Using Modeling to Improve Monitoring of Structured Populations: Are We Collecting the Right Data?

Abstract:  Population monitoring is central to most demographic studies and conservation efforts, but it may not always be directed at the most appropriate life stage. We used stochastic simulation modeling to evaluate the effectiveness of a monitoring program for a well-studied population of Eastern Imperial Eagles ( Aquila heliaca ) in Kazakhstan. Specifically, we asked whether the most appropriate data were being collected to understand system state and population dynamics. Our models were parameterized with data collected over the course of 25 years of study of this population. We used the models to conduct simulation experiments to evaluate relationships between monitored or potentially monitored parameters and the demographic variables of interest—population size ( N ) and population growth (λ). Static analyses showed that traditional territory-based monitoring was a poor indicator of eagle population size and growth and that monitoring survivorship would provide more information about these parameters. Nevertheless, these same traditionally monitored territory-based parameters had greater power to detect long-term changes in population size than did survivorship or population structure. Regardless of the taxa considered, threats can have immediate impacts on population size and growth or longer-term impacts on population dynamics. Prudently designed monitoring programs for any species will detect the demographic effects of both types of threats.     

Phenes of Woody Plants: Identification,Scaling, and Use in Population Studies (An Example of Pinus sylvestrisL.)

The methods of identification and scaling of phenes of forest plants are described. The phene identification consists of five stages. Specific features of studies at each stage are shown using identification of the phenes of seed color, cone color, and seed scale structure in Scotch pine (Pinus sylvestrisL.) as examples. The method of phene scaling is based on the comparison of phene frequencies in a bog and in adjacent upland populations of pine. At the boundary between the bog and dry land, the frequencies of population-level phenes change, whereas those of superpopulation-level phenes remain unchanged.     

粮食主产区（河南省）耕地NPP时空分异特征及影响因素分析

作为粮食生产的物质基础,耕地的数量和质量直接关系到耕地生产力的稳定,进而影响粮食的有效供应和粮食安全. 河南省作为全国粮食生产核心区,为保障国家粮食安全,提出了落实国家农业产业空间布局,因地制宜地制定耕地分区管控的策略. 然而,由于缺少对耕地生产力时空演变等方面的研究,目前仍无法克服以行政区划作为调控单元的现实不足. 因此,探究河南省耕地利用的时空分异特征及耕地生产力变化的影响因素,从而科学制定耕地分区管控策略,对落实国家主体功能区战略格局,守牢国土空间安全底线,保障国家粮食安全具有重要意义. 基于此,依托中国年度土地覆盖数据集构建耕地利用转移矩阵,并引入耕地景观格局指数,评估河南省耕地空间在2000~2020年的时空分异特征,进而分析其变化原因. 同时,利用净初级生产力（NPP）数据集,采用Theil-Sen Median+Mann-Kendall趋势分析、Hurst指数分析、变异系数分析、偏相关分析以及偏相关系数等方法,探究河南省耕地生产力演变规律并量化区分气候因素及人类活动对耕地生产力的影响. 结果表明：①受城镇建设用地扩张加之耕地调控政策及重大工程的影响,研究期内转出耕地面积远大于转入耕地面积,耕地主要转出为建设用地,且作为河南省内粮食主产区的黄淮海平原及南阳盆地的耕地波动较大. ②研究期内转入转出耕地的细碎程度显著上升. 从空间分布上来看,转入耕地相对于转出耕地更为细碎,呈现出转出集中且紧邻建设用地、转入零星细碎的空间变化特征. ③耕地NPP年际分布表现出显著差异性,南高北低. 年际变化趋势逐渐增大（4.23 g·m^-2·a^-1,以C计,下同）,年均值介于78.16~1 080.58 g·m^-2·a^-1之间. ④研究期内96.61%耕地NPP呈增长态势,但不同上升幅度在研究区内呈现明显空间异质性,未来增长可能呈放缓或退化趋势. ⑤气候因素中太阳辐射对耕地NPP变化的贡献更为显著. 整体上,人类活动促使研究区内耕地NPP的累积,但在空间上存在差异. 耕地NPP减少区域占比为1.76%且较为集中,主要因人类活动主导的建设空间扩张导致. 同时,研究发现耕地NPP减少区域边缘地带受气候主导影响反而呈增加趋势.     

基于TM与MODIS遥感数据的农业旱情监测——以河北省为例

以河北省冬小麦种植区域为研究区,基于TM和MOD IS遥感数据,利用植被供水指数法确定了研究区旱情等级。首先,将其与遥感解译获得的冬小麦空间分布图叠加得到受灾冬小麦空间分布图;然后以1 km的距离在受灾冬小麦周围做缓冲区,并与通过人口密度模型获得的人口密度空间分布图叠加,得出受灾人口空间分布;最后基于光能利用率改进模型构建粮食产量回归统计模型,得到粮食产量。目的是从粮食产量和作物受灾影响人口两个方面对农业受干旱影响情况进行遥感监测和定量评价,以期为相关部门制定防灾、抗灾措施提供科学依据。结果表明,2004年研究区:(1)春季受灾面积小,仅占16.4%;(2)旱情较轻,以轻旱为主,占受灾面积的89%;(3)冬小麦种植面积约为23 965.0 km2,受灾面积约606.3 km2,主要位于唐山市和保定市;(4)粮食产量回归统计模型精度达到了87%,冬小麦产量约为11939247 t,单产约为498.8 t/km2。     

