长江中游地区生态系统服务价值空间分异及敏感性分析

生态系统功能的不断退化是人类当前面临的一个共同挑战,是全球可持续发展研究的焦点问题。长江中游地区生态环境保护对于构建中国生态安全格局具有重要作用,为了深入分析长江中游地区土地利用活动对生态系统功能的干扰程度,基于长江中游地区生态系统服务价值评价结果,采用土地利用变化生态贡献度和生态系统服务价值敏感性方法进行测度。研究结果表明：（1）研究期间长江中游地区地均生态系统服务价值经历了“先增加后降低”的变化过程,山区地均生态系统服务价值高于平原地区、城市群地区、大城市周边县区以及主要交通道路沿线地区,长江中游地区生态系统服务价值总体变化呈现“两纵三横”的空间分布格局;（2）1995-2015年间退耕还林、还水、还湿是长江中游地区生态系统改善的主要原因,毁林开荒、围湖造田以及建设用地对林地和耕地的占用是长江中游地区生态系统恶化的主要原因;（3）食物生产、原材料生产、气体调节、土壤保持和维持生物多样性等五种类型生态系统功能敏感性有所增加,其他类型生态系统功能敏感性逐渐减弱。研究结果可为长江中游地区生态环境保护,保障生态系统服务各项子功能的持续供给提供科学指导。     

异质性工业企业碳减排状态与路径的比较

在将企业各主营业务划分至所属细分行业的基础上,采用ZSG-SBM方法测算工业行业2011~2016年和上市工业企业2014~2016年的碳排放效率;通过结构方程模型量化企业的碳减排潜力和能力;综合评估其碳减排状态,并运用四象限矩阵法探讨其减排路径的差异.结果显示,2011~2016年中国工业行业的碳排放状况得到逐年改善,制造业内部行业效率呈现集聚现象,重工业行业效率普遍高于0.65,轻工业行业效率参差不齐;异质性企业的减排潜力和能力存在关联和差异,治理结构和技术能力对企业深度减排具有多重影响和关键作用,外部环境对技术能力兼具激励效应和挤出效应.因此,干预政策的制定应关注企业碳减排状态的异质性,规划有差别的减排路径,避免重复建设.     

喀斯特高原黄壤区退化植物群落常见植物叶片氮同位素组成

氮是植物需求量最大的矿质营养元素。由于氮循环诸过程中的化学转化、物理运输等都有可能使其发生同位素分馏,植物稳定氮同位素组成是土壤-植物-大气连续体综合作用的整体响应,能较好的反映流域内与植物生理生态过程相联系的一系列环境信息,具有示踪、整合和指示等多项功能。为探讨喀斯特环境下黄壤区植物稳定氮同位素组成变异的影响因素及其相关关系,以喀斯特高原贵州省清镇市王家寨峰丛洼地小流域为例,选取流域内黄壤区退化植物群落3种植被类型中的4种常见植物为研究对象,分别对其叶片C、N、P、K、Ca、Mg元素含量和稳定氮同位素进行了测定分析。结果表明:(1)研究区植物叶片δ~(15)N值的变化范围为-3. 25‰～0. 69‰,平均值为-1. 04‰,变异程度较高,离散程度较大,呈负偏态分布。(2)植物叶片δ~(15)N值在群落间和坡位间的差异均不显著(P0. 05);(3)植物叶片δ~(15)N值的种间变化趋势为小果蔷薇(-0. 03‰)火棘(-0. 24‰)过路黄(-1. 58‰)粉枝莓(-2. 29‰),差异显著(P0. 05)。(4)研究区植物叶片δ~(15)N值受群落类型和物种因素的交互影响显著(P=0. 016,R2=0. 870)。(5)研究区植物叶片δ~(15)N值受叶片K营养含量的影响较大,同时与C、N、P、K、Ca元素化学计量比之间的关系密切,叶片K、Ca营养含量间的调控是影响黄壤区植物叶片δ~(15)N值的主要因素。     

