我国草地面积有多大?

草地是不可或缺的自然资源,但关于我国草地面积到底有多大存在很大争议.本文主要利用植被分布与降水之间的相关关系来探讨我国草地的分布和面积.归一化植被指数(NDVI)数据能够很好地反映植被的覆盖状况,与降水之间也存在良好的相关关系,因此可以通过建立已知草原地区的降水与NDVI的关系来反演草地的分布和面积.利用此方法及与遥感数据相匹配的过去30年(1982~2011年)的平均降水量数据,估算得到我国的草地总面积约为293×104 km2.将研究期间的降水数据每5年求其平均,估算得到我国草地面积的年际变化并不显著,变动于290×104~295×104 km2.     

中国草原的困境及其转型

天然草地是我国最大的陆地生态系统,占国土面积的41.67%,但其畜牧业生产力很低,产值仅为农业产值的5%,约为全国畜牧业产值的1/6.本文根据温性草原的起源和草地畜牧业的5个发展阶段构建了营养级金字塔,通过草原生态系统的不可持续性、草原环境的不可持续性和草原经济系统的不可持续性3个方面论证了当前中国草原面临的困境.因此,中国草原的生产方式亟需转型,由基本上源于一万年前新石器时期的传统、粗放、落后、低生产力和生态不友好的天然草地放牧的畜牧业生产方式,向以优质高产人工草地和草地农业为基础的现代化畜牧业生产方式转型.建议:(ⅰ)在今后30~40年内建设约占天然草原1/10面积的优质高产的集约型人工草地4×10~7hm~2,以人工草地接替天然草地的生产功能并恢复天然草地的生态功能;(ⅱ)在草原带南缘的农牧交错带与农区普遍发展草地农业,即草田轮作制;(ⅲ)把草和畜牧业的元素融入农业系统中,以先进的草基农业系统改造我国传统的粮-经二元农业和原始的天然草地放牧业.在此基础上构建未来的草地金字塔结构,预示在上述生产方式的革命性调整之后,我国的草地畜牧业将进入一个由现代化的草基农业和"返璞归真"的天然草地相结合的可持续发展的新阶段.     

呼伦贝尔农垦集团草畜平衡状况与粮经饲配置模式

加快生态草牧业建设以提升草原生态承载力、促进草畜动态平衡,是实现农牧场畜牧业增产和牧区可持续发展的重要举措.本文以呼伦贝尔农垦集团24个农牧场为研究区,基于MODIS,Landsat TM/OLI和高分2号等遥感数据和农牧场草牧业年度报表数据,应用遥感解译和草地净初级生产力遥感估算模型,获取了农垦集团24个农牧场草地分布现状和退化状况,测算了各农牧场草地净初级生产力,评价了草地生态承载力和超载状况,进而提出了农牧场生态草牧业建设的粮经饲配置模式.结果表明:呼伦贝尔农垦集团24个农牧场中草地总面积的66.16%出现不同程度的退化,主要表现为草地植被生产力和盖度下降,由草原开垦等导致草地破碎化面积约占草地总面积的1.55%.遥感估算的呼伦贝尔农垦集团24个农牧场平年产草总量约为34.07万t,欠年(2001年)产草总量为27.43万t,丰年(2013年)产草总量为48.89万t.2015年农垦集团24个农牧场实际载畜量为164.19万个羊单位,理论载畜量为86.83万个羊单位,在不考虑青贮草和外购饲草料的情况下,超载率为89%,饲草缺口42.35万t.农垦集团24个农牧场现有耕地面积为3.95×103 km2,基于生态草牧业建设的理念,将其中10%的耕地开展人工草地种植,理论上相当于5.86×103 km2天然草地的产草量,完全可满足整个农垦集团牲畜饲草料需求.推行"粮、经、饲‘三元结构’、草田轮作"的生产模式,适度利用现有耕地开展粮改饲和种养结合模式,提高草地产量、有助于维护草畜平衡,遏制草地退化趋势,提高草原牧区草牧业可持续发展和生态保护能力.     

