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  • 2600140086   甘肃   S812.6   基础研究   农业科学研究与试验发展
    ①课题来源与背景:该课题来源于甘肃省科学技术厅自然基金项目。 高寒草甸是青藏高原最重要植被类型之一,占青藏高原总面积的1/3和全球碳库的2.5%,因此青藏高原高寒草甸在全球碳通量、碳储量以及碳循环中扮演着非常重要的角色。然而,大部分高寒草地已经退化,使该生态系统净C交换量和方向(碳源或碳汇)发生改变,从而导致在预测环境变化与碳反馈时,其结果在很大程度上不确定。因此,非常有必要研究草地退化对生态净C交换量和方向(包括生态系统呼吸(Reco)、总初级生产力(GPP)、植物呼吸(Rplant)的影响以减少这种不确定性。 ②研究的目的及意义:甘南退化草地是青藏高原退化草地的典型代表,且主要分布在海拔3500-4500m之间的高寒草甸区域,也使该研究具有明显的区域特色。该研究将从C的收支较角度深入理解草地退化对生态系统净C交换的影响及作用,是高寒生态学理论研究的新视角,也是高寒草甸研究序列新的延伸。因此,该研究对青藏高原退化草地的生态恢复实践亦有重要的指导价值。 ③主要论点及论据:通过对不同建植年限下植物功能群叶片氮、磷、碳含量、叶片净光合速率和呼吸速率以及生态系统二氧化碳通量的研究发现,莎草和禾草叶片氮含量随着建植年限的增加呈减小趋势,杂草叶片氮含量随着建植年限的增加而增加趋势。禾草功能群植物,建植年限增加使植物叶片氮、磷含量下降,从而导致植物叶片净光合速率和呼吸速率的下降,进而导致Reco的降低和NEE的增加。莎草功能群植物,建植年限增加使叶片氮含量下降,从而导致净光合速率和呼吸速率的下降,进而Reco的降低和NEE的变化。杂草功能群,建植年限增加使叶片氮磷含量增加,从而导致净光合速率和呼吸速率的上升,进而导致Reco和NEE的变化。 ④创见与创新:明确了草地退化对生态系统CO2吸收和排放影响的主要途径和作用机理,探明退化草地生态碳对大气CO2调节阈值。 ⑤社会经济效益,存在的问题:研究持续时间较短,需要长期坚持研究。 ⑥历年获奖情况:无。 ⑦成果简介:在该项目的资助下,发表SCI收录刊物论文2篇,国内核心期刊发表论文2篇,培养2名硕士研究生,参加2-3次国内相关学术会议。
    高寒草甸草地退化生态系统
  • 2600140352   甘肃   S812.2   基础研究   农业科学研究与试验发展
    一.课题来源与背景:祁连山是中国西部重要的生态屏障,中国重要的水源涵养生态功能区,也是中国生物多样性保护优先区域。然而祁连山恶劣的自然条件和人类发展的矛盾交织存在,使得祁连山生态环境十分脆弱,加之气候变化和人为活动所导致的雪线上升、冰川退缩、水源涵养林功能下降、水土流失严重、下游径流来水量减少等一系列问题,已经严重影响了当地经济社会可持续发展。祁连山高寒草地的存在不仅对当地草牧业的发展起着至关重要的作用,也对草地生态系统的稳定性占有不可或缺的分量。土壤是植物的载体,能够为植物生长发育提供所需的元素。土壤微生物作为草地土壤生态系统的重要组成部分,是土壤系统中各种生物进程的主要推动者,对土壤有机化合物的降解、腐殖化及矿化有着显著的作用,是驱动地球生物化学过程的关键因素。土壤微生物的多样性及群落结构对土壤的功能及草地生产力也具有重要的影响。由于土壤微生物对土壤质量变化反应敏感,能够较早地指示草地生态环境变化和生态系统功能的变化,是衡量草地生态系统的健康变化和草地退化或恢复程度的重要指标。可见,土壤微生物变化规律的研究,可为草地生态系统的可持续发展提供理论依据。 二.研究目的与意义:该项目采用空间代替时间的方法,对祁连山东段不同修复时间高寒草地土壤微生物生物量、数量及土壤理化性质进行测定和系统分析,阐明土壤细菌、放线菌、真菌及土壤微生物量碳、土壤微生物量氮、土壤微生物量磷与土壤理化性质在高寒草地修复过程中的动态变化规律,探讨土壤环境中土壤微生物在草地修复中过程中起的作用,为祁连山高寒草地保护和合理利用提供理论依据,对祁连山生态保护与建设的实施具有重要的理论支持和实践指导意义。 三.