在内蒙古草原沿水分梯度选择16个样点, 测定22种优势植物根的形态和构型属性, 分析6种植物根属性(直径、根长、比根长、组织密度、分支强度和分支比)的变异及其对4种环境因子(年均降雨量、年均温、土壤含碳量和土壤含氮量)的响应规律。结果表明: 1) 不同物种间吸收根直径、组织密度和比根长的变异为7, 9和15倍, 根直径与侧根长度显著正相关, 与分支强度负相关; 2) 吸收根和非吸收根对降水和土壤氮的适应方式具有明显的种间效应, 当利用不同根系属性组合刻画植物适应策略时, 由于随着环境变化, 不同物种根属性产生变异的程度和方向各不相同, 从而形成多样性的植物适应策略。

在青藏高原高寒草甸的两个海拔梯度(3200 m 和 4000 m)上开展实验, 研究增温和优势植物物种去除对净生态系统CO₂交换量(NEE)、生态系统呼吸(ER)和生态系统总初级生产力(GEP)的影响。结果表明: 在2017年生长季, 两个海拔的GEP均高于ER, 表明这两个生态系统在生长季均表现为碳汇。低海拔(3200 m)的增温对生态系统C通量没有显著的作用, 原因可能是增温引起的水分限制。在较湿润的高海拔(4000 m)地区, 增温显著提高了生态系统C通量, 平均而言, 增温引起的GEP增加量(2.30 mg CO₂/(m²·s))高于ER (0.62 mg CO₂/(m²·s)), 导致NEE增加。两个海拔优势植物物种的去除对生态系统C通量均没有显著的作用, 原因可能是剩余物种的补偿作用, 因为去除处理对两个海拔的地上生物量(AGB)和地下生物量(BGB)的影响都不显著。增温和优势物种去除对两个海拔生态系统C通量没有显著的交互作用。研究结果揭示土壤湿度在调节高寒草甸生态系统C通量对气候变暖响应方面的重要性, 单一优势植物物种的去除可能不会对物种丰富的生态系统C通量产生较大的影响。

为探索寒温带土壤胞外酶活力的时空动态, 并分析胞外酶对土壤潜在碳矿化速率的影响, 于夏季和冬季在大兴安岭采集3种植被(樟子松、白桦和落叶松)的森林土壤和落叶松林中3种地被层(草本、杜香和苔藓)的土壤, 分别测定与碳(β-葡萄糖苷酶、β-木糖苷酶和纤维二糖水解酶)、氮(N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶)、磷(酸性磷酸酶)代谢相关的6种胞外酶活力、潜在碳矿化速率和主要的环境因子。结果表明, 樟子松林和白桦林土壤冬季胞外酶活力均显著低于夏季, 而落叶松林则由于林下苔藓层土壤冬季显著增加胞外酶活力, 呈现不一致的规律。从夏季到冬季, 3种森林类型及3种地被层植物土壤一致地表现为磷限制减弱, 氮限制增强; 樟子松林和白桦林土壤均表现为能量限制增强, 养分限制减弱, 落叶松林土壤则由于苔藓层的相反趋势表现为夏季具有较强的能量限制, 冬季具有较强的养分限制。樟子松林和落叶松林土壤在冬季具有较强的潜在碳矿化速率, 而白桦林则相反, 夏季大于冬季。土壤潜在碳矿化速率受碳代谢酶和氮代谢酶的影响较大, 几乎不受磷酸酶的影响, 但土壤中氮磷元素的相对限制情况对有机碳分解的影响较大, 表现为磷比氮的限制增强, 土壤碳矿化速率减弱。

