目的:通过对比不同分期糖尿病视网膜病变(DR)患者涡状区角膜上皮基底神经丛(sub-basal nerve plexus，SNP)的差别，探讨DR分期与糖尿病角膜神经损伤的相关性。方法:采用横断面研究，选取2018年9月至2019年1月就诊于山西省眼科医院的2型糖尿病患者66例66眼，年龄50～65岁，均以右眼为受检眼。按照DR分级标准将患者分为无糖尿病视网膜病变(NDR)组、非增生期糖尿病视网膜病变(NPDR)组和增生期糖尿病视网膜病变(PDR)组，并纳入年龄与性别匹配的年龄相关性白内障患者20例20眼作为对照组。所有受检者均接受角膜激光扫描共焦显微镜检查，观察涡状区SNP的形态，并测量神经纤维长度(NFL)。采用以病程为协变量的协方差分析比较各组间NFL值差异；采用Spearman秩相关分析NFL值与DR分期的相关性。结果:所有受检眼均可查见涡状区。对照组神经纤维粗细均匀、分布密集，走行规则，且多数受检眼涡状结构完整；各不同分期DR组神经纤维普遍变细、密度下降，走行迂曲，并伴有不同程度的涡状结构缺失。NDR组和NPDR组主要表现为涡状中心缺失；PDR组除涡状中心缺失外，部分受检眼还合并下方及颞侧的结构缺失。对照组、NDR组、NPDR组和PDR组NFL值分别为(21.08±4.74)、(16.47±6.35)、(14.95±3.90)和(11.61±3.24)mm/mm 2，总体比较差异具有统计学意义( F＝10.541， P<0.001)。对照组NFL值均明显高于各不同DR分期组，差异均有统计学意义(均 P<0.01)。Spearman秩相关分析结果显示，NFL值与DR分期呈负相关( rs＝-0.356， P＝0.003)。 结论:糖尿病SNP损伤早于DR出现，且随着DR发展过程而逐渐进展；DR各分期均伴有不同程度的神经结构缺失，且缺失首先从涡状中心开始，逐渐向下方和颞侧发展。临床在治疗糖尿病患者眼底病的同时应当兼顾眼表的状况。

青藏高原是陆地碳循环研究中的热点地区.在全球气候变化背景下,其总初级生产力(gross prima-ry production,GPP)在区域碳循环过程中发挥着重要作用.结合遥感数据使用模型模拟有助于了解青藏高原区域尺度上生态系统生产力的变化过程,以及预测其未来的变化趋势.本研究使用6种常见的遥感GPP产品(GLASS、MODIS MOD17A2、FLUXCOM、VODCA2、改进的EC-LUE数据及VPM数据),结合涡度协方差通量观测数据(海北灌丛、海北湿地和当雄)进行验证后,对青藏高原2001-2015年生态系统GPP空间分布格局及时间变化趋势进行分析.结果表明:不同生态遥感产品得到的青藏高原年平均GPP、区域年均GPP时空分布格局与变化趋势存在较大差异,6套产品得到的2001-2015年变化趋势分别-0.77 g C·m-2·a-1(GLASS)、3.63 g C·m-2·a-1(MOD17A2)、-1.21 g C·m-2·a-1(FLUXCOM)、1.53 g C·m-2·a-1(VODCA2)、4.73 g C·m-2·a-1(VPM)和-0.81 g C·m-2·a-1(改进的 EC-LUE);在空间分布上多年平均GPP总体呈现"东南高、西北低"的特点,区域差异较大;在青藏高原生态系统中,GLASS产品区域平均年GPP 最高(827.78 Tg C·a-1),MOD17A2 产品最低(484.04 Tg C·a-1),2001-2015 年青藏高原生态系统GPP变化程度分布区域基本相同,东南部最剧烈,而西部最为稳定;经过站点数据验证,MOD17A2在8天尺度上结果相对更好,而FLUXCOM数据集在月尺度上结果相对更好,结合在区域尺度上的表现,MOD17A2数据集更加适用于青藏高原地区.

