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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 23 期摇 摇 2012 年 12 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
中国石龙子母体孕期调温诱导幼体表型:母体操纵假说的实验检测 李摇 宏,周宗师,吴延庆,等 (7255)……
同种或异种干扰对花鼠分散贮藏点选择的影响 申摇 圳,董摇 钟,曹令立,等 (7264)……………………………
曝气充氧条件下污染河道氨挥发特性模拟 刘摇 波,王文林,凌摇 芬,等 (7270)…………………………………
贵州草海越冬斑头雁日间行为模式及环境因素对行为的影响 杨延峰,张国钢,陆摇 军,等 (7280)……………
青藏高原多年冻土区积雪对沼泽、草甸浅层土壤水热过程的影响 常摇 娟,王根绪,高永恒,等 (7289)………
长沙城市斑块湿地资源的时空演变 恭映璧,靖摇 磊,彭摇 磊,等 (7302)…………………………………………
基于模型数据融合的千烟洲亚热带人工林碳水通量模拟 任小丽,何洪林,刘摇 敏,等 (7313)…………………
农田氮素非点源污染控制的生态补偿标准———以江苏省宜兴市为例 张摇 印,周羽辰,孙摇 华 (7327)………
用 PFU微型生物群落监测技术评价化工废水的静态毒性 李朝霞,张玉国,梁慧星 (7336)……………………
京郊农业生物循环系统生态经济能值评估———以密云尖岩村为例 周连第,胡艳霞,王亚芝,等 (7346)………
基于遥感的夏季西安城市公园“冷效应冶研究 冯晓刚,石摇 辉 (7355)…………………………………………
海南岛主要森林类型时空动态及关键驱动因子 王树东,欧阳志云,张翠萍,等 (7364)…………………………
不同播种时间对吉林省西部玉米绿水足迹的影响 秦丽杰,靳英华,段佩利 (7375)……………………………
黄土塬区不同品种玉米间作群体生长特征的动态变化 王小林,张岁岐,王淑庆,等 (7383)……………………
密植条件下种植方式对夏玉米群体根冠特性及产量的影响 李宗新,陈源泉,王庆成,等 (7391)………………
沙地不同发育阶段的人工生物结皮对重金属的富集作用 徐摇 杰,敖艳青,张璟霞,等 (7402)…………………
增强 UV鄄B辐射和氮对谷子叶光合色素及非酶促保护物质的影响 方摇 兴,钟章成 (7411)……………………
不同产地披针叶茴香光合特性对水分胁迫和复水的响应 曹永慧,周本智,陈双林,等 (7421)…………………
芦芽山林线华北落叶松径向变化季节特征 董满宇,江摇 源,王明昌,等 (7430)…………………………………
地形对植被生物量遥感反演的影响———以广州市为例 宋巍巍,管东生, 王摇 刚 (7440)………………………
指数施肥对楸树无性系生物量分配和根系形态的影响 王力朋,晏紫伊,李吉跃,等 (7452)……………………
火烧伤害对兴安落叶松树干径向生长的影响 王晓春,鲁永现 (7463)……………………………………………
山地梨枣树耗水特征及模型 辛小桂,吴普特,汪有科,等 (7473)…………………………………………………
两种常绿阔叶植物越冬光系统功能转变的特异性 钟传飞,张运涛,武晓颖,等 (7483)…………………………
干旱胁迫对银杏叶片光合系统域荧光特性的影响 魏晓东,陈国祥,施大伟,等 (7492)…………………………
神农架川金丝猴栖息地森林群落的数量分类与排序 李广良,丛摇 静,卢摇 慧,等 (7501)………………………
碱性土壤盐化过程中阴离子对土壤中镉有效态和植物吸收镉的影响 王祖伟,弋良朋,高文燕,等 (7512)……
两种绣线菊耐弱光能力的光合适应性 刘慧民,马艳丽,王柏臣,等 (7519)………………………………………
闽楠人工林细根寿命及其影响因素 郑金兴,黄锦学,王珍珍,等 (7532)…………………………………………
旅游交通碳排放的空间结构与情景分析 肖摇 潇,张摇 捷,卢俊宇,等 (7540)……………………………………
北京市妫水河流域人类活动的水文响应 刘玉明,张摇 静,武鹏飞,等 (7549)……………………………………
膜下滴灌技术生态鄄经济与可持续性分析———以新疆玛纳斯河流域棉花为例
范文波,吴普特,马枫梅 (7559)
…………………………………
…………………………………………………………………………………
高温胁迫及其持续时间对棉蚜死亡和繁殖的影响 高桂珍,吕昭智,夏德萍,等 (7568)…………………………
桉树枝瘿姬小蜂虫瘿解剖特征与寄主叶片生理指标的变化 吴耀军,常明山,盛摇 双,等 (7576)………………
西南桦纯林与西南桦伊红椎混交林碳贮量比较 何友均,覃摇 林,李智勇,等 (7586)……………………………
长沙城市森林土壤 7 种重金属含量特征及其潜在生态风险 方摇 晰,唐志娟,田大伦,等 (7595)………………
专论与综述
城乡结合部人鄄环境系统关系研究综述 黄宝荣,张慧智 (7607)…………………………………………………
陆地生态系统碳水通量贡献区评价综述 张摇 慧,申双和,温学发,等 (7622)……………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*380*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*38*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄12
封面图说: 麋鹿群在过河———麋鹿属于鹿科,是中国的特有动物。 历史上麋鹿曾经广布于东亚地区,到 19 世纪时,只剩下在北
京南海子皇家猎苑内一群。 1900 年,八国联军攻陷北京,麋鹿被抢劫一空。 1901 年,英国的贝福特公爵用重金从
法、德、荷、比四国收买了世界上仅有的 18 头麋鹿,以半野生的方式集中放养在乌邦寺庄园内,麋鹿这才免于绝灭。
在世界动物保护组织的协调下,1985 年起麋鹿从英国分批回归家乡,放养到北京大兴南海子、江苏省大丰等地。 这
是在江苏省大丰麋鹿国家级自然保护区放养的麋鹿群正在过河。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 23 期
2012 年 12 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 23
Dec. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金 (40901300);全国生态环境十年(2000—2010 年)变化遥感调查与评估项目(STSN鄄 04鄄 05);中国科学院科技政策
与管理科学研究所所长基金(0801111J01)
收稿日期:2012鄄03鄄21; 摇 摇 修订日期:2012鄄08鄄15
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: zhanghuizhi07@ yahoo. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201203210381
黄宝荣,张慧智.城乡结合部人鄄环境系统关系研究综述.生态学报,2012,32(23):7607鄄7621.
