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基于生态位模型的气候变化情景下红火蚁在中国的适生区预测

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基于生态位模型的气候变化情景下红火蚁在中国的适生区预测

作者：宋金岳西北师范大学

学位级别：硕士

红火蚁是一种极具破坏和攻击的社会性昆虫,在世界范围内扩散迅速,近年来在中国呈快速扩散趋势,对入侵地的生物多样性和人类生产生活造成严重威胁。为防治或延缓红火蚁在中国的扩散趋势,亟需进一步监测、明确红火蚁在中国的分布范围。因... 详细信息

红火蚁是一种极具破坏和攻击的社会性昆虫,在世界范围内扩散迅速,近年来在中国呈快速扩散趋势,对入侵地的生物多样性和人类生产生活造成严重威胁。为防治或延缓红火蚁在中国的扩散趋势,亟需进一步监测、明确红火蚁在中国的分布范围。因此,研究采用两种生态位模型进行模拟和预测分析,力求准确预测第二批入侵物种红火蚁在中国的适生区分布范围,并明确红火蚁适生区地理分布与环境变量之间的关系,找出主要影响红火蚁分布的环境变量。通过对2种生态位模型的评估指标和预测结果进行对比,分析不同建模方式的优点和不足,寻求更能准确预测入侵物种红火蚁的生态位模型。本研究基于红火蚁的已知地理分布数据和环境变量,利用优化的MaxEnt模型和最优的Biomod 2组合模型预测了当前(2000s)和未来(2030s、2050s)3种气候情景下(SSPs1-2.5、SSPs2-4.5和SSPs5-8.5)红火蚁在中国的潜在适生区。其主要研究结果如下:(1)通过地理探测器模型中的因子探测器和MaxEnt模型中的刀切法得出影响红火蚁分布的主要环境变量为温度(年平均温度、最冷月最低温和最干季平均温度)、降水(年降雨量和最干月降水量)和NDVI;当红火蚁的存在概率≥0.6时,对应环境变量适生值区间分别为:年平均温度(Bio1)范围在16.75～25.75℃,最冷月最低温度(Bio6)范围在4.21～5.52℃,最干季平均(Bio9)温度范围在-13.18～22.68℃,年降水量(Bio12)范围在15.36～3092.69mm,最干月降水量(Bio14)范围在0.11～133.21mm,归一化植被指数(NDVI)范围在0～0.58。(2)优化的MaxEnt模型预测结果:在当前气候条件下红火蚁的适生区范围为18.15～35.04°N、91.66°～122.03°E,适生区主要集中在云南省、广西壮族自治区、广东省、海南省、福建省、台湾省、四川省东部、重庆市西部、江苏省南部地区。红火蚁适生区约占国土总面积的8.48%。在未来三种气候情景下,红火蚁总适生区分布面积均随预测年份和排放浓度的增加而逐步增加,且与当前气候条件相比未来三种气候情景增加了21.64%～68.01%。当前气候条件下,红火蚁适生区分布重心位于广西壮族自治区柳州市融安县,地理坐标为25°14′49″N,109°34′34″E,未来气候条件下红火蚁的适生区均有向高纬度地区扩散的趋势。(3)最优的Biomod 2组合模型预测结果:在当前气候条件下红火蚁的适生区范围为18.21～32.98°N、91.69°～121.93°E,适生区主要集中在云南省、广西壮族自治区、广东省、海南省、福建省、贵州省、四川省东部、重庆市西部、湖南省东部、江西省、上海市和台湾省西部,红火蚁适生区约占国土总面积的13.36%。在未来三种气候情景下,红火蚁总适生区分布面积均随预测年份和排放浓度的增加而逐步增加,且与当前气候条件相比未来三种气候情景增加了25.96%～58.82%。当前气候条件下,红火蚁适生区分布重心位于贵州省黔东南苗族侗族自治州黎平县,地理坐标为26°3′49″N,109°11′23″E,未来气候条件下红火蚁的适生区均有向高纬度地区扩散的趋势。(4)两种生态位模型比较:运用R语言中ENMeval数据包来调整MaxEnt模型的调控倍频(RM)和特征组合(FC)参数,选择最优设置参数优化MaxEnt模型,优化的MaxEnt模型的AUC数值为0.974,达到了极好的水平。Biomod 2模型通过3种评估指标(KAPPA、TSS和AUC)选择表现最好的5种单一模型(GLM、GAM、GBM、MARS和RF)进行构建组合模型,选取最优的Biomod 2组合模型的KAPPA、TSS和AUC数值分别为0.930、0.932和0.992,达到极优的水平。从模型评估指标来看,两种生态位模型都有较高的预测准确性;从模型评估指标和预测结果来看,最优的Biomod 2组合模型更适合预测红火蚁的适生区。

