中国稻纵卷叶螟发生特点及北迁的大气背景

稻纵卷叶螟因其发生面积大、暴发频率高、致害程度重而成为我国水稻生产上的重要害虫。为了阐明大气背景对其北迁重大过程的影响,利用2000—2012年中国稻纵卷叶螟灯诱数据分析了我国水稻主产区稻纵卷叶螟迁入的主要特征;选取2007年7月下旬的一次重大北迁过程作为典型个例,运用中尺度天气研究和预报模式WRF,结合NCEP气象再分析资料,模拟了这一过程的大气背景,推算了稻纵卷叶螟的迁飞轨迹,并分析了大气背景对稻纵卷叶螟灾变性迁入的影响。研究表明:(1)这13年中,我国稻纵卷叶螟的迁入大多在3月初始见,3—8月为北迁期,从南到北先后在华南、西南、江岭、江淮稻区出现迁入峰;9—11月为南迁期,从北到南先后迁入江淮、江岭、华南稻区并出现相应的迁入峰,10月底至11月初为终见期。(2)北迁个例中各站逆推轨迹分析显示:包括再迁飞在内的不同时段虫源地基本上位于降虫区的西南方,迁飞高度都变化于550—850 m之间,但在沿海地区降落的稻纵卷叶螟迁飞轨迹是复杂的。(3)水平气流是稻纵卷叶螟远距离北迁的主要运载动力,925 h Pa上南方稻区一致的偏南气流对稻纵卷叶螟北迁极为有利;三维流场的起伏、特别是垂直气流的强弱变化对迁飞高度的变化起重要的作用。(4)下沉气流和降水是稻纵卷叶螟降落的关键动力因素,两者都对降虫有明显影响。(5)在这一北迁过程中,稻纵卷叶螟种群多降落在相对湿度大的区域,降虫区的相对湿度均在75%以上。     

基于生态地租的生态环境补偿方案选择及效应

生态地租是反映生态资源利用的经济社会效果的超额利润。在将生态地租这一超额利润用于生态环境补偿的思路框架下,整个生产行业应获得的平均利润不会受到损害,因而具有较高的可行性。结合生态地租分配和调节的税收、收费、价格等手段,赋予不同经济主体收益享有权利以及生态环境保护责任,提出生态环境补偿的生态税、地租分享、受益负担和价格补偿等方案选择并作对比,然后以我国生态资源利用和经济产出为参照值模拟不同方案的效应。结果表明,不同补偿方案在补偿主体、补偿原则、补偿形式和适用范围方面存在明显差别,并且针对不同方案,分别在生态税税率达到8.6%、政府和集体享有13.4%的生态地租、受益者补偿支付额为5916元a-1人-1以及产品价格上升23.8%等不同补偿水平情形下,生态资源消耗和社会经济产出才能保持在资源生物承载力范围之内。同时,各补偿方案在责任主体以及调节手段上的差异,也会导致不同方案选择在社会福利、利益分配和技术创新等效应上的差异。因此,生态环境补偿实践中,具体补偿方案选择应根据当地实际情况进行综合决策,无差别化的方案将无法实现生态环境保护目标。     

鲢幼鱼通过水流速度障碍的模拟

鱼类能否通过水流速度障碍直接影响过鱼设施的过鱼效果。利用计算机技术,综合水力因素、鱼类行为、地理特征及环境因子,展开鱼类通过水流速度障碍的模拟,有助于过鱼设施的优化设计。以国外涵洞式鱼道模拟软件Fish Xing为切入点,结合主要模块和关键因子,对我国特有鱼类鲢幼鱼进行模拟,得到鲢通过不同水流速度障碍的成功率;对比鲢在物理模型中的游泳表现,从模型主要模块和影响鱼类游泳表现的关键因子角度,分析影响鱼类通过水流速度障碍模拟的因素。结果表明,Fish Xing软件不能精确模拟鲢通过水流速度障碍的表现。分析表明,该软件在地理要素、管道特征和水力信息等参数方面具备独特的优势,但对我国鱼类有一定局限性,主要体现在鱼类的生物学信息如鱼类游泳特征等方面存在不足;进行鱼过障碍的模拟需要深入研究目标鱼类的生理特征、游泳能力及其与水力环境因子的响应关系。     

