京津冀“生态系统服务转型”及其空间格局

以1980年、2000年、2015年土地利用类型、NPP和统计数据为基础,运用GIS和生态系统服务价值测算方法,分析京津冀食物生产与固碳释氧两种服务的变化及其空间格局,揭示“生态系统服务转型”的原因。结果表明:（1）35年来,京津冀土地利用变化以建设用地扩张和耕地减少为主。1980年和2000年,NPP的高值区主要位于山区,2015年NPP的高值区主要位于平原。（2）1980-2000年京津冀生态系统服务变化以食物生产服务增加与固碳释氧服务降低为主,2000-2015年京津冀以食物生产服务与固碳释氧服务同时增加为主。“生态系统服务转型”模式为“食物生产+固碳释氧–”→“食物生产+固碳释氧+”。（3）农业生产力提升、林地面积与质量和耕地质量、草地质量提升是“生态系统服务转型”的主要原因。     

Spatial pattern of impervious surfaces and their impacts on land surface temperature in Beijing, China

Land surface temperature （LST）, which is heavily influenced by urban surface structures, is a significant parameter in urban environmental analysis. This study examined the effect impervious surfaces （IS） spatial patterns have on LST in Beijing, China. A classification and regression tree model （CART） was adopted to estimate IS as a continuous variable using Landsat images from two seasons combined with QuickBird. LST was retrieved from the Landsat Thematic Mapper （TM） image to examine the relationships between IS and LST. The results revealed that CART was capable of consistently predicting LST with acceptable accuracy （correlation coefficient of 0.94 and the average error of 8.59%）. Spatial patterns of IS exhibited changing gradients across the various urban-rural transects, with LST values showing a concentric shape that increased as you moved from the outskirts towards the downtown areas. Transect analysis also indicated that the changes in both IS and LST patterns were similar at various resolution levels, which suggests a distinct linear relationship between them. Results of correlation analysis further showed that IS tended to be positively correlated with LST, and that the correlation coefficients increased from 0.807 to 0.925 with increases in IS pixel size. The findings identified in this study provide a theoretical basis for improving urban planning efforts to lessen urban temperatures and thus dampen urban heat island effects.     

缙云山柑橘林土壤微生物磷脂脂肪酸(PLFAs)及酶活性的季节变化特征

土壤微生物和土壤酶作为土壤生态环境最重要的组成成分,对环境变化敏感.本文以缙云山柑橘林为研究对象,采用磷脂脂肪酸法并结合主成分分析方法,分析季节更替对柑橘林土壤表层(0~20 cm)的土壤微生物数量、群落结构特征及酶活性等的影响.结果表明:1季节更替对土壤微生物有显著影响(P0.05),16:0、i17:0、16:1 2OH、18:0、cy19:0ω8c、i17:1ω9c或16:0 10-methyl为4个季节共有PLFAs,含量之和分别占PLFAs的49.57%、41.63%、35.41%和38.05%.各微生物种类中,细菌PLFA比例最高,其次为真菌PLFA,放线菌PLFA比例最低,且均具有显著的季节变化特征,柑橘林土壤PLFAs总量变幅为6.868~24.085 nmol·g-1,大小顺序为春季秋季冬季夏季,细菌PLFAs、G-、G+及放线菌PLFAs也呈现一致的变化规律,但真菌PLFAs则表现为秋季最高,其次是冬季和夏季,春季最低.季节更替对微生物群落多样性指数亦产生显著影响,丰富度指数(R)随季节变化依次为春冬秋夏,多样性指数(H')随季节变化表现出冬秋春夏,均匀度指数(J)表现为夏秋冬春,优势度指数(D)则随季节表现为直线升高的变化趋势.2土壤脲酶随季节变化表现为夏季春季秋季冬季;土壤蔗糖酶、土壤过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性随季节变化均表现为秋季最高,其次是春季、夏季,冬季最低.3主成分分析结果表明细菌PLFAs、G+、G-、放线菌PLFAs和总PLFAs对土壤肥力贡献最大,其次是蔗糖酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶和真菌PLFAs,贡献最小为脲酶.     

