森林生态系统强大的碳源/汇功能是实现"碳中和"和"碳达峰"战略目标最经济、有效的自然气候解决方案和固碳增汇手段.准确评估森林生态系统的碳汇能力,对于明确森林碳储量有重要意义.为明确亚热带-暖温带气候过渡带的常绿落叶阔叶混交林的碳通量特征及其驱动因素,2011-2020年利用涡度相关法开展了大别山常绿落叶阔叶混交林碳通量和环境要素的观测试验.结果表明:大别山常绿落叶阔叶混交林净生态系统CO2交换量、生态系统呼吸(Reco)、总初级生态生产力分别为-788.13 gC m-2 a-1、1074.14 gC m-2 a-1、1862.27 gC m-2 a-1,该森林生态系统整体表现为碳汇,其固碳能力与相近纬度的常绿落叶阔叶混交林基本持平,并高于针阔叶混交林、毛竹林等其他类型的森林生态系统.10年间,大别山常绿落叶阔叶混交林的固碳能力有所增强.影响大别山常绿落叶阔叶混交林碳通量的主要环境因子为温度与太阳辐射,气温(Ta)、净辐射(Rn)、光合有效辐射和总辐射与生态系统碳生产力和GPP呈显著正相关(P＜0.001),Reco与Ta和Rn呈显著正相关(P＜0.001).研究结果为气候变化响应敏感的南北气候过渡带森林生态系统的碳储量估算、碳循环过程模拟提供观测数据支持和科学依据.

为更好地了解嵊泗列岛海域在人类活动和气候变暖影响下的生态现状以及变化特征,于2020年秋季和2021年春季在该海域进行了浮游植物的拖网与水样采集及环境要素分析.水采样品中共检出浮游植物6门54属105种.其中,硅藻33属68种,甲藻14属30种,蓝藻、金藻和隐藻各2属2种,绿藻1属1种.春、秋季浮游植物主要优势种为骨条藻(Skeletonema spp.),并在秋季占据绝对优势(Y=0.975).春季平均细胞丰度[(7.17±7.78)个/mL]明显低于秋季[(77.23±73.44)个/mL].春季Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均高于秋季.Spearman相关分析表明,浮游植物丰度与水温和透明度呈显著正相关,与盐度呈显著负相关.冗余分析显示,浮游植物群落组成与水温、营养盐密切相关.网采样品中共检出浮游植物4门46属94种,硅藻占比最大;春、秋季平均细胞丰度分别为838.17×103和19406.43×103个/m3.与水样相比,骨条藻仍为主要优势种,且优势度更高;网采获得的秋季多样性指数和均匀度指数(分别为0.23和0.05)低于水采(分别为0.38和0.10).将本次网采结果与1990年、2007年调查资料对比发现,嵊泗列岛春、秋季浮游植物群落组成发生了明显改变:丰度明显升高,硅甲藻占比无明显变化,暖水种种类数明显增加,骨条藻优势地位增强,多样性指数和均匀度指数下降.这可能与变暖与富营养化加剧相关.近30年来,溶解无机氮在春季无显著变化,但在秋季显著升高;活性磷酸盐浓度在春、秋季均显著降低;氮磷比在春、秋季均显著升高.浮游植物的变化特征较好地指示了嵊泗列岛海域在富营养化和气候变暖下的生态环境变化.

我国新时代十年是生态环境保护认识最深、力度最大、举措最实、推进最快、成效最显著的十年.生态环境治理取得成效的同时,管理措施也逐步成熟和规范化,相关生态管理知识成果的文本、视频、照片等多模态数据也日益丰厚.采用先进的知识图谱理念创新我国生态环境保护工作,对未来助力打赢污染防治攻坚战,构建现代环境治理体系具有重要意义.聚焦我国美丽中国和生态文明建设工程领域,将典型污染防治攻坚战、生态恢复工程多模态素材作为数据源,通过数据整合、知识抽取、知识融合后形成标准知识表述,构建生态管理知识图谱体系.具体包括(1)定量分析深圳市"散乱污"企业整治成功案例数据,抽取管理主体、管理对象等实体,挖掘其空间特征、污染特征、治理效果关系;(2)关联分析企业驻点、污染物热点和城市空间相互关系;(3)通过我国典型生态环境损害赔偿案件中的"实施行为-破坏对象-损害功能"特定关系分析,抽取"生态治理行为——受影响环境要素——生态服务提升程度"生态环境管理知识图谱;(4)最终形成了整合"散乱污"治理、生态环境治理行为的综合性生态管理知识图谱,构建了包含12类本体、82个实体,4类、201条关系的图数据库.研究表明,通过污染防治攻坚战成功案例、生态恢复工程成效的多模态数据构建我国生态管理知识图谱,能够形成贴近现实需求的知识体系,有助于依法治污、科学治污和精准治污全过程;也有助于生态环境损害鉴定评估工作中的"多因一果"和"一因多果"分析.建议未来加大生态管理知识图谱的应用,精准识别管理对象、实现科学分析与智能决策,促进公众参与生态管理和加快生态产品价值实现.

