草原生态系统模式中参数不确定性导致的模拟结果不确定性研究

基于五变量草原生态系统理论模式,应用与参数有关的条件非线性最优扰动(CNOP-P)方法,探讨了由参数不确定性导致的草原生态系统模式模拟结果的不确定性问题。参数的不确定性可能来源于观测和（或）对物理过程描述等的不确定性。选取了五变量草原生态系统模式中具有物理意义的32个模式参数进行数值试验。试验结果表明,对所考察的32个模式参数,在一定的不确定性和给定的优化时刻范围内,单独优化每个参数所得CNOP-Ps的联合模态与同时优化32个参数所得CNOP-P的模态并不相同。比较了上述两类参数误差以及随机参数误差对草原生态系统模拟的差异。随机参数误差与上述优化方法所得参数误差的不确定性范围大小相同。数值结果表明,同时优化32个参数所得 CNOP-P 类型参数误差使得草原生态系统模拟的不确定性程度最大。这种影响表现在使得草原生态系统转变为沙漠生态系统,或者使得草原生态系统转变为具有更多生草量的草原生态系统。上述数值结果不依赖于优化时间和参数不确定性程度的大小。这些数值结果建议我们应当考虑多参数的非线性相互作用来研究草原生态系统模式模拟的不确定性问题,并且揭示出CNOP-P方法是讨论上述问题的一个有用的工具。     

国产高分数据在草原露天煤矿植被监测中的应用

利用高分一号卫星数据建立小尺度CASA－NPP估算模型,反演及监测草原露天煤矿区草地NPP空间分布格局,以及煤矿区内部复垦植被的NPP与表层土壤之间的关系。利用归一化植被指数、归一化水体指数等获取CASA模型有效光辐射参数、水分胁迫系数等,从而简化并改进小尺度CASA模型,遥感反演数据与实测样点数据拟合度达到0．94。结果表明,该模型能够高精度地完成小区域NPP估测。从利用CASA模型反演得到的NPP空间格局可以看出,这一地区的植被退化以采矿、放牧等人类活动为主导,原地貌区域围栏的典型草甸草原NPP在300～400 gC／m2· yr 之间,高于放牧区域 NPP,矿区内 NPP 空间变化显著,矿区内部 NPP 低于100 gC／m2· yr,明显低于周边原地貌地区。对于矿区复垦排土场区域,复垦年限和表土的养分是决定植被生长和NPP的主要因素。研究得出国产高分卫星数据可以高精度地完成小尺度NPP的估测,从而为其在草原地区以及矿山环境中监测提供了研究基础。     

中国晚前寒武纪的宏体化石概观

本文综述了目前中国晚前寒武纪地层中所发现的宏体化石,从18亿年起直到6亿年左右。蓟县剖面高于庄组(14亿年)中发现Grypanta等大化石,再次证明生物演化大阶段的世界性。包括后生动物实体化石在内的淮南生物群可能是前冰期的,也就是先伊迪卡拉期的。震旦纪晚期的西陵峡生物群,现有伊迪卡拉期的典型分子,又有丰富的蠕虫管和高级的红藻、绿藻类。蠕虫管的大量出现预告了带硬部动物时代的到来。     

若尔盖高原全新世气候序列的类脂分子化石记录*

基于可靠的年代标尺,结合青藏高原泥炭沉积剖面的有机碳、孢粉等相关资料,首次在该区利用类脂分子化石指标建立了全新世以来的气候与环境演化序列。结果表明,正构烷烃、脂肪酸和脂肪醇等类脂分子化石指标存有意义的规律性变化。其中,反映低等菌藻生物和高等植物相对变化的轻组分与重组分之比L/H以及平均碳链长度ACL具有很好的古气候意义,即L/H高,ACL低,指示气候偏暖湿;L/H低,ACL高,指示气候偏干冷。各个类脂分子化石指标记录的气候信息在细节上具有一定的差异,可能是不同类脂物分子的地球化学行为和生物组成结构的不同以及对气候因素温湿组合变化响应各异的体现。同时,也较好地揭示了类脂分子化石具有自己的敏感性,在细节上较传统的有机碳指标在记录气候信息上更为敏感。该研究进一步突出了这些泥炭类脂分子化石在第四纪研究中的重要地位和应用潜力。     

若尔盖45年来的气候变化特征及其对当地生态环境的影响

草地退化、土地沙化等问题已成为若尔盖地区突出的环境问题之一。本文分析了若尔盖地区1957年以来的气候变化特征以及对当地生态环境的影响。结果表明,若尔盖地区多年平均气温呈明显升高的变化趋势,以每10年约0．23℃的倾向率增高,各季节气温也呈上升趋势,其中秋季（9～11月）和冬季（12～莅年2月）气温上升更加明显;多年平均降水量呈略有减少之势,降水倾向率为每10年减少1．75mm。其中,春季（3～5月）和秋季降水量呈现出逐年下降的趋势,秋季降水减少的趋势更明显一些,而夏季（6～8月）和冬季降水量却表现出逐年增多的趋势。受气候变暖趋干的影响,该区冻土环境和植被发生变化,土地沙化、草地严重退化等生态环境问题对当地的社会经济与环境发展产生了重要影响。     

