青藏高原草地降水利用效率时空动态及对气候变化的响应

本研究利用CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型模拟了2000—2013年青藏高原草地净植被生产力(Net Primary Production，NPP)，结合实测数据、气象数据和土地覆被数据计算了草地降水利用效率（PUE），探究其时空分布特征，以及不同草地类型PUE及其对气候变化的响应。结果表明：青藏高原草地PUE在研究年限内呈现波动增加趋势，增加速率为每年0.0035 g·m^-2·mm^-1，14 a的平均值为0.38 g·m^-2·mm^-1。PUE的空间分布具有明显的异质性，呈现东部高、中西部低的基本格局。PUE分布在0.2～0.4 g·m^-2·mm^-1之间的比例最大，占青藏高原总面积的55.63%，呈减少趋势的区域主要分布在青藏高原的北部和西部，以及东部的边界地区，呈增加趋势的地区集中在研究区的中部和南部。研究年限内PUE的变异系数分布在0.07～0.85之间，变化稳定的区域所占面积最大，为总面积的43.43%，主要分布在唐古拉山脉和横断山脉附近。不同草地类型间PUE均值存在差异，具体表现为：草甸（1.06 g·m^-2·mm^-1）>坡面草地（0.80 g·m^-2·mm^-1）>平原草地（0.30 g·m^-2·mm^-1）>高山与亚高山草甸（0.29 g·m^-2·mm^-1）>荒漠草地（0.23 g·m^-2·mm^-1）>高山与亚高山草地（0.094 g·m^-2·mm^-1）。总体上，青藏高原草地PUE与降水成负相关关系，而与气温呈正相关，PUE的变化对降水响应更加敏感。     

基于多源遥感数据的河套灌区干旱时空演变特征

利用中国气象局陆面数据同化系统（CLDAS）验证了2015—2016年土壤水分主动-被动微波数据集（SMAP）在河套灌区的适用性，基于土壤水分亏缺指数（SWDI ）和干旱周百分比（PDW）分析了作物生育期内灌区农业干旱时空演变规律，通过两个参考指标检验了SWDI在河套灌区的精度。结果表明：（1）SMAP在河套灌区的适用性较好；区域尺度上，SMAP和CLDAS的相关系数为0.65；栅格尺度上，约有69%的栅格表现良好（R>0.5），且多集中在灌区西南部和东北部。（2）严重干旱主要发生在4月下旬到5月中旬、7月下旬到8月下旬以及9月中旬到10月中旬，主要集中在灌区的西南部、中部和东部；2015—2016年PDW值略有增大，干旱事件的持续时间有所延长。（3）大气水分亏缺量（AWD）表征的气象干旱在时间上显示2 a内灌区干旱月份为5—8月；空间上，除去地形原因，SWDI和AWD的相关性较为显著，且有一半格点通过了显著性水平为0.01的显著检验，表明基于SWDI对河套灌区进行干旱状况分析具有较高的可信度。     

江西省水资源利用时空变化特征及区域差异

[目的] 定量研究2008—2017年江西省水资源利用时空变化特征以及各项水资源指标的区域差异，为水资源可持续利用提供参考依据。[方法] 基于2008—2017年江西省自然、社会经济以及水资源资料，利用变差系数、泰尔系数和空间分级分类法，从时间维度和空间维度分析了江西省2008—2017年水资源时空分布特征，并采用“竹笋”七色差异评价法对江西省各项水资源指标的区域差异进行研究。[结果] 南昌市2008—2017年水资源开发利用相对处于一个较高的水平，年均水资源开发利用率达到46%，处于不健康状态，而整个江西省平均开发利用率不到25%，水资源状况呈现健康的状态；江西省2008—2017年工业用水和农业水量分布差异较大，11市的生活用水和总用水空间分布差异较小；江西省2008—2017年人均水资源和地均水资源区域差异的差异值小于380，处于“竹笋”七色模型的稳定区，2008—2017年期间波动小。[结论] 整体来看江西省各市水资源禀赋差异性较大，要综合多个因素，深度剖析各个地区的水资源各类指标，比如人口数量、气候、环境、地形、文化差异等，因地制宜，才能使水资源真正为社会经济的可持续发展服务，达到人与水环境的协调统一。     

河北省山区降雨侵蚀力的时空变化特征

[目的] 探究河北省山区降雨侵蚀力时空变化特征，为该区水土流失治理措施的制定和实施提供科学依据。[方法] 应用时间变化分析和空间分布分析对河北省山区2000-2018年降雨侵蚀力进行分析。[结果] 时间趋势中燕山山区年降雨侵蚀力呈波动上升趋势，主周期为11 a，在2009年发生突变，春、秋两季呈波动下降趋势，主周期分别为8和11 a，春季无突变点，秋季在2001年发生突变，夏季呈波动波动上升趋势，9 a为主周期，在2010年发生突变；太行山区年降雨侵蚀力呈波动下降趋势，主周期为6 a，无突变点，夏、秋两季呈波动上升趋势，主周期分别为8和10 a，均无突变点，春季呈波动下降趋势，主周期为8 a，在2006年发生突变；空间分布中，年均降雨侵蚀力范围为1 063.39~5 127.44 MJ·mm/（hm²·h），燕山山区由西到东年及夏季平均降雨侵蚀力先增长后降低再增长，太行山区中由南向北年、夏季平均降雨侵蚀力逐渐降低，春、秋两季降雨侵蚀力分布规律较为多变。[结论] 通过对河北省山区降雨侵蚀力的分析，得出河北省山区夏季水土流失最为严重，燕山山区部分地区尤为突出。     

