中国草地生态系统碳储量及碳过程研究进展

草地为陆地生态系统的主体,是陆地上最主要的碳储库和碳吸收汇之一。近年来,随着“草原承包责任制”、“退耕还林还草”和“封育禁牧”等重大生态工程项目的实施及草地生态系统的恢复和草地生产力的提升,草地生态系统碳储量、固持潜力、土壤碳循环机制及稳定性机制越来越受到学术界的关切。文章全面综述了近年来我国草地生态系统碳储量及其碳过程的研究工作,总结了不同研究中,我国不同草地类型碳库的特征及其储量、分析了草地生态系统碳过程等,评述了土壤碳过程相关科学问题的研究进展,指出了当前草地生态系统土壤碳储量及碳过程的研究进展、存在的问题,分析了未来草地生态系统土壤碳研究的重点研究方向和发展趋势。研究表明：草地生态系统在调节碳循环和减缓全球气候变化中起着重要作用。但是,由于草地类型的多样性、结构的复杂性以及草地对干扰和变化环境响应的时空动态变化,至今对草地生态系统碳储量和变率的科学估算,以及草地生态系统土壤关键碳过程及其稳定性维持机制的认识还十分有限,随着高分辨率的MODIS、TM数据、数学模型及不同草地类型实测点的建立,以及通过枯落物碳库将植物碳库与土壤碳库的有机连接,草地生态系统的土壤碳储量及固持潜力取得了重要进展;土壤有机碳来源、组成,有机碳化学结构以及环境因子是影响土壤有机碳稳定性的重要因素,而固体赫兹共振、碳同位素示踪等对破解有机碳稳定性提供了重要手段。未来,还将进一步厘清草地生态系统土壤固碳的驱动机制,构建草地生态系统土壤固碳量化方法体系等。     

Cu和Pb对赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)生长的影响

以添加了不同浓度的CuSO_4和Pb(NO_3)_2混合液的f/2培养基培养赤潮异弯藻,通过分析藻的最大生长密度、生长周期及比生长率这3个参数与Cu和Pb之间的相关关系,讨论2种重金属对赤潮异弯藻生长的影响以及2种重金属之间的互作效应。结果表明,Cu为0～0.02 mg·L~(-1)或Pb为0～0.32 mg·L~(-1)时,对赤潮异弯藻生长有促进作用;当Pb浓度不同的条件下,Cu浓度达到0.5～2.5 mg·L~(-1)时,赤潮异弯藻生长受到明显抑制,甚至无法生长;在Cu浓度不同的条件下,Pb在1～9 mg·L~(-1)范围内,随着浓度的增加,对赤潮异弯藻生长抑制作用逐步增强。在Cu浓度为0～2.5 mg·L~(-1)或Pb浓度为1～9 mg·L~(-1)及两者互作条件下,赤潮异弯藻最大生长密度和生长周期都受到显著影响(P0.01)。另外,Cu和Pb对赤潮异弯藻比生长率无显著影响,两者相互作用不明显。结合湛江海域已报道的这2种重金属实际含量,进一步评估了海区中重金属的潜在生态效应。     

叶片大气颗粒物滞纳能力评估方法的定量对比

为探究基于相同实验材料和叶面积测定方法的前提下,5种评估叶片滞尘能力方法的差异,并在此基础上归纳总结各方法的优缺点,本研究以北京市常见、叶片特征区别较大的4个城市绿化树种油松（Pinus tabuliformis）、侧柏（Platycladus orientalis）、银杏（Ginkgo biloba）和一球悬铃木（Platanus occidentalis）为研究对象,采集叶样后,分别用质量差减法（MS）、滤膜法（MF）、气溶胶再发生器法（AR）、电镜扫描法（SEM）和基于超声清洗的洗脱称量粒度分析法（ultrasonic-EWPA）对4个树种叶片的PM滞纳能力及特征进行评估.评估的同时测定每种方法评估所需总时间,并计算其所需总成本.结果表明,虽然不同方法得到的叶面滞尘效率数值的差异巨大,但得到的叶面滞尘效率的树种排序存在重合部分,其中,评估原理相同或类似的方法得到的结果重合部分更多（最多的为AR和SEM）.各方法得到的针对同一指标的相同树种排序中,有89%的排序为侧柏 > 油松 > 一球悬铃木 > 银杏,其余排序为一球悬铃木 > 银杏 > 侧柏 > 油松.5种方法中,得到指标数量最多、成本最高的均为ultrasonic-EWPA,得到指标数量最少、成本最低的均为MS;耗时最长的为MF,最短的为AR.ultrasonic-EWPA和SEM是高投入高产出型方法,即虽然需要较多的实验耗时及成本,但能得到更丰富的评估信息;MS则属于低投入低产出型,得到的信息量较少,适用于只需粗略评估树木总滞尘能力的情况;MF所得信息量中等,成本较低,但耗时过长,使用前需进行权衡;AR对设备和参数的要求严格,需谨慎使用.本研究结果可为今后研究人员选择用于评估植物滞尘能力的具体方法提供全面详实的科学依据.     

