随着全球气候的持续增暖，中国的气候带和生态地理区域呈现出一定程度的变化。本文在已有生态地理区划方法的基础上，利用1991—2020年641个气象台站气候数据，以及高精度的生态地理要素资料，对中国生态地理区域进行了优化，更新了中国生态地理区域图（2023版），将制图比例尺提高至1∶400万。研究结果将中国划分为11个温度带、22个干湿区、50个自然区。与2007版的生态地理区划结果相比，1991—2020年中国生态地理区域的总体格局虽没发生明显变化，但是局部地区的温度带界线、干湿区界线、生态地理区（自然区）界线已经发生了不同程度的变化。首先，温度带的界线变化在东部较明显，特别是长江中下游地区北亚热带和中亚热带之间温度带界线北移较明显；其次，干湿区的界线出现了变动，在第二级地形阶梯的北部半干旱与干旱区的界线有稍微西移，青藏高原上半干旱与半湿润区之间的界线则稍有东南移，都反映半干旱区范围稍有扩大；最后，自然区的界线变化在局地差异较大。本文深化了1991—2020年气候变化和生态地理资料更新对生态地理区域边界变化认识，为指导不同区域生态保护修复工作提供宏观的区域框架。
农村散煤使用对冬季重污染等贡献显著，更会直接污染室内空气，影响人群健康。除了“煤改电、煤改气”之外，清洁煤和成型生物质也被认为是降低散煤污染的有效途径，在一些政策和行动中被推广。然而，目前还缺乏不同取暖模式下居民室内空气质量差异及取暖排放贡献的定量研究，是清洁取暖环境效益评估中的短板。本文在北方农村地区开展了覆盖1600户整个取暖季的细颗粒物（PM2.5）实地监测，分析了居民室内PM2.5污染的空间差异及不同取暖方式的影响。研究表明，北方农村取暖季室内PM2.5浓度均值为102 μg/m3，但户间差异很大，从19 μg/m3到497 μg/m3。使用传统散煤和生物质取暖的家庭，取暖季室内PM2.5浓度高达162 μg/m3和144 μg/m3。而使用清洁煤或成型生物质取暖的家庭，室内PM2.5显著降低，约为84 μg/m3，且有56%的时间日均浓度超过国家标准（50 μg/m3）。电或气取暖的家庭，室内PM2.5浓度最低。受人为活动强度和气象条件等因素影响，居民室内PM2.5浓度的户内变异也很明显，使用固体燃料的家庭相对变异系数约为76%，远大于使用清洁燃料的家庭（53%）。室内传统固体燃料燃烧排放对室内PM2.5的贡献约60%，而随着取暖燃料的清洁化，室内燃烧源贡献逐渐降低。若仅考虑降低室内PM2.5，使用成型生物质或清洁煤替代传统散煤可取得显著的减污效果，电替代的降污效果最大。研究为认识室内空气污染变化规律和空间异质性，全面客观地评估清洁取暖对人群健康影响提供了基础数据和科学支撑。
对农作物和畜牧业生产系统中的剩余秸秆和粪便进行生物能源化利用，不仅有利于缓解作物—牲畜系统农业剩余物排放对环境造成的压力，还能通过最终产品的使用来抵消相关的温室气体排放。本文构建了一个作物—牲畜—生物能源一体化的综合系统框架，基于生命周期评价法估算了2010—2019年中国及各省份作物和畜牧生产系统中各过程的温室气体排放清单；对比了作物—牲畜—生物能源综合系统和传统系统在不同生产环节的排放差异，评估了综合系统对农业源温室气体排放的环境影响。研究结果显示：① 作物秸秆管理、牲畜肠道发酵和作物生产能源消耗贡献了基准情景下中国主要的农业源温室气体排放，作物和牲畜系统中温室气体来源呈现出显著的地区差异。② 环境影响强度在部分地区或省份呈现波动变化趋势，其中，华东地区的排放强度下降幅度较大（-0.73×10-2），新疆的增幅最大（0.63×10-2）。③ 作物和畜牧生产系统中可利用的剩余秸秆和粪便数量可观，综合系统对农业源温室气体排放起到缓解作用，全国范围内缓解程度不同，最大时可减缓约67%的环境影响。
