Effect of land use conversion on soil organic carbon sequestration in the loess hilly area, loess plateau of China

Changes in land use may alter land cover, which results in carbon stock changes in biomass as well as in the soil. In China’s loess plateau, vegetation restoration has been conducted since 1950s to control soil erosion and improve the ecosystem, with significant investment of money and manpower. Despite these efforts, soil erosion has still been severe. To reduce soil erosion and improve land quality, China initiated another state-funded project, Grain-for-Green, in 1999 in the loess plateau. However, it is not clear how effective this newly initiated project will be. In this study, we evaluated the effect of land-use conversion on soil organic carbon (SOC) and the potential effect of the current project on SOC sequestration in the Anjiapo catchment area of the loess hilly area of the loess plateau in China. This evaluation is based on SOC measurements in cropland versus in other converted land use types. We found that SOC sequestration mainly occurred in the surface soil after land use conversion took place. Land use conversion from cropland to shrubland or wild grassland (i.e. undisturbed land) was better for SOC sequestration than tree plantation in the semi-arid loess hilly area. By using the land use change in the study area as a scenario, the potential contribution of land use change on SOC sequestration due to the Grain-for-Green project was estimated. It was found that this project in the loess plateau of China would be helpful for SOC sequestration if successfully implemented.     

国家自然科学基金委重大项目“禾本科植物的适应性辐射及其进化机制”结题综述

国家自然科学基金委重大项目"禾本科植物的适应性辐射及其进化机制"利用比较形态学、分子系统学、进化发育生物学、古生物学等多方面证据,通过多学科交叉的方法探讨了禾本科植物中出现的适应性辐射现象及其机制,在禾本科的系统发育关系以及适应性辐射的基本式样、生物和非生物环境因素在物种适应和分化以及物种快速形成中的作用、基因组大小及其结构变异以及突变、重复和调控模式变化对适应性辐射过程中关键性状(功能)的影响等方面取得了重要进展,在人才培养、国际合作和实验体系建立等方面极具特点。该项目的顺利完成为更好地阐明植物多样性形成的原因与机理奠定了良好的基础。     

山水林田湖草生态保护修复试点工程布局及技术策略

习近平总书记提出的山水林田湖草生命共同体理念对我国新时代生态保护修复工作具有重要的指导意义,开展山水林田湖草整体保护、系统修复、综合治理是解决我国生态环境问题的重要途径,也是推进生态文明建设的必然要求。2016以来,财政部、原国土资源部、原环境保护部在全国24个省（自治区、直辖市）共安排25个山水林田湖草生态保护修复工程试点,对现有试点工程布局和技术策略进行全面剖析,能够为全面推进生态保护修复工作提供依据。在介绍山水林田湖草生态保护修复工程概念和主要任务的基础上,揭示试点工程布局特征,总结生态保护修复技术策略,同时探讨试点目前已经取得的效益、工程实施所存在的问题,并提出相关的建议。研究表明,25个试点大多分布于我国生态安全战略格局骨架区域,并且基本都属于国家重点生态功能区,对维护国家生态安全、提升区域生态功能具有重要意义;总结25个试点实施措施可以发现,工程技术策略主要包含了重要生态系统保护修复、生物多样性保护、流域水环境保护治理、污染与退化土地修复治理、矿山生态修复、土地综合整治等内容。试点工程的实施,开始取得生态、社会和经济等多重效益,但也存在工程宏观布局不尽完善、生态系统理念没能贯彻、自然恢复策略有待实施、监测评价管理缺乏科学、区域全面发展尚需提升等问题。未来应从完善国家宏观生态战略格局保障体系、加强区域生态系统状况和恢复力调查评价、优化工程项目实施规模和时序、研究和实践自然恢复标准与技术、开展长期跟踪监测与进行适应性管理等方面构建山水林田湖草生态保护修复工程技术和制度体系。     

基于多源遥感数据的生态保护修复项目区监测方法评述

回顾了山水林田湖草生态保护修复项目的实施背景,针对生态保护修复项目监测监管范围广、技术难等问题,强调了基于多源遥感数据开展项目遥感监测的重要性与必要性。从监测指标拟定、遥感地物信息提取、多源遥感数据融合、动态变化检测等方面评述了基于多源遥感数据的生态保护修复项目区监测方法,包括基于中高空间分辨率遥感数据的地物信息提取、融合机器学习的非线性混合像元分析、基于混合像元分析的时空融合等。在总结技术和工作推进方面的优势、局限基础上,提出要结合实际工作,持续优化国土空间生态保护修复监测指标;充分挖掘遥感数据解析的相关算法潜力,提升地物信息提取和混合像元分析的精度;加强时空融合算法与变化检测方法的研究探索,加强相关方法的实践应用;以“山水林田湖草生态保护修复工程试点”项目为平台,建立稳定的国土空间生态保护修复遥感监测运行机制,加强科技创新,形成技术标准,指导工作开展。     

