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华北北纬38°带极端强降水氢氧稳定同位素特征与水汽来源的关系

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地理研究 2024年第5期43卷 1288-1303页

作者：张一杨丽虎王仕琴檀康达郑文波曹建生沈彦俊孙宏勇中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/中国科学院农业水资源重点实验室/河北省节水农业重点实验室石家庄050022 中国科学院大学北京100049 中国科学院地理科学与资源研究所/陆地水循环及地表过程重点实验室北京100101

华北北纬38°带是华北地区的重要农业区,降水是区域地下水的主要补给源。近年来,极端强降水频率增加改变了地下水补给方式,明确极端强降水氢氧稳定同位素特征及其水汽来源对于深入认识区域水循环特征具有重要意义。本研究基于2016年1月... 详细信息

华北北纬38°带是华北地区的重要农业区,降水是区域地下水的主要补给源。近年来,极端强降水频率增加改变了地下水补给方式,明确极端强降水氢氧稳定同位素特征及其水汽来源对于深入认识区域水循环特征具有重要意义。本研究基于2016年1月至2021年12月华北北纬38°带的1个山区站点(太行山站)和2个平原区站点(栾城站和南皮站)降水样品采集,采用相关分析和HYSPLIT模型,揭示了研究区极端强降水δ2H和δ18O的时空分布特征与水汽来源的关系。结果表明:降水氢氧稳定同位素呈现丰水年贫化的年际特征,雨季富集、旱季贫化的季节性变化特征,极端强降水同位素最为贫化(-105.7‰~-39.1‰,-14.6‰~-5.7‰)。大气降水同位素关系表明位于山前平原的栾城站斜率和截距最小,蒸发作用最强。HYSPLIT模型结果表明,太行山站极端强降水水汽主要来自于东南季风和西南季风水汽,而栾城站和南皮站极端强降水水汽主要来自于西风水汽和东南季风水汽,西南季风水汽比例增加(16.67%~58.33%)是导致山区极端强降水同位素比平原区贫化的主要原因。水汽来源的差异导致研究区2021年“7·21”极端强降水事件δ18O值高于2016年“7·19”极端强降水事件。上述认识可为华北北纬38°带大气环流和水文循环过程研究提供基础。

关键词：华北北纬38°带极端强降水氢氧稳定同位素 HYSPLIT模型水汽来源

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藏东南地区的河流水文研究:进展与挑战

科学通报 2024年第3期69卷 394-413页

作者：余国安岳蓬胜张晨笛李志威侯伟鹏中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地水循环及地表过程重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室武汉430072

西藏自治区东南部地区(简称藏东南)是青藏高原的降水、产流和产输沙高值区,也是高原气候变化的敏感区,其河流水文过程不但受气候变化影响,还与区域植被、冰川、积雪、冻土、冰湖等下垫面变化和偶发自然地质灾害事件密切相关.深入认识藏... 详细信息

西藏自治区东南部地区(简称藏东南)是青藏高原的降水、产流和产输沙高值区,也是高原气候变化的敏感区,其河流水文过程不但受气候变化影响,还与区域植被、冰川、积雪、冻土、冰湖等下垫面变化和偶发自然地质灾害事件密切相关.深入认识藏东南地区河流水文特征、径流/泥沙产输机制和主要影响因子,明晰全球气候变化大背景下水文情势变化和未来趋势,对于区域水能及水资源合理开发利用、工程安全和长期运行,以及泥石流、山洪等自然灾害的科学防控,具有重要的科学价值和实践意义.新中国成立以来(尤其近50年来),通过青藏高原科考等野外综合科学考察和几代科学工作者的不懈努力,对藏东南地区的气候、水文、自然地理、地质地貌等开展了较为系统的调查分析和研究.本文梳理总结了藏东南河流水文研究的主要进展,包括区域气候变化及其影响、径流泥沙特征及变化等,并探讨目前研究面临的主要挑战和未来应加强的若干方面.藏东南地区的野外气象及水文监测依然薄弱,实测数据资料匮乏,这是未来区域河流水文研究应着力克服和解决的基础问题.

