宜昌城区绿地景观格局与大气污染的关系

在湖北省宜昌市中心城区4种景观绿地分布格局分析的基础上,对比观测了各景观中的环境噪声和大气SO2、NOx、TSP含量。结果表明,以无绿化道路廊道和建筑铺装斑块为主要景观构成的对照景观绿地破碎化指数最高(18．1253ind·hm^-2),绿化覆盖率仅为1．00％,其景观中环境噪声较大、大气TSP含量高(0．4918mg·m^-3);大面积绿地斑块占优势的景观绿化覆盖率高(达43．59％),绿地破碎度指数最小(0．4539 ind·hm^-2),与对照景观相比,大气噪声减弱28．12％,TSP含量降低86．42％;中小面积绿地斑块和绿化廊道呈均匀分布的景观绿化覆盖率(11．34％)和绿地破碎度指数(2．7511 ind·hm^-2)均较低,与对照景观相比平均滞尘率为46．62％;以绿化廊道占绝对优势的景观绿化覆盖率仅为6．13％,绿地破碎度指数均较高(6．8700 ind·hm^-2),绿化廊道密度指数最大(0．8443hm·hm^-2),其景观中环境噪声、TSP和NOx含量分别比对照景观增加21．47％、5．08％和9．06％.可见,在城市景观中绿地斑块平均面积越大、破碎度指数越低,则其对大气污染净化的作用越大。     

城市林地与非林地大气SO２季节动态变化

SO2作为主要的大气污染物之一,对人体与环境具有严重危害,导致酸雨后危害更大,尤其是长江以南省区污染严重。对长沙和株洲市区内2种类型区域———城市林地与城市非林地空气SO2浓度通过近1a(2004-01~2005-01)的同时进行对比定位观测,用甲醛吸收副玫瑰苯胺分光光度法分析,结果表明:从两市2种类型采样地空气SO2浓度水平总体与分别来看,SO2浓度年内变化均具有明显季节性波动特征(p=0·001),冬季最高,秋季最低;除冬季二者SO2浓度较为接近外,其他各季株洲非林地观测区SO2浓度均高于同季节长沙非林地观测区SO2浓度。空气SO2浓度季节性变化与当地的地理环境、气候条件、采暖期与工业生产布局等因素有较大的关系。其中,燃煤、降水、风速风向和气温是影响空气SO2浓度变化主要的污染源与气候条件因素。空气SO2浓度水平还与所在地有无林木覆盖关系密切。无林地空气SO2浓度年均值(0·18±0·08)mg/m3,有林地空气SO2浓度年均值(0·09±0·07)mg/m3,二者间存在极其显著差异(p=0·001)。林木生理活性季节性变化对植物调节空气SO2浓度季节变化的能力有一定的影响。按林地SO2浓度减缓效应大小排序,依次是夏季(55·4%)>冬季(54·1%)>秋季(49·3%)>春季(29·6%)。城市森林作为一种有效的生物措施在控制和治理城市大气SO2污染实践中具有重要作用,不失为一种经济可行、高效的环境保护措施,应着力提高城市森林覆盖率。     

北京门头沟主城区及其城郊森林大气污染物时空变化特征

由于前人对城市大气污染物时空变化特征研究结论缺乏统一性, 以及城市森林及其周边大气污染物协同变化规律研究结果的不确定性, 研究以建立在北京市门头沟的3套固定空气质量监测站为依托, 以主要大气污染物SO2和氮氧化物为研究对象, 分析典型居民区、林缘和林内主要大气污染物浓度的日、月、季及特定天气下的变化规律, 拟揭示北京门头沟主城区及其城郊森林大气污染物时空变化特征。研究结果表明, 秋季林内SO2浓度为夜间高于白天, 其余大部分为白天高于夜间; 林内氮氧化物的日变化特征为双峰型, 居民区为单峰型; 居民区、林缘空气中SO2的日变化规律表现为单峰型, 林内SO2日变化秋季为凹面型, 冬季无明显特征; 林内、林缘、居民区空气中SO2浓度均为冬季高于秋季, 林内、居民区空气中NO2为秋季高于冬季, NO、NOx冬季与秋季无显著差异; 居民区、林内SO2在2月份达到峰值, 林缘1月达到峰值, 林内氮氧化物10-11月份达到峰值, 居民区11-12月达到峰值; 居民区氮氧化物显著高于林内, SO2为林内、居民区显著高于林缘。在典型大气污染过程中, 秋季林内空气中氮氧化物浓度波动幅度较居民区小且具有明显的滞后特征, 冬季林内空气中NO、NOx浓度波动幅度较居民区小且无明显滞后特征, 秋、冬季节林内空气中SO2浓度波动幅度较林缘、居民区大且无明显滞后特征; 不同观测点大气污染物浓度显著正相关。城郊森林可以对其周边城市的大气污染物起到缓冲、抵抗和吸收作用, 但特定天气条件下, 森林中的大气污染物会向城市中扩散。     

