Respiration rates of stems at different heights and their sensitivity to temperature in two broad-leaved trees in Beijing

该研究采用红外气体分析法(IRGA)于2013年3–12月原位测定了北京市东升八家郊野公园中2个主要阔叶树种(槐(Sophora japonica)、旱柳(Salix matsudana))3个高度上的枝干呼吸(Rw)日进程,旨在量化Rw的种间差异,探索种内Rw及其温度敏感系数(Q10)的时间动态和垂直分布格局。研究结果显示:(1)Rw在不同树种之间差异明显,相同月份(4月份除外)槐Rw是旱柳的1.12(7月)–1.79倍(5月)。两树种枝干表面CO2通量速率均表现出明显的单峰型季节变化,峰值分别出现在7月((5.13±0.24)μmol·m–2·s–1)和8月((3.85±0.17)μmol·m–2·s–1)。同一树种在生长月份内的平均呼吸水平显著高于非生长季,但其Q10值季节变化趋势与之相反。(2)RW随测量高度的增加而升高,并在3个高度上表现出不同的日变化规律:其中,树干基部及胸高位置为单峰格局,而一级分枝处的呼吸速率在一天内存在两个峰值,中间出现短暂的"午休"现象。温度是造成一天内呼吸变化的主要原因。此外,顶部Rw及其对温度的敏感程度明显高于基部。温度本身和Q10值差异可在一定程度上解释RW的垂直梯度变化。(3)在生长月份,单位体积木质组织的日累积呼吸速率(mmol·m–3·d–1)与受测部位直径倒数(D–1)呈极显著正相关关系。单位面积(μmol·m–2·s–1)可准确表达两树种在生长期间的RW水平,能合理有效地比较不同个体的呼吸差异及同一个体的时空变异。这些结果表明,采用局部通量法上推至树木整体呼吸时,应全面考虑Rw的时、空变异规律,并选择恰当的表达单位,以减小估测误差。     

微尺度下城市公园人造绿地土壤水分的时空分异格局及其驱动机制

水是生态系统的基本非生物组成要素,土壤水分对生态系统结构和功能有重要影响。微地形改造被证明能有效涵养水源、防止水土流失,并被广泛应用在生态恢复工程中。然而,在微尺度下人造生态系统土壤水分的时空分异格局及其驱动机制仍不明确。选择北京奥林匹克森林公园一处集合了4种不同地形的草地作为研究对象,对表层(0—10 cm)和深层(10—25 cm)土壤水分开展了长期的研究工作。研究结果表明,不同地形上土壤水分的季节变化特征没有显著差异,土壤温度是影响土壤水分季节变化的主要因素。在植被覆盖均匀的条件下,微地形对土壤表层水分的空间分布格局有显著影响,除洼地和冲沟两种特殊地形外,坡度决定的生态水文过程是主要的驱动机制;土壤深层水分没有明显的空间分布格局。研究结果说明在微尺度下,微地形通过影响土壤水分的空间分布格局,可能会对生态系统结构和功能产生潜在影响,应当在景观改造和生态恢复相关研究和工程应用中给予更多的关注。     

煤矿固废资源化利用的生态效率与碳减排——以淮北市为例

工业固废的大量堆积产生多种环境危害,工业固废的资源化利用能够节约资源和缓解环境压力。建筑行业是能源消耗和碳排放的主要部门之一,其中建筑材料生产阶段的能耗和碳排放占有重要的地位。粉煤灰、煤矸石是常见的工业固体废物,尤其是在以煤炭为主要能源的地区。粉煤灰、煤矸石资源化利用的途径之一是用于制造新型墙体砖。本文以煤炭资源型城市淮北市的新型墙体砖(粉煤灰砌块、煤矸石砖)和传统墙体砖(粘土砖、粘土多孔砖)为案例,对墙体砖生产过程的生态效率和碳排放进行分析和比较。在淮北市墙体材料行业碳排放不增加的前提下,以最优生态效率为目标,建立线性规划模型,对淮北市4种主要墙体材料的产量进行规划。分析结果表明:新型墙体材料的生态效率高于传统墙体材料;煤矸石砖生产过程的碳排放系数高于传统墙体砖;粉煤灰砌块生产过程的碳排放系数介于粘土砖和粘土多孔砖之间。在淮北市墙体材料行业碳排放不增加的前提下,与现有的产量相比,淮北市应禁止粘土砖的生产,适当减少粘土多孔砖的产量,适当增加粉煤灰砌块和煤矸石砖的产量,以达到最优生态效率。在最优生态效率的情况下,淮北市新型墙体材料煤矸石砖对煤矸石工业固废的利用率将由目前的15.8%增加到25.2%。     

