天山云杉森林生态系统的水源涵养能力海拔梯度变化特征

为揭示天山云杉森林的水源涵养功能,探究天山云杉林枯落物层和土壤层水文效应特征。以天山北麓中段的天山云杉森林为研究对象,沿海拔梯度(1500-2300 m)布设系列样地,采用样地调查法和室内浸泡法对天山云杉森林枯落物层和土壤层的水源涵养能力进行定量分析,明确其在海拔梯度上的分异特征。结果表明,(1)天山云杉森林枯落物层厚度(2.50-3.38 cm)和蓄积量(13.6-21.7 t·hm^(−2)),两者均随海拔的升高而显著减小(P<0.05);天山云杉森林枯落物层最大持水量(50.9-65.0 t·hm^(−2))和有效拦蓄量(21.6-25.8 t·hm^(−2))均随海拔升高先增大后减小;对比不同海拔梯度枯落物的持水过程发现,其在浸水1h内持水量迅速增加,此时吸水速率最大;相同时间内,半分解层枯落物持水量均大于未分解层。(2)在1500-1700、1700-1900、1900-2100、2100-2300 m 4个海拔段的土壤容重(0.481、0.621、0.643、0.452 g·cm^(−3))、毛管孔隙度(72.6%、77.5%、70.5%、75.8%)和总孔隙度(76.1%、81.0%、73.4%、78.8%)均表现为随海拔升高先增大后减小的趋势;各海拔梯度土壤饱和持水量与毛管持水量排序为1700-1900 m>1500-1700 m>2100-2300 m>1900-2100 m,土壤有效持水量排序为:1700-1900 m>1500-1700 m>1900-2100 m>2100-2300 m,均随海拔的升高表现为先增大后减小。(3)枯落物层和土壤层总的有效持水量(83.4-95.9 t·hm^(−2))和总最大持水量(1390-1662 t·hm^(−2))均随海拔的升高先增大后减小,在各海拔段间无显著差异(P>0.05)。通过研究发现天山云杉森林生态系统的水源涵养能力总体呈现沿海拔梯度先增大后减小的趋势,中低海拔区域(1500-1900 m)水源涵养能力较好。

新疆森林生态系统服务功能价值评估

基于《森林生态系统服务功能评估规范》,利用2014年新疆森林资源二类调查的资料,以新疆分布的5个国家定位观测研究站的长期定位观测数据以及社会公共数据为数据来源,对新疆山地森林、平原荒漠森林、绿洲人工林等三大森林生态系统服务价值量与功能量进行价值评估.结果表明:2014年新疆森林生态系统服务总价值为4890.80×10^8元.三大森林生态系统中,山地森林、平原荒漠林、绿洲人工林生态系统的服务价值量分别为1157.92×10^8元、2659.60×10^8元和1073.28×10^8元,分别占总价值量的23.68%、54.37%和21.95%,其单位面积价值量分别为3.74×10^4元/hm^2、3.62×10^4元/hm^2和9.82×10^4元/hm^2.山地森林生态系统中,各功能价值量的排序为涵养水源>固碳释氧>生物多样性保育>保育土壤>净化大气环境>积累营养物质;平原荒漠林生态系统中,排序为森林防护>生物多样性保护>保育土壤>固碳释氧>净化大气>积累营养物质;绿洲人工林生态系统中,排序为固碳释氧>森林防护>积累营养物质=保育土壤>净化大气环境=生物多样性保护.

新疆天山大峡谷国家森林公园小气候及空气污染物变化特征研究

为客观掌握新疆天山大峡谷国家森林公园的小气候及空气质量情况,促进新疆乌鲁木齐地区的旅游发展,本研究通过实时在线监测的方法,于2019年8月-2020年7月在天山大峡谷森林公园和乌鲁木齐市某城区(对照)监测空气温度、相对湿度、PM2.5、PM10、SO_(2)和NO_(2)质量浓度。结果表明:天山大峡谷国家森林公园年平均温度比对照监测点低4.7℃,夏季天山大峡谷温度比对照点低7.7℃,冬季略高于对照点;天山大峡谷国家森林公园的平均空气相对湿度(61.63%)比对照点(47.92%)高13.71百分点;PM10和PM2.5质量浓度全年都维持在较稳定的水平,且变化微弱,全年平均值分别为4.00和0.83μg·m^(-3),为对照点的18.37%和27.66%;从季节变化看,质量浓度含量高低顺序依次为冬季>秋季>春季>夏季;SO2和NO2质量浓度全年平均值为1.45和9.80μg·m^(-3),仅为市区监测点的16.27%和31.60%倍。从季节变化看,质量浓度含量高低顺序依次为冬季>春季>秋季>夏季。