鄱阳湖水利枢纽工程建设对草鱼江湖洄游潜在的影响

鄱阳湖是长江四大家鱼索饵、育肥的重要场所,近年来鄱阳湖出现了枯水季水位严重降低、枯水期延长、湿地面积缩小的现象。为解决鄱阳湖水资源、水文、水生态等问题,建议在鄱阳湖入江水道兴建控制闸水利枢纽。然而,拟建的水利枢纽工程将打破鄱阳湖与长江的天然连通性,可能会对四大鱼类洄游过程产生影响。通过构建二维和三维水动力模型,分析鄱阳湖水利枢纽建设后入江水道与枢纽洄游通道的水动力学特征,结合实验和文献获得的草鱼幼鱼和成鱼游泳能力参数,阐明了枢纽建设对草鱼洄游的影响。结果表明:在设计调度模式下,草鱼幼鱼入湖期间,湖口段适宜通过天数达到83.74%以上,说明湖口及入江水道的水动力条件对洄游的影响较小,同时,枢纽工程处在过鱼高峰期仍能保持较高的过闸效率;草鱼成鱼出湖期间,丰、平水年闸前水动力条件对洄游的影响较小,仅在枯水年闸前流速几乎静止,草鱼适宜出湖天数偏低。在该调度模式下,水利枢纽建设运行后鄱阳湖整体水动力条件能够满足草鱼洄游需求。目前设计的鱼道在高、低水位时期均出现局部流速过大的现象,不满足过鱼条件。从四大家鱼江湖洄游的角度为鄱阳湖水利枢纽工程设计和运行提供科学参考。     

土地整理工程影响下农业生态系统服务价值的变化

以重庆市合川土地整理项目区为例,对项目区整理前（2003年）、后（2007年）农业生态系统功能的变化进行量化描述,将工程设计和影子价格法相结合对干扰功能进行了量化,并采用成本效益分析法进一步解释生态系统功能的经济学意义,分析了工程影响下区域农业生态系统服务价值的变化.结果表明：与土地整理之前相比,研究区农业生态系统服务价值在整理后有所改善,其中增幅最大的是养分循环功能,变化最小的是土壤保持功能;在土地整理项目中,农田水利、田间道路和土地平整工程带来的生态服务价值改变主要体现为干扰能的变化.项目建成后第7年到第35年,研究区成本效益率处于高速增长期,之后趋于稳定,表现为较弱的生态压力和较少的生态服务价值损失,有利于区域生态环境的改善.     

基因组时代的放线菌系统分类学及其研究进展

由于放线菌在生物技术、医药卫生和环境治理等领域中的实际重要性,已经成为人们研究得最为深入的微生物类群之一。现代放线菌分类学是建立在对16S rRNA基因保守分子序列的系统发育学分析基础上、综合利用多种微生物信息的多相分类学(polyphasic taxonomy)。随着大规模基因测序技术的飞速发展,已经完成了超过100株放线菌的全基因组序列。近年来发展起来的"基因组系统发育学"有助让人们更加系统地理解放线菌类群的发生、演化,以及不同生境类群之间的相互关系。随着越来越多的以系统发育学为指导的基因组测序研究项目,例如"细菌和古菌基因组百科全书(Genomic Encyclopedia of Bacteria andArchaea,GEBA)计划"的出现,标志着放线菌系统学进入了基因组学研究时代。本文对基因组时代的放线菌系统学方法,以及国内外的相关研究成果进行综述。     

生态服务功能的动态货币化评价——以南水北调后的湖北省襄樊市为例

生态环境是和社会经济紧密联系、相互影响的复杂大系统 ,且其内部各因子之间存在大量的未知关系 ,神经网络为未知复杂系统的建模提供了一条全新的思路。运用 BP网络 ,就南水北调对湖北省襄樊市生态服务功能价值的影响进行了动态研究。研究显示 ,在调走约 1/3汉江水量后 ,襄樊的生态环境将受到严重的破坏 ,其后果是当地社会经济的可持续发展能力将受到损害和抑制。在分析案例的基础上 ,论证了神经网络在生态建模中的适用性 ,探讨了生态服务功能价值动态评价的技术趋势 ,并进一步提出了生态系统建模的新思路。     

整合现代教育技术与建构主义学习理论的基因组学创新教学模式

为了克服传统教学方式的各种弊端, 作为广东省分子生物学精品课程体系建设的内容之一, 对当今生命科学研究的热点领域—— 基因组学的教学模式进行了改革, 其中包括采用外国原版教材、进行双语教学以及以建构主义为指导的专题讨论教学法与多媒体辅助教学。在考试形式和实验教学方面, 则采用了多元化考核方式和增添了设计性实验。通过对基因组学教学的改革, 逐步完善了现代分子生物学课程体系的建设。     

2000-2019年京津冀地区植被覆盖状况变化及驱动因素

近20年来中国和印度通过土地利用活动改变地表覆盖使植被变得更绿,京津冀地区是植被变得更绿的典型地区。收集京津冀地区2000-2019年MODIS增强型植被指数（EVI）、植被覆盖百分比数据,以及年平均温度和降水量等数据,分析该区近20年来自然植被和农田植被EVI变化过程和趋势,揭示其变化的驱动因素,结果显示2000-2019年京津冀地区自然植被和农田植被EVI显著增加,自然植被EVI增加速率是农田植被的1.8倍。99.51%的自然植被和96.95%的农田植被生长状况改善。2000-2019年京津冀地区自然植被EVI与年平均温度和年降水量相关性不显著。农田植被EVI与年平均温度显著相关,与年降水量相关性不显著。农田灌溉和年平均温度变化是农田植被EVI显著增加的主要驱动因素。近20年京津冀地区通过实施以造林为主的生态建设工程,自然植被生长覆盖状况呈现极显著变好。同时森林植被比非森林植被覆盖百分比增加趋势更明显。以造林为主的生态建设工程是京津冀地区自然植被生长覆盖状况显著变好的主要驱动因素。