水生态环境监测是生境保护的前提和基础，针对长江流域水系点多面广、复杂多样、瞬息万变等特点，对监测手段提出了更高的要求。目前，针对大型地表水系的水质监测方式仍以人工取样结合实验室化学分析或现场手持式仪器分析为主，存在方法滞后、手段单一、频次偏低、面源缺失等问题。因此，迫切需要新体制监测技术，突破实时快速、面源定量等现实需求，为长江水系统综合模拟提供可靠数据源。在此背景下，本文提出了一种具有完全自主知识产权的精细光谱探测与计量分析技术，开发了地基、空基等体系技术与装备，在相关项目支持下，开展了体系化技术的示范应用，在长江干流关键断面、三峡示范区和鄱阳湖示范区进行了空—地立体监测，取得了良好效果。监测数据经云平台接入“长江模拟器”，为其综合运行提供了快速实时数据支持，也为未来流域大型水系综合监测提供了新方法和应用典范。
面向美丽中国生态文明建设所需，亟待有效实现流域精细治理的科学决策，以根据流域综合治理愿景目标，优化流域管理措施（BMP）的空间布局方案（即BMP情景）、制定符合实际需求的实施路线图。对此，“流域系统模拟—情景优化”方法框架近年展现出广阔应用前景。本文介绍了该框架在应对实际应用需求中尚存的一系列问题，开展了体系性的方法研究：① 提出新的流域过程建模框架，以兼顾建模灵活性和高性能计算、高效实现流域系统模拟；② 提出以坡位单元作为BMP空间配置单元、并在情景优化过程中可进行单元边界动态调整的BMP情景优化方法，可有效考虑流域综合治理的经验知识，保障优化结果合理性；③ 提出考虑分阶段投资约束的BMP情景实施次序优化方法，可推荐出符合实际落地需求的实施路线图；④ 设计研发用户友好的参与式流域规划系统，供各方利益相关者协商决策。通过典型小流域应用案例验证了上述新方法、工具和原型系统的有效性和实用价值。
滨海湿地作为海陆交互作用关键区域，具有高度生态敏感性，日益加剧的气候变化与频繁的人类活动对其资源可持续利用带来了巨大挑战。生态系统文化服务（CESs）作为桥接自然环境与人类社会的无形纽带，在海洋与海岸带综合管理中发挥重要作用。为此，本文在建立CESs参与滨海湿地资源可持续管理理论框架基础上，将多源社交媒体照片与MaxEnt模型相结合，以9处中国国际重要滨海湿地为例开展实证研究。研究结果表明：① 从各CESs均值水平来看，生物多样性服务能力最强的滨海湿地为广西山口红树林湿地（0.222），其高水平面积为61.218 km2，占比27%；历史服务能力最强的是福建漳江口红树林湿地（0.336），其高水平面积为9.037 km2，占比17%；科教服务能力最强的是天津北大港湿地（0.092），其高水平面积为70.981 km2，占比11%；游憩服务能力最强的是福建漳江口红树林湿地（0.350），高水平区面积为9.037 km2，占比17%。② 从各CESs空间分异格局来看，生物多样性服务高水平较显著区位于广西山口红树林湿地东部和中部地区；历史服务高水平较显著区位于福建漳江口红树林湿地西部和东部地区；科教服务高水平较显著区位于天津北大港湿地西部地区；游憩服务高水平较显著区位于福建漳江口红树林湿地河口地区。③ 从环境变量对CESs贡献率来看，距自然保护区距离、土地利用类型和距鸟类栖息地距离是影响生物多样性服务格局分异的主要因素；而距基础设施距离、距道路距离和距鸟类栖息地距离均对9处滨海湿地历史服务、科教服务和游憩服务产生显著影响。④ 根据区域和国家战略、CESs均值高低及CESs类型权衡，本文将9处滨海湿地划分为生态修复导向型、生态文化振兴型和生态产业融合型3类发展模式，以期为海洋与海岸带综合治理研究及实践提供新思路。
生态修复措施会对生物多样性热点区域产生强烈影响，因此量化石漠化治理对生物多样性的贡献在西南喀斯特地区是至关重要的。本文通过回归分析以及残差趋势分析等方法，揭示了2000—2020年中国西南喀斯特地区石漠化及生物多样性的时空演变规律，量化了石漠化治理等因素对生物多样性的贡献。结果表明：中国西南喀斯特地区石漠化以轻度石漠化和中度石漠化为主，石漠化总面积减少了10.25万km2，减少速率为0.49万km2/a；喀斯特地区生物多样性总体呈增加趋势，生物多样性综合指数均值为0.40，总体维持在中等水平；石漠化治理和生物多样性呈正相关关系，其对生物多样性的贡献为26.39%；气候变化和人类活动对生物多样性的贡献分别为52.78%、47.22%。结果表明，石漠化治理对生物多样性表现出积极贡献，对后续生态修复工程的实施以及生物多样性的保护具有一定指导意义。
