温度和水分对中亚热带人工林生态系统呼吸的调控作用

全球气候变化导致的降水格局改变影响陆地生态系统碳收支状况。陆地生态系统所固定的碳主要通过呼吸作用返回到大气中,而温度和水分是调节生态系统呼吸的重要因素。ChinaFLUX千烟洲中亚热带人工林通量站夏季雨热不同季而造成的季节性干旱为探讨温度和水分对生态系统呼吸的调控作用提供了天然的试验条件。研究利用该生态系统2003-2010年涡度相关和常规气象数据,阐述了生态系统呼吸对温度和土壤含水量的响应特征,对比分析了只考虑温度与同时考虑温度和土壤含水量对生态系统呼吸的季节模式和年呼吸量的影响。研究表明,生态系统呼吸的季节变异主要受土壤温度的控制,呈现指数响应特征。但是,在干旱胁迫条件下,土壤含水量对生态系统呼吸的季节变异起到明显的调控作用。参考温度下的生态系统呼吸(R_ref)明显受土壤含水量的影响。生态系统年呼吸量为1 289.4±73.9 gC·m^-2·a^-1,两类模型的估算结果没有显著差异。但是在生态系统的季节变异上,两类模型估算存在显著差异,同时考虑温度与土壤含水量的模型更适合模拟遭受干旱胁迫的生态系统呼吸。     

基于GAM模型分析影响因素交互作用对PM2.5浓度变化的影响

对南京市2013~2015年PM2.5及影响因素的时间变化序列,运用广义可加模型(GAM)分析影响因素交互作用对PM2.5浓度变化的影响.结果表明,PM2.5及影响因素都基本服从正态分布类型,影响因素间具较强相关性,其中气温、气压和水汽压间具有显著相关性.PM2.5浓度变化的单因素GAM模型中,所有影响因素均通过显著性检验,其中SO_2、CO、NO_2等影响因素的模型拟合度较优,方程解释度较高;PM2.5浓度变化的多因素GAM模型中SO_2、CO、NO_2、O_3、平均降雨量(PRE)、平均风速(WIND)和相对湿度(RHU)等影响因素对PM2.5浓度变化解释率为73.9%,对其变化具有显著性影响;通过多因素对PM2.5浓度变化影响效应的诊断分析,得到SO_2、NO_2和WIND与PM2.5浓度变化呈线性关系,CO、O_3、PRE和RHU与PM2.5浓度变化呈非线性关系;在影响因素交互作用对PM2.5浓度变化影响的GAM模型中,SO_2与CO、PRE、RHU间交互作用,CO与NO_2、O_3、PRE、WIND、RHU间交互作用,以及NO_2与WIND、PRE、RHU间交互作用,都在P0.01(或P0.05)水平下显著影响PM2.5浓度变化;大气污染物SO_2、CO及NO_2分别与气象等其它因素的交互作用对PM2.5浓度变化产生最主要影响作用;通过对影响因素交互作用GAM模型可视化三维图分析,定量研究了影响因素交互作用对PM2.5浓度变化的影响特征.结论表明,运用GAM模型,能够定量化分析影响因素交互作用对PM2.5浓度变化的影响,研究方法具有一定创新性,对PM2.5浓度污染与控制研究具有重要意义.     

碎石陶粒基质反硝化影响因素及其交互作用研究

对已运行2年的湿地中的碎石和陶粒基质,通过3因素正交试验设计,设定不同的温度、总氮浓度和碳氮比(COD/TN),在实验室测定反硝化强度,探究所设定3因素影响基质反硝化作用的显著性及因素间的交互作用,确定各因素各水平的优水平组合;比较相同条件下不同基质反硝化强度大小。结果显示,碎石反硝化中,仅温度对其影响高度显著,其它因素的影响均不显著,也不存在因素间的交互作用,碎石反硝化的各因素优水平组合为温度35℃、总氮浓度20 mg/L、碳氮比5:1;陶粒反硝化试验中,温度和碳氮比分别表现出高度显著性,且温度和碳氮比之间存在显著交互作用。陶粒反硝化的优水平组合为温度35℃、总氮浓度5 mg/L、碳氮比7:1。在相同条件下,陶粒反硝化强度远强于碎石。     

