国家重点实验室的开放与评估机制对部门实验室建设的推动作用

比较系统地介绍了国家重点实验室的开放制度和评估制度,以20多年的统计数据为基础,客观回顾和评价了国家重点实验室的开放制度和评估制度对于部门实验室建设发挥的重要推动作用。

加强宏观管理,完善国家重点实验室布局

国家重点实验室计划作为我国最成功的科学基地建设计划之一,经过20多年的发展,先后建设了241个国家重点实验室,分布于10个部门以及地方相关科技厅和科研院所,学科分布已经涵盖了37个国家一级自然科学学科中的36个,总体体现了国家重点实验室建设紧密结合国家需求的宗旨。为保证国家重点实验室在科技研究前沿的引领作用,强化服务于国家需求的职能,今后的国家重点实验室建设应加强前瞻性、强化国家重点实验室的战略性布局和宏观管理部门的调控能力,加强领域分布的针对性和吐故纳新,避免部分研究方向上实验室建设过于集中、实验室水平参差不齐以及相互之间恶性竞争等问题。

我国国家重点实验室早期建设情况调查报告

在查阅大量文献的基础上,详细介绍了我国国家重点实验室早期的建设情况,包括实验室建设背景、运行评估、变更调整等具体内容,以期全面、翔实、准确地反映国家重点实验室的建设发展历程,为国家重点实验室今后的决策管理提供依据。

国家公园生态系统服务与农牧户福祉的时空耦合分析——以祁连山国家公园为例

国家公园是国家生态安全屏障,面对生态系统服务退化与人类福祉提升的供需矛盾日益凸显的现实困境,明晰国家公园生态系统服务与人类福祉的耦合协调关系是国家公园科学管理的基础,也是可持续发展的内在需求。以祁连山国家公园为例,基于土地利用、统计年鉴和农牧户问卷调查数据,利用耦合协调模型,分析了国家公园试点建设过程中生态系统服务与农牧户福祉的耦合协调关系。结果表明:(1)国家公园建设的推进,提升了生态系统服务价值,主要贡献来源于冰川;空间上表现为能值聚集特征,高值区成片分布,低值区主要分布在西北区域。(2)农牧户福祉水平不断提升,主要体现在基本物质需求上,空间上呈现为“中间低东西高”的分异格局。(3)生态系统服务与农牧户福祉的耦合协调性有失衡趋势,主要表现为中度协调区面积下降,磨合区面积增加,超过三分之二的区域处于生态系统服务滞后于福祉发展水平;空间上,体现为严重失调区集中分布,磨合区逐渐成片,中度协调区逐步破碎化。

北京市平谷区农村居民点用地生态服务功能分析

该文使用同期土地利用现状图以及采用了不同土地利用分类方法的北京市集体土地地籍调查图,分析了现行土地分类下北京市平谷区农村居民点内部的农用土地存在及其结构,测算了其所具有的生态服务价值。研究结果发现农村居民点作为一种混合地类存在,具有一定的生态服务功能。这些生态服务类型的存在对农村居民点内部生态环境的维持起着重要作用;不同区域农村居民点的生态服务功能组成发生着规律性变化。研究结果对于当前"农村居民点用地减少与城镇用地增加的挂钩"工作的开展、建立区域环境—经济综合核算体系以及农村的可持续发展具有参考意义。

施肥对北京山区农田地表氮磷流失的影响——以密云水库流域为例

农田非点源污染是最普遍的非点源污染类型之一,直接威胁北京市密云水库的水质状况;施用化肥是农田非点源污染物的主要来源。以北京市山区的农田化肥施用现状为基础,紧邻密云水库布设径流试验小区,种植当地的主要作物——夏玉米,设置常规(施肥)和对照(不施肥)2种处理,分析天然降雨条件下,施肥对农田地表氮和磷流失的影响。结果表明:施肥显著提高地表径流中氨态氮的浓度,但对径流硝态氮、总氮、可溶磷和总磷的影响有限;附着于泥沙上的颗粒态磷质量分数因施肥显著增加,但颗粒态氮质量分数仅在底肥施用后的首次产流中,表现出较大差异;泥沙是地表径流中氮和磷流失的主要载体,试验期间常规和对照小区,氮随泥沙流失负荷分别占氮流失总量的58.6%和53.6%,磷随泥沙流失负荷占比分别为97.2%和96.5%。研究结果可为密云水库流域农业生产管理和非点源污染治理提供参考。

