现代农业园区对推动地区种植业绿色低碳转型具有重要作用,统筹兼顾园区发展和减排固碳是种植业实现"双碳"目标的有效手段。基于县域视角测算了2020年江苏省77个县级行政单元种植业碳排放量、碳汇量、净碳汇量以及净碳汇强度,刻画了其空间分布格局,通过了解不同县域现代农业园区主导产业作物种植结构及品种,对园区合理聚类并测算其碳汇强度,结合双变量空间自相关定量识别园区建设与地区净碳汇强度的空间关联模式。结果表明:(1)2020年江苏省各县域种植业净碳汇量均为正值,呈现出碳生态盈余状态,碳排放量、碳汇量、净碳汇量与净碳汇强度均呈现出苏北＞苏中＞苏南的特征,且不同县域之间差异较大。(2)依据主导产业作物类型,可将江苏省现代农业园区划分为7类,其碳汇强度大小排序依次为粮油作物主导型园区＞粮油-花果作物主导型园区＞粮油-蔬菜作物主导型园区＞花果作物主导型园区＞多类作物主导型园区＞蔬菜-花果作物主导型园区＞蔬菜作物主导型园区。(3)园区建设规模与地区净碳汇强度具有显著空间负相关关系,且局部空间格局呈现低-高集聚连片分布,低-低、高-高和高-低集聚分散分布的特征。

随着快速城镇化进程中农村人口的减少,广大农村地区人地关系日益失调,严重阻碍乡村振兴进程,因此系统性研究人地关系迫在眉睫。基于Tapio脱钩模型,重点分析2010-2018年宁夏农村建设用地与人口演变格局。结果表明:(1)宁夏农村建设用地在前5 a扩张,后3 a减少,土地利用结构不断优化;(2)宁夏农村人口规模随山区向平原、农村郊县向城区的迁移而不断缩小;(3)宁夏农村人地关系因县(区)而异,存在以强负脱钩状态为主的7种脱钩状态。总体而言,宁夏农村地区建设用地扩张与人口下降的不匹配趋势明显,尤其是南部山区。此外,采用LMDI模型考察了城市人地关系动态趋势的影响因素,认为农村建设用地扩张总体上由农村建设用地集约度、城镇化水平和市域总人口效应共同驱动。具体来看,银川市、石嘴山市和吴忠市农村建设用地集约度的影响较为显著,城乡人口结构效应在一定程度上抑制了固原市和中卫市农村建设用地的扩张。因此因地制宜、科学合理推进农村建设用地综合整治,对调节农村人地关系具有重要意义。

识别都市边缘区乡村类型、确定乡村演变模式是推动乡村振兴的有效前提,以天津市都市边缘区450个行政村及街道为研究对象,基于Landsat TM遥感影像及谷歌影像,分析1980、2000、2010及2020年农村土地利用变化规律,从经济状况、资源禀赋、区位条件、社会保障水平4个子系统分类识别研究区乡村类型,通过对比40 a间乡村类型演变特征,确定乡村演变模式。研究结果表明:(1)耕地、农村居民点、建设用地3种用地类型变化较迅速,且在天津市外环线周围区域转化最为明显,其中农村居民点个数逐年减少,东丽区尤为显著。(2)研究区乡村类型被识别为城郊融合型、集聚提升型、搬迁撤并型和规模控制型,部分村庄乡村类型在研究期内始终未变。(3)研究区在研究期间乡村演变模式确定为稳定式、微变式和多变式。

