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光伏电站建设对陆地生态环境的影响:研究进展与展望

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环境科学 2024年第1期45卷 239-247页

作者：田政卿张勇刘向陈生云柳本立吴纪华兰州大学生态学院草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院沙漠与沙漠化重点实验室兰州730000

随着全球能源消耗的快速增长,环境将进一步恶化,各国减排的竞争将更加激烈,而利用太阳能作为清洁能源的光伏发电对于实现地球碳中和具有重要战略意义.陆地生态系统中的集中式光伏电站大范围覆盖地球表面,导致土地利用发生变化,对地表能... 详细信息

随着全球能源消耗的快速增长,环境将进一步恶化,各国减排的竞争将更加激烈,而利用太阳能作为清洁能源的光伏发电对于实现地球碳中和具有重要战略意义.陆地生态系统中的集中式光伏电站大范围覆盖地球表面,导致土地利用发生变化,对地表能量平衡和降水的再分配产生显著影响,进而改变土壤养分循环和植物生产力,并最终带来明显的生态环境效应.通过回顾近20年来国内外光伏电站生态环境影响研究的相关文献,综述了光伏电站建设对微气候、土壤和动植物等的影响强度和方向,以及对陆地生态系统功能的潜在影响.光伏电站可以通过调节微气候因子中的太阳辐射强度、空气温湿度、风速和风向等,进一步影响植物生产力、土壤抗蚀性和土壤碳固存等多项生态系统功能.尽管已有文献报道中有关光伏电站建设对陆地生态系统的影响并不一致,但总体而言,可以提高植被盖度和植物生产力;特别在荒漠等生态系统中可在一定程度上改善生态环境.目前,尽管有大量研究报道了光伏电站对生态系统可能具有的效应,但实验性论据尚不充分,对生态系统功能影响机制的研究更为少见.在后续的工作中,可进一步关注光伏电站对生态环境影响的区域差异性,以及对生态系统功能潜在的影响途径,结合生态效应为光伏电站建设区域的生态保护与修复提供依据,并针对潜在的生态风险制定相应预案措施.

关键词：光伏电站生态效应微气候因子植物多样性土壤生态系统

基于GEE的面向对象茶园提取——以我国南方亚热带季风地区典型丘陵山区双江县为例

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草业科学 2024年第8期41卷 1897-1908页

作者：唐雪洁魏彦强罗栋梁王鹏龙王宝高峰中国科学院西北生态环境资源研究院甘肃省遥感重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院兰州文献情报中心甘肃兰州730000

科学了解茶园的空间分布对于保护生态环境和维持农业经济可持续发展意义重大。基于Google Earth Engine(GEE)计算平台,以我国南方亚热带季风地区典型丘陵山区双江县为例,利用Sentinel-2遥感影像数据构建光谱、植被指数、纹理和地形特征... 详细信息

科学了解茶园的空间分布对于保护生态环境和维持农业经济可持续发展意义重大。基于Google Earth Engine(GEE)计算平台,以我国南方亚热带季风地区典型丘陵山区双江县为例,利用Sentinel-2遥感影像数据构建光谱、植被指数、纹理和地形特征集,结合简单非迭代聚类算法(SNIC)和机器学习算法−随机森林(RF)、支持向量机(SVM)实现面向对象的茶园提取,并与基于像元的提取方法进行精度对比。结果表明,与基于像元法相比,面向对象法在茶园提取上表现出更好的效果和更高的精度;无论是基于像元还是面向对象的茶园提取,RF算法都比SVM算法更具优势;面向对象的RF方法的茶园提取精度最佳,总体精度为94.9%,茶园的生产者精度和用户精度分别为86.5%和84.2%,表明面向对象法和RF算法在茶园遥感监测和提取方面具有较好的应用优势和潜力。该研究结果可为类似丘陵山区的茶园识别提供参考,并为茶树种植和管理提供决策支撑。

关键词： Google Earth Engine 茶园面向对象提取双江县

河西荒漠区石下生蓝藻叶绿素荧光参数的日变化

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中国沙漠 2024年第5期 23-28页

作者：赵一丹陈拓刘阳张璐张怡洋张威章高森中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室中国科学院西北生态环境资源研究院甘肃省极端环境微生物资源与工程重点实验室中国科学院大学中国科学院西北生态环境资源研究院沙漠与沙漠化重点实验室

