城市绿地中园林树木的光合固碳能力对中和城市温室气体排放、调节城市碳平衡具重要意义,但园林树木的栽植及养管等过程也会产生碳排放,因此全面科学地评价园林树木的净固碳能力必须综合考虑全生命周期碳的收支两个方面.基于全生命周期理论,通过生物量方程法和排放因子法核算了北京市32种常用园林树种全生命周期碳固定量和碳排放量.结果显示,北京市一级养护管理标准下供试树种全生命周期碳固定量和碳排放量均值分别为222.441 kg/株和90.545 kg/株.不同生活型园林树种全生命周期碳固定量和碳排放量存在明显分级,总体上均表现为落叶乔木＞常绿乔木＞小乔木＞灌木.一球悬铃木、美国红梣、毛白杨、栾树等21种植物对城市绿地碳汇功能具正向效应.小叶黄杨、冬青卫矛、碧桃、紫叶李等11种植物对城市绿地碳汇功能具负向效应,其原因除了在于自身生物学特征外,也与为追求特定景观效果而采取的园林应用方式有关.结合研究结果从增汇与减排两方面提出了低碳植物景观营建策略.

中国作为传统的农业大国,高消耗、高投入、高需求的农业发展模式推动着中国农业非CO2温室气体排放总量持续增长.农业源非CO2气体以极具增温潜势的CH4和N2O为主,控制农业源非CO2温室气体排放是我国实现农业绿色发展和"双碳"目标的重要环节.我国农业系统非CO2温室气体核算尚处于不断探索完善的过程之中,在估算方法、模型参数等方面还未形成一套完整和公认的体系.研究参考IPCC分类法建立了适用于中国农业系统的,包括种植业、畜牧业和农业废弃物的农业非CO2温室气体排放核算体系.以2020年为基准对中国农业温室气体排放情况进行了核算.结果显示,我国农业系统非CO2温室气体排放总量为62801.68万t CO2-e,CH4是农业系统排放贡献最大的温室气体.我国农业系统温室气体排放类型具有明显的空间分异特征;西北、华北、西南以畜牧业温室气体为主导,华东、华南地区以种植业为主导,东北、华中地区较为特殊,主导类型相对复杂;农业废弃物排放主要分布在东北、华东地区.研究所构建的温室气体核算体系可充分体现我国农业温室气体排放现状,体现各省域农业温室气体排放结构,有利于各区域制定有针对性的农业规划政策,可为降低我国农业温室气体核算研究中的不确定性、为碳中和实现过程中明确农业系统的温室气体贡献提供方法支持与数据基础.

科学认知农田生态系统温室气体排放状况是开展农业减排降碳的重要前提,对于推动农业可持续发展、促进农田高质量建设具有重要意义.以安徽省为例,利用联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)排放系数法评估农田生态系统温室气体排放水平,运用对数平均迪式指数分解(LMDI)方法解析农田生态系统温室气体排放驱动机制,最后基于STIRPAT模型并结合情景分析方法对未来农田生态系统温室气体排放进行模拟预测.结果表明:(1)安徽省农田生态系统温室气体排放总量整体呈增加趋势,水稻种植CH4排放的贡献最大,占比达55.27％,空间分布上呈现为皖中地区排放量较高、皖北和皖南地区相对较低.(2)安徽省农田生态系统单位播种面积排放强度呈增加趋势,单位农业产值排放强度呈下降趋势,两种排放强度均呈"北低南高"分布特征,即淮河以北地区排放强度及变化幅度相对较低,淮河以南地区表现为相反规律.(3)农业经济水平与安徽省农田生态系统温室气体排放呈现出正效应,是影响排放量增加的主要因素;农业生产效率、农业生产结构、农业人口规模均呈现出负效应,其中农业生产效率与农业人口规模因素对农田生态系统温室气体排放的抑制作用较强.(4)基准情景、低碳情景、绿色发展情景与可持续发展情景下农田生态系统温室气体排放呈先上升达到峰值后逐渐降低的变化趋势,其中基准情景在2028年达峰,其余三种情景在2025年实现达峰目标.粗放发展情景下农田生态系统温室气体排放在未来呈不断增加的发展趋势,未能实现达峰目标但增速逐渐放缓,农业发展表现出较强的减排潜力.安徽省应加强控制水稻种植CH4排放,综合考量区域差异,多措并举、因地制宜地制定农业减排政策.