热环境是城市生态系统最为关键的大气环境要素之一,开展城市热环境研究的前提是在时空维度上获取足量的热环境参数.利用先进的物联网技术构建了在线式热环境监测设备,收集 2022 年 10 月 16 日至 24 日广州大学校园气温、风速、太阳辐射和地面温度四种热环境参数,分析小尺度下城市热环境的时空变化特征.研究结果表明:1)不同测点之间的风速特征具有一定的相关性,极个别测点的风速特征与其它测点相关性仅在 0.5 左右,显示其小气候的独特性;2)不同测点风速和热岛强度变化时空差异明显,即使距离靠近的测点,受邻近建筑和植被特征的影响热环境特征会有所差异,各测点的日间风速大,热岛强度较为明显,夜间风速较小,热岛强度较弱;3)地面温度与气温的相关性达 0.8 左右,这种相关性在夜间表现更为密切,并且这种关系受风速的影响不大.研究结果反映了城市热环境参数在小尺度上的高度异质性,并揭示了物联网技术在城市热环境监测领域的可行性、便捷性和高效性.

近二十年来,东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)在我国东海频繁引发赤潮,并已成为该海域的主要赤潮原因种之一.为研究该赤潮藻种对环境因子变化的响应,基于 2019 年 5 月浙江沿海赤潮发生区生态浮标和海洋台站的环境要素连续观测数据,结合主成分分析方法,对三次东海原甲藻赤潮生消过程及其成因进行了分析和讨论.结果表明,(1)持续的升温、降压、较高的湿度、较强的向岸风、充沛的营养盐以及海水盐度下降均是浙江沿海这几次东海原甲藻赤潮的重要诱发因素;(2)赤潮暴发期间偏弱的风速,缓慢升高的水温和气温均利于赤潮的维持;(3)溶解氧、pH与赤潮生物量呈显著正相关,亚硝氮与赤潮生物量呈显著负相关,三者的变化推测主要是赤潮生物光合作用产物和有机体分解产物的增加所引起;(4)赤潮后期偏高的pH、较强风速、盐度回升、气压升高以及水体营养盐含量的骤降均可加速赤潮的消亡.研究结果对认识东海原甲藻赤潮成因和生消机理有一定的指导意义,可为今后该种赤潮预警防控提供借鉴.

为了解暴雨时期亚热带森林生态系统水分在植物体内运移转换过程中同位素组成的变化特征以及对环境的响应机制,基于2020年7月梅汛期新安江源区亚热带常绿针叶林典型植物氢氧稳定同位素测试,结合黄山水文站涡动通量塔环境要素监测数据,分析了代表性树种杉木(Cunninghamia lanceolata)不同部位(根、皮、枝、叶)和样地多种优势植物叶片水同位素组成(δ18O和δ2H)的 日间变化特征及δ18O-δ2H相关关系,并讨论了不同植物叶片水δ18O和δ2H的环境控制因子.结果表明:杉木根、皮及枝水分同位素组成较为接近且日间变化平缓,叶片水同位素最为富集且日间变幅较大.受随机性强降雨影响,7月2-4日各来源δ18O和δ2H昼间变化无显著一致性规律,三 日分别大致呈单峰型、单谷型和波动型变化.5种典型植物叶片水δ18O-δ2H线性回归得出的蒸腾线斜率从高到低依次为:狗脊(Woodwardia japonica)、茶(Camellia sinen-sis)、大豆(Glycine max)、杉木、毛竹(Phyllostachys heterocycla),说明毛竹叶水同位素动力分馏效应最强,狗脊最弱.各植物叶片水δ18O和δ2H的环境控制因子有所差异,杉木和狗脊叶片水δ18O和δ2H对土壤含水率和土壤温度的变化最敏感,气温和净辐射则是影响茶和大豆叶片水δ18O和δ2H的主导因子,毛竹叶水δ18O和δ2H与气温、相对湿度、土壤温度、土壤含水率和风速的相关性较强.研究结果有助于明晰湿润区生态水文过程,并为进一步构建同位素水文模型提供数据支持.

