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基于多尺度生态系统服务供需的大都市区生态安全格局构建与优化

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生态学报 2024年

作者：张艺玟张淑怡朱泓恺赵铖钰王雅葳王玥刘敏华东师范大学生态与环境科学学院上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室自然资源部大都市区国土空间生态修复工程技术创新中心全球城市生态与可持续发展研究所

以平衡生态系统服务供需为抓手构建生态安全格局对实现生态安全、提升人类福祉具有重要意义。以高度城市化的大都市区———上海市为研究区域，运用InVEST模型、生态系统服务供需比（ESDR）、耦合协调度（CCD）和最小累积阻力（MCR）模... 详细信息

以平衡生态系统服务供需为抓手构建生态安全格局对实现生态安全、提升人类福祉具有重要意义。以高度城市化的大都市区———上海市为研究区域，运用InVEST模型、生态系统服务供需比（ESDR）、耦合协调度（CCD）和最小累积阻力（MCR）模型等方法，探究上海市生态系统服务供需关系及尺度效应特征，构建基于供需匹配和耦合协调关系的生态安全格局优化模式。结果表明：（1）上海市生态系统服务供给和需求均存在显著空间分异，高供给区主要分布在林地、耕地和水体资源丰富的郊区，高需求区集中在人口稠密的中心城区。（2）上海市ESDR和CCD的空间分异具有明显的尺度依赖性，1500 m网格尺度和街镇尺度分别反映研究区内部细节性和整体的供需状况，可作为生态安全格局构建优化的参考尺度。（3）由综合生态系统服务供给和供需比共同确定生态源地的空间位置，共识别上海市生态源地275个，总面积为303.54 km2，密集分布于城市西部和北部，472条生态廊道总长度为3252.35 km，呈网状分布，338个生态夹点和411.84 km2的生态障碍点主要分布在中心城区以外区域。（4）基于街镇尺度上的生态系统服务供需关系，上海市221个街镇可分为生态协调区（55个）、生态保育区（89个）、生态改良区（24个）、生态控制区（33个）和生态修复区（20个）。研究工作可丰富尺度效应相关理论，为城市化区域开展生态保护修复实践和管理提供借鉴和参考。

关键词：生态系统服务供需尺度效应生态安全格局生态管理分区上海市

微生物电解池催化CO_(2)电转化为甲烷:影响因素、电子传递和展望

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环境化学 2024年第2期43卷 393-404页

作者：王佳懿陆雪琴甄广印华东师范大学生态与环境科学学院上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室上海200241 上海有机固废生物转化工程技术研究中心上海200241 上海污染控制与生态安全研究院上海200092 自然资源部大都市区国土空间生态修复工程技术创新中心上海200062 崇明生态研究院上海200062

化石燃料作为能源供应的主要来源,燃烧导致大量CO_(2)的释放和温室效应,CO_(2)的捕获和再利用越来越受到人们的关注.微生物电解池(MEC)作为一种新的CO_(2)再利用技术,可通过将电活性微生物与电化学刺激相结合,将CO_(2)通过生物电化学作... 详细信息

化石燃料作为能源供应的主要来源,燃烧导致大量CO_(2)的释放和温室效应,CO_(2)的捕获和再利用越来越受到人们的关注.微生物电解池(MEC)作为一种新的CO_(2)再利用技术,可通过将电活性微生物与电化学刺激相结合,将CO_(2)通过生物电化学作用回收为低碳燃料(如CH_(4)),从而实现CO_(2)固定和能量回收.尽管近年来MEC领域有较多研究,但仍然存在许多问题阻碍了该技术的规模化和产业化.本文梳理了CO_(2)电化学产甲烷的工作原理、性能影响的关键因素、生物阴极电活性功能微生物及其胞外电子传递机制、电催化耦合技术的最新研究进展,提出了MEC辅助CO_(2)电甲烷化技术的未来研究需求和挑战.

