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多尺度生态系统服务的权衡关系及对景观配置的响应研究——以湖北省为例

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生态学报 2023年

作者：陈俊辰贺淑钰薛晶张环宇李兆华王玲李昆湖北大学资源环境学院湖北大学区域开发与环境响应湖北省重点实验室

多种生态系统服务相互关系及其对景观配置响应的多尺度分析一直是生态系统服务研究的热点问题，对于厘清生态系统服务尺度效应和实现区域分级管理具有重要的意义。本文以湖北省为研究区域，采用遥感、土地利用类型、水文、气象、土壤等... 详细信息

多种生态系统服务相互关系及其对景观配置响应的多尺度分析一直是生态系统服务研究的热点问题，对于厘清生态系统服务尺度效应和实现区域分级管理具有重要的意义。本文以湖北省为研究区域，采用遥感、土地利用类型、水文、气象、土壤等多元数据，从5 km×5 km、10 km×10 km、15 km×15 km、20 km×20 km、25 km×25 km、县域和市域等7个递增尺度分析4种生态系统服务（水源供给、碳固持、粮食生产、水质净化）对景观配置的响应关系。结果表明：（1）4种生态系统服务的空间分布具有较强的异质性，粮食生产服务的高值区与水质净化服务的低值区主要分布于湖北省中部和东部的耕地集中区域，碳固持与水源供给呈现相反的空间特征。（2）生态系统服务权衡关系的作用强度随尺度增加而减弱，而协同关系呈增加趋势；同时服务间相互作用强度的变化大于作用方向的变化。（3）景观配置对生态系统服务的影响程度在县域和市域尺度上大于格网尺度。结果反映了受尺度变化中“削峰填谷”过程的影响，景观配置对生态系统服务影响的大小和正负效应具有尺度差异性。研究结果可为区域生态系统服务分级管理和景观格局调控提供科学参考。

关键词：尺度效应生态系统服务权衡景观配置响应分析

农业主产区生态系统服务供需格局及影响因素分析——以湖北省四湖流域为例

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长江流域资源与环境 2024年第4期33卷 810-821页

作者：贺淑钰王玲陈俊辰戚琦王彬宇李可李兆华李昆湖北大学区域开发与环境响应湖北省重点实验室湖北武汉430062 湖北大学资源环境学院湖北武汉430062

生态系统服务供需匹配状况可以反映区域生态与社会经济发展的协调程度,探究其空间异质性与主导驱动因子对于农业主产区生态与农业的协同发展具有重要意义。以湖北省四湖流域为研究对象,综合多源数据,应用ArcGIS、InVEST模型和地理探测... 详细信息

生态系统服务供需匹配状况可以反映区域生态与社会经济发展的协调程度,探究其空间异质性与主导驱动因子对于农业主产区生态与农业的协同发展具有重要意义。以湖北省四湖流域为研究对象,综合多源数据,应用ArcGIS、InVEST模型和地理探测器等方法,定量分析了四湖流域水源供给、固碳、粮食生产和水质净化等(4)种生态系统服务供需匹配状况、综合供需比及其冷热点区域的驱动因子。结果表明:(1)4种服务供给低值区与需求高值区的空间分布格局相似,主要位于流域西部高城市化区域。(2)除固碳服务外,其他三种服务均能满足流域内部需求,流域综合供需比为0.28,整体处于盈余状态。(3)各项生态系统服务供需比均呈现空间差异性,仅水质净化服务无明显冷点区域,其他服务冷点区域集中在西部高城市化区域,热点区域分布在水域和耕地密集区域。(4)建设用地与耕地分别为影响四湖流域生态系统服务冷点和热点区域供需平衡的主导因子,适当平衡耕地与建设用地的面积,增大湖泊湿地面积是流域实现供需平衡的重要方法。研究结果可为四湖流域和其他类似农业流域的生态系统保护与土地资源可持续利用提供科学支撑。

关键词：生态系统服务供需平衡冷热点分析地理探测器四湖流域

基于熵权TOPSIS的湖北省城市人居环境质量时空分异研究

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华中师范大学学报（自然科学版） 2022年第4期56卷 695-702,716页

