近308年来大兴安岭北部森林植被气候生产潜力及其对气候变化的响应

揭示大兴安岭北部气候变化敏感区的气候生产潜力演变及其影响机理,对于维持东北地区生态系统平衡具有重要意义。基于标准树轮年表反演气象资料与研究区13个气象站观测数据组成的1707—2014年气象资料序列,利用Miami模型和小波分析等方法,分析了大兴安岭北部气候生产潜力演变及其对气候变化的响应。结果显示:1707年以来,气温、降水、蒸散和标准气候生产潜力变化均表现极显著增加趋势,标准气候生产潜力(W)变化率为1.79 kg hm~(-2)a~(-1),20世纪气候倾向率最大为10.14kg hm~(-2)a~(-1),温度气候生产潜力(WT)与降水气候生产潜力(WR)的比值21世纪最大,水热配比状态最好;4种气候生产潜力存在不同时间尺度的周期变化,但变化一致性较好,主周期均为215—219a;大兴安岭北部W呈现一致的正变化趋势,高值、次高值、低值中心分别在根河、塔河、鄂伦春偏南地区,振幅由西北向东南逐渐递减;W与年气温、降水量、蒸散量正相关显著,年平均气温每升高1℃、年降水量和蒸散量均增加10 mm,W变化率依次为453.71、74.40、219.01 kg/hm~2,且气温是影响W的主要因子;未来"暖湿型"气候对森林植被生长有利,而"冷干型"气候对森林植被生长不利,气候生产潜力增加(减少)幅度均为10.9%—21.7%。研究结果不仅可为区域尺度内研究森林植被气候生产潜力提供基础方法,而且对进一步估算森林碳汇、即将实施的碳交易及中国北部边疆生态安全研究和生态功能规划制定等具有重要参考价值。     

污水净化湿地模拟系统中细菌和藻类的生态分布研究

以湿地土壤－微生物模拟系统为基础,研究了细菌和藻类在不同处理单元中的生态分布和种类变化。随着系统中微生物的净化作用,污水中污染物浓度下降,污染负荷降低,细菌和藻类的种类和数量也发生相应的变化。系统中,藻类种类由耐污种类向喜清种类过渡,显示了藻类是良好的水质评价和监测的指示生物。细菌总量降低,第４单元中的细菌总量比第１单元要低２个数量级。Ｍａｒｇａｌｅｆ多样性指数逐渐升高,第１单元为０．３８,第２单元为０．６０,第３单元为０．６９,第４单元为０．８７。系统中的反硝化率在第２单元处最高,在第４单元处最低,垂直分布以２ｃｍ深度处最高。     

长治城市湿地公园滨岸区植物群落特征及其与土壤环境的关系

湿地生境的保护与恢复是当前城市湿地公园建设面临的重大挑战,而相关研究案例极少。通过对山西长治城市湿地公园滨岸区草本植物群落进行调查和多元分析,探讨物种分布与土壤因子之间的关系。结果如下:1)研究区植物共计20个种,以湿、中生植物为主,芦苇为建群种,优势种包括香蒲、早熟禾、扁杆藨草和苍耳,总体上物种丰富度较低,随着逐渐远离水域,物种丰富度、优势度和均匀度均呈递增趋势,物种组成上呈现水-湿生、湿-中生、中-旱生的梯度序列;2)CCA排序和Monte Carlo检验结果表明,土壤氮含量和水分含量是影响研究区植物群落分布的重要环境因子,二者分别可解释1.7%、1.4%的物种分布差异,较大的未被解释的部分表明研究区植物群落分布在很大程度上受到其他未选取因子的影响,如种间竞争、水位变化、人为干扰或随机因子。     

