Base cation concentrations in forest litter and topsoil have different responses to climate and tree species along elevational gradients

The forest litter is an essential reservoir of nutrients in forests, supplying a large part of absorbable base cations(BC) to topsoil, and facilitating plant growth within litter-soil system. To characterize elevational patterns of base cation concentrations in the forest litter and topsoil, and explore the effects of climate and tree species, we measured microclimate and collected the forest litter and topsoil(0-10 cm) samples across an elevational range of more than 2000 m(1243 ～ 3316 m a.s.l.),and analyzed the concentrations of BC in laboratory. Results showed that: 1) litter Ca concentration displayed a hump-shaped pattern along the elevational gradients, but litter K and Mg showed saddle-shaped patterns. Soil Ca concentration increased with elevation, while soil K and Mg had no significant changes. 2) Ca concentration in the forest litter under aspen(Populus davidiana) was significantly higher than that in all other species, but in topsoil, Ca concentration was higher under coniferous larch and fir(Larix chinensis and Abies fargesii). Litter K and Mg concentrations was higher under coniferous larch and fir, whereas there were nosignificant differences among tree species in the concentrations of K and Mg in topsoil. 3) Climatic factors including mean annual temperature(MAT), growing season precipitation(GSP) and non-growing season precipitation(NGSP) determined BC concentrations in the forest litter and topsoil. Soil C/N and C/P also influenced BC cycling between litter and soil. Observation along elevations within different tree species implies that above-ground tree species can redistribute below-ground cations, and this process is profoundly impacted by climate. Litter and soil Ca, K and Mg with different responses to environmental variables depend on their soluble capacity and mobile ability.     

路基煤矸石填料土-水特征曲线试验研究

煤矸石作为煤层开采和洗选过程中产生的废弃料，常用于路基填筑。压实的路基煤矸石填料存在双孔隙群结构，其土-水特征曲线（SWCC）具有双台阶现象。而SWCC与土体非饱和渗透系数密切相关，对路基内部水分运移以及路基长期累积变形有重要影响。为了探究压实度、粉粒含量、最大颗粒粒径对双台阶SWCC的影响，对路基煤矸石填料进行了一系列压力板试验，并采用描述双台阶SWCC的Bi-V-G公式拟合实测SWCC，分析了模型参数变化规律。试验结果表明，粉粒含量为5%时，不同压实度试样SWCC均存在双台阶现象；粉粒含量为50%时，随着压实度增大，试样SWCC由双台阶形过渡为单台阶形，在0.90和0.95压实度之间存在一个界限值，双台阶现象消失；增大压实度、提高粉粒含量或减小最大颗粒粒径，均会使SWCC台阶高差减小。随着压实度增大或粉粒含量提高，模型参数 、 （与进气值有关的参数）和 、 （与排水程度有关的参数）值均逐渐减小，试样大、小孔隙部分均进气值增大，持水能力提高。     

地理科学与资源研究所80年回顾及展望

2020年中国科学院地理科学与资源研究所建所80周年。回眸80年,从1940年重庆北碚成立的中国地理研究所,到1953年重新组建的中国科学院地理研究所和1956年成立的中国科学院自然资源综合考察委员会,再到1999年地理研究所和自然资源综合考察委员会整合形成现在的地理科学与资源研究所,几经变迁,历经三代人努力,研究所始终如一,求真务实,开拓进取,推动着地理科学与资源科学的创新发展,为国家建设发展和生态文明进步做出了重要贡献。适逢建所80周年,本文回顾地理资源所发展历程,总结取得的重要科研成果,并展望未来发展。     

自然资源综合考察与资源科学综合研究

中华人民共和国成立以来,中国的资源科学研究在自然资源考察的基础上形成了一门综合性的学科体系。本文系统总结中国资源科学从自然资源综合考察到资源科学综合研究的发展历程,大致可划分为自然资源综合考察初期（20世纪50—60年代）、区域资源综合科学考察与资源科学研究时期（20世纪70—80年代）、资源科学学科体系的形成与发展时期（20世纪90年代—2000年）及现代资源科学迈向新发展时期（21世纪以来）等4个阶段,促进了中国自然资源的考察和开发利用事业不断向前发展,对中国资源科学形成与发展影响深远。当下面向生态文明建设和美丽中国建设两个国家先进发展需求,资源科学研究要以史为鉴,推陈出新,不断丰富学科的新概念、新知识与新方法,促进资源科学的蓬勃发展。     

