维持良好的自然通风环境,是实现城市高品质生态环境的重要保证.统筹总体规划和地块城市设计层面,建立了基于通风路径与通风潜力、城市热岛和绿源、规划方案风环境和热环境评估的新区通风廊道规划方法,应用于河北雄安新区,提出了通风廊道规划策略.结果表明:(1)新区层面,以西南—东北向为主要通风路径,依托规划绿地、水体及开敞空间等,构建 6 条宽度 500 m以上的一级通风廊道,连通白洋淀气候补偿空间与起步区作用空间,提升新区整体通风能力;(2)新区起步区层面,结合其规划空间布局方案和所形成的高通风潜力带状空间,构建 17 条宽度 100 m以上的二级通风廊道,促进起步区内空气流通、城—淀间气流微循环、缓解城市热岛;(3)新区规划地块的建筑高度和密度宜分别控制在 45 m和 20%以内,白洋淀北岸和起步区南部地块则分别为 20 m和 15%以内,地块内不宜形成封闭的围合空间,建筑高度总体宜南低北高布局;(4)从城市总体空间形态、城市建筑空间形态和清洁空气源三方面,制定了有利于通风环境的城市空间形态设计指引,与通风廊道协同提升通风环境.

构建区域生态风险评价框架有助于清晰地识别、评估、模拟、预测与管理区域生态风险,进而为区域生态安全网络构建和生态安全格局保障提供支撑.雄安新区的建设,使该区域面临巨大的土地利用变化,对区域生态系统的结构和功能产生不可忽视的影响,洪涝和干旱灾害对雄安新区及其周边区域生态系统具有显著的威胁.以雄安新区为例,构建包含暴露-响应关系、人为源和自然源相结合的区域综合生态风险评价框架,分别对城市化和气候变化背景下的雄安新区土地利用变化、洪涝灾害、干旱灾害三类胁迫引起的区域生态风险进行了评价和预测,确定其生态风险空间分布特征及变化趋势.结果表明:(1)从时间序列上来看,由于气候变化导致洪涝、干旱等自然灾害的影响,加上雄安新区的土地利用变化,雄安新区的生态风险在2025年后有所上升,但有序的规划和良好的地类配置使得雄安新区起步区在2025年后生态风险程度下降;(2)从空间上看,雄安新区风险高值区主要集中在白洋淀区以西和以南,以及新区东北部部分区域.最后,从土地利用管理、洪涝和干旱灾害预防等角度提出了生态风险防控对策:(1)雄安新区应坚持对土地利用的合理规划和严格管理,切实防止土地的无序利用,密切关注景观生态风险程度较高地区的土地利用变化趋势,必要时进行土地整理工作;(2)雄安新区未来应主要关注常规洪水造成的生态风险,加固新安北堤,构建起步区洪涝灾害安全区域,并充分利用湿地实现蓄滞洪水和排涝功能;(3)雄安新区应重点关注北部区域干旱灾害生态风险防治工作,同时尽量保证白洋淀及周边河流水体的水位,保持湿地生态系统健康.

附着藻类是湖泊中主要的生产者,尤其是草型湖泊.但与浮游藻类相比,针对附着藻类初级生产的研究还相对较少.采用原位调查与实验模拟相结合的方法测定2014-2015年间白洋淀附植藻类和附泥藻类的现存量和初级生产力,并对附着藻类初级生产与白洋淀水体理化参数的关系进行分析.结果表明,不同采样季节的附植藻类和附泥藻类的叶绿素a分别为34.83—245.22μg/cm2和26.08-297.40μg/cm2,无灰干重分别为0.46-5.21 g/m2和0.61-5.81g/m2.两种附着藻类的生物量都在8月最高,4月和11月最低.空间分布上,南刘庄、府河入口的附着藻类生物量显著高于采蒲台和枣林庄.白洋淀附植藻类和附泥藻类的年均总初级生产分别为494.20mgCm-2 d-1和474.45mgC m-2 d-1,呼吸速率为522.63mgC m-2 d-1和508.98mgC m-2 d-1,净初级生产为-28.44mgC m-2 d-1和-34.52mgC m-2 d-1.白洋淀附着藻类初级生产力具有明显的时空分布规律,8月最高,6月次之,4月和11月最低,空间分布呈自西向东递减的趋势,在府河入淀口和南刘庄处最高,枣林庄和采蒲台最低.水质较好的区域的净初级生产力为正值,表明这些区域附着藻类以自养型群落为主,水质较差区域的净初级生产力为负值,则该区域以异养型群落为主.运用冗余分析法(RDA)探讨附着藻类与水质因子之间的关系,并采用向前引入法对水质因子进行逐步筛选,MonteCarlo置换检验结果显示,总磷、浮游植物叶绿素a、高锰酸盐指数、氨氮、水温、透明度、溶解氧和氮磷比是影响附着藻类生物量和初级生产的关键水质因子.附着藻类的总初级生产与水体富营养化程度呈正相关关系.

