城市生态系统承载力理论与评价方法

城市作为一个复杂的人工生态系统,其承载力的意义与生态学中的种群承载力意义有了很大差别。定义了城市生态系统承载力,强调其对维系城市生态系统健康的能动性特征,并在比较生物免疫力与城市生态系统承载力的相似性的基础上,构建了“城市生态系统承载力免疫学模型”作为其理论模型。在理论模型基础上设计其计量模型,分为天然承载力和获得性承载力两部分。并通过承载力与压力的相对变化趋势表达城市生态系统维系其健康水平的能力。以广州市为例,计算了广州市城市生态系统承载力与压力,获得二者的动态关系。结果表明,自1992年以来,广州市基本上处于一种经济发展与城市生态系统支持力同步发展的良性状态,所采取的发展模式具有可持续性     

观赏灌木小枝和叶性状在林下庇荫环境中的权衡关系

小枝与叶片间的关系能够很好地反映植物对环境的适应策略。目前,从枝叶间权衡关系的角度研究树木对庇荫环境适应性的报道尚少,其中主要包括"生长-生长"权衡和"生长-生存"权衡两种假说。因此,为了探讨灌木在庇荫环境中,是否会在小枝和叶性状间采取权衡策略,来提高光照资源的利用能力或增强生存和防御能力,在城市绿地的林隙和林冠下两种光环境中,选择了没有人工修枝、整形等经营措施的金银木(Lonicera maackii)、小花溲疏(Deutzia parviflora)和连翘(Forsythia suspensa)等11种、79株观赏灌木作为研究对象,采集其当年生小枝,观测并计算了每棵灌木所处环境的有效光合辐射(PAR)相对累积光量和红光/远红光(R/FR),以及灌木的小枝干重(TDW)、单位小枝叶干重(LDW)、出叶强度(LN/TDW)、叶面积支持效率(LA/TDW)、比枝长(TL/TDW)和单叶面积(ILA) 6个性状。对数据进行标准化和数据转换后,运用Pearson相关检验分析光环境指标和灌木枝叶性状间的相关性;采用标准化主轴估计法进行异速生长方程的参数估计;使用多元回归分析不同光强下各性状的相互关系。结果表明:(1) PAR相对累积光量和R/FR与TDW和LDW呈极显著(P0.01或P0.001)正相关,与TL/TDW、LA/TDW、LN/TDW呈极显著(P0.001)负相关,与ILA相关性不显著(P 0.05)。整体上,R/FR与各灌木性状的相关性大于PAR相对累积光量;(2) TDW和LDW存在极显著(P0.001)的异速生长正相关关系。随着光强的减小,灌木当年生小枝和叶片的生物量都趋于减小,但是表现出相对偏向于叶片生物量的投资偏好;(3) LA/TDW和TL/TDW存在极显著(P0.001)的等速生长正相关关系。但随着光强的减小,比枝长随叶面积支持效率增加而增加的速率却减小,说明灌木在庇荫条件下,更倾向于采取忍耐型的光资源利用策略;(4) ILA和LN/TDW呈极显著(P0.001)异速生长负相关关系。随着光强的减小,灌木趋向于表现出单位小枝上着生大量小叶的现象。所以总体上,庇荫环境下的观赏灌木存在投资偏好和权衡,倾向于通过枝叶生长提高光截获能力来适应弱光环境,与"生长-生长"的权衡假说相符,但整体上,观赏灌木的耐阴性较差,故不建议种植在庇荫环境中。     

基于投影寻踪的城市生态系统健康评价

掌握城市生态系统的健康水平,对城市实施可持续发展具有重要意义.采用一种新型的多指标数据处理方法-投影寻踪模型,选取典型指标,利用基于实数编码遗传算法优化求取最佳投影方向,对广州市2000年、2005年的城市生态系统健康状况进行评价.评价结果表明:2000年,广州市对应的等级值为2.95,处于亚健康状态,符合其客观状况,该结果与采用模糊综合评价法所得结论一致;2005年,广州市对应的等级值为3.48,仍处于亚健康状态,但其等级值大于2000年的数值,等级值在增大,表明经过5a的建设,广州市的生态系统健康状况在不断好转.此外,与模糊综合评价法相比,该模型能精确地刻画出生态系统的具体健康水平,具有较高的评价精度和区分度.     

