承灾脆弱性视角下的生态系统服务需求评估及供需空间匹配

生态系统服务供需空间分布格局及匹配关系是生态系统服务领域的热点问题。将生态系统服务聚焦于增强城市系统承受自然灾害的能力和恢复力功能上,引入承灾脆弱性表征生态系统服务需求。选择首批经济特区之一的珠海市为案例研究区,土壤保持服务为供需分析的对象,利用承灾脆弱性评价城市系统及居民的服务需求并刻画需求的空间异质性,采用基于"3S技术"的In VEST模型定量评估服务供给潜力,从流域与镇、街道两种尺度分析生态系统服务供需匹配状况,以期为市级土地利用管理、景观格局优化及城市经济建设提供建议。研究结果表明:根据供需空间匹配状况,珠海市包含高供给高需求、低供给高需求、低供给低需求与高供给低需求四种供需匹配类型。珠海市土壤保持服务供需空间错位状况较为严重,人口密集的城镇区域需求极高但供给严重缺乏,部分生态源地的高供给无法惠及周边区域人口;兼顾经济建设与生态保护的高供给高需求地区仅占全域面积的8.7%;以农业导向且经济发展缓慢的低供给低需求地区分布较广。是对生态系统服务供给与需求的空间异质性刻画及供需空间匹配的重要尝试,为城市建设和生态管理提供参考。     

吕梁山森林群落草本层植物物种多样性的空间格局及其对模拟增温的响应

为研究气候变暖背景下森林群落草本层植物物种多样性对温度升高的响应及其随海拔、纬度的空间分布格局,按照纬度梯度选择吕梁山系北段的管涔山和南段的五鹿山为研究区,并在每个山地的不同海拔梯度(高、中、低)分别设置对照(CK)、低度增温(OTC1)和高度增温(OTC2) 3种试验样地。于2017年植被生长季对植物多度、频度、盖度、高度进行调查,计算物种多样性指数(Simpson指数、Shannon指数、Pielou指数、Patrick指数)。结果表明:(1)吕梁山森林群落草本层植物物种多样性随海拔呈"v型"变化格局,即在中间海拔梯度处最低,且海拔梯度对各多样性指数的影响均达到极显著水平(P0.01)。(2)物种多样性随纬度升高呈递增趋势(P0.05),即较高纬度山地具有较高的物种多样性。(3)物种多样性随温度升高整体呈递减趋势(P0.05),即温度升高可抑制林下草本层植物物种多样性。(4)在增温处理下,五鹿山草本植物的Simpson指数、Shannon指数和Patrick指数呈递减趋势,Pielou指数先降低后升高;管涔山草本植物的Simpson指数、Shannon指数和Pielou指数先增加后减小,Patrick指数呈递增趋势。整体来说,在吕梁山较低海拔,持续增温会使物种多样性降低;在中等海拔,物种多样性随温度升高呈现先下降后上升的变化趋势;在较高海拔,适度增温可提高物种多样性,持续增温则抑制多样性。因此,增温对吕梁山森林群落草本植物物种多样性的影响随海拔升高整体呈下降趋势。     

