目的:探讨空气污染物对肺功能动态变化的影响，探索遗传因素在肺功能及其变化中的作用。方法:基于英国生物银行中14 506名拥有基线和随访2次完整肺功能测试数据的参与者，采用土地利用回归模型估算颗粒物［包括空气动力学直径≤2.5 μm和≤10 μm的可吸入颗粒物（PM 2.5和PM 10）］、二氧化氮（NO 2）和氮氧化物（NO x）浓度，利用基线和随访的肺功能测试结果计算肺功能年均变化值，使用遗传变异构建肺功能［第一秒用力呼气容积（FEV 1）、用力肺活量（FVC）、一秒率（FEV 1/FVC）］相关多基因风险评分（PRS），通过多元线性回归模型分析空气污染物浓度与肺功能变化的关联，并分析遗传因素对肺功能及其变化的影响。 结果:PM 2.5、PM 10、NO 2和NO x与FVC变化均呈负相关［PM 2.5：-6.66（95% CI：-9.92~-3.40）ml/年；PM 10：-0.40（95% CI：-0.77~-0.03）ml/年；NO 2：-1.84（95% CI：-2.60~-1.07）ml/年；NO x：-1.37（95% CI：-2.27~-0.46）ml/年］，且PM 2.5、PM 10、NO 2与FEV 1变化呈负相关［PM 2.5：-3.19（95% CI：-5.79~-0.59）ml/年；PM 10：-3.00（95% CI：-5.92~-0.08）ml/年；NO 2：-0.95（95% CI：-1.56~-0.34）ml/年］。肺功能PRS与基线肺功能（FVC、FEV 1和FEV 1/FVC）及肺功能变化均呈正相关（均 β>0，均 P<0.001）。在不同PRS分层分析中，空气污染物对肺功能变化的影响效应依旧显著，且不存在明显异质性。 结论:肺功能遗传评分与基线肺功能和肺功能变化显著相关，长期暴露于空气污染物会加速FVC、FEV 1等肺功能指标下降，在不同遗传风险评分的个体中空气污染物的效应一致。

分解作用是农业生态系统养分循环的重要环节,也是影响农田土壤肥力和生产力的关键过程.土地利用方式不仅显著影响了农田中的土壤微生物和线虫等小型分解者群落的结构特征,还可能改变其生态功能,进而影响分解作用.但是,农业生态系统中的生境变化如何影响了分解作用速率仍不明确,不同土地利用方式下环境因子、土壤生物群落和分解作用之间的动态关系如何也不清楚.利用"茶包指数"量化了彭州市典型农区内农田、撂荒地、经济林和杂木林四种生境下的分解速率,并调查比较了各生境下的环境因子和土壤小型分解者群落结构和功能的差异.研究结果发现杂木林和撂荒地的分解速率最快,其次为经济林和农田.有乔木覆盖的生境中土壤小型分解者的丰度相对更高,食物网趋于成熟稳定.在人为管理更频繁的农田和经济林,共生和腐生真菌的丰度显著下降,地下食物网的连通性也弱于受干扰程度低的半自然生境,但病原菌的丰度也较低.土壤细菌是调控分解速率最重要的分解者类群;生境中地上植物丰富度的增加、土壤pH、容重和含碳量的升高均有助于加快分解速率.在彭州市推行农林间作模式,增加地上生境复杂度并合理进行人为管理能够更好地维持地下食物网复杂度和连通性,促进分解作用快速、彻底地进行,对维持土壤养分和健康,提高生产力具有重要意义.

祁连山生态环境保护是建设我国西部生态安全屏障的关键环节,而核算祁连山生态系统服务价值是制定合理有效的生态环境保护措施的有力依据.然而受气候变化和人类活动的共同影响,祁连山地区生态环境问题依旧突出,亟需对该地区生态系统服务价值开展研究以服务后期生态环境建设.基于此目的,使用1990-2020年祁连山地区土地利用数据,运用土地利用动态度、土地利用转移矩阵揭示该地区土地利用变化规律.并使用生态系统服务价值评估模型测算了祁连山地区生态系统服务价值,探究了其动态变化过程,并明确了各土地利用类型与生态系统服务价值变化之间的内在联系.结果表明:(1)1990-2020年,草地和荒漠是祁连山地区最主要的土地利用类型,单一土地利用动态度分别为水域＞湿地＞耕地＞荒漠＞草地＞林地.草地和耕地以及草地和荒漠相互转化成为该地区最主要的土地利用变化特征;(2)祁连山地区生态系统服务价值呈持续增加趋势,由1990年的7231.36亿元增加至2020年的7836.07亿元,在空间上呈现出东高西低的变化趋势.生态系统服务价值构成主体主要为水域、草地和林地,单项生态系统服务价值以水文调节和气候调节为主,反映了调节服务是祁连山地区生态系统的主要功能;(3)水域、草地和湿地这3种土地利用类型是近30年祁连山地区生态系统服务价值变化的主要贡献因子.1990-2020年,祁连山地区生态系统服务价值对土地利用的敏感性总体呈增加态势(1.48％-7.91％),土地利用变化对该地区生态系统服务价值的影响逐步增强.系统揭示了过去30年祁连山地区生态系统服务价值的演变及其与土地利用变化的内在联系,重点阐释了水域、草地、林地和湿地对该地区生态系统服务价值和生态环境保护的重要性,可为祁连山地区生态产品价值实现及生态保护管理等提供基础科技支撑.

