目的：:利用图像拼接方法对不同程度干眼症患者角膜上皮基底神经丛进行定量分析，探讨其变化规律。方法：:横断面研究。选取2021年4—10月于山西省眼科医院门诊就诊的干眼症患者共91例（91眼），其中轻度干眼34例、中度干眼33例、重度干眼24例，同时征集正常健康志愿者作为对照组共27例（27眼），所有受检者均选择右眼数据分析，对所有受检者分别行常规眼科检查、眼表综合分析仪检查、角膜共焦显微镜检查后，运用Photoshop CC 2018图像处理软件合成大范围角膜上皮基底细胞层下神经丛（SNP）结构拼图，截取以涡状结构为中心的、大小为700 μm×700 μm的图像进行分析，结合Image J图像分析系统计算得出图像中神经纤维总长度（NFL），将所得数据通过图像大小与像素之间的换算关系计算出单位面积（1 mm 2）的神经纤维总长度值即神经纤维密度值（mm/mm 2）。采用单因素方差分析对各组数据进行比较，同时对两两之间进行LSD多重比较；采用Pearson线性相关分析各组角膜SNP密度与眼表综合分析检查中各项指标间的相关性。 结果：:4组间性别、年龄比较差异无统计学意义。对照组SNP密度为（22.71±6.19）mm/mm 2，轻度干眼组为（28.58±5.19）mm/mm 2，中度干眼组为（28.17±4.71）mm/mm 2，重度干眼组为（5.98±7.32）mm/mm 2，4组SNP密度总体差异有统计学意义（ F=88.10， P<0.001）；轻、中、重度干眼SNP密度与对照组差异均有统计学意义（均 P<0.001），轻度干眼组与中度干眼组间差异无统计学意义，重度干眼组与轻、中度干眼组间差异均有统计学意义（均 P<0.001）。干眼症患者角膜SNP密度与泪河高度、睑板腺缺失面积评分（上+下）及眼表充血评分之间无明显相关性，与非侵入性泪膜破裂时间呈正相关（ r=0.51， P<0.001），与脂质层分级、角膜荧光素钠染色分级呈负相关（ r=-0.30， P=0.004； r=-0.68， P<0.001）。 结论：:角膜SNP密度及形态改变与干眼症的严重程度分级有关，可作为临床评估干眼程度的有效指标。

森林生态系统强大的碳源/汇功能是实现"碳中和"和"碳达峰"战略目标最经济、有效的自然气候解决方案和固碳增汇手段.准确评估森林生态系统的碳汇能力,对于明确森林碳储量有重要意义.为明确亚热带-暖温带气候过渡带的常绿落叶阔叶混交林的碳通量特征及其驱动因素,2011-2020年利用涡度相关法开展了大别山常绿落叶阔叶混交林碳通量和环境要素的观测试验.结果表明:大别山常绿落叶阔叶混交林净生态系统CO2交换量、生态系统呼吸(Reco)、总初级生态生产力分别为-788.13 gC m-2 a-1、1074.14 gC m-2 a-1、1862.27 gC m-2 a-1,该森林生态系统整体表现为碳汇,其固碳能力与相近纬度的常绿落叶阔叶混交林基本持平,并高于针阔叶混交林、毛竹林等其他类型的森林生态系统.10年间,大别山常绿落叶阔叶混交林的固碳能力有所增强.影响大别山常绿落叶阔叶混交林碳通量的主要环境因子为温度与太阳辐射,气温(Ta)、净辐射(Rn)、光合有效辐射和总辐射与生态系统碳生产力和GPP呈显著正相关(P＜0.001),Reco与Ta和Rn呈显著正相关(P＜0.001).研究结果为气候变化响应敏感的南北气候过渡带森林生态系统的碳储量估算、碳循环过程模拟提供观测数据支持和科学依据.