关键词：气候变化情景红火蚁环境变量 MaxEnt模型 Biomod2模型

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祁连山国家公园生境质量时空演变

生态学杂志 2021年第5期40卷 1419-1430页

作者：张华韩武宏宋金岳李明西北师范大学地理与环境科学学院兰州730070

祁连山国家公园是西部地区重要的生态保护地,也是中国重要生态核心功能区,研究祁连山国家公园的生境质量时空演变,对于生态环境保护和可持续发展具有重要的现实意义。本文基于1990、2000、2010和2018年4期土地利用数据,利用InVEST模型... 详细信息

祁连山国家公园是西部地区重要的生态保护地,也是中国重要生态核心功能区,研究祁连山国家公园的生境质量时空演变,对于生态环境保护和可持续发展具有重要的现实意义。本文基于1990、2000、2010和2018年4期土地利用数据,利用InVEST模型定量评估了祁连山国家公园生境质量和生境退化度的时空分布变化特征。结果表明:1990—2018年,祁连山国家公园土地利用类型总体上较为稳定,具体表现在林地、水域增加,草地、未利用地减少;变化类型以草地、林地和未利用地相互转化为主;祁连山国家公园生境质量均值总体上升,呈东高西低分布;从土地利用类型来看,生境质量最高的是林地,最低的是未利用地;同一时期不同海拔、坡度等级的生境质量不同;随海拔的升高,生境质量呈现波动上升趋势,海拔等级Ⅳ的生境质量最低;随坡度等级的升高,生境质量呈现下降趋势,坡度等级Ⅰ的生境质量最高;同一海拔、坡度等级上,不同时期的生境质量也有差异;生境质量冷热点呈"西冷东热"的时空格局分布;热点区域主要分布在中部、东部,而冷点区域主要分布在西部;1990—2018年祁连山国家公园生境退化度呈现出先升后降的变化特征。生境退化度等级在空间上呈点状分布,具有圈层型结构,沿边缘分布于研究区的中、东部。

关键词： InVEST模型生境质量时空变化祁连山国家公园

基于地理探测器的祁连山国家公园植被NDVI变化驱动因素分析

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生态学杂志 2021年第8期40卷 2530-2540页

作者：张华李明宋金岳韩武宏西北师范大学地理与环境科学学院兰州730070

植被是联结大气圈、土壤圈、水圈和生物圈的重要纽带,植被的时空变化特征与其驱动因素之间的关系在区域生态环境变化研究中具有重要意义。基于祁连山国家公园植被NDVI、气候、植被类型、地貌、土壤类型和DEM数据,运用地理探测器模型分析... 详细信息

植被是联结大气圈、土壤圈、水圈和生物圈的重要纽带,植被的时空变化特征与其驱动因素之间的关系在区域生态环境变化研究中具有重要意义。基于祁连山国家公园植被NDVI、气候、植被类型、地貌、土壤类型和DEM数据,运用地理探测器模型分析了2000—2019年祁连山国家公园植被NDVI时空变化特征及其驱动因素。结果表明:(1)祁连山国家公园植被在2000—2019年处于逐渐变好的态势;(2)祁连山国家公园植被NDVI低和中低等级面积占比超过55%,中和中高等级占比在35%左右,高等级面积占比极低,植被NDVI等级由东向西呈下降趋势;(3)降水、海拔、土壤类型和气温是影响祁连山国家公园植被NDVI的主要因素;(4)各评价指标之间对植被NDVI变化存在交互作用,分别为双因子增强和非线性增强效应;(5)祁连山国家公园植被最适宜生长范围或类别为:年均降水量320.7~385.8 mm,湿润指数2.9~21.3,年均温0.2~5.2℃,植被类型为针叶林和阔叶林,土壤类型为黑土和灰色森林土,DEM为2875~3365 m,≥10℃积温为346.2~720.5℃,地貌类型为中起伏山地,坡度为17.1°~22.8°,坡向为0°~31.55°。

关键词：植被NDVI 祁连山国家公园地理探测器模型时空变化

基于GEE的祁连山国家公园生态环境质量评价及成因分析

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生态学杂志 2021年第6期40卷 1883-1894页

作者：张华宋金岳李明韩武宏西北师范大学地理与环境科学学院兰州730070

生态环境与人类生活密切相关。利用遥感技术能够客观、定量地评价生态环境质量的时空变化,为区域治理生态环境提供科学参考。本研究基于Google Earth Engine(GEE)平台,以Landsat TM/OLI遥感影像为基础数据源,计算得到可以反映生态环境... 详细信息