Huang B R, Zhang H Z. The relationship between humans and the environment at the urban鄄rural interface:research progress and prospects. Acta Ecologica
Sinica,2012,32(23):7607鄄7621.
城乡结合部人鄄环境系统关系研究综述
黄宝荣1,张慧智2,*
(1. 中国科学院科技政策与管理科学研究所可持续发展战略研究室,北京摇 100190;
2. 北京市农林科学院农业综合发展研究所,北京摇 100097)
摘要:城乡结合部往往是人鄄环境系统关系最严峻的地区之一。 20 世纪 80 年代以来,城市扩张在城乡结合部所引起的生态环境
效应受到了越来越多研究者的关注。 城乡结合部土地利用 /覆盖变化的监测、模拟及其驱动力分析,自然与农业生态系统的演
变与调控,以及环境污染等逐渐成为研究热点。 众多研究证实了人类活动干扰下城乡结合部环境系统的脆弱性,生态退化和环
境污染往往十分严重。 城乡结合部环境系统的演变对人类社会经济系统的反馈影响也受到一些研究者的关注。 研究认为城乡
结合部自然和农业生态系统的丧失不仅危及到当地居民的生计,也对当地社会资本造成影响,并有可能引发一些社会矛盾。 目
前,针对城乡结合部人鄄环境系统关系的研究,多采用单学科的方法进行,系统的综合性研究还较少,难以揭示该区域人鄄环境系
统错综复杂的交互作用关系;在研究尺度上,往往从宏观或中观尺度入手,研究城乡结合部的外部力量对环境系统的影响,微观
尺度上的个体和地方力量很少被关注。 未来有必要进一步加强该区域人鄄环境系统关系的跨学科、多尺度的综合性研究。
关键词:城乡结合部;人鄄环境系统;相互作用关系;研究综述
The relationship between humans and the environment at the urban鄄rural
interface:research progress and prospects
HUANG Baorong1, ZHANG Huizhi2,*
1 Institute of Policy and Management, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
2 Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Beijing 100097, China
Abstract: The relationship between human and environmental systems at the urban鄄rural interface faces many challenges
from urbanization. Since the 1980s, the environmental effects caused by urbanization at the urban鄄rural interface have been
studied intensively. In recent years research has focused on the detection of changes in land鄄cover and land鄄use, projections
and driving force analysis, natural and agricultural ecosystem evolution and conservation, as well as environmental pollution
at the urban鄄rural interface. Many researchers have proved that the environmental system at the urban鄄rural interface is
vulnerable to disturbance by human activities and urbanization, and usually shows serious degradation and pollution. The
feedback effects of the changes in the environmental systems on human, social and economic systems have also been the
subject of research. Some research has proved that the loss of natural and agricultural ecosystems at the urban鄄rural interface
not only affects the local residents忆 livelihoods, but also affects the local social capital, and can even cause social conflict.
At present, researchers of the human鄄environment relationship at the urban鄄rural interface often take single鄄disciplinary
approaches, which are inadequate to meet the demands of a comprehensive understanding of the intricate interaction
between the human system and the environmental system at the urban鄄rural interface. A great deal of attention has been
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given to macro and meso scale processes, such as the influence of external social, economic and political factors on the
environmental systems at the urban鄄rural interface. However, the role of local agents, such as farmers, at the micro scale
has been the object of much less attention, both in terms of research and management. In fact, the urban鄄rural fringe is
presented as an area in which multiple forces operate at different scales on environmental systems and in which local and
individual actors have an important part to play. So, future research on human鄄environment relationships at the urban鄄rural
interface should adopt interdisciplinary and multi鄄scale approaches.
Key Words: urban鄄rural interface; human鄄environment systems; interaction relationship; research progress
城乡结合部是城市中心建成区和外围纯农业腹地之间的过渡带,是在城乡二元地域体系上衍生的一种紧