控制碳排放是实现"双碳"战略目标和城市低碳发展的重要举措,城市形态与碳排放关系密切.基于2000-2020年碳排放、土地利用和景观格局指数等数据得到北京市碳排放和城市形态时空演变格局,构建面板数据模型探究城市形态对碳排放的影响,通过最优参数地理探测器揭示城市形态因子对碳排放的驱动因素.结果表明:(1)2000-2020年碳排放空间上呈现中心高、四周低、由中心向周边扩散的分布格局,其中2001-2005年和2010-2015年增幅分别为-13.8％和15.8％;(2)2000-2020年北京市城市形态因子具有明显的时空演变特征,平均斑块类型面积、最大斑块指数和有效格网大小增长率分别为56.4％、78％和112％,平均斑块密度呈下降趋势,斑块结合度和分散指数变化不明显;(3)城市形态与碳排放之间存在显著相关性,斑块密度和有效格网大小与碳排放呈负相关性,斑块结合度对碳排放有正向影响;(4)城市形态因子对碳排放影响程度排序为:有效格网大小＞斑块类型面积＞最大斑块指数＞斑块结合度＞分散指数＞斑块密度＞周长面积分维,且有效格网大小与分散指数的交互作用对碳排放空间异质性影响程度最高.不同地区应因地制宜考虑城市形态对碳排放的影响,进而制定其空间格局优化策略.

藓结皮是荒漠生物土壤结皮的重要类型,在荒漠生态系统碳固定与碳排放过程中具有重要作用.研究长期氮添加对藓结皮光合生理活性和土壤有机碳(SOC)组分的影响,有助于理解藓结皮光合生理活性特征与荒漠生态系统土壤碳固存之间的关系及其调控因子.为此,研究依托古尔班通古特沙漠野外长期(13a)氮添加实验,以齿肋赤藓形成的藓结皮为研究对象,选取0(N0)、1.0(N1)、3.0 g N m-2 a-1(N3)三种氮处理,阐明长期氮添加对藓结皮光合生理活性和SOC组分的影响.结果表明:(1)相比对照,长期氮添加对结皮层颗粒有机碳(POC)与矿物结合态有机碳(MAOC)含量无显著影响,但显著减少了 0-5 cm 土层POC和MAOC含量的积累;(2)N1处理显著提高了叶绿素和非结构性碳水化合物(NSC)含量,而N3处理叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素及NSC的含量分别显著降低了 50.94％、42.49％、46.71％和50.85％;(3)可溶性糖的含量在N1处理下显著增加,N3处理则显著抑制了其积累,脯氨酸的含量随氮浓度呈显著下降的趋势,长期氮添加对可溶性蛋白含量无显著影响;(4)相关性分析表明,长期氮添加、光合生理活性与POC和MAOC含量无显著相关性,酸碱度、微生物量碳氮、电导率、硝态氮和铵态氮皆显著影响POC和MAOC的含量积累.研究揭示了长期氮添加对藓结皮的光合生理活性和SOC组分的影响,且光合生理活性的响应无法有效反映SOC组分变化,为理解荒漠生态系统中氮沉降对生物土壤结皮的影响提供数据支持.

植物总初级生产力是定量描述生态系统固碳能力的重要指标,为了分析气候时空滞后效应和空间异质性对植被总初级生产力(GPP)的影响,以当年气象数据组(CC)、10年平均气象数据组(MC)和邻域气象数据组(FM)分别代表气候波动性、时间滞后效应和空间异质性,以及地形数据为自变量,构建随机森林模型,模拟了 2000-2014年的历史时期的GPP值以及2015-2021年在SSP126、SSP245、SSP370和SSP585排放情景下的GPP值,计算模拟解释率,因子贡献率,最终确定最佳气象数据组.结果表明(1)地形因子中坡度对GPP的影响最大,气象因子中降水量对GPP的影响最大,整体而言GPP与地形因子较气象因子相关性强,是地形再分配气象因子的结果;(2)各时期GPP模型之间交叉模拟值与MODIS数据对比发现模型解释率R2均达到0.80以上,表明所建预测GPP的随机森林模型稳定性较强;(3)历史气象数据的GPP模型结果显示CC对当年GPP的解释率更高,表明气候波动性更好地展现当年气象与GPP间的关系;(4)基于历史时期和4种未来气候情景下3个气象数据组建立的模型之间交叉模拟,结果表明MC预测模型的解释率最高,表明该数据组稳定性最强,反过来采用4种未来气候情景下3个气象数据组的模型模拟历史时期的GPP,结果表明MC与其他两个气象数据组之间存在显著性差异(P＜0.05),充分表明植被GPP响应气候具有时滞效应,并其影响程度显著大于气候的空间异质性和波动性,即前9年的气候持续影响植被GPP;(5)统计3个气象数据组在历史时期出现的概率,可知MC出现概率高的区域占比比其他两个数据组的大,在林地、灌木和草本三种景观类型中也出现相同的结论,另外MC对中高海拔和陡坡的预测能力比其他两个数据组的强,表明中高海拔地区在分配太阳辐射等复杂过程存在明显的时滞效应,而平缓地区易受当年和气候空间异质性影响.因本研究以10年为平均值计算单元,最佳时间滞后效应可能会比10年短或更长,需要进一步探讨,结论为气候变化背景下GPP模拟预测提供了最佳气象数据组.