基于遥感和GIS的北京湿地生态服务功能评价与分区

湿地(特别是大城市湿地)的分布、生态服务功能及其管理与城市的生态环境和居民生活质量关系密切。以北京市湿地为例,综合运用遥感、基础地理、野外实测和社会统计等多源数据,借鉴千年生态系统评估(millennium eco-system assessment,MA)概念框架,利用价值量评价方法,构建基于遥感与GIS的城市湿地生态服务功能评价指标体系;以行政区(县)为评价单元,应用层次分析(analytic hierarchy process,AHP)和综合指数等方法对湿地生态服务功能的构成要素进行综合建模分析;分别对北京湿地的"调节"、"供给"、"文化"和"支持"功能类别及其功能综合进行评价分析,得到北京湿地4个功能类别及其综合的湿地功能重要程度分级格局。研究结果表明:①在北京湿地生态服务功能类型中,"调节"和"供给"功能最重要,"文化"功能次之,"支持"功能最弱;②就北京市各区县湿地综合功能的重要性等级而论,密云湿地为"最重要湿地",房山、东城、西城、朝阳、延庆和怀柔的湿地为"重要湿地",平谷、通州、海淀和门头沟的湿地为"比较重要湿地",而大兴、昌平、顺义、石景山和丰台的湿地为"一般重要湿地"。

陆地生态系统绿水资源开发与雨水集流技术潜力分析

绿水是源于降水、存储于土壤并通过土壤蒸发和植被蒸腾消耗掉的水资源,是一种在传统水资源评价体系中被忽视了的水资源。本文分析了中国绿水资源的空间分布特征,探讨了中国内陆河流域、腾格里沙漠和黄土高原等地区的绿水分配特征,以及雨水集流技术在绿水开发利用中的潜力。中国绿水资源总量约3.4万亿m3,约占降水资源总量的54%;其分布很不均衡,西北地区的绿水占降水比例的70%以上,而南方地区的平均比例为48%,说明中国西北干旱半干旱地区绿水资源的开发潜力较大。在半干旱地区的黄土高原雨养农业区,绿水占有量超过90%,其中非生产性绿水占45%～50%;在干旱地区内陆河黑河流域,绿水占有量达77%,其中非生产性绿水占52.4%。雨水集流结合地表覆盖等水保措施可以显著提高绿水生产力,在绿水资源开发利用方面具有较大的潜力。

基于水资源约束的张家口坝上生态经济发展研究

以统计年鉴及各项规划提供的水资源量数据为依据,运用SD模型和情景分析法,分析、探讨了可以促进张家口坝上生态维持和生产持续增长的合理发展模式.研究表明:1)从水资源量可供给水平出发,该区应该合理规划工业规模,适当控制工业增长速度;2)农畜加工业产品的单位用水量及带来的社会、经济效益较重工业更为显著,故主导产业应适度向农畜产品加工业倾斜;3)应该酌情压缩蔬菜种植面积,该区不适宜继续作为蔬菜基地进行建设;4)变种植蔬菜为种植牧草,这样做不仅会减少水资源压力,而且可以以有限的水资源发展农、畜产品加工业,增进经济收益;5)2004年用水量已经处于超支状态,考虑到保护生态与环境,仍应该适当减少放牧数量.

地表过程与可持续发展研究进展与展望

自2007年地表过程与资源生态国家重点实验室批准建设以来,围绕地表多要素、多尺度和多过程及其资源生态效应,开展了基础性和面向国家需求的系统研究.总结实验室15年来的建设和发展,取得的主要成果如下:1)地表过程监测与研究,包括风沙过程、土壤侵蚀过程和生态水文过程等的观测系统与大型模拟设施建设,以及理论突破与应用;2)资源生态研究,包括生物多样性维持机制、植被-环境系统互馈及生态参数测量、景观生态与服务等方面的理论与应用实践;3)人-地系统动力学研究,包括环境演变与人类活动、人-地系统动力学模型与模拟2方面的探索;4)区域可持续发展范式,包括土地利用/覆盖变化(LUCC)和综合自然灾害风险2个方面取得的显著成果.面对国家重点实验改革与重组,展望未来,将围绕地表过程与可持续发展,开展更加有组织的、面向系统性解决方案的科学探究,核心目标是研究生态脆弱区和灾害高风险区人-地系统耦合理论与区域高质量发展路径.主要任务:1)通过构建天空地网一体化观测体系,系统开展从“山水林田湖草沙冰”等要素过程到生命共同体的综合研究;2)通过研发实验和模拟装置,揭示水土气生人相互作用的机制与动力学过程,构建多要素、多过程、多尺度的地表动态模型体系,揭示人地系统耦合机制与过程;3)以承接系统性国家级科研任务,解析人与自然系统互馈机制和关联效应,建立区域高质量发展监测、评估和预警体系,服务于制定区域与国家生态文明建设的长远战略.

