城市生态福祉问题日益受到关注,探索城市群生态系统服务价值(ESV)驱动效应对于提升城市生态福祉和人居环境健康具有重要借鉴意义。以长江三角洲城市群(长三角城市群)27个城市为研究对象,采用随机森林(RF)和结构方程模型(SEM)方法探究人为活动和自然条件2个方面10项指标对ESV的驱动特征及驱动路径演化特征。结果表明,(1)2000-2020年长三角城市群总体ESV出现先下降后上升的变化趋势,体现出重点湖泊、湿地和水系ESV最高,南部丘陵次之,北部农田再次之,都市群建成区最低的空间分布格局。(2)长三角城市群ESV呈较强的空间聚集模式,其中,2000-2020年扬州、泰州和盐城市接壤地区,盐城和南通市滨海湿地,常州、无锡、苏州和湖州市接壤地区以及南京和马鞍山市接壤地区ESV上升热点效应非常显著。(3)长三角城市群地区水域面积对ESV驱动影响的重要程度高于其他影响因素;SEM分析结果显示,驱动因素通过直接间接方式对2000、2010、2020年ESV以及2000-2020年ESV变化的解释程度总体上分别为85%、84%、83%和72%。长三角ESV空间聚集冷热点演变过程从侧面反映了长三角城市群城市化演变过程;水域面积对ESV的直接驱动效果非常显著;林地面积除对ESV的直接驱动外,对ESV的间接驱动也是重要路径。建议综合考虑各项指标的直接和间接因果驱动效应,从城市群一体化发展的角度提升城市生态系统服务价值。

重要生态功能区肩负着维持生态系统循环和保护生物多样性的重任,揭示重要生态功能区生境质量的时空演变特征及影响因素对维护区域生态安全、促进人与自然和谐发展具有重要意义。综合生态系统服务价值、生境活力和生境威胁构建生境质量评估模型,对2000-2018年川滇生态屏障区生境质量进行分析,并运用地理探测器模型揭示其影响因素。结果表明:(1)2000-2018年川滇生态屏障区生境质量整体水平持续上升,上升区域主要分布在研究区南部;生境质量等级以中等、较高和较低为主,生境质量等级转移变化以较低转为中等和中等转为较高为主。(2)2000-2018年川滇生态屏障区生境质量稳定发展区域面积占比(45.97%)>生境质量向好发展区域面积占比(43.46%)>生境质量向差发展区域面积占比(10.57%),建议重视生境质量向差发展区域,避免生境质量进一步恶化。(3)2000-2018年川滇生态屏障区生境质量演变过程主要受高程、气温、地形起伏度和距水域距离等自然因子的影响,但人口密度、GDP、距城镇距离和夜间灯光强度等人为因子的影响程度也在不断增强。与此同时,自然因子与人为因子的交互影响程度大于单因子影响程度。研究结果有助于揭示川滇生态屏障区生境质量时空演变过程,为国家重要生态功能区建设及管理提供参考。

通过定量分析河北省小麦-玉米生产体系碳足迹及其影响因素,为发展绿色低碳农业提供理论依据和科学支撑。基于2018年河北省小麦和玉米的化肥、农药、农膜和柴油用量,以及灌溉耗电量、播种面积和产量等统计数据,采用生命周期评价方法对小麦玉米生产体系碳足迹进行估算。结果表明,河北省小麦种植季碳排放量、碳固定量和碳足迹量(以CO₂计)分别为952万、463万和489万t,玉米种植季分别为899万、588万和311万t。小麦种植季碳排放量高于玉米种植季,碳固定量低于玉米种植季。灌溉、肥料和农田排放在碳排放源中排名居前3位,其排放量分别占年碳排放总量的37.00%、31.17%和18.69%;秸秆还田的固碳量高于化肥施用,占总固碳量的84.78%。化肥和农业机械对碳排放的贡献率分别为49.54%和43.97%,对成本的贡献率均约为40%,高于其他农资投入对碳排放和成本的贡献率。小麦玉米轮作体系碳足迹为正值,即小麦-玉米生产过程为碳排放过程,灌溉量大、单质氮肥用量高是造成小麦种植季碳排放量高于玉米种植季的主要原因。减量施肥和节水灌溉是减少河北省小麦玉米生产体系碳排放、降低生产成本和增加利润最直接有效的方法。