主要论点与论据:该研究对不同修复时间的祁连山高寒草地土壤微生物生物量、土壤微生物数量及土壤理化性质并结合植物群落变化进行系统研究,分析其在三个不同的土层深度、不同季节下的积累效果,揭示各相关因子间的相互关系研究结论如下: (1)三大类微生物数量随修复年限的延长均整体呈增加的趋势,三大微生物数量大小为细菌>放线菌>真菌,并且放线菌和真菌具有明显的表聚现象。不同季节,细菌总体表现为秋季表层土壤细菌菌落数量较高,各土层真菌数量变化趋势总体保持一致,夏季菌落数量达到最大值,放线菌菌落数量表层土壤春季最高,并随着修复年限的延长而增加。 (2)土壤微生物量碳和土壤微生物量磷呈逐渐增加的趋势,且表现出一定的表聚现象,而微生物量氮呈先增加后减少的趋势。生物量碳含量在不同土层随修复年限的增加其季节变化规律大致相似,秋季含量最高,微生物量氮含量随修复年限的增加其季节性变化规律基本相似且整体处于相对稳定状态,微生物量磷含量处于长期漫长的累积过程中,在冬季含量积累到最大。 (3)研究样地中共发现植物24科40属55种,其中菊科、禾本科、蔷薇科占比较重。草本植物46种,灌木植物有8种,藤本植物1种。修复2a后,植物种类成倍增加,灌木植物沙棘重要值最高;修复5a后,大量草本植物出现,灌木植物银露梅和沙棘重要值较高;修复10a后草本、灌木植物减少,沙棘重要值较高。随着修复年限的延长,土壤物理、化学性质得到一定程度的改善,均匀度指数与有机质之间呈显著正相关。 (4)土壤容重与微生物生物量和三大类微生物数量均呈负相关关系,含水量与微生物量碳、磷和三大类微生物数量均呈正相关关系,土壤的机械组成与微生物特性总体呈负相关关系,全氮与细菌、真菌、放线菌均呈极显著正相关关系,与微生物生物量呈正相关关系,全磷与真菌、放线菌呈显著正相关关系。 四.创见与创新:国内外对土壤微生物的研究主要集中在影响它的因素、与土壤酶的相互关系及其与植物生长的作用;草地土壤微生物研究多见于草地不同退化程度方面,然而退化高寒草地修复过程中不同的生态修复时间对土壤微生物的影响,尤其是针对祁连山高寒草地不同修复年限下土壤生物学的研究并不多见。该项目将拟解决以下科学问题:1.不同修复阶段下祁连山东段高寒草地土壤细菌、放线菌、真菌多样性及土壤微生物量碳、土壤微生物量氮、土壤微生物量磷与土壤理化性质的动态变化;2.不同生态修复阶段影响土壤微生物的主要因子;3.影响土壤微生物的主要因子的驱动规律。 五.社会经济效益,存在的问题:该项目为基础研究项目,通过研究祁连山退化高寒草地修复过程土壤环境中土壤微生物在草地修复过程中所起的作用,为祁连山高寒草地保护和合理利用提供理论依据,对祁连山生态保护与建设的实施具有重要的理论支持和实践指导意义。 该项目实施期间,正值新冠疫情爆发期间,致使野外调查、取样及室内样品测定产生了一定的迟滞现象,对样品的测定结果差生了些许影响;土壤微生物对于植物的影响是一个持续且缓慢的过程,2年的研究时间相对较短,因此对于祁连山退化高寒草地修复过程中土壤微生物的变化规律,有待进一步且持续的研究与探索。 六.历年获奖情况:无。
    土壤微生物生物多样性保护土壤生态系统
  • 2600140060   甘肃   S812.6   基础研究   农业科学研究与试验发展
    1.课题来源与背景:青藏高原为中国草地鼠害主要成灾区,其中高原鼠兔和高原鼢鼠是中国高寒草地鼠害面积最大的两种害鼠,然而,高原鼠兔和高原鼢鼠是高寒草地生态系统的重要组分,在能量流通和物质循环中扮演重要角色。因此,面对平衡生物多样性保护和草原鼠害防治的挑战,解析其灾变机制,研发智能化监测预警、危害评价、环境友好型种群调控以及鼠害地近自然修复技术,对于实现青藏高原高寒草地生物多样性保护和鼠害科学防控具有重要意义。 2.技术原理及性能指标: 2.1高原鼠兔和高原鼢鼠致灾机制: (1)致灾因子。采用定点研究和大尺度调查方法,利用物种分布模型和地统计学等方法,明晰两种害鼠的种群动态驱动因子,发现归一化植被指数和人类干扰是导致种群分布变化的主要驱动因子,且高强度放牧通过改变植被群落结构,降低植物群落高度、盖度和生物量,提升害鼠栖息地适合度,进而引发害鼠种群数量的扩张。 (2)灾变规律。采用采用Meta分析方法和野外控制实验方法,研究两种害鼠对植物群落、土壤理化性状和土壤生物的多维度影响,发现高原鼠兔种群密度增加导致植被群落高度、盖度、生物量下降,且增加了土壤有机质和全磷含量,降低土壤pH和土壤紧实度,减少大型土壤动物类群。