河西走廊山地-荒漠-绿洲复合生态系统耦合模式及耦合宏观经济价值分析——以肃南山地一张掖北山地区荒漠一临泽绿洲为例

应用合作对策理论提出河西走廊山地-荒漠-绿洲复合生态系统的4个可行的耦合模式,在现有能值投入水平和科学管理力度下,4种耦合模式分别增加肃南山地-张掖北山荒漠-临泽绿洲动物生产系统和绿洲植物生产系统的宏观经济价值3．67、4．02、1．03和4．6倍。用能值概念和度量标准,以耦合后新增宏观经济价值为对策论中合作对策的特征函数,筛选出模式Ⅳ是4种耦合模式中的最佳策略组合即最优的耦合模式。该模式下,家畜对高山草地的压力减小,退化的山地子系统得以恢复,脆弱的荒漠子系统得到保护,绿洲种植业系统也因为家畜的加入、系统多样性提高,系统稳定性加强。研究方法避免了传统的纯货币评价分析方法对耦合产出所含环境资源评价的缺失,使得对耦合效应的评价值较为客观真实。     

“山地-绿洲-荒漠”复合系统土地利用变化的生态系统服务权衡与协同效应——以张掖市为例

开展复合生态系统土地利用变化的生态服务效应研究可为优化国土空间格局和强化生态系统管理提供重要的基础依据。以干旱区"山地-绿洲-荒漠"复合系统的典型区域张掖市为例，基于1987年、2000年和2018年3期土地利用数据，以乡级行政区为基本单元，引入相对优势度指数划分山地、绿洲、荒漠子系统，研究复合系统的土地利用变化特征及生态系统服务权衡/协同效应。结果表明：（1）张掖市复合系统呈现地域分异特征，由南部山地系统，中部绿洲系统和北部荒漠系统构成；山地系统以林地和草地为主，绿洲系统以耕地和建设用地为主，荒漠系统以未利用地为主。（2）从时间上看，2000-2018年各系统的土地利用变化更强烈，其中，绿洲系统的耕地面积增加量最大，为363.08km²，荒漠系统的建设用地面积增加幅度最大，为78.23%。各系统土地利用转移模式为：山地系统以草地转耕地为主，绿洲系统和荒漠系统以未利用地转耕地为主。（3）张掖市复合系统的生态服务价值呈增加趋势，其中，荒漠系统生态服务价值量的增幅最大，各子系统的价值量之间的关系表现为山地系统 > 绿洲系统 > 荒漠系统，耕地对各系统生态服务价值贡献量最大。（4）张掖市土地利用变化的协同效应大于权衡效应，其中荒漠系统的生态服务之间均为协同关系，山地系统中供给服务与其他服务呈现权衡关系，占比32.73%，绿洲系统中调节服务与其他服务呈现权衡关系，占比18.18%。     

西北干旱区山地-绿洲-荒漠系统生态恢复综合效益评估

西北干旱区目前已实施众多生态恢复举措试图修复和重建受损的生态系统,截至目前恢复效果如何我们不得而知,但生态恢复效益评估却能够检测其结果,并为未来的生态工程提供参考。在前人研究的基础上,以地面观测的气象资料、土壤调查数据、多源遥感数据和陆面模型模拟数据作为输入,对基于像元二分法的植被覆盖度估算方法、修正的风力土壤侵蚀模型、修正的通用土壤流失方程和基于光能利用率的净初级生产力模型中的参数进行本地化,更为准确的估算了西北干旱区生态恢复效益评价体系中的关键指标,并集成生态恢复效益指标,评估了1990—2015年西北干旱区14个山地-绿洲-荒漠子系统的生态恢复效益。研究发现:(1)山地-绿洲-荒漠子系统的生态系统结构、生态系统质量和生态系统功能时空分异明显:全区山地系统的生态系统结构有所改善,北疆和伊犁地区的山地-绿洲-荒漠子系统生态系统质量上升,荒漠生态系统的生态系统功能下降;(2)1990—2015年西北干旱区的荒漠子系统生态恢复效益在下降,而绿洲和山地的生态恢复效益在上升。基于多指标的生态恢复效益定量评估有助于客观认识西北干旱区的生态恢复现状和动态,评估结果可为未来生态工程提供具体的空间位置,也为我国其他生态脆弱区的生态恢复效益评价提供参考。     

