随机森林模型预测岩溶区酸性煤矿井水锰污染

酸性煤矿井水严重威胁地下水的水质。如何更有效对受影响区域的地下水源进行动态监测是当前的一个关键问题。采用随机森林中的回归模型,利用自变量(采空区水位、岩溶水位、pH值、泉水流量、电导率)和因变量(污染离子浓度)的相关性,建立回归模型;使用测试数据进行误差分析,结果证明模型准度较高,所得预测值具有参考价值;得出各自变量对因变量影响的重要程度,分析结果与实际情况相符合。试验表明,随机森林回归模型在酸性煤矿井水污染预测方面具有适用性,可作为辅助手段监测水质污染情况,对今后工作有一定的指导意义和经济价值。     

Cross-site analysis of perceived ecosystem service benefits in multifunctional landscapes

Rural development policies in many Organization for Economic Co-operation and Development (OECD) member countries promote sustainable landscape management with the intention of providing multiple ecosystem services (ES). Yet, it remains unclear which ES benefits are perceived in different landscapes and by different people. We present an assessment of ES benefits perceived and mapped by residents (n = 2,301) across 13 multifunctional (deep rural to peri-urban) landscapes in Europe. We identify the most intensively perceived ES benefits, their spatial patterns, and the respondent and landscape characteristics that determine ES benefit perception. We find outdoor recreation, aesthetic values and social interactions are the key ES benefits at local scales. Settlement areas are ES benefit hotspots but many benefits are also related to forests, waters and mosaic landscapes. We find some ES benefits (e.g. culture and heritage values) are spatially clustered, while many others (e.g. aesthetic values) are dispersed. ES benefit perception is linked to people’s relationship with and accessibility to a landscape. Our study discusses how a local perspective can contribute to the development of contextualized and socially acceptable policies for sustainable ES management. We also address conceptual confusion in ES framework and present argumentation regarding the links from services to benefits, and from benefits to different types of values.     

生态系统模型中物候的参数化方法研究进展

物候和叶面积指数的季节动态在落叶林中是决定生态系统净生产力的关键因素。尽管物 候对能量和CO2 通量的影响可以简单地通过描述发芽和落叶的时间以及叶面积指数的季节动态 来表示, 但是由于对驱动物候的物理过程缺乏全面正确的理解, 在陆地生态系统模型中物候就成 为最难以参数化的一个过程。目前, 在陆地生态系统模型中描述物候主要有两种不同的方法: 一 种是基于气候变量( 主要是温度或积温) 的经验方法, 即是通过建立物候不同阶段与气候变量的 经验关系来预测关键物候事件发生的时间。另一种方法是基于碳吸收的物候参数化方案, 物候的 任何阶段都和当前的碳平衡相联系。在生态系统模型中, 基于碳吸收的物候参数化方法可以大大 降低物候模拟的经验性, 提高模型的适用性和模拟精度, 比基于气候变量的经验模型更适于模拟 未来气候变化影响。未来随着生理和分子水平上, 对控制物候和LAI 动态过程机理的揭示, 建立 基于过程的物候参数化方案和LAI 动态模拟模型就成为生态系统模型或气候模型的发展方向。     

岩溶生态系统脆弱性研究

生态系统的脆弱性评价对于生态系统管理具有重要作用。在分析岩溶生态系统脆弱性特 征和影响因素的基础上,构建了针对岩溶自然系统的脆弱性评价指标体系, 涵盖了岩溶生态系统 的结构脆弱性、生态过程脆弱性、生态功能脆弱性和人为胁迫脆弱性4 个方面,评价指标分别是 结构稳定性、多样性生境、能量利用和积累、直接使用价值、石漠化程度和速率等。以不同类型的 原生岩溶生态系统的生态基准值作为比较基础, 评价系统将现有的退化岩溶生态系统的脆弱性 划分为轻微脆弱、中度脆弱、重度脆弱以及系统崩溃4 级。     

陆地生态系统氮状态对碳循环的限制作用研究进展

陆地生态系统碳循环和氮循环密切相关, 碳贮量与碳通量在很大程度上受氮循环的影响 和限制。由于氮循环的复杂性, 在以往的大多数碳循环研究中, 更多考虑水分、温度和大气CO2 浓 度等因子的影响, 考虑碳氮相互作用的研究较少。氮素可限制植物光合、有机质分解、同化产物的 分配以及生态系统对大气CO2 浓度升高的响应。根据目前有关碳氮模型的发展状况可将碳氮耦 合循环模型分为三大类: 一是静态模型, 它的土壤养分水平或者叶氮含量不变, 是常数, 这类模型 适合于在站点或氮素浓度变化不大的区域应用; 二是土壤氮限制模型, 能够保持稳定的生态系统 氮收支, 在NPP(Net Primary Productivity, 净初级生产力)的模拟中考虑土壤氮有效性的动态变化 的影响, 使模拟结果更为合理; 三是叶氮限制模型, 在NPP 的模拟中考虑叶片氮浓度的动态变化 的影响。这三类模型虽然都考虑了氮对碳循环的限制作用, 但在氮碳循环机理方面尚有不少欠 缺, 所以在研究中可能会带来很大的不确定性。在以后的研究中, 应通过加强碳氮相互作用的实 验研究, 增进对碳氮过程的深入了解, 进而建立综合动态的碳氮耦合模型, 以减少目前碳循环研 究中的不确定性。     

Some phenomena of the interaction between vegetation and a atmosphere on multiple scales

This article studies the response of the distribution pattern and the physiological characteristics of the ecosystem to the spontaneous precipitation and the interaction between vegetation and the atmosphere on multiple scales in arid and semi-arid zones, based on measured data of the ecological physiological parameters in the Ordas Plateau of northern China. The results show that the vegetation biomass and the energy use efficiency of photosynthesis are especially sensitive to the annual precipitation; strong and complex interactions exist between the vegetation and the atmosphere on multiple scales leading to supernormal thermal heterogeneity of the underlying surface, the strong vortex movement and turbulence. This study can facilitate understanding of the land surface processes and the influences of global climate change as well as human activities on the human environment in the arid and semi-arid zones. It also aids in improving the parameterization schemes of turbulent fluxes of a heterogeneous underlying surface for land surface processes in climate models.     