差异化碳减排目标对区域产业部门经济与碳减排的影响

碳减排目标是实现减排任务的重要保障.为探讨差异化减排目标对区域产业部门经济与碳减排的影响,以在我国具有特定区位条件（“21世纪海上丝绸之路”的重要节点）和经济发展现状（相对较为落后）的广西壮族自治区为主要研究区域,构建包括广西壮族自治区和我国其他地区〔除广西壮族自治区以外的其他省（自治区、直辖市）,但不含港澳台地区,下同〕在内的可计算的一般均衡模型,设定P55C65、P75C65、P65C55、P65C65、P65C75（“P”表示广西壮族自治区,“C”表示我国其他地区,“55”“65”“75”分别表示碳减排目标依次为55%、65%、75%）和基准情景（无减排目标）,研究区域间宏观经济和微观产业部门指标之间的相互影响.结果表明:①无差异情景（P65C65）下,广西壮族自治区农林牧渔业2030年的产值为741.17×108元,比基准情景下降0.19%;我国其他地区电子设备制造业的产值为33 457.49×108元,比基准情景下降2.00%.对广西壮族自治区碳排放贡献较大的产业部门主要为食品制造业、金属冶炼及压延业和服务业,而我国其他地区碳排放主要受电力热力生产的影响.②差异化情景下,这两个区域的金属冶炼及压延部门受减排约束影响均较明显.相比无差异情景,P75C65情景下,广西壮族自治区2030年金属冶炼及压延部门的出口总值和省际输出分别降至17.55×108和186.32×108元,分别下降了6.80%和1.65%;本地供应和产出分别降至358.72×108和562.59×108元,分别下降了1.85%和1.95%;金属冶炼及压延部门碳排放降至4 997×104 t,下降了12.79%.而我国其他地区2030年P75C65情景下,金属冶炼及压延部门的出口总值、省际输出、本地供应和产出则分别上升了0.05%、2.06%、0.06%和0.06%,分别增至1 283.24×108、28.25×108、26 598.95×108和27 910.43×108元,该部门的碳排放上升了0.05%,增至82 927×104 t.尽管碳减排目标能有效降低广西壮族自治区的碳排放,但也会给其产业部门带来一定的经济损失,该区域的出口、省际输出、本地供应和产出不仅受自身减排目标的影响,也受到我国其他地区减排目标的约束.建议在落实各省（自治区、直辖市）减排任务时,也要实施差异化减排目标,发展当地的优势产业.      

城市污水处理系统真核微生物群落特性与地域性差异

城市污水处理厂是控制水污染、保证城市与人类可持续发展的重要设施.真核微生物作为活性污泥系统中不可或缺的一部分,在指示活性污泥性质、预测出水水质、强化净化效果、保障系统稳定运行过程中发挥着重要作用.本研究以来自北京、深圳和无锡的14个城市污水处理厂的61份样品为研究对象,采用18S r DNA高通量测序技术并结合多种生态学及统计学相关分析方法,探讨了活性污泥系统内真核微生物群落特性与地域性差异.结果表明,不同空间尺度下,活性污泥系统内真核微生物群落优势种群组成相似,在Devision水平上,群落优势种群主要由真菌、原生动物(纤毛亚门)和后生动物组成,三者相对丰度之和高达86. 22%～89. 40%.不同城市污水处理厂活性污泥系统内真核微生物多样性存在差异,无锡群落的多样性(丰富度和香农-威纳多样性指数)最高,北京的最低,且3个城市的活性污泥系统内真核微生物群落结构存在显著的地域性差异. partial mantel test和多元回归矩阵分析结果表明,曝气池混合液温度和出水总氮浓度与活性污泥系统内真核微生物群落结构的相关性较强.研究结果深化了对污水处理系统中真核微生物的认识.     

中国城市扩张及空间特征变化对PM2.5污染的影响

为推动绿色生态城区构建,基于2000～2015年城市分类数据,研究中国城市扩张以及城市空间特征变化对大气环境的影响.得出中国城市扩张(人口、经济和地域面积扩张)以及城市空间特征[人口密度、城市空间紧凑度(compact index,CI)、不透水覆盖率(impervious surface coverage,ISC)、植被覆盖率(NDVI)和夜间灯光指数]变化与PM_(2.5)污染显著相关,相关强度顺序为夜间灯光指数 CI人口密度 ISC城市地域扩张≥城市人口扩张 NDVI;夜间灯光指数与PM_(2.5)变化关系最明显,相关系数R为0. 77,具有强相关性,表征经济发展对PM_(2.5)的影响最大;城市CI和人口密度与PM_(2.5)变化的相关系数分别为0. 66和0. 55,中强相关. 2010～2015年期间,城市扩张、城市空间特征变化、城市空间特征异质性变化对PM_(2.5)浓度变化总贡献率为80. 30%.城市空间特征变化的贡献率最高为55. 00%,城市空间异质性的贡献率为25. 60%,均大于2010年基础城市特征的贡献率5. 70%. 2000～2010年期间,城市空间特征变化对PM_(2.5)浓度变化贡献率为39. 30%,城市空间特征异质性的贡献率分别为14. 90%,均大于2000年基础城市特征的贡献率3. 70%.结论表明未来城市转型发展中,构建绿色生态城区应充分考虑城市空间布局、城市空间特征变化,把城市建设对生态环境的破坏降到最小,实现低碳循环绿色发展.     