内蒙古自治区作为中国北方重要的生态安全屏障,研究其植被变化对北方地区的生态安全意义重大.该研究基于1982-2017年内蒙古地区的涡流协方差-光利用效率模型反演的植被总初级生产力(EC-LUE GPP)等多源遥感数据,利用趋势分析和相关性分析法,分析了内蒙古地区植被GPP的时空变化特征及其与气温、降水和土壤湿度的相关性.在此基础上,采用多元线性回归和残差分析方法,分解并量化气候变化和人类活动影响下的GPP,分不同时间段开展了其对植被GPP影响的分析,探索不同植被类型GPP对驱动因素的响应.主要结果有:(1)三种气象要素与植被GPP表现出良好的相关性,其中降水和土壤湿度与GPP的相关性更高.(2)1982-1990年期间植被GPP呈现不显著波动上升,其余3个时间段(1991-2000、2001-2010、2011-2017年)呈不显著波动下降趋势.整体上呈下降趋势的区域占内蒙古植被总面积的55％,另外45％的区域呈显著上升趋势.(3)除2001-2010年期间外,其他3个时间段内(1982-1990、1991-2000、2011-2017年)气候变化对植被恢复起决定性作用,分别解释20％、16％、13％的植被恢复;人类活动在植被退化区占主导地位,分别解释13％、19％、20％的植被退化.研究结果可为内蒙古生态环境保护与管理政策的实施以及绿色可持续发展提供科学参考.

当前森林生态学研究在时空尺度上朝着更宏观和更微观两个方向发展,传统的观测研究方法或模式已不适合现代森林生态学研究的需求.尤其是在信息化技术的不断发展背景下,当前森林生态观测科研范式亟需变革.本文基于辽宁清原森林生态系统国家野外科学观测研究站的"科尔塔群",提出以塔(群)为核心的"天-空-塔-地"一体化观测研究体系.具体包括:主/被动星载遥感(天)、无人机+激光雷达+多/高光谱传感器的近地面遥感(空)、塔群或单塔(塔)、长期固定样地群(地);运用物联网、云计算和人工智能等新一代信息技术,实现海量数据的自动获取、传输、运算、分析与展示,形成"立体-全息"森林生态系统信息化观测研究方法体系.该研究方法体系旨在促进森林生态学或生态系统生态学、林学等领域知识创新,探索科研范式变革提供实现途径;并为地理学、遥感科学和边界层气象学等学科提供参考.

高寒灌丛草甸和草甸均是青藏高原广泛分布的植被类型,在生态系统碳通量和区域碳循环中具有极其重要的作用.然而迄今为止,对其碳通量动态的时空变异还缺乏比较分析,对碳通量的季节和年际变异的主导影响因子认识还不够清晰,不利于深入理解生态系统碳通量格局及其形成机制.该研究选取位于青藏高原东部海北站高寒灌丛草甸和高原腹地当雄站高寒草原化草甸年降水量相近的5年(2004-2008年)的涡度相关CO2通量连续观测数据,对生态系统净初级生产力(NEP)及其组分,包括总初级生产力(GPP)和生态系统呼吸的季节、年际动态及其影响因子进行了对比分析.结果表明:灌丛草甸的CO2通量无论是季节还是年际累积量均高于草原化草甸,并且连续5年表现为“碳汇”,平均每年NEP为70gC·m-2·a-1,高寒草原化草甸平均每年NEP为-5 gC·m-2·a-1,几乎处于碳平衡状态,但其源/汇动态极不稳定,在2006年-88 g C·m-2·a-1的“碳源”至2008年54 g C·m-2.a-1的“碳汇”之间转换,具有较大的变异性.这两种高寒生态系统源/汇动态的差异主要源于归一化植被指数(NDVI)的差异,因为NDVI无论在年际水平还是季节水平都是NEP最直接的影响因子;其次,灌丛草甸还具有较高的碳利用效率(CUE,CUE=NEP/GPP),而年降水量和NDVI是决定两生态系统CUE大小的关键因子.两地区除了CO2通量大小的差异外,其环境影响因子也有所不同.采用结构方程模型进行的通径分析表明,灌丛草甸生长季节CO2通量的主要限制因子是温度,NEP和GPP主要受气温控制,随着气温升高而增加;而草原化草甸的CO2通量多以季节性干旱导致的水分限制为主,其次才是气温的影响,受二者的共同限制.此外,两生态系统生长季节生态系统呼吸主要受GPP和5 cm土壤温度的直接影响,其中GPP起主导作用,非生长季节生态系统呼吸主要受5 cm土壤温度影响.该研究还表明,水热因子的协调度是决定青藏高原高寒草地GPP和NEP的关键要素.

