基于集对分析的城市生态系统健康评价—以兰州为例

城市生态系统是城市社会经济发展的基础和载体,但城市生态系统健康状况问题中包含多种不确定性因素,而集对分析可以有效处理这种不确定性.论文以特大型综合性城市兰州为研究案例,基于集对分析方法,构建包括生产力、生活态、生态势和生机度的城市生命力指数,诊断兰州城市生态系统2002至2008年间的健康状态.研究结果表明:2002～2008年,兰州市城市生态系统健康状况呈上升趋势,其健康联系度由2002年的0.451增至2008年的0.519,但总体水平仍不高.该研究为兰州市城市规划和生态建设推荐了重点行动领域,同时也可为兰州市实施可持续发展战略提供决策依据.     

不同沼液用量对夏玉米源库代谢关键酶及产量的影响

以玉米杂交种郑单958为材料,研究了3个不同沼液用量（15000、22500、30000 kg·hm^-2）对夏玉米源库代谢关键酶和产量构成因素的影响.结果表明：与对照和施氮肥相比,田间浇灌沼液不仅可提高夏玉米地上部干物质量、叶面积指数和叶绿素含量,而且可提高叶片中硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）和籽粒中蔗糖合成酶（SS）活性,从而显著增加了玉米穗粗、穗长、穗行数、穗粒数、穗粒重、千粒重和单位面积产量.在3个沼液用量中,以22500 kg·hm^-2处理(拔节期、大口期、抽雄期各追施7500 kg·hm^-2)对提高玉米酶活性和产量的效果最好,其产量可达14006.7 kg·hm^-2,比对照增产40.7％.     

围垦滩涂湿地旱生耐盐植物的入侵和影响

以上海市崇明东滩1998年围垦湿地为例,基于彩红外航片的景观格局分析以及样地群落调查,分析了湿地人工排水后,旱生耐盐植物在湿地原生芦苇群落中的入侵和影响.结果表明：以碱菀为建群种的旱生耐盐植物群落在围垦湿地区从东北向西南扩散,速度达143 m·a^-1,原生芦苇斑块迅速收缩、破碎,缀块密度指数和形状指数分别增长22.7倍和1.3倍;2006和2007年两个生长季后群落中碱菀生物量高达2783.8 g·m^-2,占群落总生物量的98％,重要值达88%;芦苇生物量和重要值则分别下降98％和83%.表明侵入过程与地下0～20 cm土壤水分和土壤盐度密切相关.应深入研究旱生耐盐植物的侵入机制,探讨合理、动态的湿地排水管理策略,以便控制旱生耐盐植物群落的迅速入侵.     

太湖常见浮叶植物和沉水植物的光合荧光特性比较

利用水下饱和脉冲荧光仪(DIVING-PAM),原位观测太湖常见的水生植物菱、荇菜、苦草、黑藻的最大光化学量子产量(F_v/F_m)及在暗适应和光适应条件下的快速光曲线.结果表明:浮叶植物菱和荇菜光系统Ⅱ的潜在最大光合作用能力高于沉水植物苦草和黑藻,其最大量子产量分别为0.837、0.831、0.684和0.764;菱和荇菜的最大电子传递速率、半饱和光强分别高于沉水植物苦草和黑藻,且在光适应条件下尤为显著.     

川西亚高山红桦-岷江冷杉林优势种群的空间格局分析

以红桦-岷江冷杉林4 hm²样地调查数据为基础,采用点格局分析法O-ring函数,分析了红桦和岷江冷杉2个优势种群不同龄级的空间分布格局,以及各龄级间的种内和种间关联性.结果表明：红桦种群径级分布呈单峰型,为衰退种群;岷江冷杉种群径级分布呈倒“J”型,为进展种群.岷江冷杉与红桦大树在所有尺度上均为随机分布,其余龄级在小尺度上为聚集分布,随尺度增大趋于随机分布和均匀分布,最大聚集强度随龄级增大而减弱.空间关联主要发生在小尺度上.岷江冷杉种内关联以小尺度正关联为主,红桦种内关联以小尺度负关联为主.对于2个种群的相同龄级,小龄级、中龄级和大龄级间,分别以空间无关联、负关联和无关联为主.2个种群间不同龄级间以负关联为主,龄级相差越大,其负关联越强.     

城市碳代谢过程研究进展

碳代谢过程分析是城市代谢研究的重要环节,而通过土地利用/覆盖的空间调整优化城市碳代谢过程已成为区域可持续发展的关键。利用城市代谢思想,本文综述了城市碳代谢过程核算、碳代谢网络模拟、碳代谢过程与土地利用/覆盖变化关系分析、碳代谢空间格局演替等方面的内容,并指出了当前研究中存在着空间属性表达缺乏、核算/模拟结果较难直接应用于实践调控、自然和社会经济代谢过程难以并重考虑等问题。在此基础上,提出了此领域未来发展预期:(1)基于土地流转,将碳排放/碳吸收垂向流映射到碳存量变化的水平流,以"存量"变化推导出网络"流量"分布,实现节点、流互动关系的空间表达,构建时空维度碳代谢网络模型;(2)强调自然节点在城市碳代谢网络中的重要作用,形成社会经济节点与自然节点并重的生态网络模型,有效服务于城市规划及设计。     