天山北部山地—绿洲—过渡带—荒漠系统的生态建设与可持续农业范式

天山北部的山盆系统由山地植被垂直带系统和荒漠盆地的同心环形（地质-地貌）植被地带所构成。该系统包括：山地、山前倾斜平原和古老冲积平原3个“圈”和其下的高山带、山地森林-草原带、低山荒漠带、砾石戈壁荒漠带、农业绿洲带、扇缘灌草带、冲积平原带、沙漠带和湖泊等9个“带”。这些地带是干旱区最本质和弥足珍贵的自然资源的存和和作用方式，也是指导干旱区生态保育和土地利用的、不可违抗的大自然规律的宏观展现。在此基础上所提出的“山地-绿洲-过渡带-荒漠生态-生产范式”以山地和荒漠盆地的植被地带为框架，以贯穿和联系着这一系列环带的生物地球化学循环、生物地球物理过程和生物地球社会经济关系为驱动因素，建立起以可持续农业与生态保育为目的的、优化的土地覆盖与土地利用结构和格局。     

基于NDVI绿洲-荒漠过渡带宽度识别——以河西走廊中部荒漠绿洲为例

绿洲-荒漠过渡带是荒漠与绿洲之间的生态缓冲区,在维持绿洲能量流动、物质循环和景观稳定方面具有重要作用。过渡带宽度和属性直接影响到了其在整个绿洲系统中的功能发挥。以河西走廊中部张掖绿洲的Landsat(OLI)NDVI(归一化植被指数,Normalized Difference Vegetation Index)数据为基础,结合野外调查将过渡带类型划分为绿洲与石质裸山、砾质荒漠、沙质荒漠和人工固沙区4类。采用缓冲分析、分段线性趋势分析和尺度分别为30 m、90 m、210 m、330 m焦点分析等方法研究了不同类型过渡带宽度和尺度依赖特征。结果表明,在不同尺度上绿洲外缘NDVI变化存在二种线性回归趋势,趋势线交点至绿洲边界距离可确定为过渡带宽度。不同尺度分析表明,绿洲-石质裸山过渡带宽度为165—220 m,在其内NDVI线性变化趋势显著(P0.05)。绿洲-砾质荒漠过渡带宽度保持在330 m,在其内NDVI变化趋势极显著(P0.001)。绿洲-沙质荒漠过渡带宽度变化在230—290 m,NDVI变化趋势也为极显著(P0.001)。绿洲-人工固沙区过渡带宽度变化在570—580 m,与其它类型不同地是在过渡带内存在二种变化趋势,在210—240 m范围内变化趋势极显著(P0.001),超出此范围线性回归趋势不显著(P0.05)。     

塔里木盆地荒漠-绿洲过渡带动态变化及其影响因素

荒漠-绿洲过渡带是维系干旱区绿洲生态安全的天然屏障,同时也是受气候变化影响最为敏感的脆弱地带。本文基于1990—2015年Landsat遥感影像、土地利用数据和气象资料,分析了过去25年塔里木盆地荒漠-绿洲过渡带年代际动态变化特征及其驱动机制。结果表明:在过去25年间,塔里木盆地的荒漠-绿洲过渡带面积呈持续萎缩态势,年变化率为1.24%;过渡带内的天然植被指数(NDVI)随着时间推移和过渡带范围的减小而下降,由1990年的0.142下降至2015年的0.127;塔里木盆地耕地面积由1990年的2.45×104km2,增加到2015年的4.01×104km2,不断扩大的耕地面积强烈挤占了荒漠-绿洲过渡带的生态空间;伴随耕地扩张,地下水位下降,加之本区干旱增强,一些浅根系植被死亡而导致植被覆盖度降低,生态屏障功能下降。荒漠-绿洲过渡带对维系绿洲农业生产稳定、保护绿洲生态安全具有天然屏障功能,深入研究这一特殊地带的时空变化及其驱动力,旨在针对性地提出生态保护对策与措施,为国家重大战略实施与西部生态文明建设提供科技支撑。     

荒漠中的"绿洲"

论述了荒漠中绿洲的意义、成因和它的发展。提出了绿洲的开发前景及它在荒漠地区的生态及经济价值,指出了发展和经营好绿洲的重要性。在发展中要以流域为单元系统治理．合理分配利用水资源,控制人口等关键问题,适度扩大绿洲,为荒漠地区的持续发展打下基础。     

