促生菌剂及有机肥的添加对高寒草甸土壤酶活性的影响

【目的】探究促生菌剂及有机肥施用对高寒草甸土壤环境的影响,为促生菌剂在天然草甸中施用及高寒地区草甸生态系统的管理提供理论依据。【方法】以甘南玛曲高寒草甸为研究对象,设计随机区组研究,设置对照(CK)、促生菌剂(PG)、有机肥(OF)、促生菌剂和有机肥1∶1配施(PG+OF)4个处理,通过测定土壤理化性质、微生物量碳(MBC)、微生物氮(MBN)、微生物磷(MBP)和水解酶活性(AP、βG、CBH、βX、NAG),研究促生菌剂及有机肥对高寒草甸土壤酶及酶化学计量比的影响。【结果】与对照(CK)相比,处理PG、OF及PG+OF的电导率显著降低,MBC、N、P含量显著升高;处理PG+OF高寒草甸土壤的MBN含量显著高于其他处理,即促生菌剂和有机肥相互作用显著提升土壤中微生物数量。与CK相比,处理PG、OF及PG+OF显著促进水解酶活性升高,MBC、MBP、MBN、EC是土壤中酶活性及酶化学计量比变化的重要驱动因子,不同处理间酶化学计量比差异显著。【结论】促生菌剂及有机肥施用显著增加土壤中微生物数量,增强土壤中微生物活性,且对缓解土壤内碳源、磷源缺失具有正向作用,配施促生菌剂和有机肥对土壤的改良效果最为显著。

中国干旱区水资源管理中的政府角色演进--以河西走廊为中心的长时段考察

河西走廊作为我国干旱区重要的灌溉农业区,水资源管理自古即是政府职能的重要组成部分。通过对汉唐、明清、晚清民国以及新中国时期河西走廊水资源管理中的政府角色进行长时段研究发现,政府对水资源管理的介入程度呈现出“全面介入—选择性介入—再度全面介入”的历史演化规律。在各个历史时期,政府始终将水资源管理视为干旱区社会管理的重要抓手,而在1949年之后水利管理作为社会改造与控制的重要手段的地位尤其得到强化,新中国政府亦不再遵循历代政府不断寻求水资源管理成本最小化的基本逻辑。干旱区水资源博弈的主体始终是政府而非其他社会组织,政府行为方式对于干旱区水资源管理的方式和效果皆有深远影响。

2021年“7·20”河南特大暴雨水汽输送特征

2021年7月20日河南郑州出现极端暴雨,降水量达624.1 mm,最大小时降水量201.9 mm,突破中国内地小时降水量历史极值.利用常规气象观测资料、再分析资料以及基于拉格朗日方法的水汽轨迹追踪模式,分析暴雨的水汽输送情况.结果表明,大尺度环流异常形成的持续偏东风和南风的水汽输送,导致河南大范围持续暴雨;持续存在的低涡是降水长时间持续的原因,同时高、低空环流系统配置,为暴雨发展提供有利条件;20日郑州南边界水汽输送的急剧增加,是造成极端暴雨的关键;暴雨水汽输送通道主要有700 hPa高度上来自南海的水汽贡献(61.0%)和太平洋通道(33.0%);850 hPa,来自太平洋的水汽贡献达82.3%,来自南海水汽贡献为17.7%.

西北干旱区荒漠戈壁两次极端沙尘事件的对比研究

为深入理解极端沙尘暴事件的演变过程和驱动因子,结合多源卫星遥感及再分析数据,挑选2007年3月31日(“3·31”事件)和2021年3月14日(“3·14”事件)爆发于西北干旱区荒漠戈壁的两次沙尘暴事件,对比分析了其时空演变、高低空环流配置、近地面气象要素的变化。结果表明:(1)两次极端事件分别爆发于塔克拉玛干沙漠及戈壁荒漠,均受高低层天气系统影响。其中,“3·31”事件受地面冷锋和高空脊控制,脊前西北冷空气与地面冷锋引起的垂直运动配合,将沙尘往下游输送;而“3·14”事件则受蒙古气旋和高空槽影响,气旋后的偏北风和气旋引发的垂直运动将沙尘卷起至高层大气,并通过槽后西北风将其往下游输送;(2)两次极端沙尘事件均有持续时间长的特点,区别在于“3·31”事件主要受高压脊、均压场和周边地形影响,大气层结稳定,沙尘不易沉降和输送,而“3·14”事件则因中国北部持续性高压导致的偏南风和偏东风阻止了沙尘向下游扩散;(3)两次极端沙尘事件爆发前,塔克拉玛干和戈壁荒漠均出现了高温、降水减少及土壤水分枯竭现象,即强风和干燥土壤。为极端沙尘事件的爆发创造了有利的动力条件和物质基础。

