城市生态系统长期观测研究站及其主要任务

随着对城市人居环境质量高度关注,城市生态学越来越受到重视。城市生态系统长期观测研究站(简称城市生态站),作为能够跟踪和研究城市生态系统长期变化规律的一种研究手段,在国内外得到了较快发展。在分析国内外城市生态站的研究经验和实践过程基础上,提出了城市生态站的科学目标、研究内容和主要工作,特别就城市生态站的观测工作、模拟实验工作和社会服务的基本框架和工作内容进行了论述,可以作为城市生态站建设的设计思路。为我国新建和完善城市生态站工作提供重要指导作用。     

大比例尺土壤保持服务制图分级方法研究

科学地编制生态系统服务空间分布图,有助于识别生态系统优先保护热点及空缺,能够为国土安全规划提供基础信息。但由于缺乏统一科学的生态系统服务分级方法,生态系统服务分布图的展示效果和制图效率都受到限制。不恰当的分级制图会误导决策者对生态系统服务空间分布特征的判断,增加生态保护决策的不确定性。以构建生态服务制图分级标准为目标,对我国6个典型县区的土壤保持服务数据展开1：25万比例尺制图分级案例研究。采用分级精度、面积均衡性、极差一致性、空间自相关一致性4个分级质量评价指标评价并比较了目前地图编制中常用的自然断点法、几何间隔法、累积比例法、等差法、分位数法5种分级算法的分级制图效果。结果表明,6个县区有相似的土壤保持服务分布特征：低值区覆盖面积大,高值区覆盖面积小。各县区土壤保持服务制图最优分级方法有差异：延庆区、丰满区最优分级方法为自然断点法;永靖县、天山区、安宁市最优分级方法为累积比例法;富阳区最优分级方法为几何间隔法。各分级方法中,累积比例法在6个县区综合制图效果最优或接近最优,适用性最好,能够较好的刻画各县区的土壤保持服务空间分布特征。本文提出的分级评价方法及其结果,可为生态系统土壤保持服务制图规范化和自动化提供科学依据。     

北京城区道路沉积物污染特性

为了解城市道路沉积物污染物的浓度水平及可能造成的生态环境危害,在北京城区的生活区、文教区、交通干线和公园绿地这四种功能区的道路沉积物进行了取样监测,并分析了道路沉积物中总氮(TN)、总磷(TP)、重金属铜(Cu)、铬(Cr)、铅(Pb)、锌(Zn)和有机质(TOC)的污染特性.研究结果表明,各类功能区道路沉积物中TN、TP和TOC的含量较高.交通干线、文教区、生活区和公园绿地道路沉积物TN均值分别为0.1009、0.1440、0.1071、0.0974mg/kg,文教区道路沉积物的TN显著高于其他类型道路沉积物;TP均值分别为0.0695、0.0729、0.0665、0.0608mg/kg,以文教区最高,但未达显著水平.交通干线和文教区道路沉积物TOC浓度显著高于生活区和公园绿地,交通干线、文教区和生活区道路沉积物重金属的含量高于公园绿地.主要原因可能是人类活动和车辆交通量的影响.四类功能区氮主要以可溶态赋存,磷主要以颗粒态赋存在沉积物中,并且交通干线道路沉积物中溶解态磷比例最低.溶解态的重金属占总量的比例均较低,只有溶解态Cu达到5％以上,表明重金属主要赋存在颗粒态存在的沉积物中.道路沉积物或者外界带入的固体物质是地表径流污染物的重要来源,研究结果为城市地表污染控制提供重要参考.     