科学剖析农业生态效率时空演化及影响机制,对实现农业可持续发展以及制定相关政策具有重要的理论与实践意义。以广义农业为研究对象,采用super-SBM模型测算了1995-2019年河南省104个区县农业生态效率,采用空间杜宾模型探讨影响因素的溢出效应,采用地理探测器对其空间分层异质性进行分析。结果表明:(1)河南省农业生态效率呈阶梯型震荡下降趋势变化,空间上呈现出集聚性和异质性。(2)农民收入水平、劳均播种面积和种植结构对该地区农业生态效率具有显著正向直接效应;城镇化率和农业机械密度对该地区农业生态效率具有显著负向直接效应;农民收入水平对邻接地区农业生态效率具有显著正向空间溢出效应;城镇化率、化肥使用强度和农业机械密度对邻接地区农业生态效率具有显著负向空间溢出效应。(3)农业生态效率的高作用影响因素由农业资源要素向社会经济要素转变,且交互作用项的影响大于单一变量的影响。基于此,建议制定农业政策时应充分考虑农业生态效率空间溢出效应和空间异质性,加强区域间资源要素的交流与协作,并结合自身禀赋发展特色农业。

探究喀斯特贫困地区易地扶贫搬迁前后农户生计恢复力及其影响因素,对提升农户生计恢复潜力及促进生计可持续发展具有重要意义。采用2019-2021年126户搬迁农户的持续跟踪问卷调查数据,引入生计可持续思想建立生计恢复力框架,对易地扶贫搬迁农户生计恢复力进行测度,对比搬迁前后农户生计恢复力及其影响因素,并提出相应生计建设路径。结果表明,贵州省贞丰县者相镇安置点搬迁后农户生计恢复力呈上升趋势,2021年生计恢复力比搬迁前提升25.24%;搬迁前后各维度变化量表现为学习能力>缓冲能力>自组织能力;家庭经济状况、社会保障和风险应对能力等因子是影响搬迁农户生计恢复水平的核心因素。者相镇安置点搬迁前后农户生计恢复潜力差异明显,各维度增长趋势不同,提高搬迁农户收入水平和学习能力以及完善社会保障,可帮助搬迁农户进一步实现生计可持续发展。

良好的绿地生态网络能够提升区域生态系统服务能力和生物多样性,有助于城乡环境的可持续发展。目前,对于以自然要素为边界且具有独特地理格局特征的地理单元研究相对缺乏,同时在绿地生态网络优化方面存在主观性较强、可实施性较差等问题。以宁绍平原为对象,对比分析了1990、2000、2010和2020年4个时期生态源地、生态阻力面和生态廊道的变化,探析绿地生态网络时空格局,并依据生态源地可逆性特点和现状条件提出布局优化建议。结果表明:(1)30年来城镇化建设使得宁绍平原重要生态源地规模下降20%,生态空间呈现显著的破碎化特征;(2)以各城市为中心的高阻力辐射圈层结构打破了原有的梯度阻力格局,较大地降低了平原整体的生物流动能力;(3)平原绿地生态网络结构呈现较强的波动性和脆弱性,当前平原东西两侧大面积区域生态廊道缺失;(4)恢复句余山、余姚江(宁波段)、奉化周边"虎头山-雨施山"丘陵斑块和杭州湾东段沿岸4处重要生态源地,新增河湖水系型、丘陵林地型和沿海岸线型21处重要生态源地,规划生态廊道132条,总长985.8 km,并筛选得到重要生态踏脚石90处和待修复生态障碍点252处。优化后绿地生态网络各指数及廊道电流密度相较于2020年将显著提升。该研究能够为宁绍平原绿地生态网络优化及相关区域绿地生态网络研究路径的确立提供参考。