作者：崔世华于婧陈艳红韩晨晓湖北大学资源环境学院区域开发与环境响应湖北省重点实验室武汉430062

城市人居环境质量评价是改善城市人居环境质量、促进城市健康可持续发展的重要基础.该文以湖北省为研究区,从城市人居生活质量、生产质量和生态质量3方面选取18个指标构建城市人居环境质量评价指标体系,采用熵权TOPSIS法和地理探测器模... 详细信息

城市人居环境质量评价是改善城市人居环境质量、促进城市健康可持续发展的重要基础.该文以湖北省为研究区,从城市人居生活质量、生产质量和生态质量3方面选取18个指标构建城市人居环境质量评价指标体系,采用熵权TOPSIS法和地理探测器模型对湖北省17个市州2013—2018年的城市人居环境质量时空分异及贡献因素进行研究.结果表明:1)研究期内湖北省城市人居环境及其生活、生产和生态子系统质量总体上呈提升趋势,各地市州城市人居环境及其生活、生产、生态子系统质量的差距总体上呈缩小趋势;2)湖北省城市人居环境质量在空间上呈现出“核心集聚、局部连片”的分布特征,且研究期内鄂西地区人居环境质量改善速度最快,鄂中地区次之,鄂东地区最小;3)规模以上工业企业数密度、人均社会消费品零售总额、人均固定资产投资、城镇化率、公路里程密度是驱动湖北省城市人居环境质量提升的主要贡献因子,但随着时间演变,城市人居环境质量提升的重心将由少数的核心因子向多因子共建转变.

关键词：城市人居环境质量时空分异熵权TOPSIS

清江流域生态系统服务权衡时空效应及驱动因素

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应用生态学报 2023年第4期34卷 1051-1062页

作者：张自正张蕾孙桂英刘俊祥湖北大学资源环境学院武汉430062 湖北大学区域开发与环境响应湖北省重点实验室武汉430062 湖北省城市规划设计研究院有限责任公司武汉430062

识别流域生态系统服务权衡协同关系的时空分异特征及其影响因素,是生态系统管理和调控的重要基础,对高效配置环境资源和合理制定生态环境政策具有重要意义。本研究运用相关性分析、均方根偏差等方法分析清江流域2000—2020年粮食供给、... 详细信息

识别流域生态系统服务权衡协同关系的时空分异特征及其影响因素,是生态系统管理和调控的重要基础,对高效配置环境资源和合理制定生态环境政策具有重要意义。本研究运用相关性分析、均方根偏差等方法分析清江流域2000—2020年粮食供给、净初级生产力(NPP)、土壤保持和产水服务间的权衡协同关系,并采用地理探测器分析影响生态系统服务权衡的决定因素。结果表明:2000—2020年,清江流域粮食供给服务呈下降趋势,NPP、土壤保持和产水服务呈递增态势;粮食供给与土壤保持服务、NPP与产水服务间权衡强度呈下降趋势,其他服务间权衡强度均呈增加趋势。粮食供给与NPP、土壤保持、产水服务间呈现东北权衡、西南协同的格局;NPP与土壤保持、产水服务在中部为协同关系、四周为权衡关系;土壤保持与产水服务表现为高度协同。土地利用和归一化植被指数为粮食供给与其他生态系统服务间权衡强度的主导因素,降水、气温和高程为产水服务与其他生态系统服务间权衡强度的主导因素,生态系统服务间权衡强度并非受单一因素的影响,两种服务间的相互作用或共同影响因素的驱动是其决定因素。研究结果可为国土空间生态修复规划策略的制定提供参考。

关键词：生态系统服务权衡效应地理探测器影响因素清江流域

基于生态系统服务供需簇的武汉都市圈生态风险评估及影响因素

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应用生态学报 2024年第5期35卷 1347-1358页

作者：何国钰张蕾雷锡琼孙远洋万玉雯熊海玲湖北大学区域开发与环境响应湖北省重点实验室武汉430062 湖北大学旅游学院武汉430062 重庆地质矿产研究院生态修复分院重庆401120

在快速城市化背景下,都市圈正面临生态系统服务供需错配的风险。探究多重供需风险的格局、关系及驱动因素,对支撑区域生态风险的高效管理具有重要意义。以武汉都市圈为例,本研究量化2000、2010和2020年各乡镇6种典型生态系统服务的单一... 详细信息

