基于相对湿润度指数的西南春季干旱10年际演变特征

基于相对湿润度的干旱指数分析方法,应用中国西南1958—2012年气候资料,分析近55年中国西南春季干旱10年际时空分布和演变特征。结果表明:1958—2012年西南春季干旱发生频率呈东北向西南递增分布特征,春季干旱发生频率80%以上区域分布于云南高原、川西高原和川西南山地区域;川西高原和川西南山地的部分区域几乎每年春季均会出现轻度干旱。重旱和特旱主要分布于川西高原南部、川西南山地和云南高原北部区域。西南春季轻旱、中旱和重旱以上干旱平均发生区域占研究区域总面积分别为42%~45%、16%~29%和1%~8%,春季轻旱发生面积呈波动变化,中旱和重旱发生面积呈略减少趋势。云南高原、川西高原和川西南山地春季干旱强度大,但干旱强度振荡幅度小,年际波动小;川东盆地、贵州高原春季干旱强度虽然相对较小,但干旱强度振荡幅度大,年际波动大。西南春季干旱变化经历了5个明显的变化阶段,即20世纪60年代,干旱强度逐渐增强;70年代,干旱强度逐渐减弱;80年代到90年代初,干旱强度又一次加强;在90年代中期到2004年,干旱强度再次减弱。西南春季干旱指数存在显著的2~3 a和7~8 a周期振荡,春季轻旱发生面积呈波动变化,中旱和重旱发生面积呈略减少趋势。2005年后干旱指数累积距平呈负增长趋势,干旱强度逐渐增强,预计未来10年干旱强度可能将增强。     

气候变暖背景下中国南方干旱灾害风险特征及对策

利用西南和华南6省市133个国家基本气象站1961─2012年历年逐日地面气象观测资料,研究中国南方干旱致灾因子的时空变化特征,建立致灾因子的危险性、孕灾环境脆弱性、承灾体暴露度的评估指标,分析中国南方干旱灾害风险分布特征,提出干旱灾害风险防控策略与防御对策。结果表明:研究区逐年降水量呈现波动减少,进入21世纪后降水量明显偏少,且降水量年际振荡加大。自1971年开始西南和华南气温持续上升,气候变暖的突变点在1997年左右。干旱灾害致灾因子危险性高的区域是云南省大部、川西高原、川西南山地、川东部盆地和广东东部沿海区域。孕灾环境脆弱性高的区域在云南省大部、川西高原、川西南山地、川东部盆地和贵州省西北部。承灾体暴露度高的区域在广东东部沿海区、雷州半岛、广西南部和川中盆地。为控制南方干旱灾害风险,需制定和完善具有一定前瞻性和科学合理的干旱灾害风险控制管理规划,建立干旱灾害风险评估系统。从人工干预干旱灾害致灾因子、降低孕灾环境脆弱性、降低承灾体的暴露性等方面入手通过工程性措施和非工程性措施提高抗旱减灾能力。     

云贵高原气溶胶分布的区域与气候特征

云贵高原地形地貌复杂,探讨其气溶胶区域分布的时空差异性,对不同区域科学制定生态文明建设政策具有重要意义。利用2001年以来的MODIS 3 km分辨率气溶胶光学厚度数据,综合运用空间插值、趋势分析等方法探讨了云贵高原2001-2016年气溶胶光学厚度的区域分布和气候特征。结果表明,较高分辨率的3 km气溶胶数据显示出高原气溶胶的不同梯度空间分布和时间变化特征。以乌蒙山脉为界,高原多年平均AOD空间分布呈东高西低的分布特征,其中东部年平均AOD约为0.32,西部约为0.13。年平均AOD高值区(0.6)位于贵州省与四川盆地相邻的北部(包括遵义市、铜仁市)、与广西毗邻的东南部,以及省会城市贵州贵阳和云南昆明;高值区分布主要受人类活动、区域传输和地形所影响。季节平均表明,云贵高原东西部AOD高值的出现季节不完全同步,高原东部春季和冬季最高,高原西部春季最高,冬季最低。从相邻的两个强弱季风年来看,其与常年距平的反相位分布可能反映季风强度对气溶胶年际变化的影响。变化趋势上,高原年平均AOD呈现下降趋势,下降趋势率为-0.021/10a,但其中2001-2011年期间为波动上升,2011-2016年呈现显著下降,下降趋势率为-0.33/10a。高原东西部年AOD下降的速率有较大区别,高原东部的下降幅度明显大于西部,下降趋势率分别为-0.059/10a和-0.003/10a。     