森林植被变化（采伐）对小流域水文化学循环过程的影响

森林不仅调节流域的水文循环过程而且对流域的生物化学循环过程也产生重要的影响.森林流域通过林冠层截留、地被物层过滤、土壤入渗以及河岸植被缓冲带等环节,对降雨径流中的泥沙、有机物、污染物质进行有效的过滤、吸收和净化,从而达到改善水质的目的.回顾了国内外森林植被变化对小流域水文化学循环的影响研究,尤其是森林经营活动如采伐等对流域的河流水温、悬移质泥沙含量、溶解养分等方面的影响.多数研究认为森林采伐方式不同河流水温受影响程度不同;溶解养分与森林采伐的方式、地点及采伐流域的类型密切相关.特别指出河岸植被缓冲带在森林流域水质保护中的重要性,它的存在可以维持河流水温、有效防止和降低地表径流中携带的泥沙、污染物、有机质等进入河流,从而达到保护水质的目的.目前,我国在森林植被变化对流域水文化学循环影响领域的研究还主要侧重于森林减少泥沙效应方面,在森林的水质保护效应方面,多数的报道都集中在森林生态系统各要素(如林冠、地被物、森林土壤等)对大气降水化学物质输入的影响,而对小流域尺度森林植被变化(如采伐)对水文化学循环影响方面的研究开展得还很少.     

天山中部天然云杉林森林生态系统降水过程中的水质变化

通过对天山中部天山云杉(Picea schrenkiana var.tianschanica (Rupr.)Chen et Fu)不同郁闭度、林龄天然林区内,降水在转化过程中各环节(包括大气降水、穿透水、地表径流、地下渗水)的水质变化规律,以及森林生态系统不同层次对水质的影响对比分析。结果表明:(1)天山云杉林生态系统对降雨的水质影响,随郁闭度和林龄的增加而增强。在林龄相同的条件下,表现为:0.20.40.60.8;在郁闭度为0.8的条件下,表现为:幼龄林中龄林成熟林近熟林;(2)大气降水透过林冠层后,水中的养分含量显著增高,表现为溶解氧含量减小,氨氮、COD、BOD、总磷、钾含量增加;(3)穿透水转化为地表径流,水中的溶解氧浓度进一步降低,COD、BOD、总磷、钾的含量升高,氨氮浓度降低;(4)总地下渗水的各项水质指标均明显优于大气降水,土壤层是森林生态系统净化水质的关键层。(5)通过对各集水区域水质指标定量化综合评价,天山云杉林生态系统内的水质质量表现为:7月份9月份8月份;(6)利用主成分分析方法(PAC)构建的水质综合评价多元线性模型,具有很强代表性,能很好地用于水质的等级评价。     

