 摇 摇 摇 傅明珠摇 等:桑沟湾养殖生态系统健康综合评价 摇
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平均产量干重为 94454 t [18],则桑沟湾每年海带吸收 N的量为 1133 t;
于 贝类对氮的排泄量摇 周毅等 [19]对几种双壳类对氮、磷的排泄速率进行了研究,结果表明栉孔扇贝和
牡蛎对 NH4 鄄N的排泄速率差异不大,分别为 3. 69 滋mol h
-1个体-1 和 3. 46 滋mol h-1个体-1,本文取二者的平均
值(3. 58 滋mol h-1个体-1)估算养殖贝类对 NH4 鄄N的释放量。 另外,根据 Yuan等[20]提供的扇贝产量与扇贝个
体数的换算(93 800 t =1. 59伊109个体),桑沟湾 2006 年和 2007 年贝类的个体数约为 9. 0伊108个体。
贝类释放 NH4 鄄N的量=9. 0伊108个体伊3. 58滋mol h
-1个体-1伊24 h伊365 d伊14伊10-12 t = 395t。
刘学海 [7]在对桑沟湾养殖海域生态系统模型中,参考“海岸带复合系统中的生态海水养殖研究冶项目的
调查结果及有关文献[21鄄22],对桑沟湾栉孔扇贝和牡蛎的养殖密度均采用 59 个体 / m2。 桑沟湾 2006 和 2007
年贝类平均养殖面积为 15. 55 km2,按照 59 个体 / m2 这样的养殖密度计算的话,桑沟湾贝类的个体数= 15. 55
伊106 m2伊59 个体 / m2 =9. 2伊108个体,与用 Yuan等[20]换算公式结果一致。
盂 沉积物氮的溶出量:根据孙珊等 [23]的估算研究,桑沟湾 2006—2007 年沉积物鄄水体界面 NH4 鄄N 的交
换通量为 0. 78—4. 13 mg m-2 d-1。 利用其平均值(2. 78 mg m-2 d-1)和桑沟湾的总面积计算,估算得到桑沟湾
全年(365 d)由沉积物扩散进入上覆水的总无机氮的量约为 135 t。
近 20 年来对桑沟湾沉积物营养盐溶出动力学的研究结果列于表 2。 尽管桑沟湾的贝类养殖已有 30a 的
历史,但与其他浅海环境相比,自 1999 年至今沉积物鄄水界面的营养盐通量一直处于较低或中等水平,甚至表
现出下降的趋势(表 2),当然这可能与测定方法和取样站点的不同有一定的关系。
综合上述淤—盂的计算结果,桑沟湾每年氮净释放量=395+135-1133 < 0。 因此,自身污染压力指数 P i<
0,桑沟湾自身污染压力指标得分为 5 分。
从养殖规模与品种比例长期变化趋势看(图 2),由于海带一直是桑沟湾的主要养殖品种,对营养盐吸收
量较大,因此尽管贝类对氮的排泄量和沉积物中氮的溶出量是外源污染压力的两倍,桑沟湾养殖自身污染压
力仍然较小。
表 2摇 桑沟湾沉积物鄄海水界面 NH4 鄄N扩散通量时间变化
Table 2摇 Diffusion fluxes of NH4 鄄N between sediment and seawater in Sanggou Bay
时间
Time
NH4 鄄N通量 flux
(mg m-2d-1)
测定方法
Experiment method
参考文献
References
沉积物氮年释放量
Annual nitrogen release
from the sediment / t
1994 年 5 月 May 1994 19. 14(TIN) 实验室培养 [17] 543
1999 年 8 月 August 1999 10. 64 黑暗培养 [24] 518a
2002 年 5、7 月 May and July 2002
6. 32(扇贝养殖区)
4. 54(海带养殖区)
6. 27(牡蛎养殖区)
Fick忆s第一定律估算 [25] 282b
2003 5. 71(TN) 室内培养 [26] 279a
2006—2007 年 (7、11、1 月)
July, November and January
during 2006—2007
2. 78(季节平均) Fick忆s第一定律估算 [23] 135a
摇 摇 a: 按照 NH4 鄄N通量伊桑沟湾面积伊365d 计算;b: 不同养殖区各自的养殖面积(实际占水面面积按筏式养殖面积的 2. 5 倍计算) 伊各自
NH4 鄄N通量伊365d计算
(3)养殖品种多样性 /互补性
采用专家评判法,得分为 4. 25 分。
综上所述,桑沟湾养殖压力模块的得分为 3. 0(具体见表 3),总的压力相对较高。 其中养殖自身污染压
力得分最高(5 分),养殖品种多样性得分也较高(4. 25 分),养殖品种较多,不同养殖品种之间在空间和季节
上的搭配比较合理;养殖密度 /规模的得分为 2 分,说明桑沟湾养殖密度 /规模压力较大,扩展空间有限。 总的
来说,桑沟湾养殖业自身污染程度不大,养殖品种搭配也比较合理,但较大的养殖规模还是给生态系统造成了
较高压力。
242 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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表 3摇 桑沟湾生态系统压力指标评价结果
Table 3摇 Assessment results of ecosystem pressure in Sanggou Bay
模块
Module
指标
Indicator
取值范围
Range
得分
Score
权重值 a
Weight
计算方法
Algorithm
外源污染压力 营养盐 3 14. 5 见 3. 1. 1
External pollution pressure (3. 0) 重金属 - - - 将权重分配至营养盐
油类 - - -
养殖压力 养殖密度 /规模 70%—80% 2 9. 9 见 3. 1. 2
Aquaculture pressure(3. 0) 养殖自身污染程度 5 3. 5 见 3. 1. 2
养殖品种多样性 /互补性 - 4. 25 3. 1 专家打分法
综合得分 Overall score 3
摇 摇 a. 表中的权重是根据桑沟湾评价结果经过动态权重调整后的值,不是方法的初始权重,以下各表情况相同
