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基于机器学习算法的吉林省长白落叶松林最大净初级生产力影响因素分析
摘要:净初级生产力(NPP)是评估森林生态系统质量的重要指标,其最大值(NPPmax)可以反映森林的生产潜力,研究植被NPPmax对合理利用森林资源和森林可持续经营具有重要意义。以吉林省长白落叶松(Larix olgensis A. Henry)林为对象,基于吉林省一类清查固定样地调查数据、2000-2022年的MOD17A3整合提取的NPPmax数据、环境因子数据(地形、气候和土壤因子),采用相关性分析、机器学习算法、Shapley加性解释(SHAP)等方法,分析NPPmax变化的驱动因子。4种机器学习算法中,随机森
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黄土高原生态系统年总初级生产力响应干旱的时空动态
摘要:黄土高原生态系统是一个巨大的有机碳汇潜力库,也是响应气候变化敏感的生态脆弱区。水资源供需不平衡引发的不同干旱严重威胁了区域生态系统碳汇功能。不同类型干旱对黄土高原生态系统年总初级生产力(AGPP)影响的解析仍然不足。采用黄土高原定位观测站点的AGPP数据、遥感估算的AGPP(2004-2020年)和气候要素数据集,解析了黄土高原生态系统AGPP时空动态变化,探讨了干燥度指数(AI)、大气饱和水汽压差(VPD)和土壤水分(SM)的时空动态格局及其与AGPP年际变异的响应模式。结果表明:近20年AGPP总体增加了38
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水热条件对华北落叶松人工林径向生长的影响
摘要:华北落叶松广泛分布于我国北方地区,在水土保持、水源涵养与固碳释氧等方面具有重要的生态价值。在我国温带季风区采集了11个站点的华北落叶松人工林树芯,建立了早材、晚材和整轮年表,分析了树木径向生长对气候变化的敏感性,探讨了气候变暖背景下不同地区华北落叶松径向生长对气候变化响应的差异。结果表明:11个站点的华北落叶松人工林标准年表样本代表性均大于0.85,平均敏感度大于0.15,表明各研究站点华北落叶松树轮生长受气候变化影响大,包含较多的气候信息。上年12月-次年3月的温度和降水对华北落叶松径向生长具有促进作用,多数站
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南亚热带常绿阔叶林常见种和偶见种植物性状网络及其适应策略
摘要:植物功能性状表征了植物适应环境并在长期进化过程中所形成的关键特征,其与植物的生长、繁殖和生存紧密相关,植物功能性状之间的相互作用共同决定了植物的功能。许多研究已经证实,植物性状并非孤立存在,而是通过相互协作来实现其功能。植物叶片性状之间构成了一个错综复杂的关系网络,植物通过调节网络中性状的相互作用能够更好地适应生存环境。本研究以鼎湖山南亚热带常绿阔叶林中常见种和偶见种的植物性状作为研究对象,构建性状网络框架,揭示植物对环境的适应策略。选取112个物种,根据多度划分为84个常见种和28个偶见种,测定了20个植物性状
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基于多尺度地理加权回归模型的黑龙江省植被NPP时空演变研究
摘要:净初级生产力(Net primary productivity,NPP)是估算碳储量的关键指标,从地理空间的角度了解NPP变化的驱动机制对于区域碳循环研究至关重要。基于MOD17A3数据,通过趋势分析探讨2000-2020年黑龙江省植被NPP的时空演变特征,然后应用多尺度地理加权回归模型(MGWR)这一新颖的空间统计分析方法,解析NPP变化驱动因素的空间分异特征。结果表明:近二十年黑龙江省大部分区域NPP呈增长趋势,全省NPP平均值从348.90 g C m-2 a-1上升到454.00 g C m-2 a-1,
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海南南渡江迈湾次生林乔木层生物量动态特征及其对河道梯度的响应
摘要:为揭示热带低地雨林乔木层的生物量分布及变化规律,以南渡江迈湾水利枢纽段热带次生林为研究对象,采用生物量估测回归模型计算目标乔木层地上生长量及增量,系统解析其在物种组成、径级、高度级及距河道距离梯度的空间分异规律。结果表明:(1)黄桐属(Endospermum)和白颜树属(Gironniera)为乔木层地上生物量主要贡献类群,其中黄桐属生物量占比(18.17%)及平均单株生物量储存量(427.31 kg)均居首位;(2)乔木层生物量主要分布于中径级组(13 cm≤DBH＜25 cm,占比41.63%)和中层高度级组
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黄土高原典型草本植物根系影响土壤可蚀性的时空差异特征
摘要:结合人工种植试验(时间)和野外采样试验(空间),运用原状土水槽冲刷法,研究了黄土高原典型草本植物根系影响土壤可蚀性的时空差异特征。研究结果表明:(1)时间上(观测期内):黑麦草和紫花苜蓿的根系密度(根长密度和根表面积密度)呈现出先快速增长后缓慢下降的趋势。根系驱动下,植被样地的土壤有机质和阳离子交换量显著增长,黑麦草样地的变化范围是1.65-2.74 g/kg和9.24-15.54 cmol/kg,紫花苜蓿样地的变化范围是1.53-3.37 g/kg和8.63-15.91 cmol/kg。在根系及土壤理化性质变化