高原生境下A2O工艺对污水处理的微生物机制

基于Illumina MiSeq高通量测序技术,以高原生境下A²O工艺的活性污泥为研究对象,探讨不同温度下微生物群落结构、丰度及相关性.结合污染物分解、吸附及转化等代谢过程中的主要功能蛋白、功能基因、酶的种类及丰度在碳、氮、磷等污染物代谢途径中的作用,从生物化学和分子水平的角度分析了高原地区A²O工艺对污水处理的微生物学机制.结果表明：优势细菌门为变形菌门、拟杆菌门、放线菌门、厚壁菌门及绿弯菌门,优势细菌属为norank_f__AKYH767、腐败螺旋菌、Ottowia、伯克氏菌、IMCC26207、Novosphingobium.污染物去除和微生物群落发挥作用的效果在15℃为最优,微生物群落的COG、代谢途径、基因和酶活性最适宜的温度为20℃.主要功能蛋白为一般功能预测、氨基酸运输与代谢和基因转录;主要代谢途径为：ABC转运蛋白,细菌双组分调节系统,嘌呤、核糖体及嘧啶等代谢,主要功能基因的产物（酶）为：烯酰辅酶A水合酶、乙酰辅酶A C-乙酰转移酶、醛脱氢酶（NAD⁺）、硫代硫酸盐及外多磷酸酶.     

Spatial and temporal dynamics of hedgerows in three agricultural landscapes of southern Quebec,Canada

Noncrop areas such as hedgerows in agricultural landscapes can perform several ecological and agronomic functions (e.g., habitat, movement corridors, windbreak, etc.), but their dynamics and drivers of changes are often poorly known. We conducted a study in three agricultural landscapes of southern Quebec, Canada, to assess and compare the spatial and temporal (1958–1997) dynamics of three hedgerow networks in relation to geomorphic conditions (marine, glacial, and mixed deposit) and land-use changes. Hedgerow networks were mapped and described in terms of their structure (density, degree of connectivity, and presence of trees or shrubs) and their relationship to other components of the landscape (connection to woodland). Relationships were assessed in time and space using nonparametric correlation, Mantel test, and principal components analysis (PCA). Results show significant differences between hedgerow structure for the three landscapes and distinct temporal and spatial dynamics that can be related to changes in management practices and agricultural policies. On marine deposits, increases in hedgerow density did not always correspond to an increase in their degree of connectivity, suggesting a possible reduction in network quality. On glacial deposits, hedgerow density declined following abandonment of agricultural land, but rather than disappearing, these linear structures were integrated into adjacent brush or forested areas. Our analysis reveals the complex spatial and temporal dynamics of the hedgerow networks and highlights the need to take into account spatial attributes such as connectivity and connection to woodland to evaluate more accurately overall network quality.     

Measuring Positive,Negative, and Null Impacts of Forest Disturbances: A Case Study Using Dwarf Mistletoe on Douglas Fir

Not all disease activity causes an impact. Not all impacts are negative. The aim of this study was to examine a method that could conceptually specify when impacts occur and that could quantify both negative and positive disease impacts. For this study, dwarf mistletoe (Arceuthobium douglasi) of Douglas fir (Pseudotsuga menziesii) in southwestern Oregon was used as a case study. The method uses six variables for forest growth, mortality, and stand structure, and six categorical disease severity scores. The impact model displays stands as points in multidimensional scaling space, where relative position is determined by values of the six stand variables. Positions in this two-dimensional space change when stand characteristics change. Differences associated with disease severity could be traced as trajectories, and impact was quantified using the length and direction of these trajectories. This multivariate impact assessment method was contrasted to impact assessments based on single variables. Methods based on multiple variables offer a useful way of characterizing impact on multiple objectives. The model indicates that dwarf mistletoe has positive, negative, and neutral impacts and that these could be illustrated and quantified using this method.     

Targeting sites for conservation: using a patch-based ranking scheme to assess conservation potential

Rare habitats are increasingly threatened by fragmentation and measures are required to conserve these valuable resources. Here, we present a method of targeting habitat patches for conservation using a Geographical Information System. We ranked patches of chalk grassland in the Chiltern Hills Area of Outstanding Natural Beauty using simple abiotic criteria, namely: patch area, patch shape, proximity to areas of the same habitat and surrounding land-use type. We compiled a regionally specific list of indicator species and ranked the habitat patches based on their alpha diversity (calculated from species richness). We compared the results of the two ranking schemes and identified key aggregations of the existing reserve network. These could form the basis of future habitat expansion as required by the United Kingdom Biodiversity Action Plan.