The value of vegetation cover for ecosystem services in the suburban context

Latin-American cities can be characterized by dynamic processes of urbanization that encroach upon the natural and semi-natural surrounding landscapes. Our study presents the effects of landscape development, transformed from semi-natural conditions into a mostly disperse suburban settlement. We explore the impact that this transformation has had on this context by three ecosystem services that regulate rainwater runoff, enhance microclimate conditions and help to improve air quality by monitoring vegetation cover. We have designed a spatio-temporal hierarchical analysis which employs remote sensing techniques to capture the structural changes of this landscape over long, medium and short term scales on two spatial levels. This methodological approach was tested in the Metropolitan Area of Santiago (MAS) as case study area. Despite of the increase in impervious surfaces due to urban processes, there has also been an increase in vegetation cover, which has led to an improvement in the provision of the above-mentioned ecosystem services. Hence, if diverse urbanization processes continue and they are coupled with an increase in vegetation cover, the provision of ecosystem services could also expand. This phenomenon can be observed in some areas, where public and private green spaces are created and maintained. Our data analyses give evidence that certain types of suburban areas which increase the share of vegetation cover can provide daily ecological benefits for urban neighborhoods, and beyond, for adjacent areas. Moreover, suburban development can successfully provide ecological benefits to citizens. Such processes can only be ecologically sustainable if the composition of vegetation is well-adapted to the regional climatic conditions.     

Sex‐dependent responses of perch to changes in water clarity and temperature

Rising temperatures and decreasing water transparency of lakes have strong wide ranging effects on fish. Fish responses to various changes in the environment are usually species‐dependent, but responses may also vary within species. In general, large individuals are considered to be more sensitive to environmental variation due to higher energy demand, than smaller individuals. Similarly, large individuals require more food to maintain bodily functions and are thus more sensitive to resource and food scarcity. These size‐specific responses to environmental gradients are also sex‐dependent in species that exhibit sexual size dimorphism (SSD). We studied in enclosures with short‐term experiments how rising temperatures and decreasing water transparency regulate the feeding rates of female and male European perch (Perca fluviatilis L.). To explore experimental results, we calculated perch SSD in nine lakes with varying environmental conditions using previously collected field data. The results of the experiments revealed that the combined effect of water transparency and temperature on the feeding rate of fish is gender‐dependent: feeding rate of females decreased more than that of males. The experimental results were also supported by field data that revealed a negative relation between water transparency and the magnitude of SSD in perch. Our results suggest that rising temperatures and decreasing water transparency may potentially decrease fish size in a sex‐dependent manner. As female size is one of the main demographic traits determining the reproductive success of a fish population, changing environments may have unexpected and far‐reaching consequences on fish population dynamics.     

新一代温室气体排放情景下安徽省未来气候变化预估分析

基于联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的新一代排放情景,和中国气象局发布的"中国地区气候变化预估数据集V3.0",针对安徽省,笔者选择1971—2000年作为基准期,采用区域气候模式模拟的方法,对比分析安徽省未来气候变化特征,重点评估近期内即未来20年气候变化趋势。模拟结果显示,未来20年不同情景下安徽省平均气温均为上升,全省平均增温幅度约0.9~1.1℃;而降水量变化具有不同特征,较低排放情景下降水量以上升为主,高排放情景则以下降为主。到2050s全省平均气温相比于基准期将升高1.6~1.7℃,升温幅度呈现北高南低的特征;全省降水量相比于基准期将下降50~90 mm,各地降水量均呈下降趋势。另外,通过对降水和气温的模拟,预估未来该地区旱涝演替更加频繁,高温热浪等事件也将进一步频发。     

2005-2018年澜沧江下游流域景观生态安全时空变化及其驱动因素

[目的] 分析澜沧江下游流域景观生态安全时空变化规律和驱动机制，为该流域及流经国家的人与自然协调可持续发展提供科学依据。[方法] 以2005，2010，2015和2018年4期遥感影像为数据源，通过景观指数和GIS空间分析方法评价流域景观生态安全，采用双变量空间自相关方法明确城市、道路、河流、高程、坡度、气温和降水等因素对景观生态安全的驱动作用。[结果] ①2005—2018年，澜沧江下游流域的整体景观生态安全度呈先升后降的变化特征。其中，北部和中西部景观生态安全较差，东部、南部和东南部较好，但也有恶化趋势；②各景观类型中，景观生态安全度从大到小为：水域 > 林地 > 草地 > 耕地 > 建设用地 > 裸地。其中，林地和草地的景观生态安全度存在波动，耕地和水域的景观生态安全度一直上升，而建设用地和裸地的景观生态安全度持续下降；③距城市距离、距道路距离、气温和降水等社会和气象因素对景观生态安全时空变化的驱动作用最强，距河流距离也对景观生态安全的时空变化有一定解释作用，而高程和坡度等地形因素并非澜沧江下游流域景观生态安全时空变化的主要驱动因素。[结论] 应尽量降低由人类活动引起的生态环境负荷，积极发挥气象因素对生态安全的正向效应，促进澜沧江下游流域的人与自然协调可持续发展。     

国内外应对气候变化立法研究进展

为了积极应对气候变化,促进低碳经济发展,分析了当前应对气候变化立法方面的研究进展,认为尽管取得了一定进展,但现有法律既不能满足我国气候外交的需求,也不足以担当气候治理的重任,我国还缺乏系统性专门性的应对气候变化法律.为了应对气候变化的挑战,必须充分整合国内外应对气候变化立法方面的科技资源,以保证我国气候外交和气候治理战略的科学性.     

