三峡库区消落带植被NPP估算——基于机器学习优化CASA模型

三峡库区蓄水后,其生态效应受到广泛关注。消落带植被固碳量作为衡量库区生态系统健康状态的重要指标,对库区碳循环与生态净化具有重要意义。针对消落带不同高程植被接受光照的时间有所差异,且受河流水位变化影响,传统的CASA模型在计算消落带植被固碳量时,存在对植物的光能利用率计算不够精确等问题。以三峡库区香溪河陡坡消落带为研究区域,提出了一种耦合RBFNN模型（Radial Basis Function Neural Network）与CASA模型（Carnegie-Ames-Stanford approach）的新方法（RBF-CASA）。基于RBFNN建立环境影响因子模型,借助高程数据及植被指数等特征计算适合消落带区域的环境影响因子。结合CASA模型中温度和水分胁迫因子,提高植被在像元尺度上的净初级生产力（Net Primary Productivity,NPP）的估算精度,并对反演结果进行验证。模型验证结果显示：RBF-CASA模型估算值与观测值的决定系数（Coefficient of determination, R²）为0.730（P<0.01, n=32）。对比原始CASA模型,平均绝对误差（Mean absolute error, MAE）降低10.991,均方根误差（Root mean square error, RMSE）降低了23.861,相对均方根误差（Relative root mean square error, RRMSE）降低5.10%,平均绝对百分误差（Mean absolute percentage error, MAPE）降低1.12%。使用提出的RBF-CASA模型在库区水位落干期（7-8月份）进行固碳量估算,结果表明：NPP月均值在66.234-134.144g C/m²之间,NPP随着高程的增加呈现起伏变化,其总量在150-155m之间达到峰值,均值在170m以上区域最高。在2021年9月植被NPP均值为35.883g C/m²,2022年9月植被NPP均值为25.964g C/m²,由于降雨量减少、长江水位下降,在2021-2022年间植被恢复情况较差。研究结果可为库区碳循环、生态净化及生态修复等决策提供科学依据。     

珊瑚疾病的主要类型、生态危害及其与环境的关系

与人和其它动物一样,珊瑚也生病。在过去30多年里各种珊瑚疾病对全球珊瑚礁造成了严重破坏。目前已知的珊瑚疾病多达30多种,但确定病原体的仅6种。阐述了造礁石珊瑚的7种最主要疾病类型(黑带病、黑斑病、白带病、白色瘟疫、白斑病、黄带病和珊瑚白化病等)的症状、扩散速率、疾病患病率、珊瑚死亡率等。频繁发生的珊瑚疾病导致主要造礁物种死亡,减少礁区的生物多样性,对珊瑚礁生态系统产生破坏日益严重,甚至引起以珊瑚为主导的珊瑚礁系统转变为以大型藻类为主导的生态系统。全球气温上升和人为活动引起的一系列环境因子的变化被认为是各种珊瑚疾病发生的诱导因素,海水温度升高是Oculina patagonica和Pocillopora damicornis2种珊瑚细菌性白化的先决条件,其它环境因素如营养盐、有机污染物等超过一定量或pH值改变时会对珊瑚造成生理压力,降低其对病毒的抵抗力,也可能改变病原体生存的生态阈值,增强其病原毒力,引发并加速疾病的扩散。此外,珊瑚的生存环境如覆盖度、水深等与疾病的爆发也有一定的关系,一般认为覆盖度高,水深较浅处珊瑚疾病发生频率高。     

植物群落密度调控研究进展

植物群落密度调控是生态学领域的研究热点。从Yoda提出-3/2自疏法则以来,围绕植物群落密度调控规律从自疏线可变性、环境因素对密度调控影响的规律等进行了大量研究。尤其是基于代谢生态学理论建立的WBE自疏规律提出后,密度调控规律的争论和研究更为活跃,其焦点主要是自疏线斜率是否存在相对恒定的α值和值的大小。根据国内外文献,综述了-3/2自疏法则、-4/3自疏法则、质量-密度的等速比例关系和环境对密度调控规律的影响等方面的研究,指出密度调控的机制以及胁迫条件下的密度调控及其应用是未来研究的趋势。     

