天山北坡典型草地施肥阈值及不确定性分析

在全球气候变化的背景下,干旱半干旱区草地作为陆地生态系统中重要且非常脆弱的组分之一,显现出一系列生态问题。探究气候变化及人类活动对于该区草地生态系统净初级生产力(NPP)的影响,对于合理利用自然资源,保持农牧业可持续发展具有重要的意义。施肥作为促进作物生长的一种方式,合理施肥也可以提高退化草地的NPP。基于此,本研究拟以天山北坡沿海拔梯度分布的4种草地类型:高山草甸(AM)、中山森林草甸(MMFM)、低山干草原(LMDG)和平原荒漠草原(PDG)为研究对象,基于反硝化-分解模型(DNDC)分析该区典型草地生态系统净初级生产力对施加不同氮肥的响应,并揭示施肥阈值及最优施肥方式。结果表明:1)适度氮肥添加促进了各个类型草地生态系统NPP的增长,但草地NPP对施肥量的响应存在阈值,且不存在适用于4种草地类型的统一最优施肥方式。LMDG草地生态系统对施氮肥的响应最敏感。2)PDG草地NPP达到最大的施肥方式为一年分两次施加100 kg·hm^(-2)硝酸盐,NPP的最大值为68.72 g C·m^(-2)·a^(-1)。LMDG草地NPP最大的施肥方式为一年分两次施加尿素260 kg·hm^(-2),NPP的最大值为263.28 g C·m^(-2)·a^(-1)。MMFM草地生态系统达到NPP最大的施肥方式为一年一次施尿素80 kg·hm^(-2),NPP的最大值为171.22 g C·m^(-2)·a^(-1)。无水氨作为在AM草地中反应最好的氮肥,以最小的施肥量(60 kg·hm^(-2))达到了NPP的最大值(114.62 g C·m^(-2)·a^(-1))。3)通过蒙特卡洛不确定分析的结果显示,施肥时间对PDG和LMDG的影响更为明显,施肥量波动对LMDG和MMFM的影响较其他两种草地更为明显。

基于最大熵模型的新疆主要有毒杂草分布区预测

近年来,在气候变化和人类放牧活动的共同作用下,新疆地区有毒杂草发展迅速,草地退化严重,影响了新疆草地生态系统及草地畜牧业的发展。了解新疆主要有毒杂草的时空分布及影响其分布的主要生态因子,对新疆畜牧业可持续发展具有重要意义。使用最大熵模型(MaxEnt),预测了不同气候情景下新疆主要有毒杂草的潜在分布区。结果表明:1)使用MaxEnt最大熵模型在三种气候情景下的模拟精度值均大于0.8,处于“好”水平,表明模型模拟结果有较高的可信度;2)白喉乌头受等温性和最干月降水量的影响,主要分布在阿勒泰等地区;无叶假木贼主要受到放牧率和最干月降水量的影响,沿天山山脉以及塔里木盆地西、北部分布;影响纳里橐吾的是平均气温日较差和等温性,分布在巴音郭楞州等地;小花棘豆主要受到平均气温日较差和降水量季节性变化的影响,集中分布在新疆西北部地区;苦豆子受海拔和最冷季降水量影响,主要分布于塔里木盆地等地区;3)有毒杂草入侵概率较低的区域(非适生区)占比51.69%;入侵的高危区面积占比5.62%,主要集中在阿勒泰、塔城、昌吉自治州、五家渠、博尔塔拉州、伊犁自治州、石河子市、乌鲁木齐市、阿克苏、克孜勒苏州和喀什;4)未来气候情景下,新疆主要有毒杂草呈现进一步扩散趋势;SSP245情境下有毒杂草扩张蔓延趋势比在SSP126情境下更为明显,这说明在较高辐射强迫的气候情境下,有毒杂草表现出较高的适应能力;未来平均气温日较差变小的区域更易被有毒杂草入侵,而最干月份降水量明显增加的区域,有毒杂草入侵的可能性较小,其面积发生退缩。

