机器学习已经广泛用于生态系统研究。基于2014年1月1日至2018年12月31日兴安落叶松生态系统碳通量(NEE)观测数据,分析了其动态变化特征,并采用多种机器学习方法进行模拟。结果表明:(1)生长季兴安落叶松生态系统NEE日动态呈“U”变化,整...机器学习已经广泛用于生态系统研究。基于2014年1月1日至2018年12月31日兴安落叶松生态系统碳通量(NEE)观测数据,分析了其动态变化特征,并采用多种机器学习方法进行模拟。结果表明:(1)生长季兴安落叶松生态系统NEE日动态呈“U”变化,整体表现为碳汇,7月份碳汇能力最强,达67.57 g C m^(-2)月^(-1),9月至次年5月表现为碳源。(2)结构方程模型分析表明,兴安落叶松生态系统NEE的主要影响因子为潜热通量(LE)、净辐射(Rn)、叶面积指数(LAI)、空气温度(Ta)、相对湿度(RH)、饱和水汽压差(VPD)和土壤含水量(SWC),其中潜热通量和净辐射是影响NEE变化的最主导因素。(3)四种机器学习方法(RF、XGBoost、SVM、ANN)均能较准确地模拟兴安落叶松生态系统NEE,其中XGBoost和RF的模拟结果最为相近,但XGBoost在模拟精度和计算效率方面优于RF。研究结果为应用机器学习方法估算生态系统碳通量提供了依据。展开更多
弄清碳收支变化是促进区域可持续发展的重要方面。研究结合光合能力模型(Photosynthetic Capacity Model,PCM)和呼吸遥感模型(Remote Sensing Model for Ecosystem respiration,Re-RSM)提出了一个完全基于遥感数据的陆地碳收支动态评估...弄清碳收支变化是促进区域可持续发展的重要方面。研究结合光合能力模型(Photosynthetic Capacity Model,PCM)和呼吸遥感模型(Remote Sensing Model for Ecosystem respiration,Re-RSM)提出了一个完全基于遥感数据的陆地碳收支动态评估模型(Remote Sensing Land Carbon Budget Dynamic Assessment Model,RS-CBM),引入中国三北地区(东北、华北和西北地区)7种植被类型(玉米农田、针阔混交林、落叶针叶林、高寒草地、灌丛草甸、荒漠草原和芦苇湿地)的多年碳通量观测数据对RS-CBM模型进行参数化和验证,并应用此模型定量评估了2001—2020年三北地区植被NEE的时空特征与规律。结果表明,RS-CBM模型的模型精度高达0.75,均方根误差为0.07 mol·m^(-2)·d^(-1),RS-CBM模型的NEE模拟值与通量观测值具有较好的一致性,在不同植被类型的生长季旺盛期均出现较明显的碳吸收峰值,但存在不同程度的峰值低估现象。2001—2020年三北地区的NEE变化呈波动上升趋势,年平均值为82.01 g·m^(-2)·a^(-1),年平均增长量为5.843 g·m^(-2)·a^(-1),总体表现为碳汇。三北地区NEE在空间上呈现南高北低,东高西低的空间分异性。综上,RS-CBM模型能较好地模拟出三北地区碳收支变化和空间分布,具有在区域尺度模拟NEE时空变化的潜力。展开更多