2. 2摇 生态环境现状与变化趋势
本文从水文环境、水体环境、底质环境以及生物群落质量 4 个方面,对桑沟湾的生态环境现状及可能的变
化趋势进行评价,评价结果总结于表 4。
表 4摇 桑沟湾生态系统环境现状评价结果
Table 4摇 Assessment results of ecological environment status in Sanggou Bay
模块
Module
指标
Indicators
取值范围(或均值)
Value rangse(or mean)
得分
Score
权重值
Weight
计算方法
Algorithm
水文环境 Hydrological conditions(4) 半交换周期 / d 7—16 a 4 6. 9 单因子评价
水体环境质量 Water quality(4. 0) 富营养化指数 1. 66 b 4 4. 6 富营养化评价指数法
重金属生态风险指数 28. 8—54. 5 4. 1 3. 3 潜在生态风险指数法
溶解氧指数(底层水) -0. 52—1. 18 4. 8 2. 8 奈墨罗指数法
悬浮物浓度 / (mg / L) 3. 4—49. 1 3. 3 3. 0 单因子评价
石油类 / (mg / L) 0. 01—0. 33 3. 9 2. 5 单因子评价
底质环境质量 有机碳 / % 1. 10[26] 3 4. 3 单因子评价
Sediment quality(3. 6) 重金属生态风险指数 34. 49 4 2. 9 潜在生态风险指数法
氧化还原电位 / mv 116. 9[18] 4 5
石油类 将权重分配至底质环境质量其它指标
生物群落质量 浮游植物多样性指数 0. 36—3. 58 3. 1 3. 8 单因子评价
Biological community quality(3. 2) 浮游动物多样性指数 0. 82—2. 26 2. 7 4. 2 单因子评价
底栖生物多样性指数 1. 5—3. 73 4. 2 2. 5 单因子评价
微生物 — — — 将权重分配至其它指标
重要生境 /生物 — 3. 5 1. 9 专家评判法
综合评价得分 Overall score 3. 7
摇 摇 a: 引自文献[7] ;b: 计算方法为 EI=COD伊DIN伊DIP / 4500,其中 DIN和 DIP 采用 2006—2007 年度 908 调查数据的年度平均值,即 DIN = 271
滋g / L,PO4 鄄P =12 滋g / L;由于 908 调查没有进行 COD的分析,本文采用荣成市海洋与渔业局提供的桑沟湾 1995—2005 年 COD 浓度的平均值
(2郾 3 mg / L)进行计算
2. 2. 1摇 水文环境现状
刘学海 [7]通过海上观测和数值模拟研究了桑沟湾水动力学特征。 观测表明养殖活动明显降低了所在水
层的流速。 模型结果显示,不考虑养殖影响该湾的半交换周期为 7 d,仅考虑贝类养殖为 12 d,同时考虑贝类
和海带养殖半交换周期达 16 d。 湾内西北、西南部水交换能力最差。
综合考虑桑沟湾水交换状况的得分为 4 分。
2. 2. 2摇 水体环境现状与变化趋势
桑沟湾 2006—2007 年水体环境指标的评价结果显示(表 4),海湾水体处于程度较轻的富营养化状态,这
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主要是由较高的 DIN浓度所致,底层水体溶解氧含量较高,重金属和石油烃污染不严重,水体悬浮物评价得
分最低,浓度处于中等水平。
将各评价指标与自 1983 年以来可得的历史数据进行了比较:桑沟湾底层水体溶解氧含量一直较高
(>5 mg / L),在 2000 年之后表现出一定程度的升高;水体营养盐含量和结构变化较明显(图 3),DIN 浓度在
过去的 20a表现出明显的上升趋势,PO4 鄄P 浓度一直维持在较低水平,N / P 比值显著上升,自 2003 年以来 N /
P 比值已远高于 Redfield比值,富营养化指数也表现出逐渐上升的趋势,虽然目前仍处于较轻富营养化水平,
但随着 DIN浓度的进一步升高,水体可能会出现富营养化程度加重的风险。
图 3摇 桑沟湾水体营养盐浓度与结构及富营养化指数的长期变化趋势
Fig. 3摇 Long鄄term variations of nutrient concentrations and ratios and EI index in seawater of Sanggou Bay
3. 2. 3摇 底质环境现状
由于桑沟湾沉积物历史调查数据较少,本文仅对底质环境的现状进行了评价。 桑沟湾沉积物质量总体状
况良好(表 4):重金属生态风险污染指数很低;氧化还原电位值较高,与底层水体的溶解氧含量的情况是一致
的;有机碳平均含量中等为 1. 10% [26],处于养殖海域的正常水平,表明桑沟湾底质没有受到贝类养殖生物沉
积作用的明显影响。
3. 2. 4摇 生物群落质量状况
多样性是生物群落的重要特征,是评价生态系统功能与稳定性的重要指标。 本文采用 Shannon 多样性指
数对桑沟湾浮游植物、浮游动物和底栖生物群落进行了评价。 结果表明,2006—2007 年桑沟湾浮游植物
(0郾 36—3. 58)与浮游动物(0. 82—2. 26)多样性指数变化范围较大,平均得分分别为 3. 1 和 2. 7 分,大型底栖
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图 4摇 桑沟湾浮游植物物种多样性长期变化
摇 Fig. 4 摇 Long鄄term variation of phytoplankton biodiversity (H忆)
in Sanggou Bay
生物多样性水平相对较高(1. 5—3. 73),平均得分为
4郾 2 分。 另外,根据专家对桑沟湾重要生境的评判结
果,由于桑沟湾的养殖占有了原海湾部分重要生境,大
叶藻的分布区显著缩小,对原有生境造成中等程度
干扰。
关于海水养殖对生态环境的影响已有较多研究报
道,但对于养殖对生物群落多样性的研究则较少。 少量
的研究表明海水养殖会对生物多样性产生一定的负面
