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科学通报
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夏建白

旬刊

0023-074X

csb@scichina.org

010-64036120

100717

北京东城区东黄城根北街16号

科学通报/Journal Chinese Science BulletinCSCD北大核心CSTPCDEISCI
查看更多>>《科学通报》创刊于1950年，是中国科学院主办、中国科学杂志社承办的自然科学综合性学术刊物，报道自然科学各学科基础理论和应用研究方面具有创新性和和高水平的、具有重要意义的最新研究成果，要求文章的可读性强，能在一个比较宽范的学术领域产生深刻的影响。我们的目标是：成为国内外读者了解中国乃至世界范围的自然科学各研究领域最新成果的主要窗口之一。《科学通报》进入了国际上主要检索系统，如CA，EI，日本《科技速报》和美国科学信息研究所（ISI）的以下系统：Science Citation Index(SCI-CDE)，SCISearch，Current Contents(PC&E)和Research Alert。
正式出版
收录年代

    原子薄层材料的插层剥离制备

    杨锐捷曾志远
    1281-1283页
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    京津风沙源治理工程助力生态建设高质量发展

    吴波
    1284-1285页
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    樟子松人工林退化原因及研究展望

    路伟伟吴波白建华宋晓东...
    1286-1297页
    查看更多>>摘要：气候变化对森林可持续性的影响是一个复杂过程,如何保持人工林长期稳定生长是全球性技术难题.20世纪50年代以来,我国北方地区营造了大面积樟子松人工林,对防风固沙、保持水土发挥了重要作用,成为我国北方防沙带绿色生态屏障的重要组成部分.目前"三北"防护林工程区樟子松人工林退化较为严重,虽然已开展了大量研究,但对于樟子松人工林退化机制的认识仍然不是非常清楚.本文梳理了导致樟子松人工林退化的主要因素,提出樟子松人工林树木退化过程的概念模型,认为水力学失败和碳饥饿是导致樟子松人工林退化的两种主要生理机制;水力学失败和碳饥饿降低了樟子松抵抗病虫害的能力,而病虫害又进一步促进了水力学失败和碳饥饿的发展,直至樟子松发生严重退化甚至死亡.今后的研究应该重点关注樟子松退化的生理过程及其与病虫害的相互作用,应加强以下几个方面的研究:(1)樟子松人工林退化的多因素协同作用机制;(2)林分或景观尺度樟子松人工林退化机制;(3)樟子松人工林对环境胁迫的响应及调控机制;(4)樟子松适生范围及生态适宜性评价.

    樟子松人工林水分亏缺水力学失败碳饥饿病虫害

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    浑善达克沙地固定沙丘风蚀坑形态变化及其动力学机制

    周炎广王卓然青达木尼胡日娜...
    1298-1311页
    查看更多>>摘要：风蚀坑是固定沙丘活化的重要标志,也是半干旱沙质草原地区沙漠化的首要环节.因此,准确理解风蚀坑形态变化及其动力学过程对区域荒漠化的治理具有重要意义.浑善达克沙地东南缘固定沙丘不同部位上发育了多种形态的风蚀坑,对其形态和气流结构的野外观测结果表明,2010～2021年,各类型风蚀坑长度、宽度和面积均持续增加,整体形态有向椭圆形或槽形发展的趋势;风蚀坑坑体的扩张方向与坑内蚀积格局具有高度一致性;气流在固定沙丘迎风坡坡脚几乎未发生偏转,而在沙丘中部和丘顶发生明显偏转,且偏转角度与区域风向相关;风蚀坑形态和区域气流方向共同决定了风蚀坑内部的气流分布模式.此外,本研究认为,固定沙丘地形对区域气流的再改造作用可能是导致风蚀坑形态差异的根本原因;风蚀坑形态决定了坑内气流分布模式,而气流方向和风速变化影响着坑内蚀积格局,最终改变了风蚀坑形态演变方向.

