鄱阳湖流域典型树种夏季气孔导度模型及影响因素比较

植物气孔是调控土壤-植被-大气连续体间物质和能量交换的关键环节,其变化对植物蒸腾作用有着重要的影响,进而对环境湿度和温度等起着重要的调节作用.基于鄱阳湖流域5种典型树种叶片气体交换观测数据,对14种组合的气孔导度模型〔Jarvis模型12种,Ball-Berry-Leuning(BBL)模型2种〕的参数进行了拟合,筛选出5种典型树种夏季最优气孔导度模型;结合多元逐步回归技术,分析了大气温度(Ta)、叶片与空气间饱和水汽压差(De)、光合有效辐射(PAR)、大气CO2浓度(Ca)4种环境因子对气孔导度的影响.结果表明:杉木(Cunninghamia lanceolata)、湿地松(Pinus elliottii)、马尾松(Pinusmassoniana)的最优模型均为BBL-B2模型;沉水樟(Cinnamomum micranthum)的最优模型为BBL-B1模型;柑桔(Citrusreticulata)的最优模型为Jarvis-J12模型;饱和水汽压差(De)为影响鄱阳湖流域5种典型树种夏季气孔导度的最敏感因素.     

北京不同污染地区园林植物对空气颗粒物的滞纳能力

城市园林植物作为城市生态系统的重要组成成分,在滞纳空气颗粒物,净化城市大气环境发挥着重要作用.本文以北京市6种常见园林植物为研究对象,利用气溶胶再发生器(QRJZFSQ-I)测定了不同污染地区叶片对大气颗粒物的滞纳能力,同时利用环境扫描电镜观察了测试树种叶片结构变化.结果表明:1在所测的树种中,针叶树种单位叶面积滞纳空气颗粒物的能力比阔叶树种高,其中油松(Pinus tabuliformis)滞纳量最高,为(3.89±0.026)μg·cm-2,其次是白皮松(Pinus bungeana),为(2.82±0.392)μg·cm-2,毛白杨(Populus tomentosa)最小,为(2.00±0.118)μg·cm-2;2通过观察叶片微观形态结构发现,针叶树种气孔排列紧密,气孔密度比阔叶树种大,表面粗糙度高于阔叶树种,而且能够分泌油脂;3在不同污染区,相同树种叶片滞纳PM10存在显著差异,五环周围的树种叶片单位叶面积滞纳PM10能力要高于植物园的,而相同树种叶片单位叶面积滞纳PM2.5则无明显差异;4在不同污染区下,叶片结构发生了重要的适应性变化,相对于轻污染区,在重污染区植物叶片外表皮细胞收缩,叶片表皮纹理变得更加粗糙,气孔频度和绒毛长度增加.尽管暴露于重污染区植物叶片发生重要变化,但是这些植物仍然能够正常健康地生长.     

气候驱动下大豆叶片气孔O_3吸收通量的变化及时空演变

通过开顶式气室(OTC),分析了OTC内主要气象因子(温度、光合有效辐射、水汽压差等)和大豆叶片气孔导度的变化特征.引进Javis气孔导度模型,进行参数本地化,同时根据O_3吸收通量模型,研究了大豆叶片气孔O_3吸收通量的变化,并计算了江苏省各市大豆气孔导度和O_3吸收通量的变化.结果表明:(1)利用修订后的Javis气孔导度模型对大豆叶片气孔导度的模拟效果较好,模型解释了实测气孔导度82%的变异性.(2)CK、100n L/L和150nL/L O_3浓度处理下大豆在整个O_3熏期的累积吸收通量分别为14.46mmol O_3/m~2、15.86mmol O_3/m~2和16.69mmol O_3/m~2.(3)江苏地区O_3浓度在大豆生长季期间呈现逐渐增加的趋势,其叶片平均气孔导度大小表现为前期中期后期的变化特点,在前期时段气孔O_3累积吸收通量最多.     

