O3浓度升高和UV-B辐射增强对大豆叶片叶绿素含量和活性氧代谢的影响

以大豆栽培品种铁丰29为试验材料,利用开顶式气室研究O₃浓度升高和UV-B辐射增强复合胁迫对大豆叶片叶绿素（Chl）含量、膜脂过氧化程度、活性氧产生速率、抗氧化酶活性和籽粒产量的影响.结果表明:在大豆整个生育期内,与对照相比,O₃和UV-B单一胁迫及其复合胁迫下的大豆叶片Chl（a+b）、Chl a和Chl b含量均呈下降趋势;相对电导率、丙二醛含量增大,活性氧产生速率和H₂O₂含量增加,超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性下降,产量降低.O₂和UV-B复合胁迫加剧了大豆叶片膜脂过氧化程度,促进大豆体内活性氧自由基的产生,使大豆抗氧化能力减弱,叶绿素含量降低,对大豆表现为协同效应.O₃胁迫对大豆叶片的影响与复合胁迫更相近,其原因可能是在复合胁迫中臭氧起主要作用.     

O3浓度升高和UV-B辐射增强对大豆叶片叶绿素含量和活性氧代谢的影响

以大豆栽培品种铁丰29为试验材料,利用开顶式气室研究O₃浓度升高和UV B辐射增强复合胁迫对大豆叶片叶绿素(Chl)含量、膜脂过氧化程度、活性氧产生速率、抗氧化酶活性和籽粒产量的影响.结果表明： 在大豆整个生育期内,与对照相比,O₃和UV-B单一胁迫及其复合胁迫下的大豆叶片Chl(a+b)、Chl a和Chl b含量均呈下降趋势;相对电导率、丙二醛含量增大,活性氧产生速率和H₂O₂含量增加,超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性下降,产量降低.O₃和UV-B复合胁迫加剧了大豆叶片膜脂过氧化程度,促进大豆体内活性氧自由基的产生,使大豆抗氧化能力减弱,叶绿素含量降低,对大豆表现为协同效应.O₃胁迫对大豆叶片的影响与复合胁迫更相近,其原因可能是在复合胁迫中臭氧起主要作用.     

15NO2胁迫下三角梅不同器官的氮素吸收分配动态及代谢规律

近年来研究园林植物消减大气污染物的修复技术及其原理,理清氮氧化物污染对植物生理生态的影响机制,对城市生态环境保护和文明建设具有重要意义。以三角梅(Bougainvillea spectabilis Willd)小苗为研究材料,通过人工模拟熏气法,设计短时间高浓度¹⁵NO₂胁迫处理,以CK为对照,比较8.0μL/L ¹⁵NO₂处理和4.0μL/L ¹⁵NO₂处理对三角梅各器官¹⁵N的吸收量和各器官¹⁵N-氨基酸含量的影响,探究¹⁵NO₂胁迫下三角梅各器官内氮素的吸收分配动态及代谢规律研究。结果表明,¹⁵NO₂胁迫后显著提高了三角梅各器官¹⁵N含量,其中叶片是¹⁵N的主要积累器官。8.0μL/L ¹⁵NO₂处理下三角梅各器官¹⁵     

大气二氧化碳和臭氧浓度升高对植物挥发性有机化合物排放影响的研究进展

对流层大气中CO₂和O₃浓度变化可对植物挥发性有机化合物(VOCs)的排放产生一定影响,而植物VOCs具有很高的化学活性,可影响低层大气的化学组成,促进光化学污染的形成,对温室效应和全球变化具有潜在的影响.文中总结了大气CO₂和O₃浓度单独及复合作用对植物VOCs排放规律的影响,并对今后植物VOCs排放规律及多重环境胁迫下城市树木VOCs释放机制的研究进行了展望.     

我国城市大气环境与周边区域二维和三维景观格局关系

城市内部的大气环境受到周边区域景观格局的剧烈影响,小尺度上大气污染状况与周边区域景观格局的关系研究对从城市建设角度减缓城市大气污染有着重要现实意义。本研究以2017年中国30个省会城市的266个大气污染监测站点的NO₂、SO₂、PM_2.5和PM₁₀年均浓度为因变量,选择监测站点周边3 km区域内的10个二维和三维景观格局指数(建筑物数量、建筑物聚集度、建筑物密度、不透水面比例、餐饮数量密度、建筑占地面积、建筑高层比、容积率、建筑面积和建筑物类型Shannon多样性指数)为自变量,利用增强回归树模型研究景观格局对4种大气污染物浓度的影响。结果表明: 4种大气污染物浓度在空间分布上总体呈现出中部和北部城市明显高于东南沿海城市和西南部城市。NO₂、SO₂、PM_2.5和PM₁₀浓度的最大影响因素均为不透水面比例,其相对影响贡献率分别为40.7%、36.3%、51.0%和51.8%。不同区域大气污染浓度最主要影响因子识别结果表明,华东和华中地区为不透水面比例;华南地区为建筑物数量和建筑物密度;华北地区是不透水面比例和建筑物类型多样性;东北地区是不透水面比例和建筑物数量;西南地区是建筑物类型多样性;西北地区是建筑物密度。各区域的主要影响因子差异是气候、地形、城市规划等因素所致。     