甘南藏族自治州(简称甘南州)位于青藏高原东北边缘,处在第一阶梯与第二阶梯的过渡区,地貌类型复杂多变,且在不同地貌区的植被覆盖差异十分明显。基于2000-2018年MODIS EVI数据研究甘南州不同地貌区植被覆盖时空变化趋势及其影响因素。结果表明:(1)从时间变化上来看,2000-2018年甘南州西北部山原区、东部山地丘陵区和南部岷迭山谷区增强植被指数(EVI)增长趋势分别为0.000 8、0.001 1和0.000 9 a^-1。(2)从空间变化上来看,甘南州植被覆盖度(FCV)呈现由西南部向东北部逐渐递减的空间分布特征,其中,西北部山原区以较高覆盖度类型为主,东部山地丘陵区以中等覆盖度类型为主,南部岷迭山谷区呈现较低覆盖度与较高覆盖度类型的相间分布。(3)甘南州植被覆盖改善比例(约54%)高于退化比例(37%),其中,植被覆盖退化区主要分布在西北部山原区的玛曲、碌曲及南部山谷区的迭部等地;植被覆盖改善区主要分布在东部山地丘陵区。(4)甘南州不同地貌区EVI的影响因素有所不同,自然环境因子和人类活动因子是影响西北部山原区EVI的主要影响因素,而自然环境因子是东部山地丘陵区、南部岷迭山谷区EVI的主要影响因素。

陆地生态系统碳循环是气候变化和全球碳循环研究的重要组成部分。植被净生态系统生产力(NEP)是定量描述植被生态系统碳源/汇能力的重要指标。草地生态系统是全球陆地生态系统重要组成部分,呼伦湖流域是以草地生态系统为主的混合农田、森林和湿地等生态系统的多生态系统区域,其碳源/汇时空规律及其影响机制对该区域生态环境保护和修复以及区域气候变化研究具有重要意义。基于Landsat 8 OLI高分辨率卫星遥感影像以及ERA5气候再分析数据和地表覆盖分类数据,采用光能利用率模型和土壤呼吸模型估算呼伦湖流域不同植被类型碳汇时空变化规律及对气候因子的响应差异。结果表明,2013年以来,呼伦湖流域生态系统整体发挥碳汇功能,但植被固碳能力降低,58.29%的区域植被NEP呈减少趋势,36.77%的区域植被NEP呈微弱增加趋势;区域月均NEP(以C计)呈现先减少后增大的年际变化特征,变化区间为8.41~16.44 g·m^-2·月^-1;流域内草地生态系统具有最高碳汇总量(以C计),约为37 Tg·月^-1;流域内农田NEP受温度影响最大,森林NEP受温度、降水量和辐射共同影响,草地NEP主要受温度和降水量共同影响,而湿地NEP与气候因子相关不明显。

以乌兰布和沙漠东北边缘稀疏灌丛为研究对象,基于2019年涡度相关系统观测得到的水热通量及气象观测数据,研究生态系统能量平衡及蒸散的变化特征,分析其能量闭合和分配情况。结果表明,观测期间稀疏灌丛净辐射总量为2 758 MJ·m^-2,净辐射日变化呈单峰型二次曲线,季节变化特征明显,各能量分量与净辐射呈类似变化,各能量分量绝对值由大到小为净辐射通量＞感热通量＞土壤热通量＞潜热通量。稀疏灌丛土壤热通量总和为正值,表明土壤为热汇。湍流通量由感热通量主导,感热通量约占净辐射的62%,潜热通量约占4%,土壤热通量约占1%。研究区能量不闭合,采用最小二乘法得到的30 min和日平均通量的能量闭合度分别为64%和67%,能量平衡比率范围为0.54~0.73,白天能量闭合度为65%,夜间能量闭合度为20%。稀疏灌丛群落蒸散总量为85.6 mm,大于降水总量(79.6 mm),日均蒸散强度为0.36 mm·d^-1,蒸散量随植被生长在各个时期有明显变化,月蒸散总量在7月达到峰值。

