Prioritizing Wetland Restoration for Sediment Yield Reduction: A Conceptual Model

In a climate of limited resources, it is often necessary to prioritize restoration efforts geographically. The synoptic approach is an ecologically based tool for geographic prioritization of wetland protection and restoration efforts. The approach was specifically designed to incorporate best professional judgment in cases where information and resources are otherwise limited. Synoptic assessments calculate indices for functional criteria in subunits (watersheds, counties, etc.) of a region and then rank the subunits. Ranks can be visualized in region-scale maps which enable managers to identify areas where efforts optimize functional performance on a regional scale. In this paper, we develop a conceptual model for prioritizing watersheds whose wetlands can be restored to reduce total sediment yield at the watershed outlet. The conceptual model is designed to rank watersheds but not individual wetlands within a watershed. The synoptic approach is valid for applying the sediment yield reduction model because there is high demand for prioritizing disturbed wetlands for restoration, but there is limited, quantitative, accurate information available with which to make decisions. Furthermore, the cost of creating a comprehensive database is prohibitively high. Finally, because the model will be used for planning purposes, and, specifically, for prioritizing based on multiple decisions rather than optimizing a single decision, the consequence of prioritization errors is low. Model results cannot be treated as scientific findings. The conclusions of an assessment are based on judgement, but this judgement is guided by scientific principles and a general understanding of relevant ecological processes. The conceptual model was developed as the first step towards prioritizing of wetland restoration for sediment yield reduction in US EPA Region 4.     

京津冀地区面向人居环境之水安全格局初探

采用文献法对近年京津冀水资源、水环境、水污染、水灾害、水管理等水安全情势进行相关数据分析,从总体上显示出水危机问题和京津冀地区快速城市化发展的关联性.结果表明:1)京津冀城市群必须向节水型社会模式转型;2)建立区域及城市间的协调机制,才能有效克服流域与区域等级的水问题;3)实现京津冀地区水安全格局的治理行动计划网络,提出保护恢复体系、净化循环体系、限制节约体系、调度再造体系、蓄滞防洪减灾体系五大体系.     

基于MODIS GPP/NPP数据的三江源地区草地生态系统碳储量及碳汇量时空变化研究

陆地生态系统碳循环研究是全球变化与地球科学研究领域的前沿与热点问题,准确地评估陆地生态系统碳储量和碳汇量是估算未来大气 CO2浓度,预测气候变化及其对陆地生态系统影响的关键。已有相关研究多集中于对区域生态系统碳储量和碳汇量的量的估算,而缺乏针对时间尺度上的变化过程的分析,以及对变化特征空间差异性的分析。本研究基于MODIS NPP数据,结合土地利用数据及土壤有机碳密度分布数据,对三江源地区2000─2010年草地生态系统碳储量时空变化特征进行了分析,同时,基于MODIS GPP数据及China FLUX和America FLUX数据,建立草地生态系统呼吸估算模型,对其碳汇量的时空变化特征进行了分析,以期明确该地区的碳储存能力及其变化过程,为该区域草地生态系统保护和管理提供科学依据。研究结果表明：（1）三江源地区草地生态系统总碳储量为53.38×108 t,平均碳密度为14.94 kg·m-2（以C计）。土壤和植被碳储量分别为53.07×108 t和0.31×108 t,平均碳密度分别为14.85 kg·m-2和86.77 g·m-2。（2）近10多年来,三江源地区草地生态系统多年平均碳汇量为0.4×108 t,单位面积平均碳汇量为86.80 g·m-2·a-1（以C计）,表明该地区草地生态体统是一个碳汇。（3）2000年以来,三江源地区草地生态系统总碳储量及总碳汇量均呈波动增加趋势,碳汇功能有所增强。（4）三江源地区草地生态系统碳储量及碳汇量的空间分布格局及其变化趋势的空间分布均呈现明显的空间差异性。（5）MODIS GPP/NPP数据能够支撑较大尺度草地生态系统碳储量及碳汇量格局与变化趋势分析,较传统方法更为便捷高效。     

