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基于Maxent模型与电路理论的大熊猫栖息地内废弃矿山生态修复研究

费勇强 黄爱民 罗义 赵利

费勇强,黄爱民,罗义,等.基于Maxent模型与电路理论的大熊猫栖息地内废弃矿山生态修复研究[J].环境工程技术学报,2024,14(2):622-632 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230754
引用本文: 费勇强,黄爱民,罗义,等.基于Maxent模型与电路理论的大熊猫栖息地内废弃矿山生态修复研究[J].环境工程技术学报,2024,14(2):622-632 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230754
FEI Y Q,HUANG A M,LUO Y,et al.Ecological restoration of abandoned mines within giant panda habitat based on Maxent model and circuit theory[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2024,14(2):622-632 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230754
Citation: FEI Y Q,HUANG A M,LUO Y,et al.Ecological restoration of abandoned mines within giant panda habitat based on Maxent model and circuit theory[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2024,14(2):622-632 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230754

基于Maxent模型与电路理论的大熊猫栖息地内废弃矿山生态修复研究

doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230754
基金项目: 四川省地质调查研究院2023年度财政科研项目(SCIGS-CYBXM-2023015)
详细信息
    作者简介:

    费勇强(1994—),工程师,硕士,主要从事矿山生态修复研究,275272134@qq.com

    通讯作者:

    赵利(1986—),高级工程师,硕士,主要从事矿山生态修复研究,louie.zh_2000@foxmail.com

  • 中图分类号: X171.4

Ecological restoration of abandoned mines within giant panda habitat based on Maxent model and circuit theory

  • 摘要:

    为提高大熊猫栖息地内废弃矿山的生态修复效率和针对性,基于最大熵(Maxent)模型和电路理论,以大熊猫国家公园(四川雅安片区)历史遗留废弃矿山生态修复示范工程项目区域为研究区,对大熊猫适宜生境及影响生境的主要环境变量进行分析,识别生态源地与生态廊道,并提出相应的生态修复策略。结果显示:大熊猫取食竹分布、高程、土壤类型及厚度是影响区域内大熊猫生境的4个主要环境变量,其最适宜生境条件为存在大熊猫取食竹、高程为2 290~3 250 m、土壤类型为暗棕壤或棕壤、土壤厚度为65~86 cm;研究区内不适宜及低适宜区面积占比为75.96%,区域废弃矿山范围内不适宜及低适宜区占比为92.23%,大熊猫适宜生境较为破碎;研究区生态源地数量多且分散,生态廊道数量多且长,其分布受到废弃矿山等因素的影响;区域废弃矿山生态修复时,应分别从区域整体和环境变量出发,重点修复宝兴区域及荥经、石棉区域的一级生态源地和廊道,修复时主要考虑取食竹分布、高程、土壤类型及厚度等对大熊猫生境影响较大的环境变量,并参考其最适宜生境条件为目标进行修复,修复完成后需加强监测管护。该方法能够发现大熊猫适宜生境的环境条件和分布范围,确定重点生态修复区域及修复策略,以此提高修复效率和质量,促进大熊猫等珍稀野生动物种群的恢复和繁衍。

     

  • 图  1  研究区域

    Figure  1.  Study area map

    图  2  环境变量相关性

    Figure  2.  Correlation graph of environmental variables

    图  3  模型精度验证ROC曲线

    Figure  3.  ROC curve for model accuracy verification

    图  4  标准训练增益

    Figure  4.  Regularized training gain map

    图  5  环境变量响应曲线

    Figure  5.  Environmental variable response curve

    图  6  区域大熊猫生境适宜性分布

    Figure  6.  Regional distribution map of habitat suitability for giant pandas

    图  7  区域大熊猫生态源地与廊道分布

    Figure  7.  Regional ecological source and corridor distribution map of giant panda

    表  1  环境变量信息

    Table  1.   Environmental variable information table

    环境变量简称空间精度/m
    大熊猫取食竹分布Bamboo
    高程/mElevation12.5
    坡度/(°)Slope12.5
    坡向/(°)Aspect12.5
    地表覆盖类型LC_types30
    与河流水系最短距离/mD_water90
    年归一化植被指数最大值NDVI30
    土壤厚度/cmS_thickness90
    土壤类型S_types1 000
    土壤有机碳/(g/m2)
    深度0~5 cmSOC0-590
    深度5~15 cmSOC5-1590
    深度15~30 cmSOC15-3090
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    表  2  环境变量相对贡献统计

    Table  2.   Statistical table of relative contributions of environmental variables

    环境变量贡献率/%排列重要性/%
    大熊猫取食竹分布44.018.0
    土壤类型13.47.8
    高程7.822.7
    土壤厚度7.620.0
    与河流水系最短距离5.910.3
    年归一化植被指数最大值5.94.3
    坡向4.94.2
    地表覆盖类型4.33.5
    坡度4.25.3
    土壤有机碳(深度0~30 cm)2.13.9
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    表  3  生态源地分级统计

    Table  3.   Statistical table of ecological source classification

    区域 生态源地
    等级
    数量/个 数量
    占比/%
    面积/
    km2
    面积
    占比/%
    平均
    面积/km2
    宝兴区域 一级 1 1.11 245.67 35.52 245.67
    二级 15 16.67 161.87 23.40 10.79
    三级 59 65.56 236.77 34.23 4.01
    荥经区域 一级 2 2.22 10.67 1.54 5.34
    二级 3 3.33 6.89 1.00 2.30
    三级 2 2.22 3.56 0.51 1.78
    石棉区域 一级 2 2.22 11.52 1.67 5.76
    二级 4 4.45 7.89 1.14 1.97
    三级 2 2.22 6.83 0.99 3.42
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    表  4  生态廊道分级统计

    Table  4.   Statistical table of ecological corridor grades

    区域 生态廊道
    等级
    数量/条 数量
    占比/%
    长度/m 长度
    占比/%
    平均
    长度/m
    宝兴区域 一级 15 9.09 1 960 0.72 131
    二级 33 20.00 8 648 3.17 262
    三级 96 58.18 165 882 60.82 1 728
    荥经区域 一级 2 1.21 26 843 9.84 13 422
    二级 3 1.82 14 243 5.22 4 748
    三级 3 1.82 35 879 13.16 11 960
    石棉区域 一级 2 1.21 42 0.02 21
    二级 6 3.64 3 586 1.31 598
    三级 5 3.03 15 651 5.74 3 130
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-10-17
  • 录用日期:  2024-01-13
  • 修回日期:  2023-11-22
  • 网络出版日期:  2024-02-24

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