基于多期数据集的中亚五国土地利用/覆盖变化分析

针对目前中亚地区土地利用变化和分布格局方面的信息相对匮乏,现有资料较为陈旧且零散,无法满足中亚生态与环境变化研究需求的现状,利用全球的UMD,DISCover,GLC2000,GlobCover2005和GlobCover2009的5期土地覆被遥感数据集,提取中亚地区长时间序列土地覆被信息。并针对上述4个土地覆被分类系统无法进行直接对比和变化分析的问题,分别将其综合为4类土地覆被类型:耕地、自然植被、水体和其他,以分析近30 a中亚土地利用/土地覆被变化趋势。中亚土地利用类型多样,草地、裸地、农田、灌丛占绝对优势。自前苏联解体以后,20世纪90年代初至2000年期间,耕地面积大幅度减少,至2010年尽管有所恢复,但仍无法达到20世纪90年代初水平。而自然植被表现出了相反的趋势,这说明在此时间段内,由于社会政治制度的变化和市场经济的建立,耕地发生了较大规模的弃耕,弃耕地通常转换为草地、灌丛等自然植被。近10 a由于社会经济条件的变化,前苏联解体后所弃耕的土地又被收复和重新开发为耕地。90年代初至2000年期间,水体呈现先减少后增加的趋势。利用全球基于多期不同信息源获得的中亚土地覆被数据,尽管分类体系不统一,但均可较好地表征当时地表覆被状况。这在一定程度上弥补了中亚地区土地覆被数据不足的现状。通过对耕地、自然植被、水体及其他土地覆被类型进行大类合并,可基本体现中亚土地覆被的宏观特征和变化趋势。

放牧对新疆草地生态系统碳源/汇的影响模拟研究

正确评估新疆草地生态系统碳源/汇效应,对区域尺度碳循环研究具有重要意义。放牧是新疆草地生态系统中主要的人类活动,但放牧对草地碳平衡与碳动态的影响还具有很大的不确定性。利用生态系统放牧模型Biome-BGC grazing,通过情景模拟综合评价新疆草地生态系统碳源/汇的动态。结果表明:1)1979—2007年新疆草地生态系统的碳源总量为0.38Pg C,其中由放牧导致的碳释放为0.37Pg C;2)当平均放牧率小于0.24头标准羊/hm^2时,放牧能够促进草地碳固定。研究实现了BiomeBGC grazing模型在区域尺度的应用,研究结果将有助于理解气候变化及放牧对干旱区草地生态系统碳动态变化的驱动机理,对探明干旱区草原生态系统的源/汇特征具有重要意义。

高校专业教师担任班主任的利弊分析与思考

高校班主任兼具大学生成人和成才教育的双重职责,一些高校成功引进专业教师兼任班主任的创新管理模式,通过分析这种管理模式的利弊,从把握当代大学生的思想特点、提升班主任自身综合素质、因材施教阶段化管理三个方面,提出相应的解决方案,以促进专业教师在工作实践中与大学生共同提高,实现师生"共赢"局面。

大气氮沉降对中亚草地生态系统净初级生产力的影响

氮沉降作为除气候变化、CO_(2)浓度升高以及土地利用变化之外的第四大主要影响陆地生态系统结构和功能的因素,其对碳循环过程的影响研究相对薄弱,同时也是不确定性最大的环节之一。近年来,由于长期高强度的放牧导致草地生态系统的生产力降低,氮成为典型草地植物生长和生态系统净初级生产力的主要限制因子。据研究,亚洲的氮沉降平均增速极有可能高于全球氮沉降平均增速,成为未来氮沉降增加最快的区域。在此背景下,研究大气氮沉降对于中亚草地生态系统的影响具有重要的意义。利用反硝化-分解模型(DNDC)分析1979-2014年中亚地区草地生态系统净初级生产力(NPP)的时空分异,探讨氮沉降对草地NPP影响。结果表明:(1)1979-2014年间,中亚地区平均草地NPP约为(173.10±31.80)g C m^(-2)a^(-1),草地NPP时空分异明显,各草地类型的NPP从大到小依次为森林草甸、温带草原和荒漠草原,并且草地NPP以(2.67±1.30)g C m^(-2)a^(-1)的速度逐年增长;(2)当前氮沉降情景总体上促进了中亚地区草地NPP的增长,1979-2014年氮沉降使得中亚草地NPP增加了0.42 Pg C。

