基于树轮记录的阿尔泰山中段1798年以来6-7月平均最低气温变化研究

通过分析新疆阿尔泰山中段西伯利亚落叶松树轮宽度年表与气候因子的相关关系证明6-7月平均最低气温是研究区树木径向生长的主控气候因子（r=0.649,P<0.001）。利用线性回归方法构建了阿尔泰山中段1798-2017年6-7月平均最低气温方程,通过计算重建方程方差解释量（41.1%）和利用逐一剔除法对重建方程各项参数进行了稳定性检验,证明了重建方程是稳定可靠的。分析重建的平均最低气温年际变化表明,研究区经历了4个暖期（1906-1919年、1922-1935年、1945-1960年和1997-2017年）和4个冷期（1816-1831年、1840-1867年、1869-1886年和1888-1905年）,并且与相邻地区平均气温重建序列冷暖变化阶段一致。基于多窗谱分析结果发现重建6-7月平均最低气温序列存在2a、2.4a、2.8-3a、11a、20-22a左右的变化周期,表明研究区气候变化主要受厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）、太阳黑子活动和全球海温变化（SST）驱动。本研究为系统掌握阿尔泰山气候变化规律和科学预测未来气候变化提供了依据。     

不同去趋势方法对基于Dendrometer数据的茎干水分动态分析的影响——以白扦为例

树木茎干半径变化记录仪(Dendrometer)监测的高精度数据不仅包括木质部的年内径向生长过程, 还包含由茎干水分的消耗和补充引起的可逆变化。然而, 不同的年内生长去趋势方法获得的茎干水分波动之间的差异性仍缺乏对比研究。基于芦芽山北坡针叶林下限白扦(Picea meyeri) 2015年生长季的茎干半径变化和环境因子的实时监测数据, 使用Gompertz生长模型(GPZ)、线性生长模型(LG)、零生长模型(ZG)、日值法(D)和茎干循环法(SC)模拟并去除茎干年内的生长趋势, 然后提取5种不同类型树木水分缺乏引起的茎干收缩(TWD_GPZ、TWD_LG、TWD_ZG、TWD_D和TWD_SC)以表征茎干水分亏缺, 并进一步对比分析了不同茎干水分亏缺序列对环境中水分状况的响应特征。研究发现: (1)不同去趋势方法计算的茎干水分亏缺的趋势和幅度有所差异, 可聚类为3组: TWD_LG和TWD_ZG、TWD_GPZ以及TWD_D和TWD_SC。同组或聚类距离接近的序列在生长季内每个月份都展现出显著的相关性。然而, TWD_LG、TWD_ZG和TWD_GPZ与TWD_D和TWD_SC在8月份相关性较弱。(2) TWD_D和TWD_SC与空气饱和水汽压差(VPD)的正相关关系比TWD_GPZ、TWD_LG和TWD_ZG更加稳定, 且具有更大的相关系数。5种茎干水分亏缺序列和土壤含水量(SWC)的关系在生长季内变化很大。(3)不同去趋势方法的茎干水分亏缺都随着水分胁迫程度(VPD/SWC)升高而显著增长。当胁迫程度较低时, TWD_SC对VPD/SWC的变化最为敏感(R² = 0.39, p < 0.001), 但是与TWD_ZG差别不大(R ² = 0.37, p < 0.001); 当胁迫程度较高时, TWD_ZG对VPD/SWC的敏感性最高(R ² = 0.59, p < 0.001)。综合对比来看, 零生长模型是比较适合研究区白扦生长季内茎干水分波动的去趋势方法, 其可为干旱胁迫条件下预测研究区树木的茎干水分动态及特征提供科学 依据。     

不同放牧强度下内蒙古温带典型草原优势种植物防御策略

放牧是草原的主要利用方式, 但对牧草造成了一定的生物胁迫。面对生存压力, 牧草会通过调节初级与次级代谢过程启动防御机制。该研究以内蒙古温带典型草原优势种植物为研究对象, 通过测定其在5个放牧水平下不同营养器官中的次级代谢产物及木质素等含量, 探讨大针茅(Stipa grandis)和羊草(Leymus chinensis)的各营养器官在防御机制中的角色及其碳氮权衡策略。结果表明: 面对放牧胁迫, 大针茅和羊草会产生大量的单宁、总黄酮、酚类以及生物碱等次级代谢产物, 并以叶片为主要的合成及储存器官。中度放牧使羊草的化学防御机制得到较充分的诱导及表达。但二者地上部分木质素含量并无显著增加, 因此, 二者在避牧性机制上更倾向于化学防御而非机械防御。由于羊草有更高的氮利用效率, 这使得羊草可以通过碳氮两种代谢途径进行防御, 但大针茅在生长初期并不能将氮高效地分配到化学防御中。大针茅和羊草在生长初期面对轻度放牧胁迫, 较多的资源仍然用于初级代谢, 增加了植物耐牧性。因此, 轻度放牧有利于提高牧草的碳氮资源利用效率、提高生态系统生产力及稳定性。     