基于格网的石漠化地区生态系统服务与经济空间耦合

[目的]分析石漠化地区生态系统服务价值与经济的空间耦合关系,为石漠化地区生态环境保护与社会经济协调发展提供依据。[方法]以贵州省盘州市为例,基于格网尺度,计算了研究区生态服务价值(ESV)与国内生产总值GDP,并利用耦合协调模型,对两者间的耦合协调发展程度进行定量评估。[结果]①盘州市ESV热点区主要分布在东北部的几个少数民族乡镇,冷点区主要分布在经济发展较快且城市化率较高的区域;②盘州市GDP在空间上呈现出局部高的特点,高值区主要集中在石桥镇、亦资街道、翰林街道等工业镇和政治、经济、文化中心;③盘州市ESV与GDP耦合协调度值较低,空间上存在明显的自相关性,耦合协调度较低的区域主要分布在盘州市东南部、北部以及中部;④盘州市ESV与GDP耦合协调度类型以严重失调衰退经济损益型为主,占区域总面积的79.95%。[结论]盘州市ESV与GDP在空间上存在一定矛盾,耦合协调度较低,兼顾生态环境保护与经济发展有助于提升协调度。     

System for quasi‐continuous simultaneous measurement of oxygen diffusion rate and redox potential in soil

Oxygen diffusion rate (ODR) and redox potential (E_H) are quantitative indices representing oxygen availability and redox status in soils, which is valuable information for better understanding causes and effects of soil aeration. Because these indices are spatially and temporally highly variable, continuous measurements and adequate numbers of repetitions are essential for accurate in situ monitoring. Here, we present a new, fully automated recording system for in situ measurements where ODR and E_H are measured at the same platinum electrode. The conflict between electrode polarization for ODR and the resulting biased E_H readings is solved by reducing the polarization time and introducing a recovery interval between two consecutive measurement cycles. The shorter polarization time ensures accurate E_H readings. It also results in moderately overestimated ODR readings, but this can be corrected before data analysis. The recovery interval restricts temporal resolution of the E_H‐ODR data pairs to 8 h. We illustrate the use of the system with measurements in a field experiment in Zürich, Switzerland. ODR curves at different depths ran roughly parallel to the corresponding curves of O₂ concentration in soil air but ODR was much more sensitive to precipitation. Low ODR was a necessary but not a sufficient condition for declining E_H. E_H ran parallel to O₂ concentration in soil air rather than to ODR. The fully automated system allows for time series of replicate measurements in multifactorial field studies with reasonable labor requirements. It may be particularly suitable for studies examining the effects of soil tillage, compaction, and irrigation, where structure‐related soil properties such as porosity, gas permeability, and soil aeration play a dominant role.     

近35年红壤稻区土壤肥力时空演变特征—以进贤县为例

【目的】明确红壤稻区典型县域农业生产中土壤养分的变化特征以及当前土壤肥力水平,为红壤稻田土壤培肥改良提供依据。【方法】通过数据收集和野外采样分析得到江西省进贤县1982年、2008年和2017年3个时期稻田耕层土壤属性的数据,统一选取土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾作为土壤综合肥力评价指标,首先对3个时期各项肥力指标进行常规统计和差异性分析,采用主成分分析找出不同时期肥力差异的关键因子并确定权重,通过隶属度函数得到各项肥力指标的隶属度值,将各项肥力指标的权重和隶属度值加乘得到土壤综合肥力指数,最后结合土壤各项肥力指标和综合肥力指数的GIS空间分布图探究该区域稻田土壤肥力时空演变特征。【结果】1982—2017年进贤县稻田土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾均呈不同程度的上升趋势,土壤pH呈下降趋势。1982、2008和2017年3个时期进贤县土壤pH的平均值分别为5.9、5.1、4.8,年均下降0.03个单位;35年来土壤pH整体由西部向东南和西北下降速率逐渐减低,2017年99%的稻田土壤处于酸性水平（4.5—5.5）。35年间稻田土壤有机质含量的平均值由28.1 g·kg^-1上升至36.8 g·kg^-1,1982—2008年和2008—2017年土壤有机质年均增加速率分别为0.21和0.31 g·kg^-1,2017年土壤有机质含量在30—40 g·kg^-1之间的稻田占比达94%,1982—2017年土壤有机质整体由东北向西南上升速率逐渐降低。1982—2017年土壤有效磷含量的平均值由7.0 mg·kg^-1上升至32.1 mg·kg^-1,2017年进贤县以土壤有效磷含量在20—40 mg·kg^-1的稻田为主,占比75%。1982—2017年稻田土壤速效钾累积缓慢,1982—2008年和2008—2017年土壤速效钾年均增加速率分别0.58和0.53 mg·kg^-1,2017年进贤县稻田土壤速效钾含量平均值为73.2 mg·kg^-1。稻田土壤碱解氮在1982—2008年和2008—2017年两个阶段增长均呈先快后慢的趋势,前后两个阶段的年增长速率分别为1.24和0.29 mg·kg^-1,1982—2017年进贤县土壤碱解氮含量东南地区上升速率高,西北地区上升速率低。1982、2008和2017年进贤县稻田土壤综合肥力指数的平均值分别为0.43、0.50和0.55。3个时期稻田土壤肥力指标综合得分分别为：碱解氮有效磷>pH>速效钾>有机质（1982年）;pH>有效磷>速效钾>有机质>碱解氮（2008年）;速效钾>有效磷>pH>碱解氮>有机质（2017年）。【结论】经过35年的长期耕作,进贤县稻田土壤肥力得到改善。当前进贤县稻田土壤仍存在碱解氮过量、速效钾亏缺、土壤酸化严重等问题。土壤碱解氮、pH和速效钾分别为1982年、2008年和2017年3个时期造成进贤县稻田土壤肥力空间分布差异性的关键因素。     

