西部欠发达地区生态经济系统能值分析——以青海省海西蒙古族藏族自治州为例

青海省海西蒙古族藏族自治州（简称海西州）生态环境脆弱,快速发展的工业活动对当地生态环境造成严重破坏。海西州地处青藏高原东北部,是我国重要的生态安全屏障之一,在全国生态建设中处于特殊地位。能值分析法是一种基于热力学理论的环境核算方法。利用能值分析法对海西州生态经济系统运行现状进行评估;并应用能值指标评价海西州生态经济系统的可持续发展水平;通过对能值指标的时间序列分析揭示海西州生态经济系统的发展趋势,以期为海西州生态经济系统的可持续发展提供参考依据。研究结果表明,2016年支撑海西州生态经济系统运行的总能值投入量为6.69×10²⁴ sej,是2010年总能值投入量的1.94倍。在2010-2016年的7年内,不可更新资源的能值投入占当年总能值投入量的比例均超过90%,而可更新资源能值投入量与从系统外输入到海西州的能值量占比均较低。基于能值的指标分析显示：海西州的人均能值使用量、能值密度、能值货币比率、环境负载率分别从2010年的8.84×10¹⁸ sej/人、1.15×10¹³ sej/m²、3.05×10¹⁴ sej/US$、103.02增加到2016年的1.65×10¹⁹ sej/人、2.22×10¹³ sej/m²、9.12×10¹⁴ sej/US$、213.47;而相应的能值产出率、能值可持续发展指数则分别从2010年的2.66×10³和25.84降低到2016年的1.23×10³和5.74。研究结果表明虽然海西州经济得到发展、人民生活质量得到提高,而经济发展对当地不可再生资源依赖较大,给环境造成的压力不断增加。为从长远角度实现海西州的可持续发展,亟需转变经济发展方式,降低对不可更新能源的过度开发。此外,研究结果显示,海西州的能值交换率小于1,这说明研究时间范围内,海西州在对外贸易过程中处于不利地位,因此需增加单位产品的附加值以促进能值流的合理流动。     

21世纪以来闽三角城市群人类景观开发强度的时空演变——基于能值-GIS方法

在快速的城市化进程中,城市群作为城市发展到成熟阶段的高级空间组织形式,其在推进城市群区域社会经济一体化的同时,也在一定程度上加剧了城市群的人地关系矛盾和景观开发强度。为量化城市群的人类景观开发强度,揭示自然环境对人类资源消耗过程的压力响应机制,选取闽三角城市群在2000、2005和2013年的夜间灯光数据(DMSP/OLS)作为刻画人类经济活动范围的基础数据,通过能值分析理论,耦合可更新能源(太阳能、风能、地热能和降雨化学能等)与基于统计数据的不可更新能源进行能值核算,并进一步描述人类景观开发强度(Landscape development intensity,LDI)的时空演变特征,基于人类活动对自然生态系统的干扰程度划分为5级进行空间展示与分析。结果表明:(1)在时间尺度上,闽三角城市群的年可更新能值密度均值在2000、2005和2013年,分别为9.42×10~(16) sej/hm~2、7.25×10~(16) sej/hm~2和7.88×10~(16) sej/hm~2,呈现出先减后增的趋势,在空间尺度上,闽三角城市群可更新资源由环海湾地带向内陆地区呈环形逐层增加,其中在2000年表现尤为明显;(2)在不可更新资源的利用上,闽三角城市群的本地不可更新能源能值投入在2000、2005和2013年,分别为4.64×10~(24) sej、4.63×10~(24) sej和4.66×10~(24) sej,只出现轻微浮动,而外部输入能源的能值投入则在2000、2005和2013年,分别为1.41×10~(24) sej、3.18×10~(24) sej和5.71×10~(24) sej呈现逐年上升趋势,且其中对原煤的需求表现最高,占比高达90%;(3)LDI在空间分布上,自内陆至沿海干扰等级逐渐上升,其中,强度干扰与剧烈干扰主要覆盖厦门市、龙海市、晋江市和石狮市;在时间分布上,呈现出强度干扰和剧烈干扰逐渐增大的趋势。研究有助于政府对不同干扰等级区域的城乡建设与规划管理提供决策依据,为实现城市群可持续发展提供数据参考。     