天山北坡中段雪岭云杉人工林碳汇随林龄的动态变化

人工林是森林固碳增汇的重要组成部分,其碳汇动态随林龄的增长存在较大差异.以天山林区广泛分布的单一人工林雪岭云杉(Picea schrenkiana)为研究对象,选取未抚育的各龄级人工林样地并以无林地为对照,通过样地调查与取样,计算植被地上、植被地下、枯落物和土壤碳密度,采用空间代替时间的方法量化了人工林碳汇量和造林后固碳量特征随林龄的变化规律.结果表明:1)不同龄组雪岭云杉人工林植被地上碳密度为1.82~119.34 t·hm^(-2),植被地下碳密度为1.26~27.77 t·hm^(-2),树干累积了植被46.4%~62.0%的碳,随林龄增加,碳密度(造林固碳量)呈现明显的异速增长,碳汇量则表现为先升高后降低的趋势.2)凋落物碳密度介于0.42~1.74 t·hm^(-2)之间,碳汇量在各龄组间差异不大,发挥了0.23~0.42 t·hm^(-2)·10 a的碳汇功能,造林后固碳量随林龄成线性增长趋势.3)造林前期,土壤深层碳密度显著增大;造林后期,表层土壤碳在凋落物分解输入作用下逐渐累积,显著大于10~60 cm;造林能够有效提高土壤碳汇,平均碳汇量达51.66 t·hm^(-2)·10 a;造林后土壤固碳量与无林地相比提升较明显,21~30 a林龄时达最大值101.83t·hm^(-2),固碳量随林龄表现为先增后降的二项式分布.4)雪岭云杉人工林总碳汇呈非匀速增长趋势,其中60 a人工林碳汇潜力较高,总碳汇累积量可达488.60 t·hm^(-2);雪岭云杉人工林植被地上部和地下部碳汇在生态系统总碳汇的占比不断增加,由10~20 a林龄的4.6%增加至51~60 a林龄的67.7%,同时土壤碳汇在生态系统总碳汇的占比不断降低.

天山中段北坡森林土壤有机碳库稳定性组分沿海拔的分异规律

在高纬度高海拔区域气温增幅更大的背景下,高山亚高山森林土壤有机碳稳定性组分分配比关系以及由于此差异导致对增温的反馈效应均有待深入阐释。天山森林是以雪岭云杉(Picea Schrenkiana)为单优树种的温带针叶林,在天山北坡中山带(海拔约1760-2800 m)呈垂直落差超过1000 m的带状斑块分布,便于排除混交树种的影响,而量化土壤有机碳库稳定性组分分配比关系沿海拔的分异规律,及其对气候变化的响应情况。沿海拔梯度设置森林样地并分层采集土样,研究各土层土壤总有机碳库(CSOC)、活性碳库(Ca)、缓效性碳库(Cs)、惰性碳库(Cp)、微生物量碳(MBC)在海拔梯度上的变化特征,通过碳库活度(A)、碳库活度指数(AI)、碳库指数(CPI)、土壤碳密度(SOCD),探讨天山森林土壤有机碳稳定性组分沿海拔的分异特征。结果表明:(1)随着海拔的升高,天山中段北坡云杉森林土壤Ca占比逐步升高,Cs和Cp占比逐步降低,这意味着天山中段北坡云杉森林土壤碳的分解释放与区域气候变暖间将呈现出加速偏离平衡态的正反馈效应;(2)该区域森林土壤的MBC和微生物熵(qMB)虽均随海拔升高呈双峰曲线,但峰值有所差异,qMB在高海拔处(2600-2800 m)显著升高,这意味着在森林高海拔区域土壤微生物的活性更强;(3)CSOC、Ca、Cs、Cp表聚效应明显,且随海拔升高呈现出单峰曲线;(4)海拔2400-2600 m的AI、CPI最大,海拔2200-2400 m的A、CPI和SOCD处于较低水平。为深入了解天山森林土壤碳库对气候变暖的响应过程提供了科学参考,为天山森林土壤碳库管理提供了有益借鉴。