生态环境与人类生活密切相关。利用遥感技术能够客观、定量地评价生态环境质量的时空变化,为区域治理生态环境提供科学参考。本研究基于Google Earth Engine(GEE)平台,以Landsat TM/OLI遥感影像为基础数据源,计算得到可以反映生态环境质量的遥感生态指数(RSEI),并对祁连山国家公园1989—2019年的生态环境质量进行了评价及成因分析。结果表明:利用RSEI评价祁连山国家公园生态环境质量得到较好的结果,其中对生态环境质量有正向作用的指标为绿度和湿度指标,而干度和热度指标对生态环境质量有负面影响;祁连山国家公园时空变化分析表明,1989—2019年生态环境质量呈"缓慢下降-快速下降-上升"的趋势。时空差异分析表明,1989—1999年生态环境质量变化以不变为主;1999—2009年生态环境质量变化以轻度恶化为主;而2009—2019年生态环境质量变化以轻度改善为主;从生态环境质量的成因分析来看,4个指标影响均为显著。生态环境质量主导自然影响因子在1989年依次为绿度>干度>湿度>热度;1999年为热度>绿度>湿度>干度;2009年为干度>热度>湿度>绿度;而2019年依次为绿度>湿度>干度>热度。畜牧业是影响祁连山国家公园生态环境质量的重要人为因素。结果显示,GEE可以作为计算平台评价生态环境质量,扩展了在大范围长时间序列遥感生态指数评价生态环境质量中的应用。祁连山国家公园生态环境质量近年来向好的方向发展,但综合治理工作仍需提升。

关键词：生态环境 Google Earth Engine 遥感生态指数主成分分析祁连山国家公园

基于GEE的长江经济带城市群热岛特征及影响因素

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生态学杂志 2023年第1期42卷 160-169页

作者：阴瑜鑫张华安慧敏雷金萍李明宋金岳韩武宏西北师范大学地理与环境科学学院兰州730070 甘肃省绿洲资源环境与可持续发展重点实验室兰州730070

遥感技术能够客观、定量地评价地表城市热岛强度的时空变化,分析城市热岛的影响因素,为城市生态建设提供有效的科学参考。本研究基于GEE(Google Earth Engine)平台,以长时间序列的MODIS卫星资料为基础数据源,使用城乡二分法估算长江经济... 详细信息

遥感技术能够客观、定量地评价地表城市热岛强度的时空变化,分析城市热岛的影响因素,为城市生态建设提供有效的科学参考。本研究基于GEE(Google Earth Engine)平台,以长时间序列的MODIS卫星资料为基础数据源,使用城乡二分法估算长江经济带2003—2019年的城市地表热岛强度,再利用城市热场变异指数评价生态环境,并利用地理探测器进行城市热岛成因分析。结果表明:长江经济带5个城市群2003—2019年全年平均气温为22.78℃,白天为23.91℃,夜间为7.59℃,平均温度整体上均呈上升趋势,分别为0.02、0.02和0.006℃·a^(-1)。长江经济带5个城市群17年无热岛占比最高,弱热岛和弱冷岛占比次之,强热岛占比最少,且城市热岛全年、白天和夜间都呈现下降趋势。长江经济带整体的生态评价为优。地理探测器因子探测表明,DEM、土地覆盖类型、O3是长三角城市群热岛效应的主控因子;蒸散发量、紫外线气溶胶吸收指数、人口密度是长江中游城市群热岛效应的主控因子;归一化植被指数、夜间灯光指数、土地覆盖类型是成渝城市群热岛效应的主控因子;归一化植被指数、DEM、CO是黔中城市群热岛效应的主控因子;蒸散发量、O3、NDVI是滇中城市群热岛效应的主控因子。

关键词： Google Earth Engine 地表城市热岛强度城市热场变异指数地理探测器

考虑冲击与退化竞争失效的锂离子电池可靠性评估

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考虑冲击与退化竞争失效的锂离子电池可靠性评估

作者：张金岳燕山大学

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基于文献计量的鱼类耳石研究分析

海洋渔业 2024年第3期46卷 390-400页

作者：金岳单秀娟金显仕中国水产科学研究院黄海水产研究所农业农村部海洋渔业可持续发展重点实验室山东省渔业资源与生态环境重点实验室山东青岛266071 崂山实验室海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室山东青岛266237 山东长岛近海渔业资源国家野外科学观测研究站山东烟台265800