高原鼢鼠种群密度增加提升了植物物种多样性,减少群落地上生物量,增加土壤水分含量,降低土壤温度和紧实度,增加土壤大型无脊椎动物和土壤细菌物种多样性。 2.2高原鼠兔和高原鼢鼠危害监测预警技术: (1)危害地特征指标筛选。通过对比不同危害地特征对草地生产和生态功能的影响,筛选可被无人机解译的危害地特征影像,发现秃斑(边缘总长度)对草地植物群落多样性的影响更为显著。 (2)航测技术和图像解译技术确定。通过对比不同航拍高度、时间、机器学习等算法,筛选基于无人机遥感的最佳航测和图像解译技术,发现高原鼠兔航拍高度为20m,时间为返青期和盛草期的晴朗无风正午;高原鼢鼠航拍高度30m,时间为返青末期9:00-15:00。针对高原鼠兔危害地特征图像的最优解译模型为神经网络和GS-YOLO深度学习模型,高原鼢鼠危害地特征图像解译模型为阈值分类和PZM-YOLO深度学习模型。 2.3高原鼠兔和高原鼢鼠危害评价技术: (1)生态阈值界定。采用实地调查和文献数据相结合的方法,以草地生产力和多样性为指标,量化高寒草地高原鼠兔和高原鼢鼠生态阈值。高原鼠兔在高寒草甸和高寒草原的生态阈值分别为有效洞口数613~700个/hm2和197~218个/hm2,宽松防治阈值分别为600个/hm2和200个/hm2,高原鼢鼠在高寒草甸夏季牧场和冬季牧场的生态阈值分别为286个新鼠丘/hm2和940个新鼠丘/hm2。 (2)危害评价模型。通过确定高寒草地害鼠对草地生态系统影响的关键指标,构建基于多指标危害评价模型进行危害等级划分。高原鼠兔:DRI(高寒草甸)=-0.001×有效洞口数-0.012×秃斑比+0.001×地上生物量+0.668,DRI(高寒草原)=-0.002×有效洞口数+0.239×群落高度+0.164×物种丰富度-0.055,高原鼢鼠:DRI(夏季牧场)=0.00060×地上生物量-15.40×旧鼠丘面积+1.16,DRI(冬季牧场)=1.489-8.354×旧鼠丘面积-0.000273×新鼠丘数。 2.4环境友好型鼠害防控技术及产品: (1)新型植物源害鼠不育剂。研发了新型害鼠种群调控药-雷公藤(登记号PD20090003;农药生许(苏)0107),建成了年产雷公藤提取物原药5吨(折百率)产业化生产线1条。 (2)不同鼠药剂型的精准药量投放器。研发了针对不同鼠药剂型的精准药量投放器,大剂型料槽出药量标准误差在0.03~0.07之间,小剂型料槽出药量标准误差在0.02~0.04之间,药剂投放量精准。相比单人投放效率可提高30%~50%。 (3)非灭杀型种群调控技术。研发了无人机模拟天敌干扰高原鼠兔繁殖的新技术,明确了干扰日期、干扰时长和干扰飞行参数。无人机在繁殖期干扰15天后,高原鼠兔胎仔数下降21.91%,相对种群密度下降26.44%;研发了震动波干扰高原鼢鼠繁殖新技术,明确了干扰日期、干扰设备和干扰方法等,相比非干扰区,干扰区高原鼢鼠怀孕率下降50%。 2.5秃斑型鼠害地近自然、低扰动修复技术: (1)秃斑块植被恢复的限制因子。通过调查不同面积秃斑块土壤理化性质(土壤渗透率、土壤孔隙性质、土壤全N、全P、全K含量)以及种子库数量,发现秃斑土壤有机质和土壤孔隙度是影响秃斑内植被恢复的主要限制因素。 (2)秃斑型退化草地近自然修复技术。采取非补播的修复技术,通过对秃斑采取浅翻、浅翻+施加椰糠、浅翻+施加椰糠+生物炭的修复措施后,显著提升了地上生物量,其中浅翻+施椰糠措施效果最好。 3.技术创造性与先进性:创新研发了两种害鼠的监测预警技术体系和危害评估技术,创新研发了高寒草地鼠害种群调控和精准防控技术体系,包括鼠害精准防控技术、无人机干扰高原鼠兔非灭杀型种群调控技术、震动干扰的高原鼢鼠非灭杀型种群调控技术。该技术经过科技评价机构评定认为科技创新度和先进度在国际范围内未见相同文献报道。 4.技术的成熟程度,适用范围和安全性:该成果中所涉及的关键技术现均已顺利完成,达到了在实际环境中成功应用的水平,适用于两种害鼠栖息的高寒草甸和高寒草原等区域。 5.应用情况及存在的问题:已在甘肃省甘南藏族自治州的玛曲县、碌曲县、合作市等县区,四川省阿坝藏族羌族自治州若尔盖、甘孜州藏族自治州色达等县区,青海省果洛藏族自治州、海南藏族自治州、黄南藏族自治州的13个县区和西藏省那曲市聂荣县、班戈县等地成功应用。 6.历年获奖情况:(1)2011年,甘肃省科技进步一等奖;(2)2012年,甘肃省科技进步二等奖;(3)2015年,中国草业科技三等奖;(4)2016年,中国草业科技一等奖。