黄河流域是中国重要的生态屏障,研究其水源涵养服务功能对推动黄河流域生态保护与高质量发展具有重大意义.采用InVEST模型量化黄河流域 1980-2020 年水源涵养服务功能,使用空间自相关分析黄河流域水源涵养服务功能空间分布模式,并运用地理探测器分析黄河流域水源涵养服务功能的驱动因素.结果表明:(1)1980-2020 年黄河流域水源涵养量为174.8639 亿m3-378.4538 亿m3,多年平均水源涵养量265.0475 亿m3,其中草地与林地多年平均水源涵养量分别占黄河全流域水源涵养总量的 52.94%和 24.27%.全流域水源涵养量呈现上下游地区较高,中游地区较低的分布格局.(2)全局莫兰指数为0.875,表明黄河流域水源涵养服务在空间上呈现聚集分布,以低-低聚集与高-高聚集为主.(3)1980-2020 年不同地类平均水源涵养能力排序:灌木林＞有林地＞高覆盖草地＞其他林地＞中覆盖草地＞低覆盖草地＞旱地＞建设用地＞未利用地＞水田＞水域.(4)降水量是影响黄河流域水源涵养量变化的主要驱动因子,降水量与土地利用间交互作用对黄河流域水源涵养服务功能空间分异解释力显著增强.研究结果可为黄河流域生态系统管理与高质量发展提供重要参考.

基于1980、2000、2018 年三期土地利用数据,在地理信息系统技术的支持下,对黄河流域山东段 1980-2018年间土地利用变化进行研究对比,估算生态系统服务价值,分析土地利用变化对生态系统服务价值的影响.结果表明:(1)研究区各类用地变化差异显著,未利用地、林地以及耕地面积减少,建设用地和水域面积增加;(2)研究区生态系统服务价值整体呈现先下降后上升趋势,共计增加 5.22×107 元;气候调节、土壤形成与土地保护两项指标的服务功能价值降低最显著,水源涵养与废物处理两项指标的服务功能价值上升最显著;(3)11 个县(区)的单位面积生态服务价值明显下降,以垦利区最为突出;34 个县(区)的单位面积生态服务价值明显上升,以武城县最为突出;(4)同一土地利用类型的敏感性指数在研究期内均小于 1,其核算结果可信.

厘清国土空间多功能相互关系及影响因素,对实现国土空间可持续利用与保护具有重要意义.以京津冀地区为例,揭示了其国土空间多功能时空变化特征,利用Spearman相关性分析、均方根误差和地理探测器诊断了多功能之间相互关系与权衡强度,并探析了多功能权衡强度影响机制.结果表明,生产功能和生活功能主要集中在东南部平原区,生态功能主要集中在西北山区,2000-2020 年生产功能和生活功能提升而生态功能呈退化态势.国土空间多功能权衡强度均值表现为"生活功能-生态功能"＞"生产功能-生态功能"＞"生产功能-生活功能".2000-2020 年生产与生活功能间的权衡强度增强,从 0.038 上升至0.060;而生产与生态功能间权衡强度减弱,从 0.190 下降至 0.180;生活与生态功能间的权衡强度轻微减弱,从 0.206 下降至0.205.京津冀西北区是生产与生态功能以及生活与生态功能权衡强度高值区,集中在承德、秦皇岛和北京市.东南部平原区是生产与生活功能权衡强度高值区,尤其是衡水、邯郸和邢台等地权衡明显加剧.国土空间多功能权衡强度空间分异受土地利用、自然因素和社会经济因素共同影响,其中土地利用强度是最主要影响因子,各影响因素在不同年份影响程度略有不同.研究结果可以帮助决策者将国土空间多功能权衡理念纳入国土空间规划与管理.