内蒙古温带草原大针茅叶片光合生理特性对氮添加的响应

大气氮沉降增加生态系统氮有效性，优势种植物对不同水平氮输入的响应影响草原生态系统结构和功能。研究设置4个氮添加水平，分析内蒙古温带草原优势种大针茅（Stipa grandis）光合生理特性对不同梯度氮添加的响应。结果表明：低氮（0-2 g m^-2 a^-1）处理时，大针茅叶片氮含量较低，叶绿素含量和1，5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶的活性不高，光能利用效率低，导致光系统II出现过剩激发能，光合器官受到抑制，净光合速率相对较低。适量氮添加（5-10 g m^-2 a^-1）提高了大针茅叶片羧化系统和电子传递系统的氮分配，进而提高了1，5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶的活性以及电子传递速率，净光合速率增大。高氮（25 g m^-2 a^-1）处理时，叶片氮含量较高，但光合氮分配比例下降，降低了光合氮利用效率。大针茅光抑制程度增大，叶绿素含量、1，5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶的活性下降，不利于生物量积累。研究结果有助于进一步了解全球变化背景下草原生态系统优势种的生理响应机制，并为草原的可持续发展提供一定的理论依据。     

稳态转换视角下生态系统服务变化过程与作用机制

优化生态系统服务供给是实现人类社会与自然生态系统和谐发展的必然途径。生态系统在平衡与非平衡之间复杂的转化模式使生态系统服务研究备受阻力,如何科学地解析生态系统服务内在调控机制是实现从自然资源利用到生态系统功能优化的关键。从论述生态系统稳态转换驱动机制入手,阐明扰动发生后稳态转换的路径、生态系统功能对扰动的响应模式;基于稳态转换视角深入诠释生态系统服务内涵及变化过程,以"结构-过程-功能-服务-人类福祉-可持续性"为核心架构来发展生态系统服务理论框架,并从生态系统敏感性和恢复力等内在属性探讨生态系统服务对结构和功能变化的响应情况;解析当土地利用变化超过生态系统阈值时,各项生态系统服务间的互馈作用。基于稳态转换视角评述生态系统服务变化过程与作用机制,以期为生态系统服务研究及生态系统管理提供新视角。     

珠三角地区PM2.5浓度估算及其健康效应评估

快速的社会经济发展导致城市出现以PM_2.5为首要污染物的空气污染问题，PM_2.5污染严重危害人群健康。因此，厘清PM_2.5时空分布特征并估算其带来的健康影响，对于PM_2.5的区域联防联控具有重要意义。现有研究中，为弥补地面监测数据的不足，借助机器学习算法估算PM_2.5浓度成为研究热点，此外，基于流行病学研究结果的健康效应模型也被广泛用于评估PM_2.5健康影响的研究中。利用珠江三角洲地区2014-2018年56个空气质量监测站的PM_2.5实时监测数据、气象数据、社会经济数据和归一化植被指数，构建随机森林模型，多要素联合估算2000-2018年监测站点的PM_2.5浓度，并采用克里金插值方法获得PM_2.5浓度的空间分布，在此基础上应用全球暴露死亡（GEMM）模型，评估珠三角地区的PM_2.5健康效应。结果表明：（1）2000-2018年期间，珠三角地区的PM_2.5算术年均浓度维持在35μg/m³左右，呈现"西北-东南"递减空间分异；降水量、温度、风速和水汽压等气象因子对PM_2.5浓度具有负向影响，GDP和人口密度等社会经济因子对PM_2.5浓度具有正向影响。（2）2000-2018年期间，珠三角地区PM_2.5人口加权年均浓度均低于PM_2.5算术年均浓度，表明珠三角地区人口密度和PM_2.5浓度未呈现明显的空间匹配关系，例如肇庆PM_2.5浓度较高但人口密度较低，深圳PM_2.5浓度较低但人口密度较高。（3）2000-2018年期间，珠三角地区PM_2.5污染对于缺血性心脏病和中风的健康影响较显著，而对下呼吸道感染的健康影响较弱。区域PM_2.5相关过早死亡人数逐渐增多，主要集中在PM_2.5浓度和人口密度较高的地区，例如珠三角中心地区，以广州中心城区表现明显。本研究建议珠三角地区加大空气污染治理力度，提高医疗服务水平，同时关注城市人口结构，引导城市人口有序流动迁移，以缓解PM_2.5带来的健康影响，实现城市化的健康发展。     