中国嵩草属植物丰富度与气候要素的关系

通过收集文献确定了中国嵩草属植物的分布信息,并分析了嵩草属植物丰富度与气候要素的关系.结果表明:嵩草属植物丰富度在中国的云南、四川和西藏交界处及青海东南部和喜马拉雅山区较高,在＜40° N、85°-105° E、海拔2500 m以上范围、或热量要素较低、降水量及干燥湿润度(或日照时数)中等范围的分布密度和丰富度范围较大;丰富度与7月平均、最高和最低气温及夏季气温呈显著负相关关系(P＜0.05),与温暖指数、年生物学温度、极端最高气温、夏季气温以及7月平均、最高和最低气温等值线的对应关系较好.嵩草属植物丰富度与气候要素多元回归模型中,7月最高气温和春季降水量对丰富度影响显著,7月最高气温的影响最大(P＜0.05);逐步回归模型中,7月平均、年均最高和极端最高气温的影响较大(P＜0.05);主分量回归模型中,极端最高、7月和夏季气温、Thornthwaite干燥度指数和4-10月日照时数、夏秋季和年降水量的影响较大.嵩草属植物丰富度主要受生长季气温、降水量和日照时数以及极端最高气温、年降水量和土壤水分的共同影响.     

鼎湖山酸沉降背景下主要森林类型水化学特征初步研究

雨水的水质在通过森林后会发生变化．如果雨水是酸性的,这种变化会更加明显．通过一年多时间在鼎湖山主要森林类型采样分析发现,鼎湖山大气降水pH值低,酸雨频率高;阔叶林穿透雨pH值比大气降水高,树干径流和地表水pH值比大气降水低,土壤自然酸化非常严重;混交林穿透雨和地表水酸度比大气降水低,树干径流酸度则大于大气降水;针叶林穿透雨和树干径流都有进一步酸化趋势,但地表水pH值比大气降水高．3种林型比较,阔叶林林冠缓冲能力最强,针叶林土壤缓冲能力最大．3种林型,林内降水和地表水养分N、P、K、Ca、Mg和Na含量除N外都明显高于大气降水．各林型树干径流对养分富集能力强于穿透水,养分在大气降水中的浓度低于在地表水中的浓度．针叶林林内降水比混交林和阔叶林养分含量高,但地表水中养分浓度比后两者低．从地表水的养分浓度看,阔叶林和混交林养分亏损更为严重．     

近60年来印江河流域极端气候演变及其对净初级生产力和归一化植被指数的影响

极端气候事件的发生改变了区域水热条件，并影响着生态环境变化。然而，目前长时间尺度上极端气候的演变规律及其对生态环境的影响尚不明晰。采用Mann-Kendall趋势及突变检验法、连续小波变换和Hurst指数法揭示了喀斯特槽谷印江河流域极端气候的变化趋势、突变时间、周期性特征和未来演变规律，并利用Lindeman-Merenda-Gold模型定量评估了极端气候溶变对生态环境变化的影响。结果表明：(1)印江河流域极端气温显著上升，降雨量增多，呈现湿热多雨的气候特征。未来极端气温事件持续等级将更高，持续强度也更强。(2)同类型极端气候具有潜在的关联性，但不同类型极端气候间的影响较小，且多呈负相关。(3)印江河流域平均净初级生产力(NPP)和归一化植被指数(NDVI)在2000—2015年间呈现相反的变化趋势，NPP平均值为598.53 g C m^-2 a^-1,平均减少速率为-3.32 g C m^-2 a^-1。NDVI平均值为0.59,平均增长速率为0.0013/a。(4)冷持续指数(CSDI)、平均温差(D...     

大气污染对珠江三角洲森林及土壤影响的初步研究

于1998年4月至1999年3月采用定点测定和面上调查相结合的方法,开展大气污对珠江三角洲森林生长及其土壤酸碱性和肥力特性的影响研究。初步结果表明：大气污染引起珠江三角洲地区发生大面积、高频率的酸雨,主要的污染物有SO2、NOx、悬浮颗粒物等;随着污染程度的增大,森林土壤pH值降低,SO2-4和Al3 质量浓度增大;马尾松、湿地松叶片叶绿素含量降低,生长衰退甚至死亡;但不同树种对大气污染敏感程度不同,种植马占相思比马尾松更能增加林地对酸雨缓冲力和提高土壤肥力。     

杭州市区空气中SO2时空分布与变化

研究了被动式SO2采样法在杭州市区使用的可适性,建立了其与空气自动监测数据的回归方程,自动监测值=0．3360×挂片值+47.20,r=0．805;利用被动采样法适用地域范围广、使用周期长的特点,分析了杭州市区空气中的SO2浓度及变化,并使之图形化。结果表明,不同气候条件下SO2的高值中心位置不同,夏季大气扩散条件好,高值中心南移,冬季逆温层厚,高值中心区变大;酸雨的发生强度与发生频率与大气中SO2浓度的季节变化趋势一致。     