煤炭开采对生态系统功能的胁迫作用:模型·实证

为研究煤炭开采对生态系统功能的胁迫作用,基于系统动力学原理构建一般情况下煤炭开采对生态系统功能胁迫作用的系统动力学模型,分析不同情境下煤炭开采对生态系统功能的胁迫作用特征,并以淮河流域典型煤炭资源型城市——淮南市为例进行实证研究. 结果表明:煤炭开采对生态系统功能有胁迫作用,政府是重要影响因素;不同情境下煤炭开采对生态系统功能的胁迫作用不同,表现为情境一(理想状态)<情境二(良性状态)<情境三(一般状态)<情境四(停滞状态)<情境五(糟糕状态);生态治理投资系数和煤炭开采技术投资系数的比值越大,则煤炭开采对生态系统功能的胁迫作用越小. 实证结果通过有效性检验,表明该研究建立的系统动力学模型具有可靠性. 当前淮南市生态治理投资和煤炭开采技术投资的比值为0.511,表明淮南市生态系统功能系统和煤炭开采系统处于一般状态. 研究显示,政府在维持生态系统功能稳态中发挥着一定作用. 煤炭开采对生态系统功能的胁迫作用特征:当生态治理投资系数和煤炭开采技术投资系数的比值为0时,生态系统功能系统和煤炭开采系统处于糟糕状态;当比值为(0,1)时,处于一般状态;当比值为1时,处于良性状态;当比值大于1时,两大系统进入理想状态.      

锌胁迫对土壤中微生物群落变化的影响

采用多聚酶链式反应结合变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)测试方法,对我国5种典型辞(Zn)污染土壤中的微生物进行了DGGE图谱分析,并通过戴斯矩阵方法和B-C矩阵2种方法对不同处理土壤中微生物群落相似性进行了测定,结合Vegan排序轴分析方法对Zn胁迫土壤中微生物结构及群落相似性与土壤性质间关系进行了研究.结果表明:Zn胁迫会引起土壤微生物数目和种类的降低,但并不是简单的负相关.土壤中微生物的多祥性指数最大值出现在低浓度(200mg/kg处理)污染程度土壤中,说明Zn在低污染胁迫下,一定程度上会促进微生物群落数量的増加,丰富了群落结构多祥性;高浓度(800mg/kg)Zn胁迫对微生物群落结构有明显抑制作用,不同处理土壤微生物Shannon指数下降范围为5.14%(公主岭黑土)~17.2%(杭州水稻土).通过戴斯矩阵分析土壤中微生物群落相似性结果表明,随着Zn浓度的增加,土壤中微生物群落相似性显著下降,最大降低23.3%,说明土壤中Zn胁迫在一定程度上改变了土壤微生物的群落结构.对土壤中影响Zn胁迫与微生物群落结构变化影响因子的相关性分析结果表明,影响微生物群落结构的主要因子为pH值OCCEC.     

淮北市煤炭开采对生态系统服务胁迫阈值研究

为揭示煤炭资源型城市煤炭开采对生态系统服务胁迫作用的阈值效应,在构建煤炭开采对生态系统服务胁迫阈值模型的基础上,从土地破坏、地下水资源破坏、大气污染3个维度分析估算了淮北市煤炭开采对生态系统服务的胁迫阈值,并探究了1990~2016年该地区煤炭开采对生态系统服务胁迫作用时序变化规律.结果表明：淮北市煤炭开采对生态系统服务的胁迫作用存在显著的阈值效应,其中,土地破坏、地下水资源破坏、大气污染3大胁迫因子的胁迫阈值分别为1803.19hm²、33253.23×10⁴t和888.81×10⁸m³.1990~2016年淮北市煤炭开采对生态系统服务胁迫作用呈现显著的阶段性特征,其中,1990~2009年该地区煤炭开采所造成的土地破坏、地下水资源破坏、大气污染均未超过阈值范围,生态系统服务运行状况良好;但是在2010年之后,由于该地区煤炭开采造成的地下水资源破坏超出阈值范围,从而导致该地区生态系统服务出现恶化趋势,不过2015年以来恶化趋势有所减缓.因此,该地区必须加快绿色矿区建设,加大生态环境治理力度,着力防范煤炭开采对生态系统服务的胁迫作用超出阈值范围,以保障经济增长与生态环境统筹协调可持续发展.     