地表臭氧浓度升高对陆地生态系统影响的研究进展

浓度不断升高的地表臭氧(O₃)已成为全球性环境问题, 中国也不例外。目前, 高浓度O₃对叶片光合气体交换、植物生长或生物量的影响已备受关注, 但有关O₃对生态系统层次的研究还相对稀缺且存在较大的不确定性。该文梳理了近40年来地表O₃浓度及其影响相关领域的发展趋势和研究热点, 回顾了地表O₃浓度升高对植物影响的研究手段和评估方法, 综述了地表O₃浓度升高对陆地生态系统影响方面取得的重要进展, 主要包括植物应对O₃胁迫的响应机制、地表O₃对粮食产量和作物品质、生态系统固碳能力、群落结构和地下过程的影响及地表O₃污染区域风险; 此外, 针对目前研究的不足, 对未来研究进行了展望。建议利用先进的完全开放式O₃熏蒸系统模拟O₃浓度升高对生态系统影响的同时加强对地下生态过程的研究, 开展O₃与其他环境因子的复合作用研究; 关注O₃污染对粮食安全的影响; 开展联网研究, 建立统一评价体系; 探索减缓地表O₃污染的生态防控措施; 以期为地表O₃污染生态效应领域的发展提供助力。     

Progress in the effects of elevated ground-level ozone on terrestrial ecosystems

浓度不断升高的地表臭氧(O₃)已成为全球性环境问题, 中国也不例外。目前, 高浓度O₃对叶片光合气体交换、植物生长或生物量的影响已备受关注, 但有关O₃对生态系统层次的研究还相对稀缺且存在较大的不确定性。该文梳理了近40年来地表O₃浓度及其影响相关领域的发展趋势和研究热点, 回顾了地表O₃浓度升高对植物影响的研究手段和评估方法, 综述了地表O₃浓度升高对陆地生态系统影响方面取得的重要进展, 主要包括植物应对O₃胁迫的响应机制、地表O₃对粮食产量和作物品质、生态系统固碳能力、群落结构和地下过程的影响及地表O₃污染区域风险; 此外, 针对目前研究的不足, 对未来研究进行了展望。建议利用先进的完全开放式O₃熏蒸系统模拟O₃浓度升高对生态系统影响的同时加强对地下生态过程的研究, 开展O₃与其他环境因子的复合作用研究; 关注O₃污染对粮食安全的影响; 开展联网研究, 建立统一评价体系; 探索减缓地表O₃污染的生态防控措施; 以期为地表O₃污染生态效应领域的发展提供助力。     

中国主要城市森林对大气PM2.5的削减量及其占大气PM2.5总量比例

空气中的细颗粒物(PM_2.5)是我国城市空气污染的主要污染物之一,严重威胁着城市居民的健康,限制城市发展的可持续性。PM_2.5去除的自然途径有两种,分别是干沉降和湿沉降,其中干沉降占据主导作用,且干沉降的过程和效率与城市森林紧密关联。目前针对城市森林对干沉降作用的研究主要是在小尺度中从不同树种、不同群落结构、不同景观类型等角度来估算并比较其滞尘量,较少关注其占空气污染总量的比率,从而可能影响对城市森林滞尘服务能力的判断。因此,利用城市森林效益(Urban Forest Effect, UFORE)模型中的大气污染干沉降模块的核心算法,以2015年为例,估算了我国主要城市辖区的城市森林一年内对大气中的PM_2.5削减量以及其占空气中PM_2.5污染总量的比重。结果显示：(1)2015年全国主要城市单位绿地面积日均滞尘量较高地区主要集中在华北地区、华东地区、以及东北地区。其中北京30.47mg/m²,苏州24.63mg/m²,沈阳28.55mg/m²     