关键词：藏东南气候变化下垫面变化地质灾害径流泥沙

镍同位素在高温岩浆系统中的研究进展和矿床学应用

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岩石学报 2024年第6期40卷 1959-1971页

作者：张泽薛胜超唐冬梅王路阳王晓曼田洪庆张瑞麟中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

Ni同位素在高温岩浆系统中被识别出高达4‰的δ60/58 Ni变化范围,打破了传统元素质量数越大同位素分馏相对越小的观点,这种高温岩浆体系中产生的巨大的同位素分馏可能是多个平衡同位素分馏过程叠加和/或动力学分馏导致的,因而也被应用... 详细信息

Ni同位素在高温岩浆系统中被识别出高达4‰的δ60/58 Ni变化范围,打破了传统元素质量数越大同位素分馏相对越小的观点,这种高温岩浆体系中产生的巨大的同位素分馏可能是多个平衡同位素分馏过程叠加和/或动力学分馏导致的,因而也被应用到岩浆铜镍硫化物矿床中。前人对高温岩浆过程Ni同位素分馏机理的认识包括:(1)玄武岩难以代表地幔的Ni同位素组成;(2)地幔部分熔融和壳源物质循环不会产生明显的Ni同位素分馏,地幔交代作用是导致地幔Ni同位素不均一的主要原因;(3)硫化物参与的过程是高温岩浆体系产生Ni同位素变化的主控因素,例如,硫化物的溶解、结晶、熔离以及和硅酸盐岩浆的相互作用。目前Ni同位素在高温地质过程中的研究与应用还处于发展阶段,同位素分馏系数和简约配分函数比等参数有待确定,需要结合更精确的模拟计算和更合理的高温高压实验来解决。查明地幔交代过程中Ni同位素分馏的具体机制,有望精准识别地幔源区的岩石性质和精细交代过程;Ni和Cu同位素的联合应用在岩浆铜镍矿床的金属富集机制和地球动力学环境研究方面显示出巨大潜力。

关键词： Ni同位素同位素分馏地幔交代岩浆铜镍硫化物矿床高温地质过程

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中国生态地理区划更新和优化

地理学报 2024年第1期79卷 3-16页

作者：王芳李炳元田思雨郑度葛全胜中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地表层格局与过程重点实验室北京100101

随着全球气候的持续增暖,中国的气候带和生态地理区域呈现出一定程度的变化。本文在已有生态地理区划方法的基础上,利用1991—2020年641个气象台站气候数据,以及高精度的生态地理要素资料,对中国生态地理区域进行了优化,更新了中国生态... 详细信息

随着全球气候的持续增暖,中国的气候带和生态地理区域呈现出一定程度的变化。本文在已有生态地理区划方法的基础上,利用1991—2020年641个气象台站气候数据,以及高精度的生态地理要素资料,对中国生态地理区域进行了优化,更新了中国生态地理区域图(2023版),将制图比例尺提高至1∶400万。研究结果将中国划分为11个温度带、22个干湿区、50个自然区。与2007版的生态地理区划结果相比,1991—2020年中国生态地理区域的总体格局虽没发生明显变化,但是局部地区的温度带界线、干湿区界线、生态地理区(自然区)界线已经发生了不同程度的变化。首先,温度带的界线变化在东部较明显,特别是长江中下游地区北亚热带和中亚热带之间温度带界线北移较明显;其次,干湿区的界线出现了变动,在第二级地形阶梯的北部半干旱与干旱区的界线有稍微西移,青藏高原上半干旱与半湿润区之间的界线则稍有东南移,都反映半干旱区范围稍有扩大;最后,自然区的界线变化在局地差异较大。本文深化了1991—2020年气候变化和生态地理资料更新对生态地理区域边界变化认识,为指导不同区域生态保护修复工作提供宏观的区域框架。

关键词：气候变化生态地理区划界线变化中国

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横断山区暴雨型山洪灾害发育特征与形成模式

地理学报 2024年第3期79卷 600-616页

作者：李怡帆张晨笛张国涛中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

横断山区是中国山洪灾害发育最集中、灾情最严重的区域之一,也是西南重大工程、美丽乡村建设的重点部署区。然而,现有研究对横断山区的山洪灾害发育特征与形成模式尚缺乏系统梳理和总结,制约了西南山区防洪理论和技术体系的发展完善。... 详细信息

横断山区是中国山洪灾害发育最集中、灾情最严重的区域之一,也是西南重大工程、美丽乡村建设的重点部署区。然而,现有研究对横断山区的山洪灾害发育特征与形成模式尚缺乏系统梳理和总结,制约了西南山区防洪理论和技术体系的发展完善。本文聚焦横断山区山洪灾害形成、运动、成灾的物理过程,提炼了横断山区山洪的主导孕灾条件(多重湿润季风环流条件、高位能地形地貌条件与高异质性下垫面条件)和灾害发育特征(时空分异、能量集中、链生性与群发性),从灾害全过程的视角提出了横断山区山洪灾害的三大形成模式:高水力坡降主导的生—水—土耦合的山地产汇流模式、山洪运动过程的强水沙耦合运动模式、承灾体较高暴露度导致灾害损失严重的成灾模式。最后,基于现有研究存在的问题提出了横断山区山洪灾害研究面临的四大未来科学挑战,以期推动横断山区乃至全国的山洪理论体系建设、区域山洪灾害风险精准评估与精细化预警预报等防灾减灾基础研究工作。

