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气候变化背景下黑河流域“三生”空间转型对生态环境质量的影响

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北京大学学报（自然科学版） 2024年第3期60卷 528-538页

作者：邹易赵一阳蒙吉军北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

选择中国西北干旱区黑河流域为研究对象,以ArcGIS10.6和Mathematica 8.0为研究平台,分析1990—2020年“三生”空间转型的时空格局,结合植被指数(NDVI)和土壤盐度指数(SI)分析生态环境质量的时空变化,通过建立混合效应模型与归因分析模型... 详细信息

选择中国西北干旱区黑河流域为研究对象,以ArcGIS10.6和Mathematica 8.0为研究平台,分析1990—2020年“三生”空间转型的时空格局,结合植被指数(NDVI)和土壤盐度指数(SI)分析生态环境质量的时空变化,通过建立混合效应模型与归因分析模型,分离气候变化背景下“三生”空间显性与隐性转型对生态环境质量变化的贡献,得到如下结果。1)黑河流域强弱生态空间各占28.12%和65%,生活和生产空间仅占6.88%;30年间生活和生产空间各增长0.32%和0.96%,强弱生态空间之间转换频繁(72.8%)。生态环境质量变化以2000年为转折点,由下降变为持续好转趋势。2)“三生”空间显性转型和气候变化对生态环境质量变化的贡献分别为39.8%和36.6%,降水对生产与生活空间的生态环境有主要贡献,气温则对生态空间环境质量存在非线性影响,隐性转型对生态环境变化的贡献率为23.6%。3)“三生”空间转型对生态环境的空间异质性影响更强,而气候变化对生态环境的时间异质性影响更强,中游地区生态环境质量同时受显性与隐性转型影响,下游则主要受隐性转型影响。研究结果可为黑河流域的国土空间优化和生态系统管理提供科学依据。

关键词： “三生”空间变化气候变化生态环境质量混合效应模型黑河流域

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从人群到分子:内分泌干扰混合物对子代的不利影响

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科学通报 2024年第6期69卷 648-650页

作者：申心铭徐晨珂胡建英北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

人类在日常生活中不可避免接触各种化学物质,一些化学物质在极低浓度下干扰人类内分泌系统的正常功能如激素稳态而引起各种健康影响,这类物质被称为内分泌干扰物(endocrine-disrupting chemicals,EDC).已经有不少研究发现,单一EDC的暴... 详细信息

人类在日常生活中不可避免接触各种化学物质,一些化学物质在极低浓度下干扰人类内分泌系统的正常功能如激素稳态而引起各种健康影响,这类物质被称为内分泌干扰物(endocrine-disrupting chemicals,EDC).已经有不少研究发现,单一EDC的暴露与各种重大疾病和发育障碍(包括神经发育障碍)相关联[1].

关键词：化学物质内分泌系统发育障碍内分泌干扰物重大疾病极低浓度 EDC

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土壤溶解性有机碳对气候变暖的响应研究进展

北京大学学报（自然科学版） 2024年第4期60卷 758-766页

作者：秦文宽李晓杰王旭东朱彪北京大学城市与环境学院生态研究中心地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

针对土壤溶解性有机碳(DOC)特性及其在气候变暖背景下的响应机制这一土壤碳循环研究的关键问题进行综述。首先阐述土壤DOC的特性,并总结其采集和测定方法。土壤DOC主要来源于土壤有机碳的溶解、植物根系和微生物分泌物与残体转化等过程... 详细信息