靠城市建成区的过渡区域。 它融合了城市和乡村在资源上的互补性和在经济上的相依性,具有巨大的经济活
力,在我国城市化演变格局中发挥着重要作用。 然而,城乡结合部往往面临众多的矛盾和挑战,人鄄环境系统
(HES)矛盾尤为突出。 城市化过程中,高强度人类活动往往给该区域自然与环境系统带来巨大压力,造成区
域内严重的生态退化和环境污染,进而危及着为数众多生活在此的居民的社会、经济与环境福利,甚至会引发
严重的社会矛盾。 研究揭示城乡结合部 HES相互作用的规律和内在机制是制定合理的管理和调控策略,促
进该区域可持续发展的重要基础。
1摇 城乡结合部人类活动对生态环境的影响
自 1936 年德国地理学家 Louis提出城乡结合部的概念以来,国外学者对城乡结合部问题的研究已有 70
多年的历史,早期的研究主要侧重于概念的界定、区位划分和基本特征分析等方面[1]。 自 20 世纪 80 年代以
来,城市扩张在城乡结合部所引起的生态环境效应受到了越来越多的关注。 城乡结合部土地利用 /覆盖变化
(LUCC)的监测、模拟和驱动力分析,自然与农业生态系统的演变与调控,以及环境污染等逐渐成为研究
热点。
1. 1摇 城乡结合部 LUCC监测、模拟及其驱动力分析
1. 1. 1摇 城乡结合部 LUCC监测与模拟
城乡结合部被认为是目前全球范围内 LUCC最剧烈、问题最多、矛盾最尖锐的地区,一直是 LUCC 研究的
重点领域[2]。 随着城市化进程的加快,城乡结合部因其所具有的敏感性和脆弱性等特点而得到越来越多的
关注。 当城市开始扩张时,城乡结合部土地利用被改变,并引起土地覆盖的多样化、复杂化和破碎化[3]。 城
乡结合部各类用地在被高强度地转变为城市建设用地的过程中,与被闲置的开放空间一起构成了复杂而混乱
的异质性土地利用格局[4]。 但是,城乡结合部 LUCC经常被城市和农村公共管理部门忽视,使该区域往往缺
乏综合性的土地利用规划,并导致一系列社会经济和生态环境问题[5]。 特别是在中国,城乡结合部 LUCC 所
引起的各类社会、经济和生态环境矛盾尤为尖锐。
由于城乡结合部 LUCC能够在不同时空尺度上最直接地反映当地社会经济发展对环境系统的利用和胁
迫过程,以及由此造成的生态系统结构和功能的改变[6]。 监测和模拟 LUCC,理解其过程与格局是协调当地
社会经济发展和环境保护间的关系必不可少的基础。
由于缺乏早期的卫星遥感数据,航空遥感数据往往在早期的城乡结合部 LUCC 监测中发挥着重要作
用[7鄄9]。 但航空影像覆盖范围小、相片处理工作繁琐、而且成本也较高,使其在较大的区域范围内应用存在困
难。 卫星影像具有全球覆盖、成本低、精度高、在短时间内可重复获取同一地区数据的优势,在城市化所引起
的 LUCC监测中广泛应用[10鄄11]。 在 20 世纪八九十年代,Landsat鄄MSS影像数据曾被广泛地运用于城乡结合部
土地利用 /覆盖(LULC)信息的提取[12鄄14];但是由于空间分辨率(79 m)过低,其像元中所包含的信息不足支撑
详细、准确的 LULC信息的提取[15]。 此后,有研究尝试用空间分辨率(30 m)更高的 Landsat鄄TM影像数据提取
城乡结合部 LULC信息[16鄄17]。 但是研究表明,在空间异质性较高的城乡结合部地区,通过 TM 数据并不一定
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能获取比MSS数据更精确的 LULC信息[13]。 自 1986 年 SPOT鄄1卫星发射以来,SPOT系列卫星数据由于具有
较高的空间分辨率和相对可以接受的数据成本,成为城乡结合部 LULC信息的提取中应用得最为广泛的卫星
数据[18鄄23]。 而其他一些高空间分辨率卫星数据如 Quickbird、IKONOS卫星数据,受过高的数据成本制约,目前
还较少地被运用于城乡结合部 LULC监测。 目前,用遥感影像解译城乡结合部 LULC 面临的主要问题是遥感
影像光谱响应的多样性和异质性[24],导致影像中多光谱混合像元在数量上占据优势[25]。 由于大部分光谱影
像的分类算法都是基于特定的土地覆盖类型光谱同质性的假设,因此,在城乡结合部,数量众多的混合像元往
往导致城市用地和其他类型用地之间的高误判率[10]。 模糊监督分类法能够减少混合像元所带来的问题,从
而提高分类精度,已经被一些研究运用于城乡结合部 LULC 信息的提取[26鄄28]。 此外,结合多种分类技术的混
合分类法往往也能获取更为精确的 LULC信息[28鄄30],可以用来解决遥感影像中混合像元过多的问题。
在 LUCC模拟预测方面,已经众多方法。 目前,应用于城乡结合部 LUCC 模拟预测的模型主要包括多元
回归模型、马尔可夫链(Markov)模型、元胞自动机(CA)模型、元胞自动机鄄马尔可夫链(CA鄄Markov)模型和
CLUE鄄S模型等。 Markov模型可以根据系统状态之间的转移概率来预测系统未来的发展,已有研究把它应用
于城乡结合部地区 LUCC预测[7];但由于它的空间模拟能力较弱,在模拟 LUCC 的空间格局时存在不足[31]。
CA模型具有十分强大的空间模拟能力,可以通过一些十分简单的局部转换规则,模拟出复杂系统的空间格
局形成过程[32鄄33];但传统的 CA模型的转换规则是静态的[34],而且忽略了各种驱动因素对 LUCC 的影响[35],
因此,在模拟长时间尺度而又处于快速变化的城乡结合部地区的 LUCC 时存在困难。 CA鄄Markov 模型结合了
Markov模型和 CA模型在时间序列预测和空间预测方面的优势,能够在时间和空间尺度上更好地模拟城乡结
合部 LUCC[36鄄37];但是该模型在模拟过程中仅考虑了自然因素,而没有考虑社会经济因素对 LUCC 的决定性
影响,模型模拟过程中的人类决策影响有待加强。 CLUE鄄S模型是在综合分析研究初期土地利用分布现状图、
土地利用的空间分布概率适宜图和土地利用变化规则的基础上,根据总概率大小对土地利用需求进行空间分
配的过程,可以较好地模拟小尺度地区短期内土地利用变化情景[38鄄39];但是其准确性也受城乡结合部 LUCC
驱动力不断变化的影响,在长时间尺度 LUCC 模拟中还存在困难。 总体而言,由于城乡结合部 LUCC 驱动力
的复杂性、多样性和易变性,针对该区域的 LUCC的模拟也更为复杂。 具体模拟模型的选择需要考虑模型时
空尺度的适宜性和区域社会经济发展背景的差异性。
1. 1. 2摇 城乡结合部 LUCC的驱动力分析
城乡结合部 LUCC是不同尺度上多种力量共同作用的结果。 不同学科研究者往往从不同尺度、不同角度
研究城乡结合部 LUCC驱动力。
在宏观尺度上,人口增长、城市化常被认为是城乡结合部 LUCC 的最直接驱动力[40鄄43]。 城市建成区面积
的增加常常与城市人口的增长具有高度的相关性[44鄄46]。 在中国,过去 20a 快速的人口城市化驱动了前所未
有、大规模和高速的城市扩张[47],也推动了我国多数城市城乡结合部剧烈的 LUCC。 但从世界上其他一些城
市的经验来看,城市的扩张并不一定由人口增长引起。 一些城市尽管人口增长率较低,但仍存在着明显的扩
张,如在巴西圣保罗[48]、美国芝加哥大都市区和西雅图的金县[49]、印度芒格洛尔鄄乌杜皮市[35]和阿杰米尔市
等[44],城市建成区的扩张速度均远高于人口增长速度。 城乡结合部分散的、低密度的土地利用模式[49]和人
均土地消费量的持续增加[35],是这些城市建成区扩张速度快于城市人口增长速度的主要原因。
一些研究认为经济发展是城市扩张及城乡结合部 LUCC更为重要的驱动力。 已有众多国家层面[50]和具
体城市层面[46, 51]的研究都证实了城市扩张与经济增长间的高度相关性。 特别是第二产业[42, 52鄄53]和第三产
业[54鄄55]的发展,常被认为是城市建设用地扩张的最为重要的驱动力。 如,Seto 和 Kaufmann[52]发现,工业发展
方面的大规模投资是珠江三角洲城市土地利用变化的主要驱动力;而谈明洪等[54]则认为第三产业的增长可
能是促使 20 世纪 90 年代中国城市建设用地扩展的主要原因。 总体而言,在市场经济体制中,土地资源的配