精确评估地-气之间物质和能量交换对于有效管理水资源和促进农业可持续发展至关重要.为揭示黄河故道区玉米农田生态系统的能量分配特征和水热分量动态变化过程及其对气象因子的变化响应,本研究基于涡度相关系统和全要素自动气象站,对2019-2020年黄河故道区典型夏玉米农田生态系统的能量通量以及常规气象要素进行不间断观测,分析夏玉米农田各能量通量的变化特征以及与气温、降水、风速等环境因子的相关关系,并计算夏玉米生育时期的能量闭合率和能量分配比率.结果表明:研究区夏玉米净辐射、显热通量和潜热通量的峰值出现在11:00-14:00,土壤热通量的峰值发生在14:00-15:00.在能量分配上,夏玉米农田全生育期的能量分配以潜热通量和显热通量为主,播种-出苗期能量主要被显热通量消耗,占净辐射的37.1％,其余生育周期的能量均以潜热通量消耗为主.全生育期能量闭合率较好,决定系数为0.83,其中,白天闭合率较高,晚上较低.降水对潜热通量和显热通量都有明显影响,潜热通量对降水的反应更敏感,生育后期潜热通量在降雨后与降雨前的增幅比生育前期低.在夏玉米全生育期内,太阳辐射是水热通量最主要的气象因子,其次为饱和水汽压差.温度和饱和水汽压差对潜热通量的贡献度明显高于显热通量,风速、相对湿度和太阳辐射对潜热通量的解释率低于显热通量,叶面积指数和植被覆盖度与潜热通量呈显著正相关、与显热通量呈显著负相关.本研究的定量化结果可以深化对黄河故道区夏玉米农田水热传输规律的认识,为作物高效用水提供理论依据.

全球气候变化引发的"热浪"事件对高寒草地碳循环有显著影响.热浪作为一种典型的极端气候事件,直接影响植物生长呼吸的同时也间接影响土壤呼吸,进而导致生态系统呼吸及其"常通量"层的CO2 通量发生变化.热浪对青藏高原草地生态系统CO2通量的影响如何?以青藏高原东北隅高寒草甸草原为研究对象,以涡度相关系统为观测手段,结合连续观测的 CO2 通量及微气象数据,研究 2010-2019 年 10 年间发生的一次"热天"维持时间较长的热浪事件(2015 年 7 月 25 日至 8 月 2 日的热浪事件)对净生态系统碳交换量(NEE)、生态系统呼吸(Re)与总初级生产力(GPP)的影响过程.结果表明热浪的发生会带来短暂的高温和干旱,热浪期(7 月 25 日至 8 月 2 日)相比于热浪前期(7 月 17日至 7 月 24 日),气候因子日最高气温(Tamax)、日平均气温(Ta)、日最低气温(Tamin)、日较差(ADT)、5 cm土壤温度(Ts)、饱和水汽亏(VPD)分别提高了 42%、64%、146%、23%、46%、35%;热浪后期(8 月 3 日至 8 月 10 日)比热浪前期降水量(PPT)降低 77%.热浪结束后,气温及土壤温度不会马上降回热浪前的状态,热浪后期比热浪前期Tamax、Ta、Tamin、Ts分别提高 5%、22%、142%、12%.此次热浪事件中热浪前期和热浪后期较热浪期逐时及逐日CO2 通量均显著降低,热浪前期、热浪后期相比热浪期逐时CO2 净吸收分别降低 20.3%、37.6%;逐时Re分别降低 16.8%,13.8%;逐时GPP分别降低 17.6%、21.7%.热浪前期和热浪后期逐日 CO2 净吸收比热浪期分别下降 20.5%、37.8%,逐日 Re 分别下降16.7%、13.6%,逐日GPP较热浪期分别下降 17.4%、21.7%.

内蒙古干旱区是我国高原生态屏障的重要组成部分,其生态环境直接关系我国北方生态安全.为了解研究区生态系统蒸散发分割对于干旱的响应,本研究利用涡度相关数据构建SiB2模型,对植被蒸腾(T)、地表蒸散发(ET)等变量进行模拟,同时分别基于通量站涡度相关数据和SiB2模型模拟计算蒸腾与蒸散发比值(蒸腾比,T/ET).结合标准化降水蒸散发指数(SPEI),分析研究区不同干湿条件下蒸散发及蒸腾比的变化.结果表明:研究区蒸散发受干旱影响显著,蒸散发量与干旱程度呈负相关,在严重干旱或极端干旱时,干旱对蒸散发的影响滞后时间增长;根据SiB2模型计算的研究区2003-2012年蒸腾比与干旱程度相关性较强,在较为湿润的年份(2003),T/ET达到最高值0.64,表明此时植被蒸腾在陆地蒸散发中占据主导地位;在较为干旱的年份(2005),T/ET值为0.39,表明在干旱胁迫下植被蒸腾减少,土壤蒸发占蒸散发量的主导地位;在持续干旱情况下,T/ET和ET的波动范围均较小,表明植被在干旱情况下能根据外界环境进行自我调节,对维持生态系统稳定有一定的作用.研究结果对于推动区域水资源合理配置、提高干旱区水分利用效率具有一定意义.