为探究地震等大型自然干扰发生后有蹄类动物对受损灾害体秋季微生境利用与选择特征,于汶川地震后第2~11年(2010-2019年)采用固定样方法对卧龙自然保护区内40个地震灾害体进行定期调查。实地测定海拔、坡度、坡向等10个相关环境因子,采用核密度分析方法对有蹄类动物微生境利用与选择特征及种间生态位重叠进行分析。结果表明:(1)对灾害体利用频率由高到低的有蹄类动物分别为中华斑羚(Naemorhedus griseus)、水鹿(Rusa unicolor)、中华鬣羚(Capricornis milneedwardsii)和毛冠鹿(Elaphodus cephalophus)。其中,毛冠鹿对地震灾害体的利用率随植被恢复呈上升趋势,而中华鬣羚呈下降趋势。(2)中华斑羚偏好海拔2 400 m左右、木本种数多、植被盖度较大、土壤占比高的生境。中华鬣羚偏好海拔2 600 m、木本种数多、植被盖度较小、裸岩与碎石占比高的生境。毛冠鹿偏好海拔2 400~2 600 m、草本种数多、植被盖度较大、土壤占比高的生境。水鹿偏好海拔2 100 m左右、草本种数多、植被盖度较大、裸岩与碎石占比高的生境。(3)中华鬣羚和中华斑羚、毛冠鹿和中华斑羚两个物种对之间在灾害体微生境利用上表现出较高的相似性,而水鹿分别与中华鬣羚、毛冠鹿、中华斑羚的微生境变量重叠度较低,存在较大的生态位分化。通过有蹄类动物对地震灾害体秋季微生境选择特征的调查,可丰富有蹄类动物应对地震灾害的行为特征信息,为震后制定野生动物的有效保护政策以及受损灾害体的恢复措施提供参考。

为探究生物炭及其碳骨架对反硝化过程及N₂O排放的影响,以稻壳生物炭(BC)为例,通过水洗法制备碳骨架(WBC)和浸提液(BCE),并富集筛选厌氧反硝化细菌(DB),然后分别在BC、WBC或BCE存在条件下,开展DB去除模拟废水中低浓度硝酸盐(约10 mg·L^-1)的室内培养试验,探究培养过程中模拟废水N₂O和N₂O+N₂排放速率、理化指标及硝酸盐还原酶和亚硝酸盐还原酶活性的动态变化。结果表明,模拟废水N₂O排放完全通过微生物途径产生。DB处理反硝化速率(N₂O+N₂排放速率)峰值(以N计)在培养48 h时出现,而DB+BC处理反硝化速率峰值在36 h时出现,DB+WBC处理反硝化速率峰值甚至在24 h时出现,且DB+BC和DB+WBC处理峰值(分别为44 087.79和46 826.27 ng·h^-1)均明显高于DB处理(38 097.45 ng·h^-1)。与DB处理相比,DB+BC和DB+WBC处理N₂O+N₂累积排放量分别增加30.17%和2.86%,N₂O累积排放量分别减少83.04%和74.52%,表明生物炭及其碳骨架均能提高反硝化速率,并促进N₂O还原。与DB+BC处理相比,DB+WBC处理N₂O+N₂累积排放量减少20.98%,表明碳骨架的反硝化促进作用不及生物炭,但碳骨架的电导结构在反硝化过程中仍起主要作用。