置服从于价值规律、地租规律等基本经济规律,其根本作用是将土地资源配置到最有效益的经济活动中[56]。
但是,土地资源的配置还涉及到个体、企业和其它各种经济组织、政府以及公众等各种社会主体之间的利
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益关系[56],必然要受到公共政策和城市土地利用规划的影响。 公共政策和土地利用规划不仅直接影响城乡
结合部的土地利用类型,而且还通过影响土地市场间接地影响 LUCC[48]。 特别是在中国,公共政策和土地利
用规划是城乡结合部 LUCC 十分重要的驱动力[53, 57鄄59]。
在城市人口增加和经济增长等宏观驱动力的作用下,城区人口、住房、商业、工业等向城乡结合部的不断
扩张,被认为是一系列中观尺度上的驱动力[60鄄61]。 这些扩张过程与城市中心区和城乡结合部在经济成本和
生活条件(如环境、安全)方面的差异性有关,也与由于通讯和交通技术的发展给个人和企业带来的便利有
关[60]。 中国城乡结合部人口的迁入模式与国外常见模式存在差异。 在国外, 城乡结合部常被视为理想的居
住和休憩地,往往由于人口的自觉迁入而发展。 而在中国,大部分城市的城乡结合部的发展是源于城市工业
的迁入、乡镇企业的兴起,以及由此引起的人口的聚集[62鄄63]。
很少有研究把注意力放在微观尺度上对 LUCC具有直接影响的农村居民和其他利益攸关者身上[40]。 实
际上,包括农村居民、建筑开发商、房地产经纪人、融资人、服务商、压力集团和政府部门等多行为主体均在城
乡结合部 LUCC过程中发挥着作用[64]。 农村居民是城乡结合部 LUCC 最直接的利益攸关者,他们的行为模
式对城乡结合部 LUCC有较大的影响。 新古典经济学方面的文献倾向于支持农民土地利用行为的效用最大
化假设。 在城乡结合部,农业用地必须在土地市场上与竞租价格更高的非农业用地(如住房)进行竞争。 当
农业用地转变为获得许可的建设用地时,其价格急剧上升,这对农民出卖土地或其使用权具有极大经济刺激
作用[4]。 但是,由于他们身处更大的社会和空间环境,置身于各类社会、经济和政治网络,使得他们仅仅根据
经济合理性做出土地利用决策并非易事[40]。 自 20 世纪 90 年代以来,有关社会资本的研究越来越关注居民
集体行动和公共资源管理间的关系。 一些研究认为,丰富的社会资本往往有利于城乡结合部自然和农业用地
的保护[65鄄66]。 因为社会资本的培育和社会网络的构建有助于促进农业经营的多样化[67],从而能够减轻城市
化对农业生态系统所带来的负面影响[66]。
1. 2摇 城乡结合部生态系统演变与调控
城乡结合部往往分布着能够为城市居民提供必不可少生态系统服务的林地、草地、湿地等自然生态系统,
以及类型多样的农业生态系统[68鄄69]。 这些自然和农业生态系统在维持大城市区生态环境中发挥的重要作
用,是确保区域生态安全和城市可持续发展的重要基础[9, 70鄄73]。 但针对这些低密度用地的保护政策的制定和
实施面临着巨大的困难,而且常常被城市管理决策者所忽视[9]。
在城乡结合部,稀有的自然生境和重要的农业用地均处在城市建成区不断扩张的压力之下[74]。 城市扩
张不仅导致该区域自然和农业用地面积不断减少,而且还造成原有自然生境的破碎化、孤岛化和退化[49]。 此
外,支撑城市化的资源开采和加工行业的发展,也是导致城乡结合部自然生境和农业用地丧失和破碎化的重
要原因。 与远郊相比,城乡结合部交通便利,产品生产的成本低、通勤时间短,使众多规模小、技术水平低和未
受管制的建筑材料开采和加工业在此聚集,并造成肥沃的农田被侵占、土壤侵蚀和水环境污染等问题[75]。
城乡结合部自然生境的丧失和保护问题受到较多的关注。 受不同因素影响,众多城市周边地区的林业用
地不断减少[76鄄79]。 如在美国亚特兰大,主要原因是人口增加和外迁所引起的住房需求的增加[80];在加纳首都
阿克拉市郊,主要原因是居民对生物能源需求的不断增加而引起的林木砍伐;在巴西圣保罗市郊,主要原因是
非法定居者的砍伐;在印度辛格鲁利市郊,主要原因则是采矿及其引起的土壤侵蚀[81]。 水景观的变化也是城
乡结合部生态系统变化的重要特征之一[82],城市化对城乡结合部水文平衡[83]、地表径流[84]、地表和地下水
量和水质均有影响[85鄄86]。 除了直接占用湿地资源外,城市对水资源的巨大需求加大了区域水资源开采量,造
成城乡结合部水资源储存和供应量的严重不足,并最终导致自然和人工湿地的丧失和退化[5, 82]。 水资源向
城区转移,还通过影响城乡结合部农村居民生计,进而影响他们的土地利用方式,造成 LUCC,特别是农业用
地的丧失[82]。 城市扩张所引起的林地、湿地等自然生境的丧失对野生动植物群落具有极大的影响,并最终导
致区域生物多样性的减少[87鄄89]。 而且,城市新扩张区及其附近的自然植被更容易受各类外来物种入侵的影
响,外来物种不断增加,往往伴随着本地物种的减少和生物多样性的丧失[89鄄91]。
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农业用地的丧失是城乡结合部最为直观的景观变化。 尽管越来越多的城市增长发生在棕色地带和已有
建筑的间隙,但大多数建成区的扩张依然以侵占农业用地为主[92]。 如,在台北大都市区城乡结合部台北鄄桃
园区,1990—2006 年,城市建成区面积百分比增加了 10. 75% ,而同期农业 /开放空间、森林和水体的面积百分
比分别减少 4. 39% 、3. 73% 和 2. 64% [23];在日本东京大都市区城乡结合部低山丘陵区 Ohno 和高原区
Tsurukawa,1947—2001 年,伴随着城市用地急剧增加,农业用地面积分别减少 92. 0%和 85. 0% ,而同期林业
用地面积分别减少 69. 8%和 58. 5% [8]。 在墨西哥中西部城市莫雷利亚,1960—1990 年,随着城市主城区面
积不断增加,城乡结合部农业用地占土地面积的百分比由 60. 8%减少到 40. 5% ,而同期林业用地的比例则由
4. 5%增加到 9. 5% [7]。 尽管是人工景观,农业在城乡结合部景观保护,以及社会、美学和环境管理中发挥着
重要作用[93]。 农业用地转变为城市用地往往伴随着区域生态系统服务功能的下降。 如,Huang 等[94]的研究
结果显示,1971—2006 年大台北地区城市扩张所引起的农业用地的丧失,使城乡结合部农业生态系统能值产
出由 5. 64伊1021 sej / a下降到 8. 06伊1020 sej / a,生态系统服务的供给能力大幅下降。
如何更好地管理和保护城乡结合部自然和农业生态系统是很多大城市所需面临的重要问题。 低密度发
展模式往往是导致自然生境和农业用地丧失的重要原因。 更好地规划、更为紧凑的居住模式、更为积极的开
放空间和环境保护区建设,能够避免这些至关重要的、又极为敏感的生境的丧失[95]。 在 20 世纪八九十年代,
源于紧凑型城市的增长管理工具和新型城市化概念被发展和广泛运用。 如,在美国,最常见的工具包括设立
农业专属区、非专属区[96]以及城市增长边界[97]等;在英国和其他一些国家,最常用的工具是建设环城绿化隔
离带[98],也有一些城市通过设立城市增长边界[99]控制城市扩张。 这些工具通过专注于紧凑的、混合利用和
聚集发展来促进开放空间的保护。 随之,一些文献开始研究这些工具在控制城市扩张中的有效性[100鄄102]。 目
前,还很难说这些工具在控制城市扩张、促进可持续发展中取得成功[103鄄104]。 对增长管理工具的有效性及其
在控制城市扩张时的能力的激烈争辩依然盛行[105]。
实际上,城市化对农业的影响并不一定都是负面的,而是在挑战中孕育着机会。 城市化压力往往激励着
城乡结合部多功能农业的发展。 而多功能农业系统的发展反过来又能够缓解城市化所带来的压力[106]。 能
够使不同的土地利用类型在临近的空间中共同存在,多功能农业被认为具有协同、整合和减轻冲突等特征,既