棉铃发育过程中不同组织IAA含量变化特点

为了解IAA与棉纤维品质形成间的关系及棉铃各部位IAA积累转运特点,本研究分析了棉铃各部分在发育过程中IAA含量的变化特点。通过选择陆地棉标准系TM-1、长纤维种质‘母35’和短纤维种质‘208’3个纤维长度差异较大的陆地棉材料,利用酶联免疫法对浙江杭州、海南三亚两地田间试验的各材料不同发育阶段的棉仁、棉籽壳、棉纤维、棉铃壳进行了IAA含量的测定。结果表明,不同参试材料的棉仁IAA含量存在明显差异,棉籽壳、棉纤维与棉铃壳的IAA含量峰值出现时间晚于棉仁,棉铃各个组织IAA含量具有随棉铃组织从内向外逐渐降低的趋势。研究表明,IAA可能是棉纤维发育的正效应因子,且棉铃发育过程中IAA可能呈初期在棉仁富集、随发育进程沿棉铃组织由内向外运输的规律。     

土壤有机碳时空变化研究进展与展望

土壤有机碳不但是土壤肥力形成、粮食生产和土壤健康的基础,而且在全球碳平衡中起着关键的作用,因此,明晰土壤有机碳时空变化规律对于保障土壤健康和粮食安全、发挥土壤生态系统服务功能和应对气候变化等均具有重要意义。本文首先介绍了土壤有机碳时空变化的主要驱动因素和估算方法,随后分析了全球及国家等相对较大尺度上土壤有机碳时空变化研究的主要进展,最后从土壤有机碳模型结构改进、驱动数据分辨率提升、不确定性量化评估等方面综合分析了未来土壤有机碳时空变化研究需亟待解决的重要科学问题。     

[CO2]升高对粮食作物影响的研究进展

自工业革命以来,由人类活动引起的大气CO_2浓度([CO_2])不断攀升,正驱动着全球气候变化,对全球农业产生重大影响。本文归纳总结了目前作物对高[CO_2]响应的主要研究技术手段,以及作物对高[CO_2]响应的机理研究,并进一步梳理了当前全球关于[CO_2]升高对作物产量和营养品质影响的研究。结果表明:相比封闭式或半封闭式环境控制试验系统,开放式试验系统(如开放式CO_2控制系统FACE)由于其能更加真实地模拟自然条件下作物对未来高[CO_2]的响应和适应情况,被公认为是目前研究作物对高[CO_2]响应的最理想手段。[CO_2]增高会增加C3作物光合速率、生物量和产量,在一定程度上缓解气候变化对农作物产生的负面影响,但是作物对大气[CO_2]的升高存在光合适应现象,当作物长期暴露在高[CO_2]条件下时,高[CO_2]对作物的促进作用会逐渐减缓。近10年的FACE试验发现,对高[CO_2]出现高应答的水稻品种,其光合速率和产量在高[CO_2]下的增加幅度比早期的主要粮食作物FACE试验结果平均高出两倍。此外,高[CO_2]会明显降低大部分非豆科C3作物中蛋白质和矿物质(如锌、铁)以及部分维生素的含量,加剧目前全球约2亿人由于维生素和矿物质元素等营养缺乏导致的健康问题。如何充分利用未来高[CO_2]实现高增产的同时,减缓粮食养分下降的负面影响,是迫切需要解决的科学问题。     

气候变暖对我国水稻生产的综合影响及其应对策略

气候变暖已是不争的事实,预计到21世纪末全球地表平均气温仍将上升1.5℃以上。水稻是我国最重要的口粮作物,全国80%以上的人口以稻米为主食,探明气候变暖对我国“口粮绝对安全”的潜在影响意义重大。作者依据多年的田间增温试验及长期观察,并结合国内外现有研究,阐明了我国粮食主产区气候变暖的基本态势,总结发现温度升高1.5℃对我国水稻生产的潜在影响正负参半,并取决于具体的稻作季节和地区。但是,随着水稻种植制度调整,尤其是南方双季稻种植面积下降,温度升高对我国水稻生产的负面影响将逐步递增。最后,作者提出了应对气候变暖的气候智慧型稻作技术创新建议,并展望了该研究领域的重点内容和方向。     

谷子秸秆剪切力与其饲料营养特性变化规律及相互关系

为探究谷子秸秆力学性质与其饲料特性的变化规律及相互关系，选用谷物完熟期的谷子秸秆，将其分为5段（近根部、中下部、中部、中上部、上部）并每隔7 d进行秸秆节间、茎节力学性质（剪切、压缩）和饲料特性（形态指标、营养成分）测定。试验结果表明：谷物完熟后，随着时间的推进，秸秆节间、茎节剪切力、抗压强度、干物质含量、纤维素含量、半纤维素含量和木质素含量总体上呈增大趋势，而秸秆含水率、当量直径、横截面积、线性密度和粗蛋白含量总体上呈减小趋势。谷子秸秆单位直径剪切力与含水率和线性密度呈负相关关系（R2≥0.903），与其干物质、纤维素、半纤维素和木质素含量呈正相关关系（R2≥0.845），与其粗蛋白含量无显著相关关系（P>0.05）。采收期内，谷子秸秆基部起秸秆剪切力至顶部逐渐增大，且剪切力与当量直径、横截面积呈正相关关系（R2≥0.916）。试验表明谷子秸秆饲料特性指标验证试验值与预测值相对误差不大于6.48%，预测模型合理。测量秸秆剪切力可用于预测其形态指标参数和营养成分含量，进而一定程度地反映秸秆饲用价值和反刍动物择食趋向。采收期内，谷子中部及以上秸秆单位直径剪切力显著小于其近根部（P<0.05），更适合饲用；且谷物完熟后，及时采收可避免秸秆饲用价值降低。该研究可为高效利用谷子秸秆资源提供参考。