若尔盖沼泽湿地的萎缩机制

1960年以来,若尔盖沼泽湿地的快速萎缩严重影响黄河上游水量补给和当地湿地生态系统,但其机制尚不清晰。基于2010—2013年野外调查、气象水文资料和遥感影像,分析若尔盖沼泽退化的主要原因与机制。尽管气温的缓慢升高,但降水量并未减少,考虑到沼泽的季节性特征,气候变暖对沼泽萎缩影响相当有限,但不是主要原因。经遥感判读和统计,共识别现有920 km的人工渠道,其疏干的沼泽面积约648.3 km2,占总萎缩面积的27%。人工开渠作为强烈的人类活动干扰,是若尔盖沼泽快速萎缩的重要原因。自然水系的溯源侵蚀长期疏干沼泽、降低地下水水位和放射状地向沼泽内部切穿是沼泽萎缩的重要机制。人工开渠连通自然水系强化沼泽内河床下切和排水作用。     

若尔盖湿地潜在蒸散量演变特征及影响因素分析

蒸散发是湿地水文过程重要组成部分,影响着湿地的水文生态系统。以若尔盖湿地为研究区,基于湿地及其周边6个气象站1963—2013年逐日气象观测资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式估算了站点与湿地的潜在蒸散量(ET0),并分别从趋势性、突变性以及周期性角度分析了ET0的时空演变特征,进一步探讨了ET0与其主要影响因素的关系。结果表明,若尔盖湿地季节和年际ET0在时间尺度上均表现出增加的趋势,其中夏、秋季和年际尺度下,增加非常显著;在空间尺度上,表现出不同程度的增加趋势,其中增加非常显著的地区,在秋季表现为整个区域,年际尺度下则贯穿于整个东、西部;同时,若尔盖湿地呈现出较为明显的暖干化的趋势。春、冬季和年尺度ET0的突变年份均为2002年,而夏季和秋季则分别在1988年和1997年左右发生突变;春、夏、秋季以及年际尺度下,ET0变化的第一主周期可能为28年,冬季则为22年;此外,春、秋、冬季以及年尺度下,ET0的第一影响要素以温度为主,夏季则为日照时数。不同站点间,以冬季若尔盖和红原站最为突出,相对湿度为ET0的第一主要影响因素。研究以期为进一步探讨若尔盖湿地气候与生态环境的变化提供科学依据。     

丛枝菌根真菌与沙棘对露天矿排土场的联合改良效应

我国东部草原露天矿区土壤瘠薄,草场退化严重,生态恢复难度大。针对露天矿排土场的特殊环境,研究丛枝菌根真菌与沙棘的共生状况以及菌根对沙棘根系发育的影响和对排土场土壤的改良效应。试验发现,接菌组(+M)沙棘的株高和冠幅比对照组处理(CK)分别提高了20%和21%,+M的根长和根体积分别为CK的1.46倍和1.97倍;+M中沙棘根际土中的易提取球囊霉素含量为3.22 mg/g,显著高于CK的2.16 mg/g;+M的磷酸酶活性是CK的1.76倍,速效磷含量也有相似变化规律。研究结果表明,利用微生物促进露天矿排土场的土壤改良及生态恢复具有较强的可行性,对矿区生态系统的恢复具有重要意义。      

两个时期若尔盖高原沼泽湿地景观格局的对比研究

以若尔盖高原为研究区,选择1977年的Landsat MSS影像、2007年的Landsat TM影像和研究区90m分辨率的数字地形图为数据源,利用景观生态学方法及遥感和地理信息系统技术,对若尔盖高原1977年和2007年两个时期的沼泽湿地(包括沼泽和沼泽化草甸)景观格局进行了对比研究。结果显示,与1977年相比,2007年研究区沼泽与沼泽化草甸的面积比(沼泽面积/沼泽化草甸面积)发生了明显变化,沼泽与沼泽化草甸的面积比由1977年的1/3减少到2007年的1/7;2007年沼泽面积明显减少,其面积只占沼泽湿地总面积的13%;两个时期,研究区沼泽湿地景观都集中连片分布,聚集度均高于90;与1977年相比,2007年沼泽湿地景观的斑块数减少,景观类型趋于单一,而平均斑块面积和聚集度都在增加;研究区沼泽湿地90%以上分布在坡度小于5°的空间范围内,随着坡度的增大,沼泽湿地的退化程度显著增高;与1977年相比,2007年研究区沼泽湿地景观分布质心发生了一定的空间位移,沼泽质心向西南偏移了3.88km,沼泽化草甸质心向东北偏移了12.35km。     

东北草原区产草量和载畜平衡的遥感估算

基于国内外相关研究进展,结合国家农业部草原遥感监测相关任务,依托大量的草原地面样方数据源,开展了东北草原区产草量和载畜平衡的遥感估算研究。主要结论有:(1)指数模型是进行草原区产草量遥感估算的优化模型,模型的估产精度达到80%以上;(2)2007年东北草原鲜产草量总计16916万吨,折合干草5094万吨;鲜重单产为4562kg/ha,折合成干重单产为1374kg/ha;(3)2007年东北草原区75%以上的牧区和半牧区县(旗)牲畜超载,牧区载畜平衡指标为32.23%,半牧区载畜平衡指标为48.51%。本文可为东北草原区的畜牧业发展规划提供科学依据。