基于生态网络效用的城市碳代谢空间分析——以杭州为例

城市碳排放占全球碳排放总量的78%,通过模拟生物代谢来剖析城市碳代谢机理从而控制城市碳排放是缓解全球气候变暖危机的关键。为研究杭州城市化过程中土地利用变化对城市碳代谢的综合作用,以4个时间段(1995—2000,2000—2005,2005—2010,2010—2015)为例,建立了一个"碳流"模型来分析城市生态系统中自然和人工分室在城市碳代谢正负"碳流"产生中的作用,之后利用生态网络效用方法分析"碳流"产生的生态关系及其空间分布,同时利用互惠指数M综合评价土地利用变化对城市碳代谢的综合作用。结果显示(1)净"碳流"在研究期间持续呈现负值且在2000—2005年间达到峰值,负"碳流"主要源自耕地与工业用地之间的转换,正"碳流"主要源自工业用地与城市用地之间的转换。(2)1995—2000年互惠指数(M)呈现先增加后减少再增加的变化趋势,M平均值小于1,说明土地利用变化对城市碳代谢的综合作用是消极的。(3)竞争关系集聚在高负碳代谢密度分室,互惠共生关系主要集聚在高正碳代谢密度分室。(4)从1995—2000至2010—2015,以每5年为时间间隔,生态关系分布空间变化如下:掠夺限制生态关系呈现向西北、西南和南部方向蔓延—西北方向移动—东南方向移动的变化趋势,竞争生态关系呈现东南方向移动—南部和西北部方向蔓延—零星分布的变化趋势,互惠共生生态关系呈现向东南方向移动—暂时不存在—零星分布的变化趋势。研究结果为低碳城市发展提供了理论依据。     

桂西北喀斯特地区石灰土养分空间变异特征

从区域尺度出发,将整个桂西北喀斯特地区作为研究区域,以大面积野外调查采样和室内分析数据为基础,采用经典统计学和地统计学方法,探索喀斯特区域内石灰土养分的空间异质性和分布格局。结果表明:桂西北喀斯特地区石灰土pH为弱变异,其他养分变异系数为30%—75%,变异程度中等。石灰土各养分的空间变异特征不同,土壤有机质(SOM)、速效磷(AP)和速效钾(AK)的最佳拟合模型依次为球状模型、高斯模型和线性模型,pH、碱解氮(AN)、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)的最佳拟合模型均为指数模型。SOM、AP、TN和TP表现为中等空间相关性,空间差异是由随机因素和结构性因素共同作用引起的;pH、AN、AK和TK呈弱空间相关性,空间变异主要受随机因素的控制;SOM和TN的空间变异尺度较大,pH、AN和TK的空间变异尺度最小。SOM、TN、TP和AP养分含量呈自西向东逐渐减少的趋势,pH、AN、AK和TK在区域尺度上的分布没有呈现一定的规律性。相关分析结果表明,在区域大尺度下,地形因子(如海拔、坡度和岩石裸露率等)和植被类型是影响桂西北喀斯特石灰土空间变异特征的重要因素。     

钦州湾秋季和春季浮游动物分布特征及影响因素

为了解钦州湾浮游动物群落的时空分布特征及与主要环境因子的关系,于2014年10月和2015年3月进行了秋季和春季两航次的调查。结果表明:该海湾的浮游动物群落有明显的季节变化。秋季共鉴定出12类87种,其中优势种有太平洋纺锤水蚤(Acartia pacifica)、肥胖三角溞(Evadne tergestina)、亨生莹虾(Lucifer hanseni)、百陶箭虫(Sagitta bedoti)和长尾类幼虫(Macrura larvae);春季共鉴定出11类48种,优势种为中华哲水蚤(Calanus sinicus)和太平洋纺锤水蚤;秋季浮游动物的平均丰度、生物量和多样性指数(528.92个/m~3、110.60 mg/m~3和2.22)均高于春季(48.30个/m~3、61.10 mg/m~3和1.70)。空间分布上,钦州湾外湾浮游动物丰度、生物量和多样性指数的平均值皆高于内湾。多维尺度分析表明,秋季内湾群落相似性较高,春季外湾浮游动物群落相似性较高。相关性分析表明盐度与营养盐是影响钦州湾浮游动物分布的主要环境因子。与2011—2012年数据相比,钦州湾浮游动物群落结构已趋于单一化和小型化,以致生物量明显下降。这一现象主要与钦州湾海水富营养化以及大面积高密度牡蛎养殖有密切的关系。     

