目的 了解城市地铁车站集中空调通风系统微生物气溶胶的特征,探讨超大城市地铁车站集中空调通风系统微生物气溶胶的影响因素,并对真菌气溶胶浓度与相关影响因素进行分析.方法 基于随机抽样抽取覆盖某大型城市15条地铁线路的120座车站,运用Andersen撞击式分级采样法采集599个地铁车站集中空调通风系统中6级粒径段(≥7.00 μm,4.70～＜7.00 μm,3.30～＜4.70 μm,2.10～＜3.30 μm,1.10～＜2.10 μm 和 0.65～＜1.10 μm)的气溶胶样本,并采用培养法检测细菌与真菌气溶胶浓度.运用Spearman秩相关性、Mann-Whitney U检验及Kruskal-Wallis 检验分析微生物气溶胶浓度的影响因素.结果 某大型城市地铁车站集中空调通风系统细菌气溶胶和真菌气溶胶的中位数浓度(四分位距)分别为163(148)CFU/m3和346(205)CFU/m3.Spearman秩相关性分析的结果显示不同影响因素与微生物气溶胶浓度的相关性有所不同.其中,环境温度与总细菌气溶胶浓度(r=0.22,P＜0.001)和总真菌气溶胶浓度(r=0.17,P＜0.001)均呈正相关.可吸入颗粒物(inhalable particulate matter,PM10)质量浓度与总细菌气溶胶浓度呈正相关(r=0.10,P＜0.05),与总真菌气溶胶浓度的相关性较低(r=0.06,P＞0.05).Spearman秩相关性分析的结果还显示站点类型、站台开通年份、季节及气象条件等因素均可能影响车站集中空调通风系统的微生物气溶胶浓度.结论 温度、相对湿度、PM10质量浓度、清洗间隔、采样时经过人数、站点类型、气象条件等因素均会影响车站集中空调通风系统的微生物气溶胶浓度,未来仍需对这些因素予以重视,做好地铁车站集中空调通风系统的微生物风险防控工作.

为揭示羌塘草原2001-2020年植被时空变化格局及其影响因素,并预测气候变化条件下羌塘草原植被可能的变化趋势,本研究基于MODIS NDVI数据以及温度、降水和风速数据,探究了羌塘草原植被覆盖变化与气象因子的关系;利用随机森林、支持向量机和随机梯度下降回归3种机器学习算法建立NDVI预测模型,筛选模拟精度最优模型,进行多情景下植被变化模拟.结果表明:2001-2020年羌塘草原NDVI呈现轻微增加趋势,增长率为0.0003 a-1.NDVI对温度的响应滞后3个月,降水滞后0～1个月,NDVI与风速呈负相关且无滞后.随机森林算法的模拟精度最高(Adjusted R2=0.958).未来植被覆盖度整体提升的情景是增温1.0℃、降水增加25％、风速降低25％.研究结果有助于预警植被退化问题,为气候变化背景下该区域植被生态保护提供科学依据.

探究干旱砾漠区不同地貌单元植物群落特征及其驱动力,对干旱区不同地貌单元针对性的自然植物群落保护措施制定与合理的人工恢复植物群落构建具有重要意义.该研究分析了干旱砾漠区砾漠戈壁、风蚀残丘、风沙地和河谷地4种微地貌单元植物群落结构、组成与多样性特征,并基于土壤和微气象因子监测探究了不同地貌单元影响植物群落变化的主要生态因子.结果表明:(1)干旱砾漠区植物群落呈斑块状分布,垂直结构1～2层,生活型主要以1年生植物和小灌木为主;不同地貌单元中砾漠戈壁灌木约占45%,风蚀残丘和风沙地1年生植物约占50%,河谷地植物群落包含所有统计的5种生活型,其中包括少量乔木和藤本植物.(2)干旱砾漠区河谷地的植物群落覆盖度、植株密度、群落多样性和稳定性最高,风蚀残丘次之,在植物分布稀疏的砾漠戈壁和群落结构最简单的风沙地植物群落多样性和稳定性最低.(3)土壤含水率、有机质、可溶性盐和地表温度是影响干旱砾漠区植物多样性、生产力和群落稳定性的主要因子,除此之外,风蚀残丘的土壤容重、砾漠戈壁和风沙地的地表风速也是影响各自微地貌单元植物群落特征的主要因子.综上所述,干旱砾漠区生态受损后应依据不同微地貌单元中影响植物群落的主要生态因子制定相对应的植被恢复措施,如砾漠戈壁地貌减小地表温度、通过土壤质量改善在风蚀残丘和风沙地恢复建群种、河谷地生态用水的维系等.