施氮对镉胁迫下鬼针草叶片光合效率的影响

为探究土壤氮营养状况对镉(Cd)污染土壤中超富集植物鬼针草叶片光合效率的影响,文章通过控制变量法添加相同质量分数的Cd溶液与不同浓度的氮素溶液进行温室土培实验。结果表明,与对照组相比,施加氮肥后鬼针草叶片的胞间CO₂浓度显著降低(P<0.05);叶绿素含量及气孔限制值显著升高(P<0.05);对水汽的气孔导度、对水汽的总导度及对CO₂的总导度在氮素含量施加80 mg/kg时显著升高(P<0.05);这些使鬼针草叶片的蒸腾速率、净光合速率、水分利用效率和光能利用效率显著增强(P<0.05),最终鬼针草叶片的光合效率提升(生物量的积累量增加),植物提取的Cd含量增加(P<0.05)。其中,当土壤中施加氮素含量为20 mg/kg时,鬼针草对土壤中Cd的提取量最高,为对照组的2.01倍。因此,土壤中添加氮素能通过提升超富集植物的光合效率,增强其对土壤中重金属的提取量。     

美国AERMOD模型与中国大气导则推荐模型点源比较

介绍了美国AERMOD模型和中国大气导则推荐模型一般浓度公式,通过大气稳定度和扩散参数的确定、复杂地形处理和对流条件下污染物扩散等原理方面的比较认为,AERMOD模型优于大气导则推荐模型.以美国环境保护局(USEPA)2个试验场Clifty Creek(平坦地形)和Lovett(复杂地形)的数据资料为比较数据,分别用AERMOD模型和大气导则推荐模型计算SO₂小时质量浓度,在Pasquill 6类稳定度下用相对偏差(FB)、预测值与观测值的比率(RHC_R)及图形法(Q-Q图)等进行模型比较,结果表明:在RHC_R和FB中,AERMOD模型除个别值外,其他均好于大气导则推荐模型;而大气导则推荐模型存在接近或大于模型可靠性界限0.67(0.66和0.74),说明其可靠性比AERMOD模型差;图形法比较中,强不稳定和不稳定下AERMOD模型明显好于大气导则推荐模型,而大气导则推荐模型预测值明显偏低,其他稳定度下结果相差不大.研究认为:在平坦地形和复杂地形条件下,AERMOD模型点源预测值均优于大气导则推荐模型,并从原理上进行了解释.      

大气臭氧污染对冬小麦气孔吸收通量的影响机制及其时空格局

近地层臭氧作为一种二次污染物,其不断增加的浓度及其对作物的影响已经成为各国政府和公众关注的焦点.本文以冬小麦为研究对象,基于大田OTC试验,对OTC内气象因子和气孔导度进行连续观测.引进气孔导度模型,并进行本地参数化研究,结合通量模型,研究冬小麦气孔臭氧吸收通量的变化特征,并对江苏省各市冬小麦气孔导度和O_3吸收通量的时空分布进行模拟.结果表明,O_3浓度增加会限制其叶片气孔导度,浓度越高,限制作用越明显;利用修订后的气孔导度模型对冬小麦叶片气孔导度进行模拟,表明模型解释了实测气孔导度90%、77%和83%的变异性.结合通量模型对冬小麦气孔O_3通量进行模拟,则CK(约为53.67 n L·L~(-1))、100 n L·L~(-1)和150 n L·L~(-1)O_3浓度处理下冬小麦在整个O_3熏期的累积吸收通量分别为6.42、12.27和13.90 mmol·m-2;江苏地区冬小麦在其生长季期间O_3浓度呈逐渐增加的趋势,冬小麦平均气孔导度的大小表现为:中期后期前期的时间变化特点,在整个中期时段气孔O_3累积吸收通量最多.     