    草地鼠害防治草地生态系统害鼠防治
  • 2600140677   甘肃   S812.6   基础研究   农业科学研究与试验发展
    高寒草地约占青藏高原面积的60%左右,作为世界上海拔最高、类型最为独特的草地生态系统,是中国巨大的草地畜牧业生产基地、生态安全的重要屏障和多民族生存的重要家园,其稳定与否对中国水资源、北半球甚至全球的气候都会产生显著的影响。但是该区草地生态环境脆弱,长期以来草畜失衡,加之鼠虫害频发导致草地退化,成为制约其生态系统服务功能发挥的掣肘。 该项目团队突破传统样方调查和遥感反演难以在大范围、大尺度高精度量化放牧、鼠虫害对草地生态系统影响的局限性,开发了基于小型无人机的放牧家畜、高原鼠兔和草原毛虫长期-协同的观测、识别和分析系统;实现了关键信息的高效获取和分析,形成了完整的放牧强度量化分析方法,开发出基于无人机的草地群落结构特征的监测和分析方法,与放牧强度同时监测和分析,实现草畜关系反馈的高频次、高精度监测与分析;基于在样地尺度获取的毛虫数据、明晰了高寒草地草原毛虫、蝗虫的主要影响环境因子,构建了不同环境因子虫害宜生指数,绘制了高寒草地草原毛虫、蝗虫宜生区;在流域尺度明确了高原鼠兔的种群密度,分析了高原鼠兔扰动对高寒草地物种多样性的影响机制,量化评估了高原鼠兔扰动及其斑块化对生态系统碳库的影响。 该项目对于优化草地放牧制度,开展草地鼠虫害种群监测预警以及生态防控,制定科学合理的草地利用和保护措施,实现生产、生态和生活共赢具有重要意义。
    草地生态系统鼠虫害防治放牧制度
  • 2600140146   甘肃   S812.6   基础研究   农业科学研究与试验发展
    1.课题来源与背景:青藏高原是中国乃至亚洲重要生态安全屏障和全球生物多样性保护热点地区之一。受气候变化和人为过度放牧影响,青藏高原草地鼠害发生严重,已成为威胁草地生态安全,阻碍草地畜牧业健康发展的主要生物灾害。但是,草地啮齿动物是高寒生态系统的重要组分,在维系食物网、土壤养分循环和植被群落演替等方面具有重要作用,被称为高寒草地生态系统中的“关键种”和“生态工程师”。当前以药物灭杀为主的草地鼠害防治措施,破坏了草地生态系统原有食物网,不利于生物多样性维持。因此,在保护生物多样性的前提下科学防治草地鼠害,研发环境友好型草地鼠害防控技术,对于维持青藏高原高寒草地生态系统稳定具有重要意义。 2.技术原理和性能指标: 2.1无人机监测高原鼠兔和高原鼢鼠危害航测和解译技术。无人机监测高原鼠兔危害的最佳航拍高度为20m,最佳航拍日时间为晴朗无风的正午。自主设计了可用于解译高原鼠兔洞口数量、植被盖度的软件,经实地人工调查结果验证,洞口数量和秃斑比解译精度分别达到95%和93%。无人机监测高原鼢鼠危害的最佳时期为草地返青末期。航拍天气晴朗少云,高度为30m,时间为9:00-15:00之间。以无人机航拍影像中新鼠丘、旧鼠丘和草地等地物的分离度为主要筛选指标,以分类模型总体精度、Kappa系数和分类模型的运行时间为评价指标,面向对象影像分类的最优分割尺度范围为110-130之间,均质标准的颜色和紧致度取值均为0.5左右,最佳解译分类模型为阈值分类。 2.2高原鼢鼠震动干扰器研发及其干扰效果评价: (1)干扰器研发:干扰器包括敲击器,控制装置和分布总线3部分组成。敲击器采用推拉式电磁铁和和减震垫片。控制装置采用分时多线程程序。基于前期对高原鼢鼠求偶期通讯信号参数的获取,在控制装置中预设相邻脉冲时间间隔(ms)、单回合脉冲数、相邻回合时间间隔(ms)和敲击回合数等参数。利用固态继电器SSR实现对信号的通断,同时利用分时多线程程序来提高CPU利用率,实现多个敲壁器同步高效响应。 (2)干扰效果:高原鼢鼠繁殖期干扰区和对照区新鼠丘数差异,发现干扰区和对照区高原鼢鼠每天造丘数均呈增加趋势,但干扰区高原鼢鼠造丘数极显著大于对照区。此外,距敲击器1.5m和2m的位置产生的新鼠丘数量最多。干扰区雌鼠胎仔数和低于对照区,且干扰区雌鼠怀孕率(30%)低于对照区(80%)。此外,干扰区雄鼠睾丸重量和精囊腺重量均大于对照区,而干扰区雄鼠附睾重量小于对照区。 