能保护极具价值的开放空间,也能有效地控制和管理城市增长[4]。 与多功能农业类似,替代农业由于具有消
费导向性,更注重直接市场和增加值,往往更具有延续性,也更有利于农业用地的保护[107]。 然而目前城乡结
合部多功能或替代农业尚未引起足够的重视,仅有少数研究倡议将城乡结合部多功能农业纳入国家层面的学
术议程。 它的结构、过程,特别是它与城区的相互作用关系还没有得到充分的了解[4]。
1. 3摇 城乡结合部环境污染
受发展阶段的影响,发达国家大部分城市的城乡结合部环境质量较好,近年来针对该区域环境污染问题
的研究也相对较少;而在众多发展中国家,很多城市的城乡结合部都面临着严重的环境污染问题;特别是在人
口众多而社会经济发展较快的中国和印度,近年来相关研究相对较多。 在中国,近 30a 来快速的城市化和工
业化使众多城市的城乡结合部面临着前所未有的环境压力。 特别是近年来,一些城市为了改善中心城区环境
质量,促进污染企业外迁,使城乡结合部常常成为各类污染企业的聚集区;城乡结合部也常被选作城市生活垃
圾的堆置、填埋和焚烧场所;加上技术水平落后、污染扩散面大的乡镇企业往往密集分布于此[108],使该区域
成为环境污染的重灾区。
受城乡多种来源大气污染物的影响,一些城市城乡结合部大气中的 SO2、NOx、PM2. 5、O3 以及各类有机污
染物的浓度不仅远高于远郊区,甚至在一些监测点,明显高于城市中心区[109鄄114]。 特别是 O3,由于城市中心区
机动车排放的大量的 NOx 在夜间对其具有消减作用,使其在城市近郊区的浓度一般都显著高于城市中
心区[109, 115鄄116]。
城乡结合部常常缺乏完整的排水和污水处理设施,生活污水、工业废水和聚集于此的畜禽养殖业废弃物
常常未经处理便直排入水体,带来巨大的环境污染负荷,使流经于此和附近的河流经常受到“城市河流综合
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症冶(Urban stream syndrome)的困扰,环境污染和生态退化严重[117鄄120]。 同时,受各种来源的化学和微生物污
染物入渗的影响,城乡结合部地下水也经常而受到各种污染物的污染[121鄄123],对一些以地下水为饮用水源的
当地居民的健康构成威胁。
受污水灌溉、污泥施肥、大气污染沉降、农用化肥和农药的使用、以及附近的矿山等污染源的影响,城乡结
合部土壤常常受到重金属[124鄄133]和各类持久性有机污染物[132鄄134]的严重污染。 从已有研究来看,目前,城乡结
合部土壤重金属污染问题已经受到较多的关注,而持久性有物污染问题受到的关注较少。
接近市区,使城乡结合部在生产易腐食品方面具有优势[135]。 为了提高产量,以满足中心城区不断增加
的蔬菜需求,城乡结合部农业用地的耕作强度,以及化肥和农药的使用强度不断加大;加上通过用未经处理的
人畜粪便和污水灌溉、施肥,农作物有可能被重金属、致病微生物和持久性有机污染物污染[125, 135鄄137]。 城市各
类大气环境污染物,特别是 SO2、NOx 和 O3 对植物具有较大毒害性,并导致农作物产量的减少[138],从而对农
业生产者的生计造成不可忽视的负面影响[139]。
2摇 城乡结合部生态环境变化对当地居民生计和社会资本的影响
城乡结合部人类鄄环境系统间的相互关系也受到一些社会生态学研究者的关注。 城乡结合部自然和农业
生态系统与当地居民生计来源、及其与社会资本间的关系是社会生态学研究者所关注的两个重要方面。
2. 1摇 对当地居民生计的影响
在城乡结合部,穷人往往对自然资源和生态系统服务具有更高的依赖性。 伴随着经济发展,城乡结合部
居民在承受着城市更高的生活成本的同时,却难以享受到城市化所带来的各种实惠[140]。 在这样的情况下,
地方性资源如土地、生物资源成为当地居民的重要生计来源和补充[70]。 特别是在一些发展中国家,城乡结合
部农业是当地穷人赖以生存和改善生活的基础[141鄄142]。 如,在墨西哥城乡结合部,很多农民进行满足自我需
求的农业生产,作为在城市服务行业工作收入的重要补充[66]。 城乡结合部农业也被认为是一个潜在的有利
可图的行业,特别是在人多地少的亚洲地区[143鄄144]。 除了农业以外,城乡结合部林业资源也与当地居民生计
息息相关。 如,Stoian等[145]对玻利维亚瑞博拉塔市城乡结合部 120 个家庭的经济收入来源进行了调查,结果
发现 58%的受访家庭把收集、处理和交易非木材森林产品作为家庭收入的来源之一,37%的受访家庭在这方
面的年收入超过他们家庭年总收入的一半。 在一些地区,城乡结合部林业也是当地居民家庭的重要能源来
源,如在博茨瓦纳首都哈博罗内城乡结合部[70]。 实际上,水资源也是影响城乡结合部居民生计的重要因素,
只是很少受到关注[146]。 在城乡结合部,许多能够提高居民收入的经济活动如农业、渔业等都依赖于可利用
水资源。
鉴于城乡结合部自然资源和农业生态系统在确保当地居民生计中的重要作用,城市扩张所造成的自然生
境、农田和水景观的丧失自然会进一步威胁到当地居民特别是难以获取非农工作机会的穷人的生计,并有可
能引起一些城乡冲突[65]。 把具有重要生态服务价值的自然景观转变为人工景观,往往使少数利益集团获益,
而为数众多的利益攸关者及其后代的利益则受到损害[147]。 而且,农村居民往往对新的城市生活感到无所适
从。 社会和政治不公往往阻碍财富向城乡结合部地区的流动,各利益集团对投资城乡结合部基础设施建设也
常常缺乏积极性[148]。 政府部门所推行的一些减贫策略和社会经济发展规划往往强调市场机制、以及生产和
贸易作用,而对环境问题缺乏明确的考虑;而实际上环境条件是影响当地居民生计的十分重要的因素[149]。
更何况城市化过程所导致环境污染和退化,直接威胁到居住在该区域的居民的身体健康[150]。
当然,城市扩张给也会给城乡结合部一些居民带来新的非农业工作与收入机会。 如, Lanjouw[151]等对居
住在坦桑尼亚 6 个城市城乡结合部的 592 个家庭的家庭收入来源进行了调查,结果显示,非农收入占这些家
庭总收入的 24% 。 但是新增加的收入并不一定能够弥补因自然和农业用地丧失所造成的收入的损失。 如,
在比较巴西阿克里农村居民和从农村迁移到城乡结合部居住的居民的收入后,Schwartzman[152]发现尽管城乡
结合部有更多的工作和收入机会,但从农村迁移到城乡结合部的居民的收入并不一定得到提高,因为新增的
现金收入往往不足以弥补因抛弃生存性生产所造成的经济损失。
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为应对城市扩张的影响,多功能农业往往成为城乡结合部农村居民重要的生存策略。 在 20 世纪 80 年代
世界性农业危机期间,作为农村居民的生存策略,一些国家的城乡结合部农业已经出现多样化的趋势[153]。
多功能农业能够创造工作机会,提高农村居民收入水平,同时还能够为城市居民提供高质量的开放空间和娱
乐场所[154]。 因此,它在促进城乡结合部农业用地保护的同时,也有助于对农业收入依赖较大的家庭的生计
的维持。
2. 2摇 对当地社会资本的影响
无论是国内还是国外,关于城乡结合部生态环境变化对社会资本的影响的研究尚少。 但已有研究关注了
这种影响。 如 Sullivan等[155]通过调查发现,在美国尚佩恩县的城乡结合部地区,城市建设用地和农业用地之
间的自然缓冲带,由于能够减轻该区域的畜牧业臭气和噪音污染以及水土流失等环境问题,从而能够在缓解
当地城市居民和农村居民间的矛盾中发挥重要的作用。 Von der Dunka等[156]分析了 2006 年 10 月到 2009 年
9 月瑞士巴塞尔、伯尔尼、苏黎世 3 个城市交界地区(具有城乡结合部特征)的土地利用冲突事件的类型,结果
发现因自然保护问题、噪音污染、景观美学受到破坏、健康风险而引起的冲突占总冲突事件的百分比分别为
14. 02% 、28. 66% 、17. 68%和 16. 46% ,生态环境变化是引起该区域土地利用冲突的主要原因。 在中国,因城