黄河流域城镇化对地下水的影响分析

黄河流域是我国重要的生态屏障,也是我国粮食作物的主要产区。近年来,随着城镇化的发展,当地水资源分配出现了显著变化。因此,厘清黄河流域城镇化作用下水循环的改变对制定黄河流域城镇化政策具有重要意义。本文利用资源环境科学与数据中心的黄河流域下垫面数据、世界人口数据集的人口密度和Gravity Recovery and Climate Experiment(Grace)的Center for Space Research(CSR)陆地总水储量格点数据,开展了黄河流域城镇化过程中地下水的变化特征分析工作。结果表明:黄河流域城镇化程度具有显著的空间差异,下游存在明显的城镇化加剧现象;全域人口密度整体呈上升趋势,其中下游的人口增长趋势最大;黄河流域的地下水呈下降趋势,以下游的地下水下降最为显著。通过对比黄河流域新增城镇、不变城镇和消失城镇的地下水变化差异,发现地下水下降幅度最小出现在消失城镇,新增城镇的地下水下降幅度小于不变城镇的区域。因此,黄河流域城镇化对地下水的减少具有显著的作用,新增城镇地下水并没有出现显著下降的结果也说明近年来城镇化后的地下水保护政策取得的效果良好。

中国喀斯特地区微生物群落结构和功能的研究进展

频繁的人类生产活动使植被遭到破坏,造成基岩裸露的石漠化现象,严重制约了喀斯特地区自然和社会经济的发展,随着生态修复工程的大力开展,微生物群落的结构和功能在生态修复中逐渐受到重视,因为微生物作为喀斯特生态系统的重要组成部分,不仅在物质循环过程中起着重要作用,也在喀斯特生态系统修复中占有十分重要的地位。所以微生物群落结构和功能的研究可以作为衡量生态系统稳定性的重要指标。就中国喀斯特地区的典型植被恢复的不同阶段、成土过程、不同的土地利用方式、矿山修复过程以及不同水域中的微生物群落结构及功能等方面的研究状况进行系统梳理,结合实例综合论述喀斯特地区生态修复过程中微生物作用的研究进展,以期为喀斯特地区生态修复提供参考。

基于SPEI的甘南高原气象干旱变化特征

干旱灾害是甘南高原发生最频繁的气象灾害之一,严重影响该地区农牧业生产和生态环境安全。利用1973—2022年甘南高原及周边31个气象观测站逐月降水和气温观测数据,选取标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)表征气象干旱,采用Mann-Kendall检验和Sen’s slope估计方法,研究甘南高原年、季尺度的干旱时空分布及变化特征。结果表明:近50 a来,甘南高原年SPEI呈显著减小趋势,全域整体趋向干旱化,1986年为突变年。干旱变化趋势存在季节差异,夏、秋季呈干旱加剧趋势,春、冬季则相反。年和季SPEI变化趋势存在空间差异性,年和秋季全域呈干旱化趋势;夏季甘南高原中东部呈干旱加剧趋势,春季与夏季相似,但春季干旱加重区域和干旱化程度明显小于夏季;冬季整体呈干旱减轻趋势。甘南高原年和季节尺度不同等级干旱发生频率有明显的空间差异,高原中东部轻旱频发,高原南部中旱和重旱高发,特旱各区域发生频率均较低;高原西部干旱发生频率总体小于高原中东部。