在河北塞罕坝樟子松林, 设置对照样方、低氮(20 kgN/(hm²·a))、中氮(50 kgN/(hm²·a))和高氮(100 kgN/(hm²·a))添加4种处理, 分0~10, 10~20和20~30 cm共3个土层, 系统地研究细根生产、周转、碳归还以及细根生产力(NPPfr)占生态系统净初级生产力(NPP)的比例对不同程度氮可获得性的响应, 结论如下: 1) 细根生产力在低氮下增大, 高氮下降低; 细根生产力占NPP的比例则相反, 在低氮下降低, 中氮下升高; 2) 随氮浓度增大, 细根生物量逐渐降低, 细根周转率增大, 细根碳归还先升(低、中氮)后降(高氮); 3) 施氮对细根生产力的影响随土壤深度的加深无显著变化, 施氮对细根周转率的影响在不同深度间则差异显著; 4) 结构方程模型表明, 氮添加通过对土壤碳氮含量、pH的影响而改变细根生产力, 通过对细根碳氮含量的影响改变细根周转率。

应用国际机动车排放模型(IVE)和实地观测数据, 计算深圳市3种类型机动车的碳排放因子和主要道路的碳排放强度, 得到深圳市主要道路交通碳排放的时空特征, 并应用情景分析法, 定量化地比对各种低碳交通发展模式。结果表明: 1) 深圳市交通碳排放空间分布极不均衡, 市中心区主要干道的碳排放强度显著高于中心区外围路段, 连接城市组团干道的碳排放强度显著高于组团内道路; 2) 深圳市交通碳排放日变化趋势主要有4种类型(单峰型、双峰型、波动型和均衡型), 工作日早晚高峰碳排放量最高; 3) 对比高、中、低3种程度低碳交通模式, 发现中度严格的减碳模式符合深圳社会经济和交通发展的要求。

使用DeST模型, 对深圳市典型民用建筑类型的能耗进行模拟, 归纳出各类型建筑能耗的时空特征。结果显示: 深圳市各类民用建筑能耗特征表现出较大的时空异质性, 居住建筑的单位面积能耗小, 但总量大; 商业建筑虽然数量相对较少, 但单个建筑体量大, 且单位面积能耗大, 因此总量不容忽视; 办公建筑对模型参数变化最敏感, 节能潜力大。结合深圳市“十三五”发展规划, 对深圳市建筑碳减排策略提出以下建议: 1) 全面打造智慧城市, 建立、健全建筑能耗监测体系, 更科学地管理能耗行为; 2) 全面普及绿色建筑, 在对新建民用建筑全面执行绿色建筑标准的同时, 重视老建筑的节能改造, 根据不同类型建筑的能耗特征, 分别采取部分改造、拆除重建、优化房间组合以及提高能耗效率等措施。

基于 Landsat 遥感影像解译得到 1986 年和 2011 年深圳市土地利用/覆被数据, 采用中尺度气候模式WRF/UCM, 在较高分辨率的地形资料和城市冠层参数支持下, 将两个时期的土地利用/覆被作为模式强迫参量, 分别进行两组数值模拟试验。将模拟结果与自动气象站点观测数据进行对比和验证, 发现 WRF 模式能够较准确地反映深圳市月平均气温西高东低的空间分布特征。1986—2011 年, 深圳市在快速城市化进程中发生大规模的土地利用/覆被变化, 引起近地表气温整体上呈现增高趋势。其中, 7 月增温幅度(0.91℃)普遍大于 1 月(0.42℃), 各种自然植被覆盖型用地转变成城镇建设用地的升温幅度大多为 0.70~1.57℃。主要原因是城镇建设用地扩张导致地表反照率减小, 净辐射和感热通量增加, 潜热交换变弱。

基于 1980—2012 年 1457 个站点小时降雨数据, 研究我国中东部地区 5—9 月降雨集聚指数(PCI)的时空分布特征, 探索 PCI 与不同降雨强度和不同持续时间小时降雨变量之间的关系, 揭示影响PCI变化的降雨特征变量。研究结果表明: 我国中东部地区 PCI 在 0.56~0.78 之间, 并具有明显的区域差异。东南沿海 PCI高于西北内陆, 在东北、华北及四川盆地形成 3 个高值中心, 并在海拔差异较大的地区发生突变。线性趋势分析表明, 我国中东部地区近 33 年 PCI 呈上升趋势。PCI 与极端降雨之间呈显著正相关, 且随着降雨量的减少, 相关性显著增强。

