城市環境所構建生態變量關系時域依賴性檢驗路徑

　　生態系統中環境與生物變量之間壓力-響應關系是生態學各領域探索的基本理論問題，也是支撐各類環境問題管理有關標準制定和評估決策的關鍵科學依據。例如，水體環境中營養鹽與葉綠素之間的關系，一直是生態學，特別是淡水生態學與數理統計學跨學科研究中一個典型的“找關系”理論問題，已成為水體富營養化定量評估和營養物基準制定等方法體系建設的重要生態學基礎。

　　在生態系統研究中，環境與生物變量關系的不穩定性不僅困擾著理論生態學界，而且制約著這類關系在環境現實問題管理中的應用。鑒于此，中國科學院城市環境研究所聯合美國賓夕法尼亞州立大學、日本國立環境研究所等研究人員，以營養鹽與葉綠素之間關系為例提出生態變量關系“時間不穩定性”或“時域依賴性（Temporal dependence）”的概念性假設，同時構建了檢驗該假設的統計學路徑。相關研究成果以A statistical framework to track temporal dependence of chlorophyll–nutrient relationships with implications for lake eutrophication management為題發表在Journal of Hydrology上。

　　這一概念性假設的基本內涵包括相互聯系的兩個層面，一是營養鹽與葉綠素之間關系可能會因為觀測數據的時間不同而表現出不穩定，二是這一關系可能會隨著觀測數據時間樣本數量的不斷增加而逐漸趨于穩定。針對上述兩個層面，研究人員構建的統計學路徑由兩個相對應的檢驗流程組成，第一個流程用于檢驗單年樣本數據集生態變量關系的上邊界參數是否隨時間不同而變異，第二個流程用于檢驗逐年累積樣本數據集生態變量關系的上邊界參數是否隨時域增加而收斂。

　　這一概念性假設得到了來自美國和日本兩個不同案例湖泊長期觀測數據的一致性檢驗。檢驗結果表明，兩個不同案例湖泊營養鹽與葉綠素上邊界單年模型參數均呈現出頻繁的波動，而逐年累積模型參數均呈現趨穩的趨勢。這一結果在湖泊富營養化管理和決策上意味著，這兩個不同案例湖泊的水體富營養化評估和營養物基準制定，應基于逐年累積數據的趨穩化模型，而不應基于單年數據的波動性模型。值得注意的是，盡管這一概念性假設得到兩個不同案例湖泊長期觀測數據的一致性檢驗，但是這項研究仍然無法斷定該假設在全球湖泊中具有普適性。因此，該假設及其檢驗路徑的應用依然需要更多具體案例湖泊長期觀測數據的檢驗。

葉綠素與營養鹽關系時域依賴性檢驗路徑