中国北方草地植物补偿性生长与合理放牧强度:基于放牧实验的整合分析

补偿性生长是草地植物对动物采食的一种适应策略,合理的放牧强度能够促进植物的补偿性生长,有利于草地生产力和稳定性的维持,而长期过度放牧则导致草地退化.因此,确定合理的放牧强度是科学配置草地生产-生态功能实现草牧业可持续发展的基础.本文基于各类放牧实验已发表的118篇研究文献,将放牧家畜的采食率(地上生物量移除量,%)作为放牧强度的测度指标,对我国北方5种主要草地类型的植物补偿生长特征及其合理放牧强度进行了整合分析,并结合气候、土壤及植物群落地下生物量和多样性等数据,厘清了影响植物补偿生长的关键生物和非生物因子.结果表明,我国北方草地植物总体处于欠补偿生长状态,且植物地上部分的补偿性生长主要以牺牲其地下生物量为代价.其中,高寒草甸、草甸草原和荒漠草原植物群落均表现为欠补偿生长,高寒草原和典型草原植物群落表现为等补偿生长.在区域尺度上,补偿性生长的绝对值随年降水量和植物物种丰富度的增加而增加.满足植物群落地上生物量实现等补偿或超补偿,且对地下生物量不产生负效应,各类草地的合理利用强度为:高寒草甸50%、草甸草原48%、典型草原40%、高寒草原37%、荒漠草原31%.本研究对指导我国北方草地保...     

西藏地区草地承载力及其时空变化

在不适合和不能放牧区域划定、满足生态保护需要的牧草生物量估算、草地生产能力修正等的基础上,开展西藏地区县域草地承载力及其时空变化研究,分析农业、林业等补饲对草地承载力的影响机制,以及草地承载力与草地生态状况变化的相互关系.结果表明:(1)西藏地区县域草地载畜量和补饲载畜量呈显著的地域差异,主要影响因素分别为水分条件和热量因素;(2)2011年藏东南、藏西北部分县域草地资源仍有盈余,但是全区及其多数县域草地生态系统处于超载状态且自2000年以来不断加剧,草地承载状况及其动态变化的空间自相关性下降、空间异质性增强;(3)牲畜存栏量增长过快、草地资源供需空间匹配不协调是造成草地超载且不断加剧的主要原因;(4)通过缓解草地资源供需的不平衡性和不协调性,农业、林业等补饲可以改善全区尤其是农业县、半农半牧县草地承载状况,但对草地承载状况变化趋势的影响有限;(5)县域草地生态状况的下降趋势与其草地超载、草地承载率下降具有较强的相关性.因此,适合放牧区域划定、牲畜存栏量控制和畜牧业布局优化是改善西藏地区草地承载状况、减缓其草地生态状况下降趋势的主要途径.     

我国草原牧区可持续发展的科学基础与实践

改革开放以来,我国城乡居民膳食结构发生了重大变化,口粮消费减少,肉蛋奶等动物性食品消费增加,伴随而来的是饲料需求的急剧增加.然而,我国种植结构并没有进行相应调整,导致大量粮食被用作饲料.我国4×10~8 hm~2草地本应在保障国家生态安全和粮食安全方面发挥巨大作用,但由于我国草业长期以来粗放的生产方式和国家对草地畜牧业投入不足,导致生产经营规模小、草地退化严重、生产力水平低下,草产品产量远不能满足畜牧业发展的市场需求.分析表明,发展人工草地是大幅提升我国草地生产功能的有效途径,集约化的人工草地可以使优质饲草产量提高10倍以上.为此,本项目组提出"用小保大"的"草牧业"发展模式,即利用小面积的优质土地(不多于区域面积10%的土地)建立集约化人工草地,大幅提高优质饲草产量;而对大部分天然草地(大于90%的土地)进行保护、恢复与合理利用,提升其生态功能.为践行"草牧业"发展模式,本项目组提出在草原牧区建设"生态草牧业试验区"的构想,即在较大的区域内,进行自然-经济-社会复合系统诸要素的科学配置和调控,形成以人工草地和现代化畜牧业为主,特色生物产业和文化产业为补充的多元产业结构,并大幅提升草地的生态功能.本文还在梳理我国草原牧区发展瓶颈问题的基础上,提出了牧草良种选育、人工草地种植、牧草高效收获、水分有效利用、天然草地保护与适度利用、草地生产和生态功能合理配置、以及牧区系统发展等我国牧区发展应遵循的7个原理.     