基于PSR 模型的旱区城市湿地生态安全评估

湿地是世界上具有独特结构与功能的生态系统, 黑河流域湿地生态系统健康与安全对我国西北干旱区生态网络建设具有重要意义。选取黑河中游典型的城市湿地--张掖北郊湿地为研究区, 以Quick Bird(2009)影像、GoogleEarth 遥感影像(2012)、地形图(1︰50000)、张掖市土地利用总体规划、环境保护规划以及环境监测等为数据源, 基于“压力-状态-响应”框架模型, 构建湿地生态安全评价指标体系, 并运用层次分析法确定各指标权重, 以综合指数法对湿地生态安全性进行了综合评价。研究结果表明: 张掖北郊湿地面积增加明显, 年增长率达0.17 km2·a 1, 湿地生态安全综合指数为0.580, 处于中度安全状态; 生态系统的主要服务功能尚能发挥, 但个别生态压力已超出生态系统的承载能力, 应加强张掖湿地的保护和管理。     

不同湿地植物及其组合对污染物的净化效果比较

通过在北京市延庆县建立湿地植物筛选池,模拟自然条件下7种湿地植物和7种植物配置对总磷(TP)、总氮(TN)、化学需氧量(COD)的去除效果。结果表明:不同湿地植物及组合对COD和TN、TP的净化效果不存在显著性差异(P>0.05)。除香蒲夏秋两季对COD的净化效果存在显著性差异外(P<0.05),其他湿地植物及组合对COD的净化效果不存在显著性差异(P>0.05)。7种湿地植物单种和7种湿地植物配置都表现为是夏季对TN的去除效果要优于秋季。除芦苇+睡菜、香蒲+蒿柳夏秋两季对TN的净化效果存在显著性差异外(P<0.05),其他湿地植物及组合对TN的净化效果不存在显著性差异(P>0.05)。7种不同湿地植物配置对TN的净化效果存在显著性差异(P<0.1)。夏秋两季。不同湿地植物单种之间对TP的净化效果不存在显著性差异(P>0.05);而夏季不同湿地植物配置对TP的净化效果存在显著性差异(P<0.05),秋季不同湿地植物配置对TP的净化效果不存在显著性差异(P>0.05)。除菖蒲+茭白、芦苇+睡菜夏秋两季对'TP的净化效果存在显著性差异(P<0.05)外,其余湿地植物及组合对TP的净化效果不存在显著性差异(P>0.05)。     

潜流湿地和表面流湿地的净化效果与植物生长比较

分别以砾石和土壤为填料构建成潜流人工湿地和表面流人工湿地,处以较大水力负荷的污水处理。比较了两种湿地对污水的净化效果,结果表明在较大水力负荷条件下两种湿地的净化效果都较差,但潜流湿地对各种污染物的净化能力都优于表面流湿地;土柱法测量了湿地植物的根系生物量,结果显示湿地植物地上部分长势差异不明显,但潜流湿地的根系生物量显著低于表面流湿地的根系生物量(P<0.05)。结合前期实验结果得出湿地净化效果不仅与湿地植物根系生物量有相关关系,还与其他因素有一定的相关关系。     

基于景观格局分析的雄安城市湿地生态健康评价

城市湿地是城市生态系统的重要组成部分。近年来,高度的城市化发展使城市湿地原有的自然生态本底和水文特征发生根本性的变化,严重威胁到湿地生态系统的安全。为了维持良好的城市环境质量,如何维持和保护城市湿地的生态健康和可持续发展成为人们关注的热点问题。选择雄安城区（起步区、安新组团和容城组团）为研究对象,借助ArcGIS平台对Landsat遥感影像进行地类的提取和划分,采用Fragstats软件对研究区景观格局进行分析;在此基础上,利用"压力-状态-响应"模型,构建雄安城区湿地生态系统健康评价指标体系,探讨湿地的生态系统健康状况。研究结果表明：研究区耕地和建设用地占地面积大,其完整性、聚合程度和连通性优于其他景观类型;水域、未利用地和林地占地面积小,受人为活动影响,破碎化程度高,连通性比较差。研究区整体景观破碎度、聚合度较高,连通性和均匀度不显著。研究区湿地类型主要为坑塘和沟渠,湿地分布不均匀,呈现南多北少的格局;沟渠占地面积较大,完整性和连通性较好;坑塘连通性较差,破碎化程度、聚合度高于沟渠。研究区湿地生态健康综合指数为0.262,处于不健康状态,人为活动和气候是影响湿地生态环境的重要因子,急需加强湿地保护和修复工作。本研究结果为雄安新区的可持续发展和保护城市湿地资源提供理论依据。     