近50a土地利用变化对干旱区典型流域景观格局的影响——以新疆玛纳斯河流域为例

土地利用变化与景观格局间的相互作用机制是全球环境变化的研究焦点。大规模土地开发导致的土地利用变化及其对景观格局影响的定量评估对区域土地资源可持续利用具有重要意义。评价长时间尺度土地利用变化对干旱区典型流域景观格局的影响,以期为经济发展与生态环境保护政策的制定提供有益信息。选择的研究区新疆玛纳斯河流域是中国西北干旱区水土开发的典型代表区域。以1962年地形图,1976、1989、1999和2008年遥感影像为基础数据源,利用数学模型和景观格局指数重建土地利用和景观格局变化过程,并探讨了土地利用变化对流域景观格局的影响。结果表明:(1)近50a玛纳斯河流域土地利用变化剧烈,耕地和建设用地"涨势"显著,未利用地和林地"落势"较明显,草地和水域先"涨"后"落",土地利用变化整体处于不平衡态,单向转换频繁。(2)研究区景观破碎度和多样性增加,优势度减小,各景观类型间差异缩小,异质性程度和景观结构复杂性加大。(3)土地利用变化改变了流域景观格局,导致景观结构趋于多样化、均匀化和破碎化。最后,提出通过发展大规模集约化农业降低土地利用变化引起景观格局负面生态效应的观点。

天山北坡不同海拔梯度山地草原生态系统地上净初级生产力对气候变化及放牧的响应

以天山北坡三工河流域为例,利用改进后的Biome-BGC模型分别模拟了仅气候变化和气候变化与放牧联合作用下研究区不同海拔梯度3种山地草原生态系统(低山干旱草原(Lower\mountain arid grassland,LAG),森林草甸草原(Forest meadowgrassland,FMG),高寒草甸草原(Alpine meadow grassland,AMG))1959—2009年地上净初级生产力(Aboveground net primaryproduction,ANPP)的动态,并通过假设27种放牧强度情景(0—8羊/hm2)模拟了其ANPP随放牧强度增加的变化趋势。近50a气候变化致使研究区各海拔梯度草原生态系统ANPP整体均呈上升趋势,但在放牧联合作用下,不同草原类型ANPP变化趋势差异显著;放牧导致FMG和AMG的ANPP呈下降态势,分别减少30.0%和33.2%,对比之下,由于1980年前较低放牧强度促进了LAG的ANPP,放牧导致其ANPP整体增加1.3%。随着放牧强度增加,LAG的ANPP呈先增后减趋势,且在干旱年份最为显著;而FMG和AMG的ANPP呈显著非线性递减趋势。这些结果表明,近50a气候波动可能有利于中亚干旱区山地草原生态系统生产力的提高,但日益增强的放牧活动导致其净初级生产力显著降低;放牧对FMG与AMG生产力的负面效应随放牧强度增加而增强,但适度放牧可能促进LAG净初级生产力,尤其在干旱年份。