中国湿地生态系统碳库对环境变化的响应分析

湿地作为全球最大的碳库之一,在全球碳循环中发挥着重要作用.而湿地碳库受到温度、降水量等环境因子的影响,所以评估多种环境因子的交互作用,对于深入理解和预测湿地生态系统不同碳库(植物、土壤和土壤微生物量)的碳储量变化至关重要.基于对42例1999-2019年发表文献研究数据的Meta分析,讨论了多种环境因子对湿地碳库的影响...     

Bridging gaps in demographic analysis with phylogenetic imputation

Phylogenetically informed imputation methods have rarely been applied to estimate missing values in demographic data but may be a powerful tool for reconstructing vital rates of survival, maturation, and fecundity for species of conservation concern. Imputed vital rates could be used to parameterize demographic models to explore how populations respond when vital rates are perturbed. We used standardized vital rate estimates for 50 bird species to assess the use of phylogenetic imputation to fill gaps in demographic data. We calculated imputation accuracy for vital rates of focal species excluded from the data set either singly or in combination and with and without phylogeny, body mass, and life-history trait data. We used imputed vital rates to calculate demographic metrics, including generation time, to validate the use of imputation in demographic analyses. Covariance among vital rates and other trait data provided a strong basis to guide imputation of missing vital rates in birds, even in the absence of phylogenetic information. Mean NRMSE for null and phylogenetic models differed by <0.01 except when no vital rates were available or for vital rates with high phylogenetic signal (Pagel's λ > 0.8). In these cases, including body mass and life-history trait data compensated for lack of phylogenetic information: mean normalized root mean square error (NRMSE) for null and phylogenetic models differed by <0.01 for adult survival and <0.04 for maturation rate. Estimates of demographic metrics were sensitive to the accuracy of imputed vital rates. For example, mean error in generation time doubled in response to inaccurate estimates of maturation time. Accurate demographic data and metrics, such as generation time, are needed to inform conservation planning processes, for example through International Union for Conservation of Nature Red List assessments and population viability analysis. Imputed vital rates could be useful in this context but, as for any estimated model parameters, awareness of the sensitivities of demographic model outputs to the imputed vital rates is essential.     

雅砻江流域生长季植被时空变化特征及对气象因子的响应分析

在全球气候变化背景下,开展植被变化对气象因子的响应研究对流域生态环境保护和水土资源合理利用具有重要的现实意义。以雅砻江流域为研究区,基于1982—2015年GIMMS NDVI数据,首先采用多种数理统计方法揭示生长季NDVI的时空变化特征,基于滞后相关系数法分析NDVI对气象因子的时滞效应,在此基础上建立各像元NDVI与气象因子的主成分回归方程,分析影响NDVI变化的主要气象因子及其贡献率,进而揭示NDVI对各气象因子的响应变化特征。结果表明:雅砻江流域NDVI在年内呈单峰型变化,峰值出现在8月,生长季NDVI年际变化呈不显著下降趋势。流域NDVI自下游向上游逐渐减小,植被退化面积占30%,改善面积占24.28%,中游植被改善和退化面积占比最大,就各植被类型变化而言,针叶林改善比重相对较大,灌丛和草甸退化较为严重。导致流域植被变化的主控气象因子为降水和气温,其对植被变化的贡献率分别为27.68%和26.31%,其中,流域上游及中游北部地区植被变化主要受气象因素影响,中游南部及下游地区植被受气象因子与其他因子(如人类活动)的共同影响。各像元NDVI变化的主控气象因子存在显著差异,降水、平均气温和相对湿度是中上游植被变化的主控气象因子,而降水和日照时数是下游植被变化的主控气象因子。流域植被对各气象因子的响应存在一定的时滞效应,植被对各气象因子滞后响应面积大小顺序为:平均风速>降水>日照时数>平均气温>相对湿度。中上游植被对主控气象因子降水、平均气温和相对湿度的响应主要为当月及滞后1个月;下游植被对主控气象因子降水的响应主要为滞后1个月和滞后3个月,而对主控气象因子日照时数的响应主要为当月。     