针对土壤溶解性有机碳(DOC)特性及其在气候变暖背景下的响应机制这一土壤碳循环研究的关键问题进行综述。首先阐述土壤DOC的特性,并总结其采集和测定方法。土壤DOC主要来源于土壤有机碳的溶解、植物根系和微生物分泌物与残体转化等过程,其浓度和组成往往随土层深度和时间发生变化。多种采样方法(如负压法)与分析手段(如傅里叶变换离子共振回旋质谱仪)用于探讨土壤DOC对增温的响应及其机制。进一步梳理有关植物、微生物及土壤性质对土壤DOC特性的影响及其机制的文献,认为增温不仅能直接改变土壤DOC的浓度,还可以通过影响植物、微生物群落以及土壤理化性质等因素,间接地改变土壤DOC的特性。未来的研究中应加强对土壤溶解性有机碳的土层迁移与时间动态的关注,以便完善土壤碳模型,提升未来气候变暖情景下全球碳循环过程变化的预测精度。

关键词：土壤溶解性有机碳土壤碳循环植物–土壤–微生物气候变暖

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基于全球遥感产品的森林概念协同

地理学报 2024年第5期79卷 1115-1128页

作者：胡涛彭建董建权肖善才夏沛北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871 北京林业大学园林学院北京100083

森林的准确界定和高精度森林遥感数据产品是监测和评估森林变化的重要基础。目前存在多种森林定义,基于不同定义的全球森林遥感产品亦层出不穷。本文基于土地利用和土地覆被视角,梳理不同国际环境及林业组织对森林的定义,从生长方式、... 详细信息

森林的准确界定和高精度森林遥感数据产品是监测和评估森林变化的重要基础。目前存在多种森林定义,基于不同定义的全球森林遥感产品亦层出不穷。本文基于土地利用和土地覆被视角,梳理不同国际环境及林业组织对森林的定义,从生长方式、林龄和郁闭度3个方面开展森林分类,梳理从单一传感器到光学与微波遥感融合的森林遥感数据集演化。从森林要素阈值、分类详尽程度和空间分辨率3个方面对比不同遥感数据集的森林定义差异,并基于验证样本、区域精度差异及数据一致性总结产品精度验证不足。认为现有森林遥感数据集的定义及精度差异制约了数据使用者对于森林变化监测。未来应基于“视角—要素—阈值”森林定义框架进一步协同森林定义,减少由于森林定义要素阈值差异导致的面积估计偏差;结合多源遥感数据及深度学习方法开发精细化森林遥感数据,并关注不同林种识别;建设森林遥感数据共享平台,通过地图可视化方式向数据使用者展示全球森林遥感数据定义、时空分辨率及在不同地区的数据精度,明晰多源森林遥感产品适用范围,提升数据可使用性。

关键词：森林定义森林遥感数据产品精度验证适用范围

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云南省碳排放时空演变特征及影响因素分析

中国环境科学 2024年

作者：王巧玲李双成北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室

研究碳排放的时空特征及其驱动因素对于实现“双碳”目标至关重要.本研究运用莫兰指数分析和冷热点分析方法，明晰了云南省2000-2021年碳排放的时空演变规律；采用随机森林模型，识别了云南省16个州市的关键社会经济影响因素.研究发现... 详细信息

研究碳排放的时空特征及其驱动因素对于实现“双碳”目标至关重要.本研究运用莫兰指数分析和冷热点分析方法，明晰了云南省2000-2021年碳排放的时空演变规律；采用随机森林模型，识别了云南省16个州市的关键社会经济影响因素.研究发现，云南省没有明显的碳排放低值区域，排放值普遍接近平均值，在空间分布上较为均匀.在研究时段内，热点区域较为稳定，呈现明显的空间聚集效应.进一步分析发现，工业增加值、能源消费、人口数量和GDP 是影响碳排放的主要因素.研究结果可为制定区域碳中和路线图和实施差异化碳减排决策以及低碳绿色发展提供依据.