土地利用/土地覆被变化对区域生态环境的影响

土地利用／ 土地覆被变化对区域生态环境的影响是土地利用／ 土地覆被变化研究的重要内容。本文分析了土地利用／ 土地覆被变化对区域气候、土壤、水量和水质的影响。土地利用／ 土地覆被变化通过改变地表发射率、温室气体和痕量气体的含量影响区域气候;土地利用／土地覆被变化影响着能量交换、水交换、侵蚀与堆积、生物循环和作物生产等土壤主要生态过程,不同土地利用方式和土地覆被类型的空间组合影响着土壤养分的迁移规律;土地利用／ 土地覆被变化对水质的影响主要是通过非点源污染途径,许多非点源污染来源都同土地利用／土地覆被变化紧密联系。文中还探讨了由于人类不合理的土地利用造成的土壤侵蚀、土地退化、水资源短缺、海水入侵等生态环境问题。     

复合人工湿地对城市受污染河水的净化效果

采用2种复合人工湿地系统处理昆明市城市河流污水,为期1年的运行结果表明:2种复合人工湿地系统对城市河流污水具有良好的污染物去除性能,TN、TP、COD和SS的月平均去除率分别达到50%、85%、85%和80%以上;2种复合人工湿地系统具有良好的耐冲击性,季节变化对出水水质不存在显著影响。其中,垂直上行流复合人工湿地系统性能更优于垂直上行流与水平流复合人工湿地系统;强降雨会对复合人工湿地出水水质造成一定的影响。     

施肥与季节更替对黑土微生物群落的影响

研究不同施肥处理与季节更替条件下黑土微生物群落结构与活力,揭示影响黑土肥力质量的重要因素.以未施肥耕作（CK）与休闲（fallow）处理为对照,研究不同季节有机肥（MCK）处理与氮磷钾肥配施（NPK）处理对土壤微生物群落数量与结构影响,测定微生物量碳（氮）（C_mic或N_mic）及不同菌群磷脂脂肪酸（PLFA）含量.结果表明,有机肥处理显著提高土壤养分、C_mic及各菌群PLFA含量;休闲处理真菌PLFA（均值8.40 nmol·g^-1）、C_mic（均值322.5 mg·kg^-1）和N_mic（均值57.9 mg·kg^-1）等含量显著高于CK（分别为5.4 nmol·g^-1、 152.6 mg·kg^-1、 32.1 mg·kg^-1）或NPK（分别为3.5 nmol·g^-1、 144.3 mg·kg^-1 、30.7 mg·kg^-1）处理;NPK处理C_mic、N_mic及各菌群PLFA低于CK处理.相关分析表明,土壤各养分含量与C_mic、各菌群PLFA含量、G^-/总细菌显著正相关,与G⁺/G^-显著负相关（p<0.05）.PLFA的主成分分析表明,各季节不同施肥处理微生物群落结构显著不同.土壤基本理化性质显著受季节更替影响,耕作土壤与休闲处理微生物群落结构各自严格依取样时间而变化;C_mic于仲春最高（295.6 mg·kg^-1）,而N_mic（49.3 mg·kg^-1）与各菌群PLFA含量则在夏季最高,C_mic（184.2 mg·kg^-1）、N_mic（30.63 mg·kg^-1）与各菌群PLFA含量在春季较低.施肥与季节更替显著影响农田黑土肥力质量及微生物群落结构、活力.     