天山雪岭云杉径向生长响应气候变化的海拔分异

【目的】探究天山中部地区不同海拔雪岭云杉径向生长变化趋势、对气候因子的响应以及应对干旱胁迫的生态弹性,为预测气候变化下天山雪岭云杉林沿海拔梯度的群落发展趋势提供理论参考。【方法】在天山北坡中段雪岭云杉森林的下林线、林带中部、上林线处采集雪岭云杉树芯样品,建立3个树轮标准年表,计算胸高断面积增量,分析雪岭云杉径向生长与气候因子的关系,采用抵抗力、恢复力和恢复弹力分析雪岭云杉对干旱胁迫的响应。【结果】在过去61年,研究区各海拔雪岭云杉径向生长均受到明显抑制,受抑制程度表现为下林线处最重,林带中部次之,上林线处较轻;不同海拔影响雪岭云杉径向生长的主控气候因子存在差异,下林线主要与当年4—7月气温显著负相关(P<0.05),与上一年6月和当年4、6月降水量及上一年8月至当年9月自校准帕默尔干旱指数(scPDSI)显著正相关(P<0.05);林带中部主要与上一年6—8月和当年3—4、6—7月气温显著负相关(P<0.05);上林线主要与当年2和6—7月气温显著正相关(P<0.05),与上一年8月和当年4月降水及上一年6月至当年5月scPDSI显著正相关(P<0.05);雪岭云杉径向生长对气候因子的响应在海拔梯度和时间梯度上均有差异,由下林线至上林线,与气温的负相关性及与降水和scPDSI的正相关性均依次减弱。在时间梯度上,与气温的相关性逐渐减弱,与降水和scPDSI的正相关性逐渐加强。不同海拔雪岭云杉应对干旱胁迫的生态弹性具有差异,抵抗力和恢复弹力表现为上林线>林带中部>下林线,恢复力表现为下林线>林带中部>上林线;下林线雪岭云杉对干旱较敏感,遭受干旱胁迫时生长下降明显;在抵抗力与恢复力反向平衡关系未打破时,下林线雪岭云杉不受干旱遗留效应影响。【结论】因研究区升温迅速而降水增加缓慢,各海拔雪岭云杉遭受干旱胁迫越来越严重,其中下林线雪岭云杉径向生长降幅最大,抵抗力最小,生长衰退风险最高。

新疆天山西部国有林管理局灌木林生态服务功能价值评估

以新疆天山西部国有林管理局的灌木林生态系统为研究区域,从5个方面(涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质和生物多样性保护)定量评估天然林保护工程产生的生态服务功能和价值。结果表明:(1)2001年、2010年和2015年灌木林生态服务功能价值分别为4.17×10^8元、37.20×10^8元和54.05×10^8元,且5类功能的价值量大小均呈现涵养水源功能>生物多样性保护>固碳释氧功能>保育土壤功能>积累营养物质功能;(2)8种优势灌木林分类型生态服务功能总价值在天保工程3个时段的排序中,其他灌木林、天山绣线菊和新疆方枝柏林分占比较大,黑果小檗和黑果栒子所占比例最小;(3)在2000至2010、2010至2015年天保工程实施期间,新疆天山西部国有林管理局9个林场的功能量均呈增长趋势;(4)2000年、2010年、2015年平均单位面积价值量分别为1.307×10^4、1.946×10^4和2.339×10^4元·hm^-2,且各林场单位面积价值量表现为逐渐增大。

全球主要森林系统中植被汞分布特征及其影响因素

基于过去20a全球森林植被中汞循环过程的相关研究,本文通过荟萃分析法阐明全球主要森林类型中植被汞分布特征及其影响因素.结果表明,汞在植被中浓度排序特征(以中值计)依次为凋落物(38.9ng/g)>叶片(24.1ng/g)>树根(18.5ng/g)>树皮(13.2ng/g)>树枝(12.0ng/g)>树干(3.1ng/g).其中,凋落物与叶片汞浓度具有极显著相关性(rho=0.747,P<0.01,rhospearman相关系数,且与样本数量N有关,下同);叶片与树干具有显著相关性(rho=0.265,P<0.05);而其余组织间无相关性(P>0.05).上述的相关性主要受控于植被叶片吸收大气零价汞,从叶片由上而下传输到树木木质部的过程.其次,常绿阔叶林的叶片汞浓度(中值:56.0ng/g,下同)高于针叶林(25.5ng/g)、阔叶落叶林(23.0ng/g)和红树林(18.6ng/g).这是由于在气孔导度、气孔数量、叶面积与叶寿命等因素综合影响下,常绿阔叶林叶片汞富集的能力最强.地区间植被汞浓度差异明显(如叶片汞浓度变化区间:0.90~225ng/g),其最主要原因是地区间植被类型与大气汞浓度差异引起的.本研究为进一步量化全球森林植被汞储库与认识全球森林系统汞循环提供了重要的基础数据与基本认识.