准确测定森林生态系统中CO2储存通量(Fs)对于以涡动协方差(EC)法估算生态系统碳收支具有重要意义,而Fs不同算法引起的森林碳收支估测误差还未被全面评估.本研究利用2018年帽儿山落叶阔叶林的开路EC系统和8层COJH2O廓线系统(AP100,CampbellScientific Inc.,USA)数据,比较了2-min平均廓线(P2min)、30-min平均廓线(P30min)和30-min平均EC单点法(Ps)3种不同方法估算的Fs对净生态系统交换(NEE)、生态系统呼吸(Re)和总初级生产力(GPP)估算结果的影响.结果 表明:F8估算方法对森林碳通量的影响总体上随时间尺度增大而不断增大,表明通量数据插补和拆分会进一步放大F8估算方法的影响.在年尺度上,P2 min法和Ps法的NEE分别比P30min法的低36.3％和29.4％;P2min法的Re比P30 min法和Ps法高8.7％;而P2min法的GPP比P30min法的高5.4％,Ps法则比P30min法的低2.1％.传统的P30min法忽略了CO2浓度的瞬时变化,Ps法缺少林冠层内部CO2浓度变化,因此两者低估了真实Re.近似瞬时廓线的方法(2-min平均)具有更高的时间与空间分辨率,能够更加准确地估算非平坦地形和复杂冠层结构的森林碳收支,这对解决EC法在复杂条件下森林Re和GPP低估、净碳汇高估具有重要启示.

本研究以额济纳绿洲四道桥超级站为研究区,结合2018-2019年涡度通量、气象数据和2017-2020年Sentinel-2遥感影像,分析通量塔总初级生产力(GPP)与环境因子的关系,评估12种遥感植被指数对柽柳灌丛长势模拟和关键物候参数提取的适用性.采用7参数双逻辑斯蒂函数(DL-7)+全局模型函数(GMF)拟合GPP和各植被指数生长曲线,并逐年提取生长季始期(SOS)、生长季峰期(POS)和生长季末期(EOS)3种关键物候参数.结果 表明:有效积温(GDD)和土壤含水量是影响柽柳灌丛物候动态的主要环境因子.与2018年相比,2019年由于气温较低,SOS前的积温累积速率较慢,柽柳灌丛需要更长时间的热量积累来进入生长季,从而导致2019年SOS比2018年晚.在SOS与POS之间,2018和2019年水热条件相似,但2019年POS比2018年晚8d,可能是2019年SOS较晚所致.POS以后,2019年较高的GDD和较低的土壤含水量使柽柳灌丛遭受水分胁迫,导致其生长季后期时间缩短.标准化的Sentinel-2植被指数与10:00-14:00 GPP均值的线性回归结果表明,宽波段植被指数中的增强型植被指数和窄波段植被指数中的叶绿素红边指数、倒红边叶绿素指数、红边归一化植被指数(NDVI705)能够较好地反映与柽柳灌丛GPP具有较高的一致性.柽柳灌丛SOS和EOS的遥感提取结果表明,Sentinel-2窄波段植被指数比宽波段植被指数的准确性更高,尤其是修正叶绿素吸收反射率指数提取SOS最准确,MERIS陆地叶绿素指数提取EOS最准确;Sentinel-2宽波段植被指数提取POS的准确性更高,尤其是两波段增强型植被指数和植被近红外反射率指数最准确.综合所有物候参数来看,NDVI705综合表现最佳.