为开展某煤矿开采遗址周边农田土壤重金属污染源识别,对土壤、大气降尘、灌溉水、农业化肥和煤矸石样品进行采集分析工作,综合分析重金属污染因子、空间分布和外源介质,结合重金属同源性分析、剖面分析、主成分分析和正定矩阵因子分析,摸清调查区域土壤重金属污染情况以及污染源清单和贡献率。结果表明:(1)91.00%的土壤样品存在重金属污染情况,土壤Cd、Cu、Cr、Ni、Zn、Pb和As含量超风险筛选值点位率分别为86.00%、15.00%、14.00%、19.00%、12.00%、6.00%和19.00%;土壤Cd、Zn、Pb和As含量超风险管制值点位率分别为23.00%、2.00%、2.00%和3.00%;(2)根据污染源解析结果,土壤重金属主要来自于3种源。其中,土壤本底贡献率为64.20%,对Cu、Cr和Ni的贡献率较高,分别为83.00%、90.80%和89.40%;煤矿区活动贡献率为23.10%,对Cd的贡献率最高,达93.70%;农用化肥施用贡献率为12.60%,对As的贡献率最高,为93.90%。研究结果可为同类型区域土壤重金属调查评价与污染源定量解析工作提供参考,为掌握煤矿遗址周边农田重金属污染水平、采取有效断源措施和开展农田安全利用措施提供数据支撑。

为探究不同比例污泥堆肥替代氮肥施用对石灰性褐土土壤肥力特征影响及污泥堆肥过量施用的养分淋失风险。采用田间试验,分别设置不施氮肥处理(WN)、常规施化肥处理(S0)和5种污泥堆肥替代氮肥比例处理(替代比例分别为20%、50%、100%、200%、300%,代号依次为S1、S2、S3、S4、S5),选择小麦拔节期和成熟期采集样品进行分析。结果表明:相较于常规施肥处理,污泥堆肥替代氮肥增加了土壤有机碳、速效磷、速效钾、硝态氮含量及综合肥力;污泥堆肥替代氮肥处理拔节期土壤pH值、铵态氮含量显著降低,成熟期土壤铵态氮含量显著提高,但成熟期pH值没有显著变化;土壤全氮含量在替代氮肥100%条件下开始显著增加。污泥堆肥替代氮肥各处理全氮单因子指数等级表现为Ⅰ级清洁类型,土壤有机指数在替代氮肥100%条件下达到Ⅱ级较清洁类型。替代氮肥20%处理的氮肥偏生产力和氮肥农学效率最大,与S0处理相比分别增加2.17%和43.33%,且小麦产量最高;污泥堆肥替代氮肥比例不超过100%时,小麦籽粒中淀粉、蛋白质和干面筋含量较常规施肥处理均有所增加。可见,污泥堆肥替代20%氮肥施用有利于土壤养分的保持和氮肥农学效率的提高,并且污泥堆肥施用处理养分淋失风险小,小麦产量和品质也不会降低。

随着养殖业向规模化与集约化发展,养殖废物的集中处置与生物质资源高效利用成为关注的焦点。采用生命周期评价方法对典型立体生猪养殖场的饲料生产、生猪养殖以及粪污处置等全生命过程资源能源消耗与环境影响进行量化分析,同时将其综合效益与传统养殖方式进行对比分析。结果表明,各子系统环境影响指数中,粪污处置与资源化利用子系统环境影响指数最大,其后依次为饲料生产子系统、生猪养殖与管理子系统,占比分别为60.36%、24.25%和15.39%。对于全球变暖,生猪养殖与粪污处置子系统的贡献趋同,分别占32.95%和44.98%。对于酸化及富营养化,粪污处置与资源化利用子系统贡献均较大,分别占58.59%和63.78%。在能源消耗方面,饲料生产子系统能耗占比达79.58%。与传统养殖方式相比,规模化立体养殖模式的温室气体减排、土地占用降低以及人力成本减少分别达到30.30%、91.00%和72.00%。