UV-B辐射增强对麻花艽叶片光合作用及相关生理参数的影响

采用20 W和40 W的UV-B灯辐射增强处理,测定分析了UV-B辐射增强对麻花艽(Gentiana straminea Maxim)叶片净光合速率及相关生理参数的影响. 结果显示:2008年8月3日,研究区大气温度从09:00开始上升,到14:00达到最高点,叶温和大气饱和水气压变化与气温变化趋势相似;光合有效辐射强度从07:00开始上升,至13:00达到最高,之后下降;麻花艽叶片净光合作用速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)、蒸腾速率(E)和水分利用效率在对照下最高,在40 W UV-B辐射下最低;P_n在08:00—10:00最高,G_s在07:00—08:00最高,C_i在日出及日落时最高,E在09:00—13:00及14:00—18:00最高,水分利用效率在日出后最高;P_n与G_s,叶片温度,大气温度,光合有效辐射和大气饱和水气压亏缺呈正相关,与C_i呈负相关,与光合有效辐射强度的相关系数较高. P_n在光合有效辐射强度为0～800 μmol/(m2·s)时随光合有效辐射强度增加而增加,在2 200～3 000 μmol/(m2·s)时变化不大;G_s和E随光合有效辐射强度的增加而增加;C_i在光合有效辐射强度为0～800 μmol/(m2·s)时,随光合有效辐射强度的增加而呈下降趋势;水分利用效率在光合有效辐射强度为0～800 μmol/(m2·s)时随光合有效辐射强度的增加而呈增加的趋势,在800～3 000 μmol/(m2·s)时呈下降趋势. 说明UV-B辐射增强将使高寒草甸植物叶片P_n,G_s,C_i,E和水分利用效率降低.      

林泽湿地抗SO2木本植物的初步研究

通过对长江口崇西湿地研究基地中12种木本植物叶片进行不同浓度NaHSO₃溶液〔c(NaHSO₃)分别为0,10,20,30,40,50和100 mmol/L〕浸泡处理,研究大气SO₂浓度变化对植物叶绿素荧光参数和快速光响应曲线的影响. 结果显示,12种湿地木本植物叶片的光系统Ⅱ最大光量子产量(Fv/Fm)和最大光电子传递速率(ETR_max)都随SO₂浓度的增高而下降,并且不同物种的下降程度各异,说明SO₂胁迫使植物光合作用反应中心光系统Ⅱ受到伤害,光电子传递速率受到抑制,光合作用效率降低. 通过对12种木本植物响应不同SO₂浓度的光合生理特性变化的相似性进行聚类分析表明,沼生栎(Quercus palustris)、乌桕(Sapium sebiferum)和白蜡(Fraxinus griffithii)为抗污能力较强的树种,落羽杉(Taxodiumdistichum)为敏感物种.      

北京9个树种叶片滞尘量及叶面微形态解释

不同树种叶片对PM(颗粒物)的滞留能力存在较大差别,并与其表面特性密切相关. 在北京市选择空气相对清洁的植物园和污染严重的国贸桥2个地点,测定了9个常见绿化树种——白蜡、大叶黄杨、垂柳、国槐、毛白杨、玉兰、紫叶李、元宝枫和银杏的单位叶面积滞尘量及其粒径组成,并观测了各树种叶面微形态结构. 结果表明,国贸桥和北京植物园9个树种PM、PM>10、PM_2.5~10和PM_2.5平均滞留量之比分别为1.64、1.60、1.89和2.50,该比值随PM粒径减小呈增大的趋势. 环境污染会改变树木叶片表面结构与性质,从而改变其滞尘能力. 叶面沟槽深且间距大、润湿性好、气孔密度(>189 N/mm2)(以单位面积气孔数计)较大有利于滞尘;气孔密度(>217 N/mm2)更大的叶片有利于滞留PM_2.5~10. 此外,叶面绒毛数量直接影响PM_2.5滞留量,在不同污染程度下均表现为有绒毛树叶的PM_2.5滞留能力更强.      