广西北仑河口红树植物种群结构与动态特征

以广西北仑河口国家级自然保护区4种红树植物秋茄(Kandelia obovata)、桐花树(Aegiceras corniculatum)、白骨壤(Avicennia marina)和木榄(Bruguiera gymnorrhiza)为研究对象,在野外样地调查的基础上,采用高度级和大小级结构、静态生命表、存活曲线、时间序列分析和7种聚集强度指数等方法对4种红树植物的种群结构和动态进行了分析和预测,旨在阐明红树植物种群与群落的结构特征和动态变化规律以及潜在的驱动机制,为广西红树林生态系统的保护与恢复提供基础资料和科学依据。研究结果表明:木榄和秋茄种群更新良好,桐花树更新受到一定阻力,种群相对稳定,白骨壤种群更新不良,呈现明显的衰退趋势;4种红树植物种群不同龄级的存活量差别较大,存活量和生命期望一般随龄级的增加逐渐减少;白骨壤种群的存活曲线属于DeeveyⅠ型,其种群个体均能达到其平均生理寿命,木榄和秋茄种群属DeeveyⅡ型,各龄级个体具有相对一致的死亡率,而桐花树种群介于DeeveyⅠ型和DeeveyⅡ型之间,其幼龄期死亡率偏高,中龄期后死亡率逐渐接近;时间序列分析同样表明,白骨壤未来种群数量将明显降低,种群逐步衰退,桐花树未来种群数量将表现为稳中有降,而木榄和秋茄未来种群数量将趋于增加。4种红树植物不同龄级种群多呈现聚集分布,聚集强度往往随种群龄级的增加而趋于降低。上述结果表明,北仑河口4种红树植物的种群动态与群落所处演替阶段息息相关,先锋植物白骨壤种群处于较快衰退阶段,演替前中期的桐花树种群稳中有降,而演替中后期的秋茄和木榄种群出现不同程度的增长,反映出本次调查的红树林群落正处于演替的中期阶段,白骨壤和白骨壤+桐花树群丛将逐步演替为以木榄为优势种的群丛。此外,红树植物的种群动态受到自身繁殖特性、生境条件、种内和种间竞争、虫害等多种因素的调控。     

城市地表热环境研究进展

近50年来,以中国为代表的发展中国家快速城市化过程所引起的生态环境问题直接导致了城市地表热环境的剧烈变化。当前,采用定量化的研究方法开展城市地表热环境研究已成为国内外城市生态环境与气候领域的研究热点之一。因此,厘清城市地表热环境的研究进展对于今后更好地开展城市空间热环境定量评价研究以及进一步促进城市可持续发展具有重要的现实意义。在对城市空间热环境和城市热岛等相关概念、主要研究方法和数据获取方式进行简要叙述的基础上,着重从城市地表热环境的时空特征及其变化、驱动力和驱动机制、城市地表辐射与能量平衡、城市地表热岛与城市大气热岛的关系及其演变规律、城市绿地和水体对城市热岛效应的缓解、城市地表热岛的尺度转换等6个主要方面对当前国内外已开展的城市地表热环境研究进行了归纳总结,并就当前研究过程中存在的问题以及未来的研究重点进行了探讨,以期为今后更好地开展城市地表热环境定量化研究提供参考。     

挺水植物与浮叶植物光合荧光特性的差异

为探讨自然生境中不同生活型水生植物光合生理特征的差异,选取4种挺水植物菖蒲(Acorus calamus L.)、再力花(Thalia dealbata Fraser)、梭鱼草(Pontederia cordata L.)、茭草(Zizania latifolia(Griseb.)Stapf),以及4种浮叶植物黄睡莲(Nymphaea mexicana Zucc.)、莼菜(Brasenia schreberi J.F.Gmel.)、金银莲花(Nymphoides indica(L.)O.Kuntze)、菱(Trapa bispinosa Roxb.)为研究对象,比较其叶绿素荧光参数、色素组成和比叶重的差异。研究发现,高光强下挺水植物电子传递速率(ETR)、非光化学淬灭(NPQ)等光合荧光参数、以及低光强下ETR拟合曲线的初始斜率(α)均值显著大于浮叶植物。不同挺水植物间光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率(F_v/F_m)、ETR、NPQ、最大潜在电子传递速率(Ps)、最大电子传递速率(ETR_m)及饱和光强(E_m)变化幅度较大;不同浮叶植物间上述参数变化幅度较小。挺水植物叶绿素(Chls)、类胡萝卜素(Cars)含量均值也高于浮叶植物。但由于比叶重(SLW)的影响,不同水生植物间单位叶面积和单位叶鲜重色素含量的变化规律略有不同。挺水植物中再力花、梭鱼草光合能力较强,其光合荧光参数和色素比例均符合典型阳生型特征;菖蒲、茭草光合能力略弱,部分指标符合阴生型特征。4种浮叶植物各指标均符合阳生型特征。实验推测,挺水植物和浮叶植物由于叶片所处环境不同,其光合适应机制存在明显分化。挺水植物叶片所处环境异质性较大,因而不同物种之间光合参数适应范围也大;浮叶植物叶片所处环境相对均一,因而光合参数差异也小。浮叶植物也不依赖NPQ进行高光保护。在湿地植被恢复工具种筛选过程中应综合考虑环境异质性和不同物种光适应能力的差异。     