Impact of Caligus treatments on unit costs of heterogeneous salmon farms in Chile

We measure the impact that sanitary treatments that control ectoparasite Caligus rogercresseyi abundance have on unit production costs of Salmo salar farms in Chile. We follow complete production cycles for a sample of farms between 2009 and 2015. We estimate a simultaneous salmon biomass growth and Caligus abundance model. The statistical analysis determines the effect of antiparasitic treatments, location of farms, environmental conditions and Caligus abundance on the salmon growth profile. Using outside cost information, we simulate how unit production costs vary by treatment and farm characteristics. Our results suggest that unit production costs increase on average by $1.4?US/kg with Caligus and treatments. Treatment costs are compensated by higher harvesting levels, and unit production costs are invariant to the situation without treatment. All estimated effects differ depending on farm’s environmental and spatial conditions, suggesting that the design of cost-effective intervention calls for discriminatory regulation under heterogeneous conditions.     

基于GAM的长江口鱼类资源时空分布及影响因素

根据2006至2017年长江口及其邻近海域鱼类资源调查,运用广义加性模型研究长江口鱼类资源密度与环境因子之间的关系,并对2017年鱼类资源密度的时空分布进行预测。结果显示,春夏秋冬四个季节最佳GAM偏差解释率分别为69.6%、55.9%、51.4%和47.4%,交叉验证回归线斜率的平均效应为0.62～0.88。盐度、水温和溶解氧是影响长江口鱼类资源密度的主要环境影响因子且在不同季节对鱼类资源密度有不同的影响机制。总体上,在春、夏、秋季,盐度与鱼类资源密度之间存在正向相关性;在夏、秋、冬季,水温对鱼类资源密度有显著影响,在秋季与鱼类资源密度之间存在正向相关性;在春、秋、冬季,溶解氧对鱼类资源密度有显著影响,在冬季与鱼类资源密度之间存在正向线性相关。研究表明,2017年夏季鱼类资源密度较高;在长江口南支的自然延伸水域存在鱼类资源密度的相对低值,在崇明岛向海自然延伸方向水域存在鱼类资源密度的相对高值。后续研究将对长江口鱼类资源进行不同生态类型区分,以期更加准确地掌握影响各生态类型鱼类时空分布的环境因素及其时空分布信息。     

单细胞转录组测序技术及其在肌内脂肪细胞研究中的应用

单细胞转录组测序(single-cell RNA sequencing,scRNA-seq)技术在单细胞水平对转录组进行测序,可从表达量、细胞量及细胞组成等多种角度描述样本,主要包括单细胞分离、mRNA反转录、文库构建、转录组测序和数据分析等步骤。单细胞分离是scRNA-seq技术操作的第一步,常用的细胞分离方法有连续稀释法、显微操作法、荧光激活流式细胞术、激光捕获显微切割术和微流控技术。基于不同细胞捕获、cDNA扩增和文库构建开发了许多scRNA-seq方法,如CEL-seq2、Drop-seq、MARS-seq、SCRB-seq、Smart-seq、Smart-seq2等。与传统测序方法相比,scRNA-seq可识别单个细胞的基因表达信息、记录细胞的空间位置、跟踪不同细胞谱系在分化过程中的轨迹,这为研究难以大量提取的肌内脂肪细胞分子特异性和发生分化过程带来极大便利。作者简要介绍了scRNA-seq技术的关键步骤,比较分析了单细胞分离和转录组测序方法的优缺点,综述了肌内脂肪细胞的起源以及scRNA-seq在肌内脂肪细胞的亚群和标记基因鉴定以及细胞分化轨迹追踪中的应用,以期为肌内脂肪细胞的深入研究提供参考依据。