以往对石下生微生物的研究集中在微生物组成和分布特征上，而对光合活性变化的研究较少。以分布在河西走廊3个干旱程度不同样地的石下生蓝藻为材料，利用Handy PEA植物效率仪，研究了在72 h内石下生蓝藻的叶绿素荧光参数的逐小时日变化... 详细信息

以往对石下生微生物的研究集中在微生物组成和分布特征上，而对光合活性变化的研究较少。以分布在河西走廊3个干旱程度不同样地的石下生蓝藻为材料，利用Handy PEA植物效率仪，研究了在72 h内石下生蓝藻的叶绿素荧光参数的逐小时日变化特征。结果表明：（1）石下生蓝藻PSII最大光化学量子产量（Fv/Fm）的值均存在明显的日变化，在06:00左右及18:00—20:00达到较高水平，最高值均大于0.6；由于受到环境胁迫，在辐照度较高(>2 m W·cm-2)、温度较高（>30℃）、湿度较低（研究在一定程度上揭示了石下生蓝藻光合活性在一天内的变化情况，为深入研究石下生微生物在原位环境的代谢活动提供线索。

关键词：河西走廊石下生微生物叶绿素荧光蓝藻光合活性日变化

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流动沙丘先锋植物沙蓬种子库和萌发特性综述

草业科学 2024年

作者：刘雨洁孙红李晓凤冉瑞兰陈国雄赵鹏善干旱区生态安全与可持续发展重点实验室中国科学院西北生态环境资源研究院甘肃省寒区旱区逆境生理与生态重点实验室中国科学院西北生态环境资源研究院中国科学院大学

沙蓬（Agriophyllum squarrosum）是流动沙丘先锋植物，逆境适应能力强，具有重要的生态恢复功能。沙蓬种子沙米，营养价值均衡全面，食用已逾千年，可作为一种未来作物以提升我国北方干旱区粮食供给多样性。自上世纪八十年代以来，关... 详细信息

沙蓬（Agriophyllum squarrosum）是流动沙丘先锋植物，逆境适应能力强，具有重要的生态恢复功能。沙蓬种子沙米，营养价值均衡全面，食用已逾千年，可作为一种未来作物以提升我国北方干旱区粮食供给多样性。自上世纪八十年代以来，关于沙蓬的研究主要集中在生理生态特性方面。本文系统梳理了沙蓬的先锋植物属性，总结了沙蓬植冠种子库和土壤种子库在沙丘植被演替早期的生态作用，分析了沙蓬生长季连续萌发模式，明确了沙蓬种子存在休眠现象。沙蓬最佳萌发条件为黑暗、0.5 cm沙埋深度和昼夜变温。在解除干旱胁迫、盐渍胁迫以及种子休眠后，沙蓬可以恢复到较高的萌发率。总之，本文较为全面地阐述了沙蓬适应流动沙丘的生理生态机制，为开展沙蓬遗传驯化、选育栽培适宜品系奠定了理论基础。

关键词：沙蓬先锋植物种子库种子萌发

祁连山地区过去500 a年代际旱涝事件演化及驱动因素分析

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干旱区地理 2024年第2期47卷 214-227页

作者：任子健王江林徐贺年秦春中国科学院西北生态环境资源研究院沙漠与沙漠化重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

祁连山地区是气候变化敏感区和生态环境脆弱区,年代际重大干旱事件对其植被、冻土等生态要素影响显著。根据前人所重建的干湿变化数据集,分析了祁连山地区过去500 a年代际旱涝事件的发生规律、演化趋势及可能的驱动机制。结果表明:(1)... 详细信息

祁连山地区是气候变化敏感区和生态环境脆弱区,年代际重大干旱事件对其植被、冻土等生态要素影响显著。根据前人所重建的干湿变化数据集,分析了祁连山地区过去500 a年代际旱涝事件的发生规律、演化趋势及可能的驱动机制。结果表明:(1)祁连山地区近几十年来气候呈现明显的湿润化趋势,且1951年之后的变湿趋势已超出了历史时期自然变率范围。(2)亚洲夏季降水数据集对研究区历史干湿状况代表性良好,该地区过去7次年代际干旱事件降水差异显著,其中严重程度最高的是1786—1796年干旱;4次年代际湿润事件持续时间差异显著,持续时间最长的是发生在1968—2009年长达42 a的湿润事件。(3)年代际旱涝事件受气候外强迫和海温内部变率综合影响,太平洋和大西洋年代际海温模态变化及二者位相组合是调节祁连山年代际旱涝事件的关键因子。太阳辐射与祁连山降水呈同相位变化,火山活动则主要影响年代际干旱事件。研究强调长时间背景对评估当前祁连山地区气候异常的重要性,并建议评估未来该地区发生重大旱涝事件风险时需综合考虑外强迫和海温内部变率的不确定性。