蓝碳作为解决全球气候变化问题的长期方案之一，其和谐的供需动态关系对促进区域碳平衡和可持续管理具有重要意义。随着海岸带社会经济的快速发展，海岸带景观破碎化显著，直接影响其系统中能量流、物质循环等生态过程。然而，海岸带景观破碎化对固碳服务供需关系及流的影响尚不明确。基于此，本文在建立海岸带景观破碎化对固碳服务流影响框架基础上，综合土地利用数据、碳储量采样数据和夜间灯光数据，运用移动窗口法、InVEST模型及网络模型，以中国北方典型淤泥质海岸带——辽河三角洲为例开展实证研究。结果表明：① 1995—2020年随着辽河三角洲景观破碎化加剧，固碳服务需求量增加3044万t，固碳服务供给量先增后减，整体变化不显著，固碳服务供需差从1995年449万t增加到2020年3376万t；② 不同人类活动强度导致的景观破碎化对固碳服务流流量的负面影响存在差异，其中对农业围垦区更为显著，对工业港口围垦区的影响呈先增后减趋势，而对芦苇湿地作用甚微；③ 景观破碎化对固碳服务流空间格局的影响体现在固碳服务流网络密度及连通性上，其引起服务流中断、服务流方向改变；④ 芦苇保护区和农业围垦区具有重要生态功能，应严格控制生态红线提升碳汇能力；工业港口围垦区应加强生态廊道建设，提升景观连通性，恢复碳汇功能。本文揭示景观破碎化与固碳服务流的关系，研究结果可为中国保护性战略重点区乃至全球其他类似淤泥质海岸带的生态修复和碳汇能力提升提供科学依据及管理参考。
社会—生态系统是社会子系统和生态子系统及其交互作用的集合，明晰生态环境与人类社会间的相互作用，预测人地系统变化并支撑管理决策，是多学科领域交叉的共性难题。生态系统服务研究框架为揭示社会—生态系统中各要素的传导与作用提供了新的视角。本文从这种新视角出发，沿“生态系统供给—耦合人类干预—促进社会发展”这一脉络，总结了生态系统服务视角下现有的社会—生态系统耦合模拟方法研究进展及趋势。研究发现，在生态系统服务级联传导研究中，已经由关注“自然生态系统对社会经济系统的影响”转变为关注“生态系统和社会系统的交互作用和互馈机制”；研究内容上，从关注“生态系统和环境效应的变化”向关注“社会系统及其对不同群体活动的影响效应”转变；研究重点逐步从明晰耦合系统“内在机理与动力机制”的理论探究走向“优化与调控策略”的应用实践。开展自然和人文过程并重、空间明晰的社会—生态耦合模拟，以及全面科学地认识复杂系统内部相互作用与反馈，是未来耦合模拟中亟待突破的重点。
能源系统与人类社会的相互作用关系是能源地理研究的主要内容，涉及经济、政治、环境和文化等多个维度。能源的不均衡分布与空间流动及其环境效应吸引了地理学者的关注，同时地理学者又可以通过独特的视角与研究方法分析能源问题。能源地理研究因人类在地球表层能源系统中的经济活动和地缘政治而兴起，又因全球气候变化的挑战和社会公平的讨论而进入新的繁荣阶段。由于中外所处的发展阶段不同，能源环境问题存在差异，又因学术氛围不同，所以学者们在关注视角和研究特色等方面存在不同侧重。国际能源地理研究以资源分布及经济地理研究为起点，在能源环境问题的牵引下逐渐形成了学术共同体，并在长期发展历程中出现了能源生产网络与能源流动、能源地缘政治与能源安全、能源转型与气候治理、能源正义与能源贫困等多元研究议题，可为中国学者提供诸多有益借鉴。中国能源地理研究从20世纪中叶起大致形成了“世界资源地理”和“部门经济地理”两个脉络的传统，并持续面向国家战略需求开展经世致用的应用研究，21世纪以来在碳排放与居民能源消费等方面的研究逐步与国际接轨。近年来，在强调“双碳”目标、能源转型和能源安全的背景下，能源地理研究迎来了新的发展机遇，但也存在学科内外部挑战。为了建设“能源地理学”，需要在传承宝贵传统的基础上，在理论和方法、咨询与智库研究、科普传播、人才队伍建设等方面有所创新。