以青藏高原玛沁地区高寒草甸和沱沱河地区高寒荒漠草原为观测研究站,利用涡动协方差技术获取高寒生态系统水平上的CO2通量以及水和能量通量,通过REddyProc、随机森林(Random Forest,RF)进行了数据后处理,探究了不同下垫面典型环境因子对净生态系统CO2交换量(Net Ecosystem Exchange,NEE)的影响机制.结果表明:1)玛沁高寒草甸在6-7月以吸收为主,表现为碳汇,吸收峰值出现在11:00-12:00(北京时,下同)之间,而在3、4、5、8月以排放为主,表现为碳源,排放峰值出现在21:00-23:00之间;沱沱河高寒荒漠在3-8月以吸收为主,表现为净碳汇,吸收峰值出现在13:00-14:00之间;整个生长季前后(3-8月),玛沁和沱沱河的累计NEE分别为79.50 g C/m2和79.24 g C/m2,都表现为碳汇.2)不同尺度不同下垫面,气象因子对NEE的重要程度不同,小时尺度上,高寒草甸辐射对NEE的重要性最大,高寒荒漠草原蒸散发对NEE的重要性最大;日尺度上,高寒草甸土壤含水率对NEE的重要性最大,高寒荒漠草原风速对NEE的重要性最大;3)生态系统呼吸(Ecosystem Respiration,Reco)和NEE都受到总初级生产力(Gross Primary Productivity,GPP)的显著限制,高寒荒漠草原GPP对NEE的影响远大于高寒草甸GPP对NEE的影响;4)NEE与蒸散发呈显著相关性,表明水分条件是控制高寒草甸和高寒荒漠草原碳和水收支变化的最重要因素.

探究黑沙蒿(Artemisia ordosica)灌丛净生态系统生产力(NEP)和碳利用效率(CUE)对昼夜非对称增温的响应,揭示碳平衡各组分对日间或夜间增温的相对敏感性,对于预测此类生态系统在气候变化条件下的碳源/汇属性及固碳能力是十分必要的.该研究基于涡度协方差观测数据进行模型参数化和验证,采用BIOME-BGC模型模拟不同增温情景,检验非对称增温如何影响NEP、CUE及其组分,包括:总初级生产力(GPP)、生态系统呼吸(Re)、自养呼吸(AR)、异养呼吸(HR)、维持呼吸(MR)、生长呼吸(GR)、净初级生产力(NPP)等.非对称增温方式包括:(1)延续历史升温趋势(1954–2020年)的昼夜非对称增温(日间增温1.2℃,夜间增温1.8℃);(2)日间或夜间单独增温(2、4、6℃).主要结果:(1)与观测值拟合关系较好的指标包括GPP的逐日值和逐年值、Re的逐日值以及NEP的逐年值(决定系数:0.72–0.88;效率系数:0.72–0.79),拟合关系相对较弱的指标包括Re的逐年值和NEP的逐日值(决定系数:0.57、0.26;效率系数:0.46、0.12).(2)所有增温情景对GPP、Re及其组分、NPP均呈促进作用.其中,GPP、Re、AR、MR对日间增温比对夜间增温更为敏感;NPP、HR、GR则对夜间增温更敏感.(3)在所有增温情景下,Re(约13％)和AR(约16％)的增幅均比GPP(约10％)更大,因此NEP和CUE呈下降趋势.并且NEP和CUE均对日间增温更敏感.(4)NEP和CUE在昼夜非对称增温情景分别下降了约68％和5％,对日间增温下降的幅度比夜间分别高约8％和1％.尽管有区域或全球尺度的研究认为增温会提高生态系统碳汇能力,但该研究结果表示增温抑制半干旱地区碳汇能力,这表明当前为减缓全球变暖所付出的努力是必要的.

区域和全球涡度协方差网络提供了基于陆地-大气生态系统间最大的综合性原位碳通量观测数据集.这些数据目前已成为自下而上核算陆地生态系统碳平衡的基础,但部分测量数据合理性问题引起通量界广泛关注.通过梳理近40年研究进展,总结了涡度协方差测量原理,系统地分析了仪器局限性和环境因素潜在影响,讨论了不同碳通量组分填补存在的争议、生态系统冬季休眠期的净碳吸现象违背生理学知识、夜间湍流发展不充分对生态系统呼吸的低估等,并由此产生数据偏移和测量滞后时间等.通过阐述涡度协方差测量原理和数据处理存在的缺陷与争议,提出了适当的改进措施以限制(或降低)数据测量产生的不确定性,旨在为后续监测精度提升和探究陆地生态系统碳循环及其对环境因子的响应提供理论支撑.