确定重要生态空间,划分重点保护区域,构建区域生态安全格局对流域生态可持续发展具有重大的现实意义。黄河流域生态保护和高质量发展是重大国家战略,然而目前还暂未有关于黄河流域河南段生态安全格局构建的相关研究。本文以黄河流域河南...确定重要生态空间,划分重点保护区域,构建区域生态安全格局对流域生态可持续发展具有重大的现实意义。黄河流域生态保护和高质量发展是重大国家战略,然而目前还暂未有关于黄河流域河南段生态安全格局构建的相关研究。本文以黄河流域河南段(The areas along the Yellow River of Henan Province,AYRHP)为研究区域,通过生态系统服务(Ecosystem Services,ESs)确定生态源地;使用土地利用类型、高程、坡度、距河流距离和植被覆盖度得到基础阻力面,并利用夜晚灯光数据对基础阻力面进行修正;应用电路理论模型得到生态廊道,从而综合构建黄河流域河南段生态安全格局。结果表明:(1)黄河流域河南段包括76个生态源地,总面积为6797.63 km^(2)。生态源地主要分布于流域西南部的卢氏县、栾川县、嵩县、滑县、沁阳市等,源地基本空间格局受控于西南高东北低的地形以及NE-SW走向的河流;(2)使用电路理论模型确定了113条总长为2591.87 km的生态廊道和47个生态节点,使用修正后的阻力面得到的廊道能更好地避开城镇密集区,加强了水域与湿地之间,水域与周边山地林地之间的连通性。(3)使用网络结构分析方法对黄河流域河南段的生态安全格局进行评估,结果显示整体网络结构较好,但生态网络构建成本高,应优先建设低阻力廊道。(4)提出构建以“三区、多中心”为核心的生态空间布局规划模式。文中结果以期为黄河流域未来生态保护和高质量发展提供借鉴。展开更多
文摘机器学习已经广泛用于生态系统研究。基于2014年1月1日至2018年12月31日兴安落叶松生态系统碳通量(NEE)观测数据,分析了其动态变化特征,并采用多种机器学习方法进行模拟。结果表明:(1)生长季兴安落叶松生态系统NEE日动态呈“U”变化,整体表现为碳汇,7月份碳汇能力最强,达67.57 g C m^(-2)月^(-1),9月至次年5月表现为碳源。(2)结构方程模型分析表明,兴安落叶松生态系统NEE的主要影响因子为潜热通量(LE)、净辐射(Rn)、叶面积指数(LAI)、空气温度(Ta)、相对湿度(RH)、饱和水汽压差(VPD)和土壤含水量(SWC),其中潜热通量和净辐射是影响NEE变化的最主导因素。(3)四种机器学习方法(RF、XGBoost、SVM、ANN)均能较准确地模拟兴安落叶松生态系统NEE,其中XGBoost和RF的模拟结果最为相近,但XGBoost在模拟精度和计算效率方面优于RF。研究结果为应用机器学习方法估算生态系统碳通量提供了依据。
文摘确定重要生态空间,划分重点保护区域,构建区域生态安全格局对流域生态可持续发展具有重大的现实意义。黄河流域生态保护和高质量发展是重大国家战略,然而目前还暂未有关于黄河流域河南段生态安全格局构建的相关研究。本文以黄河流域河南段(The areas along the Yellow River of Henan Province,AYRHP)为研究区域,通过生态系统服务(Ecosystem Services,ESs)确定生态源地;使用土地利用类型、高程、坡度、距河流距离和植被覆盖度得到基础阻力面,并利用夜晚灯光数据对基础阻力面进行修正;应用电路理论模型得到生态廊道,从而综合构建黄河流域河南段生态安全格局。结果表明:(1)黄河流域河南段包括76个生态源地,总面积为6797.63 km^(2)。生态源地主要分布于流域西南部的卢氏县、栾川县、嵩县、滑县、沁阳市等,源地基本空间格局受控于西南高东北低的地形以及NE-SW走向的河流;(2)使用电路理论模型确定了113条总长为2591.87 km的生态廊道和47个生态节点,使用修正后的阻力面得到的廊道能更好地避开城镇密集区,加强了水域与湿地之间,水域与周边山地林地之间的连通性。(3)使用网络结构分析方法对黄河流域河南段的生态安全格局进行评估,结果显示整体网络结构较好,但生态网络构建成本高,应优先建设低阻力廊道。(4)提出构建以“三区、多中心”为核心的生态空间布局规划模式。文中结果以期为黄河流域未来生态保护和高质量发展提供借鉴。