关键词：微生物电解池(MEC) CO_(2)电甲烷化阴极材料电活性功能菌胞外电子传递机制

人工湿地技术对水源地雨水径流污染阻控的应用研究

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华东师范大学学报（自然科学版） 2024年第1期 50-57,156页

作者：刘婷朱雯淅曹承进王迪芳都皓辰李梦茁黄民生何岩张亚婷李心童华东师范大学生态与环境科学学院上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室上海200241 自然资源部大都市区国土空间生态修复工程技术创新中心上海200062 上海有机固废生物转化工程技术研究中心上海200241 崇明生态研究院上海202162

设置了不同基质(砾石、加气混凝土)及是否种植美人蕉的不同人工湿地结构,通过小试实验对比各个工况对雨水径流污染的阻控效果.研究发现,加气混凝土与种植美人蕉的人工湿地组合成本略高(4.20元/工况),较其余工况高出1.00~2.90元/工况,但... 详细信息

设置了不同基质(砾石、加气混凝土)及是否种植美人蕉的不同人工湿地结构,通过小试实验对比各个工况对雨水径流污染的阻控效果.研究发现,加气混凝土与种植美人蕉的人工湿地组合成本略高(4.20元/工况),较其余工况高出1.00~2.90元/工况,但在运行的两个周期(交替运行30 h,落干48 h)内,NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、TN、PO_(4)^(3-)、TP和COD_(Cr)的平均去除率分别为73.3%、47.0%、85.4%、56.4%、76.0%和65.5%,平均高出其余工况10.9%~18.8%,效果最优,性价比最高,适于推广应用.

关键词：饮用水源地雨水径流污染人工湿地面源污染供水安全

滨海湿地土壤种子库及其在生态恢复中的潜在价值

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生物学教学 2024年第3期49卷 2-5页

作者：贾鹏贾静李德志国家海洋环境监测中心大连116023 华东师范大学生态与环境科学学院/上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室上海200241 崇明生态研究院上海202162 自然资源部大都市区国土空间生态修复工程技术创新中心上海200062

滨海湿地是海陆相互作用下形成的特殊生态系统,对其群落更新机制的理解,有助于维护湿地生态系统的稳定和持续发展。土壤种子库是群落潜在更新能力的重要组成部分,可以通过“储藏效应”缓冲外界对生态系统的干扰,对保护物种多样性和维持... 详细信息

滨海湿地是海陆相互作用下形成的特殊生态系统,对其群落更新机制的理解,有助于维护湿地生态系统的稳定和持续发展。土壤种子库是群落潜在更新能力的重要组成部分,可以通过“储藏效应”缓冲外界对生态系统的干扰,对保护物种多样性和维持群落稳定性具有重要价值。本文在阐明土壤种子库形成机制和功能特征的基础上,从土壤种子库的分布格局、与地上植被以及与环境条件之间的关系等方面,阐述了湿地土壤种子库的研究现状,以及土壤种子库在滨海湿地生态系统中的重要地位和存在意义;提出将入侵种影响下的野外自然群落研究和土壤种子库结构研究相结合,深入了解群落更新能力、预测群落未来可能的发展趋势,为全球变化背景下开展被入侵湿地生态系统恢复的教学及探究活动提供科学依据。

关键词：物种入侵群落更新生态恢复

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上海市盈浦街道生态资产核算与变化分析

华东师范大学学报（自然科学版） 2024年第4期 137-149页

作者：张谌汤志陆衍李蕊过仲阳华东师范大学地理信息科学教育部重点实验室上海200241 华东师范大学地理科学学院上海200241 自然资源部超大城市自然资源时空大数据分析应用重点实验室上海200241 自然资源部大都市区国土空间生态修复工程技术创新中心上海200003 上海市规划和自然资源局上海市建设用地和土地整理事务中心上海200003

以上海市青浦区盈浦街道为例,基于历史航空影像数据对区域生态资产进行调查,通过生态资产损益表和相关分析等方法研究了2000—2021年盈浦街道生态资产变化趋势及原因.结果表明:2021年盈浦街道生态资产存量以耕地、湿地和草地为主,质量... 详细信息

以上海市青浦区盈浦街道为例,基于历史航空影像数据对区域生态资产进行调查,通过生态资产损益表和相关分析等方法研究了2000—2021年盈浦街道生态资产变化趋势及原因.结果表明:2021年盈浦街道生态资产存量以耕地、湿地和草地为主,质量等级总体为中级;流量总价值为9.39×10^(6)元,以水源涵养和废物处理价值为主.2000—2021年期间,盈浦街道生态资产总量呈显著下降趋势,存量和流量分别下降了33.07%和22.97%.城镇建设导致耕地生态资产迅速缩减是盈浦街道生态资产存量下降的主要因素,退耕还林和退耕还草是盈浦街道林地和草地生态资产大幅增加的关键原因.盈浦街道生态资产流量价值与夜间灯光强度、人口数量、国内生产总值、地表温度和高程呈负相关关系(p<0.001),与坡度呈正相关关系(p<0.001).