利用深圳市2009年10月的TM影像和土地利用数据, 通过地表温度反演、温度差异分区和叠图分析方法, 研究土地利用类型和结构与地表热环境分异特征之间的关系, 同时使用不同温度分区样地调查与景观格局分析方法, 探讨城市景观格局与地表热环境之间的关系。结果表明: 1) 不同温度分区的土地利用结构差异显著, 景观格局特征分异明显, 中温区景观的破碎化程度最高、形状最复杂, 冷岛区景观的异质性最低、形状简单聚集程度高; 2) 不同温度分区的景观格局特征与温度的相关关系也截然不同, 热岛区的景观整体格局指数与地表温度呈负相关, 在冷岛区为正相关关系; 3) 绿地、水域等土地利用类型的面积百分比及格局指数在冷、热岛区域与地表温度的相关关系差异显著, 并且对地表的降温效应显示明显的阈值特征。研究城市景观格局与地表温度的关系, 有助于深入理解土地利用格局对城市地表热环境的影响, 可以为城市景观格局优化、缓解热岛效应提供基础研究支持。

为了揭示根系生长策略与环境的关系以及草地植物根系周转对土壤碳的贡献, 在内蒙古荒漠草地、典型草地以及草甸草地设置17 个样点, 分析总根生物量、低级根生物量和低级根占总根生物量之比随草地类型与土层深度的变化及其与气候、土壤因素之间的关系。结果表明: 1) 低级根生物量与总根生物量正相关, 低级根生物量和总根生物量都与年均降水量、土壤氮含量正相关, 与年均温为负相关; 2) 低级根占总根生物量之比总体上呈现荒漠草原(14%)<典型草原(20%)<草甸草原(39%)的趋势, 与年均降水量正相关, 与年均温负相关, 与土壤全碳和全氮不相关; 3) 低级根生物量随土层的垂直分布规律与总根生物量一致, 在草甸草地随着土层加深而降低, 低级根主要分布在0~40 cm 表层土壤中(85%以上), 而在典型草地与荒漠草地则土层之间差异不显著。研究得到以下结论: 1) 草地植物根系可能通过不同机制响应温度和降水这两个环境因子; 2) 植物在水分贫乏的生境中可能通过降低对快速周转的低级根的投入来减少碳支出, 而投入更多的高级根来存储水分养分, 同时表明干旱生境中植物细根的水分养分吸收效率可能高于湿润生境。

在深圳市按建成区密度(体现人类活动干扰程度)递增梯度选取3个公园为采样地点, 每个采样地点选取草坪、乔木林和荔枝林3种植被类型采集土壤样品, 同时以远郊的梧桐山人工林为对照, 研究不同深度土壤碳、氮、磷含量和细根生物量。结果表明城区各植被类型土壤容重和pH值都显著高于远郊人工林, 并高出适合植物生长的范围。城区各植被类型土壤碳、氮含量及细根生物量都低于远郊人工林。城区土壤磷含量高于远郊人工林, 呈现明显的富磷化特征, 特别是荔枝林土壤的富磷化现象最严重。土壤碳、氮浓度与细根生物量三者之间显著正相关, 表明城市植物的生长受到土壤氮含量的限制。与此同时, 城市植物的细根周转和输入能够有效维持土壤有机质含量。研究表明, 城市绿地土壤碳、氮、磷含量和细根生物量受现有植被类型和建成区密度(人为干扰)的共同影响。在城市绿地建设中, 种植草坪可以较快地积累土壤表层碳和氮, 而荔枝林更有利于土壤深层碳和氮的积累, 同时, 对于城区乔木林应该减少枯枝落叶的清理以利于土壤碳、氮的积累。

应用景观生态学基本概念和理论, 提出城市绿地格局公平性概念, 探讨面向行为尺度的城市绿地格局公平性评价方法。以深圳市为例, 利用ArcGIS中邻域分析方法, 对4种情景的绿地格局公平性进行评价, 并提出针对性优化策略。研究结果表明: 1) 深圳市绿地公平性存在明显的空间分异; 2) 绿地格局的绝对公平性(E)与相对公平性(E^*)差异明显, 居住用地的配置在一定程度上会影响城市绿地格局的公平性; 3) 不同行为尺度下的公平性差异明显, 出行距离会对城市绿地格局公平性产生影响; 4) 公平性评价结果可以用于指导绿地格局优化设计, 进而为城市绿地系统规划和管理提供参考依据。