2.3高原鼠兔繁殖干扰型旋翼无人机及其干扰技术研发: (1)干扰型旋翼无人机研发及飞行参数:基于高度、速度、续航、障碍物的综合考虑,比较了3种无人机(大疆精灵3、大疆M100和大型六旋翼无人机)对高原鼠兔的干扰效果,发现在相同干扰高度下,大型六旋翼无人机的干扰效率高于其他两种机型。无人机干扰高原鼠兔的最佳机型为六旋翼无人机,最佳飞行高度为15±2m。在每年的3月底到4月初繁殖高峰期,干扰频率为10-15天/月。每天的干扰时间集中在9:00-17:00的高原鼠兔活动高峰期,干扰频率为4-6小时/日。 (2)干扰效果:在无人机干扰下,繁殖期的高原鼠兔主要通过减少采食时间、增加警戒和洞内时间应对捕食风险,且无人机干扰通过促进高原鼠兔皮质激素的分泌并抑制性激素的分泌,进而影响其生长发育,最终实现了种群密度的调控。 3.技术创造性与先进性:害鼠种群数量过多是导致鼠害发生的关键。当前灭鼠手段主要依赖药物防控技术。药物防控需要大量的劳动力、药物、饵料以及配套设备。高原鼠兔和高原鼢鼠主要分布3000m以上的高寒草地。高海拔人工作业对鼠害防控效果影响很大。该研究采取无人机和震动干扰发生器物理设备,并且只在害鼠繁殖期工作,可以大大节省劳动力,并且对食物网中其他物种多样性不构成威胁,是一项创新的鼠害防控技术。 4.技术的成熟程度,适用范围和安全性:所有技术较为成熟,适用于青藏高原高原鼢鼠和高原鼠兔分布的高寒草地,该技术基于环境友好型理论,对其他生物不会产生伤害。 5.应用情况及存在的问题: 应用情况: (1)基于无人机的高原鼠兔防控技术应用。该技术在甘肃省甘南州建立核心试验区100公顷,示范推广面积500公顷。项目实施3年以来,项目示范区内高原鼠兔种群密度降低30%,草地产草量提高15%,产生了较好的生产和生态效益。 (2)基于无人机的高寒草地鼠害发生面积监测技术应用。在该项目资助下,采用无人机低空遥感技术对甘肃玛曲县4个乡镇为展开高原鼠兔鼠害发生面积调查。调查结果显示,测试区域草原总面积4.6×105hm2,其中高原鼠兔适生区面积2.5×105hm2,经抽样调查得到研究区高原鼠兔为害发生面积为1.05×104hm2。测试区域共有50个1hm2样地,以调查1个样地为例,1人需20min左右完成内外业工作。相比填图法或勾绘法,该方法高效便捷、结果精度高,可为大尺度草原鼠害发生面积调查提供技术支持。 存在问题:高寒草地非药物防控技术推广尚存在难度。该项目科研目标之一是通过研发高寒草地非药物防控技术,实现草地生物多样性保护和草地鼠害的科学防控。但是,由于国家对草地鼠害防治项目招标以药物防治和器械防治为主。该项目研发的高寒草地非药物防控技术没有进入项目招标名录,导致难以实现项目成果的大范围推广。建议国家草原主管部门将高寒草地非药物防控技术纳入招标名录,以便后期的推广应用。
    草地鼠害防治生态系统生物多样性保护
  • 2500050325   内蒙古   S812.8   基础研究   农业科学研究与试验发展
    煤炭安全高效开采与水资源保护利用协调发展是贯彻两山理论、矿山生态文明建设和能源安全新战略的重大举措。内蒙古自治区作为中国能源安全基石和北方生态安全屏障,其煤炭资源开发利用面临着三大难题:一是大规模高强度的煤炭开采仍然面临水资源稀缺的硬性制约,二是高标准的环保要求与煤炭开采生态损害间的矛盾愈发凸显,三是薄弱的风险预警技术难以满足矿井水保护利用的迫切需求。为此,团队经过多年科技攻关,研发并创建了开采扰动区“源头控保-立体储净-综合利用”相融合的矿井水保护利用技术体系,提出了矿井水“保-净-用”风险监测预警方法。 主要创新如下:一是首次量化揭示了开采扰动“覆岩-水体-土壤-植被”演化机理。建立了采煤覆岩导水裂隙孕育及扩展临界判据,首次确定了50cm、10cm不同形态和深度的采动裂隙土壤含水量演化规律,构建了2套3层次16指标水资源承载力动态评价体系,实现了矿区水资源保护利用理论和评价“从0到1”的创新突破。二是创新构建了西部矿区保水采煤方法。确定了隔水层稳定性变化4个阶段并提出了3类等效采厚控制保水开采方法,首次研发的矸石充填材料体积可视化预测模型准确率达96.74%,将矿井排水费用降低约30%、矸石资源利用率提高约20%,推动了矿井水高效利用的科技进步。