Leaf Gas Exchange in Canopy Species of a Venezuelan Cloud Forest

Tropical cloud forests are considered humid ecosystems with frequent cloud cover down to the ground surface. However, seasonal variation in precipitation may induce short-term water stress. For canopy leaves, this water stress may also be a consequence of large atmospheric vapor pressure deficits. The objective of this work was to study five canopy cloud forest species to determine if there are restrictions to leaf gas exchange as a consequence of seasonality in precipitation and to daily water deficit due to air evaporative demand mainly during maximum incoming radiation hours. Seasonal daily courses of microclimatic variables (air temperature, relative humidity, photosynthetic photon flux density) and plant responses (leaf water potential, stomatal conductance, CO₂ assimilation rates, leaf nitrogen concentration) were measured at 2400 m asl in Monterrey, an intermontane valley of the Venezuelan Andes. A gradient in terms of responses to water stress conditions was observed between the species, with Clusia multiflora (a 46% reduction in stomatal conductance between seasons) as the most affected and Miconia resimoides (increased stomatal conductance) responding more favorably to slight water stress conditions. If we consider the limitations of water stress and/or light conditions on CO₂ assimilation we may arrange the species into those in which water stress conditions have a greater impact on leaf carbon gain, those where light conditions are determinant and one in which both water stress and light conditions may affect leaf carbon assimilation.     

夏季南京市中心-郊区-城市森林梯度上的近地层大气特征

运用定点观测法和车载传感器的流动观测法,研究了夏季沿南京市市中心-郊区-城市森林梯度的近地层大气温度(T_(N-S))、CO_2浓度(p_(N-S)(CO_2))、湿度和污染气体浓度的变化规律.结果表明,沿市中心-郊区-城市森林梯度,T_(N-S)、p_(N-S)(CO_2)、相对湿度(RH_(N-S))和污染物浓度(p_(N-S)(SO_2)和p_(N-S)(NO_2))均表现为规律性的变化,与观测点距市中心的距离间的关系可用logistic方程进行较好的拟合(R~2在0.71～0.90之间).与城市森林(S9)相比,市中心(S1)的T_(N-S)和p_(N-S)(CO_2)在一天中的任何时段均有不同程度的升高,其中,T_(N-S)升高幅度在5:00～6:00时段最小,而在17:00～18:00时段最大,分别为1.3℃和4.7℃,白天和夜间平均分别升高了3.7℃和2.1℃;而p_(N-S)(CO_2)升高幅度在1:00～2:00时段最小,在13:00～14:00时段最大,分别为7.0μmol/mol和66μmol/mol,白天和夜间平均分别升高了55μmol/mol和20μmol/mol.S1和S9点间,绝对湿度(AH_(N-S))的全天平均值无显著差异;而RH_(N-S)除了5:00～6:00时段两点均接近饱和外,一天中S9点均高于S1点,两点最大差值出现在13:00～14:00时段,S1和S9分别为37.4%和52.9%,全天平均升高了7.0%.与S9点相比,S1点的p_(N-S)(SO_2)和p_(N-S)(NO_2)在上午10:00～11:40间分别升高了0.88倍和2.1倍.表明,当前城市的一些环境因子如T_(N-S)和p_(N-S)(CO_2)相当于全球数十年或更久以后的水平.     

森林衰退与全球气候变化

工业革命以来的人类活动,改变着大气的化学组成,从而改变着全球的气候,气候变率影响着森林的生长,甚至能导致森林衰退,全球气候变化引起森林衰退的机近几年制可能有几种,全球变暖,降水模型的改变以及蒸散作用的提高,将给一些森林带来高温胁迫和水分胁迫,危害植物的生理过程,ＣＯ２的施肥作用及其与气温升高的协同效应,将促进植物的新陈代谢,加速树木的成熟和衰老,在全球气候变化条件下,植物种竞争和分异将加强,气候变     

Simulated responses of potential vegetation to doubled-CO2 climate change and feedbacks on near-surface temperature