以深圳市某垃圾焚烧厂飞灰为原料, 考察高温条件下不同氯化物(NaCl, CaCl₂和 FeCl₃)对飞灰中重金属气化特性的影响规律。结果表明: 3种氯化物均不同程度地促进飞灰中重金属的气化; 对于不同的重金属, 氯化物的影响效果各不相同。在未添加氯化物的情况下, 飞灰中Pb和Cr几乎全部气化。Zn和Cu的气化率受氯化物影响最大, 当添加量均为10% 时, 3种氯化物对Zn和Cu的影响效果为FeCl₃ ≈ CaCl₂ > NaCl。飞灰二次气化的最佳条件: 以0.6 L/min N₂做载气, 添加15%的CaCl₂, 1000℃下高温处理2小时。二次气化过程可减小飞灰毒性, 回收重金属。

分析了深圳特区不同绿地类型凋落物现存量分布与土壤凋落物层发育特征,及其与样地乔灌草盖度、边缘干扰情况、人为处理频率和与主要道路距离的相关关系,并通过环卫和绿化单位的调查探讨了城市绿地凋落物处理模式。结果显示:深圳市各绿地类型中,森林绿地的凋落物现存量最大并且土壤凋落物层发育最好, 生产性绿地和道路绿化带其次, 行道树绿地最差。多元相关分析表明, 凋落物人为处理频率和绿地灌木层盖度是影响人工绿地植被凋落物现存量的主要因素,不同绿地类型所有影响因子组成的多元线性回归研究表明深圳市各绿地类型凋落物受到人为干扰程度由强模型分别可以解释其现存量变化的 40.6%~93.6% 。至弱排列为: 1)行道树绿地; 2)城中村绿地、单位附属绿地、公园绿地和居住区绿地; 3)生产性绿地和道路绿化带; 4)森林绿地。

为了解深圳30年快速城市化过程引发的土壤有机污染现状, 同时调查城市化过程有机污染历史累积情况,在深圳市收集了 110 个表层土壤样品, 分析了深圳市土壤多溴联苯醚(PBDEs) 的空间分布特征, 并对其表层土壤PBDEs 蓄积总量进行 了估算。结果表明,深圳市土壤 中6 12 PBDEs 及 BDE209 的含量水平范围分别为 1.1 ～ 85.8 ng/g (dw) 和1. 2 ～1931ng/g(dw)。PBDEs 总含量在不同土地利用功能分区上表现为工业用地 > 居住用地> 商业用地 > 城市公园> 郊野公园的分布规律。深圳市土壤中PBDEs 含量整体表现出从西部的南山区和宝安区向东南方向的龙岗区和盐田区递减的趋势, 且 PBDEs 含量水平与各行政区的城市化水平呈显著的指数函数关系( r = 0. 98, p < 0. 01) , 表明城市化水平是影响深圳市土壤 PBDEs 污染程度的主要因素。采用基于行政区单元和基于土地利用类型两种估算方法对深圳市表层土壤 PBDEs 蓄积量进行估算的差异较大, 研究认为基于土地利用类型所估算出的数值更为准确, 以此估算出深圳市表层土壤中6 12 PBDEs 和 BDE209 蓄积量分别为1.51t和15.9t。