山区茶园“生产-生态-生活”耦合及其技术对策

通过下乡调研,总结并分析福建省山区茶园成功的经验与面临的挑战;主要针对山地茶园存在水土流失与茶园经营单一及生产质量有待提高等突出问题,结合红壤山地生态复合茶园的研究成果,提出了新时期发展山区"生产-生态-生活"耦合茶园(简称"三生")的总体思路,阐述了"三生"耦合茶园的理论内涵,其是按照生态经济学的原理,通过茶园系统内部各结构要素的优化组合,促进其在时序有效链接、空间合理布局和生产生态匹配中产生正向联系和优势叠加作用,实现山区茶园生产、生态、生活功能的影响挖掘与充分利用,形成山区茶园整体性的耗散结构与有序性耦合链接的特定农业开发系统。从科学开垦与水肥调控工程、水土保持与立体种养工程、生态恢复与地力保育工程、水分涵养与茶园景观工程、绿化环节与茶旅结合工程、多样发展与康悦养生工程等6个方面总结提出了"三生"耦合茶园模式构建要素与技术实施要点。通过定位试验的能值分析表明,"三生"茶园能值自给率比常规茶园提高36.31%,可持续发展指数是传统茶园的2.68倍,说明在生产效率和和可持续发展方面"三生"茶园模式均优于常规茶园。结合福建茶业绿色振兴实际,提出了发展"三生"耦合茶园的技术与管理对策,以期为茶业企业与家庭农场在绿色发展过程提供参考及其借鉴。     

影响阜康荒漠-绿洲过渡带荒漠植物数量特征的土壤驱动力分析

荒漠-绿洲过渡带是绿洲向沙漠系统的过渡地带,荒漠植物是绿洲扩展或荒漠化加速的缓冲器,土壤环境是影响植物演变的重要影响因素,土壤环境因素是整个过渡带演化的重要驱动力。通过对阜康荒漠-绿洲过渡带荒漠植物群落实地调查,利用通用植物数量分析软件CANOCO 5.0中冗余度分析(RDA),探讨过渡带影响荒漠植物群落数量特征指标的土壤驱动因子。结果表明:(1)土壤含水量、全N、全P和有机质是影响荒漠植物群落数量特征的主要驱动力因子,环境解释量累计达到69%,而总盐、p H和全K对荒漠植物群落数量特征影响较弱;(2)4个土壤主要驱动力对荒漠植物群落数量特征重要性大小顺序:土壤含水量有机质全N全P;(3)荒漠植物群落数量特征与土壤含水量、有机质和全P呈正相关,但与全N为负相关关系,揭示了土壤含水量、有机质和全P是利于荒漠植物群落稳定的正驱动力,而全N为抑制荒漠植物生长的负驱动力。综上所述,土壤各因子的驱动力作用不尽相同,存在正、负差异,协同维护荒漠植物群落数量特征的稳定和发展。     

民勤绿洲-荒漠过渡区水量平衡规律研究

以甘肃省民勤县刘家地村外缘的绿洲 -荒漠过渡地带为定位研究区域 ,利用长期调查和水文学研究方法从生态系统的角度对绿洲 -荒漠过渡区的水量平衡特别是土壤水分和蒸散量的时空格局与动态特征进行了研究。结果显示 :1沿绿洲至流动沙丘这一过渡带 ,随着与绿洲距离的逐渐拉大 ,土壤含水量减小 ,0～ 80 cm土层的月平均土壤含水量的大小顺序为红柳沙包(5 .6 1% ) >白刺沙包 (5 .4 7% ) >流动沙丘 (5 .2 2 % ) ;土壤水分垂直变化规律是由表层到深层依次递增。 2在蒸散日进程中 ,红柳沙包和白刺沙包的蒸散率峰值到来时间比流动沙丘早 1～ 2 h,且日最大蒸散速率大小顺序为红柳沙包 (0 .2 4 mm / h) >白刺沙包 (0 .2 0 m m/ h) >流动沙丘 (0 .18mm/ h) ;影响绿洲荒漠 -过渡区蒸散的主要气象因子为日照百分率、气温、空气饱和差以及风速等 ,它们与日蒸散量的斜率关联度分别为 0 .717、0 .6 4 3、0 .6 4 9和 0 .70 5。3生态系统总的水量平衡特点是 ,水分输入主要靠降水和土壤水分的水平运动补给 ,而土壤和植被蒸发散是系统的主要输出项。     

草地农业生态系统中的系统耦合与系统相悖研究动态

综述了草地农业生态系统中系统耦合与系统相悖的内涵及其发展过程 ,该领域的研究前沿与发展趋势。草地农业生态系统的种间耦合、不同生产层之间的纵向耦合、不同草地农业生态系统之间的横向耦合、系统的界面过程与系统耦合、生物的时间地带性与系统耦合是草地农业生态系统中的系统耦合与系统相悖理论与实践研究的 5个前沿领域。对系统相悖量化工作将是今后系统耦合、系统相悖理论研究的关键 ,综合运用多种非线性科学方法解决草地农业生态系统的系统耦合和系统相悖的数量化工作可能是系统耦合和系统相悖理论研究和实践的一个非常有前途的方向。     