研究区域生态系统的水质净化服务功能的时空变化趋势及其驱动因素可以更加有效地保护流域水环境和合理开展土地利用规划。以南四湖流域1975-2020年9期土地利用数据为基础,以流域氮、磷输出负荷表征水质净化服务功能,运用InVEST-Nutrient Delivery Ratio(NDR) 模型模拟流域1975-2020年水质净化服务功能的时间变化趋势,并利用GIS 空间统计分析、景观格局分析和地理探测器等探讨土地利用、景观格局和其他自然和社会经济因素对水质净化服务功能的影响。结果表明,1975-2020年近45 a中南四湖流域氮、磷输出量呈先增加后减少再增加趋势;空间上,2020年流域西部平原地区氮、磷输出量较高,流域北部次之,流域东南部最低;相关分析表明,林地、草地对流域氮、磷输出起拦截阻滞作用,建设用地则对流域氮、磷输出起促进作用;景观格局指数分析表明,平均形状指数(SHAPE_MN)、平均相似度指数(SIMI_MN)、斑块结合度(COHESION)、蔓延度指数(CONTAG)和景观形状指数(LSI)等景观指数对氮、磷输出起促进作用,散布与并列指数(IJI)、平均聚集指数(CONTIG_MN)和平均核心斑块指数(CAI_MN)等则对氮、磷输出起阻滞作用。地理探测器分析表明,建设用地是水质净化服务功能的主要控制因素。

风蚀量是判断土壤流失和沙地化的重要指标。利用土壤风蚀修正模型,定量分析了2000、2010和2018年呼伦贝尔森林-草原生态交错带土壤风蚀量的时空变化特征,通过地理探测器模型研究了气候变化与人类活动对土壤风蚀变化量的驱动作用,重点探讨了土地利用和植被覆盖度变化对土壤风蚀量变化的影响。结果表明:(1)2000、2010和2018年研究区土壤风蚀总量分别为9.74×10⁷、1.33×10⁸、8.51×10⁷ t,总体呈现先上升后下降的趋势;与2000年相比,2018年研究区有9.04%的区域土壤风蚀强度减轻,有0.10%的区域土壤风蚀强度恶化,其余90.86%的区域土壤风蚀强度保持不变。(2)2000-2018年土壤风蚀量变化量的驱动因子之间交互作用显著,风蚀量的减少主要受人类活动与气候变化的协同驱动影响。(3)2000-2018年草地覆盖度增加、沙化土地封育、生态退耕和天然林保护措施对土壤风蚀量减少的贡献率分别为69.32%、19.37%、0.06%和1.81%,可见研究区的生态保护措施对风蚀量的减少具有重要的推动作用。

基于生物多样性对人类福祉贡献的指标体系,在钱江源地区开展生物多样性与人类福祉关系定量评估。结合统计、遥感、地面调查等多源数据,基于生物多样性对人类福祉贡献的视角,从物质贡献、生态调节贡献、文化精神贡献3个方面,分别对一级、二级和三级指标进行评估,分析生物多样性对人类福祉贡献的空间分布差异和动态变化。结果表明,研究区人类福祉指数空间异质性较强,主要是由于自然资源差异所致;人类福祉指数整体以开化县、玉山县水平较高,开化县主要体现在生态调节贡献较高,玉山县主要体现在物质供给和精神文化贡献较高。物质、调节、精神文化3个方面的时空分布差异较大,物质贡献整体呈逐渐增加趋势,其中玉山县是物质供给水平最高且增长速度最快的县域;生态调节贡献整体呈先增加后降低趋势,其中以开化县、婺源县、休宁县贡献水平较高,这3个地区自然资源优势突出,森林生态系统面积较大;精神文化贡献指数受人文主观因素影响较大,其中玉山县游憩指数表现突出。近20 a人类福祉整体呈先增加后降低的趋势,其中玉山县一直呈增长趋势,且增长速度最快,主要体现在物种供给水平增长,物种供给增长是该评价指标体系中对人类福祉增长贡献效果最显著的指标。

