海岛生态物联网建设:概念和模型

海岛是自然资源的重要组成部分,但由于受海洋影响强烈、海岛空间有限而生态脆弱性明显,应加强保护。保护的前提则需要掌握海岛生态本底现状及未来发展、变化趋势等信息,海岛生态物联网监测则能够为实现这一需求提供重要支撑。本文在前人相关研究的基础上,概述了海岛生态物联网的概念,即基于物联网技术对海岛生态系统开展自动、实时、长期监测并获取海岛生物、非生物、生态安全等信息以掌握海岛生态系统在自然和人为活动干扰下的变化规律与机制,评估海岛生态状况以作出相应决策和开展海岛生态学研究的基础网络体系;结合海岛特点构建了海岛生态物联网概念模型,形成了由生态要素监测层、数据采集层、存储层、网络传输层、能源保障层、保密层、应用层等7部分构成的监测体系;海岛生态物联网在前期构建、监测内容、数据管理、建设及维护、数据应用等方面具有区别于其他物联网的特征。以广东典型小海岛——三角岛为例展示了海岛生态物联网概念模型在具体海岛上的构建应用,为下一步开展三角岛生态物联网的实践应用及管理提供基础参考,为海岛生态监测和生态物联网建设提供理论和实践参考,并有助于未来海岛生态物联网建设的研究。     

马拉河流域植被生态需水特征及估算

生态需水是生态用水控制和区域生态环境恢复建设的基本依据。马拉河流域拥有世界著名的生态系统，植被生态需水占流域总需水量的很大一部分。基于1980—2020年ERA5气象数据、叶面积指数(LAI)与世界土壤数据库数据，采用Penman-Monteith法计算了马拉河流域四个季节(短旱季、长雨季、长旱季、短雨季)植被生态需水量的时空变化特征。在此基础上，使用支持向量机(SVM)、随机森林(RF)和卷积神经网络(CNN)3种机器学习方法与7个环境因子(气温、降水、10 m风速、LAI、太阳辐射、相对湿度、地形)建立了回归模型，分别估算了2011—2020年逐年不同季节的植被生态需水量，并与Penman-Monteith法计算结果进行时间序列拟合度和空间相似性的比较。结果表明：马拉河流域植被生态需水量在过去40年所有季节都呈现为波动变化，植被生态需水量长雨季>长旱季>短雨季>短旱季，长雨季的植被生态需水量约为短旱季的1.5倍。不同季节均呈现出上下游高、中游低的植被生态需水量空间分布格局。LAI为最大的正影响因子，风速为最大的负影响因子。就不同方法估算的植被生态需水量准确性而言，...