北京城区气传花粉季节分布特征

研究北京城区气传花粉种类、数量及季节消长规律,为防治花粉症及建设合理城市绿地提供有效资料.应用Burkard采样器于2010年12月31日至2011年12月31日对北京城区气传花粉浓度进行监测,并对花粉浓度进行统计学分析.研究结果显示,2011年北京城区的花粉季节从3月20日起始,至10月18日截止,持续213d,占全年天数的58％;全年花粉含量月分布呈现两个高峰,第1个高峰为3-4月,主要花粉为木犀科、杨属、柳属等树木花粉,占全年花粉总量的30％;第2个高峰为8-9月,主要花粉为菊科、藜科及苋科等莠草花粉,占全年花粉总量的50％;2011年度北京城区最具代表性的气传花粉来自于菊科,比重占了收集到气传花粉的35％.研究结果还表明,秋季的气传花粉致敏性强,所以北京花粉症的高发季节主要集中在秋季,以8-9月为最高,其中有95％的病人在此期间出现花粉症症状.花粉浓度及飘散规律受当地植被状况及气候等多种因素影响,因此,北京城区空气中气传花粉飘散种类、数量及季节分布规律的调查结果,可以为本地区花粉症防治及绿化品种的选择提供可靠依据.     

北京城市与西北远郊地表臭氧浓度梯度移动监测研究

北京城市与区域臭氧浓度逐年升高,对自然生态系统已经构成影响。但地表臭氧在北京城市与远郊梯度空间上的连续递变特征机制尚不清楚。采用移动监测车,搭载臭氧分析仪,选择夏季典型臭氧污染天气,以北京教学植物园为对照点,从北京城市中心向西北远郊方向,多点位连续测定地表臭氧浓度。通过分析臭氧浓度和采样点周围归一化植被指数(NDVI)的关系以及典型臭氧污染情况下的天气形势和气团轨迹,探讨北京城市和区域臭氧浓度连续空间变化特征及机制。结果表明:(1)北京西北山区森林区域臭氧浓度显著高于"城市区域",约为城市区域的2.00倍。十三陵是地表臭氧浓度的分界点,从十三陵开始臭氧浓度陡然升高,在西北山区方向保持在高水平。空间上从高到低的顺序是西北山区(254.68μg/m~3)对照点教学植物园(220.89μg/m~3)城市支路(162.84μg/m~3)城市快速路和高速路(103.24μg/m~3);(2)植被分布影响臭氧空间格局。在相同时间范围内,臭氧浓度和NDVI正相关,随NDVI增加臭氧浓度呈Logistic增长;(3)西北山区地表臭氧空间变异系数为0.11,城市支路上平均为0.28,城市快速路上为0.26,高速公路上为0.36。山区地表臭氧浓度的空间变异系数最小,高速公路最大,城市快速路、城市支路空间变异较大;(4)大范围均压场、高压后部、低压前部等稳定型天气型易造成南向弱气流,能够把空气污染物输送到西北远郊,但本研究中监测到的西北山区高浓度臭氧并非当天从城区输送而来。北京城市与区域臭氧格局与植被的关系及成因需要深入研究。     

北京市生态用地规划与管理对策

不合理土地开发加速了对自然生态系统的干扰和侵占,导致生态系统服务功能下降,危机区域生态安全,开展生态用地规划是构建区域生态安全格局的基础。合理规划和管理不同土地利用类型的数量和空间分布对区域可持续发展具有重要意义。目前我国广泛应用的土地利用分类体系主要以土地的社会经济属性为基础,忽视其生态属性,导致以提供生态系统服务为主、保障生态安全的土地缺乏保护机制,具有重要生态功能的土地得不到有效保护。以北京市为例,建立了北京市生态用地分类与规划的思路与程序,在明确北京市生态安全与生态系统服务功能的关系基础上分析了北京市生态系统服务功能重要性及其空间格局,并进行了北京市生态用地规划。研究规划了保障北京市生态安全的7类生态用地:地表水涵养与保护用地、地下水保护用地、生物多样性保护用地、水土保持用地、河流防护用地、公路防护用地和城市绿地,总面积5137.37km2,占北京市域面积的31.31%。最后从生态用地识别和划分、将生态用地融入土地利用分类体系、生态用地管理措施和对策3个方面探讨了生态用地规划和管理的方法与措施。研究结果为北京市土地利用规划和有效管理提供依据,也为其它地区的生态用地规划提供参考。     