镉胁迫下铵态氮对红树植物秋茄(Kandelia obovata)生理生态特征的影响

城市红树林湿地面临重金属污染和营养元素过量输入的环境问题。其中,镉（Cd）污染具有较高的生态风险,而铵态氮（NH₄⁺-N）是红树林湿地沉积物中氮素的主要赋存形态。本论文采用盆栽实验研究了镉（Cd）胁迫下铵态氮（NH₄⁺-N）对红树植物秋茄（Kandelia obovata）生理生态特征的影响,包括生物量、叶光合参数（净光合速率P_n,气孔导度G_s,胞间CO₂浓度C_i和蒸腾速率E）、叶丙二醛（MDA）和可溶性糖含量以及根系活力。结果表明：（1）在单Cd胁迫下,秋茄生物量和蒸腾速率（E）显著降低,但根系活力在较高的单Cd胁迫下显著增加;（2）Cd胁迫下,低浓度NH₄⁺-N显著增加秋茄根生物量,但对地上生物量（Cd3处理的叶和Cd1处理的茎除外）和光合作用（P_n、G_s和E）的促进作用不显著;高浓度NH₄⁺-N显著抑制了生物量和光合作用（P_n、G_s和E）;（3）在Cd1处理下,根系活力随NH₄⁺-N胁迫的增强呈先升高后降低的趋势;在Cd2和Cd3处理下,NH₄⁺-N显著降低了根系活力;（4）Cd胁迫下,低浓度NH₄⁺-N对叶MDA（表征氧化损伤）和叶可溶性糖含量（表征渗透调节）的抑制不显著,高浓度NH₄⁺-N显著降低了MDA和可溶性糖的含量。因此,较低浓度的NH₄⁺-N能够缓解Cd对秋茄地下根的毒害,对地上部分的缓解作用有限;高浓度NH₄⁺-N会与Cd产生协同的复合胁迫,加重对秋茄的毒害。     

南昌市中心城区主要大气污染物分布模拟及土地利用对其影响

随着我国城市化、工业化的快速推进,城市大气污染问题日益突出,研究城市大气污染物的分布情况及其土地利用影响对解决城市大气污染问题具有重要意义.本研究以南昌市中心城区为研究区,基于土地利用回归模型(LUR)模拟了PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂、CO、O₃等6种主要大气污染物浓度,并分析其时空分布特征;基于主导土地利用类型,选择南昌市中心城区内居住、商业、教育和工业用地各15个样本区,为了减少气象因子的影响,分四季统计各样本区6类大气污染物浓度,运用双因素方差分析和多重比较,定量分析土地利用(样本区)对6类大气污染物的影响.结果表明: 采用LUR模型模拟研究区PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂、CO、O₃浓度的平均绝对误差率分别为11.9%、13.4%、12.5%、12.0%、12.7%和13.5%,模型误差较小,方法可行.研究区6类污染物浓度具有明显的时空分布特征,PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂和CO浓度在冬季最高,春季和秋季次之,夏季最低;O₃浓度则为夏季高,春季和秋季次之,冬季低.PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂、CO浓度整体呈现从城区中心到郊区递减的趋势,而O₃浓度则反之.不同季节与不同土地利用样本区间6种大气污染物浓度差异显著,表明在中心城区尺度上,气象条件和土地利用都对大气污染物有显著影响.不同土地利用对主要大气污染物浓度分布有不同程度的影响,其中,对PM_2.5、NO₂和O₃的影响较大,对CO的影响较小.     

城市森林调控空气颗粒物功能研究进展

受城市扩张、工业发展、汽车保有量增加的影响,空气颗粒物目前已成为诸多城市空气的首要污染物。而城市森林作为城市生态建设中最大的唯一具有自净功能的生态系统,不仅为城市高污染环境下的居民提供了相对洁净的休闲游憩空间,还对净化空气颗粒物起重要作用。从城市森林调控空气颗粒物的机理、分析方法、植物个体、群落及不同类型城市森林调控空气颗粒物的功能差异及其时空变化规律等方面进行阐述。结果表明:目前有关物理降尘的研究较多,涉及化学除尘的研究尚缺;应用重量法测定植物滞尘量的研究较多,质量浓度法测定城市森林净化空气颗粒物功能的研究较少。在未来一段时间,森林植被化学除尘的过程与机理,城市森林调控空气颗粒物的多方面、系统性研究及相关研究成果的转化与实际应用将会是重要的研究方向。     