天山北坡山地森林林地产流产沙特征及其影响因素分析

植被格局对森林水文过程具有显著影响,量化分析不同植被类型的产流产沙特征很有必要。为探究天山北坡山地森林产流产沙特征及其影响因素,依托天山森林生态系统定位研究站,依据植被类型、林龄、郁闭度、人工林管理方式设置坡面径流观测场14个,对产流产沙量进行了6年的观测,结果表明,(1)各样地的产流产沙量在年际间随降雨量有较大差异,降雨量与产流产沙量相关性显著,并呈多项式分布(P=0—2.952×10^(−7),r^(2)=0.464—0.698)。(2)裸地的径流系数和土壤侵蚀模数显著高于其他植被类型(P<0.001);天然林中,径流系数和土壤侵蚀模数随着林龄的增加逐渐降低,而土壤侵蚀模数在不同林龄间无显著差异(P=0.089—0.984);郁闭度为0.2和0.4的天然中龄林的径流系数和土壤侵蚀模数显著大于郁闭度为0.6和0.8的天然中龄林(P=0.008—0.021);人工林不同管理方式间产流产沙量无显著差异(P=0.657—0.992)。(3)通过径流系数、侵蚀模数与其影响因素的冗余分析和相关性分析,平均株高、郁闭度、冠层活枝高,土壤饱和含水量、枯落物厚度与径流系数和土壤侵蚀模数呈现负相关关系(r=−0.592—−0.842)。研究结果表明在天山北坡山地森林植被覆盖会减小森林地表径流量,而乔木林具有良好的减沙效果。

基于深度学习的林区多源数据超分辨率模型构建——以天山东部国有林管理局板房沟分局为例

以天山东部国有林管理局板房沟分局为例,建立了适用于森林经营单位尺度的多地物类型、多尺度、多源数据的超分辨率模型。文章构建的模型较其他模型在此研究区有更好的稳定性和抗干扰性,且在主观效果对比中,能够更全面地提取低分辨率图像特征,更充分地恢复图像的纹理信息,在一定程度上满足了林业生产的部分需求。

天山北坡雪岭云杉森林的蒸腾耗水规律

为准确估算天山雪岭云杉森林的林分蒸腾耗水量,正确认识不同胸径雪岭云杉的蒸腾耗水规律,在天山北坡中部雪岭云杉森林设置8 hm^(2)样地,利用Granier热扩散探针法(TDP)对不同胸径雪岭云杉树干液流进行自动监测,并在研究区内同步监测影响雪岭云杉树干液流的主要气象因子,分析天山雪岭云杉森林林分蒸腾耗水的日变化特征与不同月变化规律。结果显示:(1)天山北坡雪岭云杉树干液流速率表现出典型的昼高夜低的单峰型日变化特征,且不同月份的平均树干液流速率不同,其中最小值月份(5月)平均液流速率约为2.37 L/(dm^(2)·h),最大值月份(8月)平均液流速率约为5.49 L/(dm^(2)·h);(2)影响雪岭云杉森林林分蒸腾的主要气象因子为饱和水汽压差、太阳总辐射、温度和大气湿度;(3)整个生长季内雪岭云杉林分蒸腾耗水量变化呈“先增加后减少”的趋势。同时生长季雪岭云杉蒸腾日平均耗水量约为47.27 t/(hm^(2)·d),日最大耗水量出现在8月份,为63.89 t/(hm^(2)·d)。研究结果表明:天山雪岭云杉森林受西北干旱区生态环境的影响,林分的蒸腾耗水率呈季节性变化。本文为深入了解天山雪岭云杉森林对生态环境的适应性提供了科学参考,同时也为当地生态环境承载力评价和生态规划、建设以及管理提供科学依据,为退化的生态系统保护和重建过程中的树种选择提供理论依据。