植被物候被认为是追踪植被对气候变化响应的关键指标,在气候快速变化的情境下,明确极端温度对不同类型植被物候的干扰机制对未来应对极端温度事件具有重要意义。研究基于GIMMS NDVI、草地类型和极端温度数据,辅以Sen斜率、变异系数、Hurst指数、地理探测器和偏相关分析法探究了青藏高原1986-2015年不同草地植被类型生长季始期(SOS)时空动态、SOS对不同极端温度指标的敏感性程度。结果表明,近30 a青藏高原草地植被:(1)SOS集中在1 a中第120~130 天,即五月上旬至中旬。荒漠草原、高山亚高山平地草原和山地草甸SOS较迟,集中在第125~145 天,平地草原、草甸和高山亚高山草地SOS较早,基本在第130 天之前。(2)SOS总体以提前趋势为主,速率集中在0~±1.5 d·a^-1,但SOS变化波动性较大。未来一段时间内SOS变化趋势与1986-2015年相反,其中在波动性较小区域以提前趋势为主,波动较大区域呈推迟趋势。(3)草甸SOS对极端温度变化最敏感,其余依次为平地草原、高山亚高山草甸和高山亚高山平地草原,荒漠草原对极端温度敏感度最小。(4)草地SOS与变冷相关的极端温度因子以弱正相关为主,与变暖相关的极端温度因子以弱负相关为主,尤其在海拔较高的喜马拉雅山脉、昆仑山脉、天山山脉和横断山脉的负相关系数出现极高值。以上研究结果可为青藏高原草地物候影响因素提供新的认识,为草籽育种、草地生长监测和应对气候异常、促进植被生态恢复制定行之有效的防灾减灾措施。

浮游植物是河流生态系统中最重要的初级生产者,为揭示赣江浮游植物群落时空分布特征及评价赣江水体营养状态,于2019年1、4、7和10月对赣江中下游浮游植物群落结构进行调查。结果表明,赣江中下游共检测出浮游植物6门53属,其中绿藻门25属,占总物种数的47.17%;硅藻门16属,占总物种数的30.19%;蓝藻门6属,占总物种数的11.32%;其他门类包括裸藻门3属、甲藻门2属、隐藻门1属。各采样点浮游植物密度为11.0×10⁴~468.7×10⁴ L^-1,平均值为93.1×10⁴ L^-1。生物量为0.15~4.67 mg·L^-1,平均生物量为1.16 mg·L^-1。浮游植物空间分布差异显著,万安水库和峡江水库上游各采样点浮游植物丰度和生物量均高于其他采样点,其中GJ11样点丰度最高。季节变化方面,浮游植物生物量总体呈现冬季>秋季>春季>夏季;冬季最高,为2.23 mg·L^-1,硅藻门为优势门类;夏季最低,为0.66 mg·L^-1,绿藻门为优势门类;与20世纪80年代调查相比,近年来浮游植物物种(属)数有所下降,丰富度、均匀度等也较早期调查结果低。水质理化指标评价结果显示,赣江中下游水质为Ⅴ类水;Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数和Margalef生物多样性指数评价表明,水体处于中度污染至重度污染状态。

为评估长江下游重要调蓄湖泊固城湖的生态健康状况,加强对固城湖的管理与保护工作,于2019 年在固城湖开展了4个季度的采样调查。运用浮游植物多样性指数和均匀度指数对固城湖水质状况进行评价,使用多配对样本非参数检验法探究季节尺度下各采样点浮游植物群落的差异性,采用冗余分析(RDA)研究4个季度浮游植物群落特征与环境因子的关系。结果表明:固城湖浮游植物Shannon-Wiener多样性指数全年均值为1.87~2.40,全域均值为2.05;Pielou均匀度指数全年均值为0.46~0.92,全域均值为0.69;水体处于轻-β-中度污染(2<H'≤3,0.5≤J≤0.8)状态;鉴定出浮游植物85属138种;蓝藻门是固城湖全年浮游植物的主要构成门类,其次为绿藻门和硅藻门,浮游植物细胞丰度季节平均值变化范围为5.63×10⁵~1.67×10⁸ L^-1;浮游植物群落结构季节性演替明显,主要优势门类呈绿藻门/硅藻门-蓝藻门-硅藻门/隐藻门-绿藻门变化。全年水域优势种为卷曲鱼腥藻(Anabaena circinalis)、鱼腥藻(Anabaena sp.)、颤藻(Oscillatoria sp.)、席藻(Phormidium sp.)、假鱼腥藻(Pseudanabaena sp.)及螺旋藻(Spirulina sp.)。冗余分析(RDA)表明,固城湖4个季节浮游植物群落结构主要环境驱动因子分别为总氮浓度(春季)、总磷浓度(夏季)、电导率和高锰酸盐指数(秋季)以及总磷浓度和水深(冬季)。

