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北京大学学报（自然科学版） 2024年第5期60卷 957-970页

作者：秦文宽冯继广胡云龙张秋芳朱彪地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京大学生态研究中心北京大学城市与环境学院北京100871 福建师范大学地理科学学院福州350117

激发效应在全球土壤中广泛存在,但方向和强度具有极大的分异性。针对土壤激发效应的机制和影响因素进行综述,总结目前较为认可的机制,包括底物优先利用、共代谢、养分挖掘和化学计量分解假说等。探究影响激发效应的方向和强度的生物和... 详细信息

激发效应在全球土壤中广泛存在,但方向和强度具有极大的分异性。针对土壤激发效应的机制和影响因素进行综述,总结目前较为认可的机制,包括底物优先利用、共代谢、养分挖掘和化学计量分解假说等。探究影响激发效应的方向和强度的生物和非生物的因素,将其划分为外源有机物的性质、土壤理化特性、分解者和环境条件四大类。未来应进一步改进研究方法,以便模拟真实环境下激发效应的发生过程,并重点关注土层、时间等的变化对激发效应强度和方向的影响,为改进土壤碳模型提供数据支持。

关键词：激发效应机制有机物土壤环境

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城市自然与社会环境对新型冠状病毒肺炎发病率的影响

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中国环境科学 2022年第3期42卷 1418-1426页

作者：王玥瑶梁泽丁家祺孙福月李双成北京大学城市与环境学院北京100871 北京大学地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

在城市尺度上探究了2020年1月1日~3月5日期间城市规模、医疗资源水平等城市自然与社会经济因素对新冠肺炎人群发病率的影响.基于多种传统统计模型与机器学习方法识别了新冠肺炎发病率的关键影响因子.基于新兴的可解释机器学习框架,探究... 详细信息

在城市尺度上探究了2020年1月1日~3月5日期间城市规模、医疗资源水平等城市自然与社会经济因素对新冠肺炎人群发病率的影响.基于多种传统统计模型与机器学习方法识别了新冠肺炎发病率的关键影响因子.基于新兴的可解释机器学习框架,探究了发病率与关键影响因子之间的非线性联系.结果表明:城市新冠肺炎发病率受到人口迁入、城市规模、城市医疗资源水平等方面的多要素影响,其中武汉迁入率具有最高的相关系数(相关系数达到0.43),其次为人口增长率(相关系数为0.38);人口迁徙、城市规模以及医疗服务资源水平均为关键影响因子;关键影响因子与人群发病率存在非线性关系:武汉迁入率对新冠肺炎发病率的影响曲线呈现S形,在迁入率大于2%进入平台期,人口密度的影响近似线性;人均GDP的影响呈现出明显的倒U型曲线特征,以人均GDP超过10万元为拐点;城市建设需要适当控制人口密度,避免城市人口分布过于紧凑.提升高经济水平地区的经济发展,从而带来更多健康收益.

关键词：人群发病率自然因素社会经济因素 XGBoost模型全子集回归 SHAP

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绿地空间降温效应综述:景观调控视角

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生态学报 2024年第4期44卷 1336-1346页

作者：董建权彭建北京林业大学园林学院北京100083 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

在全球变暖和极端热事件加剧的背景下,绿地空间优化已经成为一种有效调控热环境的基于自然的解决方案,明晰绿地空间的降温过程、效应特征和景观调控作用对区域绿地空间结构和格局优化至关重要。梳理当前景观调控视角下绿地空间降温效应... 详细信息

