区域尺度陆地生态系统固碳速率和增汇潜力概念框架及其定量认证科学基础

陆地生态系统固碳速率、增汇潜力及其定量认证研究不仅是应对气候变化的急迫需求,更是地球系统碳循环科学研究的核心任务,也是陆地生态系统管理的科学基础。在过去20多年的碳管理实践中发展了许多增汇技术,同时也提出了许多关于陆地生态系统固碳速率和增汇潜力的科学概念、以及碳汇计量和认证的方法。但不同行业、不同学科在各自的科学研究和实践活动中对相关概念的理解存在较大差异,甚至是十分混乱的。本文从陆地生态系统固碳的基本概念出发,系统性地阐述了生态系统固碳量、固碳速率、固碳潜力等相关概念;并根据增汇技术实现的难易程度分析了现实固碳潜力、社会经济固碳潜力、技术固碳潜力和理论固碳潜力、以及《京都议定书》认可的固碳潜力等相关概念;最后阐述了碳汇定量认证、分析和评价的时间连续清查法、空间代替时间参照系法、限制因子分析法等碳汇定量认证方法的科学基础、局限性和不确定性。通过对区域尺度陆地生态系统固碳速率和增汇潜力的概念框架及其定量认证科学基础开展系统性的探讨,期望能够引起中国学术界和相关行业部门的重视,推动碳汇相关概念使用的科学化和碳汇定量认证标准化,为中国固碳速率、增汇潜力的计量、报告、认证和核查方法论和技术体系的建立奠定基础。     

内蒙古阿巴嘎地幔岩捕掳体与岩石圈地幔性质探讨

阿巴嘎地区新生代地幔捕掳体岩性主要为尖晶石二辉橄榄岩,矿物组成有橄榄石(Fo89-91)、单斜辉石(Wo43-49En44-49Fs3-11)、斜方辉石(Wo0.7-2.2En88-91Fs8-11)和铬尖晶石(Cr6#-20)。橄榄岩结构以碎斑结构为主,除此还可见海绵边结构、重结晶结构、粗粒结构和变晶结构,部分橄榄石发育膝折带和伊丁石化现象,这些特征暗示该区地幔经历了较强烈的熔体-岩石圈相互作用和复杂的演化过程。大地构造位置上,阿巴嘎与大兴安岭哈拉哈河-绰尔河及五大连池-科洛同处在兴蒙造山带上,但阿巴嘎表现出与华北克拉通西部北缘相似的热状态及饱满型-过渡型的岩石圈地幔性质,区别于大兴安岭中部具有古老残留的岩石圈地幔,暗示着兴蒙造山带之下的岩石圈地幔存在时空上的不均一性。而这种大尺度岩石圈地幔的不均一性可能与软流圈-岩石圈相互作用程度、上地幔复杂的地质演化及兴蒙造山带内部不同块体的活动强度、时间等性质有关。     

广西合浦烟墩岭火山岩的K-Ar年代学和地球化学初步研究

广西合浦县烟墩岭火山是一座第四纪小型中心式喷发的火山,是我国华南火山在第四纪喷发活动的代表之一。烟墩岭火山岩岩性为粗面玄武岩,Mg~#值(59～69)中等偏高,而钛和碱质成分相对较高。烟墩岭火山岩及周边的烟头岭样品的稀土含量较为稳定,配分型式极其相似,几乎一样,REE 丰度模式呈稍陡的向 HREE 倾斜的轻稀土富集型。它们的微量元素原始地幔配分型式也很相似,暗示有共同的岩浆源区。烟墩岭火山岩的 Ba/Nb 比值变化范围远小于琼北和涠洲岛玄武岩,而 La/Nb 比值三者相近,都是低而稳定,与洋岛玄武岩数值接近,不相容元素 Nb/U-Th 图解也说明烟墩岭火山岩来自于类似于洋岛玄武岩的地幔源区。岩石学和地球化学化学证据都表明,烟墩岭地区火山岩虽不是原生地幔玄武岩浆的喷出物,但只经过低程度演化,未受到强烈的结晶分异的影响,也未受到地壳的混染。其~(87)Sr/~(86)Sr 和~(143)Nd/~(144)Nd 数据变化范围很小,具有低Sr 同位素比值和高 Nd 同位素比值的特点。本文采用火山岩 K-Ar 法测定了烟墩岭火山活动的时代,结合火山岩地质特征和前人资料,火山活动时代确定为第四纪早更新世,与北部湾涠洲岛早期火山活动及琼北早更新世多文岭期火山活动时代大致相当。     