基于化肥施用控制的稻田生态补偿标准研究——以南京市溧水区为例

农田生态补偿作为一种控制化肥用量与面源污染的公共政策工具,其补偿标准将决定政策内化外部效应的实际效果。以南京市溧水区水稻种植户为对象,综合运用成本收益法、能值分析法和双边界二分式CVM法,测定基于政府和农户双重视角下的稻田化肥减施生态补偿标准。研究结果表明:化肥污染环境成本量化视角下南京市水稻种植过程中的折纯化肥投入参考值为268.75 kg hm~(-2)a~(-1),相比2017年南京市的实际化肥用量312.48 kg hm~(-2)a~(-1)仍有约14%的下降空间;绝大多数种植户愿意在接受平均补偿标准为882.49元hm~(-2)a~(-1)的前提之下减少化肥投入至参考用量;受教育程度越高、家中务农人数越多、化肥投入成本越高的稻农更倾向于接受生态补偿,而种植面积较大的农户以及年长男性种植户对减施化肥持更谨慎的态度。研究结果为南京市农业面源污染防治和稻田生态补偿标准制定提供了一定的理论支撑,在实际补偿发放过程中,单一的补偿标准无法保障公平公正,需建立与作物种植类型、化肥减施成效相挂钩的分级生态补偿制度,从而激励农户尽可能减少化肥投入。     

有机碳化合物对鱼腥藻7120生长的影响

在培养基中添加多种有机碳化合物对鱼腥藻7120进行培养。结果表明,葡萄糖的存在能明显地促进细胞的生长,但细胞仅能有限地利用葡萄糖;细胞混合营养生长的饱和光强约为80μEm^-2s^-1。乙酸、蔗糖、乙醇和甘油对细胞生长的影响不很显著,乳酸、柠檬酸、谷氨酸和甘氨酸表现出明显的抑制作用。鱼腥藻7120不能利用葡萄糖进行化能异养生长和光激活的化能异养生长,但有轻微的光异养现象。     

锰矿修复区植物生态系统自由能与化学势分析

基于热力学理论建立了生态系统Gibbs自由能方程,用以计算湘潭锰矿生态修复区植被系统的自由能(G)和物种化学势(μ)。生态修复区(及对照区)以泡桐(Paulownia fortunei)和栾树(Koelreuteria bipinnata)作为建群植物,总面积为4 hm~2,修复区泡桐和栾树的根际施用了含有自试验点废弃矿渣中筛选出的耐性菌株的有机菌肥,目的是为植物生长提供必要养分和降低根际土壤重金属毒性,对照区泡桐和栾树的根际施用了等量的化肥。泡桐和栾树种植后5 a期间,修复区与对照区均自然萌发生长了许多本土植物种类。试验结果表明,修复区植物种类数达到48,为对照区的3.7倍;修复区的总生物量、锰吸收量分别达到23324 kg/hm~2和4280 g/hm~2,为对照区对应值的20.6和2.6倍;修复区系统自由能G远远大于对照区的值,说明有机菌肥具有显著的改良污染土壤根际环境的效果。修复区和对照区植物种类之间的化学势μ均存在显著差异(P0.001),μ值差异范围分别为-3.79—6.76和-3.42—3.59,该一差异反映不同物种适应和修复锰污染环境的能力。G和μ值包含了生态系统生产力、生物多样性,植物种类生长势、重金属富集能力、生态学行为等综合信息,能反映生态系统与立地环境的关系和修复植物的生态学特性,可作为重金属污染区植被修复效果评价和修复植物筛选的重要指标。     

不同温光条件下籼粳稻叶片的光抑制和光氧化表现

不同温光条件（4d)下,以粳稻（Dryza sativaL.sp.japonica)“9516”和籼稻（O.sativaL.sp.indica)“汕优63”为材料,测定了与PSⅡ光能转化效率（Fv/Fm)和膜脂过氧化作用有关的生理指标。结果表明：适温、中等光强下两品种Fv/Fm和膜脂过氧化作用的产物（MDA）无变化,未见光抑制和光氧化表现;适温、强化下籼稻“汕优63”的Fv/Fm明显下降,MDA未见变化,有光抑制无光氧化表现;低温、强光下两品种有光抑制和光氧化表现。低温、强光下结合抑制剂实验证明,与粳稻相比,籼稻的D1蛋白量和SOD活性下降较多,叶黄素循环和非光化学猝灭（qN)受抑制程度较大,膜脂过氧化产物MDA含量较高,因而光抑制和光氧化现象较明显。实验提出：光能转化效率和膜脂过氧化表现是预测光氧化的关键指标。     