在快速城市化背景下,都市圈正面临生态系统服务供需错配的风险。探究多重供需风险的格局、关系及驱动因素,对支撑区域生态风险的高效管理具有重要意义。以武汉都市圈为例,本研究量化2000、2010和2020年各乡镇6种典型生态系统服务的单一/综合供需风险率,采用自组织特征映射网络与最优参数地理探测器分别识别生态系统服务供需风险簇和综合风险的影响因素。结果表明:2000—2020年间,武汉都市圈典型生态系统服务供需风险空间格局差异明显。粮食供应服务、产水服务、碳固存服务和绿地休憩服务的供需风险均上升,而土壤保持服务和水质净化服务的供需风险下降。综合生态系统服务供需风险由0.41增至0.45,呈“核心区增加、边缘区降低”趋势。研究期间,武汉都市圈存在综合极高风险簇(B_(1))、综合高风险簇(B_(2))、水质净化高风险簇(B_(3))与粮食供应-土壤保持风险簇(B_(4)),风险类型主要由B_(3)簇向B_(2)簇、B_(2)簇向B_(1)簇转化,表明供需风险组合类型增加、强度增强。植被覆盖度、夜间灯光指数和人口密度是综合供需风险空间分异的主要影响因子。基于生态系统服务供需簇开展生态风险评估,可为区域多重风险问题的管控提供高效可靠的途径。

关键词：生态风险评估供需错配生态系统服务簇最优参数地理探测器武汉都市圈

丹江口库区覆膜耕作土壤氮素淋失随夏玉米生长期的变化

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环境科学 2016年第11期37卷 4212-4219页

作者：王伟于兴修汉强刘航徐苗苗任瑞张家鹏湖北大学资源环境学院区域开发与环境响应湖北省重点实验室武汉430062

土壤氮素淋失是农业非点源污染的重要形式,也是水源地水质恶化的重要原因.以丹江口库区五龙池小流域为研究区,以农田黄棕壤种植夏玉米为例进行田间氮素淋失实验,通过与无覆膜耕作进行对比,研究覆膜耕作条件下土壤氮素淋失随玉米生长期... 详细信息

土壤氮素淋失是农业非点源污染的重要形式,也是水源地水质恶化的重要原因.以丹江口库区五龙池小流域为研究区,以农田黄棕壤种植夏玉米为例进行田间氮素淋失实验,通过与无覆膜耕作进行对比,研究覆膜耕作条件下土壤氮素淋失随玉米生长期的变化.结果表明,覆膜耕作土壤TN和NO_3^--N淋失量均明显低于无覆膜耕作,分别低25.68%和20.25%.夏玉米生长期内,覆膜土壤TN淋失量表现为苗期最高,拔节期和抽穗期显著降低,成熟期略微升高的变化趋势;覆膜土壤NO_3^--N淋失量表现为在苗期最高,拔节期显著降低,随后缓慢降低的变化过程;覆膜土壤NH_4^+-N淋失量表现为在苗期较低,拔节期升至峰值,抽穗期降至谷值,成熟期显著升高的变化特征.覆膜土壤TN和NO_3^--N淋失量分别与土壤中TN和NO_3^--N含量之间呈线性函数和指数函数关系;与土壤含水量和降雨量之间呈线性函数关系.上述结果表明,覆膜能降低土壤中氮素的淋失量,将对减少库区农业非点源污染具有明显的作用.

关键词：地膜覆盖夏玉米土壤氮素淋失阴阳离子树脂吸附法丹江口库区

好氧颗粒污泥与重金属离子的互作机制研究进展

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环境工程 2023年第S01期41卷 248-252,279页

作者：李毅涛毕文武蔡伟张劲陈默李星浩李兆华区域开发与环境响应湖北省重点实验室武汉430026 湖北大学资源环境学院武汉430026

好氧颗粒污泥(AGS)具有多孔结构、优异的沉降性、丰富的金属结合位点以及耐冲击和有毒负荷的能力,在含重金属废水处理中具有巨大的应用前景。本文总结了AGS在处理Cu、Pb、Zn、Cr等重金属元素时的优势和处理效果。简述了pH、胞外聚合物(E... 详细信息