市扩张造成耕地、林地和湿地丧失所引起的社会冲突更是不胜枚举,城乡结合部暴力强拆、非法征地等引起的
社会事件时有发生。 但相关的研究并不多见,已有研究多以定性描述为主,定量、机制性研究尚少。 城乡结合
部生态环境变化和社会资本间的因果关系还远未明朗。
3摇 城乡结合部人鄄环境系统关系研究展望
尽管国内外学者从不同的角度对城乡结合部进行了大量的研究,然而,作为城市与乡村两大系统直接发
生作用的界面,城乡结合部 HES呈现出动态、复杂和不确定性,人们对城市化背景下该区域 HES 的相互作用
机制尚缺乏足够的认识,其边缘化和环境退化问题也常常被忽视。 而且,在传统的学科分割的背景下,研究者
多采取单学科方法研究城乡结合部 HES[157],难以满足对该区域 HES交互作用关系与动态演变特征研究的需
求[158鄄159];在实践中,其理论指导城乡结合部规划与管理也存在困难,一些针对城乡结合部土地利用的单功能
区划,没有意识到该区域土地利用影响因素的多样性与复杂性,往往难以获得成功。 一些城市如维也纳、东
京、首尔、伦敦等进行环城绿化隔离带规划和建设以控制城市的无序蔓延,但最终没有达到预期的目
标[160鄄161]。 究其原因,在于环城绿化隔离带的建设没有实现同周边社会、经济要素的有效耦合,使得城市按着
自身的演变规律继续向外迅速扩张[162]。 缺乏理论的支撑,城市管理决策者常常不能正确理解城乡结合部土
地利用、生态环境与社会经济发展间存在的错综复杂的交互作用关系[163],在制定城乡结合部 HES 管理与调
控措施时容易顾此失彼[162],不能有效促进该区域 HES的整体优化与可持续发展。
鉴于单学科研究方法在研究城市生态系统时所面临的困境,越来越多的研究者认为系统思想和跨学科的
研究方法更适合处理地方发展可持续问题[164鄄166],城市生态系统的研究必需充分考虑人类鄄社会系统所产生
的影响[167鄄169]。 系统思想和综合方法强调辨识和描述系统组成要素的交互作用,综合运用多学科的研究方
法,将有助于揭示隐藏于交叉点、单学科研究方法难以解释的客观规律,有助于更好地辨识城乡结合部 HES
动态的、交互的、复杂的特征。 近年来,国内外的一些生态研究项目开始采用人类生态学的方法研究区域自然
生态系统同社会经济系统间的关系。 如,美国中部亚利桑那州鄄凤凰城长期生态研究项目采用“人类生态系统
框架冶研究城市复合生态系统,以辨析与城市生态系统结构和过程密切相关的社会要素组成和过程[167, 170];美
国乔治亚州西部项目(The WestGa project)以乔治亚州西部山麓地区的三个县为研究对象,分别采用经济计量
学模型、陆地生态系统模型和人类生态系统模型研究该区域社会经济发展、土地利用变化、生态系统服务功能
变化和人类社会响应间的关系,试图帮助人们理解城市发展和自然资源相互作用关系中的驱动力、效应和反
馈机制,是采用跨学科的研究方法来研究城乡结合部人地系统的典型案例[159]。 这些研究为城乡结合部 HES
的跨学科研究提供了方法借鉴。
在研究尺度上,各种研究往往从宏观或中观尺度入手,研究城乡结合部的外部力量对城乡结合部演变的
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影响,微观尺度上的个体和地方力量很少被关注;但实际上,城乡结合部作为不同尺度上多种力量共同作用的
场所,个体和地方力量也发挥着十分重要的作用,应该加以考虑[60]。 而且,在地方尺度上采用“自下而上冶的
方法对城乡结合部的人类鄄环境系统关系进行研究将有助于克服“自上而下冶方法在数据获取方面所存在的困
难。 在“全球性思考、地方性行动、区域性规划冶 [171]的概念下,社区包含了一些重要的地方发展要素,被认为
是一个比较合适的研究尺度[163]。 结合宏观、中观、微观多尺度的研究方法,将为城乡结合部生态环境变化的
驱动力机制和演变规律研究提供更为系统的方法支撑。
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1267摇 23 期 摇 摇 摇 黄宝荣摇 等:城乡结合部人鄄环境系统关系研究综述 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 23 December,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Maternal thermoregulation during gestation affects the phenotype of hatchling Chinese skinks (Eumeces chinensis): testing the
maternal manipulation hypothesis LI Hong, ZHOU Zongshi, WU Yanqing, et al (7255)…………………………………………
Effects of conspecific and interspecific interference competitions on cache site selection of Siberian chipmunks (Tamias sibiricus)
SHEN Zhen,DONG Zhong, CAO Lingli,et al (7264)
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Characterization of ammonia volatilization from polluted river under aeration conditons: a simulation study
LIU Bo, WANG Wenlin, LING Fen, et al (7270)
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Diurnal activity patterns and environmental factors on behaviors of Bar鄄headed Geese Anser indicus wintering at Caohai Lake of
Guizhou, China YANG Yanfeng,ZHANG Guogang,LU Jun,et al (7280)…………………………………………………………
Impacts of snow cover change on soil water鄄heat processes of swamp and meadow in Permafrost Region, Qinghai鄄Tibetan Plateau
CHANG Juan,WANG Gengxu,GAO Yongheng,et al (7289)
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Spatial鄄temporal changes of urban patch wetlands in Changsha, China GONG Yingbi, JING Lei, PENG Lei, et al (7302)…………
Modeling of carbon and water fluxes of Qianyanzhou subtropical coniferous plantation using model鄄data fusion approach
REN Xiaoli, HE Honglin, LIU Min, et al (7313)
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Ecological compensation standard for controlling nitrogen non鄄point pollution from farmland: a case study of Yixing City in Jiang
