植物有效吸附和移除空气中的颗粒物的同时也遭受着由颗粒物带来的不利影响,探明植物与大气颗粒物的互作效应是深入理解生态平衡、微环境气候及改善环境质量的关键.目前系统阐述植物对大气颗粒物的吸附作用及响应机制的综述性文献较少.基于此,本文梳理和归纳了大气颗粒物的成因和组成,以及植物对大气颗粒物的吸附方式和影响因素,并阐述了植物响应大气颗粒物胁迫的表型特征、生理特性和分子机制.最后,针对现存问题展望了未来研究方向:1)选择适应能力强、滞尘量大的植物物种,综合考虑植物群落结构、街道形态、栽种空间等因素,提出普适性强的绿化滞尘方案;2)未来应该将研究范围从城市延伸到农牧区的多种复层植物群落结构,系统分析不同植物配置群落的综合滞尘能力;3)应将植物滞尘量与其自身抗性有效结合,探索植物响应大气颗粒物胁迫的生理、分子机制,建立完善的评价体系和评判标准;4)利用原位标记检测技术从细胞水平上灵敏地示踪、量化大气颗粒物在植物有机体内的动态过程.

实时评估干旱半干旱区的生态环境质量,对我国干旱半干旱区生态环境可持续发展具有至关重要的意义.本研究以阴山北麓典型地区内蒙古武川县为研究区,利用谷歌地球引擎,耦合绿度、湿度、干度、表土粒度、热度5个指标,构建表土遥感生态指数(TRSEI),对武川县1990-2020年生态环境质量进行评价,并采用一元线性回归、多元回归残差分析以及Hurst指数等方法揭示生态环境质量的时空演变及其驱动因素.结果表明:研究区TRSEI的第1主成分贡献度超过70％,特征值均值达0.148,表明TRSEI能有效集成各生态指标信息,引入的表土粒度指标对干旱半干旱区生态环境质量评价有重要意义.1990-2020年,研究区TRSEI波动范围在0.289～0.458,整体呈轻微恶化趋势;耕地及退耕区生态环境质量有所改善,改善区域面积占总面积的47.9％,而草地、裸地、城建区恶化,恶化区域面积占总面积的52.1％.未来,36.9％区域的生态环境质量将持续改善,而41.4％区域可能持续恶化.人类活动是研究区生态环境质量变化的主要驱动因素,面积占比88.6％;气候变化同样有显著影响,面积占比11.4％.TRSEI能够有效评估干旱半干旱区生态环境质量,可为干旱半干旱区生态保护建设提供科学依据.

准确监测和评估地震扰动下生态环境质量变化,对区域生态环境恢复和保护具有重要意义.本研究针对九寨沟县2017年"8·8"地震,利用高精度遥感影像分析地震对区域植被破坏情况,基于GEE平台测算地震前、后及3年恢复期的遥感生态指数(RSEI),分析地震扰动下四川省九寨沟县生态环境时空变化特征,并采用地理探测器揭示生态质量恢复时空差异的影响因素.结果表明:九寨沟县植被覆盖度由震前的0.71减少到震后的0.69,高覆盖区面积减少310.78 km2,其余区域面积增加.RESI均值由震前0.50下降为震后0.42,3年恢复期后上升到0.45;震前、震后、恢复期的生态环境质量均以良和中等为主,主要分布在中部南部山脉和东部河谷地区.年降雨量、高程、湿度、绿度是九寨沟县生态质量恢复分异的主控因子,各因子间交互增强会影响区域生态环境质量恢复的空间分异.

生态管理分区是实现生态系统有效管理的重要途径,是生态保护和管理的前提基础,对改善区域生态系统结构,实现生态文明建设,提升人类福祉具有重要意义.以黄河流域县域为基本研究单元,通过测算2020年粮食生产、产水、固碳、土壤保持、生境质量以及休闲娱乐等6种典型生态系统服务供给和需求,进一步融合马斯洛需求层次理论对生态系统服务供需进行分层,最终利用象限法和耦合协调度模型划定黄河流域生态管理分区.研究结果表明:(1)2020年黄河流域六种生态系统服务的供需格局差异明显,生态系统服务供给在空间上呈现"南高北低"的分布格局,需求则呈现"东高西低"的分布格局,供需分布格局与区域生态用地以及人类活动有着密切关系.(2)综合生态系统服务供需受到人类对不同类型生态系统服务需求的差异性和层次性的影响,综合供给高值区分布在黄河流域南部生态本底较好的区县,综合需求高值区分布在郑州、西安、济南等核心城市及周边区县.(3)将黄河流域划分划定为五类生态管理分区:A生态潜力型分区,需要挖掘生态系统服务潜力,提高生态系统服务利用效率.B生态改善型分区,需要提高生态系统服务供给能力,改善生态环境质量.C生态保护型分区,需要加强生态保护和恢复,减少外来干扰.D生态调节型分区,需要维护生态环境,调整农业产业结构以实现环境、社会、经济和生态效益的统一.E生态协调型分区,需要平衡生态系统服务供需关系,协调经济社会发展和生态保护.研究结果可为黄河流域国土空间优化和生态系统服务管理与保护提供参考.