中亚土地资源开发与利用分析

中亚地区土地资源开发与利用研究信息资料有限,研究深度无法满足亚欧内陆干旱区社会经济可持续发展的科学要求。采用欧空局(ESA)GlobCover 2 2005年的全球陆地覆盖数据集资料和世界粮农组织(FAO)统计资料,较为系统分析了1992-2009年中亚土地资源开发与利用及其变化趋势。研究表明:(1)中亚耕地面积及作物产量呈先迅速下降后缓慢上升的趋势,耕地面积由1992年的43.1×10~4km^2(比例10.9%)下降到2000年的29.8×10~4km^2(比例7.58%),然后上升至2009年的31.6×10~4km^2(比例8.04%),但仍未恢复到1990年代初的水平;(2)林地与草地面积变化不明显,但草地载畜量变化显著。其中哈萨克斯坦2009年草地载畜量(6.25×10~7标准羊单位)仅为1992年草地载畜量(9.91×10~7标准羊单位)的63.1%;土库曼斯坦2009年草地载畜量为2.96×10~7标准羊单位,是1992年草地载畜量(1.04×10~7标准羊单位)的3倍左右;乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦和吉尔吉斯斯坦草地载畜量均有不同程度的增加;(3)中亚地区土地资源生产潜力巨大,但在土地利用过程中出现了农田土壤侵蚀、土壤盐渍化和过渡放牧等生态问题,如何有效治理与防治上述问题,对中亚地区土地资源可持续利用和生态保护具有重要意义。

近20a中亚净初级生产力与实际蒸散发特征分析

中亚碳、水循环在气候变异和人为活动的影响下呈现新的时空特征。但由于观测数据稀缺,生态过程特殊,植被、土壤空间异质性强,中亚植被净初级生产力(NPP)、实际蒸散发(AET)的时空特征相关信息相对不足,且时效性不高。利用全球尺度的NPP、AET、土地覆被数据,气象站点与区域气候数据分析近20 a中亚地区NPP和AET的时空特征。结果表明:与1990年相比,2000年中亚地区农田NPP增幅小于自然植被,植被总固碳量增加了254.65 Tg C;近20 a中亚地区实际总蒸散量先增后降,农田对中亚水资源散失的贡献减小,自然植被的贡献增大,自然植被与农田面积变化决定中亚总蒸散量动态;北部农田区、东部山区及山前绿洲为NPP和AET的高值区,中西部荒漠为低值区。

亚洲中部干旱区植被与土壤碳密度分析

碳密度作为估算陆地生态系统吸收和排放含碳气体数量的关键要素—碳存储能力的重要指标之一,对判定碳源汇、制定缓解全球变化的合理政策措施具有重要意义。干旱半干旱区相关研究的薄弱性与其广大的陆地面积极不相称。通过搜集与中亚五国和新疆生物量或植被碳密度资料有关的文献,整理中亚五国和新疆的土壤剖面数据,对亚洲中部干旱区植被和土壤碳密度开展研究。结果表明:亚洲中部干旱区植被和土壤碳密度因区域和植被类型的不同而呈现一定差异。总体而言,林地的植被与土壤的碳密度最高;草地土壤碳密度高于耕地土壤碳密度,中亚五国草地植被碳密度高于该区农田植被碳密度,而低于新疆农田植被碳密度;裸地作为植被覆盖度最低的类型,植被与土壤的碳密度最低。

天山北坡三工河流域中山带森林发育与气候土壤的关系

开展干旱区山地森林发育状况及其土壤因素影响的分析,对干旱区乃至全球山地森林带的成因研究具有重要的理论意义。以天山北坡三工河流域为研究区,主要利用森林调查与遥感影像数据,确定该流域森林带的分布状况,并结合流域气象与土壤采样数据,重点分析气候土壤因素对森林发育的影响。结果表明:1.该流域森林带位于海拔1 510～2 720 m,胸径与树高随海拔增加呈双峰曲线;其中胸径两个峰值分别位于约海拔2 000 m与2 550m,而树高峰值分别为海拔2 100 m与2 600 m,均稍高于胸径的峰值海拔高度;2.在森林带内,年均温随海拔高度增加呈线性下降趋势,最冷月均温(1月)则表现先增加后减小趋势;与其他地区相比,该流域高山林线年均温较高,最冷月均温相差较大,而最热月均温差异不明显;年降水量呈先增加后减小的趋势,且在海拔2 000 m左右达到最大值。土壤属性随海拔递增呈规律性的变化趋势:森林带内海拔约2 000～2 700 m树木发育较好,其有机质、全磷及全氮含量较高;CaCO3,pH值及电导率最小值与海拔2 000 m的最大降水带恰好吻合;土壤A层(0～10 cm)有机质、全磷及全氮含量与B(10～30 cm)、C(>30 cm)层差异显著,表明营养物质"表聚现象"明显,成土条件作用于土壤的深度较浅,而CaCO3,pH值与电导率各层间差异不显著。3.森林带分布格局是由降水、温度、海拔以及土壤营养等因素综合控制,方差分析表明土壤理化性质为限制森林带内雪岭云杉生长发育的主导因子,各生态因子对森林发育影响的作用地位为:土壤营养>降水>海拔>温度。