Su Province ZHANG Yin, ZHOU Yuchen, SUN Hua (7327)……………………………………………………………………
Static toxicity evaluation of chemical wastewater by PFU microbial communities method
LI Zhaoxia, ZHANG Yuguo, LIANG Huixing (7336)
………………………………………………
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Emergy evaluation of an agro鄄circulation system in Beijing suburb: take Jianyan village as a case study
ZHOU Liandi, HU Yanxia, WANG Yazhi, et al (7346)
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Research on the cooling effect of Xi忆an parks in summer based on remote sensing FENG Xiaogang, SHI Hui (7355)………………
The dynamics of spatial and temporal changes to forested land and key factors driving change on Hainan Island
WANG Shudong, OUYANG Zhiyun,ZHANG Cuiping, et al (7364)
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Impact of different sowing dates on green water footprint of maize in western Jilin Province
QIN Lijie, JIN Yinghua, DUAN Peili (7375)
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The dynamic variation of maize (Sea mays L. ) population growth characteristics under cultivars鄄intercropped on the Loess Plateau
WANG Xiaolin, ZHANG Suiqi, WANG Shuqing, et al (7383)
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Effect of different planting methods on root鄄shoot characteristics and grain yield of summer maize under high densities
LI Zongxin, CHEN Yuanquan, WANG Qingcheng, et al (7391)
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Heavy metal contaminant in development process of artificial biological Soil Crusts in sand鄄land
XU Jie, AO Yanqing, ZHANG Jingxia,et al (7402)
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Effects of enhanced UV鄄B radiation and nitrogen on photosynthetic pigments and non鄄enzymatic protection system in leaves of
foxtail millet (Setaria italica (L. ) Beauv. ) FANG Xing, ZHONG Zhangcheng (7411)…………………………………………
Photosynthetic response of different ecotype of Illicium lanceolatum seedlings to drought stress and rewatering
CAO Yonghui, ZHOU Benzhi, CHEN Shuanglin,et al (7421)
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Seasonal variations in the stems of Larix principis鄄rupprechtii at the treeline of the Luya Mountains
DONG Manyu, JIANG Yuan, WANG Mingchang, et al (7430)
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Influence of terrain on plant biomass estimates by remote sensing: a case study of Guangzhou City, China
SONG Weiwei,GUAN Dongsheng, WANG Gang (7440)
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Effects of exponential fertilization on biomass allocation and root morphology of Catalpa bungei clones
WANG Lipeng, YAN Ziyi, LI Jiyue, et al (7452)
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Effects of fire damages on Larix gmelinii radial growth at Tahe in Daxing忆an Mountains, China
WANG Xiaochun, LU Yongxian (7463)
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A model for water consumption by mountain jujube pear鄄like XIN Xiaogui,WU Pute, WANG Youke, et al (7473)…………………
Specificity of photosystems function change of two kinds of overwintering broadleaf evergreen plants
ZHONG Chuanfei, ZHANG Yuntao, WU Xiaoying, et al (7483)
…………………………………
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Effects of drought on fluorescence characteristics of photosystem 域 in leaves of Ginkgo biloba
WEI Xiaodong,CHEN Guoxiang,SHI Dawei,et al (7492)