伴随城市人口快速聚集及人类活动加剧,城市生态环境质量及其对人类社会经济发展的支撑能力正在受到严重挑战,城市生态系统及其变化的研究越来越受到重视,国内外涌现出大量城市生态学长期监测工作,但相关监测方法的讨论还很少.在分析城市生态学长期监测类型和实践经验基础上,从城市面临的环境胁迫和建设管理需求出发,构建了城市生态学长期监测的"胁迫+需求-生态系统响应"总体思路框架;从科学上最基本和社会上最关心的城市生态系统要素、格局和过程着眼,提出城市生态学长期监测的7项内容(土地覆盖与利用、人居环境质量、生物多样性、生物质生产、水文过程、生物地球化学循环和物质代谢);并分析了城市生态学长期监测的4种方法(遥感监测、仪器监测、调查监测、公众科学监测),分析了城市生态学长期监测单元及其空间布局及监测频率.这将为我国城市生态学长期监测工作开展提供方法论基础和实践参考.

山西省在黄河流域总体生态格局中具有重要的战略地位.为深入研究2000-2020年黄河流域山西段生态环境的变化,选用MODIS遥感影像数据,基于绿度、湿度、干度和热度的主成分分析确定遥感生态指数(RSEI),对该区域生态环境质量的时空变化进行分析并探讨影响因素;同时,利用CA-Markov模型对2030年黄河流域山西段不同发展情景下生态环境进行模拟和预测.结果表明:RSEI在黄河流域山西段具有较好的适用性,可用于监测和评估其生态环境的时空变化特征.2000-2020年,黄河流域山西段以低生境质量区为主,其中,2000-2010年生态环境质量持续改善,而2010-2020年则有所退化;高生境质量区集中于山区,其自然条件优越、生物多样性丰富,低生态质量区主要分布在城市群集中的太原盆地及研究区北部采矿业发达的地区;在研究区的北部和中部,气候因子与生态环境质量呈负相关关系,而在高山区域二者呈正相关关系.3种发展情景下,2030年研究区的耕地、林地、水体和建设用地面积均较2020年有所增加;相较于自然发展情景和耕地保护情景,在以RSEI为限制因子的生态约束情景中,新增林地面积最多,而耕地和建设用地的扩张速率最低.研究结果可为黄河流域山西段的国土空间规划及生态环境保护提供参考.

扎西岗湿地是典型的高原草甸沼泽湿地,也是拉萨市重要的生态功能保护区.西藏特殊的气候与地形造成湿地生态环境极其脆弱,因此对西藏湿地的研究尤为重要.为准确评估扎西岗湿地土壤中重金属的污染现状及解析污染源,采集扎西岗湿地18个表层土壤样品,分析Cr、Ni、Zn、Pb、Cd、As和Hg7种重金属元素的含量,利用地累积指数(Igeo)和污染负荷指数(PLI)法评价污染情况,基于PCA分析,结合APCS-MLR模型,解析重金属的污染来源.结果表明:(1)扎西岗湿地表层土壤中Cr和Ni含量均低于西藏土壤背景值,其余5种重金属含量都存在不同程度的累积;与《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(GB 15618-2018)》的风险筛选值相比,除Cd和As有一定程度超标外,其他5种元素的测定值均未超标.(2)地累积指数表明,除Cd和Hg外,其他5种元素污染等级均为清洁(Igeo＜0);污染负荷指数评价表明,研究区整体PLI为1.44,属于轻微生态危害,两种评价均表明,Cd和Hg为研究区主要污染元素,应引起重视并加强日常监测.(3)扎西岗湿地土壤重金属来源主要为工业-交通混合源、自然源、农业-燃煤混合源,Ni、Zn、Pb、Cd和As主要来源于工业-交通混合源,Cr主要来源为自然源,Hg的来源主要受农业和燃煤等人类活动的影响.