气候变化对中亚草地生态系统碳循环的影响研究

准确评估草地生产力、碳源/碳汇功能,分析气候变化对草地生态系统碳循环的影响,对于草地资源的合理开发和有效保护至关重要。选取对气候变化以及人类干扰高度敏感的中亚干旱区草地生态系统为研究对象,利用Biome-BGC模型,模拟分析其NPP、NEP的年际变化趋势及其空间分布格局。结果显示:(1) 1979—2011年中亚地区草地生态系统NPP年平均值为135. 6 gC·m^(-2)·a^(-1),且随着时间的推移呈现出波动下降的趋势,下降速率为0. 34 gC·m^(-2)·a^(-1)。(2) NEP的年平均值为-8. 3 gC·m^(-2)·a^(-1),表现为碳源,且该值随着时间的推移呈现出波动上升的趋势,上升速率为0. 58 gC·m^(-2)·a^(-1)。(3) NPP高值区域在降水较为丰富的天山山脉附近以及哈萨克斯坦北部。(4) NPP的年际变化与降水量的年际变化趋势基本一致,相关系数为0. 52; NPP与温度的相关系数为-0. 28,未达到显著相关水平。本研究实现了Biome-BGC模型在中亚干旱区草地生态系统的应用,对评价干旱区草地生态系统碳源/碳汇功能及其在全球碳循环和全球变化中的作用、实现中亚草地生态系统的可持续利用、完善区域和全球碳循环理论体系具有重要意义。

天山北坡典型草地净初级生产力对氮沉降及气候变化的响应阈值研究

生态阈值现象普遍存在于自然系统中.气候变化幅度过大,超出了生态系统本身的调节和修复能力,生态系统的结构功能就会遭到破坏.新疆干旱区气候波动明显,该区草地生态系统对大气氮沉降和气候变化的响应是否存在阈值,有待深入研究.本文以天山北坡沿海拔梯度分布的四种草地类型(高山草甸(AM)、中山森林草地(MMFM)、低山干草原(LMDG)和平原荒漠草原(PDG))为研究对象,基于DNDC模型,揭示氮沉降及气候变化对天山北坡草地生态系统净初级生产力的影响.研究结果表明:1)草地净初级生产力(NPP)对氮沉降增加的响应存在阈值,PDG、LMDG、MMFM和AM的响应阈值分别为20±5.77、60±26.46、50±15.28和30±11.55 kg·hm^(-2).2)四种草地类型的NPP从大到小依次为MMFM、LMDG、PDG和AM,水热条件是决定NPP的主要因素.3)PDG草地NPP对温度升高的响应存在阈值,而对于其他类型的草地,在目前的研究中尚未得出确切结论.4)PDG和LMDG草地NPP与降水有明显的正相关关系,而AM草地NPP的变化与降水变化呈负相关.不同草地类型对降水变化的敏感程度也有较大差异,PDG最大,其次是LMDG,之后是AM和MMFM.