研究生态系统服务权衡与协同关系为制定合理的区域社会-生态系统管理方案提供依据,促进区域可持续发展.太子河是维护辽宁中部城市群生态安全和用水安全的重要保障,以重工业为主的产业布局使得该区生态安全受到威胁,严重影响社会经济的可持续发展.综合气象、土地利用等多源数据,借助InVEST模型,探究太子河流域固碳、土壤保持、生境质量的时空特征;采用Pearson相关分析法,探讨不同样点尺度、不同地类上权衡与协同关系的时空变化,并对2030年不同土地利用情景进行预测.结果表明:①三种生态系统服务在各尺度上(除100m尺度)均为协同关系,且样点尺度越大,相关系数越高.②在不同地类中,耕地、林地、草地三种地类生态系统服务功能类似,以土壤保持功能为主,碳储功能其次;生态系统服务的热点区分布在流域的东部,冷点区集中在流域西部.③不同预测情景下三种生态系统服务间仍为协同关系,在保护情景下生境质量最好、水域面积最多,生态系统服务能力最高;开发情景下建设用地面积增加最多,但生境质量最差.

以闽三角地区为例,为探讨景观连接度不同评价方法的科学性,提出一种基于最小耗费距离模型的成本距离指数表征景观功能连接度,并与传统的基于景观格局指数的景观结构连接度度量指标进行比较,揭示两者的空间耦合关系,为景观连接度的有效评价提供支持.结果表明:(1)2000-2020年,林地与其他土地利用类型之间发生不同程度的转化,林地转为建设用地370.72km2,占总转出面积的77.28％;草地和耕地转为林地80.45km2,占总转入面积的90.53％.(2)20年间,林地景观结构与功能连接度总体呈减小趋势,其中,湖里区林地景观结构与功能连接度降幅均最大,斑块密度、最大斑块指数、聚合度指数和斑块结合度指数分别下降了 76.47％、51.33％、68.13％和68.40％,成本距离指数增加了 178.56％.(3)成本距离指数与斑块密度、最大斑块指数、聚合度指数、斑块结合度指数和景观结构连接度综合指数均为负相关.(4)在研究期间,双变量局部空间自相关聚集类型由低-高转化为高-高,结构连接度无变化时,景观功能连接度降低;由高-高转化为低-高,结构连接度无变化时,景观功能连接度增加,表明运用成本距离指数表征景观功能连接度,比景观格局指数表征的景观结构连接度更为敏感.因此,成本距离指数在度量快速城市化地区的景观连接度时具有优势;而在海拔较高、地形复杂以及受人为干扰少的地区,景观格局指数和成本距离指数的适用性相近.研究结果可为闽三角地区生物多样性保护工作提供科学参考依据,为研究不同方法对景观连接度评价的影响提供新思路.

贺兰山作为守护西北生态安全的最后一道屏障,既遏制了腾格里沙漠的东移,又削弱了西北寒流的侵扰,其植被功能对于维护区域气候变化和北方干旱荒漠带生态安全具有重要意义.以气象、NDVI和植被类型为输入数据,利用CASA模型模拟2000-2020年贺兰山地区NPP值并估算了该地区的植被固碳量,探讨了植被固碳功能的空间分异特征及其主要驱动因子.结果表明:(1)2000-2020年间贺兰山地区植被固碳量显著增加,植被固碳功能得到提升.空间上呈现四周低中间高、西部低东部高、南部低北部高的分布特征;(2)植被固碳量随海拔升高呈现先增后减的趋势,且东西坡差异明显;随着坡度的增加,东西坡植被单位面积固碳量增加;(3)研究区温度、降水及潜在蒸散发对植被固碳的驱动能力有差异性,其中降水为主要驱动因子;贺兰山大部分土地利用类型转换对植被固碳功能的提升有促进作用.本研究以期为贺兰山地区的生态建设提供科学参考.

增强呼包鄂榆城市群生态系统服务功能,对于推动黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义.基于研究区1990-2020年土地利用类型评价了生态系统服务价值(ESV),耦合随机森林模型与沙普利加性解释(SHAP)方法分析ESV驱动因素的重要程度、变化响应特征及其交互效应,采用偏最小二乘路径模型识别驱动因素的交互路径.结果表明:(1)研究期内耕地、草地和水域面积整体呈先增后减趋势,建设用地面积持续增加;ESV呈先减后增趋势且总体增加了 62.28亿元,ESV的增长主要是林地向耕地和草地扩张的结果.(2)最主要的ESV驱动因素为土地利用类型,其贡献度达到61.24％,其次是地形和气象,贡献度分别为17.59％和17.05％,社会经济的贡献度最低,仅为1.73％;ESV对驱动因素的响应呈非线性变化特征.(3)水域比例是最重要的交互项,交互作用在因素处于不同范围内表现出不同的交互效应.土地利用直接影响ESV,而地形、气象、土壤和社会经济因素主要通过影响土地利用进而间接影响ESV,社会经济因素对ESV的直接和间接影响分别是负和正效应.研究建议通过完善城市群国土空间规划,重点加强草地、林地和水域等生态空间保护并协调好与城镇建设、矿产资源开发的关系,以提升生态系统服务功能为导向实施区域生态系统多因素协同管控.