城市可持续发展评价方法及其应用

城市是现代化建设的主要载体,是国家实施科教兴国和可持续发展战略的主要基地。城市将各种社会的、经济的、环境的、文化的因素与冲突融为一体,形成一类社会-经济-自然复合生态系统。如何实现城市的可持续发展,是当今世界研究的重要课题之一。城市可持续发展的评价指标和方法是衡量城市生态规划、建设、管理成效的主要依据。以山东济宁市为例,建立了济宁市可持续发展的指标体系,包括经济发展、生态建设、环境保护和社会进步4类45项指标。采用全排列多边形综合图示法评价城市在各个不同时段的建设成效。研究结果表明,济宁市可持续发展综合指数2004年为0.24,处于Ⅳ级水平,可持续发展能力较差;2006年达到0.45,处于Ⅲ级水平,可持续发展能力一般;2010年达到0.62,进入Ⅱ级水平,可持续发展能力较好;2020年达到0.84,进入I级水平,可持续发展能力优良。评价指标全面,方法直观明了,反映了整体大于或者小于部分之和的系统整合原理,评价结果符合实际,可为城市可持续发展提供参考。     

基于能值理论的贵州省生态经济系统分析

运用能值理论和方法,详细分析了贵州省1992—2008年生态经济发展状况。对其环境负载率、废弃物能值比率、能值-货币比率、人均能值用量、能值使用强度、电力能值使用量比、能值投入率、净能值产出率、能值自给率、人口承载力等指标进行了研究,并与其他地区的有关指标进行了比较研究。结果表明:贵州省生态经济发展主要依赖于本地资源,输出能值中仍以原材料输出为主,缺乏深加工和高附加值的产品。环境负荷率由1992年的2.15上升到2008年的3.82之间,表明贵州省环境和资源系统的负荷率在增大。能值-货币比呈现下降趋势,其值在3.82×1013sej/$到2.47×1013sej/$之间,下降的主要原因是由于贵州省的GDP增长较快造成的,受总能值使用量和人口数量的制约,人均能值使用量在13.6×1015sej和11.4×1015sej之间波动。能值使用强度呈上升趋势,其值在1.07×1011sej和1.57×1011sej之间,说明贵州对省内资源利用的不断增强。电力能值使用量比呈上升趋势,这与贵州省加快水电资源开发有关。能值投入率由1992年的0.049上升到2008年的0.107。净能值产出率非匀速下降,在25.3—10.9之间变动,此值高于新疆、四川、甘肃的净能值产出。能值自给率呈现一种波动状态,其比例从1992年的95.7%下降到2008年的88.6%。     

