基于InVEST模型的岷江流域土地利用变化对生境质量的影响研究

土地利用及生境质量变化过程对维护自然系统平衡, 区域社会经济可持续发展具有重大意义。借助InVEST模型生境质量模块, 以岷江流域作为研究区, 在分析岷江流域土地利用变化的基础上对其2000、2008、2013、2017年的生境质量变化特征进行分析。结果表明: (1)在2000—2017年, 岷江流域的建设用地呈现不断增长的趋势, 而耕地、林地和草地呈现缩减的趋势; 耕地、林地和建设用地之间的转换较为明显, 建设用地转入最大的来源主要是耕地。(2)从时间尺度上看, 岷江流域生境质量属于较差和良好等级的占比总体上分别上升71.34%和2.41%; 中等和优等等级的占比总体上下降了4.28%和2.61%。(3)从空间尺度上看, 岷江流域上游地区的生境质量总体上高于中下游地区; 建设用地大面积扩张, 侵占了大量的耕地和林地, 从而导致了中下游平原区域的整体生境质量下降, 其中处于较差和中等等级的区域显著扩大。     

条件价值评估的有效性与可靠性改善——理论、方法与应用

CVM可靠性、有效性改善源于CVM范围效应、WTA与WTP之差、引导技术选择、假想偏差、信息效应、策略偏差和次序效应等7种偏差和误差的降低。以长江流域南京段生态系统恢复条件价值评估为例,对CVM有效性、可靠性改善的理论和方法进行了应用,具体包括:(1)选用WTP而非WTA的估值方式;(2)选用二分式选择法作为问卷的引导技术,并利用开放式和支付卡式问卷进行二次预调查以获得二分式选择问卷的核心估值;(3)以图文并茂的方式向受访者介绍调查背景,并用受访者更熟悉的"长江水质恢复到可游泳水平"替代所要评估的环境物品"长江流域生态系统恢复";(4)分析受访者意图以区分抗议性回答和真实零支付;(5)采用分层随机抽样的方式选取并发放大样本;(6)调查中采用面对面的方式并培训调查员;(7)选用切实可行但强制性高的支付工具;(8)利用中值法而非均值法估计WTP分布函数;(9)选择对数模型而非水平估算模型测算WTP值。综合利用上述方法所测得的南京市居民对长江流域生态系统恢复的支付意愿为270.7元/(户· a),此研究结果可为南京市制定"十二五"水价改革方案提供科学依据。     

基于文献计量的国内园艺疗法研究现状及趋势分析

以中国知网(CNKI)中截至2019年2月27日的224篇中文文献和Web of Science (WOS)中12篇中国学者发表的英文文献为对象,采用文献计量法,分析国内园艺疗法研究现状及趋势。研究发现,我国园艺疗法研究热度持续上升,文献数量不断增加,但研究网络分支有限、研究深度有待加深。医药卫生、工业技术和农业科学是其主要研究领域;景观设计和康复是最为突出的研究热点。最后,针对国内园艺疗法研究在研究力量、资助、学科、刊物、内容和趋势等六个方面的局限提出建议,并对未来研究方向做出展望。     

基于生态-产业共生关系的林业生态安全测度方法构想

通过对林业生态安全内涵构成的研究和对现有测度方法的比较分析,发现国内外林业生态安全测度研究中存在“就生态论生态”的预警滞后性、评价指标体系及权重设定的主观性、指标体系和特征指数难以优势互补、生态安全性判据缺乏客观依据等问题.为解决这些问题,需要基于生态与产业系统的共生关系研究林业生态安全测度的新方法.首先,研究林业生态安全的压力-状态-影响-响应结构模型和结构方程模型(SEM)的构建方法,从而为评价指标体系的构建和权重的确定提供了理论依据和结构化、定量化方法.然后,通过寻求指标体系和特征指数的有机结合,得出描述林业生态安全演变趋势的性质和程度的特征指数——生态-产业共生度和成熟度.由此提出确定林业生态安全阈值和底线的定量化方法,并建立林业生态安全双特征判断矩阵,从而将林业生态安全度分为3个安全区间、6个安全等级和4个预警级别.最后,综合以上成果,构建了基于生态-产业共生关系的林业生态安全测度方法的整体框架:目标-手段树和技术路线.根据新方法的构建机理,所得出的林业生态安全测度和预警信息具有主观性弱、预测性强、特征指数值的生态经济意义明确、便于追溯问题的原因等技术优势,有利于林业生态安全的监控和管理.     

浙江省土地利用变化对生态系统固碳服务的影响及其预测

明确土地利用变化对生态系统固碳服务的影响对于探索基于自然的碳中和解决方案至关重要。以浙江省为研究对象,运用InVEST模型和FLUS模型,分析2000—2021年土地利用变化及其对生态系统固碳服务的影响,并分别预测2035和2050年土地利用格局在自然发展、生态保护和耕地保护3种情景下的生态系统固碳服务潜力及其经济价值。结果表明：2000—2021年,浙江省耕地、林地、草地和水域面积不断减少,建设用地面积不断增加;浙江省生态系统固碳服务总量减少2996.58万t,固碳服务净收益为-17071.84万美元;生态系统固碳服务分布呈现西南高、东北低的空间格局。未来浙江省生态系统固碳服务总量均在生态保护情景下最高,耕地保护情景次之,自然发展情景最低。预计2021—2035、2021—2050年,浙江省生态系统固碳服务在生态保护情景下将分别增加323.26万和473.00万t,产生固碳服务净收益分别为7707.86万和11183.91万美元;在耕地保护情景下将分别减少1013.18万和1616.11万t,产生固碳服务经济价值净流失分别为24138.49万和38191.09万美元;在自然发展情景下...     