关键词：碳排放时空演变特征影响因子随机森林模型云南省

10年氮磷添加对海南尖峰岭热带雨林优势植物叶片非结构性碳水化合物的影响

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植物生态学报 2024年第6期48卷 690-700页

作者：俞庆水倪晓凤吉成均朱江玲唐志尧方精云北京大学城市与环境学院生态研究中心地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

非结构性碳水化合物(NSCs)包括淀粉和可溶性糖,两者之间的相互转化可以增强植物对环境胁迫的抵抗力。热带雨林在陆地生态系统碳库和缓解气候变化中占有重要地位,同时也是大气氮磷沉降的热点区域。目前,热带雨林原始林和次生林优势植物叶... 详细信息

非结构性碳水化合物(NSCs)包括淀粉和可溶性糖,两者之间的相互转化可以增强植物对环境胁迫的抵抗力。热带雨林在陆地生态系统碳库和缓解气候变化中占有重要地位,同时也是大气氮磷沉降的热点区域。目前,热带雨林原始林和次生林优势植物叶片NSCs对长期氮磷输入的响应尚不清楚。该研究基于海南尖峰岭原始林和次生林10年的氮磷添加实验,探究长期氮磷输入对两种森林各8个物种叶片NSCs的影响,并分析叶片性状、光合作用参数和土壤养分含量与NSCs的关系。研究结果表明,次生林优势植物叶片相对于原始林优势植物叶片有更高的可溶性糖和NSCs含量。低氮添加显著降低了原始林优势植物叶片淀粉的含量,磷添加显著增加了原始林优势植物叶片可溶性糖的含量,氮磷同时添加提高了原始林优势植物可溶性糖与淀粉的比值,而氮磷添加对次生林优势植物叶片NSCs含量均无显著影响。两种森林8个物种的叶片NSCs含量均与叶片pH和比叶面积负相关,而与叶片碳含量、光合速率和光合氮利用效率正相关。次生林土壤有效氮含量、总磷含量与叶片NSCs含量显著正相关。上述结果表明热带雨林优势植物叶片NSCs受到叶片性状和土壤养分的综合影响。该研究从叶片碳经济角度揭示了原始林优势植物相对于次生林优势植物对大气氮磷沉降的响应更敏感,并呼吁加强对热带原始雨林的保护。

关键词：热带雨林次生林氮沉降磷沉降非结构性碳水化合物

塞罕坝不同林龄华北落叶松人工林的林下植物叶解剖特征及其氮添加响应

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林业科学 2024年

作者：张孝琰倪晓凤蔡琼吉成均北京大学城市与环境学院北京大学地表过程分析模拟教育部重点实验室

【目的】人工林林下植物在维持人工林群落的结构和功能方面具有重要作用，研究林下植物形态结构随氮添加的变化有助于深入理解林下植物对环境变化的响应与适应机制。【方法】本研究利用植物制片技术，比较了塞罕坝人工林基地不同林龄（... 详细信息

【目的】人工林林下植物在维持人工林群落的结构和功能方面具有重要作用，研究林下植物形态结构随氮添加的变化有助于深入理解林下植物对环境变化的响应与适应机制。【方法】本研究利用植物制片技术，比较了塞罕坝人工林基地不同林龄（幼龄林、中龄林、近熟林）样地的优势林下植物的叶片解剖特征可塑性及其对不同氮添加处理(0、20、50 kg·hm-2a-1)的响应，并探讨了不同氮处理条件下林下植物叶片解剖特征之间相关关系的变化。【主要结果】结果表明：1)林下植物不同叶片解剖特征的可塑性指数存在一定的规律，栅栏组织厚度、下表皮厚度等相对稳定，而海绵组织厚度较为敏感。2)氮添加对林下植物9个叶解剖特征皆无显著影响（P>0.05），但对各叶解剖特征间的相关关系多有显著影响；相比低氮添加，高氮添加增强了叶片厚度相关指标间的关系，但削弱了维管组织相关指标间的关系。3)幼龄林的林下植物叶解剖特征基础数值显著高于中龄林和近熟林，而中龄林和近熟林的林下植物各叶解剖特征差异不明显；幼龄林的林下植物叶片厚度相关指标受到氮添加促进，而维管组织相关指标表现出受抑制效果；近熟林与幼龄林相反，叶片厚度相关指标受到氮添加抑制，而维管组织相关指标受到促进；中龄林的林下植物叶解剖特征对氮添加的响应程度最高且多为正响应。【结论】本研究表明，不同林龄样地的林下植物的叶片厚度相关指标和维管组织相关指标对外源氮添加可能采取不同的适应策略，在解读植物响应适应机制时需针对不同情况予以区分考虑。