三是研发了多介质立体式矿井水储净技术体系。发明了多介质-多空间相互补的矿井水立体储净技术,提出了煤炭开采区矿井水综合调配与安全保障方法,实现了煤炭开采区水资源保护与利用,避免了缺水矿区水资源流失。四是研发了水资源高效利用技术和土壤微生物活性调控方法。提出了基于矿井水储存净化的“储-灌-用”技术体系,优选的灌溉策略可将实验农作物的产量从17575kg/ha提高至29300kg/ha,筛选了4种易受开采扰动影响的土壤细菌和真菌菌种并厘清影响通路与调控方法,地表植被覆盖度提升40%。五是研发了矿井水保护利用监测预警技术及装备。构建了短临报+中长期风险研判模型,开发了3种矿井水保护利用风险监测预警平台,支撑了生态脆弱矿区水资源“保-净-用”全流程的安全运行。 项目获授权国内发明专利27件、国际发明专利1件、实用新型3件,发表SCI/EI论文44篇,制定地区标准2项,出版专著4部,授权软件著作权5件;科技鉴定认为,“成果达到国际领先水平”。成果在自治区多个国家头部企业应用,并推广至山西、新疆、陕西等产煤大省,社会影响显著、经济效益突出、生态效益明显,为能源安全保供和北方生态屏障构筑提供了“内蒙”方案。
    荒漠草原生态系统生态修复技术种质资源利用
  • 2500050167   内蒙古   S812.8   基础研究   农业科学研究与试验发展
    一、草原鼠害应急防治及技术推广应用情况:2019年发生鼠疫疫情后,由锡盟草原工作站统筹推进,紧急筹备鼠害防治药品、机械设备、作业飞机,并调运至发生鼠疫旗县,盟、旗两级草原有害生物防治部门合力开展了草原鼠害应急防治工作,并形成相应防治技术。2019年应急防治工涉及正镶白旗、镶黄旗、苏尼特右旗、苏尼特左旗、二连浩特市、锡林浩特市等6个旗县市。鼠疫区防治面积9.526万公顷(142.89万亩),防治结束后对6个旗市开展防效调查,调查区域涵盖18个苏木,21个嘎查,共设置调查样方60个。综合抽样调查结果表明,鼠害防治后效洞口密度最高的样地为70个/公顷。符合中华人民共和国农业行业标准《草原鼠荒地治理技术规范》NY/T1240-2006规定的长爪沙鼠Ⅰ级防治标准(最低级,200个/公顷)。该调查所有样点总体灭效均大于90%,符合《草原治虫灭鼠实施规定(修正)》(根据一九九七年十二月二十五日农业部令第39号修订)中的规定。2020年至2022年之间加强推广草原鼠害应急防治技术,在当年发生及往年发生鼠疫地区累计推广面积325.535万亩,其中:2020年推广应用286.355万亩、2021年推广应用29.18万亩、2022年推广应用10万亩。草原鼠害应急防治技术推广应用期间,为草原保护工作持续健康稳定发展,注重使用植物源农药及生物制剂等绿色防治药剂,如c型肉毒素、雷公藤甲素、α-氯代醇、莪术醇等,绿色防治比例从2020年的61.34%,2021年达到了100%。2020-2022年疫点区域防治效果分别为91.3%、87.9%、89.7%。经几年有效开展草原鼠害应急防治,取得的成效,一方面是鼠疫疫点数量显著减少,2020年至2022年数量呈下降趋势,近两年未发生;另一方面鼠疫发生区内鼠密度显著减少,2020年-2022年鼠疫发生区内鼠密度平均有效洞口分别为228个/公顷、107个/公顷、105个/公顷,呈逐年减少趋势。 二、草原鼠害应急防治的目的与意义:开展草原鼠害应急防治,其最首要及最重要的目的是有效减少鼠类传播疾病的风险。鼠类活动频繁的区域,鼠疫等疾病的传播风险也会增加。通过控制鼠害,可进一步保障人民群众的生命安全和身体健康,维护社会稳定和经济发展。其次开展应急防治的目的与意义在于以下几点,一是保护草原植被、维护草原生态安全。草原鼠害的频繁发生会导致草原植被破坏,进而引发草原退化和沙化,这不仅破坏了草原的生态平衡,还对畜牧业和农牧民的收入产生负面影响。二是有助于促进草原畜牧业的可持续发展。草原鼠害会降低草原的载畜能力,影响畜牧业的发展。通过有效的防治措施,可以保护草原植被,提高草原的利用率,从而保障畜牧业的健康发展。三是防治草原鼠害对于保护生物多样性和维持生态平衡具有重要意义,鼠害会导致一些物种消失,破坏生态平衡,进而影响整个生态系统的稳定。
    退化草原生态修复治理草原生态系统
  • 2500050034   内蒙古   S812.8   基础研究   农业科学研究与试验发展
