北京城市生态系统格局和过程演变的驱动机制与调控机理-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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北京城市生态系统格局和过程演变的驱动机制与调控机理

项目名称：北京城市生态系统格局和过程演变的驱动机制与调控机理
项目类别：重点项目
批准号：41030744
申请代码：D011202
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2011-01-01-2014-12-31

项目负责人：欧阳志云
依托单位：中国科学院生态环境研究中心
批准年度：2010

中文摘要：

到2008年，全球半数以上人口居住在城市，我国进入了快速城市化阶段。城市规模不断扩大，土地利用与生态格局发生剧烈变化，对城市环境、城市生态系统格局、过程和功能带来巨大影响，已经严重威胁到城市人居环境和城市居民生活质量改善。本项目以北京城区为对象，依托北京城市生态系统研究站，运用多时相高分辨率遥感和生态调查数据，研究近30年以来北京城市生态系统和重要生态要素空间格局的演变，分析影响城市空间格局演变的自然、社会经济因素及其对城市生态过程与生态功能的效应。通过长期定位监测、实验观测和模拟，分析城市生态系统中自然过程和社会经济过程中碳氮物质源、路径和汇等生物地球化学循环过程，评价自然因素和人类活动对城市生态系统过程的复合作用机制，揭示城市生态系统碳氮循环规律。研究城市生态系统格局－结构-过程-功能的作用机制，分析城市生态系统演变的调控因子，为城市规划、建设与管理提供科学基础。

中文主题词：城市生态系统格局演变；城市生态系统过程演变；驱动机制；生态环境效应；格局调控与管理对策

英文摘要：

urban ecosystem patterns evolution；urban ecosystem patterns and process evolution；driving forces；the ecological environment effect；structure regulation and management measures

英文主题词： urban ecosystem patterns evolution；urban ecosystem patterns and process evolution；driving forces；the ecological environment effect；structure regulation and management measures

结论摘要：

项目以北京城区为对象，依托北京城市生态系统研究站，运用多时相高分辨率遥感、长期定位监测、生态调查观测和模拟，围绕北京城市生态系统格局和过程演变的驱动力和调控机理，开展了北京城市生态格局演变及其驱动机制、城市格局的生态环境效应与城市生态功能影响机制、生态格局管理对策等方面的研究，主要研究结果包括5个方面（1）揭示了北京城市生态格局的时空变化特征。自1750年以来260年北京建成区面积扩张了26.7倍，改革开放后呈现出加速扩张趋势，辛亥革命、新中国成立、改革开放等重大社会变迁是城市发展的主要驱动力。沿城市发展历程，从市中心向外围斑块密度、边缘密度和景观分离度指数均表现为先上升后下降的变化规律，在城市边缘达到峰值。城市边缘景观破碎化程度比中心和郊区高出20%-40%。（2）明确了城市格局对城市植物、微生物、昆虫等生物组分的影响。北京市五环以内维管束植物121科465属853种，乡土种比例占48%，物种丰富度随绿地平均斑块面积增加而增加，随斑块密度增加而降低。昆虫物种密度与斑块面积和连接度之间呈负相关关系。空气微生物（真菌、细菌）植被覆盖度高的监测区域高于建设用地比例高的区域。室内空气微生物春季和夏季总浓度明显高于秋季和冬季。（3）揭示了城市格局对城市热环境、土壤环境、空气环境等的影响特征。城市热环境主要受绿地比例与绿地空间配置影响，绿地面积比例越高，平均斑块面积越大，斑块密度越低，地表温度越低。城市土壤持久性有机污染物空间分布表现为老城区高于新城区，主要来源于烟煤与交通污染；土壤重金属则受土地利用类型影响，其生态风险指数表现为工业土壤以及公园土壤中较高，而交通区和居民区土壤中较低。（4）揭示了城市格局对暴雨径流及污染负荷、植物水分代谢与环境净化功能的影响，并分析了城市氮代谢特征与碳足迹。城市道路、小区道路、屋面、草地暴雨径流的COD和TN的浓度均值高于国家水排放标准Ⅴ类排放限值，降雨氮是径流硝态氮污染的首要来源。城市林木蒸腾量具有很大的树种间差异性，并与气温、水汽压和环境因子有关。在观测基础上估算了植物对空气臭氧的吸收能力和对空气颗粒物的滞尘能力。发现北京市居民食物消费所产生的生态足迹、水足迹和碳足迹远远超过城市本身的提供能力，是城市承载能力的重要限制因素。（5）提出了北京生态格局调控方法与管理对策建立了北京市生态用地分类体系，明确了北京生态用地规划与管理措施。

成果综合统计