影响,例如贝类养殖会通过对浮游植物的选择性摄食而
影响浮游植物的数量丰度和群落结构[8,14,27鄄28]。 从桑
沟湾网采浮游植物多样性指数的长期变化看(图 4),
2000 年之后出现下降趋势。
2. 3摇 生态系统响应
生态系统对外源压力和环境变化的响应是目前生
态系统健康评价中较少涉及的问题,本文采用专家评判
法,对海水养殖生态系统中常见的生态异常问题进行了
半定量评价(表 5)。 桑沟湾的有害赤潮和外来生物入侵问题不严重,但是由于随着养殖规模的不断扩大,该
湾近来出现了海带在收获季节开始腐烂,栉孔扇贝养殖个体小型化、养殖周期延长、死亡率升高、产品质量下
降等问题,养殖病害和产品质量下降是桑沟湾海水养殖生态系统的主要威胁之一。
表 5摇 桑沟湾生态系统生态响应评价结果
Table 5摇 Assessment result of the ecosystem response in Sanggou Bay
指标 Indicator 得分 Score 权重 Weight 计算方法 Method
有害赤潮问题 HABs 4 5. 5
养殖病害问题 Aquaculture disease 2. 7 6. 3 专家评判法
养殖产品质量 Aquaculture seafood quality 3 6. 4
外来生物入侵 Invasion of alien species 4. 2 3
2. 4摇 综合评价结果
综合 3. 1—3. 3 中对桑沟湾海水养殖生态系统的压力、状态和响应的评价,得到桑沟湾海水养殖生态系统
健康综合评价结果(表 6)。 桑沟湾生态系统压力等级为中等,系统状态等级为较好,系统响应等级为中等;总
的生态系统健康指数为 3. 4,为较好健康水平。 同时给出了有关管理建议,见表 6。 为了方便识别,采用不同
的颜色对得分等级进行了标识。
3摇 结论
本文利用《海水养殖系统健康综合评价:方法与模式》一文中建立的方法,对我国北方重要养殖型海湾桑
沟湾的生态系统健康状况进行了综合评价,并结合可得的历史数据对其时间变化趋势进行了探讨,主要结论
如下:
(1)沽河输入的营养盐负荷和过高的养殖规模 /密度是影响桑沟湾生态系统健康的主要压力因素,尽管
贝类排泄的无机氮与河流输入量相当,但由于大规模海带养殖对营养盐的吸收,桑沟湾的养殖自身污染程度
并不高;
(2)由于桑沟湾较好的水交换能力,以及贝藻混养的多元养殖模式,水体富营养化程度较轻,底层水体溶
氧含量较高,大规模养殖活动对沉积物和底栖生物未造成明显影响,但由于桑沟湾的养殖占有了原海湾部分
重要生境,大叶藻的分布区显著缩小,对原有生境造成中等程度干扰;
(3)养殖病害问题和养殖产品质量下降,是桑沟湾生态系统对外源压力和环境变化的主要响应方式,对
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生态系统健康具有中等程度威胁;
表 6摇 桑沟湾海水养殖生态系统健康综合评价表
Table 6摇 Integrated assessment of Sanggou Bay marine aquaculture ecosystem health
层次
Hierarchy
模块
Module
评价指标
Indicators
评价得分 /等级
Score / Ranking
说明
Description
压力 Pressure
(3. 0 /中等 Moderate)
外源污染压力
(3. 0 /中等) 营养盐污染压力 3 /中等
由于桑沟湾中磷浓度较低,陆源污染中磷对海
湾的影响较大,污染压力为中等;无机氮的污
染压力为较小
重金属污染压力 —
油类污染压力 —
养殖压力
(3. 0 /中等) 养殖密度 /规模 2 /较大
桑沟湾现在的养殖面积约占海域的 70% ,养殖
压力大
养殖自身污染程度 5 /很小 桑沟湾主要是贝藻养殖方式,海带对营养盐的吸收使养殖自身污染压力很小
养殖品种多样性 /互
补性 4. 25 /很好
桑沟湾养殖品种较多;在生态位上的搭配比较
合理
状态 State
(3. 7 /较好 Good) 水文环境(4 /较好) 海湾水交换能力 4 /较好
桑沟湾海水半交换周期为 16d,交换能力较好;
养殖活动对水交换有显著影响
水体环境质量
(4. 0 /较好) 营养盐 4 /较好
桑沟湾处于程度较轻的富营养化状态,主要由
于无机氮浓度的增加
重金属 4. 1 /很好 桑沟湾重金属污染较轻,各类金属中汞污染较重
溶解氧 4. 8 /很好 桑沟湾溶解氧状况良好,只有个别站位夏季较低
悬浮颗粒物 3. 3 /中等 悬浮颗粒物浓度为中等
油类污染物 3. 9 /较好 油类污染不严重,个别站位超标
底质环境质量 有机物含量 3 /中等 底质有机质含量为中等
(3. 7 /较好) 重金属含量 4 /较好 底质重金属含量较低
氧化还原电位 /硫
化物 4 /较好 底质氧化还原电位情况较好
油类污染物 /
生物群落质量
(3. 2 /中等) 浮游植物 /叶绿素 a 3. 1 /中等
桑沟湾浮游植物生物多样性指数年平均值为
2. 0
浮游动物 2. 7 /中等 桑沟湾浮游动物生物多样性指数年平均值为1. 5
微生物 /粪大肠菌群
底栖动物 4. 2 /很好 桑沟湾底栖动物生物多样性指数年平均值为2. 0
重要生境 /生物 3. 5 /较好 桑沟湾的养殖占有了原部分重要生境,大叶藻的分布区显著缩小
响应 Response
(3. 2 /中等 Moderate) 有害赤潮问题 4 /较好
桑沟湾西部偶发小规模赤潮,未形成大面积
暴发
养殖病害问题 2. 7 /中等 局部海区出现养殖病害,造成一定程度减产和经济损失
养殖产品质量问题 3 /中等 养殖产品质量基本符合标准,某些产品有出口遭拒情况
外来生物入侵问题 4. 2 /很好 有多种外来生物,尚未造成明显入侵问题
总体评价
Overall assessment
(3. 47 /较好 Good)
桑沟湾的外源污染和养殖压力均为中等,陆源磷的输入对海区影响较大,养殖规模较大;水体和底质环境质量较好,
但生物群落质量为中等;有害赤潮和外来生物入侵问题不严重,但养殖病害和产品质量问题为中等,需要引起重视;
