凤阳山森林生态系统碳交换及其物候特征

凤阳山位于浙江省龙泉市南部,为亚热带典型森林生态系统保护区,受海洋性气候和季风的影响,是研究森林生态系统碳预算及其物候特征的理想之地。采用位于浙江凤阳山的涡动相关通量观测系统（EC）观测的2017年（除去9月）CO₂通量数据、气象数据并结合物候模型来分析本地尺度亚热带森林生态系统总初级生产力（GPP）、生态系统呼吸（Re）动态特征、不同时间尺度下的影响因子及其物候特征,结果表明：该生态系统全年扮演着碳汇的角色,净生态系统碳交换量（NEE）（除去9月）为?89 g?m^?2?a^?1（以碳计）,GPP总量为1377.75 g?m^?2?a^?1,Re总量为1288 g?m^?2?a^?1,GPP和Re的日变化和季节变化均呈单峰型,先增加后降低。GPP在不同的物候时期均为倒“U”型的变化趋势,而Re在夜间的生态系统呼吸略高于白天,且在日夜交替时刻会出现陡降现象。整个生态系统在174 d GPP增长率达到峰值0.25 μmol?m^?2?s^?1,达到最大恢复率;202 d的GPP增长率为0 μmol?m^?2?s^?1;228 d的GPP增长率最低,为?0.21 μmol?m^?2?s^?1,达到最大衰退率。不论是日尺度还是月尺度上,GPP和Re变化的主要驱动因素为空气温度,日尺度上Re较GPP对环境因子的变化更加敏感;反之,在月尺度上GPP对环境因子变化的响应比Re更加敏感。总体而言,凤阳山森林生态系统全年表现为碳汇,能够调节当地的二氧化碳浓度;生长季森林生态系统生长旺盛,稳定阶段的GPP与Re达到峰值;在不同的时间跨度上生态系统对环境因子的响应存在差异。     

辽宁西部人工林油松径向生长对气候要素的响应

全球气候变化对森林生态系统产生广泛影响,特别是对气候响应敏感的农牧交错带。辽西丘陵位于我国农牧交错带东北部,为探究辽西丘陵人工林油松径向生长与气候要素的关系,基于树木年代学方法,利用树轮宽度年表,对温度、降水、scPDSI及生长期要素进行相关分析,探究气象因子对树木径向生长的影响情况。结果表明：油松标准化年表与上年7月、9月及当年5月的气温呈负相关,相关系数分别为?0.457、?0.426、?0.471（p<0.05）,与当年5月的降水量呈正相关,相关系数为0.52（p<0.05）;年表与逐月scPDSI显著正相关,并表现出相近的周期变化,表明水分胁迫是研究区油松生长的关键限制因子;在不同阈值温度下,辽西人工林油松径向生长与生长期活动积温和持续天数呈负相关,由高温引起的水分蒸发是影响其径向生长的关键因子。最低温11℃阈值下对树木生长期影响大,年表与其初日位序、积温、持续天数的相关系数分别达到0.663、?0.619、?0.732（p<0.01）;通过V-S模型模拟出辽西油松的生长对春季的9.0℃和秋季的9.5℃较敏感,生长期为4—10月,生长速率的变化受温度和土壤湿度变化的影响。因此,在进行人工油松林区经营抚育时,可适当考虑造林树种对不同气候因子响应的敏感期,注意水热合理配置,以提高林区生态林的营林质量。     

太湖北部湖区春、冬季节天然有机质的荧光特征及环境意义

天然有机质(OM)广泛存在于各类水体,含有丰富的碳、氮、磷等生源要素,其形成、转化、归宿及其相伴随的营养盐再生过程是水生态系统营养盐生物地球化学循环的重要环节,在湖泊蓝藻水华暴发过程中势必也扮演着非常重要的营养盐供给者的角色.本研究于2015年2月和5月分别在太湖北部湖区采集了17个样品,利用POM-DOM PARAFAC三维荧光模型解析春、冬季节颗粒态有机质(POM)和溶解态有机质(DOM)的荧光特征及来源,并探讨POM和DOM各荧光组分之间及其与叶绿素a(Chla)的关系.结果表明,春、冬季节太湖北部湖区POM和DOM的荧光峰、荧光中心位置和荧光强度均存在明显的差别;POM有着比DOM更复杂的组分构成.综合POM和DOM的荧光强度和荧光指数可知,春、冬季节太湖北部湖区POM和DOM均以自生源为主,河口区受陆源贡献较大.POM(C1p~C5p)和DOM(C1d~C5d)有5种荧光组分,分别是类色氨酸(C1和C2)、类腐殖质(C3和C4)及类酪氨酸(C5).POM和DOM的荧光组分特征存在明显的差别;春、冬季节POM均以类腐殖质荧光C3为主,荧光组分高值区分别集中在梅梁湾区域和湖心区;而DOM均以类蛋白组分C2、C1和C5为主,荧光组分高值区均分布在竺山湾区域.相关分析结果显示,春季C1d与C2d(P0.01)、C3d与C4d(P0.01)、C1p与C4p(P0.05)、C2p与C5p(P0.01)均具有较强的相关性.值得注意的是,C3d(P0.01)、C4d(P0.05)与C3p均具有较好的相关关系,表明POM与DOM在组分、来源上具有某种联系.与春季类似,冬季荧光组分C1d与C2d、C3d与C4d、C1p与C2p、C1d与C2p亦具有极好的相关性(P0.01).春季C5d与Chla之间存在正相关关系(P0.01),而C2d(P0.05)、C3p(P0.01)与Chla之间具有负相关关系;冬季C4d与Chla之间也存在负相关关系(P0.05).     