生态能质(eco-exergy)在水生生态系统建模和评价中的应用

生态能质(eco-exergy)是指系统从给定状态达到热力学平衡状态所做的功,可以度量生态系统的复杂生物化学组分及生态结构。系统具有的能质越大,有序化程度越高,稳定性也越强。生态能质和比生态能质(specific eco-exergy)指标能够评价水生生态系统健康状况,对水生生态系统演替阶段具有指示作用。本文阐述了生态能质的定义、生态学意义以及生态能质值和权重因子fi值的计算方法。对生态能质作为功能函数在水生生态系统结构动力学模型(structural dynamic models,SDMs)中以及作为生态指标在生态系统健康评价、生态恢复研究中的实际应用进行了总结。最后探讨了生态能质指标的局限性以及未来的发展。此外,文中建议将eco-exergy和specific eco-exergy统一翻译为生态能质和比生态能质。     

红树林宜林海洋环境指标研究

通过文献资料综合和实地调查,分析研究了温度、盐度、沉积物、潮汐浸淹和波浪能量5种海洋环境因素对红树林总体和各树种分布和生长的影响。明确指出了温度对红树林纬向分布、盐度对红树林沿河口湾和潮水河的上溯、潮汐浸淹频率对红树林沿潮滩的横向分布、和海岸波浪能量对红树林由港湾向开阔海岸的沿岸分布的主导控制作用和各自在我国东南沿海红树林区表现的临界参数。最冷月平均气温9.3℃和水温10.6℃,为最耐寒树种秋茄人工种植分布的北界;大片红树林可分布于河口湾和潮水河的全年大部分时间以咸水为主的岸段(如夏季盐度常＜2.0‰,冬季盐度可达15‰～20‰),零星红树植物可接近枯季大潮咸水上界;红树林只能占据平均海平面(或稍上)与回归潮平均高高潮位之间,大致为潮汐浸淹频率47.5%和2.9%;利用16个方位的平均风速V(m/s),风向频率F(%),有效风区长度L(km),计算海岸波能指数W=∑(Vi2FiLi),W＜7.0×103为适宜红树林生长的低波能海岸;W＞10.5×103为不适宜红树林生长的高波能海岸;W=（7.0～10.5）×103为红树林生长零星或很差,或仅能生长人工林或幼林的中波能海岸。这些临界参数可以作为上述海洋环境因素定量的总体的宜林指标。     

基因组时代的昆虫学研究

昆虫种类繁多,它与生态系统中的生物多样性,以及人类的日常生活和生产密切相关。自2000年黑腹果蝇Drosophila melanogaster全基因组测序完成以来,至今已先后开展了88种昆虫全基因组测序工作,这标志着昆虫学研究进入了基因组时代。本文综述了近年来昆虫基因组测序进展,以及基于基因组的昆虫学研究方法及应用等两方面的研究成果。同时,着重介绍了昆虫全基因组测序进程,昆虫基因组在个体生物学、多物种间及种群,及系统生物学研究中的应用等方面的内容。最后,还探讨了基因组时代昆虫学研究所面临的挑战。     

京津唐城市生态系统能值比较

运用能值(emergy)分析方法,以京津冀地区的北京、天津、唐山为研究对象,建立了复合生态系统与可持续发展的能值指标,对3个城市1991～2005年自然环境与社会经济可持续发展状况进行了比较分析.研究结果表明:1991～2005年期间,由于北京、天津的本地资源能值对经济发展的驱动力不足,城市发展对外部输入能值的依赖程度越来越高;北京、天津、唐山社会子系统的能值指标均呈上升趋势,城市居民生活水平和经济发展水平不断提高;北京经济子系统的各项指标均优于天津和唐山,但环境子系统和能值可持续指标体现出,北京的环境压力最大、可持续发展能力低于天津和唐山.在此分析基础上,对北京、天津、唐山的可持续发展提出了几点建议,为制定城市发展策略和产业调整提供科学依据.