在全球变暖和极端热事件加剧的背景下,绿地空间优化已经成为一种有效调控热环境的基于自然的解决方案,明晰绿地空间的降温过程、效应特征和景观调控作用对区域绿地空间结构和格局优化至关重要。梳理当前景观调控视角下绿地空间降温效应相关的理论、方法与案例,回顾了植被降温过程。植被通过遮荫、蒸散、固碳、湍流等过程直接或间接地实现降温效果,但同时受到了大气和土壤含水量、环境温度、风系统等背景气候的影响。从内部视角(绿地景观变化对本地温度的影响)和外部视角(绿地景观对外部区域温度的影响)总结了降温范围、强度、梯度、效率等特点,分析不同度量指标的空间差异与关键阈值。内部视角厘定降温效应主要模拟区域内土地覆被变化(如造林、植被类型转换等)和植被覆盖度变化的影响;外部视角强调以绿地景观为中心的距离变化及其温度序列关联的特征曲线。进一步归纳了景观视角下绿地空间对温度的调控途径,梳理绿地景观组分(景观的类型、结构和规模特征)和空间配置(景观的空间形态和关系特征)对降温效应的影响差异。已有研究表明,绿地空间的景观组分与温度的关联性结论较为一致,但关键调控阈值在不同气候和发展水平的区域存在差异;规则或复杂绿地景观、集聚或离散绿地景观对区域热环境的影响则并未统一,但空间配置对降温效应的影响通常弱于景观组分。最后,围绕“机理-阈值-优化”提出未来景观调控视角下绿地空间降温效应研究需要关注绿地空间降温的非线性过程、多目标协同的绿地景观调控机制、面向降温效应提升的绿地空间网络等重点方向。

关键词：绿地空间降温效应景观调控城市热岛效应

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北京植物园主要观赏植物春花期和秋叶期的过程模拟

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北京大学学报（自然科学版） 2023年第4期59卷 649-658页

作者：唐菱珮陈效逑钱思蔚莫志鸿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 中国人民解放军32011部队北京100094

为了准确地模拟观赏植物春花期和秋叶期的发生时间,揭示城市植物物候对气候变化的响应特征并预测赏花和观叶的最佳时机,利用统一促进模型、统一冷激模型与日最低温–光周期耦合模型,分别模拟北京植物园1979—2019年20种春花植物开花期... 详细信息

为了准确地模拟观赏植物春花期和秋叶期的发生时间,揭示城市植物物候对气候变化的响应特征并预测赏花和观叶的最佳时机,利用统一促进模型、统一冷激模型与日最低温–光周期耦合模型,分别模拟北京植物园1979—2019年20种春花植物开花期和10种秋叶植物叶变色期的年际变化,并评价最优模型模拟与预测的误差。结果表明,园林观赏植物春季开花期的发生主要受生态休眠期和生长期促进温度驱动,内休眠期冷激温度需求没有对春季开花期的发生起到限制作用;观赏植物秋季叶始变色期的发生主要受温度降低诱发叶片衰老的过程驱动,叶全变色期的发生主要受光周期缩短诱发叶片衰老的过程驱动。开花始期和开花盛期模拟的平均均方根误差(RMSE)分别为3.7和3.2 d,且这两个物候期的模拟误差具有较好的种间同步性;叶始变色期和叶全变色期模拟的平均RMSE分别为9.4和5.6 d,而这两个物候期之间的模拟误差不具有种间同步性;物候模型对各种植物开花日期和叶变色日期模拟的RMSE与其年际波动标准差呈显著的正相关关系。最优春季和秋季物候过程模型的外推检验与模拟检验的RMSE数值相近,表明模型具有较高的稳健性。

关键词：城市景观时序美开花始期和盛期叶始变色期和全变色期气候驱动过程模拟与预测

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云南鸡足山半湿润常绿阔叶林优势树种的种群结构与更新特征

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生物多样性 2023年第11期31卷 71-81页

作者：刘文聪田希杨涛饶杰生王晓凤钱恒君涂梦灵单子铭欧晓昆沈泽昊云南大学生态与环境学院昆明650091 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

亚热带半湿润常绿阔叶林是中国西南地区独特的森林类型,研究群落优势种更新的时空格局和策略对理解其动态特征和驱动机制具有重要意义。基于云南鸡足山半湿润常绿阔叶林动态监测样地第一次群落调查数据,我们对5个优势树种的幼苗、幼树... 详细信息