天山北坡中段雪岭云杉径向生长对气候变化的响应

分析树木径向生长对气候变化的响应,有利于准确预测未来森林的动态变化。天山北坡中山带广泛分布着以雪岭云杉(Picea schrenkiana)为单优树种的温带针叶林,本研究采集该处高海拔雪岭云杉树芯样本,用树木年轮学方法探究雪岭云杉径向生长对气候因子及干旱事件的响应特征。结果表明:(1)1960—2020年,雪岭云杉树轮宽度指数呈极显著上升趋势,未出现生长衰退现象,表明近期雪岭云杉生长状况良好。(2)雪岭云杉树轮宽度主要与当年6—8月气温,4月降水及除当年7月外的各月scPDSI显著正相关;滑动相关显示,雪岭云杉树轮宽度与气候因子的关系不稳定,1991年后,云杉对气候因子的正响应进一步加强。(3)雪岭云杉径向生长变化百分率在1879—1880年低于-25%,表明其在1879—1885年发生了生长衰退;随干旱频率和强度的增加,雪岭云杉应对干旱事件的抵抗力和恢复力下降,当云杉长时间处于水分较充足的环境而遭受突发干旱事件时,会导致其抵抗力严重下降,易发生生长衰退。综上所述,在气候变化背景下,升温在近期仍有利于该区域高海拔雪岭云杉径向生长,但升温过程中伴随着干旱频率和强度的增加,将使雪岭云杉的抵抗力和恢复力进一步下降,生长衰退风险升高。即在近期,雪岭云杉会在升温促进生长和干旱抑制生长间不断博弈,最终产生何种影响需进一步观察研究,未来应采取多种手段密切监测其生长动态。

MixSIAR和IsoSource模型对比分析天山北坡不同灌木的夏季水分来源

本研究旨在为量化植物水分来源选取模型时提供一定参考。结合氢氧稳定同位素技术量化植物水分来源的常用方法主要有MixSIAR模型和IsoSource模型,不同模型的量化结果各不相同,存在差异,择优选取模型对减少结果的不确定性具有重要意义。本文以天山北坡山前灌木带两种优势树种黑果栒子(Cotoneaster melanocarpus)和异果小檗(Berberis heteropoda)为研究对象,分别于2019年和2021年7—9月测定了植物木质部水和潜在环境水源的稳定氢氧同位素组成,运用MixSIAR和IsoSource模型分别量化植物水分来源,对比分析两种模型的计算结果,根据均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)和参数R对模型量化结果进行评价。结果表明:(1)两种模型对植物主要潜在水源的量化结果存在差异,造成差异的原因与两种模型的计算原理不同有关。(2)两模型量化得到植物主要潜在水源一致的前提下,IsoSource模型量化的结果数值大于MixSIAR模型。(3)通过RMSE与参数R的结果均表明本研究中IsoSource模型对植物水源量化结果的准确性高于MixSIAR模型,可能与异果小檗和黑果栒子水源差异较大有关,MixSIAR模型可能在量化植物水源相似度较高的情况精确度更高。

模拟氮沉降对天山云杉林土壤酶活性的季节性影响

2016-2017年的春、夏和秋季在天山云杉林林下进行野外模拟氮沉降试验,分析模拟氮沉降对天山云杉林土壤酶活性(脲酶、多酚氧化酶、过氧化物酶和蔗糖酶)的季节性影响,为研究氮沉降对生态系统变化的影响提供依据。结果表明:氮沉降对土壤脲酶活性有微弱的促进作用,对多酚氧化酶和过氧化物酶活性具有显著的抑制作用;中氮和低氮对土壤蔗糖酶活性有促进作用,高氮具有抑制作用。对0~10cm土层而言,春季模拟氮沉降增加后,各处理间土壤酶活性差异均不显著,夏季和秋季模拟氮沉降增加后,各处理间土壤酶活性差异均显著;对10~20cm土层而言,夏季模拟氮沉降增加后,各处理间只有蔗糖酶和过氧化物酶活性差异均显著;秋季模拟氮沉降增加后,各处理间只有多酚氧化酶活性差异均显著。高水平的氮沉降可能抑制干旱区山地森林生态系统土壤酶活性。