青藏高原沙尘气溶胶时空变化及其来源地分析

沙尘气溶胶作为地球大气气溶胶的重要组成部分,对全球气候、生态环境和人体健康都有重要影响。厘清青藏高原地区的沙尘气溶胶时空分布变化,对研究青藏高原沙尘气溶胶气候环境效应有重要意义。利用风云卫星遥感资料、再分析资料等多源数据,统计分析了1999-2020年青藏高原上空沙尘气溶胶的时空分布特征。高原沙尘活动强度在季风期明显高于非季风期,沙尘气溶胶光学厚度(Dust Optical Depth,DOD)在春、夏、秋、冬季的多年平均分别为0.176、0.064、0.032、0.060,气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)为0.223、0.118、0.069、0.117。柴达木盆地是青藏高原地区沙尘活动最活跃的区域,在高原西部和南部监测到零星沙尘活动。2018-2020年,青藏高原上空发生沙尘事件的天数分别为:192天、218天和212天。东亚地区沙尘源地(约62%)与中东、中亚地区沙尘源地(约30%)分别是高原北部和南部沙尘气溶胶的主要来源,源自北非地区的沙尘主要影响高原南部的高海拔地区。青藏高原地区沙尘活动在2000-2012年强度较高,2012-2020年后呈现波动变化。青藏高原地区的沙尘活动影响范围和强度受到塔克拉玛干沙漠地区的降水、风场变化影响,相关系数分别为-0.56和-0.32。

云光学厚度影响因子的模拟研究

基于绝热气泡模式的模拟结果,研究了垂直速度、气溶胶数浓度和气溶胶的化学成分对云光学厚度的影响。模拟结果不仅能够很好地再现气溶胶第一间接辐射效应,且发现云光学厚度与垂直速度间的正相关性。当云中液态水含量不变时,垂直速度与气溶胶数浓度的增加导致云滴数浓度的增加和云滴有效半径的减小,进而使云滴总表面积增加、云的反照率增强。然而垂直速度与气溶胶数浓度的迅速增加导致云滴数浓度的增速与云滴有效半径的减速同时减缓,进而使云滴总表面积增速减缓、云的反照率增速减缓,云的光学厚度增速减缓。此外,当气溶胶数浓度粒径谱分布相同时,其化学成分分别为有机碳、硫酸铵、海盐时所对应形成云滴的有效半径依次减小、总表面积依次增加,所以云的光学厚度依次增加。该研究结果阐明了以上因素对云光学厚度的影响机理,有利于加深对气溶胶第一间接效应的理论认识。

基于激光雷达和航空器报告识别低空风切变及其演变过程研究

低空风切变是影响航空安全和高效运行的重要因素。中川机场作为山地型内陆机场,受复杂地形和天气系统影响,风切变发生频率高且多发于夏季。本文根据航空器报告统计分析2009-2018年中川机场低空风切变事件的时空分布特征,采用基于测风激光雷达(Windcube 400s-at)资料的风切变识别方法对比了固定窗口法和自适应窗口法的识别效果,并探究了该地区风切变三维结构的连续演变和空间分布特征。研究表明,近十年中川机场低空风切变事件发生频次的增长率大于航班量的增长率;受天气影响,低空风切变事件峰值出现于4-7月和8-10月;67.2%低空风切变事件伴随对流天气,多发生于午后200 m高度以下,危险性高、风切变强度受对流天气强度影响。相比于固定窗口法,自适应窗口法识别范围更大,更适用于风切变三维结构连续演变的研究。该区域风切变垂直空间分布低,水平尺度多为1000~1500 m和2000~2600 m,过程持续时间多在20 min内,移动方向主要受背景风影响。本文研究结果有助于进一步了解该区域风切变的特征,为低空风切变识别、演变机理和预报预警等提供参考。