Hopf bifurcation and bursting synchronization in an excitable systems with chemical delayed coupling

In this paper we consider the Hopf bifurcation and synchronization in the two coupled Hindmarsh–Rose excitable systems with chemical coupling and time-delay. We surveyed the conditions for Hopf bifurcations by means of dynamical bifurcation analysis and numerical simulation. The results show that the coupled excitable systems with no delay have supercritical Hopf bifurcation, while the delayed system undergoes Hopf bifurcations at critical time delays when coupling strength lies in a particular region. We also investigated the effect of the delay on the transition of bursting synchronization in the coupled system. The results are helpful for us to better understand the dynamical properties of excitable systems and the biological mechanism of information encoding and cognitive activity.     

治沟造地背景下延安市农业生态经济系统耦合发展分析

治沟造地是继退耕还林工程后延安市实施的又一项重大生态环境治理工程。研究治沟造地工程背景下延安市农业生态经济系统耦合关系的发展变化,对科学评价治沟造地工程生态经济效益和黄土高原地区农业生态经济协调与可持续发展具有重要意义。本研究通过构建农业生态经济系统耦合协调度模型和耦合度模型,定量分析了2010—2018年延安市农业生态与农业经济系统的综合评价指数变化、耦合协调状态及耦合度演变趋势。结果表明: 2010—2018年间,延安市农业生态系统综合评价指数和农业经济系统综合评价指数均呈现S型增长曲线,两者变化趋势较为一致;农业生态经济系统耦合协调度指数由0.51增长至0.72,耦合协调状态由初级协调水平发展为良好协调水平,说明该区域农业生态与经济关系不断改善,系统耦合关系向相互协调的方向发展;研究期间,延安市农业生态经济系统耦合演变过程较为复杂,系统耦合趋势经历了“衰退耦合、协调耦合、修复耦合、协调耦合”阶段,2018年耦合关系处于经济快速增长的协调发展阶段。治沟造地工程促进了农业生态经济系统的耦合协调发展,但其生态经济效益具有一定的滞后性。     

中国南海北部不同岛屿植被与土壤的耦合协调发展度

植被和土壤是陆地生态系统两个重要的组成部分,二者相互影响相互促进,探明两者的耦合协调关系是生态恢复与重建的顺利实施的关键。基于中国南海北部大庙墩岛、涠洲岛、大汉三墩岛、甘蔗岛和蜈支洲岛等个海岛的典型植被群落植被土壤的全面调查和取样分析,建立10个植被因子和14个土壤因子的2级层次指标体系,采用层析分析法确定各因子的权重,构建5个海岛植被土壤耦合度和耦合协调度模型。结果表明,不同岛屿的植被土壤耦合度和耦合协调度模型并不完全对应,植被与土壤的综合指数在不同岛屿中也不完全一致,甘蔗岛的植被效应和大汉三墩岛的土壤效应最佳。中国南海北部5个岛屿的植被土壤耦合协调状况较好,均处于初、中级协调发展状态,且除甘蔗岛外处于植被土壤同步型。总的来说,由于岛屿远离内陆,人类干扰相对较小,在植被土壤长期的演替过程中,中国南海北部岛屿植被土壤耦合协调较好,在其恢复与生态重建时要注重提高植物多样性、抚育水平和土壤管理水平。     

70年来陕西省纸坊沟流域农业生态经济系统耦合态势

"农业生态经济系统耦合"的研究与实践对于实现农业产业与资源相一致,建立持续、高效的农业生态经济系统具有重要的意义.耦合度可以阐明农业经济系统与农业生态系统互动关系,判定农业生态经济系统耦合态势.在分析陕西省纸坊沟流域农业生态经济系统耦合关系的基础上,参照系统科学等理论及相关研究结果建立了农业经济系统与农业生态系统耦合度模型,并计算和分析了该流域70a来的耦合度.结果表明,农业生态经济系统的耦合过程可以划分为4个阶段:Ⅰ.经济系统依赖生态资源进行原始化农业生产阶段;Ⅱ.农业生产掠夺式利用生态资源,生态系统供给能力不断减少阶段;Ⅲ. 农业经济系统与生态系统协调化发展阶段;Ⅳ.降低农业发展速度,促使生态系统重建阶段.纸坊沟流域从1938～2008年先后经历了第Ⅰ阶段、第Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段.目前处于第Ⅲ阶段,但在"系统发展"过程中已潜伏了越来越大的危机,到2018年系统耦合突破"协调"界限,"相悖态势"将明显表现出来.为此,纸坊沟流域必须调整产业布局,发展草畜产业,进行产业升级,优化产业结构,实现农业生态经济系统协调、持续发展.     