温州市粮食生产潜力及土地人口承载力研究

在光能生产潜力计算的基础上,经过温度、降水、土壤肥力和土壤质量等自然因素的订正,分析了温州市的土地生产潜力、粮食生产潜力。通过对温州市历年来主要粮食作物产量分析,采用产潜比增长速度法预测了２０００年和２０１０年的粮食产量,并据此计算了２０００年、２０１０年和潜在最大的人口承载量,指出温州市建立稳定协调可持续发展的人地关系的关键。     

人工接种堆肥和自然堆肥微生物区系与分子多态性的变化

采用传统培养方法和PCR-DGGE技术研究了人工接种堆肥和自然堆肥微生物群落的演变过程。结果表明:(1)传统培养方法显示,两种堆肥堆制过程中微生物数量均呈“升高—降低—升高—降低”变化趋势,整个堆肥过程中细菌数量占优势。(2)DGGE图谱显示,两种堆肥不同时期存在不同的细菌种群,其条带数量亦呈“升高—降低—升高—降低”变化趋势。堆肥升温期条带丰富但优势条带不明显;堆肥高温期条带数量减少但出现优势条带,表明高温阶段以嗜热菌或耐高温菌为主;堆肥降温期条带数量再次增多;堆肥腐熟期条带数量少且无优势条带,表明腐熟阶段微生物种群数量少且代谢强度趋于平缓。(3)DGGE图谱表明,人工接种菌株成为堆肥高温期优势菌株。人工接种增加了堆肥中微生物总量,提高了堆肥微生物种群多样性,并且促进了堆肥菌群演替,从而缩短堆肥腐熟时间。     

阿克苏河流域生态系统服务价值时空演变及其驱动因素

阿克苏河流域作为“一带一路”倡议中的重要节点,其生态保护和可持续发展对于该区域发展具有深远影响.探明阿克苏河流域生态系统服务价值（ESV）时空演变特征及其驱动要素,对优化区域生态系统,促进生态建设与经济协调发展,以及推动人与自然和谐共生具有重要意义.基于阿克苏河流域2000～2020年5期土地利用数据,采用土地利用转移矩阵、修正后的当量因子法、敏感性分析法、ESV权衡协同分析及地理探测器等多种方法,分析研究区ESV的时空演变特征及其驱动因素,结果表明：（1）2000～2020年,阿克苏河流域80%以上的土地面积由草地和未利用土地组成,是主要的土地利用类型;转出面积最大的为草地（1 373.22 km²）,转入面积最大的为耕地（2 141.51 km²）.（2）2000～2020年,研究区ESV呈波动下降趋势,2020年ESV总值较2000年减少了15.96%;ESV总体上呈由北向南逐渐减少的趋势.（3）协同关系为研究区生态系统服务功能之间的主要关系,权衡关系主要表现在食物、原料生产与其他服务功能之间.（4）气温和降水是影响研究区ESV变化的主导因子,且气候因子对ESV的影响力普遍较高;交互探测结果表明多因子协同作用共同影响了阿克苏河流域ESV的变化,年均降水、气温和地温之间的交互作用q值普遍较高（最高达0.54）,且任意两驱动因子之间的交互作用要强于单个因子的作用.     

土地资源承载力若干问题浅析

本文就当前土地资源承载力研究中所遇到的若干问题,从土地资源承载力定义的理解、土地生产力的计算、单产预测、土地资源评价和土地利用结构调整等5个方面进行了探讨。 如何定义和理解土地资源人口承载力是进行这项研究的关键。以研究土地资源人口承载力为目的的土地资源评价是进行土地生产力计算和土地利用结构调整必不可少的基础。根据统计资料预测的作物单产,不能反映出土地生产力,而使用农业生态地带法计算作物单产目前也存在着一些问题。     

论信息产业与可持续发展

信息产业与可持续发展在共同的时代背景下应运而生,相互作用又有机统一.信息产业对可持续发展有显著的正效应,主要表现为:信息产业对经济发展的贡献;信息技术的发展应用,可以减少人物流动,提高资源配置效率;合理利用自然资源,实时监测环境变化;可以通过非物质化降低能耗和物耗,等等.同时,信息产业因其固有的特殊性,又表现出与可持续发展不协调的方面,如信息安全与信息污染、电子产品中有毒元素的应用、电磁辐射及对人体的影响等.文章最后提出,信息产业对社会经济的可持续发展具有重要的推动作用,大力发展信息产业是我国产业结构调整的必然选择,以可持续发展战略指导信息产业健康发展,并以信息产业推动其他行业的可持续发展,提高资源环境利用和管理水平,是可持续发展的必由之路.     

地理探测器方法下北京市人口空间格局变化与自然因素的关系研究

人口空间分布具有尺度特征,从乡镇街道尺度研究自然因素对城市人口空间格局的影响有利于得出更精细的结果,并为城市人口合理布局和规划提供科学依据。论文利用第五、六次人口普查乡镇街道数据,分析北京市人口空间格局特征,利用地理探测器研究自然因素对人口分布的影响。研究表明：1）自然因素对不同类型人口空间格局影响具有差异性。对常住人口作用强度由大到小的自然因素分别是适宜建设用地面积、地形起伏度、坡度、海拔高程和河网密度,对外来人口作用力由大到小的自然因素分别是地形起伏度、适宜建设用地面积、坡度、海拔高程和河网密度;2）自然因素对不同地区人口空间格局影响具有差异性。除适宜建设用地面积外,坡度和河网密度分别对六环内、外区域人口密度影响较大。高程和地形起伏度对六环外人口格局作用力高于六环内地区;3）两类自然因素叠加对人口密度作用的强化方式体现为因素相互协同或因素作用力非线性增加。5类自然因素对人口密度的影响力交互作用探测值为1,各类自然因素对城市人口空间格局的影响力协同增强。