基于碳-水-氮耦合过程改进模型的温带草地生态系统生产力模拟研究

基于碳-水-氮耦合过程改进模型的温带草地生态系统生产力模拟研究 预测气候变化背景下生态系统总初级生产力的响应是全球变化生态学研究领域的一项核心任务。然而,对模型研究领域来说,准确模拟干旱生态系统总初级生产力的年际变异仍然是一个巨大的挑战。土壤含水量和总初级生产力对土壤水敏感性的精确模拟,是预测干旱生态系统中总初级生产力年际变异的两个关键方面。为此,本研究以一个广泛应用的生态系统模型(Biome-BGC模型)为例,旨在改进温带草地生态系统的模型模拟效果。一方面,通过对蒸散模块、土壤水沿剖面的垂直分布和田间持水量计算的改进和调整,模型实现了对土壤水模拟的更新。另一方面,我们改进了影响水-氮关系的函数,从而调节了总初级生产力对土壤水的敏感性。研究结果表明,原有模型高估了土壤含水量,低估了总初级生产力敏感性的年际变异,从而导致模拟总初级生产力的年际变异低于观测值。例如,原模型严重低估了总初级生产力在干旱年份的减少。相比之下,改进后的模型准确地模拟了观测土壤水的季节和年际变化,特别是表层土壤水。通过优化影响氮矿化的参数,改进后的模型改善了总初级生产力对土壤水敏感性的模拟,使其更接近观测值。因此,改进后模型对总初级生产力年际变异的模拟得到了很大程度的提高。我们的结果表明,在对干旱生态系统总初级生产力年际变异进行模拟时,应优先考虑表层土壤水及其对氮有效性的影响。     

1980—2013年中国陆地生态系统总初级生产力对干旱的响应特征

干旱事件通过影响陆地生态系统的组成、结构和功能显著改变整个陆地生态系统碳循环。陆地生态系统总初级生产力(GPP)是全球陆地碳通量中最大的组成部分,反映了陆地生态系统的生产力水平。本研究利用基于过程模型模拟的GPP数据(DLM GPP)、基于通量观测升尺度的GPP数据(FLUXCOM GPP)和标准化降水蒸散指数(SPEI),量化分析了1980-2013年中国陆地生态系统GPP和干旱的时空格局,讨论了不同时间尺度上GPP对干旱的响应特征。结果表明:1980-2013年,两种不同GPP数据在中国地区呈现的时间变化趋势的空间分布格局较为一致,上升趋势主要分布在西南地区,下降趋势主要分布在东北大部分地区;中国干旱面积的长期时间变化趋势略有下降,其中干旱化趋势主要位于秦岭淮河以南地区,而西北内陆地区则呈现明显的湿润化趋势;时间尺度上,GPP与SPEI年际变化格局基本吻合,1986、1997、2001和2011年等干旱年份的GPP显著降低;空间尺度上,北方大部分地区的GPP与SPEI呈正相关,南方大部分地区呈负相关,干旱对GPP的影响在半干旱地区表现更加明显;GPP对干旱的响应格局与选取干旱指数的时间尺度密切相关,而且不同方式估算的GPP对干旱响应和敏感度存在差异。因此,未来需进一步改进GPP模型和方法,增加观测站点,提高GPP估算的精确性。     

西辽河流域植被NPP时空分布特征及其影响因素研究

为研究西辽河流域植被生长特征及受气候变化的影响,该文以2000年—2015年MOD17A3的年均植被净初级生产力(NPP)数据、植被类型数据、土壤类型数据以及气温、降水资料为基础,利用GIS和RS技术,分析了西辽河流域植被净初级生产力时空格局、演变特征及驱动因子。结果表明:(1)西辽河流域近16年来植被NPP总量呈波动增加的趋势,变化范围为156.89～260.90 g C·m^-2·a^-1,平均值为219.76 g C·m^-2·a^-1,空间分布呈“边缘高、中间低”的特征; 植被NPP变化斜率为-16.53～16.65,95.74%的区域NPP呈增加趋势。(2)不同植被类型的NPP总量大小排序为草原>栽培植被>阔叶林>灌丛>草甸>针叶林; 西辽河流域固碳的植被类型主要是草原、栽培植被以及阔叶林,固碳能力较强的为针叶林。(3)生长在棕壤、褐土和潮土的植被年均NPP较高,生长在栗钙土和风沙土的植被年均NPP较低。(4)16年间植被NPP增长主要受降雨影响。气候暖-湿化及生态建设工程的实施,促进了西辽河流域植被的生长。以上研究结果为后期流域生态环境治理提供了科学依据及数据支持。     