Conceptual Models as Hypotheses in Monitoring Urban Landscapes

Many problems and challenges of ecosystem management currently are driven by the rapid pace and spatial extent of landscape change. Parks and reserves within areas of high human population density are especially challenged to meet the recreational needs of local populations and to preserve valued environmental resources. The complex problem of managing multiple objectives and multiple resources requires an enormous quantity of information, and conceptual models have been proposed as tools for organizing and interpreting this information. Academics generally prefer a bottom-up approach to model construction that emphasizes ecologic theory and process, whereas managers often use a top-down approach that takes advantage of existing information to address more pragmatic objectives. The authors propose a formal process for developing, applying, and testing conceptual models to be used in landscape monitoring that reconciles these seemingly opposing perspectives. The four-step process embraces the role of hypothesis testing in the development of models and evaluation of their utility. An example application of the process to a network of national parks in and around Washington, DC illustrates the ability of the approach to systematically identify monitoring data that would both advance ecologic theory and inform management decisions.     

因子回归和交互联合探索区域植被覆盖度的影响因素——以三江源地区为例

利用SPOT VEGETATION数据获取的归一化植被指数（NDVI）,分析三江源地区植被覆盖度（FVC）的空间异质性,围绕自然和人类活动因素,基于因子回归与交互作用联合探索自然因素和人为因素对三江源地区植被覆盖的影响.结果表明：（1）三江源地区植被覆盖度整体呈现明显的空间异质性;（2）总体上FVC空间分布的影响因素表现为自然环境因素>人类活动因素;（3）降水是影响三江源地区FVC的主要驱动因子,解释力达0.777;（4）因子交互发现：驱动解释系统呈现双因子增强,说明从系统的角度来看不存在独立起作用的因子,年降水量与其他因子的交互作用最强;（5）降水梯度影响了三江源地区FVC空间异质性的解释程度.随着降水增加,因子解释力趋稳,在降水量较多的三江源东部地区,FVC趋向于更易受高程和气温的影响;（6）数据结果亦验证了因子独立的全局最优筛选仅仅是模拟因变量特征的最优函数,其解释效果与因变量的驱动解释不能完全等同.     

重庆三峡库区非点源污染评价与影响因子分析

选取重庆三峡库区4个行政建制镇进行非点源污染监测与调查,以COD、TN、TP、Cu、Zn等指标为主要研究内容对库区农村环境进行污染特性分析并且利用等标污染负荷法对其生活污水、生活垃圾、畜禽养殖、水产养殖、化肥流失、农药流失、水土流失等污染源进行非点源污染评价。结果表明:COD、TN、TP、Cu、Zn的平均排放浓度分别为22.15 mg/L、6.37 mg/L、1.49 mg/L、47.73 g/kg、85.24 g/kg,库区主要污染物依次为TN、TP、COD、Cu、Zn等,主要污染源依次是畜禽养殖、化肥流失、生活污水、生活垃圾、农药流失、水土流失、水产养殖等。采用SPSS软件对影响库区环境污染的季节、收入水平、地域、畜禽养殖规模、环境基础设施完善程度等因子进行了分析,结果显示:COD主要影响因子是地域和畜禽养殖规模,TN主要影响因子是季节、地域和畜禽养殖规模,TP主要影响因子是环境基础设施完善程度、畜禽养殖规模和地域,Cu、Zn主要影响因子均是畜禽养殖规模。该研究可为重庆三峡库区生态修复、城乡统筹下的城乡规划及产业布局提供理论基础。     

2015年冬季京津冀两次重污染天气过程气象成因

为了分析京津冀地区2015年11月27日~12月1日和12月19日~25日这2次重污染过程,从环流形势、大气稳定度条件、动力条件、水汽条件、近地层风场输送等几个方面对重污染天气的形成机制展开分析,结果表明：这2次重污染天气过程均属于静稳型,津京冀各地重度以上污染时长均超过50%.在大范围静稳形势存在时,过程一期间边界层内的垂直扩散条件较过程二偏弱,过程一期间地面辐合线位置偏北且维持不动,过程二期间辐合线位置偏南且略微南北摆动,导致了2次过程重污染区域和污染增长速率的不同.对北京而言,过程一前期降雪融化提供了有利水汽条件,弱偏南风有利于污染物和水汽的输送,混合层高度持续异常偏低（京津冀平均混合层高度339m）、过程期间伴随弱下沉运动（0~2Pa/s）、多层逆温（且厚度大）造成日变化不明显,地面辐合线在北京中部维持等多重因素,使得污染浓度极高,北京地区PM_2.5峰值浓度达593mg/m³.过程二前期采取了减排措施,能见度和PM_2.5日变化大、污染发展较过程一前期平缓;后期不利气象条件叠加污染排放,导致了PM_2.5爆发式增长,其中邢台PM_2.5峰值浓度达70mg/m³,增长率超过7.2mg/（m³·h）.     