国际湖沼学的长期研究发现,一个完整的湖泊生态系统应包括底栖食物网和浮游食物网,而营养条件变化会显著改变浅水湖泊中底栖-浮游食物网的结构和功能.为了明晰富营养化对浅水湖泊底栖-浮游耦合食物网结构和功能的影响,以浅水草型湖泊——白洋淀为研究区,运用野外监测和ECOSIM与ECOPATH (EwE)模型相结合方法,构建白洋淀底栖-浮游耦合食物网的概念模型,模拟1982-2011年间富营养化对白洋淀底栖路径和浮游路径的结构和功能影响:(1)野外监测的结果表明,从1999年至今白洋淀一直处于富营养化状态;(2)EwE模型模拟结果表明1982-2006年,总生物量呈下降趋势,下降比例达66.38％;能流路径从以底栖路径为主转变为以浮游路径为主;(3)运用Pearson相关分析,结果表明:浮游植物与TN(r=0.67,P＜0.01)和TP(r=0.37,P＜0.05)呈显著正相关,而底栖藻类和大型沉水植物与TN(r=0.77,P＜0.01;r=0.67,P＜0.01)和TP(r=0.54,P＜0.01;r=0.36,P＜0.05)呈显著负相关.富营养化是白洋淀底栖初级和次级生产力向浮游初级和次级生产力转变的主要驱动力.采用科学的方法准确评估富营养化对湖泊底栖-浮游耦合食物网结构和功能的影响,可为湖泊生态系统管理提供技术和方法支持.

水文连通性是表征湿地格局和功能稳定性的重要指标,连通性的降低通常意味着湿地生态功能的退化,内部能量流动和养分循环的扰乱.选取京津冀最具典型性的白洋淀湿地为案例,将形态学空间格局分析模型(MSPA,Morphological Spatial Pattern Analysis)与连通性指数(IIC,Integral Index of Connectivity;PC,Probability of Connectivity)相结合,从时空两方面分析了白洋淀湿地水文连通性的变化,总结出水文连通性变化的空间形态演变规律.结果表明,1990-2015年间,白洋淀湿地整体连通性较差,以2005年为节点呈现先降低后逐步恢复的趋势;根据MSPA功能类型的变化,将白洋淀湿地空间形态演变分为消退期与恢复期两个阶段.消退期主要表现为核心斑块逐步分裂为分支、环岛、桥接、孤岛等细碎斑块,然后逐渐消退的过程;恢复期各类型主要表现为核心湿地面积逐渐增加,分支向桥接转变的过程.其中核心湿地的面积由1990年的8974.90 hm2,最低下降到2005年2092.97 hm2,到2015年又恢复到4122.14 hm2.整体而言,核心湿地的变化对白洋淀湿地水文连通性变化起主导作用.白洋淀湿地水文连通性降低的影响因素主要有上游补给水量的多少,土地利用变化以及气候变化等因素.研究将MSPA模型与连通性指数相结合的方法,能较好揭示湿地水文连通性变化过程中水文形态组织和运行变化的规律,可为其他地区湿地相关研究提供方法上的借鉴.

生态安全是人类生活的基本保障,快速城镇化致使大型生态源地破碎化、岛屿化,生态环境问题日益严重.构建生态网络不仅能加强生态源地间的连通性,完善生态功能,还能提高生态系统的综合能力,改善恶化的生态环境问题.以京津冀为研究区,基于地理空间分析技术确定京津冀生态源地,对研究区内的林地、湿地、草地,结合生态红线等进行区域叠加从而完成源地提取;基于最小成本路径方法,考虑土地利用及高程影响因子,提取京津冀城市群生态廊道,分析统计廊道分布情况;结合重力模型与重要生态源地连通性筛选出京津冀重要生态廊道,叠加现有国道、河流构建生态网络,对重要生态节点进行分析.研究结果表明,生态源地面积占研究区总面积比例为21.76％,林地、湿地、草地面积占总生态源地面积分别为82.78％,11.05％,6.17％;不同地貌区域生态源地类型不同,林地主要分布在山区,湿地主要分布在平原区域,草地主要分布在研究区西北部;景观成本值平原区域高于草原和山区,北京、天津、石家庄城区及周边景观成本值最高;采用最小成本路径模型提取廊道579条,其中张家口、承德区域生态网络较好,平原区域生态源地及生态节点缺失较为严重.最后,对北京、天津、白洋淀、衡水湖等重点生态区域提出修复和保护意见,为京津冀城市群发展提供参考.此外,本研究对其他地区生态网络的构建提供理论依据与技术支持.

