基于扩展耗模型的可持续发展水平区域空间差异——以中国31个省市为数据源

将区域作为一个以人类生产和消费为中心的社会-经济-自然复合生态系统,构建了一种基于生物物理视角的生态热力学方法,从整体角度对区域的可持续发展水平进行定量评价。该方法囊括了维持复合生态系统运转过程中的自然资源投入、人力资源投入和环境污染损害成本投入等三种要素,完善了可持续发展评价以及绿色GDP核算中人力资源投入和环境成本的价值体现。然后以我国为例,核算了我国31个省市2006—2015年间可持续发展水平的时间动态,并以各省为边界,计算了2015年的区域可持续发展水平差异。计算结果显示:(1)十年间,我国整体上的可持续发展水平在逐步提高,能反映出我国生产率水平的提高和资源利用效率的提高;(2)从要素投入看,自然资源投入仍然占主要,但比例在逐渐降低。环境成本投入比例呈逐步降低趋势,说明环境保护取得了成效。另外,在2010年后,人力资源投入比例增加很快,反映了我国经济发展中劳动力成本上升明显。(3)各省市的计算结果差异较大,在不考虑区域间进出口的情况下,从GDP产出角度,北京的可持续发展水平最高,西藏最低。通过将本文的评价结果与绿色发展指数的评价结果进行比较,发现具有较好的一致性。建立的方法框架是对能值分析方法的扩展和完善,在今后的研究中,还需要继续对该方法框架中没有考虑全面的因素加以考虑,以便于更全面客观地反映区域的可持续发展水平。     

天津公园灰尘与土壤重金属污染特征

对天津市区41个代表性公园及滨海新区10个大型公园灰尘和土壤重金属理化性质及含量进行了测定,分析了灰尘和土壤中重金属的空间分布特征.结果表明:天津市公园灰尘和土壤粒径分布呈双峰或多峰分布特征;灰尘和土壤中有机质平均含量分别为49.10和27.15 g·kg-1.公园灰尘重金属Cu、Pb、Cr、Cd和Ni含量均值分别为113.88、76.81、141.53、1.30和114.70 mg·kg-1,土壤中则分别对应41.68、30.76、96.43、1.01和34.03 mg · kg-1,均高于天津市土壤背景值.天津和平区、南开区东北部与河西区所受重金属污染较小.相关分析与主成分分析表明,有机质是灰尘与土壤中重金属Cd的重要载体,包括交通流量、工业活动等在内的人为因素是公园灰尘、土壤重金属Cr、Ni、Cu、Pb的主要来源.     

天津城市公园灰尘重金属污染健康风险评价

分析了天津市中心城区41个代表性公园灰尘样品的重金属含量,借助健康风险评价模型,对天津市公园灰尘重金属的污染状况进行了健康风险评价。结果表明,天津市公园灰尘在不同程度上受到了重金属Cu、Pb、Cr、Cd和Ni的污染,其中,重金属Cu、Pb、Cr、Cd和Ni的含量平均值分别为113.18、63.32、103.18、1.14和40.58 mg·kg-1,均高于天津市土壤重金属元素的背景值。健康风险评价模型计算表明,人体经手-口接触行为直接摄入是公园灰尘暴露风险的主要途径,重金属日平均暴露剂量依次为手-口直接摄食剂量皮肤吸收剂量呼吸道吸入剂量。本研究的5种重金属元素对人体造成的慢性非致癌风险值依次表现为:CrPbCuNiCd,对人体不会造成危害,儿童的非致癌风险大于成人。致癌重金属的致癌风险依次为NiCrCd,均低于癌症风险阈值,尚未形成致癌风险。     