城市景观格局演变的水环境效应研究综述

人类活动导致的城市土地利用覆被变化在景观生态学上表现为城市景观类型的更替和城市景观格局的演变。我国城市景观格局中自然植被景观基质大幅被人工硬化地面所取代,自然景观斑块破碎化,城市道路和排水管网等人工廊道大量增加,造成"源""汇"景观的比例失衡和格局失调,从而产生城市景观格局演变的水环境负效应,如非点源污染、水生生态系统失衡和城市内涝等,且水环境负效应存在时间尺度差异和空间尺度响应多样性。对城市景观类型及其格局演变产生的城市水环境效应相关研究进行总结,针对现有研究中存在的城市景观格局演变带来的生态过程变化研究较少、影响城市水环境的景观格局变化阈值不明确、研究结果推广难和重复性较差、人工廊道与城市水环境效应关系关注度较低和水环境负效应综合度研究欠缺等不足之处,提出未来研究的着力点,对实现可持续城市具有一定意义。     

城市绿地的生态环境效应研究进展

工业化的快速发展和城市化进程的加剧,使得城市生态环境的破坏和污染愈来愈严重,加速了城市的“生态环境危机”.城市绿地能够通过植被的光合作用、吸收作用、隔离阻挡作用、蒸腾以及蒸散作用改善城市的生态环境.目前研究主要集中在降温、增湿、固碳释氧、降噪、抗污染、生物多样性保护等6个方面.关于城区绿地对6种生态环境要素的改善程度、影响范围、机理问题以及不同植被种类生态环境效应的差异情况等,国内外学者都进行了大量详细的研究.基于传统实地观测数据进行城市绿地的生态环境效应研究是目前主要使用的研究方法,部分学者开始使用遥感技术手段研究城区绿地的降温增湿效应.在总结和分析前人研究成果的基础上,从研究内容的不同着手,主要总结并系统评估了目前关于城市绿地6种生态环境效应的研究,为今后相关研究提供参考.     

城市景观格局演变的生态环境效应研究进展

快速城市化过程剧烈影响着下垫面变化,直接带来了交通拥挤、资源短缺、环境污染、生态恶化等诸多问题,所有这些问题的出现均与景观格局演变密切相关,研究城市景观格局演变及其生态环境效应正在成为全社会关注的热点.系统总结了城市化过程对景观格局演变的影响,分析了城市景观格局演变的热环境效应、水环境效应、生态服务效应,以及城市生态用地与生态安全格局设计等方面的研究进展.指出了目前城市景观演变与生态环境效应研究中存在的问题与不足:(1)现有研究侧重于景观格局演变的量化分析和景观格局指数的计算,较少关注景观格局演变对生态环境及其区域生态安全的影响;(2)城市景观格局演变与热岛效应研究多局限于两者数理统计关系的分析,对于城市热环境形成的机理缺乏深入研究;(3)城市景观格局演变与大气环境效应方面更多研究关注绿地及其空间布局在吸收和降解大气污染物、固体颗粒物方面的作用,对城市景观格局演变的大气环境综合效应以及大气灰霾效应影响机理重视不够;(4)如何通过合理设置生态用地,有效提高城市生态服务功能和保障城市生态安全,目前仍缺乏深入而又系统的研究.下一步的研究中,需要综合多尺度的景观信息来揭示城市景观的演变机理和环境效应,构建基于城市空间扩展和生态服务效应评价的城市生态空间优化决策模型,探讨城市生态空间优化模式与安全格局.     

城市道路绿地对局地空气污染扩散的影响研究进展

城市道路绿地对局地污染物扩散的影响研究近年来比较活跃,获得了大量研究结果,但因缺乏总结梳理,尚难切实指导城市绿地建设实践。本文对道路及绿带类型进行归类,以实地监测和数值模拟两种常用方法为分类前提,对相关研究涉及的污染物浓度指标、植物特征因子及其他影响因子进行系统回顾,总结了道路绿地对局地污染扩散的影响规律,进而指出未来应在拓展研究对象、综合考虑多种生态过程、融合两种基本方法、提高数据的精度和丰富度等方面加强研究。     

城市群空气污染综合评估范式与应用——以京津冀城市群PM2.5污染为例

城市群已成为中国城市发展的主要形式，城市化发展引发的一系列环境污染问题成为目前的研究重点之一，尤其是近年来明显的空气污染问题。由于传统的针对某一城市地区进行细致研究，难以解决在城市聚集的城市群下形成的区域性空气污染来源和影响机制等问题，使区域性空气污染造成的负面效应难以评估。通过构建综合评估模型范式，并运用空间分析，对京津冀168个区县2000年，2005年，2010年，2015年PM_2.5人口暴露风险、人类活动对PM_2.5的贡献、以及5种土地利用类型的"源汇"特征进行了实证研究。结果发现：（1）2000-2015年，京津冀城市群的人口暴露风险、空气污染分布、综合评估结果总体呈现北低南高的现象。（2）2000-2015年，各县域的人口暴露风险和空气污染的程度、范围呈上升趋势。不同的土地利用类型具有不同的源汇特征，且对污染的贡献不同。本研究通过综合评估模型范式对城市群或区域城市发展与空气质量的权衡关系模式开展量化解析，为城市的可持续发展提供了科学的范式和初步的实证示范。     