成都市城市森林格局与热岛效应的关系

城市森林对城市热岛效应有显著的缓解作用,其景观格局对热岛的分布有巨大的影响.以成都市为研究对象,采用该地区2003年的spot、landsat-7卫星影像资料,在对成都市进行城市森林景观格局的定量分析和热量反演算的基础上,结合土地利用分类图、气象观测资料、绿地统计资料,建立动态监测和空间分析模式,对城市热岛的热力分布特征和城市森林格局对热岛效应的缓解作用进行综合分析.研究结果表明: (1)成都市热量分布呈现东南多西北少的格局,这与成都市城市森林西北多东南少的格局成负相关;(2) 城市绿化覆盖率越高,降温效应越明显;(3) 在绿化覆盖率相当的情况下,大面积集中的绿地的降温效应明显高于面积小的绿地.基于研究结果,建议成都市在合理规划城市森林布局的同时,适当增加大面积城市森林公园的建设.     

三维城市景观生态研究

城市景观元素的三维分析是城市景观研究发展的重要趋势之一。城市形态的结构特征与功能的空间作用不仅体现在二维空间中,同时在三维向度上表现出城市社会经济发展态势与空间演变的相互作用,因此在城市空间格局、过程与功能的讨论中,不能局限于二维平面。首先由三维视角提出城市景观格局及功能网络特征,并结合对航空摄影测量、卫星遥测、机载激光扫描等三维信息获取方法的认识,介绍目前城市景观三维信息提取的相关方法;其次,在三维城市景观生态研究内容方面,重点介绍城市景观要素提取、格局特征及其动态变化、生态环境效应和城市景观功能等相关研究,探讨城市内部的三维建成景观以及绿地景观要素提取与应用,并在传统景观格局分析方法基础上,提出了三维城市景观格局特征测量方法、动态变化监测方法以及动态模拟等相关内容,进一步对三维城市景观在生物多样性、局部气候变化等生态环境效应方面的研究进行了归纳总结;最后借助构建三维景观功能网络的思路,以作为三维城市景观功能优化研究的切入点。     

基于生态承载力的城市生态调控

城市生态系统承载力反映了城市生态支持系统对城市发展的支撑功能,它是供给与需求的统一体,社会经济发展的无限需求与生态支持系统的有限供给之间的矛盾决定了城市生态系统承载力的阈限必然存在。引入生态承载力理论,结合其阈限性,解析了导致城市生态危机的生态承载力供需失衡根源。而生态承载力的阈限特征通常在少数瓶颈要素上表现出来,因此城市生态调控最终落脚到调节生态承载力瓶颈要素的供需上。针对瓶颈要素,给出了城市生态调控的层次、方法和蓝图,即从自然、功能和人文3个层次,根据具体情况采取调节供给或需求的措施进行生态调控,最终实现稳定的、持续的城市发展。     