人工草地生产力和稳定性的调控机理研究:问题、进展与展望

我国拥有草地总面积60亿亩,占国土面积的41.7%.长期以来,我国在畜牧业生产中过度利用草地的生产功能,忽视其生态功能,造成草地大面积退化,草-畜关系失衡.同天然草地相比,建设优质高效人工草地可以使饲草产量提高10~20倍,有望从根本上解决我国肉、奶生产中面临的优质饲草料严重短缺的瓶颈问题,进而遏制过度放牧引起的草地退化,恢复草地生态功能.目前,我国在人工草地建设中仍面临种植规模小、产量低、利用年限短等问题,草产业发展水平远落后于畜牧业发达国家.因此,开展人工草地生产力和稳定性调控机理研究是实现以科技为先导,转变畜牧业生产方式,保障我国生态安全、食物安全、生态文明建设的国家重大战略需求.本文从人工草地生产力和稳定性调控的理论基础、国内外研究现状与进展等方面系统地介绍了近年来该领域取得的最新成果.在此基础上,对人工草地生产力和稳定性调控机理研究中亟待解决的科学问题以及重要生物学和生态学机制进行了展望.     

青蒿素原料生产与资源再生全球战略研究

青蒿素被世界卫生组织推选为抗疟一线药物,中药青蒿原植物黄花蒿(Artemisia annua L.)是青蒿素的主要来源.然而,全球范围内黄花蒿青蒿素含量差异较大,大部分地区野生资源无工业提取价值.本文从全球视角对黄花蒿分布与产地适宜性、引种栽培等青蒿素资源再生进行了分析与阐述,并对原料提取工艺、生物合成和化学合成进行综合分析.通过研究及分析发现,高青蒿素含量黄花蒿生态适宜区主要在中国秦岭-淮河分界线以南,面积1.54×10~6 km~2,占全球分布的77.08%.巴西和美国也有少量分布,面积分别为1.49×10~6 km~2(7.43%)和1.30×10~6 km~2(6.47%).越南和日本有零星分布.优质黄花蒿生态次适宜区包括亚洲东南部、欧洲西部、北美洲南部与南美洲中部.通过黄花蒿新品种培育和规范化栽培可显著提高青蒿素含量.青蒿素资源再生与原料生产为"一带一路"走出去的全球中药资源国家战略实施奠定基础.     

基于纤维素吸收指数(CAI)的内蒙古荒漠草原非绿色生物量估算

植被非绿色生物量的准确估算对于陆地生态系统碳库存量的研究具有重要意义.利用2009~2010年生长季内蒙古荒漠草原地面高光谱观测及相应的非绿色生物量资料,分析研究了基于地面高光谱(ASD)、星载高光谱(Hyperion)、星载多光谱(MODIS)3种数据的纤维素吸收指数(cellulose absorption index,CAI)估算非绿色生物量的能力.结果表明,基于ASD和Hyperion数据的CAI可以较好地估算荒漠草原非绿色生物量,相对误差分别为26.4%与26.6%;归一化植被指数(MODIS2 MODIS5)/(MODIS2+MODIS5)与(MODIS6 MODIS7)/(MODIS6+MODIS7)和基于ASD数据的CAI之间的复相关系数高达0.884;该MODIS指数组合估算非绿色生物量的相对误差为28.9%,估算精度远高于基于TM数据的NDI(normalized difference index),SACRI(soil adjusted corn residue index)和MSACRI(modified soil adjusted crop residue)3个多光谱指数,其相对误差超过了42%.研究结果对于在区域尺度上利用遥感数据估算非绿色植被生物量提供了很好的思路.     