    形态变化气流风蚀坑固定沙丘

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    毛乌素沙地沙障固沙机制与效益评估

    周炎广李红悦武子丰王卓然...
    1312-1329页
    查看更多>>摘要：沙障是沙区广泛应用的一种固沙工程措施,准确理解沙障的固沙机制并优化其配置模式有助于防风固沙技术的完善.本文以毛乌素沙地腹地发育的4个新月形沙丘作为研究载体,通过对9类(3种材料×3种规格)沙障措施下的沙丘开展地形测量、风沙观测、沉积物采样、植被调查和室内分析等研究,揭示了沙障环境下沙丘的表面过程,评估了各类型沙障防风固沙效果及生态恢复效应.结果表明,沙障具有降低沙丘高度、重塑微地貌形态、降低近地表风速、拦阻沙物质输移以及促进植被恢复的作用,其作用强度大小受控于沙障材料、规格配置及铺设坡位;沙柳沙障是该区防风固沙和促进植被恢复的最佳选择,草绳沙障其次,聚乳酸(polylactic acid,PLA)纤维沙袋沙障最差;沙柳和草绳沙障在1mxlm规格下的固沙效益最佳,而PLA沙障在2m×2m规格下的固沙效益最佳.此外,本文认为,沙障的防风固沙效益受多个要素的共同影响,单以近地表风速大小或微地貌形态作为衡量标准是不充分的;沙障工程应依据区域固沙需求和实地环境,立足重点目标或需求,因地制宜选择出最适宜的沙障配置模式.

    沙障风速输沙率植被恢复

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    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

    宋伟江苏纪帅张梦迪赵玉金...
    1330-1342页
    查看更多>>摘要：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护与合理利用,以及退化草地恢复具有重要的理论和实践意义.

    植物补偿性生长采食率放牧强度地下生物量生态-生产功能合理配置

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    2000～2018年京津风沙源沙化土地时空动态与归因分析

    李晓松张磊姬翠翠赵立成...
    1343-1355页
    查看更多>>摘要：沙地土地变化信息是京津风沙源治理工程成效评估核心指标之一.为深入调查京津风沙源沙化土地变化状况及驱动因素,本研究首先利用Landsat系列影像,构建了基于面向对象、决策树与变化检测的沙化土地动态监测体系,实现了京津风沙源2000、2010、2015及2018年4期沙化土地分布制图.在此基础上,开展了京津风沙源沙化土地时空动态变化及驱动因素分析.结果表明,(1)京津风沙源工程区沙化土地持续减少,2000～2018年间年均减少323.94km2,2015年后减少速率明显加快;(2)沙化土地总体向沙化程度降低方向转换,流动沙地减少和沙化耕地增加最为明显,相对变化比例分别为18.52％和47.47％,其中流动沙地变化中有56.89％转换为半固定沙地,固定沙地变化中有27.57％转为沙化耕地,较为突出;(3)人类活动及其与自然因素共同作用是沙化土地变化的主要驱动因素,占比分别为52.49％与29.74％,自然因素主导的变化不到1％,京津风沙源治理工程在沙化土地治理上成效明显;(4)沙化土地明显减少的同时,流动沙地仍有较大面积分布,仍有一定比例的退化发生,也存在大量的沙地开垦现象,未来应予以高度关注.

    京津风沙源沙化土地遥感监测驱动因素沙地开垦

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    京津风沙源地表沙尘释放及其区域分异

    程宏蒋宁张恺笛吴波...
    1356-1366页
    查看更多>>摘要：土壤风蚀引起的地表沙尘释放及其输移过程,是干旱半干旱区最为重要的地表过程之一.准确估算地表沙尘释放是揭示沙尘暴发生机制、阐明地表沙尘释放与陆地生态系统耦合作用的基础,也是制定防沙治沙和大气环境治理规划和决策的依据.基于野外调查、表层土壤采集及其室内实验、遥感影像以及气象站观测资料,估算了4个不同时期4个粒径组地表沙尘释放,揭示了京津风沙源地表沙尘释放的时空分布及其对粒径的响应,明确了京津风沙源不同区域和土地利用地表沙尘释放的贡献.在此基础上,从控制地表沙尘释放及其对区域大气环境中可吸入颗粒物影响的角度,提出京津风沙源治理的重点区域是农牧交错带、燕山丘陵、荒漠草原、晋北山地丘陵,治理的土地利用核心是耕地,而不是沙地,为京津风沙源治理工程的优化布局提供科学依据.