山西省CO2排放影响因素研究及情景分析

山西作为我国的能源大省,其碳排放强度更是持续位于全国最高水平,分析山西省CO₂排放影响因素,探究其发展模式,对于山西省的低碳发展意义重大.基于STIRPAT模型,将山西省能源CO₂排放的影响因素确定为人口、城镇化率、人均GDP、第二产业占GDP比重、能源强度.在岭回归拟合分析的基础上,利用灰色GM（1,1）模型对山西省CO₂排放驱动因素值进行预测,以提高能源CO₂排放预测的准确性,并结合情景分析方法,为山西省的CO₂减排设计了10种不同的发展情景.结果表明:①人口对山西省CO₂排放影响最大,其次是城镇化率和第二产业占GDP比重.②在当前经济发展阶段,能源强度和人均GDP等因素对山西省的CO₂排放影响不大,但能源强度对CO₂排放的抑制作用不可忽略.③山西省CO₂减排最佳的情景方案为适当控制人口数量和城镇化进程、加快产业结构的转型和技术的革新、降低第二产业占GDP比重和能源强度,并且大力推广新能源和清洁可再生能源的开发使用以优化能源消费结构.在该情景下,山西省2020年的CO₂排放量可以控制在5.16×108 t.      

物元可拓法用于南京城市绿地土壤重金属污染评价

为合理评价土壤中重金属的污染程度,采用方格网法采集南京城市绿地表层土壤（深度为0~15 cm）样品共计180个,对Cu、Pb、Zn、Cd、Cr等5种重金属和类金属As的质量分数进行测定,引入Hakanson毒性响应系数,用于体现重金属毒理性质;对传统的超标赋权法进行修正,体现重金属潜在危害程度;采用物元可拓模型对其综合污染水平进行评价,并与传统的內梅罗综合污染指数法进行比较.结果表明:通过Hakanson毒性响应系数修正后的重金属权重发生了不同程度的调整,其中Zn、Cr、Cu、Pb和As的权重分别下降了92.9%、85.1%、68.9%、61.5%和23.2%,而毒性高的Cd的权重则上升130.0%,充分体现了重金属毒理性质;物元可拓方法模型评价结果显示,南京城市绿地土壤重金属污染等级值为2.481,处于Ⅲ级（轻度污染）水平,但部分采样点污染值高,处于Ⅳ级（中度污染）水平,通过对研究区的污染值进行空间插值发现,中度污染集中在研究区域的北部交通密集区和西部工业密集区,人为污染严重.研究显示,物元可拓模型的评价结果与内梅罗综合污染指数法的评价结果基本一致,且更为精确,适用于土壤重金属污染的评价.      