亚热带半湿润常绿阔叶林是中国西南地区独特的森林类型,研究群落优势种更新的时空格局和策略对理解其动态特征和驱动机制具有重要意义。基于云南鸡足山半湿润常绿阔叶林动态监测样地第一次群落调查数据,我们对5个优势树种的幼苗、幼树数量特征进行统计,比较其种群结构,用概率密度函数g(r)分析了更新种群与成树种群的多尺度空间格局,运用普通最小二乘回归模型和多尺度地理加权回归模型评估了优势树种更新密度的影响因素。结果表明:(1)阔叶树种元江栲(Castanopsis orthacantha)、高山栲(***)、银木荷(Schima argentea)以及白穗石栎(Lithocarpus craibianus)具有增长型种群的径级结构;而针叶树种云南松(Pinus yunnanensis)种群具有衰退型种群结构。(2)5个优势树种的更新种群与成树种群格局在小尺度(0–50 m)上均呈聚集分布,随着尺度增大聚集强度下降,转为随机分布或均匀分布。其中4个阔叶树种更新种群和成树种群的分布在小尺度上显著正关联,而云南松的更新种群与成树种群分布呈显著负关联。(3)对于种群更新密度变化,多尺度地理加权回归模型对幼苗和幼树的解释量(R~2)比普通最小二乘回归模型分别提升了58.7%和26.9%,显示了空间自相关的影响。模型结果表明,幼苗密度格局受生境因子的限制较弱,而受种子扩散等随机过程的影响更大;相对地,幼树密度格局受生境因子的限制更强。研究结果为理解这一植物群落类型的动态和构建机制提供了科学证据。

关键词：半湿润常绿阔叶林径级结构空间结构天然更新影响因子

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基于背包LiDAR的半湿润常绿阔叶林及其常见树种的垂直结构特征

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生物多样性 2023年第11期31卷 45-55页

作者：饶杰生杨涛田希刘文聪王晓凤钱恒君沈泽昊云南大学生态与环境学院昆明650091 北京大学城市与环境学院北京大学地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

森林的垂直结构是地上植被要素在垂直方向上的排列,它影响动植物多样性和生态系统功能,是许多植物生态学家关注的重点。背包激光雷达技术的发展为大面积、高精度扫描三维森林结构提供了基础。直观反映生物量的冠层高度(canopy height,CH... 详细信息

森林的垂直结构是地上植被要素在垂直方向上的排列,它影响动植物多样性和生态系统功能,是许多植物生态学家关注的重点。背包激光雷达技术的发展为大面积、高精度扫描三维森林结构提供了基础。直观反映生物量的冠层高度(canopy height,CH)、代表植物光合能力的叶面积指数(leaf area index,LAI)和单木尺度上的特征是森林垂直结构最重要的参数。本研究旨在探索鸡足山半湿润常绿阔叶林样地尺度和单木尺度上的垂直结构特征。本研究基于背包激光雷达,对滇中高原20.16 ha半湿润常绿阔叶林样地群落的CH和LAI进行了精细扫描和点云定量分析,在进行地形校正和群落分类的基础上,精细提取和分析了森林群落的叶面积指数的垂直变化和水平格局,并定量提取了群落常见乔木种的单木形态和垂直结构参数。结果显示:(1)以20 m×20 m标准样方为统计单位的CH和LAI的分布接近正态分布;(2)根据LAI的垂直分布,森林动态监测样地群落冠层由上至下可划分为林冠上层、林冠中层、林冠下层与灌木层4个层次;(3)元江栲(Castanopsisorthacantha)和高山栲(***)群落的LAI垂直变化呈单峰格局,峰值高度分别为15m和13m,云南松(Pinusyunnanensis)群落为双峰格局,峰值高度为5 m和10 m;(4)不同树种的各单木参数表现出较大的差异性,但冠幅面积/胸径比表现出相对的稳定性。本研究在国内首次基于激光雷达技术定量分析具有复杂结构的半湿润常绿阔叶林的叶面积指数的三维格局,或可对以后该类型森林生物多样性的研究和不同森林类型之间的比较研究提供数据基础。

关键词：半湿润常绿阔叶林垂直结构叶面积指数冠层高度背包激光雷达单木

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滇中半湿润常绿阔叶林木本植物的功能特征和功能多样性及其影响因子

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生物多样性 2023年第11期31卷 82-95页

作者：罗彩访杨涛张秋雨王馨培沈泽昊云南大学生态与环境学院昆明650091 北京大学城市与环境学院北京大学地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

半湿润常绿阔叶林是中国常绿阔叶林西部中亚热带类型的代表,为了解其群落的功能多样性,本研究对云南滇中地区金光寺、鸡足山、雕翎山、筇竹寺和珠江源5个半湿润常绿阔叶林分布点进行群落调查和木本植物性状测定,分析不同样地和群落类型... 详细信息

