Applying Statistical Causal Analyses to Agricultural Conservation: A Case Study Examining P Loss Impacts

Estimating the effect of agricultural conservation practices on reducing nutrient loss using observational data can be confounded by factors such as differing crop types and management practices. As we may not have the full knowledge of these confounding factors, conventional statistical meta‐analysis methods can be misleading. We discuss the use of two statistical causal analysis methods for quantifying the effects of water and soil conservation practices in reducing P loss from agricultural fields. With the propensity score method, a subset of data was used to form a treatment group and a control group with similar distributions of confounding factors. With the multilevel modeling method, data were stratified based on important confounding factors, and the conservation practice effect was evaluated for each stratum. Both methods resulted in similar estimates of the conservation practice effect (total P load reduction avg. ~70%). In addition, both methods show evidence of conservation practices reducing the incremental increase in total P export per unit increase in fertilizer application. These results are presented as examples of the types of outcomes provided by statistical causal analyses, not to provide definitive estimates of P loss reduction. The enhanced meta‐analysis methods presented within are applicable for improved assessment of agricultural practices and their effects and can be used for providing realistic parameter values for watershed‐scale modeling.     

居民生活用电碳排放交易机制研究

个人排放交易被认为可以促进居民参与碳减排,但是因其减排收益难以覆盖高昂的建立和运行成本,降低了公众接受度。本文提出除了考虑碳减排的收益外,更需要关注个人排放交易机制的教育价值、形成正确的激励以及鼓励创新的价值,并提出可以基于当前国内多地实行的阶梯电价制度,利用电力系统现有的用户网络和账户系统,建立居民生活用电碳排放交易机制,以降低成本并实现上述价值。在此基础上,就居民生活用电碳排放交易机制的配额设定与分配、配额交易以及清缴问题做了细致的分析,并提出绿色电力作为补充电力可以免费获得碳配额以促进绿色消费。同时,比较分析了在居民生活用电交易机制和阶梯电价制度下,不同居民家庭以及电力公司的用电成本(收益),指出了其在形成正确的激励方面的作用。最后指出在条件成熟的情况下,居民生活用电碳排放交易机制可以扩展到居民的其他能源消费领域,以实现更为全面的个人排放交易。     

中国工业CO_2排放的行业间传导网络及协同减排

工业是碳排放的主要部门,科学识别工业CO_2排放的行业间传导并揭示其联动结构对于跨行业协同减排具有重要的理论和现实意义。本文基于1991-2012年中国工业36个两位数行业数据,在VAR模型框架下,利用Granger因果检验方法对CO_2排放的行业间传导关系进行了识别,并从关系视角出发,借助社会网络分析方法(SNA)揭示工业CO_2排放行业间传导的整体和个体网络结构特征,研究发现:工业CO_2排放的行业间传导呈网络结构形态,网络密度在1-6期的滞后阶数下呈先升高后下降的趋势,并且在滞后2期达到最高;燃气生产和供应业、电力热力生产和供应业、服装业、造纸及纸制品业、木材加工业具有较高的度数中心度、中介中心度、接近中心度,在网络中处于核心位置,并发挥中介和桥梁作用;在CO_2排放的行业传导网络中,煤炭采选业、黑色金属矿采选业、有色金属矿采选业等10个行业属于经纪人板块,医药制造业、饮料制造业、化学纤维制造业等9个行业属于净受益板块,金属制品业、塑料制品业、农副食品加工业等11个行业属于双向溢出板块,烟草加工业、石油加工及炼焦业、燃气生产和供应业等6个行业属于净溢出板块。基于上述结论,本文提出了工业CO_2排放的跨行业协同减排思路。     

基于MODIS地面温度数据的成都市热岛时空变化

研究利用2000、2005和2010年逐月的MODIS/Terra和MODIS/Aqua卫星的地表温度数据产品,通过等间距法进行分析,得出成都市建成区2000~2010年间昼夜热岛的时空变化以及相互间差异。研究结果表明:成都市昼夜热岛存在显著差异,日间热岛主要呈散点分布,夜间热岛集中在城市中心区域。日夜间热岛变化趋势有显著不同,日间热岛继续分散而夜间热岛范围则有所扩大。日间热岛分布与植被覆盖存在一定的负相关性,但道路也在一定程度上促使了地面温度的增加,夜间城市热岛范围及变化则与其下垫面组成存在关系。     

近50a江西省旱、涝变化趋势及驱动因素研究

基于江西省5个气象站(赣县、吉安、南城、南昌、景德镇)近50 a(1961~2010年)平均气温、最高、最低平均气温、相对湿度、风速、日照时数、降雨量等逐月平均资料,计算江西省干旱侦测指数(Reconnaissance drought index,RDI),分析旱情、涝情变化趋势。同时,运用多元回归法分析主要驱动因素。研究结果表明,1961~2010年江西省年及四个季节的降雨量、平均相对湿度与RDIst值均呈现极显著的正相关关系(p0.01),而日照时数则与RDIst值呈现极显著的负相关关系(p0.01)。降雨量对江西省旱、涝变化的贡献率最大,为42%~58%;其次是平均气温和相对湿度,分别为11%~19%和7%~19%;平均风速和日照时数对江西省旱、涝变化的贡献率较小。降雨量、相对湿度的增加,日照时数的减少共同导致了1961~2010年江西省年际尺度和春季RDIst值的增加,表明江西省总体从偏旱向偏涝转变。1961~2010年江西省夏季、秋季和冬季RDIst没有明显的增长或降低趋势。     