发展生物能源引发的土地利用问题

在经济发展不断增加对能源的需求和国际上减少温室气体排放的压力下,生物能源得到了各国政府的大力扶持并取得了快速发展。全球燃料乙醇生产总量1975年为5.68×108L,2000年增加到170×108L,2007年迅速增加到511×108L。生物柴油也自2000年的约9.1×108L迅速增加到2007年的132×108L。生物能源的迅速发展带来了关于其对粮食安全影响的激烈争论。论文从剖析近年来关于生物能源发展对粮食安全的影响入手,系统分析了耕地在生物能源生产及其效应研究中的重要作用、近年来生物能源发展占用耕地面积、对土地利用变化的影响及其对农户耕地利用决策行为的影响机制。研究发现:①土地作为生物能源生产的主要资源投入类型,是其对粮食安全产生影响的最重要媒介;②近年来生物能源占用耕地面积呈不断增加趋势,2004年,全球生物能源占地1 400×104hm2,约为全球耕地总面积(140 583×104hm2)的1%,到2007年,占地4 221.7×104hm2,相当于2004年的3.05倍,据保守估计到2030年,将占地5 300×104hm2;③发展生物能源直接带来林地、草地和农用地等土地利用类型之间,以及不同农作物类型之间的土地利用冲突,并带来土地利用方式的显著变化;④从农户尺度看,相对于粮食作物,能源作物具备较高的经济收益,根据对广西武鸣县的农户调查得出,2009年木薯纯收益为11 123.04元/hm2、甘蔗为12 138.36元/hm2,远远高于稻谷(6 984.04元/hm2)、玉米(5 104.61元/hm2)、花生(2 851.36元/hm2),收益上的比较优势是其播种面积不断增加的根本原因。     

京津冀典型城市冬季人为源减排与气象条件对PM2.5污染影响

本研究基于采样分析与WRF-CAMx-PSAT模式分析了2018年1月北京和唐山PM_2.5的组分特征、传输特征和来源解析.结果表明,2018年1月北京和唐山水溶性无机离子占PM_2.5质量浓度的49.59%和39.13%,两地NO₃^-/SO₄^2-分别为2.02和1.51,均受移动源主导,北京和唐山PM_2.5外来贡献分别占总浓度的48.74%和30.67%,除此之外主要受到邻近局地、西北通道和西南通道这3个方面的污染输送.在污染日时段,两地受西南通道污染贡献分别上升9.65%和15.02%.北京PM_2.5污染浓度贡献最大的是移动源和扬尘源,二次离子受区域输入影响较为明显,唐山则以移动源和工业源为主,且一次颗粒物和SO₄^2-的本地贡献十分显著.与2013年相比,水溶性离子主导组分由SO₄^2-向NO₃^-转变,主要污染源由燃煤源和工业源向移动源和扬尘源转变,同时2018年气象条件对于污染的缓解也比2013年更为有利,其中二次离子的气象影响变化与这两年的相对湿度变化差异紧密相关.     

不同植被绿色屋顶径流水质年际变化特征

绿色屋顶是海绵城市建设的重要措施之一,近年来逐渐得到广泛关注.为探究植被和使用时长对绿色屋顶径流水质的影响,于北京市区搭建了3种不同植被类型[佛甲草（Sedum lineare）、大花马齿苋（Portulaca grandiflora）和无植被（对照）]的绿色屋顶.根据2017～2019年植物生长情况、雨季雨水和绿色屋顶径流水质的长期监测,定量分析不同植被绿色屋顶径流水质的年际变化特征.结果表明,相较雨水,3种绿色屋顶在监测期内均是NH⁺₄-N的汇,浓度平均削减率在50.1%～79.2%之间,但均是PO^3-₄-P、 DCr、 DCu和DNi的源;佛甲草和大花马齿苋绿色屋顶在2017年是NO^-₃-N的汇,浓度平均削减率分别为71.4%和99.5%,在2018和2019年是NO^-₃-N的源,而对照绿色屋顶在监测期均为NO^-₃-N的源;绿色屋顶的植被类型和使用时长显著影响其径...     

百年来北方湖泊沉积物PAHs的变化特征及其对人类活动的响应

多环芳烃(PAHs)具有致癌、致畸、致突变性和生物累积效应,在社会引起了广泛关注.鉴于我国北方地区湖泊众多,且受人为活动影响日益加剧,收集了我国北方30个湖泊沉积物中的PAHs数据,分析了 PAHs的历史变化、空间分布和生态风险,阐述了 PAHs对人为排放和削减措施的响应.结果表明,北方湖泊沉积物中ω(PAHs)在18...