荒漠草原区人工灌丛生态系统的总初级生产力(GPP)和蒸散(ET)如何响应全球气候变化,不仅是全球变化生态学研究的核心问题,也关乎干旱半干旱风沙区生态建设的可持续性.利用参数优化后的生物群区生物地球化学循环(Biome-BGC)模型和气象环境驱动数据,考虑不同气候变化情景和未来趋势,模拟了盐池荒漠草原区人工灌丛生态系统GPP和ET对气候变化的响应.结果表明:(1)增温会显著抑制生态系统的GPP,大幅度的增温(3℃)会导致GPP急剧下降,但增温对ET的抑制作用非常微弱;(2)降水是限制ET变化的重要因素,相对于增温诱发干旱胁迫所引起的ET小幅下降,降水多寡则更直接地控制着生态系统的ET大小;(3)中国西北地区未来气候的"暖湿化"趋势和大气CO2浓度升高会对荒漠草原区人工灌丛生态系统产生综合驱动效应,增强陆地和大气间的碳水交换通量.研究成果可为干旱半干旱区应对全球变化及指导地方政府制定生态保护修复政策提供科学依据.

全球气候变化引发的"热浪"事件对高寒草地碳循环有显著影响.热浪作为一种典型的极端气候事件,直接影响植物生长呼吸的同时也间接影响土壤呼吸,进而导致生态系统呼吸及其"常通量"层的CO2 通量发生变化.热浪对青藏高原草地生态系统CO2通量的影响如何?以青藏高原东北隅高寒草甸草原为研究对象,以涡度相关系统为观测手段,结合连续观测的 CO2 通量及微气象数据,研究 2010-2019 年 10 年间发生的一次"热天"维持时间较长的热浪事件(2015 年 7 月 25 日至 8 月 2 日的热浪事件)对净生态系统碳交换量(NEE)、生态系统呼吸(Re)与总初级生产力(GPP)的影响过程.结果表明热浪的发生会带来短暂的高温和干旱,热浪期(7 月 25 日至 8 月 2 日)相比于热浪前期(7 月 17日至 7 月 24 日),气候因子日最高气温(Tamax)、日平均气温(Ta)、日最低气温(Tamin)、日较差(ADT)、5 cm土壤温度(Ts)、饱和水汽亏(VPD)分别提高了 42%、64%、146%、23%、46%、35%;热浪后期(8 月 3 日至 8 月 10 日)比热浪前期降水量(PPT)降低 77%.热浪结束后,气温及土壤温度不会马上降回热浪前的状态,热浪后期比热浪前期Tamax、Ta、Tamin、Ts分别提高 5%、22%、142%、12%.此次热浪事件中热浪前期和热浪后期较热浪期逐时及逐日CO2 通量均显著降低,热浪前期、热浪后期相比热浪期逐时CO2 净吸收分别降低 20.3%、37.6%;逐时Re分别降低 16.8%,13.8%;逐时GPP分别降低 17.6%、21.7%.热浪前期和热浪后期逐日 CO2 净吸收比热浪期分别下降 20.5%、37.8%,逐日 Re 分别下降16.7%、13.6%,逐日GPP较热浪期分别下降 17.4%、21.7%.

当前森林生态学研究在时空尺度上朝着更宏观和更微观两个方向发展,传统的观测研究方法或模式已不适合现代森林生态学研究的需求.尤其是在信息化技术的不断发展背景下,当前森林生态观测科研范式亟需变革.本文基于辽宁清原森林生态系统国家野外科学观测研究站的"科尔塔群",提出以塔(群)为核心的"天-空-塔-地"一体化观测研究体系.具体包括:主/被动星载遥感(天)、无人机+激光雷达+多/高光谱传感器的近地面遥感(空)、塔群或单塔(塔)、长期固定样地群(地);运用物联网、云计算和人工智能等新一代信息技术,实现海量数据的自动获取、传输、运算、分析与展示,形成"立体-全息"森林生态系统信息化观测研究方法体系.该研究方法体系旨在促进森林生态学或生态系统生态学、林学等领域知识创新,探索科研范式变革提供实现途径;并为地理学、遥感科学和边界层气象学等学科提供参考.