夏季北极海冰激发的500hPa遥相关型

本文应用统计方法,分析7月、8月北极海冰与北半球500hPa位势高度场的相关场,7月、8月500hPa基点相关图,多冰年与少冰年的1000—500hPa厚度差图等,得到如下结论: 夏季极冰冷源的存在,可激发北半球大气产生遥相关型,这种遥相关型可以看成二维Rossby波列,具有相当正压结构,在西风带中沿着固定的波导自高纬向低纬分布,从而影响北美的环流和天气。表现为极冰偏多年份,极涡加强而偏心,加拿大高压脊和北美大槽亦同时加强;反之,极冰偏少年份,上述系统均减弱。     

中国区域陆地生态系统碳收支综合研究的科技需求与重要科学问题

陆地生态系统碳收支及其循环过程机制研究一直是全球气候变化的成因分析、变化趋势预测、减缓和适应对策分析等领域的热点,受到科技界和国际社会的广泛关注。本文在简要回顾中国陆地生态系统碳收支及其循环过程研究领域的发展历史,总结各个发展阶段主要特征的基础上,讨论了开展中国区域陆地生态系统碳收支综合研究的科技需求和社会需求,评述了中国在相关领域研究中存在的主要问题,探讨了当前的科学研究前沿领域及其关键科学问题。本文指出,现阶段中国开展区域尺度陆地生态系统碳收支及其循环过程机制综合研究工作不仅是提升中国生态系统生态学、地球系统科学与全球变化科学的创新能力的科技发展需求,更是中国参与应对全球气候变化国际合作、改进生态系统管理、保障生态安全的社会经济发展需求。同时还指出,中国现阶段在该领域的研究工作还缺乏各类生态系统碳收支的实际调查数据,缺乏国家尺度碳收支科学数据的整合,缺乏可用于碳收支计量与综合评估的模型工具,也没有形成国家层次的碳源汇计量、评估、认证及决策分析信息系统平台。本文通过国内外科技发展的分析认为,中国在该领域的研究工作,应在大力发展陆地生态系统碳收支和碳汇功能的定量监测、评价和认证的方法与技术基础上,重点关注并前瞻性地开展陆地生态系统碳-氮-水循环过程耦合关系及其对全球气候变化的响应与适应、碳-氮-磷生态化学计量学特征及其环境影响、碳-氮-水耦合循环过程的生物调控机制等前沿领域,以提高中国生态系统与全球变化科学研究水平,为国家的生态系统与温室气体管理提供基础理论、科学知识和先进技术的储备。     

区域尺度陆地生态系统碳增汇途径及其可行性分析

如何实现区域陆地生态系统碳增汇（carbon sequestration）、如何科学地评估/认证其碳汇效应,目前仍是一个颇具争议的科学问题。本文探讨了区域陆地生态系统碳增汇途径,并对现阶段中国陆地生态系统主要人为管理措施的碳汇效应进行了定性评价。从技术和经济可行性看,许多人为管理措施均具有较明显的碳汇效应;但在确定技术或经济投入规模时,应充分考虑特定人为管理措施下生态系统碳增汇的特征曲线,合理地控制投入,实现人为管理措施碳增汇效应最优化。此外,基于定性评价结果,本文分别针对森林、草地、农田和湿地生态系统提出了行之有效的碳汇管理措施。建议相关科学家围绕这些已较大面积推广的管理措施,深入研究其碳收支过程及其机理,尽快提出科学的、可验证的碳增汇认证方法,为科学地评估中国陆地生态系统碳汇功能提供理论依据。     