人类活动对景观尺度农业下垫面的CO2收支有着不可忽视的影响,明确在人类活动影响下景观尺度农业区CO2通量的变化特征及影响因素对增汇减排策略的制定具有重要的意义.使用高塔涡度相关法对长三角地区一处农业区CO2通量开展连续观测以明确其源汇特征及影响因子.结果表明:该农业区CO2通量在春夏秋季表现为白天吸收CO2,夜间排放CO2的日变化动态,三个季节CO2通量的变化范围分别为-0.15-0.14、-0.60-0.28、-0.21-0.19 mg m-2 s-1,冬季则表现为全天排放CO2,日变化范围为0-0.14 mg m-2 s-1.每年的6-11月CO2吸收明显,其余时间段以排放为主,吸收峰值和排放峰值分别出现在每年的8月和11月,多年均值分别为-0.14、0.08mgm-2s-1.研究区2019-2021年表现为一个逐年上升的大气碳源,CO2通量年总量均值为(142.73±99.01)gC m-2 a-1.在半小时尺度上光量子通量密度(PPFD)、10 cm处土壤温度(Ts)以及饱和水汽压差是影响CO2收支的关键环境要素,日尺度上PPFD、Ts是主要控制因子,月尺度上,Ts是最为重要的影响因素,同时降雨量以及归一化植被指数也影响着CO2通量.经人为CO2开源数据清单得到的通量塔15 km范围内人为CO2排放量为(429.7±30.01)gC m-2 a-1,抵消了该农业区稻田、森林等自然生态系统的碳汇作用.

目的:分析郑州市采暖期和非采暖期PM2.5中多环芳烃(PAH)的污染特征,推测其可能的来源并评估对人群健康的影响.方法:检测郑州市2019 年1 月至2021 年12 月采暖期和非采暖期PM2.5 及各种PAH浓度,利用特征比值法、主成分分析法和PMF模型推测PAH的来源,根据相关技术指南对PAH吸入途径的致癌风险进行评估.结果:采暖期PM2.5和总PAH浓度中位数分别为72.00 μg/m3 和7.28 ng/m3,非采暖期为50.00 μg/m3 和7.16 ng/m3.特征比值法分析结果显示,郑州市PAH污染主要来源于生物质和煤的燃烧以及机动车排放.主成分分析和PMF分析结果显示,采暖期PAH的主要来源为燃煤,非采暖期为机动车排放.郑州市大气PM2.5 中PAH对部分人群具有潜在的致癌风险.结论:郑州市采暖期PM2.5中PAH主要来源于燃煤,非采暖期主要来源于机动车排放.PAH对人群具有潜在致癌风险,制定排放监测和控制方案势在必行.

森林是重要的碳汇,每年吸收化石燃料燃烧释放二氧化碳量的33％.自1850年来全球气温已经增加了 1.1℃,未来全球气温可能会增加到2.7～4.8℃.但全球变暖对森林碳汇功能影响方向、程度及其机制存在激烈的争议,严重影响对全球未来气候变化的预测和政府碳排放控制政策的制定.本文综述了全球变暖对森林生态系统碳汇功能影响的机制、研究方法和主要结论.在此基础上,分析现有研究的不确定性,并提出未来的研究方向.

多环芳烃是一类重要的有机化合物.近年来,大气中多环芳烃污染日益严重,其可通过呼吸道、消化道及皮肤接触进入人体,并通过诱导细胞色素P450酶群及形成DNA加合物等方式对人体造成严重危害.尽管现在已对多环芳烃排放进行管制,但其仍对人体健康产生严重影响,因此需密切关注其一系列影响.本文从多环芳烃的定义、进入人体的途径、对人体健康的影响及对人体各个系统的影响机制等方面进行综述,为未来防治多环芳烃污染提供理论依据.