气候变暖引起的植物物候变化影响了陆地生态系统功能和碳循环.目前研究着重关注温带和热带森林物候变化趋势、驱动因素,关于干旱半干旱地区草地物候变化及其对生态系统总初级生产力(gross primary productivity,GPP)影响仍知之甚少.因此,开展草地植物物候与生产力之间的关系研究对预测草地生态系统响应未来气候变化和区域碳循环至关重要.基于1982-2015年气象资料和GIMMS NDVI3g数据,分析了中国温带草原植被返青期(start of the growing season,SGS)和枯黄期(end of the growing season,EGS)变化及其对气候的响应,并借助一阶差分法量化物候对GPP动态变化的贡献.结果表明:(1)季前1-2个月的夜间温度增温会显著提前SGS,而当月至季前2个月的白天温度对SGS有着微弱的促进作用;季前3个月的累积降水对SGS提前作用最为强烈,累积太阳辐射在各个时期对SGS影响相对较弱.(2)不同季前时间尺度昼夜温度对草地EGS均表现出相反的作用,短期累积降水对EGS起到显著延迟的区域范围最大,太阳辐射随着季前时间的增加对草地枯黄期的延迟作用逐渐转变为提前作用.(3)EGS对草地GPP年际变化趋势的相对贡献率强于返青期.研究结果有助于深化陆地生态系统与气候变化、碳循环之间相互作用的认识,为草地适应未来气候变化和生态建设提供科学依据.

水分利用效率(water use efficiency,WUE)是联系生态系统水碳循环耦合关系的重要指标,探明生态系统水分利用效率时空演变特征及其影响因素,对优化区域水、碳资源综合管理和提升生态系统生产力至关重要.基于MODIS遥感数据、CRU气象数据以及CCI 土地利用数据,利用MK检验与Sen趋势分析以及偏相关分析,探讨了伊犁河-巴尔喀什湖流域不同时空尺度生态系统WUE的空间分布与时间变化规律,讨论了其影响因素.结果表明:流域春秋两季与多年平均WUE值从东南部至西北部呈现先增后减再增的变化特征,但夏季恰好相反,而冬季绝大部分区域都接近于0;全流域四季的多年平均WUE由高到低依次为夏季、春季、秋季、冬季;全流域年平均WUE呈略微上升趋势,上升区域主要集中在WUE较低的下游;全流域90％以上区域的夏季年平均WUE呈下降趋势,其中巴尔喀什湖、伊犁河谷与天山山脉附近区域下降趋势显著(P＜0.05);上中下游年尺度WUE值依次由高到低变化,且它们的年际变化程度和趋势均不明显;上中下游夏季WUE值的排序与年尺度正好相反,且均呈下降趋势,其中上下游的下降趋势显著(P＜0.05);不同区域WUE的年内分配极不均匀,峰值均出现在8月;就影响因素而言,总初级生产力和降水对WUE的影响要分别大于蒸散发和气温.

基于地面调查数据、气象数据和遥感数据分析了40年来天山北麓新人工绿洲迅速扩张对区域植被和土壤的碳库格局、碳库迁移及碳储量的影响,结果如下:1976-2016年,研究区农田面积占比从3.25％增加到40％以上,沼泽消失,水库干涸,灌丛大幅减少,土壤盐碱化过程停止,裸盐碱地面积40年里减少近70％,新生草地在裸盐碱地上形成;2016年6月植被有效碳储量约为0.122Tg,比1976年下降了15.7％,成为一个弱的碳源;土壤碳库在干旱地区陆地生态系统碳库中占绝对主导地位,1976年研究区(0-60cm)的土壤有机碳储量为7.814Tg,其中耕地仅占4.2％,1996年土壤有机碳储量比1976年减少12.4％,呈明显碳源特征,到2016年,耕地土壤有机碳储量占比超过50％,总碳储量与1996年相比微降1.2％,土壤碳库重新趋于稳定.其中,裸盐碱地土壤碳库在向耕地、灌丛地、草地土壤碳库的迁移过程中贡献了1.265Tg的碳储量增量,草地土壤碳库在向耕地、灌丛地碳库的迁移过程中贡献了0.894Tg的碳储量增量;若维持现有耕地规模不再进行新的垦荒活动,40a垦荒造成的土壤碳库损失可以逐渐恢复并重新形成碳汇效应.

为查明2016年3月中旬某市自来水产生异味的物质,按照GB/T 5750-2006 《生活饮用水标准检验方法》采集该市自来水厂的水源水、进厂水、出厂水、末梢水.通过嗅味辨识,4份水样有土霉味,且水源水味道最大,疑为土臭素或2-甲基异莰醇.定量结果显示,4份水样均含有土臭素,分别为186、27、21、20 ng/L,且含量超过GB 5749-2006 《生活饮用水卫生标准》限值.结合该市气象数据,提示本次生活饮用水异味事件可能与气候条件有关.