基于土地利用变更调查的2010-2016年新疆尉犁县生态系统碳储量时空变化

为全面认识干旱区不同土地利用类型时空变化对区域生态系统碳储量的影响,以地处塔克拉玛干沙漠边缘生态脆弱区的新疆尉犁县为研究对象,基于详细的土地利用变更调查数据（2010-2016年）,利用ArcGIS平台和InVEST模型,分析生态系统碳储量对土地利用变化尤其是二级土地利用类型变化的响应.结果表明:①研究区内,无论是区域平均碳密度还是灌木林地、其他林地、其他草地等主要土地利用类型的碳密度均较低,而面积较少的有林地和天然牧草地碳密度相对较高,因此对这些土地利用类型应着重加强保护.②2010-2016年新疆尉犁县碳存储量净减少24.23×104 t,这主要是由于其他草地、其他园地和果园等土地利用类型被开垦为水浇地,或被建设用地、交通用地占用所导致,而同时研究区内有林地和水浇地面积增加带来了碳储量的提高.③从空间变化看,受不同区域土地利用变化方式的影响,碳储量变化特征也有显著差异,但总体上变化敏感区域集中在塔里木河周边县、乡镇及兵团所在地等人类活动聚集区,这些区域平均碳密度较高,土地利用变化也更为剧烈.④尽管由于开垦行为带来耕地面积增加,从而使得研究区耕地总碳储量增加242.77×104 t,但由于塔里木河沿岸碳密度较高的耕地被建设用地占用,新增耕地多来源于土壤碳储量较低的其他草地等土地利用类型,导致耕地平均碳密度有所下降.研究显示,建设用地占用耕地、林地、草地等地类是尉犁县碳储量减少的重要原因,而林业建设能够带来碳储量增加.因此建议:一方面,推进林、草地建设提高区域生态系统固碳能力;另一方面,重点保护塔里木河周边碳密度较高区域,严控耕地开垦或建设用地占用,同时加强耕地保护,防止通过补充碳密度较低的耕地来弥补碳密度较高区域耕地的流失.      

综合生态安全格局构建与城市扩张模拟的城市增长边界划定——以天水市规划区（2015—2030年）为例

传统的城市增长边界划定方法,一般仅考虑生态安全格局,并未考虑在现有客观条件下的城市扩张趋势,划定结果具有一定的主观性;或仅对城市的扩张进行模拟,忽略了城市的生态安全问题。针对上述问题,论文通过耦合城市综合生态安全格局与基于CA_Markov模型的城市扩张模拟结果,提出了一种新的城市增长边界划定方法:首先,合理选取因子构建研究区的综合生态安全格局,利用禁建区对综合生态安全格局的结果进行修正,获得研究区的刚性增长边界;其次,合理选取城市扩张驱动因子,通过CA_Markov模型预测城市扩张边界;最后,综合考虑刚性增长边界、模拟获得的城市扩张边界及近期城市拓展方案等,获得最终的城市增长边界。并以天水市规划区（2015—2030）为案例,对方法的科学性进行了说明。结果表明,论文划定的城市增长边界内总面积370.56 km²,占规划区总面积的7.7%。此方法能够有效解决城市增长与生态保护之间的矛盾,对河谷型城市等建设用地匮乏、生态环境脆弱城市的增长边界划定具有良好的应用价值,也可为其他类型城市的城市增长边界划定提供参考。     

基于多智能体和土地转换模型的耕地撂荒模拟研究——以陕西省米脂县为例

多模型耦合已经成为国内外模拟LUCC有效途径之一。论文通过如下步骤阐明宏观耕地撂荒格局和微观主体行为间的互动机理。首先,将微观主体间的相互作用纳入其决策,构建有限理性多智能体决策模型（Multi-Agent System,MAS）;其次,通过SNNS平台的训练学习以及与历史数据对比分析,验证土地转换模型（Land Transformation Model,LTM）模拟研究区宏观撂荒格局的有效性;最后,依据多模型耦合机理,耦合MAS模型与LTM模型,形成耕地撂荒模拟模型（Cropland Abandonment Simulation Model,CASM）,并基于研究区耕地撂荒的实际数据,探讨模型的合理性和可行性。结果表明：与2013年历史土地利用数据对比,CASM模型的PCM（Percent Correct Metric）系数为71%,比单独利用LTM模型的模拟精度提高3%,不仅表明CASM能够较好地模拟分析米脂县耕地撂荒空间格局分布,而且可有效揭示宏观耕地撂荒格局的微观驱动机理;同时,文章指出未来研究中要考虑政策和市场的影响,进一步完善不同层次主体决策对撂荒的影响,以此来提高模型对现实耕地撂荒的解释力。     

环境治理投入对经济增长的异质性影响研究——基于城市化的视角

在城市化水平不断提高的背景下,探究环境治理投入促进还是阻碍了经济增长,城市化在两者关系中扮演什么角色具有重要的现实意义。论文基于中国大陆2003—2015年31个省份的数据,运用面板门槛模型、系统广义矩估计方法探究环境治理投入与经济增长之间的关系。结果表明：1）环境治理投入与经济增长之间存在参数异质性,具有显著的门槛效应;2）环境治理投入对省际经济增长的影响因环境治理投入量的差异分为前期影响不显著、后期促进两个阶段;3）适度的城市化水平可以提高环境治理投入的效率,从而促进经济增长。基于此,论文认为应在继续增加环境治理投入的同时提高城市化水平,以城市化助力环境治理投入取得环境和经济效益的双赢。