中国非季风区与季风区云水资源及降水效率的差异特征

利用2000-2016年国际卫星云气候学计划月平均云资料与全球降水气候学项目的月降水资料,对比分析中国非季风区和季风区云水资源和降水量的时空分布特征及变化趋势;利用同时期欧洲中期天气预报中心ERA 5水汽输送通量再分析资料分析上述区域水汽输送路径和水汽总量的年际变化特征.结果表明,在空间分布方面,中国空中云水资源含量和降水空间分布基本呈现南多北少的分布特征,高值区常沿高大山脉分布.在年内变化方面,总云量、低云量、云水路径和降水量均具有明显的季节变化特征,除低云量外均在6月出现明显峰值.在年际变化方面,非季风区总云量呈现减少趋势,季风区总云量呈现增加趋势,平均每10 a增加5%,两区域云水路径和降水量均呈现增长的趋势,季风区云水路径和降水量平均增加0.3 g/(m^(2)·a)和0.01 mm/d;非季风区平均增加0.22 g/(m^(2)·a)和0.009 mm/d.低云量呈现减小趋势,非季风区平均每10 a降低0.86%,季风区平均每10 a降低0.46%.近年来经西北和东北地区向内陆输送的水汽通量增加明显,在新疆北部和东北地区出现水汽通量增长的高值区,是中国近年来降水增加的主要原因.

新型冠状病毒重复感染风险及影响因素的研究进展

新型冠状病毒自2019年底首次暴发,在全球肆虐3年,对人类健康、经济和社会造成极大影响。虽然世界卫生组织2023年5月已宣布新型冠状病毒感染疫情不再构成国际关注的突发公共卫生事件,但随着病毒的变异及人群免疫水平的变化,重复感染率持续上升,给疫情防控和疾病治疗带来极大挑战。明确新冠病毒重复感染风险,对于预防再感染至关重要。本文分析总结2020年1月1日-2023年9月1日国内外文献报道的新冠病毒重复感染风险及其影响因素,为有效控制新冠病毒重复感染提供参考。Omicron变异株导致的重复感染率最高,但重症及死亡率较低。重复感染的累积风险和疾病负担随着感染次数的增加而增加。年龄、病毒变异、免疫水平以及个人防护是影响重复感染的重要因素。建议动态监测重复感染的发生风险,识别重复感染的高风险人群,制定重复感染的预防策略,以有效控制疫情的发展和蔓延。

基于连续因子和非连续因子的山区崩滑流易发性研究

以祁连山东段北坡为研究区,基于区内390个崩滑流点,选择坡度、坡向、水流强度指数、道路、土地利用、断层等评价因子,结合因子剔除方法,应用改进频率比(连续因子计算)和证据权法(非连续因子计算)进行易发性评价,并用密度法和ROC曲线验证评价结果精度.结果表明,评价因子的筛选对易发性结果极为重要;不同因子组合下两种方法的易发性结果曲线下面积值均高于0.80;极低-低易发等级面积约占80%,高-极高易发等级面积约占6.5%,高-极高易发等级中崩滑流灾害点数量均超过64%,亟需加强区内地质灾害潜在风险转移研究.

LI-8100A型土壤碳通量仪的数据质量控制分析

基于LI-8100A型多通道土壤碳通量测量系统的长期观测资料进行数据质量控制分析,提出一种科学有效的自动化质量控制方法.采用物理极值范围检验、1.5倍标准差检验、数据稳定性判据检验和空间一致性检验等方法对多通道土壤CO_(2)通量数据进行质量控制,筛选、甄别出观测过程中不合理的异常数据点并剔除.利用该方法对兰州大学半干旱气候与环境观测站2020年7、12月的土壤CO_(2)通量原始数据资料进行质量控制分析.结果表明,该方法具有良好的操作性与实用性,可实现计算机程序自动化处理,对异常野点数据的检测效率较高,能有效提高多通道土壤CO_(2)通量数据的准确性、一致性、处理时效和资料质量.

黄河流域近40年气候变化的时空特征

黄河流域是我国主要的气候敏感区之一,气候变化对其生态环境演变与经济社会发展有显著影响。本文利用欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料分析了黄河流域过去40年的温度、降水、水汽通量散度、蒸散和荒漠化风险等的演变特征,结果发现:1979—2019年黄河流域四季均呈现明显增温趋势,其中春季增温最为明显;季节性降水的变化差异显著,春季和夏季降水呈现下降趋势,秋季降水增加;黄河流域空中水汽以辐合为主,过去40年黄河流域上游水汽辐合年际波动最小,中游次之,下游最大;黄河流域蒸散整体呈现减少趋势,其中增加趋势集中在上游地区;黄河流域荒漠化风险整体处于中等风险以上,呈现由南向北加剧的空间分布,1982—2014年黄河流域荒漠化风险呈现下降趋势。本研究厘清了全球气候变化背景下黄河流域蒸散、水汽输送和降水等水循环过程的变化规律,能够为维护黄河流域地区生态安全、防范重大气象灾害风险提供科学依据。