1980—2015年京津冀地区雁鸭类潜在栖息地连接度变化及驱动因素

近几十年来,京津冀地区湿地面积萎缩,生态功能下降,严重影响了湿地水鸟的栖息地质量及栖息地间的连接,对水鸟类的迁徙、繁殖产生较大干扰,为了从整体上定量分析近几十年来湿地栖息地质量及连接度的变化,采用MaxEnt模型（maximum entropy model,最大熵模型）,基于京津冀地区雁鸭类的出现点和环境因子反演其潜在栖息地,并根据图论法原理,利用ECA指数（equivalent connected area,等效连接指数）,度量1980-2015年潜在栖息地连接度的变化.结果表明:①1980-2015年京津冀雁鸭类潜在栖息地面积总体呈下降趋势,由1980年的6 898 km2减至2015年的3 764 km2,减少了45.0%,其中,低适宜区面积降幅最为明显,为50.5%;2009-2015年高适宜区有增加趋势.②1980-2015年雁鸭类潜在栖息地连接度呈持续下降趋势,2000年以后的连接度下降速率大于2000年以前;潜在栖息地连接结构的空间分布有向环渤海地区转移的趋势,连接结构变化最为明显的区域为京津冀中部平原地区.研究显示,区域气候趋暖变干、水资源的供需失衡、水利工程设施建设以及人口增加与经济发展带来的土地利用变化是潜在栖息地面积与连接度下降的主要影响因子,而近些年保护区的建立及生态补水措施等生态保护政策对高适宜区的退化有一定缓解作用.      

东海区小黄鱼总允许渔获量初探

根据1991~2003年中国渔业统计年鉴以及东海区渔业资源动态监测网各网站监测产量和捕捞努力量(投网次数)数据,通过同时期东海区小黄鱼产量对海区总捕捞努力量进行标准化,运用剩余产量模型中的Fox模型估算东海区小黄鱼最大持续产量(MS Y)、最适产量(Y0.1)和总允许渔获量(TAC)。结果表明,东海区小黄鱼的最大持续产量为116 565 t,相应捕捞努力量(fMSY)为4 988 315网次,最适产量为113 068 t,相应捕捞努力量(f0.1)为3 890 886网次,TACMSY=99 317 t,TAC0.1=77 468 t。建议以东海区小黄鱼总允许渔获量(TAC0.1)作为渔获量限额指标,对小黄鱼的总允许渔获量进行管理。     

黄土丘陵区撂荒恢复过程中植物群落组成与土壤养分及酶活性变化的关系

为揭示黄土丘陵区植被恢复过程中土壤性质变化趋势,以黄土丘陵区10~45a的撂荒地为研究对象,分析撂荒后植被恢复过程中植物群落演变规律、土壤养分含量、4种酶活性变化及其相关关系.结果表明,随着撂荒年限的增加,恢复过程中主要群落的演变为猪毛蒿(Artemisia scoparia)→达乌里胡枝子(Lespedeza dahurica)+铁杆蒿(Artemisia sacrorum)→茭蒿(Artemisia giraldii)+铁杆蒿→白羊草(Bothriochloa flaccidum)+茭蒿,群落多样性指数整体表现为先增后减的趋势,菊科(Compositae)、禾本科(Poaceae)及豆科(Leguminosae)这3科占比从66. 67%降至50%,后上升到75%.土壤有机碳(SOC),全氮(TN)、全磷(TP)、速效氮(AN)、速效磷(AP)与碱性磷酸酶(ALP)、过氧化氢酶(CAT)、脲酶(UE)与蔗糖酶(SC)这4种酶活性呈增加趋势,但增加程度不同,化学计量比总体呈波动上升趋势.菊科、禾本科与豆科相比总科数、总属数、总种数及植物多样性,对养分和酶活性有更显著的影响,贡献率分别为72. 8%、69. 1%、66. 0%,且三大科对土壤酶的影响大于土壤养分,其中禾本科与豆科对养分及酶活性表现为正影响,而菊科表现为负影响.撂荒恢复过程中草地群落优势科占比的升高显著影响土壤酶的升高,并导致土壤养分变化.