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神农架国家公园不同植被类型土壤微生物群落结构及功能
摘要:探究不同植被类型下土壤微生物的群落与功能差异对于理解土壤生态功能具有重要的科学意义,有助于揭示植被与土壤微生物群落间的相互作用机制。在神农架国家公园选择海拔相近、分布广泛且受到人类活动干扰较少华山松(Pinus armandii)为优势树种的针叶林和以锐齿槲栎(Quercus aliena var. acuteserrata)为优势树种的落叶阔叶林,基于高通量测序技术研究不同植被类型对土壤微生物的影响。结果表明:(1)不同植被类型下,土壤细菌优势门类中芽孢杆菌门、放线菌门和酸杆菌门,以及土壤真菌优势门类子囊菌门和
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不同天气条件叶片边界层湿度对土壤水分的响应及其影响因素
摘要:阴天;(2)晴天及阴天条件下,叶片下表面的叶片边界层湿度均高于上表面,叶片上下表面1 mm、5 mm的叶片边界层湿度均随土壤含水量的升高而升高;(3)叶片边界层湿度与净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、叶片水势、气孔长度(SL)、土壤含水量呈极显著正相关,与环境湿度和叶片上下表面的距离呈极显著负相关;(4)基于支持向量机(SVR)构建的叶片边界层湿度预测模型,决定系数R2为0.938,达到了0.9以上,模型精度较高。叶片边界层湿度预测模型可以快速准确的预测叶片边界层湿度,对开展病害生态防治具有重要意义,并为研究
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河道变迁对黄河三角洲不同湿地土壤有机碳来源的影响
摘要:黄河三角洲河口湿地具有较强的碳汇能力,黄河频繁的河道变迁改变了水文条件和植被特征,这可能会对河口湿地土壤有机碳的来源产生重要影响,但当前缺乏研究和认知。选取黄河1996年故道及现行河道作为研究对象,通过采集盐地碱蓬和无植被光滩湿地土壤样品并利用稳定同位素技术,分析了废弃河道和现行河道不同河口湿地土壤的碳分布特征及其溯源特征。结果表明,(1)两湿地土壤C/N比的变化范围为26-54,其中废弃河道湿地土壤C/N比要显著高于现行河道土壤(P<0.05),而不同土层间C/N比也存在显著差异(P<0.05);土壤有机碳δ1
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多功能指向下资源环境承载力与社会发展的时空协调分析——以福建省县域为例
摘要:资源环境承载能力是区域资源环境与社会经济协调发展的重要连接点,是优化国土空间开发的重要基础。以福建省为例,系统构建符合南方山地丘陵区地域特色的资源环境承载能力与社会发展综合评价体系,运用耦合协调度模型、地理探测器,探究福建省在2010——2019年近10年规划发展下,生态、城镇、农业各功能指向的县域资源环境承载能力与社会发展本底水平、时空耦合协调状况及其影响因素。结果表明:(1)各功能指向下的资源环境承载力空间分布呈较大差异:生态导向结果为大面积中高值夹杂低值、城镇导向结果为"沿海高低值交错,内陆中低值
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中国双碳目标达成的区域差异预测及其影响因素
摘要:为明晰我国区域间双碳目标达成的进度和峰值的差异性特征,进而展开区域双碳目标压力测试,选用中国30个省域21年的数据,先从省域人均碳排放和人均RGDP两个指标维度对各省域的低碳经济发展现状展开聚类分析,接着利用半参回归方法验证人均碳排放峰值存在性,并运用FGLS实证方法检验基于EKC模型、IPAT模型以及ImPACT模型构建的实证模型稳健性,进而分别对常住人口、RGDP、碳强度和能源结构四个关键影响因素设置高低情景,运用上述实证模型对全样本、分组样本和省域样本进行峰值预测和比较分析。结果显示:①各分组样本的半参回归
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神农架国家公园生态系统服务权衡/协同及供需关系
摘要:神农架国家公园是我国十个国家公园试点之一,具有独特的生态价值和极高的生态地位。然而,对于新划定的神农架国家公园生态系统服务的权衡/协同关系和供需平衡关系研究较为缺乏,不利于神农架国家公园生态管理和价值实现。在评估神农架国家公园2010-2020 年产水服务、土壤保持服务、固碳服务、水质净化服务和生境质量的基础上,采用相关性分析、热点分析、权衡协同度研究生态系统服务权衡/协同关系,通过计算供需比探究生态系统服务供需关系,基于市场价值法和替代成本法计算剩余生态系统服务价值量。研究结果表明:(1)神农架国家公园的生态系
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山水林田湖草保护修复工程对生态系统服务价值及权衡协同关系时空演变的影响——以赣州市为例
