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基于GRACE数据的中国区域地下水储量变化研究

基于GRACE数据的中国区域地下水储量变化研究

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作者：邵春秀河南理工大学

学位级别：硕士

地下水是水资源的重要组成部分,对人类生存发展、维持生态系统健康发挥着重要作用。中国是世界上开采地下水较多的国家,全国总供水量的20%取自地下水。近年来,中国局部地区地下水储量迅速下降导致的地下水枯竭已成为威胁国家水资源安全... 详细信息

地下水是水资源的重要组成部分,对人类生存发展、维持生态系统健康发挥着重要作用。中国是世界上开采地下水较多的国家,全国总供水量的20%取自地下水。近年来,中国局部地区地下水储量迅速下降导致的地下水枯竭已成为威胁国家水资源安全的主要因素,地下水短缺问题己成为各界关注的热点问题。探究中国区域地下水储量的时空演变特征及其与影响因素的关系可对合理开发利用地下水资源提供理论支撑。本文通过建立水储量平衡方程来实现对研究区域地下水储量变化(gwsa)的反演,即首先利用GRACE卫星数据反演2003-2016年研究区域(新疆、西藏、内蒙古、华北平原、华南、东北)的陆地水储量变化(TWSA),并通过扣除煤炭开采引起的区域质量变化,以提高TWSA的反演精度,然后结合GLDAS资料驱动下的Noah、Noah-MP模型的陆面输出,依据水储量平衡方程解算研究区域的gwsa。其中Noah-MP模型通过选择不同的物理参数化方案,进行了四次模拟试验(SIMGM、SIMTOP、Schaake96、BATS)以评估和比较不同参数化方案在各区域的适用性。采用实测地下水位数据对gwsa估算结果进行验证,并依据不同gwsa估算结果与实测地下水位的标准差(SD)、相关系数(R)、均方根误差(RMSE)等指标进行综合评估。最后结合降雨、温度、采煤耗水、工业、农业用水等因素,探讨并分析导致各区域gwsa变化的驱动因素。主要研究成果如下:(1)扣除煤矿开采造成的质量损失后能够提高gwsa反演精度。将煤炭开采引起的区域质量变化转换为等效水高,与TWSA变化总量相比,煤炭开采引起的区域质量变化占比分别达到0.64%、9.29%、24.01%、1.81%、30.69%,是TWSA反演的一个重要误差来源,也是gwsa估算的误差来源。并且研究发现扣除原煤质量后,gwsa估算结果与实测地下水位的相关性均有所提高。(2)依据标准差(SD)、相关系数(R)、均方根误差(RMSE)等指标综合后的结果,能充分发挥不同gwsa结果在不同区域的优越性。其中新疆、西藏、东北区域,结合GLDAS/Noah估算的gwsa方案更优,而在内蒙古、华北平原、华南区域,由Noah-MP中选用Schaake96方案时所估算的gwsa与实测地下水位数据更一致,gwsa估算结果更接近观测值,精度更高。(3)研究区域gwsa的时空变化特征。时间上,2003-2016年间,新疆,华北平原区域gwsa下降趋势较为严重,下降速度分别约为6.24mm/a,10.69mm/a、西藏、内蒙古、东北区域gwsa下降较为缓慢,下降速度分别约为3.33 mm/a、3.24mm/a、0.75mm/a,而华南区域gwsa呈现上升趋势,速度约为4.97mm/a。空间上,新疆西北部、西藏东南部和华北平原中部有明显的下降趋势,其最大下降速率分别达到50.11mm/a、56.24mm/a和33.98mm/a。新疆与西藏交界处、西藏北部、华北平原南部、华南中部、东北的北部处于明显的上升趋势,其最大上升速率分别达到17.90mm/a、21.32mm/a、8.95mm/a、20mm/a、9.88mm/a。(4)农业用水可能是新疆、内蒙古、东北gwsa下降的主要驱动因素。华北平原gwsa下降的主要驱动因素可能是农业及工业对地下水的大量消耗。华南地区gwsa的增加主要是由于降水的补给。与工业、农业用水相比,虽然各区域采煤耗水较少,但对地下水的影响仍不可忽视。本文共有图25幅,表13个,参考文献82篇。

关键词： GRACE GLDAS Noah-MP gwsa 驱动因素

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17号染色体影响杜长大三元杂交猪胴体长的主效位点的精细定位及候选基因研究

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作者：彭颂江西农业大学

学位级别：硕士

众所周知,猪的体型或体尺大小与产肉量关系密切,甚至影响繁殖性能和疾病易感性,因此,体型或体尺性质是重要的经济性状。猪的体型主要受遗传因素控制,具有中度以上的遗传力(h>0.5)。然而,目前人们对猪体型遗传机理的认识还很有限。本研... 详细信息

众所周知,猪的体型或体尺大小与产肉量关系密切,甚至影响繁殖性能和疾病易感性,因此,体型或体尺性质是重要的经济性状。猪的体型主要受遗传因素控制,具有中度以上的遗传力(h>0.5)。然而,目前人们对猪体型遗传机理的认识还很有限。本研究先采用全基因组关联分析方法(GWAS)鉴别主流商品猪杜长大体长的基因位点(QTL),再针对其中效应最大的17号染色体(SSC17)QTL展开精细定位、候选基因研究及转录组分析,以期解析该QTL作用于体型的分子机理。本实验室先后屠宰测定了两批各600多头杜长大三元杂交群体的胴体性状。我们先用猪60K SNP芯片扫描了第一批610头杜长大群体,通过GWAS分析,共检出8个影响胴体直长(CSL)和胴体斜长(CDL)显著关联SNP位点(PC)。然而,用tmhmm软件预测发现该错义突变对蛋白质的结构和理化性质无明显的影响,而且关联分析也未发现该位点对表型有显著影响,所以可以排除它作为因果突变的可能性。为深入分析QTL对骨骼发育的调节作用,我们挑选胴体体长相对长和短两组(5头/组)个体的软骨样进行转录组测序。结果检测到这两组的共有20个差异表达基因(DEG),其中包括BMP2;GO分析发现DEG主要与生长发育过程有关,而且KEGG分析进一步表明DEG在TGF-beta通路中显著富集,因BMP2基因恰好是转化生长因子TGF-beta超家族中的的一员,因此以上结果佐证了BMP2为影响胴体长SSC17 QTL的因果基因。本研究极大地缩短了SSC17 QTL的置信区间,初步确定BMP2为因果基因,并提示该QTL效应是由BMP2基因的调节突变所导致的,为最终鉴别因果突变奠定了重要基础。

关键词： gwsa QTL 精细定位 BMP2 转录组测序因果基因

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