关键词：生态资产存量流量相关分析盈浦街道

城镇中小规模污水处理厂碳排放分析及碳削减对策

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环境科学 2024年

作者：张翔宇范业弘朱晗彬韦政张一璠杨阿明顾敦罡何岩自然资源部大都市区国土空间生态修复工程技术创新中心上海同济环境工程科技有限公司上海嘉定新城污水处理有限公司上海复旦水务工程技术有限公司华东师范大学生态与环境科学学院上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室上海有机固废生物转化工程技术研究中心上海工程技术大学化学化工学院崇明生态研究院

基于2022年11座城镇中小规模污水厂全年数据，从污水处理全过程角度系统分析了3种典型工艺(AAO、MSBR和氧化沟)的碳排放，并采用偏最小二乘法结构方程模型(PLS-SEM)研究了不同进水特征(TP、TN、BOD5、COD、进水量和碳氮比)对碳排放的影... 详细信息

基于2022年11座城镇中小规模污水厂全年数据，从污水处理全过程角度系统分析了3种典型工艺(AAO、MSBR和氧化沟)的碳排放，并采用偏最小二乘法结构方程模型(PLS-SEM)研究了不同进水特征(TP、TN、BOD5、COD、进水量和碳氮比)对碳排放的影响作用.结果表明，间接碳排放占中小规模污水厂总碳排放的主导地位(69.5%)，电耗碳排放是最大的来源(43.1%)；MSBR工艺的评价碳排放强度[(0.363±0.007)kg·m-3] 低于AAO工艺[(0.439±0.099)kg·m-3]和氧化沟工艺[(0.396±0.025)kg·m-3]，具有更优的低碳运行水平.中小规模污水厂各部分碳排放强度占比依次为：生物处理(58.7%)>污泥脱水+除臭(17.9%)>深度处理(17.3%)>预处理(6.1%).其中生物处理部分分别占3种工艺的51.5%、53.9%和73.1%.另外，进水COD质量浓度和碳氮比分别对直接碳排放(N2O和CH4)有显著正向影响(路径系数为0.584和0.5)和显著负向影响(路径系数为-0.416)；进水TN、BOD5和TP质量浓度分别对间接碳排放(电耗)和间接碳排放(物耗)有显著正向影响(路径系数分别为0.078、0.537和0.5).中小规模污水厂碳削减可从碳排放强度减量、低碳运行水平优化和政府调控加强管理这3个方面进行.

关键词：污水处理厂(WWTPs) 碳排放碳核算碳削减低碳运行

湖北省巴东县古树资源组成及其空间分布特征研究

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中国园林 2024年第5期40卷 138-144页

作者：王沛然游桂璇诸葛名名达良俊胡远东东北林业大学园林学院哈尔滨150040 西安建筑科技大学交叉院干旱区与半干旱区生态科学与工程研究院西安710055 华东师范大学上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室华东师范大学上海崇明生态研究院生态保育与恢复中心华东师范大学自然资源部大都市区国士空间生态修复工程技术创新中心东北林业大学黑龙江省园林植物种质资源开发与景观生态修复重点实验室

古树是全球生物多样性的重要组成部分,也是地方文化的重要载体。在全球生物多样性不断丧失尤其是古树资源持续减少的背景下,研究现存古树资源的组成和空间分布特征对古树的保育和生物多样性维持具有重要意义,同时为地区发展规划提供物... 详细信息

古树是全球生物多样性的重要组成部分,也是地方文化的重要载体。在全球生物多样性不断丧失尤其是古树资源持续减少的背景下,研究现存古树资源的组成和空间分布特征对古树的保育和生物多样性维持具有重要意义,同时为地区发展规划提供物种资源。以中国典型少数民族聚居地湖北省巴东县的古树资源为研究对象,结合野外调查和历史文献查阅,分析了巴东县古树的物种多样性、空间分布格局及其影响因素,探讨了巴东县古树保护面临的挑战与策略。结果表明,共记录古树2192株,隶属41科85属121种,所含物种数量较多的是壳斗科、松科、蔷薇科、木兰科和樟科,地理分布区系整体呈现由热带向温带过渡的特点;优势物种包括核桃、银杏和油杉;包含国家级保护物种17种;三级古树的个体数和物种数均超过一级和二级古树;古树胸径主要介于40~100cm,冠幅集中于10~17m,树高大多为15~25m;不同乡镇内分布的古树数量和物种数的差异显著,且大多分布在林地、耕地和未利用土地内。巴东县古树保护总体较好,95%以上的古树长势良好;海拔高度、坡度、人口密度、土地利用方式和文化习俗是影响巴东县古树资源组成和分布的主要因素;分级保护、分类保护、环境保护教育和差异性保护性有利于古树资源的留存和合理利用。