辽河三角洲滨海湿地景观规划各预案对指示物种生态承载力的影响

在对辽河三角洲滨海湿地进行景观规划"预案”设计以及相应的生境分析基础上,运用景观生态决策与评价支持系统(LEDESS-model)对指示物种丹顶鹤和黑嘴鸥繁殖生境的生态承载力进行了空间模拟和定量分析,结果表明在大规模农业开发的背景下,预案A通过湿地调整及生境补偿措施,不仅可以维持湿地生境面积"无净损失”(No-net-loss),而且可以相当程度地提高指示物种繁殖生境的生态承载力;预案B通过一系列减轻生境破碎化影响的生境管理措施,也显著地提高了丹顶鹤繁殖生境的生态承载力,但对黑嘴鸥繁殖生境的生态承载力的改善不如前者显著;预案C的模拟结果说明采取"滚动”开发模式,可以有效减轻区域农业开发对物种生境的负面影响,在本研究限定的开发规模下(8000hm2),对指示物种丹顶鹤、黑嘴鸥繁殖生境的生态承载力没有明显影响.     

城市湿地公园使用者评价的影响因素及其行为偏好——以宜昌运河公园为例

城市湿地公园是城市水环境保护和市民活动的共同载体。如何达到保护城市水环境和满足使用者社会需求的平衡是本研究的关键问题。以景观绩效评价为基础,对宜昌运河公园的社会绩效进行了详细量化,并在调查结果上分析研究了影响城市湿地公园使用者评价的原因,以及在城市湿地公园内使用者的行为偏好和季节变化下使用者满意度和行为模式的变化情况,并提出了设计建议。结果表明,城市湿地公园的水环境治理目标与城市居民的公园服务需求是统一的。但是在公园生态和社会效益之间还是存在着冲突关系,如湿地面积和活动空间面积的权衡,消减河流污染物和维持公园水景质量的权衡以及湿地生境冬季景观效果不佳降低使用者满意度的情况。     

基于栖息地的城市湿地公园生物多样性特征与指标研究

城市湿地公园具有与湿地类似的生态功能和典型特征,对城市地区的生物多样性保护具有重要意义。本文对不同地区的城市湿地公园进行研究,包括不同气候类型、使用年份和面积大小等不同方面,并对野生动物栖息地特别是鸟类栖息地进行了数据统计和分类分析。通过文献研究、数据统计和比较分析,探索城市湿地公园生物多样性保护指标体系的基本组成及其相关性。本文写作目的是建立适当的城市湿地公园栖息地评估标准,支持生态中国建设。     

2011—2050年黄淮海冬小麦、夏玉米气候生产潜力评价

基于区域气候模式PRECIS输出的未来B2气候情景（2011—2050年）逐日资料以及基准气候时段（1961—1990年）的逐日资料,应用农业生态区域(AEZ)模型,对2011—2050年我国黄淮海地区冬小麦、夏玉米气候生产潜力时空变化特征进行预测.结果表明： 基准气候时段下,我国黄淮海地区冬小麦、夏玉米气候生产潜力的空间分布呈现一定的区域分异规律,总体均呈东南高、西北低的趋势,且同纬度地区的沿海高于内陆.1961—1990年,冬小麦、夏玉米气候生产潜力的变化幅度分别在3893～11000和5908～12000 kg·hm^-2.未来B2气候情景下,冬小麦、夏玉米气候生产潜力的年际变化很大,这与该时期作物生长发育光、温、水的匹配程度有关.冬小麦、夏玉米分别在2011—2030年和2021—2040年间气候生产潜力的增加趋势非常明显,开发潜力很大.在保持现有生产状况下,未来B2气候情景下,2011—2050年冬小麦气候生产潜力在空间上总体呈现明显的区域分异,表现为东南地区与西北地区的反向变化、沿海地区与内陆地区之间的同向变化;而夏玉米气候生产潜力的区域分异规律不明显.     