关键词：年代际旱涝小冰期气候驱动因素祁连山

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沙漠微生物源活性天然产物研究进展

微生物学通报 2024年第9期51卷 3303-3316页

作者：牛小敏吴玉洁于雪章高森张威中国科学院西北生态环境资源研究院、甘肃省极端环境微生物重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院寒旱区水土资源研究室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

微生物来源的活性天然产物由于其多种多样的生物活性已被广泛应用于农业、医疗保健等多个领域,是天然药物前体的主要来源。21世纪以来,新活性天然产物的挖掘速度急剧放缓,而对于活性天然产物的需求却在不断增多,因此迫切需要开发出新型... 详细信息

微生物来源的活性天然产物由于其多种多样的生物活性已被广泛应用于农业、医疗保健等多个领域,是天然药物前体的主要来源。21世纪以来,新活性天然产物的挖掘速度急剧放缓,而对于活性天然产物的需求却在不断增多,因此迫切需要开发出新型的活性天然产物。沙漠是地球上最大的陆地生态系统,并且由于其昼夜温差大、低水活性、养分匮乏、高强的紫外线辐射等非生物因子胁迫条件下,生存其中的微生物由于其特殊的生态适应性可能进化出特殊的生理生化途径,产生结构新颖的活性天然产物。本文主要综述了近年来沙漠微生物来源的抗菌活性、抗辐射抗氧化活性和抗肿瘤抗癌活性天然产物研究现状,为微生物活性天然产物的开发应用提供指引和参考。

关键词：沙漠微生物活性天然产物抗菌活性抗辐射抗氧化活性抗肿瘤抗癌活性

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寒旱区内陆河流域碳通量年际变化控制机制

地球科学 2024年第5期49卷 1907-1919页

作者：王同红王旭峰张松林谭俊磊张阳任志国白雪洁西北师范大学地理与环境科学学院甘肃兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院黑河遥感试验研究站甘肃兰州730000

为了解寒旱区内陆河流域碳通量的年际变化及其控制机制,使用涡度相关技术和气象观测系统同步对黑河流域典型生态系统(草地、农田、湿地、荒漠、森林)的碳通量和气象环境要素进行了长期定位观测.分析观测数据显示:黑河流域内农田(玉米)... 详细信息

为了解寒旱区内陆河流域碳通量的年际变化及其控制机制,使用涡度相关技术和气象观测系统同步对黑河流域典型生态系统(草地、农田、湿地、荒漠、森林)的碳通量和气象环境要素进行了长期定位观测.分析观测数据显示:黑河流域内农田(玉米)生长季净生态系统生产力(NEP)与总初级生产力(GPP)最大(729.81 g C/m^(2)/a与1184.60 g C/m^(2)/a),戈壁荒漠最小(94.18 g C/m^(2)/a与134.97 g C/m^(2)/a);湿地生长季生态系统呼吸(Reco)最大(460.22 g C/m^(2)/a),戈壁荒漠最小(41.18 g C/m^(2)/a).黑河上游高寒生态系统温度对NEP、GPP和Reco年际变化的解释度明显高于黑河中下游干旱生态系统,而上游高寒生态系统土壤水分对NEP、GPP和Reco年际变化的解释度低于中下游干旱生态系统.在上游的高寒生态系统中,各站点间温度与NEP、GPP和Reco为正相关,而在中下游则为负相关.浅层土壤水分在黑河流域内高寒区和干旱区均与生态系统的NEP、GPP和Reco为正相关,上游高寒区浅层土壤水分与NEP、GPP和Reco的相关性要高于深层土壤水分,而中下游干旱区则是深层土壤水分与NEP、GPP和Reco的相关性更高.