基于成都市2017年10-12月浊度计和黑碳仪的逐时观测数据,结合该时段同时次的能见度(V)、相对湿度(H_R)、二氧化氮(NO₂)以及细颗粒物(PM_2.5)浓度监测资料,利用光学综合法计算气溶胶散射吸湿增长因子,分析霾强度(轻微、轻度、中度和重度)变化对气溶胶散射吸湿增长因子的影响。结果表明:(1)不同霾强度下的气溶胶散射吸湿增长因子均服从对数正态分布,该分布函数的数学期望与方差随霾强度的增加而增大。(2)气溶胶吸湿性随霾强度的增加而增强,对轻微、轻度、中度和重度霾而言,强吸湿模态占比分别为6.2%、11.4%、50.8%和84.5%。(3)分别构建了轻微、轻度、中度和重度霾强度下的二次多项式散射吸湿增长模型,对应全样本模拟值与实测值的决定系数(R²)分别为0.684、0.627、0.729和0.786,即气溶胶散射吸湿增长模型对样本的选择非常敏感,其泛化性能随霾强度的增加而增强。

引入氨基和巯基等官能团对共价有机框架材料(COFs)表面进行设计,制备功能化COFs材料并应用于水体中的汞离子吸附,采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线粉末衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等仪器对材料表面结构进行表征;使用原子荧光光度计测定吸附后水体中汞离子浓度,并采用吸附等温线和动力学模型对试验数据进行拟合,探究该材料在不同条件下的吸附性能。实验结果表明:在初始浓度为600 mg·L^-1时,吸附量达到最大值587.6 mg·g^-1;在吸附时间为1 min时可到达平衡状态;在pH值为1~10时,吸附率在95%以上;在多种重金属离子共存的水体中,COFs材料对水体中汞离子的吸附率可达到66%。吸附过程遵循准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线,主要表现为容易进行的化学吸附。因此,COFs材料在吸附和分离水环境中的多种金属离子方面具有良好的发展潜力。

水分和盐分是滨海湿地土壤环境因子的综合表征,是控制盐地碱蓬生长的关键因子。选取江苏盐城滨海湿地的盐地碱蓬(Suaeda salsa)为研究对象,结合野外调查和室内实验的方法,测算分析不同生长环境条件下盐地碱蓬种群和个体形态与土壤水分和盐分含量之间的关系,诊断其生态退化程度。结果表明:土壤水分和盐分与盐地碱蓬的生长状态关系密切,是决定种群密度、盖度及个体高度、根长、一级分枝数、单株盖度的关键因子。正常状态盐地碱蓬区的土壤含水量w稳定在18.61%~32.18%之间,电导率稳定在2.53~20.33 mS·cm^-1之间,成熟期种群平均密度为44株·m^-2,植株株高与根长分别为14~23和12~20 cm,分枝多且单株盖度高,生态指数区间为[0.8,1.0);轻度退化和中-重度退化状态盐地碱蓬区的土壤含水量为8.03%~35.45%,电导率为0.69~34.25 mS·cm^-1,波动幅度大且稳定性差,成熟期种群平均密度可高达1 516株·m^-2,植株株高与根长分别为17~56和5~19 cm,分枝少且单株盖度低,生态指数区间分别为［0.6,0.8]和［0,0.6)。研究结果可为滨海湿地盐地碱蓬的生态退化诊断与恢复效果评估提供科学依据。

