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全球变化是指对人类现在和未来生存与发展有重要的直接或潜在影响、由自然因素或人为因素驱动在全球范围内所发生的地球环境的变化,或与全球环境有重要关联的区域环境变化。全球变化研究包括全球环境变化和全球气候变化。研究全球变化对人类社会的可持续发展具有重要意义。目前研究陆地生态系统对全球变化的响应主要方法是人为环境控制法(OTC、FACE等)、野外清单调查法、模型法等。已经有很多研究表明,城乡间环境梯度的空间差异可以代替全球变化的时间差异。因此可以通过研究城乡间植物的生长来研究植物对全球变化的响应。 本文通过监测城市生活区、城市森林、乡村森林间的环境差异,对比其与全球变化的异同;同时在观测样点城市森林和乡村森林种植了杨树(Populusdeltoides)、木槿(Hibiscus syriacus)和日本珊瑚树(Viburnum odoratissimum var.awabuki)三种植物,观测其生长的差异,研究其对城乡差异间环境差异的响应,并分析各种环境因子对植物生长的影响。研究结果表明: 1.城市生活区样点的年平均温度为17.68℃,城市森林为16.81℃,乡村森林为15.89℃。城市、城市森林、乡村森林表现出的空间温度梯度差异与全球变化的时间差异具有相似性。而城市生活区的大气相对湿度为70.79%,城市森林的相对湿度为78.34%,乡村森林的相对湿度为81.72%,表现为从乡村高于城市,森林高于普通城市生活区。在光照强度最大值方面,城市生活区为134012.09lx,城市森林为108841.81lx,乡村森林为122080.52lx,城市森林的光照强度低于乡村森林11%。 2.三个样点的年平均CO2值为:城市生活区449.26 nL/L,城市森林413.75nL/L;乡村森林424.37nL/L。城市样点最高,乡村森林次之,城市森林最低。统计检验结果表明:夏季城市生活区与城市森林之间差异显著;秋季三个样点的CO2浓度差异显著;其它时段三样点间则无显著差异。 3.城市生活区的臭氧年平均浓度为13.96 nL/L,城市森林为19.95 nL/L,乡村森林为23.24 nL/L。城市生活区和城市森林之间一年四季的臭氧浓度差别均不显著,但与乡村森林间在春、秋、冬季节差异显著。乡村森林在一年四季都高于城市生活区,夏秋差异不显著,冬季和春季差异显著。城市森林和乡村森林全年的AOT40累计值估计为0.968×10-6×h,1.259×10-6×h,差异不显著。 4.植物叶片大小研究结果表明,城市森林样点植物叶片要大于乡村森林植物叶片。7月份城市森林顶部的叶片面积比乡村森林高出15.8cm2,但差异不显著;中部和下部的叶片面积分别高出17.8cm2和24.6cm2,且差异显著。九月份城市森林顶部、中上部、中部的叶片面积比乡村森林分别高出17.2cm2、16.4cm2和53.0cm2,且差异显著。 5.植物生物量结果表明,清凉山的植物生长较乡村森林要快,但是不同植物间差别不一致,城市森林中杨树两年的生物量大概是乡村森林的1.7倍,而城市森林中日本珊瑚树为乡村森林的1.5倍,且差异显著。而两样点木槿生物量则差异不显著。说明不同植物生物量对城乡差异响应不一致。 本实验的植物生长条件虽然不能做到如预期的CO2和温度的空间变化与全球变化的时间变化一致,但是本实验中温度变化以及城市污染气体浓度较高与全球变化较为相似。因此,本实验结果对预测全球变化对植物生长的影响依然具有一定的参考价值。用城郊差异代替全球变化时空差异依然是有可能的。