以深圳市清水河垃圾焚烧厂为例, 研究城市垃圾焚烧厂周围不同植物类别(乔木、灌木和草本)的重金属污染特征, 探讨工作区重金属污染环境植物修复的物种选择方案及群落构建模式。采集了垃圾焚烧厂周围22 个科34 个物种的叶片样品, 分析重金属 Hg, Cr, Cd, Pb 的含量和富集系数。结果表明: 该垃圾焚烧厂周围优势植物在一定程度上受到了重金属的污染, 不同植物类别受重金属的污染状况不同。乔木主要受 Cr 的污染, 灌木和草本的Hg污染状况较为严重。乔-灌、乔-草之间的重金属含量及富集系数均存在差异(P_t ≤ 0. 028) 。不同重金属污染植物修复可供选择的潜在物种分别是:1) Hg: 乔木植物大叶相思(Acacia auriculfi ormis)和柠檬桉(Eucalyptus citriodora) ; 2) Cr: 草本五节芒( Miscanthusf loridulus) 和灌木叶子花( Bougainvillea spectabilis) ; 3) Cd: 灌木梅叶冬青(Ilex asprella) 和乔木降真香(Acronychia pedunculata); 4) Pb:草本酢浆草( Oxalis corniculata)和芒萁(Dicranopteris dichotoma)。构建乔-灌-草多层次的群落结构, 对多种重金属复合污染区域的修复具有综合效果。

在北京大学地球环境与生态系统塞罕坝实验站樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica）人工林内设置降水控制实验，研究地下生态系统过程的两个重要指标土壤微生物量碳和微生物商对穿透雨增加或减少30%的响应。在2007年5月到9月的生长季，土壤微生物量碳和微生物商平均值分别为260.7mg/kg和1.84%，二者随土壤深度增加呈下降趋势。总体上，穿透雨增加或减少30%对土壤微生物量碳和微生物商的生长季内平均值影响不显著，但穿透雨减少30%的土壤微生物量碳及微生物商的变幅较大，变化范围分别为243.1～354.3mg/kg和1.43%～2.16%，5月最高，7月最低，表明生长季内穿透雨减少将导致土壤微生物活动的较大波动，从而可能改变地下碳过程的季节变化规律。

以深圳特区为例，利用2005年11月份的TM和Quickbird影像数据，在进行地表温度反演和城市绿地详细解译的基础上，研究了城市绿地类型、属性特征与地表热环境分异之间的关系。研究结果显示，城市绿地不同类型的地表温度差异较大，各类人工绿地的地表温度普遍高于自然绿地类型。分样区平均NDVI和聚集度指数与热岛强度指数之间呈显著的正相关关系，而均匀度和碎裂化指数则与热岛强度指数之间呈显著的负相关关系。上述结果表明，城市绿地的类型、结构及其格局特征均对城市热环境空间分异具有显著影响，在城市绿地建设工作中，应充分重视绿地景观的这种热环境效应特征的指导意义，以期使城市绿地建设能够更好地担负其必要的生态服务功能。

通过系统性的整合以往的研究成果，认为生态足迹理论方法除了存在评价模型的静态性、模型参数选择的弹性不足、社会经济因素对土地生产力的影响被忽略、生态账户涵盖不全面、评价结果与可持续的非对等性和忽略土地质量和功能的复杂性等方面的缺陷外，还存在贸易调整方法在概念上不足的问题。并针对各类缺陷提出一系列改进途径，分析这些改进途径的可行性和所要面临的挑战，以求对生态足迹理论及方法论的进一步完善提供依据。

人为活动对区域生境干扰导致濒危物种数量不断增加，是目前全世界范围内生物多样性保护工作面临的严峻挑战。为扭转传统保护思路难以适应现代生物多样性保护需求这一被动现状，人们开始采用一种基于景观和区域尺度的整体保护策略，GAP分析就是实现这种保护策略的主要支撑技术。该技术的核心是通过区域性的土地覆盖、物种分布和土地权属叠图综合分析，鉴别具有重要保护价值的“保护空白”，进而为合理的区域性生物多样性保护设计和土地利用规划，提供科学的决策依据。以美国的GAP分析计划为例，详细介绍GAP分析的基本技术过程，相关理论和实践研究进展及相关技术应用的主要限制因素，并针对我国生物多样性保护工作的现状和存在的关键问题，阐述了我国开展类似理论和应用研究的必要性、重点研究内容及其理论和实践意义。