机场典型霾过程大气消光特性及能见度预测模型

大气能见度是机场运行的重要指标之一,探究机场低能见度天气形成机理、准确预测能见度变化趋势对保障航空交通安全高效运行至关重要。选取天津机场为研究对象,开展大气光学参数、污染物浓度及气象条件监测,研究了2020年12月08—23日一次典型霾天气过程中机场大气消光特性,并基于广义加性模型(generalized additive model, GAM)和梯度提升回归树模型(gradient boost regression tree, GBRT)分别构建机场能见度预测模型,对比并确定最优模型。结果表明,在天津机场冬季一次典型霾污染引起的低能见度过程中,大气总消光系数B_ext为37.4～891.7 Mm^-1,平均值为346.0 Mm^-1。其中,B_sp、B_ap、B_ag、B_sg对B_ext的贡献占比分别为73.7%、11.7%、5.9%和8.7%,气溶胶污染是造成能见度降低的主要因素,GBRT分析显示1μm以下粒子对总消光的相...     

生物质分类表征蔬菜废物好氧降解模型中试检验

为发展可支持生产性堆肥设施控制的有机废物好氧降解模型,对生物质分类蔬菜废物好氧降解速率模型(即:六因子的生物质分类一级降解动力学模型Mt=M0e-kt),以及通过主因子分析法(PCA)和生物质组分归类2种方法简化得到的二因子和三因子模型,利用太湖农村生活垃圾现场堆肥中试的一次发酵试验结果,进行了模拟检验.结果表明,生物质分类表征蔬菜废物好氧降解模型能有效地模拟中试的实际降解率,模拟与实测值的pearson相关系数r＞0.966(p＜0.001);且模拟效果基本不受原料生物质组成与堆肥工况控制条件的影响.而简化模型的模拟效果明显劣于六因子模型,这可能源于各类生物质好氧降解受温度影响的机制不同,组分的动力学参数难以合并简化.     

生态模型在水体富营养化研究领域的应用进展

生态模型在水体富营养化研究领域的应用拥有巨大潜力,为帮助初学者尽快掌握近年来生态模型在水体富营养化领域的研究成果,运用CiteSpace梳理了2008-2018年生态模型在水体富营养化领域的应用进展,以期为生态模型在水环境领域的广泛应用提供参考.以WoS（Web of Science）核心库收录1 523篇文献和CNKI（中国知网）数据库收录的3 779篇文献为样本数据源,通过可视化分析软件CiteSpace进行相应的数据挖掘和计量分析,提炼出生态模型在水体富营养化领域应用进展、前沿热点、演化路径和未来趋势.采用文献调研、分类梳理的方法,系统地分析和总结了EFDC系列模型、CE-QUAL-W2模型、DYRESM-CAEDYM模型、AQUATOX模型、Vollenweider（VOL）模型、PCLake模型、MIKE系列模型、WASP模型在水体富营养化领域应用现状、局限性、不确定性来源及注意事项.结果表明:2008-2018年国外研究应用热点主要涉及富营养化、营养盐循环对水生态系统的影响、气候变化及富营养化水体的管理等领域;国内热点研究则主要集中在水体富营养化问题相关领域应用.研究显示,新型试验数据的采集与获取（遥感数据、高频传感器）、大数据、数据-模型耦合及数据同化、生态建模之间耦合等应用是未来发展趋势.      

天山北坡典型退化草地植被覆盖度监测模型构建与评价

草地退化是当今世界面临的一个极为严峻的生态问题。植被覆盖度作为草地退化监测的重要指标之一,在草地退化、荒漠化治理方面起着重要的作用。为了构建适合于天山北坡典型草地植被覆盖度监测模型,便于对草地及时、快速的监测分析,研究利用新疆阜康市2008年9月Landsat TM遥感影像数据和相应的实测数据,分别探讨5种植被指数(NDVI、RVI、GNDVI、SAVI和MSAVI)与植被覆盖度的线性和非线性(二次多项式、指数、对数以及幂函数)关系,以便获得最佳监测草地状况的植被指数和模型。研究结果表明,MSAVI和GNDVI与植被覆盖度的相关性最好(P<0.01),而NDVI和RVI较差;通过5种植被指数和植被覆盖度进行回归分析,MSAVI和GNDVI与植被覆盖度分别建立模型最佳,即:y=138.45x-1.248 2(R²=0.502 7,P<0.01)和y=2 596.66x²-561.54x+38.488(R²=0.605 3,P<0.01),精度达到90%以上。该研究结果说明不同的植被指数适用的条件不同,为今后利用3S技术深入研究荒漠退化草地植被状况的快速监测和科学管理提供支持。     

