云南省高原山地生态与退化环境修复重点实验室创新成果丰硕云南大学生态与环境学院
2022-11-23刘嫦娥
云南省高原山地生态与退化环境修复重点实验室依托云南大学生态与环境学院“生态学”一级学科博士点、博士后工作站和“资源与环境”一级学科硕士点,围绕污染生态与生态恢复、退化环境与植被恢复、生物多样性变化与生态功能维护、生态文明建设与生态环境决策四个方向开展科学研究、技术研发、社会服务及人才培养。实验室拥有固定研究人员33人,形成了一支以国家高层次人才培养计划领军人才领衔,云岭学者、省高层次人才引进计划、省高层次人才培养计划、东陆中青年骨干教师为骨干、在国内外具有显著学术影响的研究团队。
2018年1月以来,实验室主持项目50项,其中主持国家自然科学基金项目等21项,省部级项目25项,横向课题4件,总经费4378.5万元;在国内外高水平学术刊物发表论文117篇其中SCI 73篇,授权专利26项,其中发明专利14件、实用新型专利12件;软件著作权登记3件;在科学出版社等国家级出版社学术专著5部,荣获云南省科技进步一等奖1项。开放课题立项31项, 资助经费124万元。
实验室主任 段昌群,云南大学特聘教授,博士生导师,国家高层次人才培养计划人才。长期从事污染及恢复生态学研究,主持完成国家重大科技水专项课题2项,国家自然科学基金项目8项,国家攀登计划项目等省部级重点重大项目30多项.发表学术论文200多篇(部),其中SCI 论文100多(篇),出版学术著作和大学教材20多部,获得授权专利20多件。
实验室成立了以吴丰昌院士为主任的学术委员会,来自北京大学、浙江大学、南开大学、厦门大学的11名知名教授/研究员组成学术委员会,于2019年召开线下会议,2021年召开线上会议,为实验室建设与发展提供智慧支持。
近三年来,实验室建设成效显著,在科学研究、人才培养等方面形成了一系列标志性成果。
“滇池流域农田和山地面源污染防控关键技术体系及应用”荣获云南省科技进步奖一等奖
滇池水环境问题是我国高原湖泊富营养化污染治理的难点,进入“十二五”以后,随着点源和城市及生活污染的有效控制,农村面源污染占比上升占据入湖污染30%以上,成为湖泊治理当前和今后一段时期的重点。面源污染存在隐蔽性、广泛性、滞后性、风险性、难监测性的特点,污染主要发生在农村,主导产业是农业,利益主体是农民,涉及千家万户,是我国乃至全球湖泊及开放水体污染治理的最大难点。滇池流域农田和山地的面源污染是云南高原湖泊的典型代表,其面源污染是西南地区高原湖群治理攻坚克难的重点。在国家重大科技水专项支持下,经过百余名研究人员持续十余年的科技攻关,以我国水污染治理难度最大的高原湖泊之一滇池为研究对象,创建了 “结构减污、源头控制、过程削减、循环利用”系统性防控农业面源污染的技术路线,突破了大面积连片、多类型种植业镶嵌的农田面源防控技术瓶颈,解决了湖滨退耕区二次污染防治与生态功能修复难题,实现了源近流短山地水源涵养与清水产流的面源防控目标。
针对滇池流域农业面源污染控制关键问题,创建了高原湖泊农田和山地面源污染防控技术体系,经规模化示范应用取得了突出的污染防控效果,为化解流域农田和山地面源污染对滇池的环境影响、推动滇池水环境出现企稳向好的历史性转变提供了重要的科技支持。
《植物生态学》(第3版)荣获全国优秀教材二等奖
植物生态学是云南大学优势特色学科方向,教材建设一直处在国内领先地位。近十年来,该教材第三版继承我国两代著名生态学家、云南大学教授曲仲湘、姜汉侨等前辈在上世纪60年代开创的中国植物生态学教材建设事业基础上,根据现代生态学发展和国内人才培养需求,由国家级教学名师段昌群教授组织队伍,创新教材内容体系修编而成。植物生态学教材先后出版5版,绵延持续了半个世纪,成为我国生态学及宏观生物学领域连续性最强、持续时间最长、影响最广泛的高校生态学教材之一。
《植物生态学》(第3版)采用“俯视-透视”的视角建构植物生态学的知识体系,在国内生态学教材编写中具有原创性。教材首先阐述植物在生态系统中的功能作用,然后介绍植物在生态系统中发挥作用的实体——群落及种群的结构、分布、动态,进而延伸到个体及其对生态因子的响应。这种“先见森林,再看树木”的架构较好反映了生态学的认知逻辑,贯穿的“整体研判、系统集成、宏观审视、微观深入”的生态学方法论,体现了我国生态学教材建设对现代生态学学科思想的思考和探索。
在高原山地与退化环境修复领域取得新进展
基于功能微生物和绿色材料耦合作用的受污染水、土生态修复新技术体系研发及其综合效益和作用机制解析。基于功能微生物和绿色材料耦合作用的生态修复新技术的研究,挖掘了有机物、氮及重金属等高效消减或转化的微生物资源,并采用植物质和生物炭等绿色材料作为人工湿地基质促进功能微生物菌群的形成与作用,针对几类典型面源污水的特点研发出靶向湿地生态高效处理技术并进行优化,同时研发出基于功能菌株转化解毒、抑制作物吸收和促进作物生长等功效的重金属污染生态修复方法,并将其与绿色材料耦合形成重金属污染土壤的高效持久修复技术,形成了面源污水和重金属污染土壤生态修复技术体系。在Journal of Hazardous Materials、Bioresource Technology、Science of the Total Environment、Journal of Cleaner Production、Environmental Pollution等生态环境类TOP期刊上发表系列论文10余篇,获专利授权8件。
全球尺度下不同恢复方式对金属矿山植被恢复的影响
金属矿山开采是人类扰动中对生态系统最具破坏性的活动。其植被恢复受到立地条件和人为干预程度的影响。为了给矿山恢复提供普适性的修复措施,确定废弃地植被演替的影响因素至关重要。基于全球55项关于废弃金属矿山植被演替的研究,meta分析评估了在不同修复方法(自然vs人为介入)以及不同气候类型下的植被群落特征和演替趋势。发现自然演替和低水平的人为介入有助于矿山植被重建,而高水平的人为介入则不能达到这种效果。在较好的气候条件下,植被演替更容易成功。
建立了一套从种群和群落角度分析环境污染物和水文变化生态后果的方法
以往评价环境污染物生态风险多采用急性毒性试验等个体实验,采用急性致死剂量或效用剂量作为评估的标准,根据污染物致死剂量的高低界定其生态风险等级,并以之制定环境安全阈值,这种方法往往会低估其风险。自2017年开始,从种群和群落角度阐述环境污染物的危害,发现即使生物个体生存不受影响,如果原有种间关系遭到破坏,也可能产生严重的生态后果,甚至导致生态系统的崩溃。我们以采用远低于致死剂量的浓度,利用抗生素、微塑料、重金属等环境污染物验证了以上评估体系的准确性和敏感性。研究结果在Journal of Hazardous Materials、Science of the Total Environment、Environmental Pollution等国际重要学术期刊发表了系列高质量论文。