为了解暴雨时期亚热带森林生态系统水分在植物体内运移转换过程中同位素组成的变化特征以及对环境的响应机制,基于2020年7月梅汛期新安江源区亚热带常绿针叶林典型植物氢氧稳定同位素测试,结合黄山水文站涡动通量塔环境要素监测数据,分析了代表性树种杉木(Cunninghamia lanceolata)不同部位(根、皮、枝、叶)和样地多种优势植物叶片水同位素组成(δ18O和δ2H)的 日间变化特征及δ18O-δ2H相关关系,并讨论了不同植物叶片水δ18O和δ2H的环境控制因子.结果表明:杉木根、皮及枝水分同位素组成较为接近且日间变化平缓,叶片水同位素最为富集且日间变幅较大.受随机性强降雨影响,7月2-4日各来源δ18O和δ2H昼间变化无显著一致性规律,三 日分别大致呈单峰型、单谷型和波动型变化.5种典型植物叶片水δ18O-δ2H线性回归得出的蒸腾线斜率从高到低依次为:狗脊(Woodwardia japonica)、茶(Camellia sinen-sis)、大豆(Glycine max)、杉木、毛竹(Phyllostachys heterocycla),说明毛竹叶水同位素动力分馏效应最强,狗脊最弱.各植物叶片水δ18O和δ2H的环境控制因子有所差异,杉木和狗脊叶片水δ18O和δ2H对土壤含水率和土壤温度的变化最敏感,气温和净辐射则是影响茶和大豆叶片水δ18O和δ2H的主导因子,毛竹叶水δ18O和δ2H与气温、相对湿度、土壤温度、土壤含水率和风速的相关性较强.研究结果有助于明晰湿润区生态水文过程,并为进一步构建同位素水文模型提供数据支持.

羰基硫(COS)是大气中的长周期痕量气体,其分子结构、对流层大气混合比的昼夜和季节动态类似于二氧化碳(CO2).植物光合作用及其水解过程中,受扩散通路导度和酶活性影响,气孔的COS与CO2吸收紧密相关,同时,植物自养呼吸并不释放COS.最新研究中,采用植被COS通量直接指示生态系统总初级生产力(GPP).综述了植被COS通量与光合作用中碳固定过程的关联机制,以及采用涡度相关观测、整合大气COS监测和生态系统过程模型等方法开展植被COS通量与GPP研究的最新进展,探讨了关键生态过程和参数,发现方法存在以下瓶颈:(1)生理过程、尺度效应和解析效应影响了COS与CO2的叶片相对吸收率,(2)观测与模拟手段有待进一步耦合,(3)全球COS观测密度限制了方法验证,(4)硫循环过程影响了多区域模拟精度.方法发展的前沿领域包括:(1)开展重点地区植被COS通量观测,(2)提高COS卫星柱浓度的覆盖范围,(3)完善生态系统过程模型的COS吸收机理.展望未来研究关注的科学问题是:对于亚热带等尚待开展COS连续观测的区域,采用植被COS通量直接代理GPP的精度和不确定性.

