水土流失治理新范式:基于流域过程模拟和情景分析的方法

随着土壤侵蚀问题的日益突出,水土流失治理逐渐成为实现区域可持续发展的当务之急.通过在试验小流域实施治理措施并评价其效益是水土流失治理的传统范式,但这种范式存在试验周期长、可重复性差、资金和人工技术投入大、推广性差等局限性,已不能适应当前水土流失治理的需要.近年来兴起的基于流域过程模拟的情景分析方法在定量模拟流域过程对地理变量响应的基础上,通过评价不同治理措施的环境、生态和经济效益,探索能够协调经济发展与环境保护关系的水土流失治理措施.该方法能够在无需大范围工程实施和实地观测的情况下对各种治理措施的效益进行评价,花费少,灵活性强,在水土流失治理措施的决策制定中具有较大优势.本文详细阐述以情景分析方式作为水土流失治理新范式的基本思路,通过实例分析,演示新范式在治理流域水土流失中的应用,并展望新范式在流域治理中的未来发展趋势.     

中温-暖温带表土碳氮磷生态化学计量特征的空间变异性——以河北省为例

解析区域土壤碳氮磷元素的生态化学计量特征的空间分异格局有助于土壤养分的综合管理与利用。运用传统统计学和地统计学分析方法,以河北省为例分析了中温-暖温带表土(0—30cm)碳氮磷元素的生态化学计量特征的空间变异性及影响因素。结果显示:(1)土壤有机碳(SOC)、全氮(TSN)、全磷(TSP)其摩尔比率的变异系数均介于0.1—1之间,表明其在空间上存在中等程度的变异性。此外,C∶N的变异系数较小,表明C∶N较稳定。(2)表土TSP和C∶N具有小范围、强烈的空间自相关性,SOC、TSN、C∶P和N∶P具有较大范围、中等程度的空间自相关性,结构性因素是土壤碳氮磷含量及其摩尔比率空间变异的主要影响因素。从空间分布规律来看,表土碳氮磷含量及其摩尔比率均没有呈现明显的递增或递减的变化规律,SOC、TSN、C∶P和N∶P具有相同的空间分布趋势,高值区主要分布在冀北地区,分布面积较小,低值区分布范围较广;C∶N的高值区零星分布在冀北地区,TSP的高值区和低值区呈现斑块状分布。(3)土壤C∶N、C∶P和N∶P受到土壤理化性状、土地利用方式、人类扰动、气候及地形等因素的调控。此外,不同气候带的C∶N、C∶P和N∶P也存在一定的差异,研究区土壤C∶N与高寒带较接近,同时与其他气候带没有显著的差异;C∶P和N∶P与温带沙漠区较接近,与其余气候带存在显著的差异性,说明不同气候带之间的C∶N较C∶P和N∶P稳定。     

基于核密度估计的动物生境适宜度制图方法

生境适宜度制图能提供动物适宜生境的空间分布信息,对野生动物种群管理、保护地规划等非常重要。生境适宜度制图的关键是构建生境适宜度模型(habitat suitability model, HSM),只基于动物出现位置数据构建HSM的方法在实践中得到了非常广泛的应用。然而现有的只基于动物出现位置数据构建HSM的方法还不能很好地直接表达动物生境适宜度和环境因子之间具有生态学意义的数量关系,因此也就不能很好地体现环境因子对动物生境利用的生态学作用。 本文提出了一种基于核密度估计构建HSM的方法,在地理信息系统技术支持下,通过运用核密度估计从代表性的动物出现位置数据中估计出动物出现对各个环境因子的概率密度函数来直接表达生境适宜度与各个环境因子之间的数量关系,以体现环境因子对动物生境利用的生态学作用,在此基础上对生境适宜度与各个环境因子之间的数量关系进行综合构建了具有明确生态学意义的HSM用于动物生境适宜度制图。以美国Voyageures国家公园的白尾鹿(Odocoileus virginianus)生境适宜度制图为例,基于365个出现位置点位数据并结合积雪深度、地表覆被类型、森林边界长度和坡度等环境因子数据,开展了该方法的案例研究。通过交叉验证计算连续Boyce指数对制图结果进行评价,结果表明：基于核密度估计方法构建的HSM预测能力强,所得出的生境适宜度图经10次交叉验证,连续Boyce指数平均值为0.75,标准差为0.11,达到了较高精度。此外,由于基于核密度估计的方法能以“生境适宜度和环境因子之间具有生态学意义的数量关系”的形式来直接体现环境因子对动物生境利用的生态学作用,就模型的可解释性而言,该方法要优于现有的其他构建HSM的方法。