Ecosystem network analysis indicators are generally robust to parameter uncertainty in a phosphorus model of Lake Sidney Lanier, USA

Understanding how data uncertainty influences ecosystem analysis is critical as we move toward ecosystem-based management. Here, we investigate how 18 Ecological Network Analysis (ENA) indicators that characterize ecosystem growth, development, and condition are affected by uncertainty in an ecosystem model of Lake Sidney Lanier (USA). We applied ENA to 122 plausible parameterizations of the ecosystem developed by Borrett and Osidele (2007, Ecological Modelling 200, 371-387), and then used the coefficient of variation (CV) to compare system indicator variability. We considered Total System Throughput (TST) as a measure of the underlying model uncertainty and tested three hypotheses. First, we hypothesized that non-ratio indicators whose calculation includes the TST would be at least as variable as TST if not more variable. Second, we postulated that indicators calculated as ratios, with TST in the numerator and denominator would tend to be less variable than TST because its influence will cancel. Last, we expected the Average Mutual Information (AMI) to be less variable than TST because it is a bounded function. Our work shows that the 18 indicators grouped into four categories. The first group has significantly larger CVs than the CV for TST. In this group, model uncertainty is amplified rendering these three indicators less useful. The second group of four indicators shows no significant difference in variability with respect to TST. Finally, there are two groups whose CV values are significantly lower than that for TST. The least variable group includes the ratio-based indicators and Average Mutual Information. Due to their low variability, we conclude that these indicators are the most robust to the parameter uncertainty and most useful for ecosystem assessment and comparative ecosystem analysis. In summary, this work suggests that we can be as certain, or more certain, in most of the selected ENA indicators as we are in the parameters of the model analyzed.     

Tradeoffs between forestry resource and conservation values under alternate policy regimes: A spatial analysis of the western Canadian boreal plains

An important element of resource management and conservation is an understanding of the tradeoffs between marketed products, such as timber, and measures of environmental quality, such as biodiversity. In this paper, we develop an integrated economic-ecological spatial optimization model that we then apply to evaluate alternate forest policies on a 560,000 km² study region of managed boreal forest in Alberta and British Columbia, Canada. The integrated model incorporates dynamic forest sector harvesting, current levels of oil and gas sector development, coarse-filter or habitat-based old forest indicators, a set of empirical forest bird abundance models, and statistical models of the natural and current fire regimes. Using our integrated model, economic tradeoff curves, or production possibility frontiers, are developed to illustrate the cost of achieving coarse-filter targets by a set time (50 years) within a 100-year time horizon. We found levels of ecological indicators and economic returns from the timber industry could both be increased if spatial constraints imposed by the current policy environment were relaxed; other factors being equal, this implies current policy should be revised. We explore the production possibility frontier's relationship to the range of natural variation of old forest habitat, and show how this range can be used to guide choices of preferred locations along the frontier. We also show that coarse-filter constraints on the abundance of certain habitat elements are sufficient to satisfy some fine-filter objectives, expressed as the predicted abundances of various species of songbirds.     

河谷型城市城乡结合部景观格局空间尺度效应分析——以兰州市西固区土地利用格局为例

以兰州市西固区土地利用格局为例,利用2005年SPOT5遥感影像和正射航空影像数据,选取14个常用的景观指数,从景观水平和类型水平2个方面分析景观指数随尺度变化的基本规律,采用200m×200m正方形将研究区土地利用数据切分成规则格网,计算每个格网的多样性指数,通过半方差分析研究西固区多样性空间结构特征。结果表明:10m是西固区土地利用景观的本征观测尺度;研究区景观类型和景观格局特征随尺度增大变化显著,体现出一定的尺度依赖性;各乡(镇、街道)的景观指数呈现出城市中心—城乡交错带—乡村的分异特征,梯度变化明显;西固区多样性空间分布属于中等强度空间相关,高值区主要分布于黄河沿岸。     