Increases in the atmospheric concentration of carbon dioxide and associated changes in climate may exert large impacts on plant physiology and the density of vegetation cover. These may in turn provide feedbacks on climate through a modification of surface‐atmosphere fluxes of energy and moisture. This paper uses asynchronously coupled models of global vegetation and climate to examine the responses of potential vegetation to different aspects of a doubled‐CO₂ environmental change, and compares the feedbacks on near‐surface temperature arising from physiological and structural components of the vegetation response. Stomatal conductance reduces in response to the higher CO₂ concentration, but rising temperatures and a redistribution of precipitation also exert significant impacts on this property as well as leading to major changes in potential vegetation structure. Overall, physiological responses act to enhance the warming near the surface, but in many areas this is offset by increases in leaf area resulting from greater precipitation and higher temperatures. Interactions with seasonal snow cover result in a positive feedback on winter warming in the boreal forest regions.     

极端高温对亚热带人工针叶林净碳吸收影响的多时间尺度分析

极端高温是影响森林生态系统碳循环重要的极端天气事件之一.本研究利用千烟洲亚热带人工针叶林2003-2012年的CO₂通量及常规气象数据,结合小波分析方法,明确极端高温及极端高温事件对该森林生态系统净碳吸收的影响,以及极端高温及事件发生时,不同时间尺度上环境因子对净碳吸收的控制作用.结果表明: 极端高温发生时,日最高气温在35～40 ℃时,会导致该生态系统平均日总净CO₂交换量(NEE)较30～34 ℃下降51%;极端高温及极端高温事件对月及年总NEE的影响与极端高温事件发生的强度及持续时间有关,2003年强极端高温事件发生时,7、8两个月总NEE仅为-11.64 g C·m^-2·(2 month)^-1,较多年平均值下降了90%,使年总NEE的相对变化率达-6.7%.在极端高温及事件发生的7-8月间,气温(T_a)、饱和水汽压差(VPD)是控制NEE日变化的主要环境因子,其相干性分别可达0.97、0.95;在8、16、32 d周期上,T_a、VPD、土壤5 cm处含水量(SWC)及降水量(P)均对NEE有较强的控制作用,在32 d周期上,NEE与SWC、P的相干性超过了0.8.极端高温及事件发生时,短时间尺度上大气干旱影响该森林生态系统的净碳吸收,而长时间尺度上,大气干旱与土壤干旱共同影响该森林生态系统的净碳吸收.     

A generalized,lumped-parameter model of photosynthesis,evapotranspiration and net primary production in temperate and boreal forest ecosystems

Summary PnET is a simple, lumped-parameter, monthlytime-step model of carbon and water balances of forests built on two principal relationships: 1) maximum photosynthetic rate is a function of foliar nitrogen concentration, and 2) stomatal conductance is a function of realized photosynthetic rate. Monthyly leaf area display and carbon and water balances are predicted by combining these with standard equations describing light attenuation in canopies and photosynthetic response to diminishing radiation intensity, along with effects of soil water stress and vapor pressure deficit (VPD). PnET has been validated against field data from 10 well-studied temperate and boreal forest ecosystems, supporting our central hypothesis that aggregation of climatic data to the monthly scale and biological data such as foliar characteristics to the ecosystem level does not cause a significant loss of information relative to long-term, mean ecosystem responses. Sensitivity analyses reveal a diversity of responses among systems to identical alterations in climatic drivers. This suggests that great care should be used in developing generalizations as to how forests will respond to a changing climate. Also critical is the degree to which the temperature responses of photosynthesis and respiration might acclimate to changes in mean temperatures at decadal time scales. An extreme climate change simulation (+3° C maximum temperature, –25% precipitation with no change in minimum temperature or radiation, direct effects of increased atmospheric CO₂ ignored) suggests that major increases in water stress, and reductions in biomass production (net carbon gain) and water yield would follow such a change.     