石羊河下游不同衰退程度多枝柽柳灌丛水分利用格局研究

多枝柽柳(Tamarix ramosissima)灌丛是石羊河下游防风固沙林的重要组成,对绿洲免受风沙灾害侵袭发挥着关键作用。由于区域水文环境的恶化,多枝柽柳灌丛大面积退化死亡,亟需人工恢复,但其季节水分来源尚不清楚。为此,基于氢氧稳定同位素示踪技术,运用IsoSource模型,定量分析了不同衰退程度多枝柽柳灌丛的水分利用策略。结果表明:2016年石羊河下游降雨以小于5 mm小降雨事件为主,降雨氧稳定同位素值(δO)的季节效应明显。降水线方程为氢稳定同位素氘值δD=6.46δO-5.11,R^(2)=0.87。整体上,不同衰退程度多枝柽柳灌丛土壤水分在夏季较低,秋季略为恢复。由于衰退程度越严重蒸腾耗水越低,生长季多枝柽柳灌丛土壤水分大小排序为重度(3.48%)>极重度(2.69%)>中度(1.97%)>轻度(1.87%)。降雨与土壤水δD的变化关系分析表明,6—10月降雨对衰退多枝柽柳灌丛土壤水补给贡献较大。土壤水、降水、地下水是不同退化程度多枝柽柳灌丛的潜在水源。受春季蒸发损失小,冠层截留少,以及土壤生物结皮的综合影响,不同衰退阶段多枝柽柳春季对降水的平均利用比例达40.63%,大小排序为重度衰退(58.5%)>中度衰退(41.7%)>轻度衰退(39.3%)>极重度衰退(23%)。春季到秋季衰退多枝柽柳灌丛趋向于利用可靠的深层地下水。随生境水分可获得性的变化,不同衰退程度多枝柽柳选择性利用降雨、土壤水、地下水。虽然能勉强维持生存,但石羊河下游衰退多枝柽柳灌丛有被红砂(Reaumuria soongarica)等超耐旱小灌木替代的趋势。建议干旱区人工植被建设应以水定绿,灌草结合,少选择乔木、大灌木等高耗水植物种作为固沙造林树种。

青藏高原及周边地区气溶胶、云和水汽收支研究进展

青藏高原作为"亚洲水塔",对东亚乃至全球气候有着重要影响。本文介绍了中国科学院A类战略性先导科技专项"泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设"子课题3"气溶胶-云互馈对西风季风水汽输送的影响"研究的主要结果。针对青藏高原为核心的泛第三极地区,项目研究结果主要包括:(1)沙尘、污染沙尘、抬升烟尘和污染性大陆气溶胶/烟尘是泛第三极地区最主要的气溶胶类型,其中沙尘的排放和输送对青藏高原西部和柴达木盆地大气热力结构的影响非常显著;(2)高原过冷水云的发生频率及其在高原能量收支中的作用比暖水云高,降水主要是由冰云和混合相云产生的,尤其是在暖季。虽然高原大气呈现暖湿化趋势,但水汽收入增多并不能弥补地表水资源由于增温的流失,高原东部水循环呈减弱趋势,而西部水循环则相反。(3)黑碳气溶胶使南亚夏季风减弱、东亚夏季风增强,高原西部西风增强,东部西风减弱;净效应是使高原变得更暖更湿。使高原东侧输出水汽减少,南侧输入减少,西侧输入增加,北侧输入减少。另外,高原上空受沙尘污染影响的对流云东移,与局地对流云团合并,可导致长江流域和华北地区降水增加。总体来说,气溶胶可直接影响辐射,或间接通过作为云的凝结核,或者影响云生成所需的热力结构来改变高原云的宏、微观特性,以此进一步影响到高原地区的地表能量收支和大气加热率廓线,并最终影响环流系统和高原的水汽收支。上述结果作为中国科学院A类战略性先导科技专项的部分研究内容,可揭示影响青藏高原及周边地区水分循环的物理机制,加深理解气溶胶-云相互作用对高原水循环过程的影响机理,为提高空中水资源开发利用效率提供重要的科学依据和理论指导。