由于养殖规模较大,造成水交换能力下降,自然生物群落受到影响,并引起养殖病害和产品质量等问题;桑沟湾总的
生态系统健康指数为 3. 4,为较好健康水平
建议 Suggestions 适当控制或减小桑沟湾养殖规模,增加和拓宽航道;降低养殖密度;改进养殖技术,减少养殖筏架上附着生物数量;进一步优化养殖结构,实现在不同水层和季节之间的合理搭配;实行总量控制方案,控制陆源污染
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摇 摇 (4)从评价指标的历史变化趋势看,桑沟湾的养殖规模在 1990 年后有大幅增加,近 10a 来养殖品种和规
模变化不大,海带养殖始终占有很大比例,能够有效减轻贝类养殖的自身污染,水体无机氮浓度和氮磷比值显
著增加,具有潜在富营养化风险。
(5)桑沟湾生态系统压力等级为中等,系统状态等级为较好,系统响应等级为中等;总的生态系统健康指
数为 3. 4,为较好健康水平。
致谢:国家海洋局 908 办公室、国家海洋信息中心、山东省海洋水产研究所吕振波研究员为本文提供了桑沟湾
908 调查资料;荣成市海洋与渔业局渔业技术推广站张新军站长和连岩主任提供了桑沟湾的养殖统计数据;
国家海洋局第一海洋研究所张学雷研究员和李瑞香研究员提供了桑沟湾的历史调查数据;国家海洋局第二海
洋研究所、山东省海水养殖研究所、宁波大学、国家海洋环境监测中心、中国海洋大学、中国科学院海洋研究
所、国家海洋局第一海洋研究所等多名专家对本文的评价方法给出了宝贵意见并参与了专家评分,在此一并
致谢。
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842 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 33,No. 1 January,2013(Semimonthly)
CONTENTS
Frontiers and Comprehensive Review
Integrating ecological civilization into social鄄economic development WANG Rusong ( 1 )……………………………………………
The effect of land cover pattern on hillslope soil and water loss in the arid and semi鄄arid region: a review
GAO Guangyao, FU Bojie, L譈 Yihe, et al ( 12 )
……………………………
…………………………………………………………………………………
The status and trend on the urban tree canopy research JIA Baoquan, WANG Cheng, QIU Erfa,et al ( 23 )…………………………
Bioindicators and Biomonitors in Environmental Quality Assessment
Bernd Markert, WANG Mei忆e,Simone W俟nschmann,et al ( 33 )
……………………………………………………………………
…………………………………………………………………
Electron transfer capacities of dissolved organic matter and its ecological effects BI Ran,ZHOU Shungui, YUAN Tian,et al ( 45 )…
Autecology & Fundamentals
Antioxidative responses of Abies fabri seedlings to litter addition and temperature elevation
YANG Yang, YANG Yan, WANG Genxu,et al ( 53 )
……………………………………………
……………………………………………………………………………
Effects of seed soaking with different concentrations of 5鄄aminolevulinic acid on the germination of tomato (Solanum lycopersicum)
seeds under NaCl stress ZHAO Yanyan, HU Xiaohui, ZOU Zhirong, et al ( 62 )………………………………………………
Influence of magnesium deficiency on chlorophyll fluorescence characteristic in leaves of Newhall navel orange
LING Lili, PENG Liangzhi, WANG Nanqi, et al ( 71 )
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Leaf traits of 66 herbaceous species in Songnen grassland in Northeast China
SONG Yantao, ZHOU Daowei, WANG Ping, et al ( 79 )
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Effects of nectar secondary compounds on pollination of co鄄flowering species in a natural community
ZHAO Guangyin, LI Jianjun, GAO Jie ( 89 )
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The continuous life鄄table of Leptocybe invasa ZHU Fangli, QIU Baoli, REN Shunxiang ( 97 )…………………………………………