新疆植被遥感绿度指数与水、热关系的动态相关分析

基于1982-2003年间GIMMS发布的NOAA /AVHRR遥感数据和新疆自治区53个地面国家标准站点的气象数据,研究新疆归一化植被指数(NDVI)动态变化及其与气候的时空关系.结果表明,22 a间新疆植被NDVI年际变化总体上呈显著增长趋势,年平均增长率为0.59%,显著增长区域位于准噶尔盆地南缘和塔里木盆地西南缘;生长季、夏季和秋季NDVI与同季降水相关显著,春季、秋季NDVI与同季温度相关显著;NDVI与温度呈显著正相关的区域主要分布于阿尔泰山、天山和昆仑山等山区,与降水呈显著正相关的区域分布于平原、低山带和绿洲.     

基于MODIS NDVI的西南森林植被时空变化特征及其气候响应分析

基于2000—2017年西南地区的390个气象站逐日气象数据,结合MODIS NDVI的遥感资料,运用趋势分析、相关分析和空间分析等方法,研究西南林区植被时空分布特征,探讨不同气候因子对森林生长的影响。结果显示,(1)近18年西南林区年平均NDVI多集中于0.6—0.7之间,占林区总面积44.1%。NDVI≥0.7林区面积所占比例达到24.1%,主要分布在云南西部和南部,多为常绿阔叶林。(2)2000—2017年西南林区NDVI呈显著上升趋势,平均每10年增加0.035,其中重庆森林NDVI增加速率最高,达到0.06/(10 a)。NDVI在不同森林类型间具有显著差异,西南常绿阔叶林NDVI最高,落叶针叶林最低。(3)2000年以来有86.7%的林区NDVI呈增加趋势,其中73.1%林区增加趋势达到显著水平。对于不同NDVI等级,NDVI≥0.7的林区面积呈显著增加趋势,而NDVI0.6的林区面积呈显著减少趋势,表明近18年西南林区植被改善的面积要明显高于退化面积。(4)在波动分析中,高稳定等级的林区主要分布于四川西部和云南西北部等地,占总林区面积33.76%,而低稳定、较低稳定等级的林区分布在四川盆地与川西高原边界地区,仅占7.45%。不同森林类型具有不同稳定性,落叶针叶林稳定性最好,灌丛稳定性最差。(5)在气候变化响应方面,有60%—80%林区在年尺度上与降水和温度具有正相关性,但与日照呈负相关性。有30.3%林区与温度的相关性达到显著水平,与降水、日照达到显著相关的林区面积较少,分别占总林区面积8.7%、9.4%,表明温度是西南森林生长的关键影响因子。本研究结果有利于揭示气候变化下西南不同森林类型NDVI变化规律,可为西南林区生态保护提供基础数据和科学参考。     

不同地形梯度上的植被变化趋势及原因分析

植被变化趋势的地形分异规律对于理解其驱动因素具有重要意义。为了探索植被变化趋势的地形梯度分异规律和原因,以MODISNDVI为数据源,利用Mann-kendall方法分析2000-2015年贵州省植被的变化趋势,通过地形位指数(TNI)和分布指数分析植被变化趋势的地形梯度分异规律,并结合气候、土地利用和扰动类型数据分析其形成原因。结果表明,(1)在空间分布上,NDVI呈极显著降低趋势(Z≤-2.32,P≤0.01)的栅格占研究区总面积的3.8%,主要分布在北部、东北和东南部区域;极显著增加趋势(Z≥2.32,P≤0.01)的栅格占研究区总面积的3.7%,主要分布在西部、西南和东北部地区。(2)低(1-4)和高(9-12)地形位是NDVI呈显著减少趋势的栅格的优势分布区,而中(5-8)地形位是NDVI显著增加趋势的栅格的优势分布区。(3)低地形位上NDVI显著降低的栅格中,49.2%存在NDVI变化趋势的突变,其中33.5%是由于建设开发和林地退化等原因导致。(4)中地形位上NDVI显著增加的栅格中,扰动后修复的比例达到30.7%,主要是由于生态修复促使NDVI显著增加。(5)高地形位上NDVI显著增加的栅格中86.2%在研究时段内未发生植被扰动。这部分栅格中,NDVI与夏季气温呈负相关的比例分别占东部和中部地貌区总面积的97%和96.5%。综上,人为活动是导致低地形位NDVI显著减少和中地形位NDVI显著增加的主要原因;高地形位内NDVI值的显著下降与春季和夏季气温升高有关。植被变化趋势的地形梯度分异规律能够反映出植被变化的直接驱动因素。在生态环境保护过程中,针对不同地形梯度上的植被应该采取不同的保护措施:低地形位区重点关注人为活动对植被的扰动;中地形位区重点关注生态工程的治理成效和不合理的土地利用方式,避免植被恢复与退化的同时发生;高地形位上通过实地监测密切关注植被对全球气候变暖的响应。     