城市小型湖泊浮游植物群落结构特征及演替规律——以武汉沙湖为例

城市小型湖泊具有对环境变化的高敏感性,其浮游植物群落特征和演替规律对湖泊生态系统的监测与管理有重要意义。本研究于2015年3—12月,对武汉市沙湖进行了生态和水质监测,共鉴定出藻类10门312种,绿藻、硅藻和蓝藻种类数占优。为探究富营养化城市小型湖泊浮游植物群落时空异质性及其演替驱动力,选取了4个多样性指数(Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou均匀度指数和Whittaker指数),并进行了多样性指数与环境因子的相关性分析、主成分分析和聚类分析,计算了优势种在监测时段的3个种间联结性指数和校正χ~2 检验系数。结果表明,夏秋季节浮游植物群落处于演替的稳定状态,环境因子驱动作用明显,其中离子浓度的影响大于温度的影响,钠、镁离子浓度为主要影响因素;蓝藻门和绿藻门优势种联结性较高,硅藻门优势种内部联结性较高而与其他门类相关性较低,从季节上看,夏秋季节的优势种种间联结性较高,春冬季优势种与其他时段优势种相关性低,可能为群落在冬春季不稳定的原因。     

北京河流底栖硅藻沿城乡梯度带空间分布及其季节变化

研究了北京市区沿城乡梯度带河流底栖硅藻的空间分布及其季节变化特征。通过在2014年的春季、夏季和秋季在山区对照溪流、城市上游河道和城市下游河道3个样区,共23个样点进行了底栖硅藻样品采集。分析表明,主要优势种的空间差异明显。在对照溪流,主要优势种为极小曲丝藻(Achnanthidium minutissimum);在城市上游河道,主要优势种分别为短文假十字脆杆藻(Pseudostaurosira brevistriata)和连结十字脆杆藻腹面变种(Staurosira construens var.venter);在城市下游河道,主要优势种为谷皮菱形藻(Nitzschia palea)。然而,3个样区内的主要优势种相对丰度季节变化较小(P0.05)。其中,A.minutissimum及P.brevistriata的季节变化特征均为春季秋季夏季,而S.construens var.venter及N.palea的季节变化特征均为春季夏季秋季。结果发现,北京市城乡梯度带的河流硅藻种类组成差异较大,但主要优势属种季节变化相对较小,表明硅藻种类能较好地反映城乡梯度带的河流环境变化状况,可用于北京市河流水质生物监测。     

基于元胞自动机的城市空间动态模拟

城市空间动态的模拟与预测可以为城市可持续发展规划与管理提供重要的参考依据。SLEUTH元胞自动机模型在城市空间模拟中较强的适用性和可移植性,该模型通过对历史数据的蒙特卡洛迭代自动寻找城市增长误差最小的参数组合,解决了传统元胞自动机模型中转换规则不易确定的问题。以武汉市为研究案例,运用SLEUTH模型进行了城市空间动态模拟与情景预测。2007年至2011年的城市空间模拟结果显示,模拟结果与实际历史数据可以获得良好的空间匹配度,Lee-Sallee形状指数均在0.6以上,显示SLEUTH元胞自动机模型经过本地化校正后具有较强的适用性和满意的模拟精度。进而,设置了现状趋势、基本保护、严格保护等3种情景对武汉2025年城市空间动态进行了预测,结果显示,各情景模式下城市居住用地均明显增长,农业用地、林地、水域等均有所减少;现状趋势情景和基本保护情景下农田、林地、水域减少的幅度较大,会加剧区域的生境破碎、耕地功能下降、水资源匮乏、湖滨湿地萎缩等生态问题,说明这两种情景不能有效满足城市生态系统健康和可持续发展的需要。严格保护情景下,城市居住用地扩张的程度得到了明显的控制,水域和林地得到了有效的保护,对于重要的自然生态系统组分保护及其服务能力维持可以起到显著作用。     

城市土壤封闭对有机碳库影响的时空变化模拟

随着全球城市化的迅速发展,城市生态系统的研究日益受到关注。城市化过程引发的大面积土壤封闭,导致土壤功能退化,进而影响城市生态系统。通过构建城市封闭土壤碳循环模型,考虑土壤温度,水分,有效氮含量以及各项理化性质等影响土壤有机碳在封闭条件下分解的影响因素,模拟南京市1980年至2010年城市封闭土壤有机碳含量与土壤有机碳库的时空变化过程,揭示人工封闭对于城市土壤功能的影响。结果表明:南京市1980年至2010年封闭土壤的有机碳含量显著减少,2010年土壤有机碳含量的均值为6.7 g/kg,比开放土壤低54.7%。土壤有机碳含量较低的区域主要分布在快速城市化的地区。由于封闭土壤阻碍了土壤有机碳的来源,造成封闭土壤有机碳含量持续减少,1980年至2010年间城市土壤有机碳库的总量减少约0.32 Tg。城市封闭对土壤有机碳影响的时空变化模拟可为研究城市化过程中的生态环境效应与城市生态建设提供参考。