Regeneration and utilization of nutrients during collapse of a <Emphasis Type="Italic">Mesodinium rubrum</Emphasis> red tide and its influence on phytoplankton species composition

High-biomass red tides occur frequently in some semi-enclosed bays of Hong Kong where ambient nutrients are not high enough to support such a high phytoplankton biomass. These high-biomass red tides release massive inorganic nutrients into local waters during their collapse. We hypothesized that the massive inorganic nutrients released from the collapse of red tides would fuel growth of other phytoplankton species. This could influence phytoplankton species composition. We tested the hypothesis using a red tide event caused by Mesodinium rubrum (M. rubrum) in a semi-enclosed bay, Port Shelter. The red tide patch had a cell density as high as 5.0×10⁵ cells L^?1, and high chlorophyll a (63.71 μg L^?1). Ambient inorganic nutrients (nitrate: \(\rm{NO}_3^-\), ammonium: \(\rm{NH}_4^+\), phosphate: \(\rm{PO}_4^{3-}\), silicate: \(\rm{SiO}_4^{3-}\)) were low both in the red tide patch and the non-red-tide patch (clear waters outside the red tide patch). Nutrient addition experiments were conducted by adding all the inorganic nutrients to water samples from the two patches followed by incubation for 9 days. The results showed that the addition of inorganic nutrients did not sustain high M. rubrum cell density, which collapsed after day 1, and did not drive M. rubrum in the non-red-tide patch sample to the same high-cell density in the red tide patch sample. This confirmed that nutrients were not the driving factor for the formation of this red tide event, or for its collapse. The death of M. rubrum after day 1 released high concentrations of \(\rm{NO}_3^-\), \(\rm{PO}_4^{3-}\), \(\rm{SiO}_4^{3-}\), \(\rm{NH}_4^+\), and urea. Bacterial abundance and heterotrophic activity increased, reaching the highest on day 3 or 4, and decreased as cell density of M. rubrum declined. The released nutrients stimulated growth of diatoms, such as Chaetoceros affinis var. circinalis, Thalassiothrix frauenfeldii, and Nitzschia sp., particularly with additions of \(\rm{SiO}_4^{3-}\) treatments, and other species. These results demonstrated that initiation of M. rubrum red tides in the bay was not directly driven by nutrients. However, the massive inorganic nutrients released from the collapse of the red tide could induce a second bloom in low-ambient nutrient water, influencing phytoplankton species composition.     

景电灌区移民对祁连山植被恢复的相对生态价值

近些年来，生态系统的服务价值研究已成为生态学以及生态经济学领域中的一个热点问题。祁连山被称为伸进西北干旱区的一座湿岛，在我国“一带一路”建设中占有重要地位。景电灌区兴建以来从祁连山移出了大量农牧民。那么，景电灌区移民对祁连山植被恢复的生态价值如何呢？以景电灌区移民涉及到的祁连山东端景泰、古浪、天祝3县山区为研究区，用价值工程方法对从祁连山区向景电灌区移民退耕退牧还林还草的生态价值做了分析，并与模型因子当量法的计算结果进行了比较。结果表明：祁连山向景电灌区移民退耕退牧还林还草总的生态价值为37.458 1×10⁸元。其中，退耕还林还草的生态价值为37.438 6×0⁸元，退牧后草场植被盖度增加的生态价值为194.79×104元。计算结果为用COSTANZA和谢高地模型因子当量法计算得的祁连山向景电灌区移民退耕退牧还林还草总的生态服务价值40.054 0×0⁸元的93.52%。两种方法计算结果祁连山向景电灌区移民退耕退牧还林还草总的生态价值为景电工程年总成本1.45×0⁸元的25.8~27.6倍。两种计算结果一致表明，景电灌区生态移民对祁连山植被恢复的生态价值十分突出。由此也可以看出，COSTANZA和谢高地模型因子当量法适用于祁连山的生态服务价值分析。     