臭氧浓度升高对香樟叶片光合色素及抗过氧化的影响及其氮素响应

为阐明氮(N)沉降条件下我国亚热带典型常绿树种香樟(Cinnamomum camphora)的臭氧(O3)胁迫响应特征,以1年生幼苗为试验对象,采用开顶气室(OTC)进行模拟研究。O3处理设大气O3(AA)、大气O3+60 nmol/mol(AA+60)、大气O3+120nmol/mol(AA+120)3个水平;N素以硝酸铵(NH4NO3)溶液形式施加,施N量设0(N0)、30(N30)、60(N60)(kg.hm-.2a-1)3个水平。主要考察了叶片膜质过氧化、光合色素、胞质抗坏血酸含量及总抗氧化能力的胁迫响应特征。结果表明:一个生长季(2009年5月15日—2009年9月10日)高浓度O3处理导致试验幼苗叶肉细胞膜脂过氧化程度显著加剧,叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量显著降低;N素施加显著提高了叶绿素含量,但未改变细胞膜脂过氧化水平。叶片总抗氧化能力在AA+120处理下显著提高,但未受N施加影响。还原型抗坏血酸含量在N0处理下随O3浓度升高而降低;在N30及N60处理下随O3浓度升高而增高。施N可通过提高叶片抗坏血酸含量来增强香樟对O3升高的适应能力。研究结论可为O3与N复合污染下,我国亚热带地区典型常绿树种的保护提供科学参考。     

农田冬小麦生长和产量对臭氧动态暴露的响应

 评估臭氧(O₃)污染对农田冬小麦生长和产量的影响是污染生态学和生理生态学研究的重要内容之一。该研究运用开顶式气室(OTC),对冬小麦‘ 嘉403’(Triticum aestivum cv. Jia 403)进行了O₃动态暴露的田间原位试验。实验设置过滤空气组(CF)、自然大气组(NF)和两个不同浓度的 O₃动态暴露组(DO100和DO150)。结果表明：1) O₃浓度增加,一方面可以改变灌浆期冬小麦叶片气体交换参数的日变化规律;另一方面引起表观 光量子产额、光饱和点和光补偿点等光响应参数的显著降低。这表明灌浆期叶片光合能力的下降是气孔因素和非气孔因素共同作用的结果。2) O₃暴露可以改变小麦形态特征,如植株变矮、叶片衰老加速、 叶面积变小,并最终导致产量大幅下降。     

城市生态系统景观格局特征及形成机制

以城市生态系统的格局一过程一功能等相关概念的辨析为基础,重点分析了城市景观格局的基本特征,以及城市格局对生态系统过程和功能的影响。结果表明,高度人工化、高度的时空异质特性、破碎性、不稳定性是城市景观格局最为显著的特征。城市所在区域的自然环境条件,历史文化传统,城市格局的基本骨架——交通系统和城市职能是影响城市格局形成和演变的重要驱动因素。城市景观结构决定了其生态过程。综合研究城市景观格局-过程-功能的关系,认识城市的发展演变过程,可为城市规划、建设和管理提供重要的科学基础。     

臭氧对原位条件下冬小麦叶片光合色素、脂质过氧化的影响

运用开顶式气室(OTC-1)研究了O3胁迫对原位条件下冬小麦叶片的光合色素、脂质过氧化和抗氧化系统的影响.结果表明:随着O3浓度的升高,各个生育期小麦叶片中叶绿素含量下降,叶绿素组成发生改变,且在灌浆期变化明显;叶片相对电导率(REC)增大,丙二醛(M DA)含量增加;过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性和类胡萝卜素(C ar)含量降低,超氧化物歧化酶(SOD)活性在O3浓度低于1×10-7(φO3)时逐渐升高,而后急剧降低.可见O3促进了小麦叶片老化,加剧了膜脂过氧化,破坏了抗氧化系统功能,影响了叶片的正常生理代谢.