西部资源型城市绿色发展效率时空分异与驱动力

绿色发展是资源型城市高质量转型的重要体现。通过构建绿色发展效率评价体系,基于MinDs模型、泰尔指数、地理探测器等方法,测算2001—2019年西部资源型城市绿色发展效率时空分异特征,分析其驱动因素。结论如下：（1）西部资源型城市绿色发展效率以2015年为界,呈“先升后降”变化,西北、广西的资源型城市整体上升,西南和内蒙古的资源型城市近年呈下降趋势,成长型城市发展较为稳定,成熟型和再生型城市2017年后下降明显,衰退型城市呈上升趋势;（2）西部资源型城市绿色发展效率表现为极低和极高区间数量少、中间得分数量多的正态分布特征;（3）绿色发展效率空间非均衡的问题较为严重,其中,西北与西南地区的成熟型城市的变化是导致绿色发展效率差异扩大的主要原因;（4）经济发展、城市化、城市规模和技术创新能够显著提升西部资源型城市绿色发展效率,不同空间范围和不同生命周期下的资源型城市绿色发展效率驱动因素各有特点。研究对提升西部各类资源型城市绿色发展效率有实际意义。     

五道梁高寒草原土壤水分和植被盖度空间异质性的地统计分析

青藏高原高寒草原区,由于长期冻融和地下冰的存在形成了独特的生态水文结构,土壤水分是控制高寒草原生态过程的关键因子。利用地统计学对多年冻土区高寒草原土壤表层含水量和植被盖度的空间变异性进行研究,结果表明,高寒草原生态系统浅层剖面(0~50 cm)土壤水分和植被盖度均符合正态分布,土壤含水量沿垂直方向逐渐增大,介于19.43%~25.37%之间,变异系数介于23.77%~40.92%;植被盖度具有强变异性,变异系数为47.99%。0~50 cm土壤含水量具有高度的空间异质性,其中91.1%的空间异质性是由空间自相关部分引起的,主要体现在10~190 m的中尺度上;植被盖度在研究尺度上具有中等程度的空间自相关,植被盖度随机部分的空间变异性占总空间变异性的比例为34.2%,主要体现在10 m的尺度内。各向异性分析表明,土壤水分和植被盖度具有明显的各向异性,其空间格局有明显的差异。     

上海城市绿地景观异质性分析

选取贯穿上海外环线内绿地景观的8条样线，借助数学的方法，研究绿地景观要素的构成、线性分布等特征，从而找出了上海城市绿地景观的异质性状况，并对今后的规划建设提出了建议。     

20世纪下半叶上海市居住用地扩展模式、强度及空间分异特征

基于多时相土地利用图与遥感影像资料,建立空间研究网格,通过土地利用扩展强度指数的空间分析,对1947～2002年上海市建成区居住用地扩展模式、强度及空间分异特征进行了研究。结果表明:①上海市建成区居住用地空间扩展并不是持续增长的,其扩展强度与速度均从建国初期开始减小,在1964～1979年期间达到最低值后又逐渐增大,总体上表现为先降后升的发展变化;②居住用地扩展模式随时间发生较大变化,由建国初期以核心建成区为主的渐进式扩展(1947～1964年)转变为跳跃式扩展(1964～1988年),到近些年又发展成兼具渐进扩展与跳跃扩展特征的混合扩展模式(1988～2002年),城市用地功能由简单趋于复杂和多元化;③不同时期居住用地扩展过程差异较大,其行为特征受国家宏观政策及社会经济发展等因素的影响,可以为复杂的城市扩展动力机制研究提供更多素材。     

上海城市用地扩展强度、模式及其空间分异特征

基于多时段TM遥感影像资料,通过有关城市扩展度量指标和网格样方法等空间分析手段的综合应用,论文对上海地区城市扩展规模、强度和空间分异特征进行了研究,结果表明:①上海市区各时期城市用地扩展相对集中于宝山-闵行、嘉定-浦东等方向,并分别构成城市扩展的南北轴向和东西轴向,不同时期各轴向城市用地扩展性质和强度有明显差异,从而使各时期城市扩展表现为以城镇用地为主(1987～1990)到城镇用地与工业开发区并存(1990～1995)以及以工业开发区扩展为主(1995～2000)的形式;②整个上海地区城市化扩展模式在不同时期也发生了很大变化,由较简单的以中心市区及周边区域为主的“单核扩展”为主的模式,逐渐转变为较复杂的包括中心城区、卫星城、郊区城镇以及交通干道等周边区域的“多核扩展”和“点-轴扩展”模式,整个区域城市网络体系发育得更为完善,城市土地利用的功能也由简单趋于复杂和多元化;③从城市土地利用扩展的两种类型看,城镇用地与新开发区的扩展规模和速度及对城市土地利用扩展的贡献率等数量特征各时期存在着极为显著的差异。     