Pb污染对白菜的生态毒理效应研究（Ecotoxicological Effects of Pb on Brassice rapa）

采用水培方法研究了白菜种子和幼苗对Pb的富集能力与耐受性.实验设6个处理浓度,分别为0.2mg·L-1、0.4mg·L-1、0.8mg·L-1、1.6mg·L-1、3.2mg·L-1及对照,共培养7d,然后测定种子萌发抑制率、茎生长抑制率、根的耐性指数、叶绿素与类胡萝卜素含量与铅的富集量.研究表明白菜幼苗对高浓度的Pb具有富集能力,根是主要的富集器官,根的最高富集量为75.46mg·L-1.Pb抑制白菜幼苗的营养生长,抑制白菜根的伸长.0.2mg·L-1处理浓度下,Pb促进白菜茎的生长,高浓度的Pb抑制白菜茎的生长.Pb抑制白菜体内叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量.铅影响白菜幼苗的正常生长,白菜对铅具有一定耐受性.     

基于GRACE卫星时变重力场模型的黄河中游地区水储量变化研究

论文以水循环发生巨大改变的黄河中游地区作为研究对象,利用GRACE卫星时变重力场模型以及黄河中游地区的水文数据,通过水循环系统的概化、子流域划分以及Mann-Kendall非参数检验等方法,对黄河中游地区以及各个子流域水储量变化进行研究。主要结论如下：近10 a,黄河中游地区水储量以年均3.79 mm等效水深的速度增加,而引起水储量增加的主要原因是该地区径流损失量减少,年均减少量超过2.93 mm等效水深;黄河中游地区水储量的空间变化差异性较大,水储量增加最大的区域是龙门—三门峡区间,年平均增加4.59 mm等效水深,而增加量较小的是三门峡—花园口区间,年平均增加2.71 mm等效水深,水储量增加居中的则是河口—龙门区间,年平均增加3.47 mm等效水深。     

渔业资源动态的综合时序模型

渔业资源的变动是一个随机过程,它既有确定性趋势,又有随机波动的特性。论文把灰色系统方法和时序分析相结合,用灰色GM(1,1)模型提取渔业资源变动中的确定性趋势,用时序模型描写它的随机波动,从而建立渔业资源动态的灰色时序模型。考虑到渔业资源的变化受到捕捞强度的影响,同时建立渔获量和单位捕捞努力量的渔获量(CPUE)关于捕捞努力量的二元时序模型。利用灰色时序模型和多元时序模型,对舟山渔场渔业资源的动态变化进行分析和预测,结果表明灰色时序模型和多元时序模型能很好地拟合渔业资源的变动过程,精确地预测渔业资源未来的状况。     

地下综合管廊天然气管道泄漏扩散模拟研究

为了研究管道异常泄漏时天然气的扩散情况,采用Fluent软件模拟研究不同压力条件下气体在管舱内的浓度分布特性,核算保护半径为7.5 m时的报警探测器在灾变时的响应时间,以达到指导报警探测器设计的目的。结果表明:当泄漏压力为103.3 kPa,200.0 kPa时,对应的报警响应时间分别为2.15 s,0.45 s,报警响应时间随着泄漏压力的增大而减小,在常规中压输出压力下,响应时间最大值为2.15 s;同一泄漏压力下,管舱内气体扩散距离与泄漏持续时间成正相关;报警探测器的响应浓度以爆炸下限的20%为推荐值。