京津冀植被净初级生产力时空分布及自然驱动因子分析

研究植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)的时空分布及其影响机制对全球陆地生态系统的变化及碳平衡有着重要的意义。基于MOD17A3HGF数据,综合气候、地形、土壤和植被4个方面的自然因子,利用趋势分析、变异系数及地理探测器等方法,探讨了2000—2019年京津冀NPP时空演变特征及空间分布的自然因子驱动机制。结果表明,(1)时间上,2000—2019年期间京津冀植被NPP整体呈显著增长趋势,增速为5.85 g·(m~2·a)~(-1)(以C计)。(2)空间上,NPP高值区主要集中在北部及西部的燕山和太行山脉,低值区主要集中在西北坝上高原以及东南部平原地区;京津冀植被整体恢复显著,2000—2019年期间80.29%的区域NPP呈显著增加趋势;NPP整体情况较为稳定,平均变异系数为17.25%,其稳定区域占京津冀总面积的36.31%。(3)2000—2019年期间,平均气温、海拔、土壤类型和坡度是影响植被NPP空间分布的最主要自然因素(q30%,P0.01),除平均风速外的其他因子对NPP的解释力呈上升趋势。(4)各自然因子的交互作用对NPP的影响表现出非线性增强及双因子增强作用,其中平均气温与土壤类型交互作用最强(q=0.611 2)。     

基于SPOT-VGT的黄河流域植被覆盖时空演变

植被是土地覆盖中的最主要部分,是连接土壤、大气和生物等要素的自然"纽带"。植被覆盖动态变化对全球能量循环和物质循环具有重要影响,是全球变化研究的重要内容之一。黄河流域作为我国重要的粮食生产基地,其环境变化直接影响到流域经济的可持续发展。为了快速准确地提取地表植被状况,了解黄河流域生态环境,利用1998—2011年的SPOT-VGT遥感数据,结合地理信息技术,采用均值法和趋势分析法对黄河流域植被NDVI时空分布特征和变化趋势进行了动态监测。结果表明,(1)黄河流域14年NDVI均值的空间分布整体特征是东南部平原、盆地和西部山地植被状况要好于北部地区。其次,黄河流域属于干旱半干旱地区,植被发育主要依赖于水文条件,所以沿黄河干流和支流区域也具有较高的植被NDVI值。(2)黄河流域植被NDVI年均值近14年间整体呈缓慢增长趋势,1998—2000年呈现急剧减少态势,2001—2003年出现了较为快速的增长,2004—2011年又出现了较长时间的连续增长过程。(3)黄河流域植被NDVI基本不变的区域约占研究区总面积的71.13%;植被NDVI轻微改善的区域约占流域总面积的27.30%,且主要分布于流域东南部的盆地、平原和西部的山地、丘陵地区,植被NDVI退化的区域面积约占流域总面积的0.98%。黄河流域自1998年以来,植被NDVI整体在不断提高,生态环境在不断改善。     

近45年山西省气候生产潜力时空变化特征分析

利用山西省108个气象台站1961-2005年逐年年平均气温、年降水量资料,应用Thornthwaite Memoriai模型估算了山西省气候生产潜力(TSPV),探讨气候生产潜力与实际产量的关系,分析气候生产潜力的时空变化特征以及对气候变化的响应.分析结果表明:该模型能够较好地反映区域农业生产实际;生产潜力空间分布特征表现出较为明显的纬向递减特征,南高北低、东高西低;近45 a变化趋势并不显著,北部和晋东南中部增加趋势,晋中以及晋南为递减趋势;境内各地热量条件充足,降水是作物产量的主要限制因素,降水增减1 mm,气候生产潜力增减0.473 8～1.138之间,变率空间差异明显,表现出以东西-西南方向为斜轴向两侧递减的趋势,为全省受降水限制最显著区域.     