吐鲁番市和哈密市是我国盐渍化危害最严重的地区之一,明晰其生态环境变化趋势和驱动机制对吐鲁番-哈密地区生态文明建设具有重要意义.基于Google earth engine(GEE)平台,筛选2005-2020年6-9月Landsat影像,选取绿度(SVAI)、湿度(Wet)、热度(LST)、干度(NDBSI)和盐度(NDSI)构建改进型遥感生态指数(SRSEI)对吐鲁番-哈密地区生态环境进行评估.结果表明:(1)SRSEI使用SAVI代替NDVI并加入盐度指标(NDSI),与RSEI相比有着更高的第一主成分贡献率,能更全面客观地评价吐鲁番-哈密地区生态环境质量.(2)时间尺度上,2005-2020年吐鲁番-哈密地区SRSEI先下降后上升,均值0.49,并在2020年均值达到0.5575,较差和良的面积占比变化显著,较差占比减少了 11.54％,良占比增加了 30.15％.且未来生态环境变化趋势还将以改善为主;空间尺度上,北部西山台原和中部莫钦乌拉山生态质量多为优和良,较差区域主要集中在南部噶顺戈壁.(3)年均降水量、年均气温和经济生产总值是驱动SRSEI变化的主要控制因子,q值均大于0.092;与单因子对生态环境影响力相比,双因子交互产生的影响力更强,年均降水量∩经济生产总值是驱动吐鲁番-哈密地区生态环境发生变化的最强交互因子.

沿海城市的经济快速发展和土地利用与海洋生态环境之间关系密切.陆海统筹的背景下,科学了解陆海生态环境质量演变和空间分布特征,探究两者的耦合协调关系对提升陆海生态安全统筹具有重要的实践意义.以中国沿海53个城市为例,采用"活力-组织-恢复力(VOR,Vitality-Organization-Resilience)"模型评价陆地生态系统健康状况,采用TOPSIS法通过构建指标体系评价海洋生态环境质量,采用耦合协调度模型分析陆海生态环境质量耦合协调水平,并提出相关建议.结果表明:1)2010-2020年沿海城市陆地生态系统健康呈现"北低南高"的分布格局,以杭州湾为主要分界线;2)2010-2020年沿海城市海洋生态环境质量呈现趋好的态势,海洋生态环境质量:沿东海经济区＜环渤海经济区＜沿黄海经济区＜沿南海经济区;3)2010-2020年沿海城市陆海生态环境质量耦合程度进一步加强,且南部城市协调度高于北部.研究为中国沿海地区陆海生态环境管理、因地制宜地开展生态修复工作提供科学依据,对陆海生态系统的健康协同发展具有重要意义.

为有效观测红树林植物群落—海水—沉积物复合生态环境系统,评价红树林湿地生态环境质量.基于广西山口和北仑河口 2 个红树林保护区内的植物群落样方调查、海水与沉积物监测分析数据,阐述了植物群落—海水—沉积物的基本结构特征;用主成分分析、多重典型相关权重系数排序、频次计数及专家知识判读等方法,渐进耦合优化出一套指标体系,拟合植物群落—海水—沉积物间的理想数量关系,验证群落关键指标耦合优化作用.结果表明:(1)非对称性的 49 项初始指标耦合优化成对称性的 24 项后,群落—海水—沉积物间由无典型相关性表现出显著或极显著典型相关性.3者间的典型相关性大小顺序为沉积物—海水(第一、二典型相关系数及其显著水平分别为C1=0.994,p=0.0001;C2=0.993,p=0.001)>沉积物—群落关系(C1=0.997,p=0.001,C2=0.0.984,p=0.008)>群落—海水关系(C1=0.987,p=0.042;C2=0.902,p=0.423).(2)群落作为水环境与沉积物间的有机生命系统,最大构件数对海水和沉积物有较理想的耦合优化作用,最大重要值对海水有明显耦合优化作用,最大胸径比总种数的耦合作用要突出.(3)均值内敛和样本增加可提高结构模型的典型相关显著性,结合专家知识判读法则可拓展结构模型,并提高典型相关系数值及其显著性水平.主成分分析—典型相关分析—专家知识判读的联合应用是很好的指标属性耦合优化方法,适用于复合生态系统的关联耦合及其生态环境质量评价.