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Numerical classification and ordination of forest communities in habitat of Sichuan Snub鄄nosed Monkey in Hubei Shennongjia
National Nature Reserve LI Guangliang, CONG Jing, LU Hui, et al (7501)……………………………………………………
Impact of inorganic anions on the cadmium effective fraction in soil and its phytoavailability during salinization in alkaline soils
WANG Zuwei, YI Liangpeng, GAO Wenyan, et al (7512)
……
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Photosynthetic adaptability of the resistance ability to weak light of 2 species Spiraea L.
LIU Huimin,MA Yanli, WANG Baichen,et al (7519)
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Fine root longevity and controlling factors in a Phoebe Bournei plantation
ZHENG Jinxing,HUANG Jinxue,WANG Zhenzhen,et al (7532)
………………………………………………………………
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Analysis on spatial structure and scenarios of carbon dioxide emissions from tourism transportation
XIAO Xiao, ZHANG Jie, LU Junyu, et al (7540)
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The hydrological response to human activities in Guishui River Basin, Beijing
LIU Yuming, ZHANG Jing, WU Pengfei, et al (7549)
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Socio鄄economic impacts of under鄄film drip irrigation technology and sustainable assessment: a case in the Manas River Basin,
Xinjiang, China FAN Wenbo, WU Pute,MA Fengmei (7559)……………………………………………………………………
Effects of pattern and timing of high temperature exposure on the mortality and fecundity of Aphis gossypii Glover on cotton
GAO Guizhen, L譈 Zhaozhi, XIA Deping, et al (7568)
…………
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Physiological responses of Eucalyptus trees to infestation of Leptocybe invasa Fisher & La Salle
WU Yaojun, CHANG Mingshan, SHENG Shuang, et al (7576)
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Carbon storage capacity of a Betula alnoides stand and a mixed Betula alnoides 伊 Castanopsis hystrix stand in Southern Subtropical
China: a comparison study HE Youjun, QIN Lin, LI Zhiyong,et al (7586)………………………………………………………
Distribution and ecological risk assessment of 7 heavy metals in urban forest soils in Changsha City
FANG Xi, TANG Zhijuan, TIAN Dalun, et al (7595)
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Review and Monograph
The relationship between humans and the environment at the urban鄄rural interface:research progress and prospects
HUANG Baorong, ZHANG Huizhi (7607)
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Flux footprint of carbon dioxide and vapor exchange over the terrestrial ecosystem: a review
ZHANG Hui, SHEN Shuanghe, WEN Xuefa,et al (7622)
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4367 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
《生态学报》2013 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的生态学专业性高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研
究原始创新性科研成果,特别欢迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、
新方法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
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生摇 态摇 学摇 报
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(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 32 卷摇 第 23 期摇 (2012 年 12 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
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(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 32摇 No郾 23 (December, 2012)
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