盐生植物盐爪爪种子营养成分评价

为更好地发掘和利用治理土壤盐渍化的优良盐生植物盐爪爪(Kalidium foliatum),采用离子交换色谱仪法、火焰原子吸收光谱法等测定方法,分析评价了盐爪爪种子营养物质组成及食用价值。结果表明,盐爪爪种子主要营养物质含量分别为蛋白质204 g·kg^(-1)、脂肪54 g·kg^(-1)、粗纤维45 g·kg^(-1)、碳水化合物379 g·kg^(-1)。含18种氨基酸,氨基酸总含量为205.8 g·kg^(-1),其中必需氨基酸占氨基酸总量的26.82%,赖氨酸含量最高为11.3 g·kg^(-1),必需氨基酸指数为120.40,蛋白质营养价值较高。微量元素含量分别为铁332 mg·kg^(-1),锌44.1 mg·kg^(-1),钙1590 mg·kg^(-1)。脂肪酸主要成分为亚油酸、油酸和亚麻酸,人体必需脂肪酸为73.91%。综上所述,盐爪爪种子有益营养成分种类丰富,可作为高蛋白、高粗纤维、富铁功能型食品加工的理想原料。

耕作措施对民勤绿洲区农田土壤团聚体组成及其碳稳定性的影响

【目的】探讨不同耕作措施对民勤绿洲区农田土壤的团聚体组成及有机碳稳定性的影响,以期为开展民勤绿洲区农田土壤抗蚀性研究、促进绿洲区农田土壤资源的可持续利用提供理论依据。【方法】依托民勤绿洲区的长期定位试验,以自然撂荒地为对照(CK),研究了免耕(Tn)、少耕(Tm)、深松(Ts)和秋翻(Tf)4种耕作措施对土壤团聚体组成及有机碳稳定性的影响。【结果】(1)土壤团聚体方面,4种耕作措施均显著提高了土壤大团聚体(>0.25 mm)的含量,其中Tm处理的土壤大团聚体含量最高,在0~20 cm土层较Tn、Ts、Tf和CK显著增加了9.39%、11.38%、6.09%和35.41%,在20~40 cm土层较Tn和CK显著增加了13.74%和38.65%。同时,Tm、Ts和Tf处理也显著提高了0~20 cm和20~40 cm土层土壤团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)。(2)土壤有机碳稳定性方面,4种耕作措施均显著提高了各土层不同粒级团聚体的有机碳含量和碳累积矿化量。其中Tn处理的有机碳含量最高,在0~20 cm和20~40 cm土层分别较Ts、Tf、CK显著增加了18.58%、39.53%、58.40%和40.08%、22.84%、60.93%,且随着粒级的减小和土壤深度的加深而减少。另外,除<0.25 mm粒级团聚体外,Tn处理的有机碳累积矿化量也显著高于CK。同时,4种耕作措施显著降低了微团聚体(<0.25 mm)的有机碳贡献率,Tn、Tm、Ts和Tf处理较CK显著降低了0~20 cm土层微团聚体(<0.25 mm)的有机碳贡献率32.89%、49.37%、26.61%、38.88%。【结论】耕作措施可以促进耕层土壤团聚体的形成,增加土壤团聚体的稳定性。其中,免耕和少耕能够减少机械的破坏作用,提高各土层及表层土壤大团聚体的有机碳含量,免耕更利于有机碳的固定,少耕更利于土壤团聚体的结构稳定性。综合分析,免耕和少耕可作为民勤绿洲区农田最适宜的土壤耕作措施。

21世纪交叉学科的新方向:气候变化与重大疫情监测预警

1前言学科交叉已成为当代科技进步新的源泉。如何促进学科综合交叉融合,是世界各国科研机构面临着一个共同难题。学科交叉能够汇集源泉,形成新的研究思路和创新方向,尤其在迫切需要技术进步的新时代,必须大力推动学科交叉研究。气候变化造成病毒跨物种传播风险增加,人类生命健康面临严重威胁,甚至阻碍了社会发展进程。气候变化通过多种复杂路径。