On-line multidimensional liquid chromatography and capillary electrophoresis systems for peptides and proteins

Peptides and proteins are gaining increasing attention in biosciences and, consequently, in analysis. This overview highlights the different approaches to couple on-line various separation techniques for the determination of proteins and peptides. The first section discusses the liquid chromatography (LC)-LC coupling, the second one reviews the on-line LC-capillary electrophoresis (CE) coupled systems and the third section summarizes the strategies for on-line CE-CE. The advantages, disadvantages, most relevant difficulties and particular systems for on-line coupling are discussed. Special attention is paid to the interface between the two dimensions. Applications are summarized in tables and a few typical examples are discussed. Many multidimensional separation methods are available, and it is demonstrated that peptide and protein mapping, or quantitation of proteins or peptides in various samples (aqueous solutions, cells, plasma) require different coupled systems. For mapping a semi-quantitative detection is often sufficient, while comprehensiveness is very important. For quantitation of a certain peptide or protein at a low concentration level a validated method should be used, while a heart-cut transport of the first dimension to the second one can offer sufficient selectivity. The combination with mass spectrometry as part of the total system is stressed and illustrated.     

Solid-phase extraction or liquid chromatography coupled on-line with gas chromatography in the analysis of biological samples

This review provides an overview of the on-line coupling of solid-phase extraction or liquid chromatography with gas chromatography for the analysis of biological samples. Principles relevant to techniques are briefly presented and selected applications are described. Benefits of the coupled systems are discussed.     

The Calculation of Frequency-Shift Functions for Chains of Coupled Oscillators, with Application to a Network Model of the Lamprey Locomotor Pattern Generator

Chains of coupled limit-cycle oscillators are considered, in which the coupling is assumed to be weak and only between adjacent oscillators. For such a system the change in frequency of an oscillator due to the coupling can be expressed, up to first order in thecoupling strength, by functions that depend only on the phase difference between the coupled oscillators. In this article a numerical algorithm is developed for the evaluation of these functions (the H-functions) in terms of a single oscillator and the interactions between coupled oscillators. The technique is applied to a connectionist model for the locomotor pattern generator in the lamprey spinal cord.An H-function so derived is compared to a function derived empirically(the C-function) from simulations of the same system. The phase lagsthat develop between adjacent oscillators in a simulated chain are compared with those predicted theoretically, and it is shown that coupling thatis functionally strong is nonetheless weak enough to behave as predicted.     

三峡库区人类活动强度与景观格局的耦合响应

人类活动和景观格局是人地系统中两大要素的重要表征,探析人类活动强度与景观格局的耦合变化特征对揭示区域人地关系的演变意义重大。为弥补当前对人类活动强度与景观格局耦合响应研究的不足,构建了山区人类活动强度与景观格局耦合演变模型,提出了综合显性—隐性人类活动强度指数,定量评价了三峡库区腹地奉节县2000—2020年的人类活动强度,并通过双变量空间自相关模型探讨了综合人类活动强度与景观格局的空间耦合特征。研究表明：(1)奉节县的综合人类活动强度在时间上由2000年的11.59%增加为2020年的12.48%,在空间上表现为整体收缩,局部增强的特点,另外人类活动强度和景观格局的空间分布与奉节县的地形梯度密切相关;(2)奉节县的人类活动强度与景观格局空间耦合变化表现出协调型、拮抗型、逐渐协调型和逐渐拮抗型四种类型;(3)影响奉节县综合人类活动强度与景观格局的耦合变化的重要因子为距聚落距离、距县行政中心距离、高程等,社会经济因素逐渐成为区域社会生态系统演变主导因素;(4)三峡库区腹地人类活动强度与景观格局存在耦合响应,且其耦合响应具有一定的多样性和特殊性。三峡库区腹地通过沟谷土地集约化来换取山区的生...     

河西走廊山地-绿洲-荒漠复合系统耦合的景观生态学机制

系统耦合的基础为非生物环境的空间异质性,基本条件为具有类型相同并且相互连通的廓道,系统耦合的景观生态学机制为非生物环境的空间分异和各种干扰导致的景观异质化,各种干扰是系统耦合的介质,系统耦合从本质上可以被看作尺度变大过程中景观组分的融合与性质转换的过程,系统耦合根据干扰的性质可以分为自然耦合和人为耦合2类,自然耦合是人为耦合的基础,系统生态生产力的提高取决于人为耦合的优化过程。