放牧对草地生态系统磷循环调控机制的研究进展与展望

放牧是全球范围内草地生态系统最主要和最直接的利用方式.磷(P)是植物生长所必需的大量元素,同时也是草地初级生产力的关键限制性养分元素,广泛参与植物的光合、呼吸等重要代谢过程.放牧通过直接和间接作用影响草地植物和土壤各组分的P含量和P库,进而通过正负两种反馈影响生态系统的P循环.目前,国内外有关放牧对草地P循环的影响机制,特别是P循环的生物学过程和机制尚不十分清楚.本文总结了有关放牧对植物和土壤各组分P含量及P库的影响及其机制,并对该领域的几个重要研究方向和亟待回答的科学问题进行了展望.未来研究中需要重点关注的问题包括:(1)土壤微生物量P组成沿不同放牧强度的变化,以及放牧对土壤微生物P源和汇的影响机制;(2)放牧如何影响土壤磷酸酶的活性(磷酸单酯酶、磷酸二酯酶、三磷酸单酯水解酶等)进而调控土壤中P的矿化过程;(3)放牧如何调控P在植物-土壤-微生物系统中的转化过程;(4)采用分子生物学和组学的手段,揭示土壤微生物在P循环及生态系统功能中的作用,以及放牧如何影响植物和根际微生物,进而调控生态系统P循环;(5)不同放牧强度如何影响植物多样性、菌根真菌多样性及两者之间的关系,进而影响植物对P...     

草地生产与生态功能合理配置的理论基础与关键技术

草地生产功能和生态功能的合理配置对于生态草业的可持续发展至关重要.本文总结了国内外草业发展现状,特别是我国草地经营管理中存在的主要问题;介绍了草地生产与生态功能合理配置的6个基础理论:放牧优化假说、中度干扰假说、放牧促进/减缓生态系统养分循环假说、草畜平衡理论和草地农业系统理论.在分析生态草业发展面临的主要技术瓶颈基础上,提出了生态草业建设的核心技术体系,着重介绍了退化草地恢复与培育的4项技术、天然草地保护与合理利用的2项技术,以及人工草地建设与管理的技术.最后介绍了天然草地和人工草地配置的原则,以及人工草地的类型选择与合理布局的技术.所述理论和技术对于指导我国生态草业建设和可持续发展具有重要指导意义.     

古田山亚热带常绿阔叶林粗根生物量分布特征

森林粗根分布和生物量的研究是生态学研究的热点与难点,传统破坏性取样方法费时、费力,而且只能获得有限的调查样本,限制了我们对森林生态系统的整体描述与森林碳储量的准确估算.此外,土壤、地形、树种丰富度、树木密度、优势种多度等环境和生物因素对粗根碳存储能力影响的研究也很少,内部机制未知.本文应用探地雷达技术对浙江古田山24 hm2大样地粗根(直径1.5 cm)分布和生物量进行了测定.研究发现:(ⅰ)15个10 m×10 m样方,土壤深度60 cm的探地雷达扫描范围内,粗根生物量平均为1105.38 g m-2,3个生境、5个海拔梯度之间粗根生物量差异显著(P0.05);20~40 cm土层粗根生物量占0~60 cm粗根生物量的71.58%.(ⅱ)40~60 cm深层土壤全磷、氮矿化速率与粗根生物量线性回归关系显著(P0.01),0~60 cm土层全碳、氮矿化速率与粗根生物量线性回归关系显著(P0.01);地形因子对粗根生物量的影响不显著(P0.05).(ⅲ)随树种丰富度、稀疏丰富度的增加,40~60 cm深层土壤粗根生物量显著降低,解释量分别为53.2%和29.2%,树种丰富度、稀疏丰富度比优势树种个体数更能反映树木粗根的碳存储能力.同时,我们发现古田山自然保护区24 hm2监测样地内,环境资源供应的差异可能导致了生境内树种丰富度的不同,树种丰富度及树种稀疏丰富度的变化显著影响了粗根生物量的大小.因此,从粗根较大空间尺度及非破坏性研究的角度出发,探地雷达对粗根生物量分布的研究具有很大潜力.     