Estimation of climate change influence on the sensitivity of trees in Europe to air pollution concentrations

This paper describes the results of combining several simple models to assess the changes in plant sensitivity to direct effects of gaseous air pollutants that result from changes in climatic conditions. This research has been carried out within the framework of a project on the integrated assessment of regional air pollution and climate change in Europe (AIR-CLIM). The modulation of plant sensitivity to gaseous pollutants has been studied using a model of stomatal conductance that simulates the flow of water vapor from the atmosphere to the plant interior through the stomata. The model has been applied to Norway spruce (Picea abies L.) and European beech (Fagus sylvatica L.). The critical atmospheric concentration levels for SO₂ and NO_x adopted in international environmental norms have been modified to maintain in different climate scenarios a concentration level inside the plant equivalent to the critical limit in 1990. These simulated critical concentrations are compared with the predicted atmospheric concentrations. Our work indicates that the response can be very different for the two types of forests and in different regions. In general, climate change sensitivity increases in boreal areas and decreases in temperate areas due to temperature and water stress. If the air pollution levels are in the predicted ranges, the problems are less severe now than in 1990, but the cumulative stress will still be significant.     

广州市土地利用垂直分层模式及其演变过程

城市中不同高程上的土地受人类活动影响程度和影响方式不一,因此在垂直方向上形成了一定的分布模式。利用TM遥感影像数据和DEM数据,通过比较1990、1995、2000、2005和2009年广州市土地利用垂直分布特点发现,每个地类均有相对集中分布的高程级,而垂直分布的最大变化是居民点及工矿用地和园地在第3至第10高程级(1~90 m)之间对耕地和林地的快速侵占。总结各高程级上的优势地类可得出典型的广州市土地利用垂直分层模式,按照第一优势地类对各分层进行命名,结果显示随高程增大将依次出现耕地层、河流层、城镇层、园地层、林地层。最后应用生态学上的群落演替理论对城市土地利用垂直分层模式的演变过程进行解释,以及按照目前发展趋势推导出未来可能出现的演替模式。     

中国生态城市建设实践模式及对北京的启示

自生态城市建设在中国开展以来,生态城市的发展模式日渐成为中国理论界和实际部门的研究热点。尽管多数城市的生态城市建设仅仅停留在规划层面,但是也有越来越多的城市研究与建设者关注于生态城市的具体操作实施层面。通过对中国二十多年来的生态城市建设实践模式与特点的总结,认为当前中国的生态城市建设主要有三种类型：通过生态城市规划指导生态城市建设、通过在区域内部建立生态新城带动生态城市建设和资源型城市转型为生态城市。三种类型的特点明显并对北京在未来生态城市建设发展中有典型借鉴意义。     

塑料大气环境老化预测模型研究

目的为塑料老化行为预测提供简易而可靠的途径,充分发挥环境效应数据的内在价值。方法分别运用GM(1,1)模型、幂函数模型、指数函数模型、多项式模型预测9种工程塑料在3种典型大气环境下的拉伸强度、延伸率和弯曲强度等力学性能变化,并与自然环境试验实测结果进行比较。结果拉伸强度、延伸率、弯曲强度等3种力学性能中,弯曲强度预测效果最好,延伸率预测效果最差。4种模型之中,GM(1,1)模型在预测小样本数据方面具有最好的预测效果和最高的正确率,且在数据具有一定波动性的情况下仍能够保持较好的预测效果。结论在挖掘分析塑料大气老化评价指标和试验时间之间的函数关系时,不仅要考虑预测模型的拟合效果好坏、相关系数高低、预测误差和预测正确率高低,还应注意预测模型反映出来的塑料性能变化规律是否符合客观实际,这样得到的预测模型才能尽可能地反映塑料老化程度与试验时间关系的全貌。     