冬季降雪过程对城市大气气态汞污染的影响

2009年降雪和非降雪期间对北京西北城区的气态总汞浓度进行了连续采样,比较了降雪期间、非降雪期间的气态总汞浓度日变化过程;降雪期间气态总汞浓度的降低和恢复过程。结果表明,降雪和非降雪期间大气气态总汞浓度的日均值有显著差异,降雪期间气态总汞的平均浓度为5．64ng·m^-3,非降雪期间的平均浓度为7．43ng·m^-3,前者约为后者的70％。降雪后约7h气态总汞浓度恢复到降雪前水平。研究中分析了气象因素（气压、风速、阵风速度、气温和相对湿度）对于气态总汞浓度的影响,结果表明：降雪期间主要受到风速（r=-0．527）和阵风速度（r=-0．574）的影响;非降雪期间主要受到风速（r=-0．691）,阵风速度（r=-0．726）和相对湿度（r=0．692）的影响,并且相对湿度的影响与风速的影响相近。降雪和非降雪期间气态总汞的日变化有所差异：非降雪期间气态总汞浓度在午夜和清晨较高,日变化趋势与相对湿度一致;降雪期间气态总汞的日变化没有明显规律。     

典型电子垃圾拆解区大气中多溴联苯醚（PBDEs）的季节变化特征

电子垃圾污染问题已经引起了人们的广泛关注。研究了一典型电子垃圾拆解区及其上下风向大气中PBDEs的季节变化特征。结果表明,夏季电子垃圾拆解区大气中∑17BDEs总浓度为9930pg·m-3,冬季∑20BDEs的总浓度高达41476pg·m-3;和夏季相比,冬季五溴-联苯醚的百分比降低了16.7%,而十溴-联苯醚升高了10.2%,但是,其组成仍然是五溴-联苯醚为主,十溴-联苯醚次之,八溴-联苯醚最少。上下风向地区大气中PBDEs浓度及其组成成分由于受到电子垃圾拆解、本地生产方式和季节变化的影响也表现出相应的变化形式。     

广东省森林植被碳储量空间分布格局

基于广东省2007年森林资源清查档案数据,采用材积源生物量法,量化广东省森林植被碳储量,研究广东省森林植被碳储量空间分布格局。结果表明,广东省森林植被碳储量为246.35Tg,碳密度为22.96mg·hm-2。受人为干扰和环境因素的影响,广东省森林植被碳储量在不同经济区和流域空间分布格局严重不均。就不同经济区而言,粤北及周边经济区森林植被碳储量最大,达180.22Tg;珠三角经济区次之,为34.60Tg;接着是粤西沿海经济区,为21.49Tg;粤东沿海经济区最小;仅为10.04Tg。在不同流域方面,森林植被碳储量依次为：北江流域〉东江流域〉西江流域〉韩江流域〉其他流域。广东省乔木林碳储量为202.85Tg,以中幼龄林为主,占77.1%;乔木林龄组结构与碳密度近乎成正比关系,存在较大的相关性。     

基于水土流失的景观格局分析方法

景观格局和生态过程是景观生态学研究的重要内容,但是很多研究只重视景观格局的研究,而忽略了生态过程的研究。文章针对水土流失这一重要生态过程,提出了基于水土流失过程的景观坡度指数和景观空间负荷对比指数,并对黄土高原泾河流域15个子流域的景观格局进行了分析,认为泾河流北部各子流域主要以水土流失的＂源＂景观为主,景观坡度指数大,空间负荷指数小,水土流失风险大;流域南部各子流域上游以＂汇＂景观为主,坡度指数大,中下游以＂源＂景观为主,景观空间分布不均衡,存在一定的水土流失风险;流域东部局部子流域主要以水土流失的＂汇＂景观为主,＂源＂景观相对较小,＂源＂-＂汇＂景观空间分布均衡,水土流失风险小。     