森林伐后碳减排核算方法演进与展望

森林生态系统的碳汇功能对我国完成“双碳目标”具有独特意义，其中森林伐后碳减排，包括木质林产品全生命周期内的碳储和替代减排，是增强林业中长期碳减排能力的重要路径。当前我国森林伐后碳减排研究尚落后于欧美等发达国家，不利于我国林业国家碳库模型的构建以及更好地指导固碳增汇的森林管理策略。系统回顾了近30余年国内外学术界关于森林伐后碳减排方法学的演进动态，总结了碳循环和碳减排模型的核心参数，为推进我国森林伐后碳减排研究提供理论基础。学术界近30余年涉及方法模型的主要成果如下：(1)建立并完善了立足于木材采伐国的生产法和简单分解法，以及立足于终端木质林产品消费国的储量变化法和大气流动法两类方法框架；(2)形成了体系化的碳储计算模型，并在包括发达国家和主要发展中国家取得了大量实测数据和参数积累；(3)初步完成了替代减排分析模型和基于情景设定的分析框架，并在以欧美国家为主体的部分地区进行了应用。在梳理历史文献的基础上，本研究认为当前存在的方法缺陷包括：第一，既有依靠实测调研获取数据的成本过高，限制了研究国家的深度和广度，尤其导致广大发展中国家研究较为薄弱；第二，当前方法框架在追踪木质林产品贸易流方面较...     

面向虚拟筛选的GPU加速的分子对接方法

虚拟筛选是在计算机上对化合物分子进行模拟预筛选,找出容易和药物靶标结合的小分子(配体),从而降低实际实验测试次数,提高药物先导化合物的发现效率。常用的分子对接软件可以用于基于结构的虚拟筛选,寻找配体与靶标的最佳的作用模式和结合构象,并通过打分函数来筛选出潜在的配体。现有的对接软件如AutoDock Vina等在分子对接过程中需要耗费大量时间和计算资源,特别是面对大规模分子对接时,过长的筛选时间不能满足应用需求,因此,本文在最高效的QVina2对接软件基础上,提出一种基于GPU的QVina 2并行化方法QVina2-GPU,利用GPU硬件高度并行体系加速分子对接。具体包括增加初始化分子构象数量,以扩展蒙特卡罗的迭代局部搜索中线程的并行规模,增加蒙特卡罗的迭代搜索的广度以减少每次蒙特卡罗迭代搜索深度,并利用Wolfe-Powell准则改进局部搜索算法,提高了对接精度,进一步减少蒙特卡罗迭代搜索深度,最后,在NVIDIA Geforce RTX 3090平台上在公开的配体数据库上验证了QVina2-GPU的性能,实验表明在保证分子对接精度的基础上,我们提出的QVina2-GPU对Qvina2的平均加速比达到5.18倍,最大加速比达到12.28倍。     

面向生态文明的超循环经济:理论、模型与实例

在全球气候变化背景下,研究适应生态文明要求的新的经济运行模式——超循环经济的基本原理、结构模型、运行机理和实际应用。首先,运用系统结构分析方法梳理不同时期经济运行模式的演进过程:由"从摇篮到产品"的粗放经济,到"从摇篮到坟墓"的末端治理经济,再到"从摇篮到摇篮"的循环经济。延续这一绿色发展趋势,根据文明演化的共生理论和艾根创立的超循环理论,提出超循环经济的理论构想,并描绘"从孕育到孕育"的超循环经济的概念结构。其次,将超循环经济思想应用于林纸拓展系统(EFPS)。在分析中国造纸工业的发展现状和瓶颈及其与林业和生态环境相互关系的基础上,按照资源链、生态链和价值链(简称"三链",或3C)逐层拓展的逻辑顺序,研究EFPS超循环经济的系列结构模型。具体来说,依次建立起各层次的超循环结构模型——制浆造纸系统的资源链核心层模型、供应链系统的资源链拓展层模型、生态环境系统的生态链拓展层模型,以及社会经济系统的价值链拓展层模型。然后将各层次的结构模型综合起来,形成EFPS超循环经济的多重拓展-嵌套整体模型。该模型既能展示EFPS超循环经济系统的全貌,又包含其各层次的系统结构。因此既能为各级政府在制定国家和地区的循环经济总体发展规划时提供参考,又能为制造企业、营林组织、供应链、行业协会等各类经济主体的绿色经营决策提供支撑。最后,在上述实证研究的基础上进行理论提升。一方面提出超循环经济的5R原则:减量化、再循环、再利用、再分配和再培育。另一方面基于5R原则和3C循环链,构建5R-3C理论模型,并研究其5R-3C共生运行机理。研究表明,在超循环经济模式下,产业与生态系统可以实现互利共生的良性循环。以上研究成果的主要创新之处在于:在原理上,揭示了面向生态文明的超循环经济的概念结构、本质属性和5R原则;在机理上,创立了超循环经济的5R-3C模型及其共生运行机理;在实施上,以林纸拓展系统为例,为超循环经济理论的"落地生根"和推广应用构建了具体的多重拓展-嵌套模型。