关键词：横断山区暴雨型山洪孕灾条件灾害发育特征形成模式

基于转录组和代谢组探究植物应答干旱和植食性昆虫的研究进展

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京津冀农牧业氮素环境排放特征和脆弱风险评价

中国生态农业学报（中英文） 2024年第3期32卷 369-379页

作者：冯振郑春燕薄玉琨李烨华朱峰河北省土壤生态学重点实验室/中国科学院农业水资源重点实验室/中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心石家庄 050022 中国科学院大学北京 100049 河北省土壤生态学重点实验室/中国科学院农业水资源重点实验室/中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心石家庄 050022 江苏省农业科学院南京 210014

胁迫是制约植物生长发育的重要环境因素,植物应对不同胁迫的反应是复杂多样的.在面临生物胁迫和非生物胁迫时,植物主要通过重新分配调整一系列的转录调控网络以及代谢网络来维持平衡,以致在转录及代谢水平上都会发生变化.随着组学技术... 详细信息

胁迫是制约植物生长发育的重要环境因素,植物应对不同胁迫的反应是复杂多样的.在面临生物胁迫和非生物胁迫时,植物主要通过重新分配调整一系列的转录调控网络以及代谢网络来维持平衡,以致在转录及代谢水平上都会发生变化.随着组学技术的发展,转录组学和代谢组学作为新兴学科被广泛应用于植物抗逆相关研究中,进而从转录和代谢水平上揭示植物响应逆境胁迫的机制.植物生长过程中面临的多种胁迫,其中干旱和虫害尤为严重,给我国农业生产造成巨大损失.本文针对植物在干旱、植食性昆虫以及双重胁迫下的转录和代谢调控机制相关研究进行了综述,发现在干旱胁迫下植物通过调控合成脱落酸、脯氨酸以及光合作用中间体相关基因表达及其代谢物合成来抵御胁迫,在植食性昆虫胁迫下植物通过调控茉莉酸、水杨酸以及黄酮类等物质相关基因的表达及其代谢物合成进行响应,在双重胁迫下植物通过调控激素相互作用以及一些次生代谢物的产生来影响干旱胁迫下植物的抗虫性.通过探讨植物在逆境胁迫下转录和代谢差异及其关键调控因子的变化,可以为培育耐受逆境胁迫的品种,提高农作物产量提供理论依据和参考.

关键词：干旱植食性昆虫植物激素次级代谢物生长权衡

来源：博看期刊评论

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第6期32卷 1043-1053页

作者：杨颂祺张楠楠柏兆海王选马林中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/河北省土壤生态学重点实验室/中国科学院农业水资源重点实验室石家庄050022 中国科学院大学北京100049

为满足人们日益增长的食物需求,农牧系统发展迅速,进而导致源于农牧生产系统的氮素损失增加,给生态环境和人体健康带来巨大威胁,因此农牧系统精准优化调控具有重要意义。农牧系统氮素损失风险评价则是系统精准优化调控的重要前提。鉴于... 详细信息

为满足人们日益增长的食物需求,农牧系统发展迅速,进而导致源于农牧生产系统的氮素损失增加,给生态环境和人体健康带来巨大威胁,因此农牧系统精准优化调控具有重要意义。农牧系统氮素损失风险评价则是系统精准优化调控的重要前提。鉴于此,本文利用NUFER-county模型对京津冀地区农牧业氮素环境排放进行估算,并根据《河北省现代农业发展“十三五”规划》划定的京津冀5个农业生态功能区,结合文献综述,确定不同地区不同形态氮素损失风险阈值,并划定该地区氮素损失风险脆弱区,从而实现根据区域功能分区进行区域尺度不同形态氮素损失风险的精准划定。本研究发现,京津冀地区农牧系统总氮损失约为157.001万吨,单位面积氮素损失量为221.64 kg·hm^(-2),氮素损失风险总体较高,所有区域均存在风险。就空间分布来看,氮素损失较为严重的地区为山前平原高产区、生态涵养山区和都市高值农业区,且不同形态氮素损失拥有相似的空间变异规律,主要与当地的农业生产强度、化肥施用量和畜禽养殖量有关。此外,京津冀地区整体来看,氨挥发损失风险较高,硝酸盐损失风险相对较低。基于以上内容,未来可以针对京津冀不同农业生态功能区的氮素损失风险区进行分区分步优化,积极推广应用农牧业氮素分区精准管理调控措施,降低并尽可能消除农牧业导致的氮素损失风险,这对于该地区农牧业未来的绿色可持续发展具有重要意义。