不同放牧制度下呼伦湖流域草原植被冠层截留

冠层截留是降雨过程中的水量分配和流域水平衡的一个重要组成部分,通过水浸泡法和降雨模拟实验研究呼伦湖流域草原3种放牧制度下(休牧、轮牧、自由放牧(超载放牧))植被冠层截留量的变化规律,并利用遥感解译植被归一化指数(NDVI),确定3种放牧制度下草原面积,估算呼伦湖流域草原降雨截留量。研究表明:在休牧、轮牧、自由放牧3种制度下,水浸泡法测定的截留量分别是0.468、0.320、0.271 mm。降雨模拟实验法测得的结果分别是0.957、0.613、0.431 mm。休牧、轮牧、自由放牧草场叶面积指数、盖度、容重、生物量等指标差异显著(P0.05),且单株植被高度、鲜重对截留量影响显著呈线性正相关关系。呼伦湖流域草原一次降雨量为大于等于30 mm全流域降雨,其植被截留量为6.462×106m3。     

土地利用/覆盖变化对中国不同季节气温的影响

近几十年中国地区土地利用/覆盖变化(LUCC)较大,在区域气候模拟中尤其需要使用更加准确的土地利用/覆盖数据。基于模式原有的USGS和新开发的LUC90两种土地利用/覆盖资料,利用区域环境集成模拟系统(RIEMS2.0)分别进行连续10a模拟,分析LUCC对中国不同季节气温的影响。结果表明:1)采用LUC90资料后,中国及东北、华北、华南夏季平均气温增加,但只有东北模拟与观测值的偏差减小,且通过显著性检验(P0.01)。中国及东北、华南冬季平均气温增加,并且模拟与观测值的偏差减少。中国及华北和华南对冬季气温年际变率的模拟改善好于夏季。2)土地利用/覆盖变化通过影响潜热通量的变化和净吸收辐射通量的变化来影响不同季节气温的变化。冬季净辐射通量变化对气温变化的贡献较夏季大,而夏季潜热通量变化对气温变化的贡献较冬季大。雨养农田转变森林、草地、灌溉农田过程造成通量变化,其对气温变化的影响也存在不同分区季节的差异。     

农田灌溉对印度区域气候的影响模拟

为满足人类对粮食的需求,全球灌溉农田面积迅速扩张,农田灌溉对区域气候的影响引起广泛地关注。利用区域环境系统集成模式(RIEMS2.0)和最新的土地利用变化资料,选取农田灌溉面积最大的印度区域作为研究区域,进行雨养农田和灌溉农田的对比试验,探讨农田灌溉对区域气候的影响。结果表明:(1)农田灌溉使得印度区域年平均气温降低1.4℃,年平均降水率增加0.35mm/d。农田灌溉对印度区域气候的影响存在明显的季节波动,季风前期及6月份该区域气候对下垫面变化的响应最为敏感;7-9月各气候要素变化较小。(2) 农田灌溉使得印度区域地表净辐射增加,且地表净辐射在潜热通量和感热通量之间的分配发生了较大的改变,潜热通量增加,感热通量减少;对地表起冷却作用;同时由于土壤湿度增加,蒸散作用增强,大气中水汽含量增加,潜热不稳定能量增加,导致对流性降水增加。     

