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南京大学地理学科最新成果： 全球陆地生态系统二氧化碳施肥效应时空变化格局
南京大学国际地球系统科学研究所和地理与海洋科学学院张永光教授、居为民教授和陈镜明院士团队在全球变化和陆地碳循环领域取得重要进展。未来全球变暖的速率及陆地生态系统对全球变暖的响应是《Science》杂志列出的未来25年需要解决的125个重大科学问题之一。工业革命以来，人类活动造成大气中二氧化碳（CO2）的浓度持续上升。CO2浓度的不断增加，在通过温室效应导致全球变暖的同时，也提高了植被的光合作用速率（即CO2施肥效应），增加陆地生态系统吸收大气CO2的能力（即碳汇能力），从而减缓全球变暖的速率。研究表明，大气CO2施肥效应是造成近几十年来全球陆地生态系统碳汇显著增加的决定性因素，也是全球变绿的主要驱动因子之一。因此，在全球尺度定量化评估CO2施肥效应，并分析其时空变化格局，有助于准确评估全球陆地生态系统的固碳能力以及其变化趋势、降低未来气候变化预测的不确定性十分重要。 尽管基于控制实验可以在叶片和冠层尺度对CO2施肥效应的机理进行了的研究，但控制实验的数量、空间分布和物种代表性有限，全球尺度CO2施肥效应的时空变化得定量评估尚不清楚。长时间序列遥感观测为全球CO2施肥效应研究提供了数据基础。因此，该研究首先基于系列卫星传感器的观测数据，研制了1982-2015年全球新型植被指数（NIRv）数据，验证其作为全球植被光合作用（总初级生产力，GPP）指示器的可行性；在此基础上，构建了准确评估全球CO2施肥效应的检测-归因模型，揭示了近四十年全球CO2施肥效应的时空变化特征，评价了结果的可能不确定性；最后，结合欧洲ICP Forests等机构提供的欧洲地区叶片氮磷观测和全球陆地水储量等遥感数据，揭示了全球CO2施肥效应时空变化的可能原因。 研究表明，全球CO2施肥效应在近四十年呈现显著的下降的趋势；2001-2015年的全球CO2施肥效应比1982-1996年显著降低。全球超过70-80%的陆地植被区域CO2施肥效应呈现下降的趋势，欧洲、西伯利亚、南美洲和非洲大部以及澳大利亚西部地区尤为明显；在少部分地区CO2施肥效应存在着上升的趋势，例如东南亚部分地区和澳大利亚东部地区。多个生态系统模型同样能够模拟出全球CO2施肥效应的下降趋势，但显著低于基于遥感数据的结果。
南京大学
2021-02-01
西北农林科技大学呼天明教授团队揭示了西藏不同海拔土壤微生物网络调控草地生态系统功能的机制
该研究揭示了共现网络复杂性在维持土壤微生物多样与生态系统多功能性关系方面的重要性，并对不同海拔草地生态系统功能的微生物共现网络调控机制提出了新见解。
西北农林科技大学
2022-10-13
地球的演化VR探索系统
中教启星运用虚拟现实技术精心研发的大型沉浸式VR 探究系统《地球的演化》，创设探究情境，打造十大逼真场景，穿越时空，全景再现从远古地球生命起源到现代社会的演化进程，让学生身临其境地“穿越”时空。基于学生的认知水平，通过探究式、游戏式的互动设计，让学生深度体验地球诞生至今的地质变迁和演变演化的震撼图景，在学习地质知识的同时，观察地球变化、认识自然规律、训练综合思维、树立人地协调观，学会全面、系统、动态地分析地理环境及其与人类活动的关系，充分调动学生了解地球、探索自然环境、学习地质和植被知识的积极性。配套的语音讲解和任务单，能系统引导学生主动学习、独立学习，启发学生进行自主观察和探索，增强海洋意识、可持续发展意识，让学生爱上地理学习、珍爱地球环境。
十大场景
系统特点
北京中教启星科技股份有限公司
2021-08-23
生态路工程系统