不同取样尺度和数量下针阔混交林土壤呼吸的空间异质性

区域土壤呼吸通量估算大多用样地尺度的测定结果进行外推,因此对样地尺度土壤呼吸(Rs)及其影响因子的空间关系和取样尺度、取样数量对测定结果的准确性进行评价非常重要.以山西省庞泉沟自然保护区针阔混交林作为研究样地,运用传统统计分析与地统计分析相结合的方法,分析了4、2、1 m取样尺度下土壤水分(Ws)、土壤温度(T10)、凋落物量(Lw)、凋落物含水量(Lm)、土壤全碳(C)、全氮(N)和全碳/全氮(C/N)对土壤呼吸速率(Rs)空间变异的影响.结果表明3个取样间隔下,Rs的均值没有显著差异,但其变异程度随着取样尺度的增大而增加,变异系数在16%~22%之间.在4 m取样间隔下,Rs与Ws、Lw、C、C/N呈极显著正相关(P0.01),与N呈显著正相关(P0.05);在2 m取样间隔下,Rs与T10呈极显著负相关(P0.01),与其他因子相关不显著;在1 m取样间隔下,Rs与其他影响因子的相关性都不显著.随着取样尺度的减小,Rs的空间自相关性逐渐减弱,由高度自相关变为弱相关,表明随着采样距离的减小,结构因素对Rs的作用减弱,随机因素的作用逐渐增大.同一置信水平下相同取样数量随着取样尺度的减小,估计误差降低.95%置信水平下,2 m和1 m取样尺度时9个样本产生的Rs误差在±12%左右,而4 m尺度的误差为±16%;90%置信水平下,2 m和1 m取样尺度时9个样本产生的误差在±10%以内,4 m尺度则为±13%.研究结果可以为样地尺度进行Rs季节测定样点的科学布设提供依据.     

淀山湖浮游动物群落时空分布特征及其与环境因子的关系

淀山湖是上海市最大的淡水湖泊,属亚热带浅水湖泊.于2017年对该湖的浮游动物和水质参数进行逐月调查,并结合浮游植物群落数据,采用多元回归树模型(multivariate regression trees,MRT)和主坐标分析(principal coordinates analysis,PCo A)等方法研究了该湖浮游动物群落结构时空分布特征及其与环境因子的关系.结果表明,淀山湖浮游动物群落结构季节差异显著(P 0. 05),但仅在春、夏季节存在空间差异(P 0. 05),其他季节空间差异不显著(P 0. 05).水温、叶绿素a、氨氮以及蓝藻丰度是引起淀山湖浮游动物群落时空变化的关键性因子. MRT分析表明,当水温13. 07℃时,表现为冬季群落特征,当水温在13. 07～19. 57℃之间时,表现为春季群落特征;当水温≥19. 57℃时,叶绿素a浓度≥9. 03μg·L-1,则为夏季群落特征,而当叶绿素a浓度9. 03μg·L-1时,则表现为秋季群落特征.聚类分析将淀山湖浮游动物群落分成3个空间区域;春季时,当氨氮浓度1. 11 mg·L-1时,上游进水区(区域Ⅱ)浮游动物群落与其他两个区域有显著差异(P 0. 05);而夏季当蓝藻生物量≥2. 58 mg·L-1时,区域Ⅰ的浮游动物群落与其他两个区域有显著的空间差异(P 0. 05).     

Invasion and eradication of a competitively superior species in heterogeneous landscapes

The effect of heterogeneous environments upon the dynamics of invasion and the eradication or control of invasive species is poorly understood, although it is a major challenge for biodiversity conservation. Here, we first investigate how the probability and time for invasion are affected by spatial heterogeneity. Then, we study the effect of control program strategies (e.g. species specificity, spatial scale of action, detection and eradication efficiency) on the success and time of eradication. We find that heterogeneity increases both the invasion probability and the time to invasion. Heterogeneity also reduces the probability of eradication but does not change the time taken for successful eradication. We confirm that early detection of invasive species reduces the time until eradication, but we also demonstrate that this is true only if the local control action is sufficiently efficient. The criterion of removal efficiency is even more important for an eradication program than simply ensuring control effort when the invasive species is not abundant.     

Quantification of centimeter-scale spatial variation in PAH, glucose and benzoic acid mineralization and soil organic matter in road-side soil

The aim of the study was to determine centimeter-scale spatial variation in mineralization potential in diffusely polluted soil. To this end we employed a 96-well microplate method to measure the mineralization of ¹⁴C-labeled organic compounds in deep-well microplates and thereby compile mineralization curves for 348 soil samples of 0.2-cm³. Centimeter-scale spatial variation in organic matter and the mineralization of glucose, benzoic acid, and PAHs (phenanthrene and pyrene) was determined for urban road-side soil sampled as arrays (7 × 11 cm) of 96 subsamples. The spatial variation in mineralization was visualized by means of 2-D contour maps and quantified by means of semivariograms. The geostatistical analysis showed that the easily degradable compounds (glucose and benzoic acid) exhibited little spatial variation in mineralization potential, whereas the mineralization was highly heterogeneous for the PAH compounds that require specialized degraders. The spatial heterogeneity should be taken into account when estimating natural attenuation rates.     

Degrader density determines spatial variability of 2,6-dichlorobenzamide mineralisation in soil

The metabolite 2,6-dichlorobenzamide (BAM) is a frequent groundwater pollutant produced during degradation of the herbicide 2,6-dichlorobenzonitrile (dichlobenile). Spatial variability of BAM mineralisation is uncharacterized in surface soil, however, and factors controlling the heterogeneity remain unknown. We addressed these issues by sample-to-sample comparisons of BAM mineralisation rates and a range of soil characteristics at spatial scales ranging from meters to centimetres. For mineralisation assays nano-molar concentrations of labelled BAM were added to determine mineralisation rates under realistic conditions. We found a significant variability of BAM mineralisation which increased with decreasing spatial scale. BAM mineralisation rates were correlated to the density of BAM-degrading bacteria but not to water content, TOC, NH₄⁺, NO₃⁻, or pH. The genus Aminobacter, which contains the only BAM degraders known, was detected in MPN samples of BAM degraders by a specific PCR assay targeting the 16S rRNA gene, confirming a role of Aminobacter in BAM mineralisation.