关键词：农业生态区京津冀地区氨排放硝酸盐损失氨挥发风险脆弱区硝酸盐损失风险脆弱区

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我国种子丸粒化研究现状及展望

中国生态农业学报（中英文） 2024年第4期32卷 605-615页

作者：谢锦韩立朴中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/河北省土壤生态学重点实验室/中国科学院农业水资源重点实验室石家庄050022 中国科学院大学北京100049

种子是农业的“芯片”,在农业现代化进程中发挥重要作用。丸粒化是适应精量播种需要的新型种子处理技术,将填充剂、粘合剂、营养物质、保护剂、生长调节剂、染色剂等物料分层或混合包裹在种子表面,不仅能改变种子形状和大小,还具有保护... 详细信息

种子是农业的“芯片”,在农业现代化进程中发挥重要作用。丸粒化是适应精量播种需要的新型种子处理技术,将填充剂、粘合剂、营养物质、保护剂、生长调节剂、染色剂等物料分层或混合包裹在种子表面,不仅能改变种子形状和大小,还具有保护种子、促进逆境下种子萌发和幼苗生长的作用。从种子萌发到幼苗建植是作物生产周期中最为脆弱的生育阶段,利用种子丸粒化技术促进种子萌发、提升幼苗素质对作物增产具有重要意义。本文综述了种子丸粒化技术的发展过程,种子丸粒化的作用原理、工艺流程及质量检验标准;总结了丸粒化技术在蔬菜和花卉、粮食和经济作物、牧草和绿肥、药用作物、林木的应用现状,明确了各自的研究重点和难点。在此基础上,提出今后的研究需加强跨学科交流协同,利用基因组学、代谢组学等高新技术加强种子休眠和萌发的信号途径研究和信号分子提取,明确丸粒化种子萌发的环境阈值,关注专用型丸粒化物料和特异性丸粒化工艺的研发,建立健全丸粒化种子质量标准,评估种子丸粒化对环境的长期影响,以期为促进我国种子处理技术快速发展提供理论支持。

关键词：种子丸粒化加工工艺质量标准抗逆性

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河北省畜禽粪污全链条氨气和甲烷减排技术模式的生命周期分析

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第6期32卷 1054-1062页

作者：王宏戈张陆王选柏兆海马林中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/河北省土壤生态学重点实验室/中国科学院农业水资源重点实验室石家庄050022 中国科学院大学北京100049

目前畜禽养殖粪污流动过程中存在氨气和甲烷排放严重的问题。本文针对传统技术模式(S1:常规清粪技术、氧化塘静置处理、表层施用还田)和全链条氨气和甲烷减排优化处理技术模式(S2:圈舍表面酸化技术、分层供气反应器堆肥处理、深层/注射... 详细信息

目前畜禽养殖粪污流动过程中存在氨气和甲烷排放严重的问题。本文针对传统技术模式(S1:常规清粪技术、氧化塘静置处理、表层施用还田)和全链条氨气和甲烷减排优化处理技术模式(S2:圈舍表面酸化技术、分层供气反应器堆肥处理、深层/注射施用),从全生命周期的角度进行环境代价和经济成本的比较和分析。结果显示:圈舍酸化(圈舍阶段)、多层供气反应器堆肥处理(储存/处理阶段)和注射施用(施用阶段)技术的应用可分别降低相应环节环境代价的17.40%、40.00%和79.30%;整体来看,全链条优化处理技术模式的环境代价比传统模式减少40.40%。传统技术模式处理粪便的直接成本投入为70.00￥·t^(-1),优化处理技术模式的直接成本投入与传统技术模式相比增加了31.00￥·t^(-1)。由于氨气减排可带来一定的社会经济效益,全链条优化处理技术模式处理畜禽粪污可实现51.52￥·t^(-1)的社会经济收益。最终,利用畜禽粪污“圈舍—储存/处理—施用”全链条优化处理技术模式处理畜禽粪便可比传统技术模式节省20.52￥·t^(-1)。如果该模式在河北省所有养殖场推广,以河北省2019年1.40亿t的畜禽粪污产生量计算,可实现年28.70亿元的经济效益。

关键词：全生命周期分析氨气甲烷粪污管理减排技术