Effects of air pollution on biogenic volatiles and ecological interactions

Chemical signals play important roles in ecological interactions but are vulnerable to perturbation by air pollution. In polluted air masses, signals may travel shorter distances before being destroyed by chemical reactions with pollutants, thus losing their specificity. To determine which scent-mediated interactions are likely to be affected, we review existing literature to build a picture of what chemicals are commonly found in such interactions and the spatial scales at which interactions occur. We find that pollination, attraction of natural enemies of plant pests, aggregation pheromones, and mate attraction are likely to be affected. We review the scant literature on this topic and extend the hypothesis to include heretofore unexplored interactions. New research should investigate whether air pollution deleteriously affects populations of organisms that rely on scent plumes. Additionally, we need to investigate whether or not breakdown products created by the reaction of signaling chemicals with pollutants can provide usable signals, and whether or not there has been adaptation on the part of scent emitters or receivers to use either breakdown products or more robust chemical signals. The proposed research will necessarily draw on tools from atmospheric science, evolutionary biology, and ecology in furthering our understanding of the ecological implications of how air pollution modifies the scentscape.     

城市综合生态风险评价——以淮北市城区为例

城市面临复杂的生态风险,为了保障城市安全,需要对单一灾害或污染源的生态风险评估结果进行整合。基于城市复合生态系统特性,将当前城市地域常见的生态风险区分为自然灾害、环境污染及生态退化等3种主要类型,以土地利用单元作为风险受体,整合自然、人文、景观及环境因子,在现有生态风险评价研究方法基础上,构建了城市综合生态风险评价的空间分析框架。研究中选择淮北市城区作为研究区,针对研究区内存在的洪涝、干旱、水污染、大气污染、采煤塌陷及生态服务降低等生态风险类型,定量评价其空间差异,并提出相应的风险防范措施。案例分析结果表明,研究区综合生态风险较高的区域包括龙河、岱河、龙岱河与闸河等过境河流流经塌陷密集带的河段,北湖、东湖、中湖及南湖等人工湖泊沿岸,化家湖湖岸,及土型、新蔡、北杨新杨煤矿及其外围地区。由降低生态风险保障城市生态安全角度,在未来城市的整体规划中,建议结合城市外围绿地与城市内部的高风险区域,划设禁建或限建区域,共同构建淮北城市生态风险防范的空间结构。     

基于生态系统服务的城市生态基础设施:现状、问题与展望

城市生态基础设施是城市可持续发展的重要基础,也是建设生态城市的重要保证。生态系统服务是城市生态基础设施建设的核心与关键。在快速城市化的背景下,保障生态基础设施的结构完整性和功能完善性尤为重要。在阐述生态系统服务的基础上,对生态基础设施的概念与类型进行了概述;从城市湿地生态基础设施、绿地生态基础设施以及城市地表硬化的生态工程改造3个方面对城市生态基础设施研究现状进行综述;对生态基础设施结构与功能评估方法进行了总结,对基于生态系统服务的城市生态基础设施研究进行了综合评述,首次提出了城市表面生态学的概念与研究展望,为城市生态系统服务的强化与调控提供了方法论指导。城市生态基础设施与表面生态学的整合研究将对城市水文效应(内涝)、灰霾效应(PM2.5)、热岛效应、水体污染与富营养化等备受关注的重大问题提供新的解决思路与科学方法。     

济南市城市绿地时空梯度分析

随着社会经济的发展,人们越来越关注生活质量,而具有重要生态和社会经济功能的城市绿地是反映一个城市生活质量的重要指标。因此,城市绿地空间格局的定量研究就显得尤为重要。以济南市作为研究区,以RS和G IS为技术手段,采用梯度分析和景观指标相结合的方法,在8个方向上从市中心到边缘取样,对研究区1989、1996、2004年的城市绿地空间格局及其变化进行了定量分析。研究结果表明:(1)基于城市绿地类型图、运用移动窗口所得到的梯度分析结果能够准确的表达城市绿地空间格局及其动态变化;(2)城市绿地时空梯度的动态变化能够反映城市土地利用空间结构及政府政策的影响;(3)梯度分析方法能够实现景观指标的空间化与可视化;(4)局部区域上的景观指标量化与整个景观水平上的量化相比,能够更好的连接景观格局与过程,对进一步分析城市绿地的生态和社会经济功能具有重要意义。