洞庭湖区血吸虫病疫水人水相互作用关系及防控方案研究

研究洞庭湖区血吸虫病人水相互作用关系及传染防控,是推进湖区社会经济稳定健康发展的重要保障。从水文情势、产业发展、居民行为、城乡建设四方面探讨了洞庭湖区血吸虫病疫水人水相互作用关系,并运用系统动力学模型,设置教育优先方案、生态保护优先方案和城镇化推进方案对其防控方案进行系统仿真模拟和对比分析,研究结果表明:(1)水文等生态因素对于人水接触的影响逐步减少,而社会经济因素则显得越来越重要。(2)系统动力学模型能有效展示血吸虫病各影响因素之间的关系,是研究血吸虫病防控的有效方法之一。(3)依据仿真模拟结果,城镇化推进方案是经济增长、城乡协调、环境友好的最优血防方案。     

丹江口水库表层沉积物不同形态氮的赋存特征及其生物有效性

为了揭示丹江口水库沉积物氮空间分布特征及其生物有效性,采用连续分级提取法研究了表层沉积物中可交换态氮(Exchangeable nitrogen,EN)、酸解态氮(Acid hydrolysable nitrogen,HN)及残渣态氮(Residue nitrogen,RN)的赋存特征,同时结合生物可利用态氮的含量,探讨了各形态氮对生物可利用态氮的贡献。结果表明,丹江口水库沉积物中总氮(Total nitrogen,TN)在425~5796 mg/kg之间,平均为1 319.32 mg/kg,其中EN、HN和RN的平均值相对比例为2.15∶1.95∶1,且各形态氮含量的空间分布呈入库河流大于库区开阔区域的特征,尤其在丹江、老灌河以及犟河-堵河入库口的含量较大。潜在矿化氮(Potential mineralized nitrogen,PMN)含量在40.20~1 468.95 mg/kg之间,平均为275.06 mg/kg,其中EN对丹江口水库沉积物PMN的贡献较大,比例在19.85%~90.80%之间,平均为63.47%。各形态氮在不同的水环境条件下发生迁移转化,保持着水-沉积物界面氮的动态平衡。     

巢湖水及沉积物中总磷的分布变化特征

磷是导致巢湖水体富营养化的主要营养物质。采集大量巢湖表层水和沉积物样品,通过检测上覆水和沉积物中总磷含量,分析巢湖水体中磷的时空变化及赋存特征。结果显示:巢湖南淝河和裕溪河河口的上覆水中总磷含量值时间变化特征为8月5月3月12月;且南淝河口总磷含量年均值超过地表水Ⅴ类水质标准,明显高于裕溪河口值;表层水和沉积物中总磷含量在空间分布上呈西高东低趋势,最高值均出现在靠近合肥市河口处。巢湖周边土壤及湖区磷的等值线分布表明:杭埠河流域农业污染、东巢湖东南部水土流失可能是巢湖磷面源污染的主要来源。巢湖上覆水和沉积物中总磷的相关系数为0.515,蓝藻爆发期全湖表层沉积物中总磷含量显著减少,揭示目前内源磷释放已是巢湖富营养化的主要因素。结果将对巢湖流域的污染综合防治及蓝藻治理工作提供科学依据。     

庐山不同森林植被类型土壤特性及其健康评价

土壤作为森林生态系统的一个重要因子,评价森林土壤健康状况对森林健康的维护经营以及森林系统功能的发挥具有重要意义。在系统调查和分析庐山8种森林植被类型土壤特性的基础上,评价指标分别从物种多样性以及不同的森林土壤特性中进行筛选,包括物种多样性系数、枯落物层厚度、腐殖质层厚度、土层厚度、容重、粘粒含量、有机质、p H值、阳离子交换量、全氮、水解氮、有效磷、速效钾、磷酸酶活性等指标,基于SPSS19.0软件对所获得数据进行差异性检验和相关分析,确定各项指标的权重,应用合适的土壤健康评分函数,将测得的指标值转换为对应指标的分值,最后通过加权综合法,计算其土壤健康指数,并对不同森林植被类型土壤健康状况进行评价。结果表明,8种森林植被类型下最终的土壤健康指数大小排序为:针阔混交林(0.78)常-落混交林(0.72)灌丛(0.69)常绿阔叶林(0.67)落叶阔叶林(0.64)竹林(0.59)马尾松林(0.53)黄山松林(0.46)。