    1.研究目的:自19世纪中叶以来,大气中的CO2浓度从285ppm显著上升至414ppm,主要归因于人类活动导致的大量温室气体排放。全球地表温度已升高1.1℃,预计本世纪中叶达到临界点1.5℃,将威胁人类生存环境及社会经济可持续发展,如极端天气增加、水资源短缺和生态系统退化。因此,降低大气中温室气体浓度是应对气候变化的关键。中国积极响应全球气候行动,提出2030年碳达峰、2060年碳中和目标,是促进绿色发展和生态保护的重要举措。草原面积辽阔,具有重要的生产和生态功能,是中国生态安全屏障和生态文明建设的主战场。该项目通过长期全球变化野外控制实验,针对草地碳汇能力提升技术瓶颈背后的核心科学问题,研究草地生态系统生产力及稳定性维持的资源驱动机制,为保护和科学利用草原、实现“双碳”目标提供科技支撑。 2.主要科学发现点:围绕“草地生产力和生态功能稳定性”开展了长期定位实验生态学研究,利用稳定同位素和微生物功能基因测序等新技术,进行了“格局‒过程‒机制”系列实验,探讨增温、增雨和氮沉降等全球变化关键组分对草原生态系统的长期影响。 主要科学发现点体现在如下几个方面:(1)解析了草地生产力对全球变化的响应格局,主要机制是增温、增雨和氮沉降通过影响氮可利用性而调节植物激素和功能性状,影响光合固碳时间和光合速率,因而调控了生态系统生产力变化。打破了增温增雨提高草地碳固持能力的常规认识,发展了生态系统固碳增汇理论。(2)阐明了全球变化对草地生态系统稳定性的影响过程,推翻了“物种丰富度驱动群落稳定性”的传统认知,揭示短期研究不能够准确评估长期结果。(3)揭示了植物资源利用机制,发现资源利用方式决定物种优势度,为提升草地对全球变化的适应能力提供调控途径。 3.成果产生的价值:该项目的研究结果得到了国内外学术界的广泛认可。任海燕等(2017)发表在Ecological Monographs的论文被Science等高影响力学术期刊引用。武倩等(2020)发表在Journal of Ecology的论文被评为主编推荐论文、年度高被引论文。任海燕等(2021)发表在Global Change Biology的论文得到了享誉国际的全球变化生态学家、西班牙詹姆斯国王奖获得者Josep Penuelas教授的高度认可,认为该研究在理解气候变化对干旱半干旱草地的影响中做出了重要贡献。该项目提出气候变化诱导了草地资源限制类型的转变,从初期的水氮共限制转变为后期的独立氮限制;揭示在气候变暖情景下草地生态系统很可能不会发生源汇转变,而是通过调节不同光合型植物来适应气候变化;明确长期氮沉降促进生态系统碳固持。该项成果对于发展中国适应性草地生态系统管理理论具有重要意义,为推进新时代生态文明建设提供了重要理论支撑。
    草地生态系统植物激素生态系统管理理论
  • 2500050216   内蒙古   S812   基础研究   农业科学研究与试验发展
    一、项目研究目的和意义:具有千年历史的内蒙古地方特色乳制品是极具地方特色的美食,其中一些地方特色乳制品有着药食同源的特性,如策格(又称酸马奶),在蒙医治疗中属于院内制剂,发展地方特色乳制品产业潜力巨大。但之前该区地方特色乳制品制作仍处于传统手工作坊阶段,产品没有标准和技术操作规范,生产效率低,产品质量参差不齐、商品化程度不高,更谈不上产品的品牌建设和市场推广。该研究核心目标是通过标准体系的建设、研发适合传统乳制品生产的机械化设备和技术、分析评价乳酸菌和酵母菌等关键菌株的研究、针对从业人员开展培训,有力推动了内蒙古地方特色乳制品产业的高质量发展,在提升产业技术水平、提高产业经济效益、传承和发扬特色文化、提高产业就业率、推动产业融合发展、助力品牌建设方面起到积极作用。 二、项目主要技术创新点:1.针对内蒙古传统乳制品标准缺乏问题,对内蒙古不同地区的多种乳制品的生产工艺和安全指标进行了系统分析,首次制定12项地方特色乳制品食品安全地方标准。还制定产品工艺规范地方标准7项、传统乳制品名词术语标准1项。为地方特色乳制品的生产加工和食品安全监管提供了技术支撑。2.该研究特别关注了地方特色乳制品的机械化、标准化生产。研发了适合传统乳制品生产的机械化设备和技术,并开展了应用示范,先进的技术和设备提高生产效率、降低劳动强度的同时,提升产品质量的稳定性和可靠性,推动了产品的标准化、工厂化和商品化进程。