草地多功能提升的多样化家畜放牧理论及应用

草原是我国最大的陆地生态系统,草原生态保护对于我国生态环境建设及社会可持续发展至关重要.当前草地退化现象严重,全球气候变化压力增加,如何科学地管理草原、提升和维持草原正常的生产生态功能是亟待解决的重大科学问题.本文首先创新性地提出多样化家畜放牧的概念,以及草地多功能提升的多样化家畜放牧理论,即多样化家畜放牧能够直接或间接通过提高草地资源异质性、增加草地的随机性干扰过程以及物种扩散过程,维持和提高草地生物多样性和生态系统复杂性,进而促进草地生态系统多功能的发挥.其次,详细阐述了多样化家畜放牧维持和提高草地生物多样性及生态系统复杂性的生态学机理,以及多样化家畜放牧效应的野外试验验证.最后,对多样化家畜放牧的应用前景给予了分析讨论,并建议在适度强度下的多样化家畜放牧可以作为维持天然草原健康、实现草原可持续生态服务功能的重要管理工具.     

关于铝硅酸离子的形成机理

将高纯铝溶入NaOH溶液,制成含Al_2O_3160.8g/l、Na_2O180.0g/l的铝酸钠溶液,其紫外吸收光谱如图1中曲线I_a,在2300～2900×10~(-8)cm波段有强吸收带。将其与含Al(OH)_6~(a-)、Al_2(OH)_(10)~(4-)、[(HO)_3Al—O—Al(OH)_3]~(2-)等各种铝酸离子的固体化合物以及已确证主要含     

基于潮位校正的中国潮间带遥感监测及变化

潮间带位于海洋和陆地的过渡地带,在生物多样性保护、社会经济发展以及全球环境变化等方面具有重要价值.由于潮汐的动态性,潮间带的卫星遥感监测存在很大挑战,迄今为止还没有完整的全国滨海潮间带的相应数据.本文综合遥感与地理信息系统方法,利用1995和2015年覆盖全国滨海的156景LandsatTM/OLI卫星影像,反演了中国滨海潮间带的时空分布,并基于高分辨率影像,目视解译了潮间带开发的土地利用类型.在此基础上分析了中国潮间带变化的时空特征和潮间带变化的驱动力因素.结果表明:(1)2015年中国潮间带总面积约为14070 km~2,其中潮间带分布面积最多的为福建省(18%),其次是辽宁省(15%)、山东省(14%)、江苏省(12%)和广东省(11%);面积最小的是海南省(2%).(2)1995～2015年全国潮间带面积净减少了1375km~2,减少约8.9%.全国不同省市潮间带面积表现了增加与减少不同的趋势,其中潮间带面积减少最多的是浙江省,面积减少为1189km~2;江苏省潮间带面积由1995年的全国第1缩减为第4.而福建省潮间带增加最多,达453km~2.(3)潮间带被开发利用的趋势持续增强. 1995年中国沿海潮间带被开发占用的面积为3490 km~2,到2015年达到4581 km~2.潮间带开发利用类型由农业用海为主(41.8%)转变为围海养殖;城镇建设占用比例也达13%.同时围垦中(在建/未知用途)的潮间带面积持续增长,由1995年的18.1%增长为29%.(4)人为和自然两种因素叠加的"挤压效应"造成了我国潮间带面积的减少.经济发展和滨海生态环境保护的矛盾依然表现突出.     