生态系统服务时空演化的非线性影响因子——以钱塘江流域为例

为深入探究不同尺度、不同类别影响因素对不同类型生态系统服务的影响程度和复杂关系,本文测定了钱塘江流域7项生态系统服务的时空变化,并通过随机森林模型识别了各单项生态系统服务不同尺度自然环境因素和社会经济因素的影响程度和相对重要性,并评估了主导影响因素的边际效应.结果表明：2010~2017年,各单项生态系统服务在时空变化上具有明显的空间分异特征;不同类型生态系统服务受不同尺度自然环境因素和社会经济因素的共同影响,但其影响程度存在明显差异,格网尺度、自然环境因素的影响相对较大,建设用地、耕地及与其直接相关的社会经济因素的变化改变和塑造着生态系统服务的演化过程;主导影响因素与各单项生态系统服务之间存在复杂的非线性关系,各影响因素指标的变化对各年份生态系统服务具有非平稳的影响,如建设用地增加初期对多项生态系统服务的影响更为复杂和剧烈.     

滇池北部围隔区蓝藻水华暴发主要影响因素及交互作用研究

对滇池北部围隔区蓝藻暴发的优势种群——铜绿微囊藻,通过3因素3水平正交试验设计,设定不同的光照强度、温度、氮磷比(N/P),探究所设定的3种因素对铜绿微囊藻生长影响的显著性及因素间的一级交互作用,确定最佳生长条件。结果表明,光照强度、温度、氮磷比3种因素及光照强度和温度的一级交互作用均对铜绿微囊藻的生长影响显著,以光照强度尤为明显,并得出最佳生长条件:光照3500lx,温度30℃,氮磷比15∶1。     

不同配比钙镁离子对垃圾渗滤液厌氧处理中微生物的影响

为揭示金属混合物对垃圾渗滤液厌氧生物处理中微生物的影响,选取了垃圾渗滤液中常见的钙离子和镁离子.利用直接均分射线法设计L1、L2和L3三种不同配比的钙镁离子混合物,通过高通量测序技术分析3种不同配比的钙镁离子混合物对微生物的影响,运用R软件绘制并分析环境因子与微生物间的相关性,借助R软件和Gephi可视化分析微生物间相互关系.结果表明:不同配比的钙镁离子混合物对微生物丰度产生不同的影响,而且环境因子与微生物间存在不同的相关性,微生物间存在不同的相互作用关系;然而,钙镁离子配比为L2时相对配比为L1和L3时,钙镁离子混合物对微生物的影响较小,环境因子与微生物间的相关性较弱,微生物间存在一定的负相关性;微生物间一定的竞争关系可能对体系存在积极作用,且体系中丰度较低的微生物也可能与其它微生物间存在较强的交互作用关系.     

长江经济带生态系统服务权衡与协同及其驱动因素

生态系统服务及其变化是多种因素驱动的复杂过程,了解生态系统服务之间的权衡与协同作用及其驱动因素,对于实现生态系统服务有效管理和人类福祉至关重要.以长江经济带为研究区域,分析了2000~2020年产水、土壤保持、碳固定和粮食供给这4项生态系统服务的时空变化特征,运用相关性分析和地理加权回归识别和量化了生态系统服务间的权衡与协同关系,在此基础上应用偏最小二乘结构方程模型探究自然与人类活动对生态系统服务的影响,再通过地理探测器分析生态系统服务关系变化的驱动机制.结果表明:①近20年来,碳固定服务年均值由946.14 t·km^-2增至1 202.73 t·km^-2,粮食供给均值则由32.73万元·km^-2增至127.22万元·km^-2;产水和土壤保持服务增加幅度较小.②整体上,碳固定与土壤保持、粮食供给与产水为协同关系,其他生态系统服务之间为权衡关系;生态系统服务间的关系在不同地区存在一定的差异.③地形和气候是生态系统服务及多对生态系统服务权衡与协同关系的重要驱动因素,其中结构方程模型结果表明,气候对产水为正向影响（S = 0.73）,地形对粮食供给为负向影响（S = -0.57）;地理探测器结果揭示,影响碳固定与产水在空间上关系的主要驱动因子为海拔（q = 0.38）和降水（q = 0.19）.研究结果可为长江经济带生态系统服务可持续管理和实现该区域生态环境保护与社会经济的协同发展提供科学参考.