陇中黄土高原丘陵沟壑区不同植被恢复模式下次降雨产流产沙特征

基于甘肃省清水县汤峪河径流小区2015—2017年的观测数据,研究不同植被恢复模式条件下坡面次降雨入渗、产流产沙特征。结果表明：不同植被恢复模式条件下的土壤入渗量与降雨强度呈二次函数关系,存在入渗量达到最大值的临界降雨强度。入渗速率与降雨历时可以用幂函数关系表达,符合考斯恰可夫入渗模型。不同植被恢复模式条件下的产流率在0.003 3~0.003 6 mm·min^-1之间,相对裸地的减流率为54%~58%。产流率与降雨强度之间呈二次函数关系（R²>0.88）,产流率的主要影响因素是降雨强度。径流含沙量平均值乔灌混合区（3.13 g·L^-1）>灌木林（2.95 g·L^-1）>乔木林（2.79 g·L^-1）>草地（2.58 g·L^-1）,径流含沙量与降雨强度呈线性递增函数关系。裸地的产沙量显著高于各植被小区（P<0.05）,是各植被小区的43~57倍,各植被小区的减沙率在93%~94%之间,减沙效益高于其减流效益。各植被坡面土壤流失量与降雨侵蚀力呈线性递增函数关系;产流率与侵蚀产沙率之间呈极显著正相关关系（P<0.01）,二者间可采用二次函数关系表达。本研究成果可为黄土高原丘陵沟壑区水土保持优化配置提供理论依据。     

“地理素养与测绘技能”双驱动的GIS专业大学生创新能力培养模式的探索

在信息技术快速发展和万众创新、大众创业的时代背景下，创新与创新人才已成为国家发展的重要推动力，创新教育和创新人才培养成为高校的重要任务。本文以武汉大学地理信息科学（GIS）专业为例，结合专业特点和优势，探索了"地理素养、测绘技能"驱动下的GIS专业大学生创新能力的培养模式和"厚基础、重知识、强技能"的贯通式培养途径。围绕创新人才培养和成长的内在因素和外部条件，从人才培养方案与课程体系、创新型教师团队与新型教学方法、教学科研创新平台与创新条件、创新人才发展评价与激励机制等4个方面开展了创新型发展探索。结合实践表明，本模式取得了显著的创新成果，产生了良好的示范辐射作用。     

辽宁地震前兆台网观测数据跟踪分析探讨

地震前兆台网跟踪分析工作的展开,推进前兆台网从观测向观测、应用并重的转变,强化观测数据质量产出,发挥其观测数据在震情监视、地震会商中的作用,使监测与预报更好的结合,有利于服务地震监测和科学研究。统计了2014年以来的前兆跟踪分析不明原因数据资料和预报研究中心地震会商数据资料,通过对比研究,试图探索跟踪分析新的数据记录方式。     

南海北部东沙天然气水合物区浮游植物生物量和生产力粒级结构特征及其环境影响分析

本文讨论了2013年5月南海东沙天然气水合物区浮游植物生物量和生产力粒级结构特征及其环境影响因素。结果表明，研究海域表现出典型的低营养盐、低叶绿素a、低生产力特征，浮游植物叶绿素a和初级生产力具有明显的次表层最大值现象。东沙海域生物量和初级生产力粒级结构差异性显著，从生物量和生产力贡献度来看，表现为微微型浮游植物> 微型浮游植物> 小型浮游植物。生物量的垂直分布结果表明，春季不同粒级类群浮游植物在真光层内的分布存在明显不同，比如小型浮游植物在真光层内分布较均匀；微型浮游植物则主要分布于近表层或真光层中部，而微微型浮游植物则主要分布于真光层中部和底部。微微型浮游植物在纬度较低的热带贫营养海区之所以能够占主导优势，最主要的原因是其极小的细胞体积和较大的表面积使其有利于营养竞争。相关性分析表明，南海东沙浮游植物各粒级生物量与温度、pH显著正相关，与硅酸盐、磷酸盐显著负相关；浮游植物各粒级生产力与温度显著正相关，与盐度、磷酸盐显著负相关。磷酸盐含量是影响东沙海域浮游植物粒级结构差异的重要因素之一，同时，光辐照度和水体的真光层深度对东沙天然气水合物区不同粒径浮游植物的垂直分布起着更为重要的调控作用。