基于上升性理论的重庆市生态经济系统投入产出分析

从信息论的角度入手,运用上升性理论对生态经济系统增长、发展与环境质量进行定量地描述。以重庆市为例讨论了上升性理论在生态经济系统中的应用,利用投入产出表的延长表来计算产业废弃物的排放量,并利用产业废弃物的排放量来反映环境质量状况,把环境质量变化归因于受系统总吞吐量的规模效应、技术效应和结构效应的共同影响。研究结果表明,在1990-1999年重庆市生态经济系统实物型总吞吐量年均增加7.40%,上升性(A)增加近4倍,但是平均相互信息却从0.447比特降到0.342比特,废气排放量年均增长1.1%,废水排放年均增长率达3.2%,根据上升性理论表明在这10a间重庆市生态经济系统处于不可持续的发展状况。在1999-2006年,重庆市生态经济系统实物型总吞吐量仍不断增加,但年均增加率从1999-2006年的7.40%降到3.91%,上升性(A)增加了2倍多,平均相互信息从0.342比特增加到0.478比特,废气排放量的年均下降2.5%,废水排放量年均下降3.7%,这表明在这7a间重庆市生态经济系统朝着良性方向发展。要实现重庆市的生态经济系统良性发展,需提高资源在生态经济系统中的利用效率,实现资源的循环利用,加强资源在生态经济系统中各部门之间的流通性。     

城乡交错带的生态控制论分析──天津实例研究

本文应用人类生态学原理和复合生态系统理论,选择城市系统和乡村系统的交错过渡地域－城乡交错带为研究对象,对城乡交错带的概念内涵作了生态学分析。借助生态控制论原理和灵敏度模型方法,以天津城乡交错带为实例,探讨了一个具有典型社会、经济、自然复合生态边缘效应特征的人类生态系统的重庆控制论行为与机制。     

中国啤酒生产的物质、能量消耗及环境影响分析

采用物质流分析方法,分析了2000-2005年中国啤酒行业物质、能源消耗趋势及环境负荷状况,并采用生命周期分析对中国啤酒生产的环境影响进行了评价.结果表明:2000-2005年,中国啤酒行业的物能消耗呈上升趋势,随着技术的进步,虽然生产1kL啤酒的污染物排放系数逐年下降,但全年总污染物排放量仍逐年上升;啤酒生产潜在的各类环境影响中以废水排放引起的富营养化最大;2000-2005年,中国啤酒行业各环境影响潜值(如富营养化、粉尘及烟尘、全球变暖、酸化、固体废弃物)均呈上升趋势,总环境影响潜值也逐年上升.推进啤酒工业生态转型,建设循环产业已势在必行.     

高层住宅小区建筑形态对微气象影响研究

以北京逸成东苑小区为原型, 基于ENVI-met 构建塔式建筑群和板式建筑群模型, 对其在典型春季、夏季各一天1.50 m 处微气象特征进行模拟分析。结果表明, 除夏季风速外, 两季节塔式和板式建筑群模型其他各微气象要素时间序列模拟结果变化趋势基本相同, 两模型春季模拟结果差异较小, 而夏季模拟结果差异较大。春季, 塔式建筑群比板式建筑群平均温度高0.16 ℃, 平均相对湿度低0.89%, 平均风速高0.18 m·s^–1, 平均辐射温度高2.21 ℃。夏季, 塔式建筑群比板式建筑群平均温度低0.18 ℃, 平均相对湿度低16.35%, 平均风速低0.14 m·s^–1, 平均辐射温度高1.24 ℃。春季板式建筑群的室外热舒适度优于塔式建筑群, 而夏季塔式建筑群的室外热舒适度优于板式建筑群。该结果可为住区规划、提高居民热舒适度等提供参考。     

高层住宅小区中心绿地布局对微气象影响研究

以北京聚福苑小区为原型, 基于ENVI-met 构建八种不同中心绿地布局的高层住宅小区模型, 对其在典型夏季晴天中多个时刻1.50 m 处微气象特征进行模拟分析。结果表明, 八种中心绿地布局下的高层住宅小区气温和相对湿度差异显著, 而风速却无显著差异。其中, 中心绿地为一整块绿地和绿地中间建有中心广场的布局方式, 相比于其他在中心绿地建设小路的布局, 具有明显的降温和增湿作用, 气温平均下降0.80 ℃, 相对湿度平均增加29.79%。中心绿地南北方向的小路对温度斑块具有明显的分割作用, 而东西方向的小路并没有; 小路越多越密集, 越有助于降低中心绿地高温斑块面积。下垫面类型对温度、相对湿度和风速有影响。该结果可为相同气候带中类似的城市住宅区的景观规划提供一定的理论支撑。