不同空间配置的湿地植物群落对生活污水的净化作用研究

植物是湿地生态系统的重要组分,湿地湖滨植物群落物种组成和空间格局对湿地水体净化功能具有重要作用。选择茭草（Zizania caduciflora）、野菱（Trapa incisa）、金鱼藻（Ceratophyllum demersum）和蓖齿眼子菜（Potamogeton pectinatus）等4种云南高原湿地常见湖滨带植物物种,以不同配置方式分别构建4种不同植物群落：茭草-金鱼藻-金鱼藻（Z-C-C）、茭草-野菱-金鱼藻（Z-T-C）、茭草-蓖齿眼子菜-蓖齿眼子菜（Z-P-P）、和茭草-蓖齿眼子菜-金鱼藻（Z-P-C）,对不同植物群落净化污水的效果进行对比研究。结果表明：4种不同植物群落人工湿地对生活污水净化效果不同,经过Z-C-C群落处理后水体的COD降低率为（50.56±1.98）%,显著低于Z-T-C群落（69.66±4.15）%、Z-P-P群落（64.29±1.05）%,Z-P-C群落（66.67±1.13）%,（P〈0.05）;经过Z-T-C群落处理后水体TN降低率为（24.69±4.64）%,显著低于Z-C-C群落（53.29±0.71）%、Z-P-P群落（53.36±2.04）%、Z-P-C群落（54.44±0.29）%,（P〈0.05）;各群落对NH4＋-N去除率有显著差异（P〈0.05）,分别为（71.77±0.37）%,（67.22±0.53）%,（69.22±0.13）%,（80.85±0.31）%。研究表明：3种植物配置模式对生活污水的净化效果比2种植物配置模式的好;适当增加沉水植物的配置比例,可提高人工湿地对氮的去除效果;根系发达的植物具有更强的净化效果。     

贵州喀斯特地区不同土地利用方式土壤CO_2体积分数变化及影响因素

为了解不同土地利用方式对土壤剖面CO2体积分数的影响,采用气相色谱法对贵州喀斯特地区土壤不同深度空气CO2体积分数进行观测。结果表明：不同土地利用对土壤平均CO2体积分数影响较大,其次序为：次生林（0.35%±0.06%）〉草地（0.34%±0.05%）〉人工林（0.27%±0.03%）〉农田（0.16%±0.03%）。次生林、草地与农田之间土壤CO2体积分数差异性显著,而人工林与农田之间无显著性差异。不同土地利用方式土壤剖面CO2体积分数的时空变化特征比较一致：从春季到夏季逐渐增加而从秋季到冬季又逐渐降低,与该区域的温度和降雨量变化趋势一致。同时随着土壤剖面深度增加CO2体积分数逐渐增大,但在土层12 cm处有突然降低现象（农田除外）。不同土地利用方式土壤空气CO2体积分数变化与大气、土壤温度密切相关（r=0.602~0.886,P〈0.05）,土壤温度升高会导致土壤CO2体积分数上升。土壤湿度虽然也在一定程度上影响了剖面CO2体积分数,但相关性分析表明二者之间并不显著（r=0.105~0.393,P〉0.05）,说明在贵州喀斯特地区,土壤温度对土壤空气CO2体积分数的影响大于土壤湿度。     

程海冬季水华暴发期间氮、磷营养元素的形态与分布

氮、磷营养元素是湖泊生态系统中极其重要的生态因子,它们以不同形态存在于湖泊水体中,表现出不同的地球化学行为和生态效应,从而支配着湖泊生态系统的生产力水平和湖泊富营养化进程。通过设置3个断面9个采样站14个采样点,研究了程海湖水体中氮、磷营养元素的形态与分布,结果表明：2009年11月23日—2010年2月20日,以铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa Kutz.）为主的程海冬季水华暴发期间,总氮质量浓度0.540~3.906 mg.L-1,平均0.836 mg.L-1;总磷质量浓度0.036~0.166 mg.L-1,平均0.061 mg.L-1。其中,溶解态氮、溶解态磷分别为61.7%和50.8%。溶解态氮以有机氮为主,溶解态磷则以无机磷为主。水华期间生物可直接利用氮质量浓度0.118 mg.L-1;生物可直接利用磷质量浓度0.021 mg.L-1,分别占总氮、总磷质量浓度的14.1%和34.4%,显示出此特定时期,氮的消耗速度较磷快。氮素、磷素及其赋存形态在程海的时间分布上有不同的节奏;水平分布差异不明显;垂直分布在水表层至亚底层的水柱中差异也不明显,而在湖底层最高。