好氧颗粒污泥(AGS)具有多孔结构、优异的沉降性、丰富的金属结合位点以及耐冲击和有毒负荷的能力,在含重金属废水处理中具有巨大的应用前景。本文总结了AGS在处理Cu、Pb、Zn、Cr等重金属元素时的优势和处理效果。简述了pH、胞外聚合物(EPS)等因素对AGS吸附重金属的影响及影响机理,综述了重金属对AGS活性和微生物群落的影响。

关键词：重金属好氧颗粒污泥微生物群落生物吸附

异相可见光催化耦合过硫酸盐活化技术在水污染控制中的研究进展

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化工学报 2023年第3期74卷 995-1009页

作者：徐银蔡洁陈露彭宇刘夫珍张晖湖北大学资源环境学院区域开发与环境响应湖北省重点实验室湖北武汉430062 武汉大学环境科学与工程系湖北武汉430079

近年来,如何有效去除水中难降解污染物成为水污染治理中的难点问题。可见光催化耦合过硫酸盐活化技术是一种新型水处理工艺,有望成为难降解污染物高效去除的新策略。该耦合技术中,可见光、催化剂及过硫酸盐三者之间的协同效应被最大限... 详细信息

近年来,如何有效去除水中难降解污染物成为水污染治理中的难点问题。可见光催化耦合过硫酸盐活化技术是一种新型水处理工艺,有望成为难降解污染物高效去除的新策略。该耦合技术中,可见光、催化剂及过硫酸盐三者之间的协同效应被最大限度开发与利用,极大提升了处理工艺的氧化性能。本文回顾了该工艺中常用的金属基、碳基及复合型光催化材料,分析了光催化剂类型、元素组分、表面性质对体系氧化效能及反应机理的影响;讨论了有关催化剂光学特性(光学吸收、电荷动力学和能带结构)的主要表征方法;总结了不同体系中起主要氧化作用的活性物种及其生成机制;最后综述了该工艺在处理染料、酚类、新型污染物以及细菌灭活等不同场景中的应用,并对未来研究所面临的问题提出了展望。

关键词：可见光催化过硫酸盐催化剂氧化机理水污染控制

丹江口库区覆膜土壤不同土层氮素矿化速率及其影响因素

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应用生态学报 2018年第4期29卷 1259-1265页

作者：于兴修徐苗苗赵锦慧张家鹏王伟郭亚丽肖娟花湖北大学资源环境学院/区域开发与环境响应湖北省重点实验室武汉430062

以丹江口库区五龙池小流域玉米黄棕壤为例,利用原位土壤氮矿化试验,研究覆膜条件下0~10、10~20、20~30 cm土层土壤氮素矿化速率及其影响因素.结果表明:玉米生长期内,土壤氨化速率随土层加深呈逐渐降低的趋势;土壤硝化速率在苗期、拔节... 详细信息

以丹江口库区五龙池小流域玉米黄棕壤为例,利用原位土壤氮矿化试验,研究覆膜条件下0~10、10~20、20~30 cm土层土壤氮素矿化速率及其影响因素.结果表明:玉米生长期内,土壤氨化速率随土层加深呈逐渐降低的趋势;土壤硝化速率在苗期、拔节期、抽穗期表现为10~20 cm>0~10 cm>20~30 cm,在成熟期随土层加深呈逐渐升高的趋势;土壤氮矿化速率在苗期、拔节期、抽穗期随土层加深呈逐渐降低的趋势,在成熟期随土层加深呈逐渐升高的趋势.与无覆膜相比,覆膜会加快0~10 cm土壤氨化过程,也会提高拔节期、抽穗期和成熟期0~10、10~20 cm土层土壤硝化速率和氮矿化速率,但苗期覆膜土壤硝化速率、氮矿化速率均低于无覆膜土壤.逐步回归分析显示,土壤含水量和全氮含量是0~10 cm土壤氮矿化速率的主要影响因子,土壤温度、含水量、全氮含量是10~20 cm土壤氮矿化速率的主要影响因子,土壤温度是20~30 cm土壤氮矿化速率的主要影响因子.

关键词：覆膜土壤土层氮矿化速率丹江口库区