陆表自然和人文要素相互作用——“全球变化及应对”重点专项研究进展

在国家重点研发计划支持下,项目提出了陆表不均一性检测和订正的新方法,解决了渐变型不均一性检测和订正的难题,构建了中国地表太阳辐射、气温、地温、风速和降水等参数均一化站点和格点数据集,修订了关于中国地表风速变化趋势、增温格局及其形成机制的结论。融合多源数据,构建并验证了千米级、流域级或县域级的电厂、人口、生物质能、取水量、氮排放、二氧化碳排放等影响自然系统的关键人文要素历史和未来预估数据集。构建了未来关键人文要素情景,研制了碳中和目标下甲烷和氧化亚氮排放情景和用于驱动全球模式的未来情景,预估了中国碳中和战略的实施对全球变暖的减缓作用,发现中国碳中和对远期和中期全球变暖的减缓作用显著。给出了中国各省份水体氮排放安全阈值及超越时间,阐明了中国粮食产量与氮施肥的关系,提出了在保障粮食安全的前提下减少水体氮排放的有效途径,指出重构城乡养分循环体系是同时保障粮食安全和恢复水质的必要途径。发现全球饱和水汽压差的年际变化与大气二氧化碳浓度上升速率的年际变化显著相关,阐明了饱和水汽压差变化在调控生态系统生产力中的重要角色以及多因素耦合作用在生态系统生产力变化中的复杂影响。建议更全面细致地评估中国各种碳中...     

海洋生态监测站建设指南的标准化构建

为指导我国海洋生态监测站的建设,加速推进海洋生态系统长期、定点、持续监测的网络化、规范化建设进程,本研究提出了海洋生态监测站建设指南标准化构建的总体设计理念。通过分析国内外各类长期生态监测网络的建设现状和经验,论述了我国海洋生态系统长期定位监测的研究现状和存在的问题,以及进行海洋生态监测站建设指南构建的重要意义、构建原则、构建目标,并且对海洋生态监测站建站的原则、流程、建设内容与运行维护和管理等方面提出了建设指导,以促进海洋生态监测及其网络体系的健康有序发展,提升海洋生态系统监测预警能力和研究水平。     

三江源国家公园生态系统服务时空变化及权衡-协同关系

本文基于“当量因子法”、空间自相关及相关系数等方法,定量分析了1990—2015年三江源国家公园生态系统服务的时空变化及生态系统服务间的权衡与协同关系。结果表明：① 1990—2015年,三江源国家公园生态系统服务价值呈不断上升趋势,从研究初期的542.37亿元增加至研究末期的834.70亿元,增长292.33亿元,增幅53.90%,每一阶段平均增长率为9.01%;长江源园区与黄河源园区生态系统服务价值占比情况与三江源国家公园整体情况一致,水域的生态系统服务价值最高,其次为草地、湿地,其中草地与水域提供了各园区90%以上的生态服务;澜沧江源园区的生态系统服务占比则为草地（70.58%）、湿地（23.58%）、水域（3.38%）。② 空间上,长江源园区及澜沧江源园区的生态系统服务价值呈东南高西北低的特征;黄河源园区则呈现西高东低特征。③ 相关分析表明,协同关系是三江源国家公园生态系统服务之间的主导关系,但各生态系统服务之间的相关程度各异。④ 数量方面,4类典型生态服务之间的权衡与协同关系的Moran′s I指数与相关性系数表现一致;空间分析方面,生态系统服务之间权衡与协同关系的异质性显著。     

中国区域水资源系统韧性与效率的发展协调关系评价

在界定水资源系统韧性概念的基础上,综合应用赋权法、SBM-DEA模型及发展协调度模型对2000—2016年全国31个省区的区域水资源系统的效率、韧性以及两者之间的发展协调关系进行评价。结果如下：① 中国区域水资源系统效率整体上处于非有效区,在研究期间呈现出在波动中上升的趋势。② 中国区域水资源系统韧性的平均值为0.39,总体水平较低,研究期间整体上呈波动上升趋势。③ 中国区域水资源系统效率与韧性的发展度总体呈现平稳上升—较快上升—急剧下降—上升的趋势,呈倒“U”型发展;协调度在研究期间呈现波动中上升趋势,大部分省区的发展度较好,而协调度较弱。④ 2000—2016年,水资源效率与韧性的发展协调度一直维持着“东?中?西”阶梯式递减格局,失调省区的数量降低,初级协调、中级协调、良好协调省区的数量逐渐提升,整体向协调趋势发展;空间格局上呈现由2000年倒“E”型对称式分布格局向如今北部围绕天津、中部围绕上海、南部围绕广东的三级格局演变,格局分布与中国三大经济区基本吻合,可知中国水资源系统效率与韧性的发展协调水平与经济发展水平之间有明显的关系。