Population, Community and Ecosystem
Dominant climatic factors of Quercus mongolica geographical distribution and their thresholds
YIN Xiaojie, ZHOU Guangsheng, SUI Xinghua,et al (103)
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Fruit diet, Selectivity and Seed dispersal of Hatinh langur (Trachypithecus francoisi hatinhensis)
Nguyen Haiha, BAI Bing, LI Ning,et al (110)
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The distribution of living coccolithophore in East China Sea in autumn, 2010 JIN Shaofei, SUN Jun, LIU Zhiliang (120)…………
The association of OPRK1 gene SNP with sika deer (Cervus nippon) diurnal behavior traits
L譈 Shenjin, YANG Yan,WEI Wanhong (132)
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Preliminary study on bird composition and diversity in Poyang Lake watershed during non鄄breeding period
SHAO Mingqin, ZENG Binbin, XU Xianzhu,et al (140)
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Coexistence mechanism of two species passerines in man鄄made nest boxes LI Le, ZHANG Lei, YIN Jiangxia, et al (150)…………
Dynamics on soil faunal community during the decomposition of mixed eucalypt and alder litters
LI Yanhong, YANG Wanqin, LUO Chengde, et al (159)
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RS / GIS鄄based integrated evaluation of the ecosystem services of the Three Gorges Reservoir area (Chongqing section)
LI Yuechen,LIU Chunxia,MIN Jie,et al (168)
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Landscape, Regional and Global Ecology
The distribution of soil organic carbon as affected by landforms in a small watershed of gully region of the Loess Plateau
LI Linhai,GAO Erhu, MENG Meng, et al (179)
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Effects of coastal geographical characteristics on the abundance of submerged aquatic vegetation
WU Mingli, LI Xuyong,CHEN Nianlai (188)
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Analysis of soil physical properties under different vegetation types in the alluvial fan area of Manas River watershed
CAO Guodong, CHEN Jiehua, XIA Jun, et al (195)
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Resource and Industrial Ecology
Effects of farming on wetland soil seed banks in the Sanjing Plain and wetland restoration potential
WANG Guodong, Beth A Middleton, L譈 Xianguo, et al (205)
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Effects of the microhabitats on the seedling emergence during the flooding disturbance
AN Hongyan, XU Hailiang, YE Mao, et al (214)