龙须菜UDP-葡萄糖焦磷酸化酶基因的克隆及其表达与琼胶产量的关系

对红藻龙须菜(Gracilarialei maneiformis)UDP葡萄糖焦磷酸化酶(UGPase)基因的表达与不同藻株中藻体琼胶产量之间的相关性进行研究。通过PCR扩增的方法得到了龙须菜UGPase的基因序列。该基因cDNA序列的全长为2 200 bp,开放阅读框1 485 bp,编码494个氨基酸;龙须菜UGPase基因的氨基酸序列与其它物种的UGPase氨基酸序列相似性较高;该基因是单拷贝的,缺乏内含子;具有特殊的加尾信号。利用荧光实时定量PCR的方法检测UGPase基因相对表达量。结果表明,该基因的表达与琼胶含量存在显著相关性,即在高琼胶组藻株中的表达量显著高于低琼胶组藻株,对琼胶含量高低具有指示作用,显示了在产业化应用中的潜能。     

单环刺螠纤溶酶Ⅱ的基因克隆

单环刺螠纤溶酶(UFE)是由本实验室分离纯化出的1组包括4个分子量组分的纤溶酶,各个组分均有提高受试机体继发性纤溶活性的能力,并具有显著的抗凝活性和纤溶活性以及较好的生物安全性。根据该纤溶酶Ⅱ的N-末端氨基酸序列设计简并引物,通过3-’RACE PCR获得该组分蛋白质的部分编码序列,进一步通过5-’RACE PCR获得单环刺螠纤溶酶基因全长cDNA编码序列906 bp,其中开放阅读框795 bp。该基因全长cDNA BLASTx比对结果表明,其编码产物与丝氨酸蛋白酶家族成员具有较高的同源性,通过PROSITE的ScanProsite软件分析得出,该蛋白质含有1个trypsindomain(第32-264位),在NCBI的CDD数据库中分析结果显示该酶是1种胰蛋白酶样丝氨酸蛋白酶。     

白头山火山公元1199/1200年喷发的火山气体总量估算及其意义

在较系统地研究了白头山火山公元１１９９／１２００年喷发物的基础上，利用“岩石学方法”（Ｐｅｔｒｏｌｏｇｉｃ ｍｅｔｈｏｄ），估算出此次喷发向大气圈输送了１０９．８８ × １０～６ｔ ＨＣｌ，１９６．８０×１０～６ｔＨＦ，１４７７．８４×１０～６ｔＨ２Ｏ蒸汽，２３．１４×１０～６ｔＳＯ２和３５．４３×１０～６ｔＨ２ＳＯ４气溶胶．如此大量的火山气体及气溶胶进入大气圈直至平流层，可能会造成气候与环境改变．     

城市地表温度与NDVI空间相关性的尺度效应

城市地表温度与NDVI的空间相关性已被广泛研究,但是其尺度效应常常被忽略,给研究结果带来不确定性。本文以郑州市为例,基于四幅Landsat8影像,经辐射传导法反演地表温度(LST),运用半变异函数识别地表温度的空间相关性分析尺度,并结合空间相关指数Moran's I,从多尺度、多季节、多邻接范围3个方面对地表温度与植被覆盖的空间相关性的尺度效应进行了探讨,结果表明：①LST和NDVI的单变量空间自相关和双变量空间相关尺度均在300 m左右;②300 m相关尺度内,单变量空间自相关性存在显著尺度效应,相比之下双变量空间相关性尺度效应较为微弱;③LST和NDVI的单变量空间自相关性和双变量空间相关性尺度效应均表现出明显的季节差异;④随着邻接范围增大,LST和NDVI的空间自相关性减弱,尺度效应更明显。因此度量LST和NDVI的空间相关性要考虑时空尺度效应,本文研究结果有助于进一步认识LST和NDVI间空间相关性的尺度效应。