文化冲突与融合——实验室管理的必由之路

通过分析中西文化的特质，阐述了文化差异在实验室管理中呈现出的既相通又相悖的情形。中国文化背景下表现出的人与人之间家族式的关系和西方文化背景下人与人之间的契约关系，对于实验室的管理都是有效的手段，相互交融是科技全球化的必要途径。文化影响有其特定的历史和社会渊源，所以建立有效的管理模式不能摒弃其所生长的文化土壤。去除一种国家文化对社会行为的影响是一厢情愿的事情，行之有效的办法是在接受本族文化的基础上，开展人员交流和多民族文化的学习，加强不同文化优势的融合。

基于遥感和GIS的城市湿地资源综合分析—以北京市为例

湿地监测和管理是城市规划、生态建设和人居环境现代化的重要组成部分.为了更好地认识城市湿地资源,实现科学、合理的开发利用和保护,以北京市为例,在遥感和GIS支持下,对城市湿地资源的分布和结构进行系统分析,在分析城市湿地赋存的地理条件的基础上,进一步开展湿地类型及多尺度分布的特征研究,揭示城市湿地的组成结构及格局特征.基于对湿地分布、格局等的综合评价结果,从工程和管理角度提出了加强北京湿地保护的若干建议.

基于生态系统过程耦合的农业管理信息系统的分析与设计

对农业管理信息系统与生态过程模拟模型耦合进行了有益的探索,提出构建与生态过程耦合、基于空间信息的农业管理信息系统的设想,为农业管理和生态过程模拟模型在空间区域上的应用提出了一种有效、直观的解决方案。通过系统分析、系统设计及其功能实现技术的研究,采用SuperMap作为开发平台,利用二次开发语言开发了与生态过程耦合的农业管理信息系统(TES_AGRDSS)。该系统充分利用了地理信息系统(GIS)的强大功能,将各种信息进行综合、抽取,实现了单个模型内部的属性数据和空间数据的双向连接,以及不同模拟模型之间数据的双向连接与耦合,使得生态模拟模型在区域上的应用、生态过程模型与农业管理模型的耦合成为可能,为土地利用的管理与决策提供了强有力的帮助。

北京世纪坛绿地国槐光合特征与生理生态因子关系

以北京园林常用绿化树种国槐(Sophora japonica Linn.)为研究对象,利用Li-6400便携式光合测定仪对世纪坛广场绿地国槐的净光合速率(Pn)以及相关生理生态因子的日变化进行观测.采用相关性分析和通径分析,研究Pn与气孔导度(Gs)、胞间CO2摩尔分数(xi(CO2))、光合有效辐射(PAR)、大气CO2摩尔分数(xa(CO2))、相对湿度(RH)、大气温度(θa)之间的关系.结果表明,8、9月份Pn日变化均呈现典型的"双峰",峰值出现在10:00—12:00,14:00—16:00,且在12:00左右均出现了明显的光合"午休"现象.Gs、PAR与Pn有极显著的相关关系.8、9月份对Pn直接作用最大的因子分别为RH、PAR.

大学生创新性实验项目指导的探讨

设立大学生创新性实验项目是培养创新型人才的重要手段之一。根据创新性实验指导过程中可能存在的一些共性问题,有必要对解决相关问题的经验进行探讨和交流。以土壤地理创新性实验项目指导为立足点,从实验内容设计、实验条件保障、吸引师资力量和调动学生积极性等方面,提出了在该类实验指导中,保障创新性实验顺利开展的一些见解。同时,对实验结果控制也提出了一些值得注意的问题。