研究了卧龙自然保护区20世纪80年代中期以来景观多样性的时空分异格局及成因，并探讨了相关的管理和多样性研究尺度效应问题。结果显示，过去35年复杂的人为影响是研究时段内景观多样性显著变化的根本成因。始于20世纪60年代中期的大规模森林砍伐活动，降低了全区特别是中低山区景观多样性水平，而延续30多年的植树造林活动，使不同区域的整体景观多样性水平逐步提高。合理的景观整体结构（包括多样性空间格局）建设目标和实现方法，应成为今后相关研究工作关注的重点问题之一。研究还证明了景观多样性研究具有显著的尺度效应特征，具体表现为林地面积的恢复在全区、自然景观、人为影响景观以及海拔高程分异等中尺度研究中显著提高了景观多样性水平，但在各人为影响发生源的缓冲区这种小尺度分析上，则降低了景观多样性水平。工作区内开展中小尺度景观多样性研究的适宜正方形样地面积应为50×50个像元。

利用卧龙自然保护区1987年和1997年两个时段的卫星遥感影像进行植被制图，并与DEM模型数据进行叠图分析，研究不同植被类型在各种地形梯度上的分布格局及变化特点。结果表明：(1)20世纪60年代中期大规模森林砍伐活动使林地的分布格局受到强烈干扰，这种影响一直延续到80年代中期；(2) 研究时段内的生产性育林活动、保护性育林活动和自然植被恢复过程，对森林植被类型的地形分布格局产生了显著的影响；(3)保护区目前仍存在着一些显著的人为干扰现象，针叶林及阔叶林比重的减少和灌丛数量的相应增加，反映出保护区目前人为干扰活动的主要类型和空间分布特征，应当引起管理部门的足够重视。

在景观遥感制图的基础上，利用缓冲区分析和相邻缓冲区的景观结构总体变异系数方法对卧龙自然保护区进行了自然景观和人为影响景观的分割研究，并对人为影响景观的空间分布特征进行了分析。结果表明，工作区内水电站、居民点和道路3种不同人为影响发生源对于周围景观结构的显著影响距离为1000～1200m，利用这一距离可以对工作区的自然景观和人为影响景观进行合理分割；海拔2400～4800m和坡度20°～40°区间为卧龙自然保护区人为干扰活动强度最大的区域，这种人为影响景观的空间分布特征对于保护区的自然管理工作威胁极大。此外，研究还证明，对于自然景观和人为影响景观进行合理分割，有助于景观人为影响的细节研究。

利用空间自相关分析方法，以深圳市龙华地区为例，对快速城市化景观的空间结构特征及其成因进行了研究。参与分析的景观结构变量均表现出较好的结构性，表明该地区景观是在一种既可以覆盖全区，又具有良好连续性的驱动机制作用下形成的。进一步详细分析结果表明，工作区内的地形条件差异是景观空间分布格局成因的背景性因素，而快速城市化过程中人类活动的强烈改造作用，是导致1988年和1996年景观结构特征发生显著差异的根本性影响因素。进入90年代以来，工作区内的景观已经逐渐转变成为一种人为活动占优势的景观类型。

利用多时段景观遥感制图信息和景观格局分析方法，对深圳市龙华地区快速城市化过程中农业用地的结构和空间分布特征进行了研究。主要结论如下：(1) 快速城市化过程导致农田面积显著减少，对果园的总体规模影响不大；(2) 1992年是工作区内城市化过程影响最为剧烈的年份，农田的碎裂化过程可以分成两个不同的阶段；(3) 农田和果园的空间分布均维持了相对微观异质性随机分布，但均匀性程度有所降低。果园在中尺度区间的空间分布与农田相比表现出显著的差异，连续尺度的空间分布表现出不均匀(小尺度：滑箱边长小于8个像元)—均匀(中小尺度：边长在8～50个像元之间)—不均匀(中尺度：边长在50～200个像元之间)—均匀(中大尺度：边长大于200个像元)的变化规律；(4) 人为改造作用是景观动态变化的主要驱动力来源，并且表现为一种中尺度影响过程，地形因子则为背景性影响因素；(5) 景观改造活动由于未能兼顾农业组分在区域生态稳定性维护方面的价值，两种组分的整体结构和功能稳定性有所降低。