中国陆地生态系统分类识别及其近20年的时空变化

生态系统分类制图是理解生态系统时空格局和支撑生态系统分类管理的基础。研究以反映生态系统主导服务功能和人类干预强度为主线，构建了包括9个一级和25个二级类的生态系统分类体系，集成土地利用、气候、地形、植被、土壤、居民点分布等多源数据，开展了2000和2020年中国陆地生态系统的分类制图，并对其类型、结构、格局及时空变化特征进行了分析。结果表明：近20年，我国城镇生态系统扩张1.1倍，64.51%来自耕种生态系统。耕种生态系统缩减0.88万km²，其中水田和旱田分别减少0.60万km²和2.09万km²，但绿洲扩张1.81万km²。受退耕还林还草影响，农牧和农林混合生态系统分别减少2.88万km²和0.92万km²，林地生态系统增加1.61万km²。水域湿地生态系统增加0.31万km²，70%源自沼泽生态系统的扩张，尤其是青藏高原水域湿地，受气候变暖影响扩张明显。气候暖湿化促使部分干旱荒漠和冰冻寒漠生态系统的盖度增加，使牧草地生态系统增加9.97万km²，而干旱荒漠和冰冻寒漠生态系统分别减少14.98万km²和0.92万km²。我国生态系统变化导致整体景观的连接性下降、破碎度增加、类型多样性增加，斑块间生态过程的阻碍增强。我国生态状况明显改善，92.06%的区域NDVI增加，平均NDVI增幅为0.74%/a，其中农牧和农林混合生态系统NDVI增幅最显著，分别为1.26%/a和0.85%/a。该分类方案与制图结果突出了生态系统结构、生态环境风险和生产力的差异，可为宏观尺度的生态系统管理提供科学支撑。     

面向人类世的自然与社会:景观生态学的挑战与展望——第十届国际景观生态学大会述评

第十届国际景观生态学大会于2019年7月1日至5日在意大利米兰举行,吸引来自世界各地950余名代表参会。其主题是"面向人类世的自然与社会:景观生态学的挑战与展望"。会议内容聚焦气候变化对景观格局的影响、生态系统服务与可持续发展,景观生态学与政策制定等。对我国景观生态学研究的启示主要有:(1)加强气候变化、人类活动与生态系统作用机制分析;(2)深化生态系统服务与可持续发展的动态连接;(3)拓展景观生态学研究成果在生态系统管理与可持续发展中的应用。     

青藏高原城市扩展过程的区位因素——基于随机森林的多尺度分析

过去几十年，青藏高原快速的城市扩展过程给生态环境带来了严重威胁。区位因素会影响城市扩展的空间格局，进而改变其对区域生态环境的影响。因此，认识青藏高原城市扩展过程的区位因素特征对于保护区域生态环境具有重要意义。在全区、生物群区和生态区3个尺度上分析了区位因素对青藏高原城市扩展过程的影响。基于长时间序列城市土地数据分析青藏高原城市扩展过程。利用随机森林模型分析青藏高原城市扩展区位因素特征。研究表明，青藏高原在1990-2020年期间经历了快速的城市扩展过程。全区城市土地面积从277.4 km²增加到974.9 km²，增长了2.5倍。对青藏高原城市扩展影响最大的区位因素高程对城市扩展的重要性不断下降。与之相对，铁路因素的重要性迅速上升，其重要性从2.15%增长到10.56%，增加了3.9倍。然而，铁路建设在促进青藏高原城市发展的同时，也会对区域内近三成的濒危物种产生影响。因此，在青藏高原未来城市发展过程中，既要重视铁路对城市扩展带动作用，也要注意减少铁路对区域生物多样性的影响，进而促进高原的可持续发展。     

面向居民生态福祉的国土空间生态网络构建——以临沂市为例

构建面向居民福祉的生态安全体系，统筹考虑生态安全格局中的生态系统要素连通关系和生态系统服务供需关系，是强化国土空间生态修复规划成果，提升居民生态福祉的重要途径。研究基于"源-汇"理论，构建景观生态安全维育网络与生态系统服务亲近网络。结果显示：（1）45%的生态系统服务保护目标是实现高生态系统服务供给和低机会成本的合理阈值，基于此识别的生态供给源地面积为1230.89km²，中心城区及部分主要街道的生态系统服务供需关系呈现高需求-低供给现象；（2）共识别景观生态安全维育廊道75条，其中重要廊道1054km，次重要廊道1154km，一般廊道1366km；（3）生态系统服务亲近廊道分为10个组团，网络化程度低，西北部主要由森林构成，中东部主要由沿河湿地提供服务；（4）构建临沂市"三区两带五廊多组团"的国土空间生态安全格局，在保障景观生态安全的同时有效协调区域生态系统服务供求关系，促进生态-社会协同可持续发展。