水稻田土-水系统中磷素行为及其环境影响研究

土壤测试表明供试土壤已富P.大田试验结果表明,P肥投入提高了土壤树脂P和田面水总P水平,且两者随着时间的推移而下降.但施P后的20d内,有机无机配施P肥对土壤有效P的贡献大于单施化肥P.在施P第7d时,有机无机配施P的田面水总P水平是单施化肥P的3.4倍,是施P量2倍的处理Ⅲ的2.8倍.与有机肥配施的处理,其田表水P素流失潜能较单施化肥大.经33d后,P肥结构对田面水P素的影响不明显.两次水稻季节性排水而导致的P素净流失负荷和P素表观流失率变幅分别为-0.038～0.076kg·hm^-2和0.034～0.100%.从减少水稻田排水P素流失角度考虑,可以认为,施P或土层被搅动后1周内是控制P素流失的主要环节.     

基于GIS的视觉景观影响定量评价方法理论与实践

在人地关系日益紧张的今天,一些可能产生视觉景观不良影响的项目不得不建设于自然保护区、历史文化遗迹等视觉景观敏感区内或附近,为避免建设项目对自然、历史、文化、旅游资源产生不必要的损失或造成难以弥补的遗憾,视觉景观环境影响评价就显得尤为重要.视觉景观环境影响评价在中国尚处于探索阶段,相关的研究多数集中在理论综述和定性的评价.以某建设项目对明十三陵景区的景观影响评价为例,对如何运用GIS空间分析功能,开展视觉景观环境影响定量评价研究展开探讨.     

环渤海滨海湿地鸻鹬类水鸟多样性及其环境影响因子

环渤海湿地是水鸟南北迁徙的重要驿站,尤其对于该线路上的鸻鹬鸟类具有非常重要的意义。以环渤海地区12处典型滨海湿地为研究对象,于2016-2020年每年春季开展水鸟调查,明确了鸻鹬类水鸟群落组成及其时空变化,采用结构方程模型 （Structural Equation Modeling,SEM）分析了鸻鹬类水鸟多样性与环境因子的响应关系,评估了各环境因子的影响强度。结果表明：（1）共记录到鸻鹬类水鸟7科51种,几乎全部为旅鸟。全球极危物种1种,濒危物种3种,近危物种9种。国家一级保护鸟类2种,国家二级保护鸟类8种。黑腹滨鹬（Calidris alpina）、大滨鹬（Calidris tenuirostris）、黑尾塍鹬（Limosa limosa）、灰鸻（Pluvialis squatarola）、斑尾塍鹬（Limosa lapponica）个体数量最多。（2）山东黄河三角洲、辽宁辽河口、天津北大港等河口湿地,水鸟种类多,单位面积水鸟数量较少。（3）河北沧州沿海、山东滨州贝壳堤岛及其周边区域为环渤海地区湿地集中区,水鸟种类较多。（4）综合影响强度为保护强度>食物>气候,建立自然保护地是保护水鸟多样性的最有效措施。（5）建议将河北南大港湿地和鸟类省级自然保护区提升至国家级,扩大滨州贝壳堤岛与湿地国家级自然保护区面积,对山东黄河三角洲、辽宁辽河口覆盖的各级各类自然保护地进行优化整合。研究结果能为环渤海地区鸻鹬类水鸟保护策略的制定提供相关依据。     