褐梗天牛幼虫和成虫空间分布的地统计学研究

褐梗天牛(Arhopalus rusticus Linnaeus)是一种对松、杉、柏等林木危害非常严重的蛀干害虫,主要危害针叶树的衰弱木以及火灾后的枯立木,是继松褐天牛之后携带拟松材线虫能力最强的蛀干害虫。为了更好地控制其危害,深入地研究其种群空间格局,运用地统计学方法分析了3块受害程度不同的油松林内褐梗天牛幼虫和成虫的空间分布特性。结果表明:3种受害程度不同的林分内,褐梗天牛的危害具有显著差异,轻度受害林分内有虫株率为30.8%,中度受害林分内有虫株率为44.3%,而重度受害林分内高达78.3%。根据变异函数曲线图分析得知:轻度受害林、中度受害林和重度受害林内褐梗天牛幼虫种群空间分布最优拟合模型分别为高斯模型、高斯模型和指数模型,成虫的种群空间分布最优拟合模型均为线性模型。在3种林分中褐梗天牛幼虫数量具有明显的空间依赖性,轻度受害林、中度受害林和重度受害林内幼虫数量的空间依赖范围分别是19.10、11.97、61.98m,其空间连续性强度分别是0.646、0.784和0.500;成虫的空间依赖范围分别是43.08、43.23、44.17m,其空间连续性强度分别是0.044、0.021和0.171,但其成虫的数量在空间呈随机分布,没有表现出空间依赖性。根据垂直分布图分析得出:褐梗天牛幼虫和成虫在油松上主要集中聚集在某个高,然后随着高度增加密度降低,随着高度接近地面密度也降低。用Kriging插值法生成的空间分布图显示幼虫在空间分布上具有明显的聚集性,其聚集中心主要集中在林地中心,由林地中心株向整个林地扩散,而成虫则表现为随机分布。     

京津冀城市群区域产业协同的政策格局及评价

产业协同发展是京津冀区域协同发展的三个重点领域之一,科学合理的产业协同政策是加快实现这一发展目标的重要保障。通过对京津冀城市群区域产业协同政策事件的系统梳理,从区域、省际和城际3个尺度解读了产业协同政策的格局及其演进过程,并从新区域主义的管治视角进行了评价。研究认为:(1)京津冀产业协同发展进入了快速发展的机遇期,协同政策极大地推动了区域内跨地产业合作和城市间产业联系,有助于提高城市群整体竞争力;(2)不同空间尺度的产业协同政策关注的重点、发展的方向、演化的特征不同,当前城市间的产业协同政策与区域协同发展目标的关系不明确,产业协同对生态环境的改善尚不显著,亟需加强研究和统筹协调;(3)受城市行政区等级关系和竞争关系的影响,京津冀产业协同政策与市场调节无法实现高度契合统一,与新区域主义的管治理念并不相符,影响科学合理协同政策的制定与实施。研究对当前京津冀区域产业协同发展推进及其政策制定有重要的参考意义。