城市热环境定量评价技术研究进展及发展趋势

自“城市热岛”概念提出以来,城市热环境定量评价一直是城市气候与环境研究领域的重要内容.随着空间信息技术与计算机模拟技术的不断发展,城市热环境定量评价的技术手段和方法也取得了长足进步.从最初单一利用气象站历史数据对城市宏观尺度热环境进行数理统计分析,逐步发展到综合利用地面气象观测、热红外遥感、数值模式模拟等多种技术对不同尺度热环境进行动态模拟与预测.本文系统回顾了地面气象观测、热红外遥感、数值模式模拟3类城市热环境定量评价技术的发展历程,并总结了各类技术的优缺点、适用性及发展趋势,以期为今后的城市热环境评价与优化研究提供参考.     

利用红麻复垦多金属污染酸化土壤

对大宝山矿区周边酸性多金属污染农田土壤进行了5年的红麻原位种植试验,研究不同改良剂对土壤改良的持效性及其对红麻生长的影响,以探索具重金属耐性的经济作物红麻用于重金属污染土壤大田复垦的可行性和有效性.结果表明:施加改良剂后,红麻能在重金属Pb、Zn、Cu、Cd和As含量分别为1600、440、640、7.6和850 mg·kg-1的土壤上定植.其中,白云石和粉煤灰的改良效果优于石灰石和有机肥.施加白云石或粉煤灰后,红麻地上部产量(干质量)为14～15 t·hm-2,达到一般农田产量水平,且红麻杆和红麻皮中重金属含量显著降低.红麻韧皮纤维(麻皮)含量达到32％ ～38％,韧皮纤维中可萃取重金属含量低于《生态纺织品技术要求》的标准,具有潜在的经济效益.白云石/粉煤灰改良红麻复垦的化学-植物联合修复模式是复垦酸性多金属污染农田土壤的有效措施.     

湖南长沙发现霍氏鼠耳蝠

2021年8月分别在湖南省长沙市天心区大托站立交桥底和昭华湘江大桥底捕获2只鼠耳蝠（2♂,标本号211521和211540）,经鉴定为霍氏鼠耳蝠（Myotis horsfieldii）,为湖南省蝙蝠分布新记录物种。本次捕获标本体型中等偏小,前臂长分别为36.1 mm（211521）和33.1 mm（211540）,头体长为44.0 mm和41.2 mm,后足长（10.5 mm和10.4 mm）超过胫骨长（16.4 mm和16.2 mm）的一半,耳屏长（5.1 mm和3.8 mm）不及耳长（12.5 mm和10.0 mm）的一半;头骨狭长,颅全长15.5 mm和15.0 mm,脑颅宽7.8 mm和7.5 mm,颅骨纤弱,额骨处有明显倾斜,脑颅高于上颌骨,颧弓较细。与来自泰国和印度尼西亚的霍氏鼠耳蝠标本相比,前臂长、头体长和尾长测量数据偏小,但头骨测量数据接近。基于Cyt b基因序列的系统发育分析表明,此次捕获的鼠耳蝠标本与霍氏鼠耳蝠聚类在一起,与来自香港的霍氏鼠耳蝠样本遗传距离仅为0.9%,故确定该物种为霍氏鼠耳蝠。标本保存于广东省科学院动物研究所。     

城市森林碳汇及其抵消能源碳排放效果——以广州为例

城市森林及其管理相关政策作为减少CO₂排放的有效策略得到了较为广泛的关注。采用材积源生物量方程与净初级生产力方法来定量分析了广州市城市森林碳储量和碳固定量,根据化石能源使用量及其碳排放因子核算了广州城市能源碳排放,最后评估了城市森林碳抵消效果。结果显示广州市城市森林碳储量为654.42×10⁴t,平均碳密度为28.81 t/hm²,而森林碳固定量为658732 t/a,平均固碳率为2.90 t·hm^-2·a^-1。2005-2010年广州市年均能源碳排放则达到2907.41×10⁴t。广州城市森林碳储量约为城市年均能源碳排放的22.51%,其通过碳固定年均能够抵消年均碳排放的2.27%,不过从城市森林综合效益来看其仍是城市低碳发展重要举措之一。分析了林型组成和林龄结构对于广州森林碳储量和碳固定量的影响,并从森林管理角度为城市森林碳汇提升提出建议。这些结果和讨论有助于评估城市森林碳汇在抵消碳排放中所起的效果。     

石羊河流域生态系统服务权衡与协同关系分析

生态系统服务权衡与协同研究是国际生态学、地理学等学科研究的热点。以石羊河流域为研究区,借助InVEST模型,对流域2005、2010和2015年的水源涵养、土壤保持、水质净化、碳储存和生物多样性五项服务进行精准测度,分析服务的时空格局及演变特征,并利用相关系数法逐像元定量计算5种服务之间的权衡与协同关系,从不同尺度分析权衡与协同关系的空间格局特征。结果表明:(1)各项服务具有空间异质性:水源涵养、土壤保持、碳储存、生物多样性呈“西南高-东北低”的空间格局,且水质净化、碳储存服务的高值区沿河流分布。(2)10年期间,水源涵养、水质净化、碳储存、生物多样性服务呈现“整体增加-局部减少”的变化趋势,而土壤保持呈“整体减少-局部增加”的变化特征。(3)多种服务之间权衡与协同关系具有区域依赖特征:水源涵养与土壤保持、水源涵养与水质净化、水质净化与碳储存、水质净化与生物多样性、土壤保持与碳储存、土壤保持与生物多样性以权衡关系为主;水源涵养与碳储存、水源涵养与生物多样性、土壤保持与水质净化、碳储存与生物多样性以协同关系为主。定量可视化评估生态系统服务及权衡关系,为制定区域发展与生态保护双赢政策提供依据,同时也为其他流域的相关研究提供可靠参考。     