三峡库区河岸植物野古草(Arundinella anomala var. depauperata Keng)茎通气组织发生对水淹的响应

野古草(Arundinella anomala var. depauperata Keng)在三峡库区长江及其支流江(河)岸有广泛分布,对水淹有很好的耐受能力.有研究表明许多植物在水淹时通气组织发生增强,通气组织的产生改善了植株通气状况,提高了植物对水淹的抵御能力.为了研究水淹是否会影响野古草的通气组织发生以及野古草通气组织发生对水淹的反应,考察了不同水淹深度、不同水淹时间和不同水淹方式处理时野古草茎中通气组织的发生情况.实验中共设置3个水淹深度:不进行水淹(对照)、植株地下部分淹没、植株完全淹没于水下2m深处;5个淹没时间:植株被淹没的时间长度分别为5、10、20、30d和60d;2种水淹方式:连续水淹和间歇水淹.实验结果表明:(1)在无水淹情况下野古草茎中可以产生通气组织,通气组织产生随植株的生长而增强;水淹加快了野古草通气组织发生的进程,促进了野古草通气组织的提前发生.(2)野古草茎中通气组织并不会因为水淹的时间越长而产生越多,植株通气组织的大小达到一定程度后不再因水淹时间的增长而继续增大.(3)淹没深度对通气组织发生有一定影响,总的看来,地下部分淹没野古草植株的通气组织发生要强于完全淹没植株.(4)不同水淹方式对野古草通气组织发生的影响因水淹深度不同而有差异.在完全淹没情况下,连续水淹植株的通气组织比间歇水淹植株的通气组织发达;在地下部分淹没情况下,除水淹初期外,随水淹时间的延长,连续水淹植株通气组织发生与间歇水淹植株没有差异.     

城市污水处理生态系统能值分析

脱水污泥的污染问题影响了城市污水处理厂的生存和发展,中水的不同处置方式对当地的水资源和水环境影响也不一样,将污水处理、脱水污泥和中水处置结合起来构建污水处理生态系统有利于研究污水处理的综合效益、探索促进污水处理事业可持续发展的途径.能值分析方法可作为分析这一复合系统的工具,传统能值分析方法由于对废物处理处置和排放的影响没有考虑,因此提出了针对污水处理生态系统的改进的能值分析方法和指标体系,以明镜滩污水处理生态系统作为案例用两种方法进行了对比分析.结果表明,改进的能值分析方法更适合于污水处理生态系统的实际情况;不可更新资源能值流比值(NR)和废物排放能值流比值(WR)对污水处理生态系统的可持续性影响最大,其次是中水回用能值流比值(IR),污水处理生态系统的可持续性最终取决于NR、WR和IR三者的共同贡献;废物利用可提高污水处理生态系统的可持续性.不同废物利用方式由于对废物利用的程度不同以及对不可更新资源的消耗不同,因此对污水处理生态系统的可持续性影响不一样;在提出的8个方案中,"脱水污泥填埋 中水排放"方案的可持续性最低,而"脱水污泥制堆肥 中水回用"方案的可持续性最高.     

利用城市垃圾发酵生产绿色木霉孢子*

研究利用城市生活垃圾发酵生产绿色木霉孢子的可行性,培养条件和发酵过程中的种群密度变化规律。结果表明,城市生活垃圾适宜作为生产木霉孢子的培养基质;合适的培养条件为垃圾培养基质中添加 ３０％（Ｗ／Ｗ）的麸皮,接种量 ３０％（ｖ／ｗ）,发酵 ８—１０ｄ,孢子密度可达 １０^９／ｇ以上。     

城市生态用地的空间结构及其生态系统服务动态演变——以常州市为例

生态用地是城市社会-经济-自然复合生态系统重要的组成部分,为城市提供多种显著的生态系统服务。应用遥感、地理信息系统技术和生态系统服务评估等方法,针对城市生态用地的空间结构与服务功能演变科学问题,通过对常州市区1991、1996、2001和2006年4个时段遥感图像的处理与比较分析,揭示了常州市区15a来城市空间景观格局的演变规律,评估了由城市生态用地改变所导致的生态系统服务的变化。研究结果表明,1991-2006年间,常州市区生态用地占市区面积的比例由89.2%降低至65.1%。1991-2001年,林地、农田和水体的面积都呈不同程度的下降趋势。2001-2006年,林地面积增加基本回到1996年水平。常州市区生态用地主要为城市提供了农林产品生产、气候调节、涵养水源、水土保持、生物多样性保护等生态系统服务。在过去15a间,由于城市化占用生态用地,常州市区生态用地生态系统服务的经济价值总体降低了19.3%。其中,农田的生态服务价值减少最大,减少了32.3%。研究结果表明,常州城市空间景观格局演变与生态系统服务变化之间存在着密切相关性,研究可为城市生态系统服务强化、城乡土地利用规划与管理、城市可持续发展等提供科学方法与决策参考。