土地流转背景下不同经营规模青田稻鱼共生系统的环境影响差异——基于碳足迹的实证研究

在快速工业化和城镇化的影响下,农业文化遗产的保护与管理正面临着适龄劳动力大量外流、土地抛荒、传统知识体系难以维持等诸多威胁与挑战。推动土地流转、进行适度规模经营,可在农业文化遗产的保护中产生积极作用。土地流转在给遗产地带来经济效益的同时,对当地生态环境产生的影响变化同样值得关注,但现有研究却少有涉及。本研究以全球重要农业文化遗产——浙江青田稻鱼共生系统为例,将不同经营规模的稻鱼共生系统分为小农户经营模式和规模化经营模式,运用生命周期法对两种模式的碳足迹进行核算。结果表明: 小农户经营模式和规模化经营模式的碳足迹分别为6510.80和5917.00 kg CO₂-eq·hm^-2,单位产值碳足迹分别为0.13和0.10 kg CO₂-eq·yuan^-1。与小农户经营模式相比,规模化经营模式温室气体排放更少,单位产值的环境影响更小。农户扩大经营规模后,当地温室气体排放减少了4097.20 kg CO₂-eq。农业生产过程中积累的CH₄在碳足迹中占比最大,农业生产资料中复合肥是仅次于CH₄的第二大温室气体排放来源。对于小农户经营模式,饲料中使用的玉米和小麦也对温室气体排放有重要的影响。因此,推动土地适度规模经营,有利于传统农业系统实现经济效益和环境效益的双赢,对于农业文化遗产保护具有重要作用。     

水稻田土—水系统中磷素行为及其环境影响研究

土壤测试表明供试土壤已富P．大田试验结果表明,P肥投入提高了土壤树脂P和田面水总P水平,且两者随着时间的推移而下降,但施P后的20d内,有机无机配施P肥对土壤有效P的贡献大于单施化肥P,在施P第7天时,有机无机配施P的田面水总P水平是单施化肥P的3．4倍,是施P量2倍的处理III的2．8倍,与有机肥配施的处理,其田表水P素流失潜能较单施化肥大,经33d后,P肥结构对田面水P素的影响不明显,两次水稻季节性排水而导致的P素净流失负荷和P素表观流失率变幅分别为－0．039－0．076kg.hm^-2和0.034-0.100% ,从减少水稻田排水P素流失角度考虑,可以认为,施P或土层被搅动后1周内是控制P素流失的主要环节。     

城市污泥土地利用研究

通过培养试验、盆栽试验和田间试验系统地研究了污泥的组分特征、性质及其农地和城市园林绿化地利用对作物或绿化灌木、土壤肥力及其环境的影响,结果表明,污泥富含有机质和氮磷养分,且养分当季有效性介于化肥农家肥之间。施用污泥将明显提高土壤肥力,表现改善土壤物理性质;增加土壤肥机质和氮磷水平,并增加土壤生物活性,因此施用污泥的处理作物产量较高,并有利于后茬作物的稳健生长。但污泥施用也存在重金属、病原物等污染     

中国沙棘(Hippophae rhamnoides L.ssp. sinensis Rousi)的开花特性及风媒传粉距离的检测

连续两年对雌雄异株的中国沙棘(Hippophae rhamnoides L.ssp. sinensis Rousi)的花期物候、开花式样进行了观察,检测了柱头可授性、花粉活力和花粉-胚珠比,并进行了人工授粉、套袋实验,检测结实率.结果显示中国沙棘风媒传粉发生在4月下旬或5月上旬,单花花期约7d;传粉盛期在第3天到第5天,柱头的可授性从第2天到第4天或第5天.中国沙棘花先叶开放、花小、无花冠、花药成熟时萼片从两个侧面的纵缝中裂开,形成有利于花粉散布的对流风洞.花粉活力和花粉-胚珠比都很高,具有典型的适应风媒传粉的花部特征和性状.中国沙棘花粉的传播距离受外界环境影响较大,通过重力玻片法检测可以看出,在风速小于3m/s时,主要集中在15～25m之间,当风速大于3m/s时,顺风向可超过85m以外.传粉效率对结实率的影响较大.