城市绿地对热岛效应的调控功能研究——以广州为例

以Landsat 8 为数据源, 基于遥感和GIS 技术研究了植被覆盖度、归一化湿度指数(NDMI)、以及绿地形态结构(包括周长、面积和周长面积比等)对绿地内部及其周边地表温度的影响。结果表明: 植被覆盖度、NDMI 与地表温度之间具有较显著的负相关性; 城市绿地对周边区域具有明显的降温作用, 但距离城市绿地边缘超过400~500 m 之后,地表温度的下降趋势明显减弱; 城市绿地面积、周长均与累计降温幅度间呈现显著的正相关性, 即增加城市绿地面积与周长可以提高绿地对周边地表温度的调控作用; 总体上, 城市绿地对应的地表温度与公园面积、边界长度呈负相关,与周长面积比呈正相关, 具有较好非线性拟合关系, 说明绿地形态结构对地表温度调控功能的影响不容忽视。     

五节芒不同种群对Cd污染胁迫的光合生理响应

通过盆栽模拟试验,以分别来自粤北大宝山矿区和惠州博罗非矿区的两个五节芒种群为试验材料,比较研究了两个种群在Cd胁迫下的气体交换参数、叶绿素荧光特性、光合色素含量和叶绿体超微结构变化的差异。结果表明:(1)Cd胁迫下五节芒两种群叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、叶绿素含量(Chl)都有不同幅度的下降;叶绿体超微结构遭到破坏。矿区种群随Cd胁迫程度的加深,净光合速率下降较慢,叶绿体的外形及基粒结构受到的影响较小。(2)轻度Cd胁迫下气孔限制是五节芒非矿区种群Pn降低的主要因素,中度和重度Cd胁迫下非气孔限制是Pn降低的主要因素。(3)Cd胁迫下五节芒两种群PSⅡ反应中心最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、PSⅡ有效光化学效率Fv′/Fm′均有所下降。总体上矿区种群降幅较小,PSⅡ利用光能的能力及PSⅡ的潜在活性均较强。PSⅡ光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(NPQ)的变化表现为Cd胁迫下两种群qP值降低、NPQ值升高,总体上抗性强的矿区种群qP降低的幅度低且NPQ升高幅度大。随着Cd胁迫浓度增加,矿区种群实际光化学反应效率(ΦPSⅡ)和电子传递速率(ETR)变化幅度不大,而非矿区种群显著下降,表明矿区种群PSⅡ反应中心电子传递活性受到的影响小,光合机构的损伤程度低。研究表明,五节芒矿区种群对重金属Cd有较强的耐受能力,适合作为金属矿区植被恢复建设的禾本科先锋物种。     

噬菌体微生态疗法与一体化健康:现状、挑战与机遇

在全球化和气候变化的背景下,病原细菌跨区域乃至全球性的广泛传播和危害加剧成为当前农业、环境和健康领域的重大共性难题,威胁土壤-植物-动物-环境一体化健康(One Health).滥用农药和抗生素所带来的生态环境和卫生安全风险成为国际共识,靶向阻控病原细菌的噬菌体疗法重新引起人们的重视.本文梳理了农业种植和养殖领域中应用噬菌体阻控病原细菌的现状;从改变病原细菌的生态与进化,调控土著微生物群落结构与功能以及激发病原细菌真核宿主的免疫系统等三方面总结噬菌体疗法的微生态机制;从病原细菌基因、生理和生态型的变异性,噬菌体与病原菌互作博弈的局限性,噬菌体生产应用的复杂性等方面论述噬菌体疗法发展应用的挑战;从一体化健康的需求、噬菌体疗法技术突破和多技术协同等方面探讨噬菌体疗法在一体化健康中的发展机遇.     

我国农业氨排放估算方法研究进展

农业大量施用氮肥以及持续扩大的禽畜养殖业是我国氨污染的最大来源。近年来大气环境问题备受关注,氨排放研究的重要性日益凸显,如何客观、科学定量的评估我国区域氨排放的问题尤为重要。通过检索已报道的国内外氨排放估算的研究进展,对我国的氨排放研究进行梳理,比对了氨排放主要估算方法的特点,对其所使用数据类型、获取途径,参数的定量取值方法及不确定性产生等方面进行了分析。针对国内氨排放估算存在计算方法单一,排放因子本地化不足等问题,提出了进一步改善的意见和建议。研究结果以期为我国做好氨排放控制基础研究,开展控制技术试验,制定相关政策文件,加强政府引导和扶持等提供科学依据。     

红树林沉积物中微生物驱动硫循环研究进展北大核心CSCD

红树林滨海湿地是在周期性咸水、淡水作用下形成的特殊生态系统,其沉积物中有机质含量丰富,微生物驱动的营养物质循环活跃。由于红树林沉积物中硫酸盐含量高、硫化物种类多,因此红树林是研究硫元素生物地球化学循环过程和机制的理想系统。本文综述了红树林生态系统中主要的硫元素循环过程,重点总结了硫氧化和硫酸盐还原过程及其功能微生物,分析了影响硫氧化和硫酸盐还原的主要环境因素,并对红树林沉积物中微生物驱动硫循环的重点研究方向进行了展望。鉴于微生物驱动的硫循环过程耦合碳、氮和金属元素循环,本文可为深入探究微生物驱动的生物地球化学元素循环耦合机制提供参考。