面向发动机部件定制加工的矩阵式智能产线设计

针对发动机制造企业提出的部件个性化定制加工需求,提出一种矩阵式智能产线布局,围绕产线的功能分析、方案设计、仿真与调试验证等多维度进行开发,通过整合物联网、智能控制、工业机器人、MES系统等先进技术实现智能排产、加工、检测、装配和仓储等功能;结合工艺仿真手段对所设计产线进行场地布局优化和虚拟调试,根据仿真结果搭建并成功调试产线。实践证明:产线设计合理、运行稳定,达到预期的设计要求,可实现发动机部件的全过程智能化生产。

京山方言的“子”尾研究

湖北京山方言为西南官话，其方言中的“子”尾，使用广泛，语法功能多样。本文试从共时的角度，将京山方言中的“子”尾与普通话进行对比，试图对京山方言中的“子”尾进行详尽的描述，并初步探析其语法功能。

新型制剂森得保粉剂(增强型)防治林木食叶害虫效果研究

应用森得保粉剂(增强型)对马尾松毛虫(Dendrolimus punctatus)、油桐尺蛾(Buzura suppressatia)和赭红葡萄天蛾(Ampelophaga rubigi)进行林间防治试验,结果表明,森得保粉剂(增强型)对不同种类害虫、同种害虫不同幼虫龄期的防治效果各不相同,施药72 h后,马尾松毛虫3龄和5龄幼虫、油桐尺蛾3龄幼虫、赭红葡萄天蛾3龄幼虫的死亡率均达到90%以上,表明该药剂对3种害虫的3龄害虫有特效。

树干注射和根施农药控制松材线虫病试验

采用树干注射16%虫线清乳油500 mL/L溶液兼根施3%呋喃丹颗粒剂的施药技术,对重点风景名胜区、佛教胜地、重要生态区域松材线虫病发生区50年以上的马尾松实施保护性防治,取得了良好的防治效果,与对照区比较,防治后的第1~3年,病死树分别减少51.6%-52.9%、39.8%-80.9%和100%,有效地保护了具重要价值的马尾松树林和生态环境安全。

油茶象甲的风险性分析

油茶象甲(Curculio chinensis)是油茶(Camellia oleifera)果实的重要钻蛀性害虫,在我国油茶产区对油茶果实的产量和质量造成严重危害。文章依据FAO规定的有害生物风险性分析方法,从油茶象甲在中国的分布情况、潜在经济危害性、受害寄主的经济价值、传播扩散的可能性及危险性管理难度5个方面的风险性进行了定性和定量分析,并作出综合评价。结果表明,油茶象甲在中国的综合风险值R为1.98,属于中度危险的林业有害生物。

评估放牧干扰对天山北坡土壤侵蚀及空间特征的影响

为定量研究天山北坡牧场放牧干扰对土壤侵蚀的影响,基于Biome-BGC模型及落叶方程模拟放牧干扰前后生物量,采用"生物量—植被覆盖度"模型估算生物措施因子,结合中国土壤流失方程探索构建放牧干扰对土壤侵蚀定量评估模型,空间显式表达2019年天山北坡牧场放牧干扰前后土壤侵蚀空间特征及对土壤侵蚀影响的程度。结果表明:(1) 2019年天山北坡牧场平均放牧强度为8.11羊/hm^(2);其中昌吉市(12.24羊/hm^(2))最高,玛纳斯县(1.87羊/hm^(2))最低。(2)天山北坡放牧干扰前后的土壤侵蚀空间特征,在季节牧场一致,均呈现夏牧场>冬牧场>春秋牧场格局,在县域发生改变但变幅较小。(3)放牧干扰引起的天山北坡土壤侵蚀模数增幅在季节牧场为春秋牧场20.65%>夏牧场15.57%>冬牧场15.46%;县域为沙湾县31.93%>阜康市24.24%>达坂城区22.04%>乌鲁木齐县7.56%>玛纳斯县5.34%>昌吉市5.30%>呼图壁县4.37%。放牧干扰是春秋牧场及沙湾县土壤侵蚀的主要原因,自然条件是夏牧场、冬牧场及乌鲁木齐县、昌吉市土壤侵蚀主要原因。研究可为定量表征放牧干扰对土壤侵蚀的影响提供参考,对天山北坡牧区水土保持工作提供一定的科学依据。