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Analysis on the limiting factors to further improve yield of summer maize in Heilonggang River Valley
XU Lina, TAO Hongbin, HUANG Shoubing, et al (222)
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Fungal diversity in rhizosphere soil of medicinal plants in Heilongjiang Province
MU Dongyan, L譈 Guozhong, SUN Xiaodong, et al (229)
………………………………………………………
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Integrated assessment of mariculture ecosystem health in Sanggou Bay FU Mingzhu,PU Xinming, WANG Zongling,et al (238)……
Urban, Rural and Social Ecology
The integrative assessment on ecological quality status of Luoyuan Bay based on ‘OOAO principle爷
WU Haiyan, WU Yaojian, CHEN Keliang, et al (249)
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Trophic state of seawater and ecological characteristics of phytoplankton in Sishili Bay
LI Bin, BAI Yanyan, XING Hongyan, et al (260)
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Ecological footprint depth and size: new indicators for a 3D model FANG Kai (267)…………………………………………………
Landscape dynamics of medium鄄 and small鄄sized cities in eastern and western China: a comparative study of pattern and driving
forces QI Yang, WU Jianguo, LI Jianlong, et al (275)……………………………………………………………………………
Research Notes
Prediction of bacterial species richness in the South China Sea slope sediments LI Tao, WANG Peng (286)…………………………
Spatial pattern of seedling regeneration of Ulmus pumila woodland in the Otindag Sandland
LIU Zhen, DONG Zhi, LI Hongli, et al (294)
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Impacts on seed germination features of Eupatorium adenophorum from variable light stimulation and traditional dormancy鄄broken
methods JIANG Yong, LI Yanhong, WANG Wenjie,et al (302)…………………………………………………………………
Opinions
Discus for classification of plant association XING Shaohua,YU Mengfan,YANG Lijuan,et al (310)…………………………………
613 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
《生态学报》2013 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的生态学专业性高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研
究原始创新性科研成果,特别欢迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、
新方法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,300 页,国内定价 90 元 /册,全年定价 2160 元。
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标准刊号:ISSN 1000鄄0933摇 摇 CN 11鄄2031 / Q
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生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 33 卷摇 第 1 期摇 (2013 年 1 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
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Vol郾 33摇 No郾 1 (January, 2013)
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