摘要:山水林田湖草生态保护修复工程(简称"山水工程")是国家为提升生态系统服务功能、促进生态系统良性循环和永续利用的一项重大生态工程。然而,山水工程的实施能否提升生态系统服务价值(ESV),一直缺乏应有的系统证据。以全国首批山水工程试点地区江西省赣州市为例,基于2010-2022年的7期土地利用数据,运用当量因子、相关系数及地理加权回归等方法,分析了山水工程实施前后赣州市ESV及其权衡协同关系的时空变化规律,并进一步探讨了不同土地利用类型转化对ESV时空演化影响的差异程度。研究结果表明:(1)山水工
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面向可持续发展目标的中国旱地社会-生态系统分类研究
摘要:旱地(干旱指数小于0.65的区域)是人地关系最复杂、人地矛盾最突出的地区之一,是研究可持续发展的关键区域。中国旱地范围广阔,人-地相互作用特征明显且具有较大的区域差异。开展中国旱地"社会-生态系统"(Social-ecological System, SES)分类研究,有助于识别旱地SES的基本特征,提出与关键挑战和可持续发展目标(Sustainable Development Goals, SDGs)相符的发展路径。基于SES理论和SDGs框架,构建了中国旱地SES分类框架,运用自组织映射网
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西宁市行道树夏季正午遮荫效果多尺度评估
摘要:西宁市作为青藏高原最大的城市,面临着强烈紫外线辐射的影响。评估其行道树的遮荫效果对于完善行道树空间布局和降低紫外线辐射对行人的危害具有重要意义。结合无人机遥感和实地测量,定量评估了西宁市7条主路、21条支路和47个样方的人行道上行道树夏季正午的遮荫效果,并选取了11种典型行道树,分析了不同树种及结构特征对遮荫效果的影响。结果表明:(1)西宁市行道树遮荫率较低。全市遮荫率均值为36%,所有城区行道树遮荫率均值均不超过50%,城北区遮荫率均值最低,仅为29%;93%的道路遮荫率低于50%,湟中路遮荫率最低,仅为21%
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山地城市荒野林地植物物种多样性及更新能力——以重庆中心城区为例
摘要:城市荒野是城市生物多样性保护的重要物种种源地,提供了高质量的生态系统服务。重庆作为典型山地城市,大量分布着以自然过程为主导的城市荒野片段。以重庆中心城区城市荒野林地为研究对象,通过对77个样地、313个样方的群落调查,分析了不同荒野生境中植物物种组成、多样性和更新能力特征及生境间的变化,探讨了植物物种来源、种子传播方式、更新能力与植物物种多样性的相关性。结果表明:(1)调查共记录到116科307属434种植物,乡土植物(79.03%)丰富,自生植物(82.95%)占比显著,种子的传播方式以动物传播(45.54%)
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中原城市群水生态空间演变时空特征及其驱动机制——基于时空立方体与可解释机器学习分析
摘要:中原城市群是推动黄河流域高质量发展的核心空间载体,科学认知其水生态空间演变的时空特征及形成机制,对黄河下游地区水生态空间管制和国土空间规划具有重要支撑作用。采用时空立方体刻画2000-2023年长时序中原城市群水生态空间年际演变动态及典型模式,从规模-位置2个维度综合分析空间结构转型特征,进而利用Mantel test矩阵分析水生态空间结构转型与驱动因素的相关性关系,在此基础上运用XGBoost模型和可解释机器学习VIVI-PDP框架从驱动因素重要程度、交互作用强度和非线性依赖关系分析演变机制。结果表明:①近23
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口袋公园植被结构对声景观评价的影响
摘要:明确植被结构对声景观的影响有利于应用植被群落空间布局优化城市声景质量。然而,缺乏植被结构对客观声环境和主观声景感知影响的系统性研究。以南京市某口袋公园为例,利用手持激光雷达获取公园内植被点云数据,构建植被三维结构指标;录制公园内环境声音频计算相关声学指标并开展声舒适度评价,通过多元线性回归构建声学指数与声舒适度之间的主客观关系;最后,构建随机森林回归模型,利用相对重要性和SHAP(SHapley Additive exPlanations)分析探究公园植被结构对客观声学指标和主观声舒适度的影响。结果表明:(1)该
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不同类型社区居民低碳更新支付意愿及其影响因素
摘要:既有低碳社区建设的研究成果丰富,但多关注新建社区的低碳技术应用,鲜有分析不同类型社区居民对低碳更新的支付意愿差异及驱动机制。从社区类型差异切入,基于南京市中心城区35个社区765份有效问卷,采用离散选择模型和XGboost算法解析不同类型社区居民的低碳更新支付意愿及主要影响因素。结果表明,社区分异对居民的低碳更新支付意愿存在显著影响,传统社区和城中村的居民整体支付意愿较低,更注重更新建筑维护结构;普通商品房小区居民具有较高支付意愿,对门窗改造和空调系统更为关注;绿色商品房小区居民对于墙体外保温、清洁能源设施和社区
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