地图作为地理学的第二语言，具有与自然语言相类似的结构、功能和性质。以往的地图语言研究主要关注地图符号的语言学机制，但缺乏从地理学语言视角分析地图语言的内涵与特征。同时，随着信息技术的发展和大数据时代的到来，泛地图的概念被提出并得到进一步发展。在泛地图背景下，地图在表现形式和表达内容等方面发生了明显的改变，演化出许多新的特征。本文首先基于语言学理论分析了地理学语言的语言学内涵，指出在地理学视角下地图语言的概念应当从地图符号转向整个地图体系。在此基础上分析了地图的语言学内涵，阐述了现代地图语言的概念泛化特征，即“内容”泛化和“形式”泛化。其次，本文以地理学语言的视角分析了地图的语音、语义和语法结构，以及地图演化进程中语言结构的演变特征。最后，本文类比语言学中元功能的概念，对地图的语言元功能，即概念、人际和语篇功能进行了剖析，并指出地图演化过程中语言功能发展的新特点，涉及地图的信息载负、信息传播、认知和模拟功能。本文基于语言学视角，对作为地理学语言的地图及其演化过程进行剖析，深化了对地图语言机制的理解，为地理学语言的研究提供了一种新的范式。
作为一个前沿的交叉学科研究领域，社会地理计算彰显出巨大的发展前景。然而由于过度关注方法和技术本身，缺乏对“是什么”和“为什么”等底层理论问题的探讨，社会地理计算的发展面临着泡沫化、碎片化和无根化的突出困境，引发了学术界对其理论“合法性”的质疑。针对这些学术挑战，本文首先在学术史回溯中寻绎社会地理计算的理论逻辑。通过考察社会学、地理学以及地理信息科学源流演化与互动融合的发展脉络，揭示出社会地理计算的逻辑理据根源于“空间转向”与“计算主义”两大标志性学术事件的碰撞；其次，以“游牧空间”反谱系学的思维模式划分了社会地理计算的概念域，进而从横向分化与融接、纵向交叉与拼装两条路径阐释其“根茎”结构；再次，立足于范式的基本准则和框架，通过系统性“理论演绎与归纳”的方式，在认知论层面界定了社会地理计算的概念范畴与核心特征、在本体论层面确立了社会系统中的何物存在、在方法论层面提出了“理论与算法双重驱动”的分析方法及具体的研究路径；最后，将社会地理计算放置于后疫情时代“百年未有之大变局”考验的现实语境下，廓清了社会地理计算所肩负的使命担当，以期为当代地理学的理论创新和实践应用提供参考。
快速的城市化进程深刻影响了城市森林土壤碳循环，重塑了城郊梯度上森林土壤碳空间分布特征。本文在北京市设置了4条城郊样带，测定了20个城市森林公园表土（表层0~10 cm和亚表层10~20 cm）总碳及其不同碳组分含量，分析了各碳组分空间变化及其影响因素。结果表明，城郊样带森林表土总碳（表层21.0±1.6 g/kg；亚表层18.0±1.3 g/kg）以有机碳为主（表层占比64.6%±4.5%；亚表层占比54.9%±4.5%），有机碳含量从市中心到郊区表现出先下降后增加的非线性变化，无机碳含量在此梯度上呈显著线性下降趋势。城市森林表土有机碳（表层13.8±1.5 g/kg；亚表层10.0±1.2 g/kg）以颗粒态有机碳为主（表层占比71.3%±2.4%；亚表层占比70.5%±2.8%），颗粒态有机碳和矿物结合态有机碳含量在城郊梯度上均表现出先下降后增加的非线性变化；颗粒态有机碳的占比在城区相对更小，而矿物结合态有机碳占比在城区相对更大。土壤质地、土壤pH和公园年龄是解释表土碳组分在城郊梯度上空间变异的重要因素，城郊气候梯度以及树木多样性对城市森林土壤碳组分空间变化的影响并不明显。上述研究结果有助于认识气候变化及人类活动双重干扰下的城市森林土壤碳库特征，也对城市森林土壤管理具有重要的指导意义。