    地表沙尘释放区域分异京津风沙源土地利用

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    京津风沙源治理对生态系统服务的影响及其效益核算

    黄晓霞程宏蒋宁李继峰...
    1367-1380页
    查看更多>>摘要：京津风沙源区治理工程是国家为改善和优化京津及周边地区生态环境状况、减轻风沙危害实施的一项重大生态建设工程.工程实施以来,区域的土地利用、植被盖度、土壤风蚀等方面发生了深刻变化,也改变了区域生态系统服务的供给.生态系统服务及其多功能性的理论框架与定量化研究,为综合评估区域生态效益,准确厘定生态系统服务变化,深刻理解生态治理工程对区域生态系统服务的作用与影响提供了方法和途径.本文利用多源数据,从生态供给、生态调节、生境支持服务3个方面,计算了京津风沙源区生态系统服务各项指标,结合生态系统服务集成性指数(multiple ecosystem services landscape index,MESLI)和生态系统服务香农多样性指数(ecosystem services Shannon diversity index,ESHDI)等指标,评估了县域的生态系统服务多功能性,揭示了县域尺度综合生态服务的空间格局和集聚规律,阐明治理前后生态系统服务的变化特征及其空间分布,确定各类土地利用和生态系统服务的相关关系,厘清风沙治理与植被恢复工程对区域生态系统服务功能及其多功能性贡献的变化,并对治理区2000～2015年的生态系统调节服务进行了价值核算,为京津风沙源治理工程效益定量评估和国家制定新的治理规划提供科学依据.

    京津风沙源风沙治理生态系统服务土地利用变化多功能性价值核算

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    弱力能源开发及其自供能环境净化效应

    佟望舒安琪李勇李鑫楠...
    1381-1391页
    查看更多>>摘要：地球生态系统存在广泛且低功率无序的分散能量,包括水流弱力、磁力扰动和生物活动等,尚未得到有效开发利用.常规化石能源通过集中发电再分散利用,是低熵能源的高熵利用,而回收转化利用广泛分散的环境弱力,可以将高熵能量直接高熵利用,是能源生产途径和利用方式的重要变革.环境弱力能源按介质可分为固体振动、液体流动和气体扰动,以机械能为表观形式,可以通过材料转化为电能,并应用于地球生态系统的环境净化,具备能源开发和环境净化双重效应.新材料和新技术研发是弱力能源转化利用的基础,涵盖了微弱能量捕捉、高效力电转换、电能原位利用3个过程,其中压电和摩擦催化发展迅速,具有巨大的应用和发展前景.压电催化材料中,钛酸钡、氧化锌、锆钛酸盐和聚偏氟乙烯复合薄膜等在机械搅拌或振动作用下发生压电催化反应,实现污染物降解、杀菌和清洁等功能.摩擦催化材料中,氧化锌、硫化铬、钴酸镍等半导体和聚四氟乙烯等高分子材料可发生摩擦催化反应,实现环境净化等功能.弱力能源未来发展中,需要将压电和摩擦电催化过程中的电压与电荷量进一步提升,厘定电场、电荷交换界面和反应物共同作用下的电荷交换行为,实现反应环境与催化材料匹配度提升.在"双碳"目标下,实现弱力能源的高效转化利用,在环境治理和医疗健康等方面具有重要的应用价值,是绿色能源发展和宜居地球建设的重要方向.

    弱力能源压电催化摩擦催化环境净化绿色能源双碳目标

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