BaO(A~1Σ)态在Ar和N_2中的振动弛豫和电子猝灭速率

在热管炉反应器中(HPOR)我们测量了Ba N_2O反应的化学发光光谱。观察了A~1∑,V′=1的转动微扰,并测得BaO~* A~1∑,V′=1在Ar中的振动弛豫速率为2.8×10~(-11)厘米~3·分子~(-1)·秒~(-1),以及A~1∑,V′=0的电子猝灭速率为4.7×10~(-13)厘米~3分子~(-1)·秒~(-1);在N_2中这些结果分别为5.8×10~(-11)厘米~3·分子~(-1)·秒叫和4.2×10~(-12)厘米~3·分子~(-1)·秒~(-1)。     

激光显微探针~(40)Ar/~(39)Ar定年系统

K-Ar定年中的~(40)Ar/~(39)Ar方法,使样品经快中子辐射,产生~(39)K(n,P)~(39)Ar反应,经适当校正后的~(40)Ar/~(39)Ar,用以下公式计算出年龄:T=1/λln[1 J×~(40)Ar/~(39)Ar]其中,λ为~(40)K的衰变常数(5.543×10~(-10)a~(-1)),J为转化系数,对~(39)K(n,p)~(39)Ar是通过与未知样品一同照射的已知年龄的样品计算求得的.激光显微探针~(40)Ar/~(39)Ar是在常规~(40)Ar/~(39)Ar方法上发展起来的,它与常规~(40)Ar/~(39)Ar相比,具有更多的优点:精度更高,用样量更少,由此解决了由于样品不均匀引起的问题.激光探针     

塔里木盆地东南断陷区侏罗系含油砂岩的发现及油源研究

塔里木盆地东南断陷区(也称为拗陷区)其范围西起策勒,北以北民丰-且末河为界,南以昆仑山和阿尔金山北侧断裂为界,东西长约1000km,南北宽80～170km,呈北东走向的条状断陷,面积约10.2×10~4km~2。     

土壤胡敏素的自由基特性、氧化还原性及其影响因素

采用电子顺磁共振波谱技术研究了10种代表性土壤胡敏素中持久性自由基(persistent free radicals,PFRs)的类型与浓度.结果表明10种土壤提取的胡敏素中均检测到PFRs,浓度范围为0.11×10~(16)～5.79×10~(16)spins/g,其g因子均2.0030,属于以碳为中心的"芳香族"类自由基.傅里叶变换衰减全反射红外光谱、紫外可见漫反射光谱及酸性基团分析表明,胡敏素的芳香结构有利于PFRs的形成,且PFRs浓度与酚羟基含量呈负相关关系(P0.05),但与羧基含量呈正相关关系(P0.05).自旋捕获法测定了胡敏素诱导产生活性氧物种(reactive oxygen species,ROS)的能力,10种胡敏素中均检测到超氧自由基(平均浓度达5.25×10~(13)spins/g),仅在部分样品(如红壤、黑土、栗钙土和褐土提取的胡敏素)中检测到羟基自由基.通过二硫苏糖醇(DTT)和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)方法测定了胡敏素的氧化还原性,其氧化能力范围为24～376 nmol/(min g),还原能力IC_(50)的范围为0.19～1.83 g/mL.相关分析结果表明,胡敏素的氧化能力与其促使产生ROS的性能直接相关,而酚羟基是其还原能力的主要贡献基团.进一步以双酚A(BPA)为目标污染物,研究了不同来源胡敏素促使BPA转化的性能.结果显示,BPA去除率与胡敏素氧化能力呈正相关关系(P0.05),而氧化能力与ROS呈正相关关系(P0.05),证实了ROS对BPA去除率的贡献.这些结果为评价不同类型土壤中胡敏素的生态环境效应提供了理论依据.     

火烧山史期熔岩的地磁场古强度记实

1719—1721年形成的黑龙江省德都县火烧山“五大莲池熔岩”样品利用修正的Tbellier法测出地磁场古强度(0.58±0.01)×10~(-4)T、虚偶极矩(9.19±1.22)×10~(22)T,与R.S.Coe等(1978)及M.W.McElhinny等(1982)实测数据接近。结合作者对世