佛手在川渝地区的生态适宜性及潜在分布

基于实地调查、文献查阅获取的佛手分布点位数据,利用MaxEnt软件分析影响佛手分布的关键环境因子,构建川渝地区潜在种植分布预估模型,并结合CMIP6推出的未来3种气候情景数据,预估2050s(2041-2060年)和2090s(2081-2100年)川渝地区的适生区域,旨在为野生资源调查保护、生态修复及人工生产培育和产业发展等方面提供科学参考.结果表明：(1)年温度范围(Bio7)、年降水量(Bio12)、人类足迹(Hf)、海拔(El)和季节性降水变异系数(Bio15)是影响佛手分布的主要环境因子.(2)当前(2000-2020年)气候情景,佛手在渝地区的高适生区面积为9.45×104km²,主要分布在除四川盆地北部外的其他底部区域,地形以海拔低于500 m的平原、丘陵及平行岭谷区的低丘与平坝为主,另外川西南山地的河谷平原及低山亦有零散分布;中适生面积为9.93×104km²,主要分布在四川盆地西北部、重庆东部及攀西高原,沿着高适生区的边缘向外扩展,地形以海拔500-1 000 m的低山区为主.(3)SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP...     

森林土壤固碳机理研究进展

全球碳平衡中,土壤有机碳储量为2000 Pg,植被碳储量500 Pg,大气碳储量785 Pg,土壤中有机碳变化是影响大气温室气体含量的重要因素。中国人工林总量世界第一,可以通过造林树种的选择,增加森林土壤的碳汇功能,它主要通过4种机理来实现,包括稳定性有机-矿物复合体的形成、持久性封存的深层碳的增加、耐分解有机物成份的积累、以及土壤团聚体结构中碳的物理性保护。中国近年来对木材的需求上升,导致大量短轮伐期人工林的种植,采伐、火烧炼山、施肥与整地等营林措施对土壤碳汇功能形成重大影响。因而,通过加强对中国人工林土壤固碳机理的研究,通过人为措施实现具有较强固碳能力的森林类型,从而提高人工森林生态系统的固碳能力,它对中国减排增汇战略具有重要意义,而加强对不同营林措施对碳汇功能影响的研究是中国当前面临的重大课题。     

Evaluating losses in ecosystem services in nature reserves in Sichuan,China

Nature reserves have developed rapidly over the decades in China and play a significant role in the function of ecosystem services. The function of ecosystem services in nature reserves, however, has tended to decline in recent years due to natural hazards and human activities. Based on land use, the variation of ecosystem services value (ESV) during 2000–2010 in national nature reserves in Sichuan was evaluated. We analyzed the comprehensive effects of natural disasters and human activities on the decline of ESVs. Total ESV in the national nature reserves in Sichuan was approximately 2741.35 million US$ in 2000, 2616.81 million US$ in 2005, and 2499.06 million US$ in 2010, representing a decrease of 242.29 million US$, or 8.84%, in the decade. Forestland, grassland, wetland, and water bodies played vital roles in the function of ecosystem services, with an aggregated ESV of 99% of the total. The largest proportion of the total ESV was the protection of biodiversity at 48.6%. ESV of all land use types and single ecosystem services continued to decline during 2000–2010. A mechanism of adaptable risk prevention should be established, and unreasonable human activities should be avoided to protect ecosystems and to improve the functions of ecosystem services.     

Is the antipredatory response in behaviour reflected in stress measured in faecal corticosteroids in a small rodent?