Ecosystem feedbacks on climate at the landscape scale

Vegetation controls aspects of climate at all scales. These controls operate through fluxes of mass (water vapour, particulates, trace gases, condensation nuclei, and ice nuclei) and energy (latent and sensible heat, radiative exchanges, and momentum dissipation) between the biosphere and the atmosphere. The role these fluxes play in controlling minimum and maximum temperature, temperature range, rainfall, and precipitation processes are detailed. On the hemispheric scale, the importance of evapotranspiration, vegetation surface roughness, and vegetation albedo in the current generation of atmospheric general circulation models is reviewed. Finally, I assess at the planetary scale the global climate effects of biogenic emissions that are well mixed throughout the troposphere. I show that daily maximum and minimum temperatures are, in part, controlled by the emission of non-methane hydrocarbons and transpired water vapour. In many regions, a substantial fraction of the rainfall arises from upstream evapotranspiration rather than from oceanic evaporation. Biosphere evapotranspiration, surface roughness, and albedo are key controls in the general circulation of the atmosphere: climate models that lack adequate specifications for these biosphere attributes fail. The biosphere modulates climate at all scales.     

未来10年黄土高原气候变化对农业和生态环境的影响

利用区域气候模式PRECIS输出的未来A2和B2气候情景及基准气候时段逐日资料,选择生态环境极其脆弱的黄土高原为研究区,分析了未来10a黄土高原气候变化特征及其对主要农作物和生态环境的影响。结果表明,未来10a,黄土高原光热资源增加,降水量减少。增温将对冬小麦和春玉米产量影响较大,对马铃薯产量的影响程度可能较小,但降水量减少对主要农作物的产量都有较大影响。在主要作物品种不发生较大变化的前提下,作物生育期太阳辐射和积温增加可能导致生育期需水量增加10%-15%,冬小麦、春玉米和马铃薯的播期分别延迟或提前1-3d,收获期提前1-2d,生育期缩短3-5d,可能引起冬小麦和春玉米气候产量下降50%-100%。未来10a,降水量减少可能导致草地盖度的增幅下降和人工林地稀疏化,引起黄土高原片状水力侵蚀程度下降。但突发性暴雨洪水和土地利用现状改变可能增强切沟溯源冲蚀能力,增加了黄土高原水土流失和农田及道路被冲毁的风险。     

NMR studies of water-gas interactions

Analysis of published data concerning the solubility of different gases in water as dependent on temperature was carried out. These dependences could be described by mono-or bi-exponential functions. Solubilities of nitrogen and oxygen are additive and depend on their percentage in the atmosphere over the liquid. The temperature dependence of oxygen and nitrogen dissolved in water corresponds to that in the atmospheric air. Measurements of water spin-lattice relaxation times, changing with the concentration of dissolved paramagnetic oxygen, showed that oxygen could be substantially but not completely eliminated by saturation with any gas. The best method is the contact with a water-immiscible liquid of gas capacity higher than water. However, all this leads to an unstable state of a gas-water system, converging to equilibrium.     

1982—2015年中国温带不同草地植被枯黄期对极端气候事件的响应

随着极端气候事件频率和强度的增加,植被物候正在发生深刻的变化。然而,植被枯黄期(EGS)对极端气候的响应机制目前尚未厘清,特别是对于干旱半干旱地区的草地而言。因此,聚焦我国温带草地,基于1982—2015年全球监测与模型研究工作组归一化植被指数(GIMMS NDVI3g)长时间序列数据提取草地物候参数,并分析其时空变化规律;运用随机森林模型等方法探究温带草地EGS对极端气候变化的响应特征。结果表明：(1)全区多年平均EGS主要发生于270—290儒略日(DOY),59.8%的区域呈延迟趋势,其中显著延迟(P<0.05)的区域分布在新疆天山、阿尔泰山一带和准噶尔盆地西部、黄土高原北部、呼伦贝尔高原的西部和东北小兴安岭。(2)EGS与极端气温暖极值(日最低气温的最大值、日最高气温的最大值、暖夜日数、暖昼日数)之间均以广泛的正相关关系为主;相比之下,极端降水事件与EGS之间的关系相对比较复杂,这与各草地类型自身的生理策略和所处环境密切相关。(3)整体而言,持续干旱日数、气温日较差和暖夜日数对全域草地EGS动态变化具有极大的重要性。就不同草地类型而言,温带草甸草原主要受到气温日较差的影响...