3.多年来内蒙古地方特色乳制品传承方式也比较脆弱,靠口口相传,手把手地教,代代传承,提升从业人员整体能力和素养迫在眉睫。为促进技术的普及和应用,并提高从业人员素养,开发了培训教材、专著和指导书。通过培训全区地方特色乳制品行业从业人员,并提高专业素质,为传统乳制品产业可持续发展奠定人才基础。4.构建了乳源微生物菌种库,分析评价乳酸菌、酵母菌等关键菌株,明确其发酵机制和功能特性,开发出了直投式发酵剂,并首次成功应用于奶豆腐和酸马奶等乳制品的生产中,实现了前端发酵的标准化,为产品的标准化和工厂化生产奠定基础。 三、成果产生的价值:1.项目内蒙古地方特色乳制品标准体系构建及推广应用形成的上述4项创新成果属于国内首创,国外未见报道。2.建立国内首家系统性的地方特色乳制品标准化体系,极大推动了内蒙古地方特色乳制品产业的规范生产和快速发展。通过项目10年的实施全区获得生产许可证的企业已由2016年16家增至2022年27家,获得小作坊登记证的手工作坊由2016年的746家增至2022年1355家;年处理鲜奶达16万吨,产值由2016年6.07亿元增至2022年15亿元。3.形成地方特色乳制品标准化生产加工系统理论。地方特色乳制品从业人员由2013年5000人增加到2022年4.5万人,项目培训总人数达2万人次,为地方特色乳制品产业培训了大量一线技术员工,2016年“传统奶食制作项目”被授予自治区就业技能特色培训品牌和知名品牌。4.建立了乳酸菌、酵母菌和风味霉菌等在内的地方特色发酵乳加工专用菌种库,保存了超过万余株菌株,为中国自主菌株资源的开发与应用打下了坚实的基础。
    草原学草畜平衡调控草地生态系统
  • 2500050171   内蒙古   S443   基础研究   农业服务业
    1.项目研究的目的意义:该技术主要根据国家战略及企业发展要求,随着炼铁生产的日益发展和高炉容积的逐渐增大,对焦炭质量的要求也越来越高。主焦煤是国家稀缺资源,在各种炼焦煤中占比仅20%,通过配煤技术进步,可节约主焦煤,实现中国钢铁工业持续发展。同时钢铁行业全面过剩,企业生存成为首要问题,如何在满足在焦炭质量与成本的双重压力下,立足众多矿点煤种中选取价格低、质量好的高性价比煤种进行配煤炼焦成为焦化工作者面临的突出问题。同时煤的炼焦特性是评价炼焦煤质量必不可少的指标,现有国内外炼焦煤资源评价方法仍存在一定的局限性,无法定量评价,无法整体评价其在配煤炼焦中发挥的作用。 2.项目主要技术创新点:该技术主要创新点有:在构建焦炭质量预测模型基础上,自治区首创构建了从单种煤直接预测焦炭热性能模型;首次建立内蒙古自治区炼焦用煤自动量化评价体系,实现了对炼焦煤在配煤炼焦中发挥的作用整体评价,为优选性价比高的煤种进行配煤炼焦生产和炼焦煤煤种性价比排序奠定了技术支撑;首次构建了内蒙古自治区配煤成本最低寻优设计模型,该模型以焦化可用单种煤种类及配比作为自变量,以配合煤化学成分及性能参数、焦炭性能参数作为过程变量,最低配煤成本为输出结果,为实现在满足在焦炭质量条件下,降低配煤成本提供了技术支持;首次找到了计算不同焦炭质量要求的成本情况及配合煤质量指标变动时的成本变动情况,实现铁焦联动系统降本。 3.项目成果产生的价值:该项目实施后,在该技术的应用的主导下,结合新煤种应用等因素。2022年包钢股份配煤结构较基础计划降本1.35亿元元。2023年配煤结构较基础计划降本3.17亿元,效益巨大。该技术应用和推广情况:为了确保包钢股份烟气达到超低排放标准,降低焦炭硫分,2022年初通过人工计算为包钢股份提出降低煤焦化工分公司焦炭技术方案,年底该技术研成果重新计算配煤成本,成本降低明显,在保证达到同样质量条件下,应用软件计算平均吨煤降低成本37.1元/吨煤。新区每月消耗炼焦煤按35万吨,老区按33万吨预算,平均每月产生效益2800万元,折合全年效益达3亿元左右。通过该课题研究可在满足高炉对焦炭质量的前提下。节约国家稀缺资源主焦煤,提高内蒙古周边地区用煤量,实现自治区钢铁工业持续发展,同时可降低焦炭配煤结构成本,实现可观的经济效益和地区社会效益。
    草原鼠害防治生物制剂生态系统
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