半湿润常绿阔叶林是中国常绿阔叶林西部中亚热带类型的代表,为了解其群落的功能多样性,本研究对云南滇中地区金光寺、鸡足山、雕翎山、筇竹寺和珠江源5个半湿润常绿阔叶林分布点进行群落调查和木本植物性状测定,分析不同样地和群落类型的植物功能特征和群落功能多样性,探究滇中半湿润常绿阔叶林木本植物之间的差异及其环境影响因素。结果表明:(1)不同样地和不同群落类型下功能性状的群落加权平均值大致相当;灌木层的比叶面积平均值高于乔木层;乔木层、灌木层的木材平均密度无显著差异(约0.5 g/cm~3);(2)基于最大株高、比叶面积和木材密度计算的半湿润常绿阔叶林乔木层功能多样性在不同样地间差异显著(P<0.05),其中鸡足山和雕翎山的乔木层功能丰富度、均匀度和冗余度较高,群落更稳定。不同群落类型所占的功能空间大小不同,但群落内物种功能分异度、均匀度和冗余度相似。此外,灌木层的物种丰富度高于乔木层,功能丰富度却相对较低;(3)功能丰富度和功能冗余度都与物种丰富度显著正相关(P<0.05),与其他多样性指数关系不显著。环境因子中气候和土壤因素共同解释群落乔木层、灌木层功能性状和功能多样性的60%以上变异性,人类活动也会对植物群落功能多样性造成一定影响。本研究揭示了半湿润常绿阔叶林不同群落类型和层次的植物功能性状差异及其区域变化,为该植被类型的生物多样性和生态系统功能保护与恢复提供科学依据。

关键词：半湿润常绿阔叶林功能性状功能多样性环境解释

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基于土地利用变化的成都平原经济区碳储量时空演变与情景模拟

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山地学报 2023年第5期41卷 648-661页

作者：赵桐蒙吉军北京大学城市与环境学院北京100871 北京大学地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

土地利用变化对生态系统碳储量的时空变化具有直接影响。由于以城市群为代表的快速城市化地区的主导功能并非提供固碳等生态系统服务,因而对其研究相对较少,更多关注流域、湿地、山地等重要生态保护地土地利用变化对碳储量的影响。然而... 详细信息

土地利用变化对生态系统碳储量的时空变化具有直接影响。由于以城市群为代表的快速城市化地区的主导功能并非提供固碳等生态系统服务,因而对其研究相对较少,更多关注流域、湿地、山地等重要生态保护地土地利用变化对碳储量的影响。然而,这类区域生态系统固碳具有变化过程快、变化程度强烈的特征,对碳储量具有重要影响,因而有待于进一步研究。本文利用InVEST模型分析成都平原经济区2000—2020年碳储量的时空演变,探究土地利用变化对碳储量的影响,利用PLUS模型预测2030年不同情景下土地利用变化和碳储量的时空变化。结果表明:(1)20年间,研究区土地利用变化显著,主要表现为建设用地翻倍增加,耕地面积大量减少。(2)2000—2010年碳储量小幅上升(0.18%),2010—2020年碳储量小幅下降(0.76%),生态系统固碳能力有所下降。其中,碳储量减少区主要位于各城市中心城区和雅安市西部的山地;碳储量减少主要源于建设用地快速扩张和耕地被大量占用;退耕还林虽增加了生态系统固碳能力,但林地开垦为耕地或转化为草地又抵消了退耕还林带来的碳储量增加。(3)经济优先的政策情景将导致建设用地侵占林地和耕地,部分质量较差的森林向草地转化,碳储量显著下降,且下降总量是前20年下降总量的1.7倍;严格限制新增建设用地政策和生态建设工程的实施,可增强生态系统固碳能力,并助力成都平原经济区“双碳”目标的实现。本研究可为成都平原经济区自然资源管理、国土空间规划及“双碳”目标的实现提供科学依据。

关键词：碳储量土地利用变化情景模拟 InVEST模型 PLUS模型成都平原经济区

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森林粗木质残体分解研究进展

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植物生态学报 2024年第5期48卷 541-560页

作者：常晨晖朱彪朱江玲吉成均杨万勤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 台州学院生命科学学院浙江台州318000