2011-2050年黄淮海冬小麦、夏玉米气候生产潜力评价

基于区域气候模式PRECIS输出的未来B2气候情景(2011-2050年)逐日资料以及基准气候时段(1961-1990年)的逐日资料,应用农业生态区域(AEZ)模型,对2011-2050年我国黄淮海地区冬小麦、夏玉米气候生产潜力时空变化特征进行预测.结果表明:基准气候时段下,我国黄淮海地区冬小麦、夏玉米气候生产潜力的空间分布呈现一定的区域分异规律,总体均呈东南高、西北低的趋势,且同纬度地区的沿海高于内陆.1961-1990年,冬小麦、夏玉米气候生产潜力的变化幅度分别在3893 ～11000和5908～12000kg·hm-2.未来B2气候情景下,冬小麦、夏玉米气候生产潜力的年际变化很大,这与该时期作物生长发育光、温、水的匹配程度有关.冬小麦、夏玉米分别在2011-2030年和2021-2040年间气候生产潜力的增加趋势非常明显,开发潜力很大.在保持现有生产状况下,未来B2气候情景下,2011-2050年冬小麦气候生产潜力在空间上总体呈现明显的区域分异,表现为东南地区与西北地区的反向变化、沿海地区与内陆地区之间的同向变化;而夏玉米气候生产潜力的区域分异规律不明显.     

Growth and water relations of Liquidambar styraciflua L. in an urban park and plaza

Summary Growth and water relations of 10-year-old sweet gum (Liquidambar styraciflua L.) street trees were studied in sites with low and high potential evapotranspiration to determine how these differences are integrated by growth and water relations over time. The trees were located in the parking strip between the curb and sidewalk at a partially vegetated urban park and an urban plaza in Seattle, Washington. Crown size, and seasonal and diurnal stomatal conductance and water potential, as well as diurnal air temperature and humidity, were measured over 2 growing seasons. Yearly trunk growth since transplanting was measured from increment cores. Vapor pressure deficits and air temperatures averaged 18% greater at the plaza, but whole-tree water loss appeared to be much lower than the park trees due to more restricted stomatal conductance and crown size. In addition, yearly diameter increment declined progressively once the plaza trees were established in the existing soil several years after transplanting. Lower water potential in the plaza trees indicated greater internal moisture deficits than the park trees, and tissue analysis revealed lower nutritional status, particularly nitrogen. A manipulative study of water and fertilizer to several additional plaza trees showed an interaction between water and nutrient deficiencies in the coarse and shallow soil that apparently limited growth. Furthermore, soil limitations probably interacted with paved surface conditions over time by reducing nutrient recycling from leaf litter, and generating higher vapor pressure deficits that would contribute to prolonged stomatal closure. Restricted growth and water relations status of the plaza trees represented an equilibrium between chronic high-resource demand above ground and limited below ground.     

云南省气候生产潜力的时空变化

利用云南省1961-2017年101个国家级气象站年平均气温、年降水量资料,运用Miami模型、Thornthwaite Memorial模型计算了云南省3种气候生产潜力,用Mann-Kendell法进行突变检验,并分析了时空分布特征及未来趋势.结果表明:研究期间,云南平均温度气候生产潜力(Yt)、降水气候生产潜力(Yr)和蒸散气候生产潜力(Ye)值分别为1968、1477、1434 g·m^-2·a^-1,Yt呈波动上升状态,Yr/Yt值显示地区间水热配比差异大,约束性条件也明显不同;气候生产潜力存在突变现象,Yt在2001年开始明显突变,Yr没有突变,Ye在2002-2004年有突变;气候生产潜力及气候倾向性空间分布不均,全省各地年平均Yt、Yr和Ye分别在1030~2465、927~2341和832~1995 g·m^-2·a^-1,3种气候生产潜力均为滇西北和滇东北最低,滇西南和滇南最高,大部分地区Yt、Yr和Ye的气候倾向率分别为增长、减小和增长趋势;8种模拟未来气候变化的方案(仅气温增加1℃、仅降水增加10%、仅气温降低1℃、仅降水减少10%、气温增加1℃且降水减少10%、气温增加1℃且降水增加10%、气温降低1℃且降水增加10%、气温降低1℃且降水减少10%)将导致研究区Ye分别变化6~45、13~77.2、15~67、-87^-17、-74~46、58~96、-54~57、-101^-59 g·m^-2·a^-1.整体上,如果未来气候趋于"暖湿"化,将有利于研究区农作物增产,如果趋于"冷干"化,将不利于农作物生产.     