基于信息技术平台的医院手术分级管理模式重建

手术分级管理制度是保证手术质量的一项基本的医疗制度。利用信息技术平台,再造新型的电子手术分级管理模式,通过制订手术分级目录,明确手术医师准入权限及考核,对于加强手术分级管理、控制医疗质量、确保医疗安全可起到重要的作用。     

马尾松-肉桂人工复层林生物量及生产力研究

应用相对生长法和样方收获法研究了广西岑溪市马尾松不同光环境处理下营造的马尾松-肉桂人工复层林的生物量及生产力.结果显示:(1)不同处理中,枯落物层生物量随林分郁闭度的增加而增加,灌木层、草本层生物量则随着林分郁闭度的增加而减少;马尾松-肉桂人工复层林模式下林分的生物量、生产力以及群落总生物量远大于马尾松单层林.(2)不同处理的马尾松-肉桂人工复层林林分净生产量均大于马尾松单层林,且上层林马尾松郁闭度在0.5～0.7条件下与肉桂形成的复层林更有利于提高环境资源的获取能力,其中以马尾松林分郁闭度为0.5、密度781株/hm2以及肉桂密度5 952株/hm2的人工复层林模式的成层性最明显,群落生物量、乔木层生物量、净生产力水平最高,分别达167.64 t/hm2、160.549 t/hm2、9.146 t/(hm2·a),且分别高于马尾松单层林14.9％、18.5％、68.7％,是经济效益和生态效益最理想的复合林模式.研究表明,光环境处理对群落生物量空间分布有显著影响,对林分各器官生物量的分配有较大影响,复层林能提高乔木层生物量在总群落生物量中的分配.人工复层混交林比单层林更有利于提高获取环境资源的能力并增加林分的稳定性.     

基于GC-MS和UPLC-QTOF/MS技术的灵芝孢子粉化学成分分析

采用极性不同的6种溶剂（石油醚、乙酸乙酯、丙酮、乙醇、甲醇和水）、按索氏提取法逐级萃取破壁灵芝孢子粉,并同时运用气相色谱-质谱联用（GC/MS）和超高效液相串联四极杆飞行时间质谱（UPLC-QTOF/MS）技术对各萃取物进行化学成分分析与鉴定。结果表明：GC/MS共鉴定出101种化合物,其中酸类10种、酯类40种、醇类7种、酮类6种、酚类2种、烃类18种、甾类9种和杂原子化合物9种;UPLC-Q-TOF/MS共推断出40种化合物,其中倍半萜类1种、二萜类1种、三萜类9种、生物碱类4种、酰胺类7种、有机酸类9种以及其他化合物9种。两种测定方法间共有化合物仅1种,仅存在于5种有机溶剂（石油醚、乙酸乙酯、丙酮、乙醇和甲醇）萃取物之一的化合物共105种,2种或2种以上萃取物共有的化合物共31种,实验方法较好地实现了样品中化合物组分的充分分离,扩大了可检测化合物的范围。研究结果为灵芝孢子粉中化学成分的系统分析与鉴定、及灵芝孢子粉的化合物谱图库的完善提供了基础资料,为相关药理、药效分析及灵芝的药用模式真菌研究提供参考。     

青海湖流域典型草地物种丰富度与生产力的关系

通过2009-2010年青海湖流域的样地实测数据,研究了不同尺度物种丰富度与生产力的关系,并初步探讨了其形成机制.结果表明:青海湖流域典型草地物种丰富度与生产力的关系在小尺度上(群落内和群落间)表现为线性正相关、负相关,在大尺度上(区域)则以单峰相关为主.沼泽草甸和高寒草甸的物种丰富度随生产力的增加而降低,高寒草原和温性草原的物种丰富度随生产力的增加而增加.在整个研究区内则表现为单峰型相关.研究还表明,研究区群落生产力的变化范围为65～585 g·m-2·a-1,物种丰富度为2～9种;生产力从高到低的顺序为沼泽草甸＞高寒草甸＞高寒草原＞温性草原.     