为评估长三角地区工业土壤中典型有机污染物的污染现状,选择具有代表性的工业园区采集土壤样品,利用气相色谱-质谱(GC-MS)联用仪分析土壤中半挥发性有机污染物含量,并分析主要污染物来源。在代表性工业园区共设置45个采样点位,采样点周边企业涵盖了计算机、通信及其他电子设备制造业、化学原料和化学制品制造业、橡胶及塑料制品制造业、汽车制造业以及纺织服装业。结果表明:(1)工业园区土壤中多环芳烃(PAHs)和邻苯二甲酸酯(PAEs)为土壤中主要的半挥发性有机污染物,检出率分别为100.0%及75.6%,含量范围分别为2.19~15 200.90 μg·kg^-1、未检出~4 168.56 μg·kg^-1。(2)20世纪90年代建设的工业园区土壤中4~6环PAHs占∑₁₆PAHs比例高于新建工业园区,此外工业园区内汽车制造业、橡胶与塑料制造业、化学原料及化学制品制造业存在对土壤造成PAHs和PAEs污染的工艺过程。(3)工业园区土壤PAHs主要来源于燃烧源,应着重关注园区企业燃煤燃油过程的污染物排放,加强橡胶与塑料制造业、化学原料及化学制品制造业生产过程中PAEs管控。

为模拟研究聚氨酯包膜控释肥微塑料残膜对土壤有机碳矿化及秸秆降解的影响,采集江苏省滨海地区脱盐潮土,进行为期35 d的室内培养试验。设置未添加物料(CK)、添加0.1%(质量分数w,下同)微塑料(T1)、0.3%微塑料( T2)、1%微塑料(T3)、1%秸秆(S)、0.1%微塑料+1%秸秆混施(T1+S)、0.3%微塑料+1%秸秆混施(T2+S)、1%微塑料+1%秸秆混施(T3+S)共8个处理,分析微塑料及其与秸秆混施条件下土壤有机碳矿化速率、有机碳组分和酶活性的变化特征。结果表明,T3、T1+S、T2+S、T3+S处理可显著促进土壤有机碳矿化,T1、T2处理对有机碳矿化无显著影响。与对照相比,T1、T2、T3处理显著提高了土壤累积矿化量,增幅为72.77%~80.00%。微塑料和秸秆添加处理均增加了土壤可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(ROC)含量。与对照相比,微塑料处理的DOC、MBC、ROC含量分别增加5.70%~57.43%、9.14%~41.92%和2.87%~57.34%;与单施秸秆相比,微塑料+秸秆处理的DOC、MBC、ROC含量在培养期间分别增加13.74%~75.82%、10.38%~60.19%和2.21%~34.76%。微塑料和秸秆添加处理均显著提高了土壤β-葡萄糖苷酶和过氧化氢酶活性。微塑料添加条件下土壤有机碳矿化速率与DOC、MBC、ROC含量及β-葡萄糖苷酶活性均呈显著正相关,而与土壤过氧化氢酶活性无显著相关性。结果表明,聚氨酯微塑料短期内可以增加土壤活性碳组分,促进土壤有机碳矿化,聚氨酯微塑料和秸秆对有机碳矿化和酶活性的影响具有交互作用。

城市生态环境是国家治理体系和治理能力现代化的重要内容,具有以人为本和精细化管理的显著特点。面向美丽城市建设和生态系统服务提升的现实需求,笔者首先辨析了市域、建成区、市辖区和城区的相关概念,阐释了城市生态韧性建设的内涵。其次,结合党的二十大报告关于"加强城市基础设施建设,打造宜居、韧性、智慧城市"和"站在人与自然和谐共生的高度谋划发展"要求,剖析了城市生态环境治理存在的主要问题:(1)生态环境协同治理滞后于城市建设,人居生态环境"大城市病"依然严峻;(2)治理体系和治理能力的区域差异显著,基础设施建设面临"快还旧账、不欠新账"双重压力;(3)"双碳"目标任重道远,工业园区降碳减污扩绿增长亟待技术创新;(4)顶层谋划发展的系统性不强,缺乏针对性的城市生态环境治理举措。最后,从顶层设计、理念引领、管理创新、分区分类、科技支撑等方面提出了城市生态环境治理策略,以期支撑快速城市化地区生态环境治理和生态文明建设,以新理念和实践创新助力人与自然和谐共生的美丽城市建设。