水生态文明城市建设对城市水生态承载力的影响——以武汉市为例

城市水生态承载力能较好反映水资源-水环境-水生态-经济社会复合系统间多要素互馈关系,水生态文明城市建设对城市水生态系统具有多方面影响,对城市水生态承载力在水生态文明城市建设前后的变化进行定量研究具有重要意义。以城市"社会-经济-自然"复合生态理论为指导,充分考虑人类活动与城市水生态系统的响应关系,基于DPSIR框架构建城市水生态承载力评价指标体系,以水生态文明建设试点城市武汉市为例,综合运用熵权法、TOPSIS和障碍度诊断模型等方法,分析2008-2019年武汉市水生态承载力的变化趋势和影响因素。结果表明,水生态文明城市试点建设期间（2015-2017年）的水生态承载力平均水平（0.552）明显高于建设前（0.361）和建设后（0.438）,建设成果主要体现在压力和影响指标的改善以及响应指标的大幅度提升上。阻碍武汉市水生态承载力提升的主要指标为生态环境状况指数、建成区绿化覆盖率、农田灌溉亩均用水量、酸雨量和饮用水源地水质达标率。根据评价结果提出水城共生共荣发展模式、引导产业结构转型等提升武汉市水生态承载力的建议。     

城市水资源生态足迹核算模型及应用——以沈阳市为例

水资源生态足迹可以直接反映区域人类社会经济活动对水资源的压力.本研究在现有的生态足迹模型基础上,充分考虑城市自然生态系统对水资源的需求,建立了包括居民日常生活用水、生产运营用水、公共服务用水和生态需水4类帐户的城市水资源生态足迹核算模型,并结合沈阳市实际情况,确定了模型中的相关参数,对沈阳市水资源生态足迹和生态承载力进行分析.结果表明:2000-2009年,沈阳市人均水资源生态足迹总体呈下降态势,但各年度均为水生态赤字;2005年较2000年水资源生态足迹人均下降0.31 hm2,2006、2007年有小幅回升,2008、2009年趋于平稳,说明沈阳市水资源可持续利用状况有一定改善,但仍处于不可持续状态.     

草地绿色承载力概念及其在国家公园中的应用框架

针对国家公园,在草地承载力的基础上,从如何解决野生动物种群多样性与繁衍兴盛,实现禁牧减畜后的牧民脱贫致富,保障不断增长的生态体验或旅游经济发展需求的视角出发,以生态功能维护+草畜平衡+生态体验为架构,提出草地绿色承载力概念;从生态系统支撑条件、草地生产力、野生动物与家畜承载规模、农牧民与生态体验人口承载规模、监测预警5个维度,构建草地绿色承载力评价体系;提出三江源国家公园草地绿色承载力应用框架,以期为科学制定建设规划和发展目标,推动三江源国家公园生态保护与区域可持续发展提供理论依据。     

基于人工神经网络的区域水环境承载力评价模型及其应用

在分析水环境承载力概念及人工神经网络技术基础之上,从阈值角度出发,建立了基于人工神经网络的区域水环境承载力评价模型,并将其应用于辽宁省水环境承载力评价,通过模型计算得到该省水环境承载能力指数。结果表明,2000—2004年,辽宁省水环境承载能力指数分别为0·29、0·36、0·32、0·37和0·43,整体上呈上升趋势,但承载力依然较弱。本文提出的水环境承载力评价模型具有结构简单、建模方便的特点,评价结果可以直观地反映区域水环境承载状态。     

西藏农牧民生态足迹

基于相关的统计年鉴,采用综合法对2000—2012年西藏农牧民的生态足迹与生态承载力进行分析.结果表明： 研究期间,研究区农牧民生态状况均表现为生态盈余,但其盈余量呈逐年下降趋势;生态承载力由2000年的7.49 hm²下降到2012年的6.35 hm²,降幅达15.3%;生态足迹呈波动式逐渐增加趋势,由2000年的1.03 hm²增加到2012年的1.26 hm².