新疆退耕还林工程对土壤养分的影响

为量化新疆退耕还林所产生的生态效益,分析了新疆退耕模式、退耕林种和退耕年限对土壤养分的影响。结果表明,各土层3种退耕模式间土壤有机质含量表现为退耕地还林>荒山荒造>封山育林;土壤速效氮、速效磷含量均表现为退耕地还林>封山育林>荒山荒造,退耕模式仅对0~20 cm土层土壤有机质、速效氮、速效磷含量影响显著;土壤速效钾含量表现为退耕地还林>荒山荒造>封山育林,退耕模式对各土层含量影响均显著。各土层3种退耕林种间土壤有机质含量表现为经济林>生态林>灌木林,林种对各土层土壤有机质含量影响均显著;0~20 cm土层土壤速效氮含量均表现为经济林>生态林>灌木林,20~40和40~60 cm土层表现为经济林>灌木林>生态林;速效磷含量表现为经济林>灌木林>生态林;土壤速效钾含量均表现为灌木林>经济林>生态林。退耕地还林在工程实施的第5年土壤有机质、速效氮、速效磷、速效钾明显增加;封育模式和荒山荒造模式在工程实施的第8年土壤有机质开始明显增加,增加的幅度相对于退耕地还林模式的幅度较低。封山育林模式在工程实施5年土壤钾含量迅速增加,增加幅度高于退耕地还林。

不同坡向雪岭云杉天然更新影响因素分析

为了解不同坡向环境因子对雪岭云杉林天然更新的影响,在天山北坡中段同一海拔雪岭云杉林的阴坡、半阴坡、半阳坡、阳坡设置系列样方开展调查,构建不同坡向环境因子-更新指数结构方程模型,根据各坡向环境特征分析云杉幼苗存活现状与环境因素间的关系。结果表明:(1)半阴坡和半阳坡更适宜幼苗的存活和生长,二者更新指数(0.065、0.057)显著高于阴坡和阳坡;(2)凋落物对雪岭云杉更新有双重作用,凋落物未分解层过厚不利于更新,丰富的有机质可促进土壤形成高氮环境,有利于林下幼苗更新;(3)不同坡向环境因子对更新指数的作用强度依次为:全氮含量(0.60)>成年树密度(0.46)>凋落物半分解层(0.37)>全钾含量(0.24)>有机质含量(0.23)>全磷含量(-0.16)>速效磷含量(-0.32)>凋落物未分解层厚度(-0.34)。综合来看,该区域的雪岭云杉幼苗在郁闭度大小为0.6左右,凋落物厚度为2.5 cm左右,土壤全氮、全钾含量较高的半阴坡、半阳坡更新较好。

不同功能区林下土壤多环芳烃分布特征及来源分析

以乌鲁木齐工业区、交通区、居民区和公园区的林带作为试验采样区,分别从各功能区林带土壤中多环芳烃(PAHs)的含量、组成、污染情况、来源4个方面,分析了土壤中16种PAHs污染特征。结果表明:乌鲁木齐不同功能区林下土壤平均PAHs的含量为(375.76±32.96)ng·g^-1,其中交通区>工业区>居民区>公园区。低环和高环PAHs含量分别占32.02%和67.98%。工业区林带和交通区林带土壤以4环和3环为主,居民区和公园区以5环为主。工业区和交通区林带土壤以轻度污染为主(42.90%和37.50%);而公园区和居民区以轻度污染(60.00%和66.67%)和未污染(40.00%和33.33%)为主。工业区林带土壤组分中占比最高和最低的分别是茚并(1,2,3-cd)芘(IcdP)占16.01%和?(Chr)占0.98%,交通区林带占比最高和最低的分别是荧蒽(Fla)占16.01%和苊(Ace)占0.49%,居民区林带分别是荧蒽(Fla)占15.66%和?(Chr)占0.21%,公园区林带分别是茚并(1,2,3-cd)芘(IcdP)占19.48%和?(Chr)占0.84%。以煤、木、草等生物质燃烧为污染源的样地最多的是公园区;以汽车尾气、石油燃烧为污染源的样地最多的是交通区。各功能区PAHs的来源主要为煤、生物质等的不完全燃烧。