抗吡虫啉单克隆抗体的制备及鉴定

为制备灵敏度高,特异性强的抗吡虫啉单克隆抗体,建立经济、快速、准确的吡虫啉残留免疫学分析方法,采用分子模拟技术分析吡虫啉及其类似农药的电荷分布后,选择1-[6-(2-羧乙硫基-3-吡啶)甲基]-N-硝基-2-咪唑啉亚胺 (H1) 作为免疫半抗原,1-(6-氯-3-吡啶甲基)-3-羧丙基-N-硝基-2-咪唑啉亚胺 (H2) 作为包被半抗原,利用NHS酯法将H1和H2分别与牛血清蛋白 (BSA) 和卵清蛋白 (OVA) 偶联合成免疫原与包被原。免疫BALB/c小鼠后,采用常规杂交瘤技术共获得2株稳定分泌抗吡虫     

基于过程的小麦茎鞘夹角动态模拟

基于不同株型品种和不同密度处理的小麦田间试验,连续观察并记录各处理不同叶位叶鞘与主茎之间的夹角,进一步利用系统分析方法和动态建模技术,构建基于过程的小麦叶片茎鞘夹角的动态模拟模型.结果表明:小麦茎鞘夹角随叶片生育进程不断加大,并随密度的增大而减小;从第2叶开始,最大茎鞘夹角随叶位的增加而减小.所建模型利用Logistic方程描述叶片茎鞘夹角随生育进程的动态变化过程,使用分段函数描述最大茎鞘夹角随叶位的动态变化,引入品种参数(第2叶茎鞘夹角的最大值)量化了茎鞘夹角在不同品种之间的差异,并利用基本苗量化了密度对茎鞘夹角的影响.基于独立的田间试验资料对所建模型进行测试与检验,结果显示茎鞘夹角模拟值与观测值之间的均方根差为1.7°.表明模型对小麦主茎叶片茎鞘夹角的动态变化过程具有较好的预测性,为小麦生长过程的可视化表达奠定了技术基础.     

京津水源区小流域土壤侵蚀空间模拟

针对京津水源区生态环境脆弱、水土流失空间分异大、突发性强等问题,以河北省平泉县东北沟典型小流域为例,采用GIS技术与CSLE模型对其土壤侵蚀进行二维空间模拟及侵蚀规律研究,并对模型模拟精度进行验证.结果表明:模型确定性系数>0.85,模拟结果可信度高;小流域侵蚀模数为2359.24t·km-2·a-1,属于轻度侵蚀,侵蚀主要源于15°以上坡面,占侵蚀总量的92.1%;土壤侵蚀模数随坡度先逐渐增加,当坡度>45°时,土壤侵蚀模数有减小的趋势;土壤侵蚀模数空间异质性显著,坡耕地侵蚀模数最大,为6112.90tkm-2·a-1;荒草地占总面积33.2%,侵蚀量却达总量的74.9% ;59.3%的侵蚀来自阳坡和半阳坡,而阴坡半阴坡仅占流域侵蚀量的16.2%.研究为利用CSLE模型对小流域土壤侵蚀进行空间模拟提供技术范例,为京津水源区土壤侵蚀规律研究及水土保持生态建设提供科学参考.     

青藏高原高寒草甸生长期CO2排放对气温升高的响应

采用高度分别为0.4 m(OTC-1)和0.8 m(OTC-2)的开顶式增温小室(open top champers,OTCs),对青藏高原高寒草甸生态系统进行模拟增温处理,研究了高寒草甸生态系统的CO2排放强度及过程对气温升高的响应.结果表明:在平均气温分别提高1.25℃(OTC-1)和3.68℃(OTC-2)的条件下,对照及2种不同幅度增温处理高寒草甸生态系统CO2排放通量表现出明显的季节变化特征,并同时在植被生长旺盛期(7-8月)达到峰值,分别为2.31、2.35和6.38μmol·m-2·s-1;CO2排放通量在不同季节都表现出随增温幅度的升高而逐渐增大的趋势,表明随着气温升高,CO2排放通量逐渐增大;不同处理CO2排放通量与气温、5 cm土壤温度和5 cm土壤含水量之间表现出显著的相关关系,CO2排放通量与气温及5 cm土壤温度之间均符合指数关系,而与5 cm土壤含水量之间则符合二次多项式关系.