天津滨海典型盐碱湿地土壤种子库特征及CCA分析

选取天津滨海地区典型盐碱湿地,进行土壤种子库采样及萌发试验,同时测定土壤理化性质。采用典范对应分析法(CCA)对土壤种子库和土壤特征因子的关系进行研究。结果表明:4个样地土壤种子库储量较大,但物种组成单一,为滨海地区指示性盐生植物。与人工湿地相比,自然保护湿地具有物种丰富度高,群落结构稳定的优点,但受到干扰最小,种子库密度却最低。种子库种子萌发率曲线呈不规则的抛物形状,萌发数量曲线呈"S"型分布,土壤板结程度对萌发率有较大影响。土壤种子库垂直分层结构明显,随土壤深度加深,种子库密度降低,10～15 cm采样层仍保留大量活性种子。通过CCA分析,发现土壤种子库呈现明显的3个聚类;且土壤种子库受全盐量、有机质、pH影响较大,但土壤通透性这一因素也不容忽视。     

基于响应面分析法土壤种子库植被恢复的因素优化

表土厚度、覆盖物厚度、引用乔木种子数是土壤种子库应用于植被恢复工程中应考虑的重要因素.为了确定最优工程条件,利用Box-Behnken中心组合设计进行3因素3水平试验,用Design Expert进行响应面优化,以获取最优模型及各因素最优水平.结果表明: 本次响应面优化应采用二次模型,模型具有较好的统计学意义（P<0.0001）,能够很好地反映全体自变量和因变量的关系.响应模型的最优点为:表土厚度为4.3 cm,覆盖物厚度为2 cm,引入乔木种子数为224 ind·m^-2,种子库萌发个体总数可以高达6222 株·m^-2.土壤种子库幼苗萌发过程中,表土厚度与覆盖物厚度、表土厚度与引入乔木种子数交互作用显著,而覆盖物厚度与引入乔木种子数的交互作用不显著.表土厚度的响应曲线陡峭,且回归方程的标准化系数最大,是影响土壤种子库萌发物种个体总数的最重要因素.     

外来入侵植物管理与控制成效的制约因素

外来植物入侵对全球生态系统构成严重威胁,尽管入侵植物的管理与控制取得了一定进展,但要恢复被入侵生态系统、完成管控目标仍存在问题。本文对入侵植物管控成效的制约因素进行了综述,发现入侵植物管控过程中存在以下问题:(1)预防为主的管理原则不完全适用入侵管理;(2)入侵植物管理存在缺乏公众支持、生态责任主体单一及多头管理等缺陷;(3)入侵植物管理目标与社会管理目标及生态环境保护目标矛盾;(4)入侵植物控制措施成本高昂,易受环境因子限制,并产生负面生态效应;(5)目标入侵植物控制后可能产生入侵遗留效应并发生继发入侵。此外,全球变化在加速植物入侵的同时会改变人类观念,进一步增加了管控难度。据此,我们认为,未来应加强大时空尺度下入侵植物生态效应、入侵生境恢复、管控决策等方面的研究,以提升入侵植物管控成效,恢复植物入侵生态系统。     

中国归化植物组成特征及其时空分布格局分析

入侵植物是归化植物的子集, 归化是植物入侵的基本前提, 完整的归化植物清单有助于预测和预防植物入侵。该文基于实地调查和资料收集, 对中国归化植物种类及分布进行统计, 结果表明, 当前中国共有归化植物112科578属1 099种, 约70%为人为引入, 而美洲是其最大原产地, 植物生活型以草本为主, 分类学组成中菊科、禾本科、豆科最多。在空间尺度上, 物种多样性及密度均呈自东南沿海向西北内陆递减的趋势, 纬度和国内生产总值是其空间分布格局的主要驱动因素, 被殖民史、植物园分布及调查次数在一定程度上影响空间分布格局; 在时间尺度上, 归化植物物种多样性当前正处在快速增长阶段并可能持续20-30年, 社会经济发展、人为干扰、土地利用方式改变及全球变化是其主要驱动因素。该研究丰富了中国归化植物的本底资料, 有助于了解外来植物入侵的形式与威胁, 并为外来植物综合管控或本地生物多样性保护提供依据。     