森林粗木质残体主要包括倒木、枯立木、大枯枝、树桩和粗根等,它们是绝大多数森林生态系统的结构性成分,在全球碳循环和生物多样性保育等方面发挥着不可替代的作用。特别是近些年,极端高温、干旱、热带气旋等极端气候事件正在加速树木死... 详细信息

森林粗木质残体主要包括倒木、枯立木、大枯枝、树桩和粗根等,它们是绝大多数森林生态系统的结构性成分,在全球碳循环和生物多样性保育等方面发挥着不可替代的作用。特别是近些年,极端高温、干旱、热带气旋等极端气候事件正在加速树木死亡,改变森林粗木质残体形成的方式和分解过程,森林生态系统功能和稳定性也会受到深刻影响,生态学家对此也越来越重视。如今,生态学家通过野外观测和控制实验,围绕粗木质残体的分解特征、调控机制和分解过程中粗木质残体上的生物多样性开展了大量研究,促进了粗木质残体生态学的快速发展。该文首先汇总了最常见的用于森林粗木质残体分解过程的研究方法,并且描述了各研究方法适用的情景。其次,从形态、物理和化学性状方面探讨了粗木质残体的分解特征。然后,围绕着影响森林粗木质残体分解的控制因素,系统梳理和总结了已取得的研究结果。具体来说,粗木质残体分解主要受到基质质量、分解者和环境条件的调控,其中基质质量和分解者在样点尺度上影响着分解过程,基质质量对分解者群落有自下而上的调控作用,环境条件在区域或更大研究尺度上发挥主导作用。粗木质残体在分解的同时孕育了数量巨大、种类丰富的生物,主要类群包括苔藓类附生植物、细菌、真菌和无脊椎动物。无脊椎动物对森林粗木质残体的利用方式最为复杂,可能将其作为栖息地、掩蔽所、繁殖地、取食场所。附生植物的演替过程与分解时间正相关,但与腐烂程度联系不紧密,其他生物类群的演替则更多地受到基质质量的影响。由于以往的综述鲜有涉及不同结构组分(树皮和木质部)分解的研究进展,该文补充和探讨了树皮和木质部的分解特征和潜在的相互作用过程。由于粗木质残体分解缓慢的特点和研究方法的限制,目前许多机理的相关研究仍不够深入,该文围绕粗木质残体分解机制和生物多样性保育功能探讨了未来需要重点关注的研究内容及可能的研究方法。

关键词：分解速率树皮木质部分解时期功能性状大小效应

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四川康定折多山末次冰盛期古冰川重建及其气候意义

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冰川冻土 2022年第4期44卷 1119-1129页

作者：杨舒然杨玮琳韩业松杨彦敏李梦真崔之久刘耕年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

折多山位于青藏高原东缘,地势上处于由高原面向高山峡谷的过渡区,古冰川遗迹保留较好。对折多山冰川地貌进行深入研究,对揭示青藏高原东缘地形演化与古气候变化的耦合机制具有重要意义。在野外考察的基础上,结合Google Earth遥感影像、... 详细信息

折多山位于青藏高原东缘,地势上处于由高原面向高山峡谷的过渡区,古冰川遗迹保留较好。对折多山冰川地貌进行深入研究,对揭示青藏高原东缘地形演化与古气候变化的耦合机制具有重要意义。在野外考察的基础上,结合Google Earth遥感影像、《中国第二次冰川编目》和DEM等资料,对折多山冰川地貌及其特征参数进行了识别、提取和计算。研究共识别出189条古冰川,覆盖面积为497 km^(2)。基于研究区已有年代学资料,本区冰川地貌主要为末次冰盛期(LGM)以来冰川作用遗存。恢复研究区LGM冰川平衡线高度(ELA),在西坡和东坡分别为4380 m和4110 m,相差270 m,揭示出分水岭东侧更有利于冰川发育。广泛发育的冰蚀湖、冰蚀基岩面、羊背石等,以及深切的冰川槽谷(U形谷)指示海洋性冰川作用特征;冰川作用正差、冰川朝向、冰蚀地貌的差异,揭示积累区地形条件和水汽来源对研究区冰川发育具有重要的影响。

关键词：青藏高原东缘折多山冰川地貌古气候

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