耳石蕴藏了鱼类个体生活史全过程的信息,是研究鱼类生态学的良好材料。基于WebofScience核心合集数据库,利用文献计量学方法对2000年以来关于鱼类耳石研究的发文量、发文期刊、合作网络、研究热点等进行了分析,并对主要研究方向进行了... 详细信息

耳石蕴藏了鱼类个体生活史全过程的信息,是研究鱼类生态学的良好材料。基于WebofScience核心合集数据库,利用文献计量学方法对2000年以来关于鱼类耳石研究的发文量、发文期刊、合作网络、研究热点等进行了分析,并对主要研究方向进行了总结。结果表明:目前对耳石的研究热度总体呈上升趋势;研究性论文主要发表在水产和渔业相关的学术期刊,其次为生态学、生物学等相关期刊;研究国家主要为美国、澳大利亚、日本等发达国家,我国排名第六;以日本东京大学、美国国家海洋与大气管理局、加拿大渔业与海洋部等单位为核心的研究机构建立了良好的合作网络,我国台湾大学也在世界范围内建立了良好合作关系。耳石研究热点方向主要包括:1)基于耳石的年龄与生长;2)耳石微结构及其生态学含义;3)耳石形态特征;4)耳石微化学与稳定同位素分析;5)基于耳石的标记放流。最后,分析了当前耳石研究存在的问题,展望了今后的发展方向:利用元分析(metaanalysis)整合耳石研究成果,可深入解析长期环境变化对鱼类的生态影响,并减少生物参数估计的不确定性;重点关注深海、极地和淡水鱼类的耳石研究,以深入了解鱼类生活史策略的多样性。

关键词：鱼类耳石 CiteSpace 知识图谱生活史年龄与生长微化学标记

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新污染物的海洋行为与最终归宿

科学通报 2024年第6期69卷 655-658页

作者：宋金明戴佳佳中国科学院海洋研究所中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室青岛266071 中国科学院大学海洋学院青岛266400 中国科学院海洋大科学研究中心青岛266071

新污染物(emerging contaminants,ECs/emerging pollutants,EPs)与常规污染物不同,是指在环境中具有生物毒性、环境持久性、生物累积性等特征,对生态环境和人体健康存在较大风险,但尚未纳入管理或现有管理措施不足的有毒有害化学物质.... 详细信息

新污染物(emerging contaminants,ECs/emerging pollutants,EPs)与常规污染物不同,是指在环境中具有生物毒性、环境持久性、生物累积性等特征,对生态环境和人体健康存在较大风险,但尚未纳入管理或现有管理措施不足的有毒有害化学物质.人工合成的化学物质和材料在新污染物中最受关注,常被分为持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs)、内分泌干扰物(endocrine disrupting chemicals,EDCs)、抗生素(antibiotics)和微塑料(microplastics)等几大类.

关键词：有毒有害化学物质持久性有机污染物内分泌干扰物新污染物生物累积微塑料人体健康生态环境

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外资占比“挤出”了企业绿色创新吗

科技进步与对策 2024年第13期41卷 12-22页

作者：金岳毛顺宇寇冬雪中国社会科学院工业经济研究所北京100006 中国人民大学经济学院北京100872

提升绿色创新能力、深化外资绿色转型既是“十四五”期间外资结构优化的重要发展方向,又是高水平对外开放下实现经济社会绿色低碳发展的有效路径。然而,现有经验表明,企业外资占比提升反而存在“挤出”绿色创新的可能。基于我国上市企... 详细信息

提升绿色创新能力、深化外资绿色转型既是“十四五”期间外资结构优化的重要发展方向,又是高水平对外开放下实现经济社会绿色低碳发展的有效路径。然而,现有经验表明,企业外资占比提升反而存在“挤出”绿色创新的可能。基于我国上市企业样本数据,对企业外资占比的影响效应进行系统性检验与分析,结果表明:十大股东中外资占比对企业绿色创新无显著影响,而总股本中较高的外资占比对企业绿色创新发挥挤出效应,主要通过“挤出”研发人员、研发经费支出等创新投入,抑制企业绿色创新产出。此外,我国在新能源、节能、交通运输等重要绿色创新领域逐渐确立国际领先地位,提高了外资在绿色创新领域的准入门槛,加大了外资进一步促进企业绿色创新的难度。结论可为进一步明确外资的绿色创新影响效应和绿色转型方向、挖掘外资的绿色创新潜力、构建更高水平的内外资绿色创新体系提供企业层面的依据。

关键词：企业外资占比绿色创新挤出效应