关键词：叶解剖特征氮添加华北落叶松人工林林龄林下植物

基于SWAT模型的黑河中游蓝绿水安全时空变化分析

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生态学报 2024年第15期44卷 6473-6486页

作者：韩子言蒙吉军邹易北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

蓝水和绿水是淡水资源循环的两个组成部分,反映了人类活动和生态系统可利用水资源,用来评估区域水资源的安全状况,优化区域水资源管理。然而,目前对于同时揭示蓝绿水资源安全之间潜在联系的空间规律的研究还较为缺乏。地处西北内陆干旱... 详细信息

蓝水和绿水是淡水资源循环的两个组成部分,反映了人类活动和生态系统可利用水资源,用来评估区域水资源的安全状况,优化区域水资源管理。然而,目前对于同时揭示蓝绿水资源安全之间潜在联系的空间规律的研究还较为缺乏。地处西北内陆干旱区的黑河中游的生态环境保护和社会经济发展之间的用水矛盾日益加剧,导致水资源供需关系渐趋紧张,影响区域可持续发展。以黑河中游为研究区,采取多源地理数据,基于SWAT模型分析了黑河中游2000—2020年期间子流域尺度上蓝水和绿水资源的可用性,进而结合用水需求,定量评估了蓝水资源和绿水资源安全的时空变化。结果表明:(1)率定期和验证期R2与NSE均>0.7,说明观测径流与模拟径流之间一致性较好,构建的SWAT模型在蓝绿水安全研究中较为可靠。(2)黑河中游的年平均绿水资源量是蓝水资源量的4倍,是该地区的主要水资源。从空间分布来看,蓝绿水资源的空间分布具有较大的差异性,蓝水资源大多分布于南部林草地和干流两侧的农田灌区,而绿水从南部向北部呈现递减趋势(2)由于水资源供给和需求的空间不匹配,蓝水资源的安全性较低,不安全地区位于中部农田集中区,而绿水资源安全性较高且整体较为稳定,空间差异不大。研究结果可为区域水资源持续管理提供参考。

关键词：蓝水绿水水安全 SWAT模型黑河中游

“双碳”目标下的中国可再生能源发展:机遇与挑战

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气候与环境研究 2024年第3期29卷 390-398页

作者：李双成王巧玲刘迎陆北京大学城市与环境学院/地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

在回顾国内外有关可再生能源碳排放效应及其对碳中和作用研究进展的基础上,分析了可再生能源发展面临的机遇和挑战,最后提出了发展路径和对策。研究认为,为保持可再生能源的健康持续发展,承担起实现“碳中和”的历史使命,应当加强顶层设... 详细信息

在回顾国内外有关可再生能源碳排放效应及其对碳中和作用研究进展的基础上,分析了可再生能源发展面临的机遇和挑战,最后提出了发展路径和对策。研究认为,为保持可再生能源的健康持续发展,承担起实现“碳中和”的历史使命,应当加强顶层设计,在发展规模、发展时序、空间布局和政策协调方面精心谋划;智慧电网、多元化储能、产业融合等协同发展,多种措施并举系统性解决可再生能源发电消纳问题;统筹协调可再生能源设施的用地、用海指标与布局,消除与基本农田保护和生态红线管控方面的矛盾;重视新能源发展中的气候与生态环境效应,通过科技进步、合理规划与管理实现可再生能源发展与生态保护的“双赢”。

关键词：可再生能源 “双碳”目标机遇与挑战发展途径