关键词：园林植物古树资源物种多样性分布格局留存机制巴东县

上海闵行区研发基地表土资源调查及再利用研究

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吉林水利 2024年第5期 57-62页

作者：汤红亮上海渠观工程设计咨询有限公司上海200041 自然资源部大都市区国土空间生态修复工程技术创新中心上海200003 华东师范大学生态与环境科学学院上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室上海200241

以城市集建区——上海闵行紫竹高新区研发基地二期为例,采用现场踏勘、历史遥感图像分析及实地取样和实验室化验等方法进行表土资源调查,根据各地块拟定开发时序及工期、各地块表土资源分布情况、各地块绿化回填土需求等因素,在满足“... 详细信息

以城市集建区——上海闵行紫竹高新区研发基地二期为例,采用现场踏勘、历史遥感图像分析及实地取样和实验室化验等方法进行表土资源调查,根据各地块拟定开发时序及工期、各地块表土资源分布情况、各地块绿化回填土需求等因素,在满足“统一管理”“表土存放时间尽可能短,先剥先用”“表土临时堆土场占地满足存储要求”的基础上,分析基地内各地块表土去向和再利用方案。结果如下:根据历史遥感图像及土样实测分析,研究区存在可利用的表土资源54.94hm^(2),其中拟采用覆盖防护措施的表土面积为11.54hm^(2),采取“剥离-存储-利用”模式的表土区域面积为43.4hm^(2);针对“研发二期基地”区域,通过特定工况条件下的静态计算方法演算出可行的表土资源调用方案,为城市集建区在建设期间的表土资源调查与再利用提供参考。

关键词：城市集建区表土资源调查表土调配

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上海四种常见树种单株固碳能力差异及其影响因子

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生态学报 2024年第13期44卷 5532-5541页

作者：徐嘉艺王小玲宋坤张桂莲仲启铖韩玉洁达良俊华东师范大学生态与环境科学学院上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室上海200241 崇明生态研究院上海202162 自然资源部大都市区国土空间生态修复工程技术创新中心上海200062 上海市园林科学规划研究院城市困难立地生态园林国家林业和草原局重点实验室上海200232 上海市林业总站上海200072 上海城市森林生态系统国家定位观测研究站上海200240 西安建筑科技大学交叉创新研究院干旱半干旱区生态科学与工程研究院西安710055

城市树木的固碳能力是决定城市绿地碳汇大小的重要因素。为探究上海常见树种单株固碳能力的差异及影响因子,使用174个城市森林固定样地的长期观测数据,估算了香樟、水杉、银杏和雪松四个树种的单株固碳能力(即年固碳量),采用多元线性回... 详细信息

城市树木的固碳能力是决定城市绿地碳汇大小的重要因素。为探究上海常见树种单株固碳能力的差异及影响因子,使用174个城市森林固定样地的长期观测数据,估算了香樟、水杉、银杏和雪松四个树种的单株固碳能力(即年固碳量),采用多元线性回归模型分析了各树种单株固碳能力与个体大小、植株密度和城市环境因子(温度、降水量和夜间灯光强度)的关系。结果表明:(1)香樟、水杉、银杏和雪松的单株固碳能力分别介于4.01—51.58 kg/a、1.04—13.47 kg/a、0.62—18.56 kg/a和1.48—8.47 kg/a之间,在各径组中香樟的固碳能力均显著高于其他树种。(2)个体大小是决定单株固碳能力的最主要因子,个体越大(胸径0—50 cm范围内)单株固碳能力越大;植株密度越大,香樟和水杉的单株固碳能力越小,银杏的单株固碳能力越大。(3)城市环境因子中,温度对树木单株固碳能力有显著负向影响,而降水量和夜间灯光强度对树木单株固碳能力的影响因树种而异。其中香樟和水杉分别与降水量呈显著负相关和正相关关系,但均与夜间灯光强度呈显著正相关关系。在上海未来城市森林建设和管理中,应根据不同树种单株固碳能力的差异及其对不同环境因子的敏感性,适地适树绿化造林,提升城市森林的固碳效益。

关键词：城市森林固碳量城市环境长期固定监测

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