施肥方式对幼龄楸树非结构性碳器官分配和生长季动态的影响

以6年生楸树无性系‘9 1’为试验材料,采用水肥一体化、穴施和不施肥(对照)3种施肥方法,分析施肥对楸树生长、各器官非结构性碳(NSC)含量及时间动态变化的影响,探究楸树NSC分配对施肥的响应机制,为评估楸树单株和林分碳储量提供理论依据。结果表明：(1)连续施肥4年后,与对照相比,穴施处理的树高和胸径分别提高了4.7%和7.1%,水肥一体化处理则分别提高了7.1%和20.5%,水肥一体化的施肥效果更佳。(2)不同施肥方式并未显著改变楸树各器官中可溶性糖含量,但是水肥一体化施肥明显提高了根中淀粉和总NSC的积累;可溶性糖和总NSC在叶和粗根中分布较多,淀粉则在根中含量较高。(3)不同施肥方式并未显著改变楸树各生长时期可溶性糖含量,但水肥一体化施肥明显提高了生长初期和末期淀粉和总NSC含量。研究发现,在整个生长季中,楸树叶中可溶性糖和总NSC一直被消耗,枝中可溶性糖一部分被消耗用于支持叶片生长,一部分以淀粉的形式进行储存,而根系接受源自叶和枝的NSC后转化为淀粉储存起来帮助树木抵抗低温环境;楸树遵循“碳消耗(初期) 碳消耗(中期) 碳积累(末期)”的NSC分配策略;应用水肥一体化技术可显著提高楸树生物量和生产力,在今后林木施肥试验中值得优先考虑。     

基于生态足迹-净初级生产力的珠三角城市群经济与生态的关系

随着区域经济一体化进程加快,人类活动对区域可持续发展的影响越来越重要。本研究利用MODIS遥感数据,基于净初级生产力的生态足迹法(EF-NPP),对珠三角城市群6大生物生产性土地面积的均衡因子和产量因子进行计算,分析研究区2000—2020年的人均生态足迹、生态承载力、自然资源利用效率和生态适度人口的变化。结果表明: 2000—2020年,珠三角城市群人均生态足迹不断上升,化石能源用地的生态占用最高,人均生态足迹呈现出西部高、中部低、东北部较高的空间变化特征;人均生态承载力高值集中分布在肇庆市、江门市,低值集中分布在深圳市、东莞市、佛山市、中山市;生态适度人口与区域实际人口的差距随时间呈增大趋势,其中,2020年生态适度人口与区域实际人口的差距达3062万人,区域实际人口数远大于生态适度人口数,人口压力大;三大产业自然资源利用效率高,人均生态足迹所能创造的经济效益在研究期间增加3.68 万元·hm^-2,年均增速为0.18万元·hm^-2,且第三产业的增加速度最快。研究结果能为中小尺度区域自然资源利用效率的研究提供一定的借鉴与参考。     

不同数据集的1982—2017年中国总初级生产力的时空动态

了解陆地生态系统总初级生产力(GPP)时空变化及其与气候因子的关系,可以为植被恢复及保护提供重要依据。基于气象数据和3套公开的GPP数据集(EC-LUE GPP、GLASS GPP和NIRv GPP),本研究系统分析了中国1982—2017年GPP的时空变化特征及其对气候变化的响应。结果表明: 3套GPP数据均表明,1982—2017年,中国年和季节的GPP呈逐年上升趋势,1998和2002年明显高于研究期间的平均水平,1989和1992年明显低于多年平均GPP。1982—2017年,中国大部分地区GPP呈显著上升趋势,3套GPP数据显著增加的区域分别占整个研究区的75.7%、73.0%和69.6%。年GPP与降水和温度均存在显著正相关关系,但空间异质性较强。其中GPP与温度呈正相关的区域主要分布在西北和华中地区,GPP与降水呈正相关的区域主要分布在华北地区。不同季节的GPP受气温、降水影响的区域存在明显的时空异质性。温度是春、秋和冬季GPP的限制因子,而夏季GPP主要受降水影响。