河北坝上与坝下不同土地利用类型土壤入渗特征及其影响因素

为查明河北省坝上与坝下不同土地利用类型土壤入渗能力,选择张北县（坝上风蚀区）和阳原县（坝下水蚀区）作为典型研究区,采用微型圆盘入渗仪测量土壤入渗特性,并分析其主要影响因素。研究结果表明：（1）阳原县不同土地利用类型土壤渗透性能表现为：高盖度草地>低盖度草地>耕地>林地,张北县表现为：草地>耕地>灌木林地>防护林地;（2）不同入渗模型拟合度之间存在显著差异,其中Philip模型拟合效果最佳;（3）土壤初始入渗速率、稳定入渗速率、稳定入渗时间与容重呈极显著负相关关系,而与总孔隙度均呈极显著正相关关系。结果表明,该区草地土壤入渗能力最强,后期开展生态工程建设时应更加重视草地涵养水源的作用。     

中国南方喀斯特地区石灰土容重传递函数模型及影响因素研究

土壤容重(BD)数据的缺失严重影响了我国南方喀斯特地区土壤碳储量的估算,亟待利用已有数据来构建容重传递函数模型(PTFs)。本文利用南方喀斯特分布省份的石灰土土壤普查数据,首次较为系统地研究了喀斯特地区石灰土的容重传递函数模型及影响因素。研究结果表明:(1)国内外已发表的容重PTFs对中国南方喀斯特地区非地带性石灰土的适用性较差,需要进行优化或重新建立新的容重函数预测模型;(2)优化后的模型Shiri et al(2017)~*、韩光中等(2016)-a~*和韩光中等(2016)-c~*的预测精度得到明显提高;(3)基于石灰土亚类建立的PTFs具有很高的拟合度和预测精度,比优化模型更加适宜于喀斯特石灰土的土壤容重预测;(4)不同石灰土亚类容重预测的影响因素存在差异,其中土壤有机质含量是石灰土容重预测的关键因素,与各亚类土壤的BD都有很高的相关性;(5)土壤容重传递函数模型的适用性不仅与研究区域有关,同时也与研究的土壤类型有关。建议在今后喀斯特地区土壤容重预测模型研究中充分考虑地域差异性和土壤类型因素。     

大气多环芳烃区域迁移转化模型比较与关键影响因素:以京津冀地区为例

针对芘(Pyr)和苯并[a]芘(BaP),以京津冀地区2014年为例分别构建CMAQ和BETR模型系统开展数值模拟,对比评估两种模型对PAHs大气迁移转化的模拟效果,并利用XGBoost模型识别CMAQ中影响PAHs环境行为的关键大气物理化学过程和参数.结果表明,BETR和CMAQ模拟年均值与实测年均值比值基本在1/2～2之间,且CMAQ模拟值和实测值季节变化趋势相同,验证了两类模型结果的可靠性.同时,将CMAQ模型9 km网格模拟浓度平均至27 km网格并和BETR模拟浓度的对比结果显示,BETR模型Pyr和BaP模拟浓度平均分别约为CMAQ年均模拟浓度的1.59倍和1.38倍,两类模型在年均浓度水平和空间分布方面具有较好的可比性.基于XGBoost模型的SHAP变量重要性分析表明,边界层高是对Pyr和BaP迁移转化影响最大的气象因素,其重要性在所有因素中占比高达22%～35%,在部分城市和污染物中对浓度变化的贡献甚至超过排放量,且和两种PAHs浓度呈显著负相关;PAHs浓度水平其次受风速影响最大,且风速和PAHs浓度呈负相关关系;风向对不同城市污染物浓度的影响则各不相同.