雄安新区是继深圳和浦东之后中国又一新特区.鸟类是生物群落中最为活跃的成分之一,常被作为生态环境的重要指示物种.对一座已经确定并即将高速发展的城市的鸟类本底资源开展调查,有助于了解鸟类对城市化进程的适应性进化.为此,我们于2017年8月和2018年2月对雄安新区的鸟类资源进行了调查,野外共记录到鸟类72种,分属15目36科.其中,优势种2种,常见种9种,偶见种61种;留鸟26种,夏候鸟31种,冬候鸟8种,旅鸟7种;属广布种18种,东洋界17种,古北界37种;列入国家Ⅰ级重点保护鸟类1种,Ⅱ级重点保护的鸟类5种;列入CITES公约附录Ⅱ的鸟种3种.调查结果表明,雄安新区的夏季鸟类种类相对较多,鸟类多样性以白洋淀南、北两片区域较为丰富.由于以往对雄安新区的鸟类资源调查很少,建议在城市开发的过程中进一步加强当地本底生物资源的调查与保护.

为了筛选出适宜修复白洋淀镉(Cd)污染水体的沉水植物,该研究通过室内模拟试验,分析了四种沉水植物黑藻、狐尾藻、金鱼藻和菹草对Cd的耐受性及对底泥Cd的富集和迁移能力.结果表明:(1)通过毒性测试研究,Cd对黑藻、狐尾藻、金鱼藻及菹草的4 d?EC50(半数抑制浓度)分别为0.51、0.81、0.03、0.12 mg·L?1,狐尾藻对Cd的耐性最强,黑藻次之,金鱼藻对Cd的耐性最低;四种沉水植物对Cd的最大富集量分别为27.89、15.28、22.54、32.74 g·kg?1,菹草对Cd的富集能力最强,黑藻次之,狐尾藻对Cd的富集能力最低.(2)通过Cd污染底泥修复研究,黑藻、狐尾藻和菹草体内Cd富集量整体表现为根>叶片和茎(P<0.05);地上部、根对Cd的富集能力分别表现为黑藻>菹草>狐尾藻,菹草>黑藻>狐尾藻;三种沉水植物对Cd的迁移能力则表现为黑藻>狐尾藻>菹草.总之,黑藻对底泥中Cd富集和迁移能力均较强,且耐性较高,是最适合修复白洋淀Cd污染水体的沉水植物.

[目的]外来物种在入侵地的扩张蔓延是其造成危害的关键.南水北调工程可为已入侵外来物种的进一步扩张蔓延提供通道和驱动力.风险评估可为预防入侵植物通过该途径的扩散蔓延提供依据.[方法]以国家重点管理外来入侵物种名录中的入侵植物为研究对象,根据生物入侵的发生过程(传入、定殖、扩散、危害)构建了包括4个层次29个指标的外来物种入侵综合风险评估的指标体系,规范了风险指数的计算方法,系统评估了24种入侵植物沿南水北调输水通道向北扩散而入侵京津冀受水区的风险.[结果]紫茎泽兰和互花米草的入侵风险值(R)相对较低(R<0.6),其余22种入侵植物的风险值均较高(R>0.6),其中,喜旱莲子草、凤眼莲和大薸3种外来水生植物的入侵风险等级最高(R>0.8).[结论]南水北调工程可能会促进入侵植物向北扩张蔓延并最终入侵京津冀受水区.建议尽早开展监测预警工作,以控制入侵物种随南水北调工程的扩张蔓延,进而阻止或降低其对京津冀尤其是华北最大水源地——白洋淀和雄安新区生态环境的威胁.

城镇化建设的持续推进给生态环境带来的压力日益增加,多方位、客观、准确、快速测算区域生态环境质量是生态学研究的一个重点.本研究从绿度、湿度、热度、干度4方面分别提取了归一化植被指数(NDVI)、湿度指数(WET)、地表温度(LST)、归一化建筑-土壤指数(NDBSI)4个分量指标,采用基于ENVI平台的主成分分析技术集成所选指标,基于新型遥感生态指数(RSEI)对1995-2015年雄安新区生态质量进行评估.结果表明:1995、2004和2015年,雄安新区的RSEI均值分别为0.724、0.710、0.682,生态质量总体呈下降趋势;1995-2015年间,研究区RSEI主要由4、5级向1、2、3级转变,生态质量改善和恶化的面积分别占总面积的8.9％和20.9％,生态改善区域主要位于雄县东部和南部,主要原因在于该区域大面积的林地和园地受到当地政府的高度重视和严格保护,生态质量恶化区域主要位于城镇外围以及白洋淀周边,原因在于白洋淀水域面积的锐减和城市化的不断推进;RSEI与各分量指标的平均相关系数为0.804,均高于各分量指标间的平均相关系数,表明RSEI能较好地综合各分量指标信息,全面准确反映研究区生态质量状况.