陆地生态系统氢氧稳定同位素能为陆地与大气的水分交换和陆地生态系统水文循环研究提供独特的示踪信息.基于2009年生长季加拿大落叶林生态系统氢氧稳定同位素组成及环境要素的观测数据,分析了生态系统不同来源液态水和大气水汽同位素组成的时空变化特征,分析了生态系统蒸散与土壤蒸发的同位素组成和同位素通量(Isoflux)的变化特征,并讨论了主要的环境控制因素.结果表明,生态系统中不同来源液态水的同位素组成差别较大,与枝条水和土壤水相比,叶片水同位素组成最富集且变化幅度最大.大气水汽H2O和HDO同位素组成随着高度升高而降低,水汽同位素值日变化呈“W”型分布,上午水汽同位素值降低,正午有一定的起伏,傍晚回升.水汽同位素组成与大气湿度有显著的相关性,大气水汽过量氘下午均值与表面相对湿度和水汽混合比的相关系数分别为-0.61 (P＜0.01)和-0.57(P＜0.01).受蒸腾速率和叶水同位素富集程度的共同作用,白天蒸散H28O组成在正午和傍晚高,下午低.Isoflux的计算结果表明白天下垫面蒸散有助于大气水汽同位素富集,蒸散同位素通量最高可达147.5 mmol m-2 s-1‰.本研究结果能为同位素水文模型提供数据支持和理论参考.

综合国内外间作复合群体水分高效利用的特征及其种间竞争互补机理,展望了未来间作研究的重点方向及领域.间作复合群体可提高作物水分利用效率,有利于创造适宜作物生长发育的土壤水分环境.竞争和互补是同一种间关系的两个方面,量化间作作物对土壤资源的竞争和互补效应是间作研究的重要问题.间作作物种间竞争互补的影响因素包括:作物种类、种植密度、空间布局、环境要素等.针对种间竞争互补主导间作水分利用,但协同调控二者理论依据薄弱问题,未来研究重点领域包括:(1)研究间作作物干物质累积、分配和水分生产力时空变化,早熟作物收获后晚熟作物的恢复效应,明确水分利用效率与种间竞争互补强弱消长的相关关系;(2)检测土壤水势和有效水分的时空动态,解析土壤水分迁移与种间竞争互补的关系,形成水分供给调控竞争互补的理论依据;(3)研究间作对作物水分生理生长指标的影响,揭示水分生理生态特性对种间竞争互补的响应机制;(4)探讨根冠协同发育与群体水分利用、种间竞争互补的相关关系,阐明根冠协同调控优化种间关系、提高水分利用效率的基本机理.集成不同尺度研究成果,形成间作水分高效利用的种间竞争互补调控理论,为深化种间关系研究,推动缺水地区间作发展提供理论和技术支撑.

基于涡度相关和波文比气象土壤监测系统,研究了2016年科尔沁草甸湿地生态系统生长季5-9月CO2通量的动态变化特征,分析了温度、水分等环境因子与其的响应关系.结果表明:生长季累计净生态系统碳交换量(NEE)为-766.18 g CO2·m-2,总初级生产力(GPP)和生态系统呼吸量(Re)分别为3379.89和2613.71 g CO2·m-2,Re/GPP为77.3％,表现为明显的碳汇.NEE各月平均日变化呈单峰“U”型曲线,其中5-7月和8月中旬表现为吸收CO2,8月后半月和9月表现为释放CO2.日间NEE与光合有效辐射(PAR)呈显著的直角双曲线关系,同时受饱和水汽压差(VPD)、土壤含水量(SWC)和气温(Ta)等环境要素调控.回归关系表明,日间NEE达到最大时,VPD和SWC值分别为1.75 kPa和35.5％,而NEE随Ta增加逐渐增大,当Ta达到最大时,并未对NEE产生抑制作用;夜间NEE随土壤温度(Ta)呈指数趋势上升.在整个生长季,生态系统呼吸的温度敏感性指数(Q10)为2.4,且SWC越高,Q10越小,夜间NEE受Ts和SWC共同调控.

中国的城镇化率随经济快速发展而迅速提高,由此导致的生态环境问题不断涌现,城镇化对区域生态环境的胁迫作用日益增加,城市可持续发展受到严峻挑战.目前城镇化和生态环境交互关系的关键影响因子仍不明确,而基于关键影响因子描述城镇化与生态环境要素交互胁迫作用的研究也较少.以京津冀城市群为研究区,使用城镇化率描述城镇化发展过程,使用相关分析初步总结了生态环境要素与城镇化过程的相关性,基于灰色关联分析方法求取了生态环境要素与不同城市城镇化率的关联度,使用方差分析法得到影响城镇化与生态环境交互胁迫的关键要素,最后明确了城市和生态环境要素交互胁迫作用的显著性.结果表明,水资源要素和生态要素与城镇化率相关性较弱;居民用电与城镇化过程的关联度最大、生活用水关联度最小;方差稳定性排名显示建成区面积关联度在各城市间最稳定,常住人口最不稳定;同类别要素间关联度差异不明显,可以将10要素合并为6要素;关联度的稳定性对识别关键要素有重要作用;城市和生态环境要素同时对要素关联度分布具有影响,二者存在显著的交互作用.本研究对明确生态环境对城镇化过程的影响模式,分析生态环境对城市群发展的限制或支撑作用提供参考.