关键词：碳黑河流域总初级生产力净生态系统生产力生态系统环境地质

全球极端降水对不同外强迫的敏感性响应:基于PDRMIP模拟试验

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科学通报 2024年第15期69卷 2093-2106页

作者：武洁石正国解小宁杨永恒刘方圆中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室西安710061 中国科学院大学北京100049 西安交通大学全球环境变化研究院西安710049 中国科学院西北生态环境资源研究院兰州730000

全球增暖背景下极端降水变化受到了温室气体、太阳辐射、气溶胶等自然与人为强迫因素的共同影响.本文基于“降水驱动与响应模式间比较计划”(A Precipitation Driver and Response Model Intercomparison Project,PDRMIP)提供的9个全球... 详细信息

全球增暖背景下极端降水变化受到了温室气体、太阳辐射、气溶胶等自然与人为强迫因素的共同影响.本文基于“降水驱动与响应模式间比较计划”(A Precipitation Driver and Response Model Intercomparison Project,PDRMIP)提供的9个全球气候模式模拟的针对5种不同因子(加倍二氧化碳、增加2%的太阳辐射、10倍黑碳、5倍硫酸盐、3倍甲烷)高强迫情景下的理想试验,利用气候变化检测和指数专家组(Expert Team on Climate Change Detection and Indices,ETCCDI)定义的4个降水指数,详细分析了不同外部强迫因子作用下全球极端降水的响应.结果表明,相比于平均降水,在5种强迫因子作用下极端降水指数均表现出更大的变化.与加倍二氧化碳相比,增加2%的太阳辐射、5倍硫酸盐气溶胶和3倍甲烷强迫下全球极端降水对温度变化的响应更加强烈,而10倍黑碳气溶胶强迫下的降水变化则表现出较强的模式间差异.在加倍二氧化碳、增加2%的太阳辐射和3倍甲烷强迫下,极端降水的变化表现相似的纬向分布特征,最强的降水响应出现在赤道地区;10倍黑碳、5倍硫酸盐气溶胶强迫下则表现出明显的南北半球差异.水汽收支诊断结果揭示了在高强迫情景下,二氧化碳、太阳辐射和甲烷强迫下热带地区更强烈的降水变化主要与热力作用有关,而动力作用可能是导致黑碳、硫酸盐气溶胶强迫下降水变化的主要原因.

关键词：极端降水敏感性 PDRMIP 气候强迫

2013~2020年甘肃省PM_(2.5)健康负担的时空变化趋势及驱动力

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环境科学 2024年第7期45卷 3893-3902页

作者：廖琴李勇陶燕兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院兰州730000 贵州医科大学环境污染与疾病监控教育部重点实验室贵阳550025

为评估大气污染防治行动计划以来,甘肃省PM_(2.5)相关健康影响的时空变化趋势及其驱动因素,应用最新的全球暴露死亡模型(GEMM)估算了2013~2020年甘肃省归因于PM_(2.5)的健康负担,并通过因素分解法进一步探讨了PM_(2.5)归因死亡长期变化... 详细信息

为评估大气污染防治行动计划以来,甘肃省PM_(2.5)相关健康影响的时空变化趋势及其驱动因素,应用最新的全球暴露死亡模型(GEMM)估算了2013~2020年甘肃省归因于PM_(2.5)的健康负担,并通过因素分解法进一步探讨了PM_(2.5)归因死亡长期变化的主要原因.结果表明,2013~2020年,甘肃省人口加权PM_(2.5)浓度下降了34.57%,暴露于PM_(2.5)年均浓度超过35μg·m^(-3)的人口比例从72.89%大幅下降至11.61%.研究期间,甘肃省PM_(2.5)归因死亡人数从12 826(95%CI:7 840~17 408)人下降至9 814(95%CI:6 407~13 036)人,下降了23.48%;其中,缺血性心脏病的归因死亡人数有所增加(12.11%),而中风、慢性阻塞性肺病、肺癌和下呼吸道感染的归因死亡人数呈下降趋势;60岁及以上人群的归因死亡人数占80%以上;中东部地区的PM_(2.5)归因死亡人数显著高于河西地区,且大部分地区呈下降趋势;人口规模、年龄结构、基线死亡率和PM_(2.5)浓度在归因死亡人数变化中的贡献分别为-1.26%、16.16%、-9.84%和-28.55%,人口老龄化和PM_(2.5)浓度降低是PM_(2.5)归因死亡增加和减少的主要因素.甘肃省积极的清洁空气政策减轻了PM_(2.5)污染造成的健康负担,但在人口老龄化加剧的趋势下,未来需要大幅降低PM_(2.5)浓度才能避免更多的归因死亡.

关键词： PM_(2.5) 过早死亡 GEMM模型驱动因素健康效益