Predation risk has been shown to alter various behaviours in prey. Risk alters activity, habitat use and foraging, and weight decrease might be a consequence of that. In mammals, studies on physiological measures affected by risk of predation, other than weight, are rare. We studied in two separate laboratory experiments foraging, hoarding behaviour and expression of stress measured non-invasively from the faeces in the bank vole (Clethrionomys glareolus), a common boreal rodent. Voles were exposed to predation risk using odours of the least weasels (Mustela nivalis nivalis). Distilled water served as control. In the first experiment, we found that foraging effort, measured as sunflower seeds taken from seed trays filled with sand, was significantly lower in trays scented with weasel odour. Both immediate consumption of seeds and hoarding were affected negatively by the weasel odour. Females hoarded significantly more than males in autumn. In the second experiment, the negative effect of weasel odour on foraging was consistent over a 3-day experiment, but the strongest effect was observed in the first night. Foraging increased over the time of the experiment, which might reflect either energetic compensation during a longer period of risk, predicted in the predation risk allocation hypothesis, or habituation to the odour-simulated risk. Despite decreased foraging under predation risk, stress measured as corticosteroid metabolite concentration in vole faeces was not affected by the weasel odour treatment. In conclusion, we were able to verify predation-risk-mediated changes in the foraging effort of bank voles but no physiological stress response was measured non-invasively, probably due to great individual variation in secretion of stress hormones.     

中国水稻土碳循环研究进展

文章首先分析了水稻土在碳循环研究中的地位和重要性，进而对我目水稻土碳循环的研究现状作了较为详尽的阐述，对其主要研究结论进行了深入的剖析。中国大而积的水稻土自1980年以来显示出有机碳库增加现象，说明水稻田对大气CO2可能产生汇效应。水耕熟化过程足有机碳的积累过程，水稻土的碳密度是早作土碳密度的2-3倍。水稻土的同碳能力与土壤的微团聚体的粒径有关。但对于水稻土中有机碳的分布和结合状态与农业管理措施、水稻土质量变化、农业生态环境变化的关系仍不清楚。因而建议就这一问题从土壤物理学、化学和生物学的相互作朋与土壤微团聚体中矿物质、有机质和微生物的相互结合关系的层面上进行多学科研究。同时提出了今后我困水稻土碳循环的重点研究方向和领域，即从整体和系统的角度来研究碳循环和平衡，从不同的时空区域来研究碳循环的过程和强度。     

Lead in a residential environment in Jamaica

The background levels of lead in Jamaica in soils and sediments, estimated at 37 mg kg^–1, are relatively high compared with world averages. Several areas have values in excess of this due to mineralisation and pollution. One such is the residential Hope Flats/Kintyre area in which levels of lead up to 2.5% are found in the soils and up to 8 g kg^–1 in the water of the nearby Hope River. The blood lead levels of a sample of children were in the range 5.7–57 g dl^–1. The high lead levels suggest a potential health risk, particularly for the children. This can be minimised by programmes which include community education, case management and abatement to reduce the lead exposure.     

硝基芳香化合物的植物作用研究进展

硝基芳香化合物是环境中难以降解的污染物之一。因其用途广泛,大量残留于土壤,水体和大气中,造成的环境污染日趋严重。多种植物对该类污染物具有吸收、富集和代谢降解作用,利用植物对其环境污染进行治理是一种有效的方法。文章在总结国内外有关硝基芳香化合物的植物作用研究基础上,重点阐述了植物对硝基芳香化合物的吸收、转运和代谢过程,分析了吸收、代谢机理以及影响吸收的因素;硝基芳香化合物的理化特性、浓度和植物自身特性及其它外界条件都会影响植物对该类化合物的吸收,植物可以通过体内降解、体外联合代谢、根部释放酶催化的机制实现该类化合物的降解。目前,硝基芳香化合物进入植物细胞膜的机理认知不足,模拟模型缺乏有力数据验证;代谢机制中参与反应的酶、化合物等体系和反应产物环境特性仍不明确,植物修复可行性缺乏有力证据。未来将在模型预测构建、降解机理和修复工程的实际应用方面作进一步探究,以形成系统的认知,为硝基芳香化合物污染土壤和农产品的生态风险评价以及植物修复提供理论依据。     