乌鲁木齐树木叶片汞浓度时空特征及环境意义

城市大气环境由于受人为活动影响,具有较高大气汞浓度和时空分布不均一特征。植被叶片虽具有较强富集大气汞的能力,但能否指示城市大气汞时空变化,目前尚有存疑。本文通过连续监测新疆乌鲁木齐市区内6个采样点5种常见树种叶片,在生长季(2019年5~10月)内的汞浓度,分析树叶汞浓度的时空分布变化特征,进而寻找潜在的最优树种叶片,反演乌鲁木齐大气汞污染程度。结果表明,城市内的局地污染能够显著提高叶片汞浓度;树种叶片对大气汞浓度的敏感性存在明显差异(P<0.01);落叶阔叶树的叶汞浓度与叶片生长时间呈显著正相关关系(P<0.01),即叶片在整个生长期不断积累大气汞;而针叶汞浓度一年之内与生长时间无显著关系。考虑到圆冠榆叶片对大气汞浓度敏感性较高且分布范围更广,圆冠榆作为乌鲁木齐城市大气汞的生物监测器较为合适。本研究为研究城市大气汞浓度生物监测提供了典型的案例与借鉴。

乌鲁木齐不同功能区林带土壤重金属污染特征分析

为了揭示乌鲁木齐市林带土壤重金属污染状况,在乌鲁木齐市选取工业区(IZ)林带、道路(RZ)林带、生活区(RZ)林带和公园(PZ)林带等4种功能区林带类型,测定了林带土壤中5种重金属(Zn、Pb、Hg、As、Cr)的质量分数,利用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法分析了不同功能区林带土壤重金属污染特征。结果表明,乌鲁木齐市林带土壤锌和汞质量分数普遍超过背景值,其超标率分别为92.86%和95.71%,超标倍数为1.58倍和12.79倍;土壤铅、砷和铬质量分数超标率分别为41.43%、7.14%和40%,但总体显示平均质量分数未超过背景值;单项污染指数大小为汞>锌>铅>铬>砷。4种功能区林带土壤锌和砷质量分数为道路林带>工业区林带>生活区林带>公园林带;土壤铅和汞平均质量分数为工业区林带>道路林带>生活区林带>公园林带;土壤铬平均质量分数为工业区林带>道路林带>公园林带>生活区林带。土壤重金属污染综合程度为工业区林带>道路林带>生活区林带>公园林带。从各污染等级样地出现相对频次看,无污染等级的样地仅出现在生活区;重度污染等级的样地在工业区林带、道路林带、生活区林带和公园林带出现的相对频次分别为70.83%、20.83%、35.29%和26.31%;中度污染等级的样地出现的相对频次分别为12.5%、50%、11.76%和42.10%;轻度污染等级的样地出现的频次分别为8.33%、16.67%、35.29%和31.57%;尚清洁等级的样地在工业区林带、道路林带和生活区林带出现的相对频次分别为8.33%、12.5%和11.76%,在公园林带未出现。乌鲁木齐绿化树种组成丰富和植被盖度高的公园林带和生活区林带土壤重金属污染程度较轻,建议在城市化发展的过程中,合理优化布局。选择净化环境功能强的树种是城市林业建设的发展趋势之一。

天山北坡植被覆盖近30年时空变化及预测分析

天山北坡位于丝绸之路经济带上,人类活动较为频繁,并且存在较多的生态脆弱区,通过探究该区域的植被覆盖度时空变化,对于区域绿色发展具有重要的意义。基于Google Earth Engine(GEE)云平台,利用1990、2000、2010和2020年7—8月份的Landsat影像数据,计算归一化植被指数(NDVI)和植被覆盖度,运用Moran I对植被覆盖度的空间集聚状况进行分析,最后利用灰色预测GM(1,1)模型对高植被覆盖度变化趋势进行预测。结果表明:(1)1990—2020年天山北坡植被覆盖度整体以低覆盖度为主,2020年植被覆盖度较1990年总体呈增加趋势;(2)空间自相关分析结果显示,天山北坡植被覆盖度整体表现为显著的正空间自相关(P<0.01),即研究区植被覆盖度呈聚集状态;不同年份局部空间自相关分析结果略有差异,主要体现在研究区中部高-高聚集现象增加,南缘低-低聚集现象增加;(3)灰色预测GM(1,1)模型结果发现:2020—2040年,研究区年均气温升高、年降水量下降,高植被覆盖度面积呈增加趋势;(4)GEE云平台在处理大范围、长时序影像数据时展现出高效率,可以作为植被覆盖度常态化监测的有效工具。