土壤水是影响植被生长发育的关键驱动因素，而植被又通过蒸散发等过程反作用于土壤水。深入探究土壤水和植被GPP的相互作用关系对生态系统可持续发展及水资源的高效利用至关重要。本文基于MODIS GPP、ERA5-Land土壤水等数据，采用改进的非线性Granger因果模型、二阶偏相关分析、趋势分析等方法，解析2000—2021年中国不同植被区GPP与土壤水协同演变规律及互馈关系。研究结果表明：① 2000年以来中国50.89%~57.61%的植被区呈GPP增加协同土壤水减少趋势，且该协同变化趋势占比随土层深度加深而增加；② 59.88%~79.38%植被区GPP与土壤水表现为双向Granger因果关系，且面积占比随深度加深而减少。③ GPP增加对100~289 cm土壤水消耗更加明显（57.03%）且滞后效应更长（2.15个月）。深度小于100 cm的土壤水对GPP增加主要呈促进作用（71.43%~76.58%），仅在天山及横断山区等部分区域出现抑制作用；而100~289 cm土壤水对植被GPP的促进作用（48.31%）减弱并伴随滞后期显著延长（2.92个月）。④ 二者相互作用关系在降水量介于200~400 mm时最为显著，随降水量增加二者关系逐渐减弱。而不同温度梯度对二者相互作用的影响呈多重阈值效应。本文深化了对气候变化背景下陆地生态系统碳—水循环相互作用的理解，能够对未来生态修复工程的实施及生态系统可持续发展提供重要的理论参考。
落叶阔叶林是中国东部季风区的典型植被。本文利用复合高程信息的地表覆盖精细分类产品数据，提取山地落叶阔叶林上线。构建山地落叶阔叶林上线分布高度云模型及其影响因子云模型，探讨山地落叶阔叶林上线及其影响因子的分布特征；构建多尺度多元线性回归模型以及影响因子权系数云模型，比较分析影响因子对落叶阔叶林上线作用的尺度变化和空间分异，尝试探讨各山地落叶阔叶林上线对气候因子作用的敏感性差异。结果如下：① 中国东部季风区山地落叶阔叶林上线高度自北向南先升高后降低，分布高度的期望、熵和超熵分别为965.77~1993.52 m、132.80~514.09 m和27.58~205.34 m。② 山地落叶阔叶林上线的影响因子存在显著的尺度变化和空间分异：区域尺度上，非气候林线和气候林线的主导因子均为山体基面高度，贡献率分别为71.36%和44.06%，气候林线受温度影响高于降水，而非气候林线受降水影响高于温度；山系尺度上，山地落叶阔叶林上线主要受1月均温和年降水量影响，且大部分山地1月均温的作用高于年降水量；局地尺度上，除大别山外，山顶效应对各山地落叶阔叶林上线作用权重的期望最大，年降水量作用权重的期望均高于1月均温。③ 大别山和太行山落叶阔叶林上线对年降水量最敏感，吕梁山落叶阔叶林上线对1月均温最敏感。探讨山地落叶阔叶林上线的分布特征及其影响因素的空间分异，可以推动垂直带对气候变化响应差异的研究，并为区域生态安全监测体系的部署和管理提供理论支持。
在全球景观破碎化不断加剧的背景下，剖析景观连通度对生物多样性的影响机制对恢复生态过程和保护生物多样性具有深远意义。本文以鄱阳湖草洲为研究对象，综合考虑水位变化与物种扩散生态过程，在识别不同水位梯度下草洲分布格局的基础上，通过景观格局指数和基于图论的景观连通度指数相结合的方法，分析不同水位草洲景观结构连通度和功能连通度的动态变化，揭示草洲景观连通度对植物多样性的影响及其尺度效应，比较结构连通度与功能连通度对植物多样性格局的相对解释力。研究结果表明：① 鄱阳湖草洲呈现“水落滩出、水进草退”的景观格局特征，随着水位的增加，草洲同时面临水体的淹没效应和分割效应，面积萎缩和破碎化并存；② 随着水位的增加，草洲斑块面积不断减小、形状趋于简单、密度降低、破碎化加剧，景观结构连通度下降，难以连接的独立组分增加、斑块连通的可能性降低，景观功能连通度下降；③ 草洲景观连通度越高，景观尺度上的植物物种丰富度越高，斑块尺度上的植物群落相似性越大，功能连通度比结构连通度更加能解释植物多样性格局。本文研究结果可从景观连通度的新视角为湖泊地区景观格局优化和植物多样性保护提供参考。