生物扰动在水层-底栖界面耦合中的作用

综合评述了生物扰动在水层-底栖界面耦合中的作用研究进展和热点问题,并进行了展望。国际上十分重视水层-底栖界面耦合过程的研究并已有一定基础,生物扰动作为海洋生态学的重要内容之一早在20世纪50—60年代就已开展了工作,但直到10余年前才真正开始定量研究,进入了实验模拟、现场观测与建立模型相结合的新阶段。国内的生物扰动研究尚处于起步阶段,加上技术方法落后,一直未能取得突破性进展。目前国内外关于水层-底栖界面生物扰动效应研究基本上都在海洋中开展,尤其在河口、近岸和浅海水域进行,湖泊和河流研究明显薄弱。作为水生态动力学的重要分支和前沿领域,生物扰动研究具有广阔前景。急需针对我国水域特点,引进先进的现场观测和室内测试手段,进一步揭示水层-底栖界面耦合过程中的生物扰动机制,更精准和更详细地掌握水域中各种物质的生物地球化学循环的全过程,为控制水体内源污染释放、富营养化治理和生态建模等提供科学依据。     

中国公众参与环境管理的研究

回顾了中国公众参与环境管理的发展历程,分析了公众参与环境管理存在的问题。针对公众参与环境保护管理的有效性的影响因子,例如主观因素、传统背景、时效因素及执行技巧等进行一系列的探讨,并根据公众参与计划的设计构思、公众参与计划的关键两方面的讨论,提出增加公众参与环境保护管理有效性的一些建议。     

Employment of passive sampling in monitoring indoor air quality in selected residences in a Tri-city area in Poland

Time-weighted average concentrations of selected volatile compounds were measured in chosen residences in a Tri-City area of Poland by means of passive sampling. The results were compared to those obtained by dynamic technique – sorption tubes filled with Tenax TA sorbent. Results obtained by employing the two techniques were similar. Total volatile organic compound (TVOC) parameters were also determined. An attempt was also made to evaluate the influence of outdoor air pollutants on indoor air quality.     

Bioavailability of trace metals in brownfield soils in an urban area in the UK

Thirty-two brownfield sites from the city of Wolverhampton were selected from those with a former industrial use, wasteland or areas adjacent to industrial processes. Samples (<2 mm powdered soil fraction) were analysed, using inductively coupled plasma–atomic emission spectrometry (ICP–AES) for 20 elements. Loss on ignition and pH were also determined. A five-step chemical sequential extraction technique was carried out. Single leach extraction with 0.12 M hydrochloric acid of Pb, Cu and Zn in soil was determined as a first approximation of the bioavailability in the human stomach. Some of the sites were found to have high concentrations of the potentially toxic elements Pb, Zn, Cu and Ni. The partitioning of metals showed a high variability, however a number of trends were determined. The majority of Zn was partitioned into the least chemically stable phases (steps 1, 2 and 3). The majority of Cu was associated with the organic phase (step 4) and the majority of Ni was fractionated into the residue phase (step 5). The majority of Pb was associated with the residue fraction (step 5) followed by Fe–Mn oxide fraction (step 3). The variability reflects the heterogeneous and complex nature of metal speciation in urban soils with varied historic histories. There was a strong inverse linear relationship between the metals Ni, Zn and Pb in the readily exchangeable phase (step 1) and soil pH, significant at P < 0.01 level. There was a significant increase (P < 0.05) in the partitioning of Cu, Ni and Zn into step 4 (the organic phase) in soils with a higher organic carbon content (estimated by loss on ignition). Copper was highly partitioned into step 4 as it has a strong association with organics in soil but this phase was not important for the partitioning of Ni or Zn. The fractionation of Ni, Cu and Zn increased significantly in step 3 when the total metal concentration increases (P < 0.01). The Fe–Mn oxide fraction becomes more important in soils elevated in these metals, possibly due to the scavenging of metals by oxides. Cu and Pb extracted by HCl was statistically similar to the sum of the metals in steps 1 to 4 (P < 0.01) and HCl available Zn was statistically similar to the sum of Zn in steps 1 to 3 (P < 0.01). Step 4 (the organic phase) was not an important phase for Zn, so it was concluded that any Cu, Zn and Pb present in soil in a nonresidue phase would be potentially available for uptake into the human system once soil has been ingested.