采用开路式涡度相关系统,针对三江并流核心区西藏红拉山滇金丝猴国家自然保护区,通过测量和分析非生长季亚高山常绿针叶林净生态系统碳交换量(NEE),探讨了亚高山森林非生长季CO2通量特征及其主要影响因子.保护区常绿针叶林NEE值在非生长季具有明显"U"型变化曲线,白天表现为碳吸收,夜间表现为碳释放,日间CO2吸收高峰介于12:00到15:00之间,平均每天碳汇时间在10h左右.非生长季各月NEE大小依次为:4月>3月>2月>11月>1月>12月.研究期内气温(T)、相对湿度(RH)、饱和水汽压差(VPD)和光合有效辐射(PAR)等气象因子对净生态系统CO2交换量影响显著.此外,森林碳吸收对温度响应敏感,光合作用在整个非生长季较为明显.各影响因子中光合有效辐射对碳交换影响最大;夜间NEE与5cm土壤温度呈极显著相关性(P<0.01)且NEE随着土壤温度升高而增大;整个非生长季NEE、生态系统呼吸量(Re)和总生态系统CO2交换量(GEE)分别为-596.759g CO2/m2、582.849g CO2/m2和-1179.608g CO2/m2.该亚高山常绿针叶林生态系统与青藏高原其他生态系统类型相比具有明显的碳汇功能.

荒漠草原是陆地生态系统中最为脆弱且受人类干扰较为严重的生态类型之一,精准模拟其碳水通量及对人为干扰的响应,不仅能够揭示其复杂的生态学过程,而且还可为人为生态修复和保护提供决策依据.生态模型能够有效地模拟陆地生态系统的碳水循环过程,但模型众多的参数及其取值的合理性限制了其普遍应用,故探索参数优化是提升生态模型应用的有效途径.利用PEST参数优化方法和涡度相关观测数据对Biome-BGC模型的生理生态参数进行优化,在评估参数优化效果的基础上模拟了 1986-2018年宁夏盐池荒漠草原区人工灌丛生态系统的总初级生产力(Gross primary productivity,GPP)和蒸散(Evapotranspiration,ET).结果表明:(1)参数优化可以改善Biome-BGC模型对荒漠草原区人工灌丛生态系统GPP和ET的模拟效果,参数优化后模拟的GPP和ET均更接近于观测值,其中月尺度的模拟效果更佳;(2)基于PEST的Biome-BGC模型参数优化方法具有较强的普适性,优化后的参数可推广应用于荒漠草原区人工灌丛生态系统长时间序列的GPP和ET模拟;(3)宁夏盐池荒漠草原区人工灌丛生态系统的GPP在1986-2018年呈缓慢上升趋势,增幅为1.47 g C m-2 a-1,但ET的年际变化率较大,且无显著变化趋势.

利用2013-2014年涡度相关系统观测的华北平原冬小麦农田生态系统通量数据,结合通量贡献区模型FSAM,分析华北平原冬小麦农田生态系统通量贡献区的时空分布特点,对比研究不同大气稳定层结条件和生长期内通量贡献区的分布差异.结果表明:在主风风向上,冬小麦整个生育期内大气稳定条件下的通量贡献区范围大于不稳定条件下的贡献区范围.在0°～ 90°主风风向上,生长初期稳定条件下通量贡献区范围比不稳定条件下大17.8 m左右,生长末期稳定条件下的通量贡献区范围比不稳定条件下大11m左右.生长初期的通量贡献最大值点位置比生长末期距观测点位置远15 m(大气稳定条件)和12.4 m(大气不稳定条件);通量贡献最大值点在稳定条件下比不稳定条件下距观测点位置远5 m(生长初期)和2.4 m(生长末期).在非主风风向上,当风向为90°～ 180°时,生长初期和生长末期不同大气条件下的最大通量值分别位于距观测点的67.8、53.4和47.0、30.8 m.当风向为270°～360°时,生长初期和生长末期不同大气条件下的最大通量值位于距观测点的58.8、42和41.1、33.1 m.在整个生育期尺度上,观测塔的通量信息主要来自东北、西南和东南方向,其所占比例分别为35.4％、32.5％和19.4％.冬小麦整个生育期内通量贡献区的主要变化发生在观测点东北方向16.0～ 173.8 m和西南方向14.7～209 m,通量信息全部来源于农田生态系统.两个典型日期的通量贡献区日变化特征明显,通量贡献区范围随大气稳定条件和风向改变而发生变化,夜晚通量信息全部来源于农田生态系统,白天少部分通量信息来源于居民区和果园.本文的定量化结果可为农田生态系统通量贡献区的研究提供依据.