天津近岸海域夏季大型底栖生物群落结构变化特征

近年来,天津海岸带区域经济发展迅速,污染物排放量及污染海域面积持续增加,特别是2004年以来,天津港和临港工业区进行了大规模的海洋工程建设。由于具有迁移能力差、随季节波动不明显、生命周期相对较长等优点,大型底栖生物作为重要的人类干扰的反应指标,被广泛的应用于河口和海岸带生态系统对人类干扰的环境响应评价。为研究遭受人类干扰活动的天津近岸海域大型底栖生物群落结构的时空变化特征,分别于2004年和2007年夏季对渤海湾天津近岸海域进行了大面积的底栖生物群落调查。运用聚类分析、多维标度(MDS)及相似性分析(ANOSIM)等多元统计方法,分析了该区域底栖生物丰度、优势种、群落结构及生物多样性的时空变化特征。结果表明:1)2004年夏季底栖生物调查获得底栖生物29种,平均丰度为402.8个/m²,优势种为日本鼓虾、脆壳理蛤;2007年夏季底栖生物调查获得底栖生物36种,平均丰度为120.27个/m²,优势种为脆壳理蛤、小胡桃蛤、绒毛细足蟹、涡虫4种。2)2004年,调查区域底栖生物丰度空间分布呈现北低南高特征,2007年,则呈现中间低南北高的空间分布特征。3)2004年到2007年,位于大沽河口的19号站点底栖生物群落结构与其它站点存在显著性差异,生物群落受冲淡水影响明显,具有河口生物群落结构的独特性。2004年调查区域中的塘沽断面的底栖生物群落结构与其它四个断面存在显著性差异,而到2007年,五个断面底栖生物群落结构整体趋向一致。4)2004年,北部北塘、汉沽及南部岐口断面具有较高的丰富度、均匀度、多样性及较低的优势度指数,而到2007年,南部岐口、北部汉沽区域丰富度、均匀度和多样性指数均呈现下降趋势,而优势度指数则有所上升。中部区域特别是塘沽断面在丰富度、均匀度、多样性指数上有所增加,且越靠近中心区域增加程度越大。海岸工程、污染物排放、围垦养殖等人为干扰因素可能是造成天津近岸海域底栖生物丰度降低及其群落结构和多样性指数空间分布不均匀变化的主要原因。     

北方半干旱区河流湿地优势植物的热值

热值反映植物对太阳能的利用效率,是能量与生物量之间转换的重要参数,是能流分析必不可少的基础资料;同时热值也是解释种群的适应性问题的重要依据。本文采集了锡林河湿地的8种主要植物,并用氧弹式热量仪测量其热值,阐述了这些植物的热值的动态变化规律,并对热值变化的原因作了探讨。结果表明：各物种的热值动态变化规律并不是统一的,这种变化可能与植物各器官热值的变化及生殖期出现的时间有关;各植物器官的热值普遍表现出穗的热值大于茎和叶;水生植物的热值明显小于中生性和湿中生性植物;种内热值变化随物候期变化有一定的规律,大约会出现2次低值、2次高值;种间热值差异是由于植物本身性质决定的,在相同生境和气候条件下,植物体中含能物质越多,就越易积聚热值,从而更适宜生长在此环境.     

湿地中的植物入侵及湿地植物的入侵性

湿地享有“自然之肾”之称,但湿地生态系统正在受到严重的破坏,植物入侵已经成为干扰湿地生态系统的重要因素。同时湿地植物具有高度的入侵性,湿地和植物入侵都是现代生态学的研究热点。本文总结分析了湿地容易受到入侵的6种主要原因,包括湿地生境类型多样,分布广泛;湿地位置与植物扩散路线相关性;干扰;富营养化;湿地的脆弱性;外来种缺少天敌等。归纳了21种全球性主要湿地入侵植物种及其生态习性,并对湿地植物具有高度入侵性的共同特点以及解释湿地入侵现象的5种假说:天敌逃避说、宽耐受性假说、有效利用说、杂种优势说和异株克生说等作了综述分析。