北京市粮食作物种植结构调整对水资源节约利用的贡献研究

研究作物种植结构调整对水资源节约利用的影响,可以为缺水地区农业产业结构调整和水资源优化配置提供参考。采用联合国粮农组织推荐的作物需水量和灌溉需水量计算方法,分析了北京市主要粮食作物近年来的种植结构调整情况,定量评估了粮食作物种植结构调整对全市水资源节约利用的贡献率。结果表明:11990—2012年,北京市由于粮食作物种植结构调整节约的灌溉需水量为7.50×108 m3,占同期农业用水减少量的60.29%;21990—2012年,冬小麦种植结构调整对北京市水资源节约利用的贡献率最大,相对于水资源总量和农业用水量的贡献率分别为13.07%和55.51%。结合目前的种植结构和不同作物的灌溉需水特征,北京市未来粮食作物种植结构调整的对象首先是冬小麦。

北京市土地覆盖变化对地表温度的影响

为研究北京市土地覆盖变化对地表温度的影响,选取1991年和2011年的Landsat-5专题制图仪影像,采用单窗算法和基于专家知识的决策树分类方法,提取期间地表温度和土地覆盖变化信息,分析了研究区20年来的土地覆盖变化对地表温度影响的空间分布格局和变化规律。研究结果表明:1991年到2011年间北京市土地覆盖类型的变化改变了地表温度的空间分布特征。在土地覆盖类型未发生变化的区域,6种土地利用类型的地表温度都升高,在土地覆盖类型发生变化的区域,地表温度有升有降,但总体上城市地表温度的空间分布与土地覆盖类型的空间变化格局存在明显的一致性。

不同国家级生态功能保护区的差异及其管理协调探析

生态功能保护区对于维护我国重要生态功能、确保国家生态安全具有重要意义。当前,我国已划设了国家重点生态功能区、国家级自然保护区等多种国家级生态功能保护区。本文对国家级生态功能保护区的类型、涵义、空间布局特征等进行了探讨,在此基础上提出了相应的管理建议,以期为我国的生态建设和保护工作提供参考。

中国内陆河流域城市景观过程对涉水生态系统服务的影响评价研究进展

掌握我国内陆河流域城市景观过程对涉水生态系统服务的影响评价研究现状,对于提高内陆河流域人类福祉和促进区域城市可持续发展具有重要意义。系统综述了我国内陆河流域城市景观过程对涉水生态系统服务的影响评价。结果表明:相关中英文论文数量与被引频次整体呈上升趋势,研究对象侧重于水源涵养、水质净化和淡水供给服务,研究方法主要包括价值量评价法和物质量评价法,研究结果则表明城市景观过程已造成涉水生态系统服务总量下降和空间异质性增加,同时还加剧了服务间的权衡关系。相关研究为深入理解内陆河城市景观过程对涉水生态系统服务的影响奠定了良好基础,但在揭示影响机理、模拟未来影响、分析服务权衡、协同与供需流关系以及探索可持续的内陆河流域综合优化管理等方面还存在不足。因此,未来应基于“机理-过程-可持续性”的思路建立内陆河流域城市景观过程对涉水生态系统服务影响评价框架,开展综合评价研究,为我国内陆河流域城市与山水林田湖草综合优化管理提供帮助。

决策树模型辅助下灾害性天气的服务过程及决策分析——以北京“7·21”特大暴雨为个例

从预报员的审视角度分析及回顾2012年北京“7·21”极端暴雨天气过程中的气象服务,探讨这种天气形势下,是否应该以及如何应用最优决策模型辅助决策服务,以更好地做出决策判断、降低灾害风险。通过情景模拟的方式,对此次典型暴雨灾害过程中的气象服务决策进行诊断性分析,揭示在现有技术条件下,面对不确定性决策问题时,能否借助决策模型方法,在依据现有数据资料(中尺度数值预报结果、观测资料等),得出最优决策判断。模拟用“7·21”前一天的数值预报结果,进行事前暴雨洪涝灾害及暴雨泥石流灾害风险评估,结果显示“7·21”当天此两种灾害的风险均较大。结合历史灾情及“7·21”的预报雨量,也可判定“7·21”存在较大的暴雨灾害风险。选用贝叶斯方程算出的“7·21”当天有灾的后验概率仅为23.1%。但进一步分析有灾或无灾可导致的期望损失,发现无灾预报可导致的期望损失较大。分析判定“7·21”当天确实应该做出有灾的决策判断,并采取对应的“保守型气象服务方案”,可达到最优决策效果。决策模型分析得到的启示是,为减少重大气象服务过程中受不确定性天气预报的影响,在天气服务过程中,除了需要有一定的误报容忍度及应急准备外,还应提供天气预报及预警的不确定性信息,以供公众及行业用户做各自的决策判断选择,变确定性预报及预警模式为不确定性模式。