成果介绍本发明公开了生态路工程系统，属于城市道路建设技术领域，车行道及非机动车道采用透水沥青路面，又称多孔隙沥青路面，压实后孔隙率在20[[%]]以上，能够在沥青混合料内部形成排水通道。路面的雨水径流被收集到预埋在中分带及侧分带内的储水装置中，并逐渐缓释至周围的土壤，满足植被的生长需求；本系统完成了对各绿化带植被的自组织灌溉，降低了人工灌溉的成本，节约了水资源；土壤灌溉更加彻底，少量的人工浇灌和降雨很难使水到达一定深度的土层，这不利于乔木根系的生长，同时，实时监测系统，为生态路工程系统的维护和有效性检测提供了科学的数据信息；全系统无需人工能源及动力输入，运行及维护成本低，具备很好的实用价值，经一年实践，系统运行良好，具备推广价值。技术创新点及参数本发明的目的在于提供生态路工程系统，实时获取降雨量、集水 量和土壤含水量等数据信息，有效监控系统的运转情况，收集雨水用作灌溉用水， 节约资源，降低运行成本。
东南大学
2021-04-11
寒旱地区被动式生态户厕系统
该方案针对寒旱区户厕用水不便、冬季上冻、清掏成本高等问题，提出了一种创新解决方案。通过太阳能加热技术与柔性材料结合，有效减缓冬季上冻问题，同时提高粪便堆肥发酵效率，确保极寒天气下的正常使用。方案优势如下：
人性化设计：粪便无害化处理减少蚊蝇滋生和异味，提升农村人居环境。温感座圈、扶手、置物架及太阳能照明等设施，提高冬季如厕舒适度和老年人如厕安全性。
环境友好：便器无需用水，粪尿经无害化处理后可直接还田利用，降低环境污染风险和碳排放。
经济可持续：相比同类设备，施工和使用成本显著降低。高效防冻措施减少施工复杂度，太阳能加热和好氧堆肥技术降低水电支出，减量化处理减少清掏频率，便于农民自行还田利用，进一步降低维护成本。
获得UNICEF（联合国儿童基金会） 2024imaGen Ventures全球挑战赛，最终十佳项目（中国唯一团队），获得国际可持续专家一致好评，5月份正式发布。
清华大学
2025-05-16
林区巡检与生态智能决策系统
本系统由“巡林助手”、传感器组、监控管理服务器数据分析终端和相应的系统软件组成，通过北斗卫星导航系统（BDS）技术实现对林区管护人员进行严格规范化管理的同时，为防火、防盗、防虫灾工作提供报告。及时向管理中心反馈巡检过程中发现的各种事件，并标明准确的经度、纬度、时间等位置信息，同时能够考核巡检人员是否按照林业局规定的线路、时间进行巡林。并且可实现考勤记录的网络查询、远程管理等强大的功能。 (1)林区巡检与生态智能决策系统采用北斗卫星导航系统，结合实际需求，为林区巡检与生态决策提供智能解
北京林业大学
2021-04-14
软件分析，测试与演化技术
本成果所属项目获得教育部自然科学二等奖和商业部科技进步奖三等奖。 (1)基于主题模型的软件工程数据建模和分析技术。 (2)基于形式概念分析的修改分析和测试技术。(3)基于自然语言处理的软件数据预处理技术。 (4)个性化的软件开发和维护管理。 (5)自动化的软件数据概要化技术。 (6)基于动态主题模型的软件演化建模技术。 (7)针对具体软件历史代码库的词库自动构建技术。
扬州大学
2021-04-14
一种新型生态养殖池塘系统
本实用新型公开了一种新型生态养殖池塘系统，涉及池塘水产养殖技术领域，包括水质监测传感模块、数据分析及控制模块、水质调配液储存模块和塘体，所述水质监测传感模块将塘体内的监测数据输送至数据分析及控制模块，数据分析及控制模块按照预先设定好的程序处理数据并控制连接水质调配液储存模块的水泵；塘内水体可以实现循环流动，增加水体的溶解氧浓度，促进水体的自净能力；池底的水产代谢物和饲料残饵可以随着水流收集到养殖区一侧池底的凹槽中，并可通过架设在凹槽上方带有腰形孔的PVC管道和连接PVC管道的水泵抽出池外，有效减少水
安徽建筑大学
2021-01-12
虚拟生态建厂及绿色工厂综合评估系统
1. 痛点问题
温室气体排放、工业能源消耗和污染物排放的总量控制目标和节能减排工程技术选择，传统上主要依赖于计量经济学模型、统计趋势外推或专家定性判断，缺乏节能减排可行技术依据和经济性分析，难以对工业行业或企业集团节能减排管理目标的具体路径进行系统集成。另外，当前节能减排目标的日益增加（温室气体减排、能源节约和多种污染物削减等）带来了不同管理目标之间的冲突和协调难题，传统模拟分析方法无法有效研究多种节能减排目标的协同控制。面对工业节能减排目标的增多及环境约束力度的增强，新建企业如何选择最佳可行的工艺技术以达到先进的绿色工厂水平，已有企业如何确定经济适用的节能减排改造措施（技术）以满足日趋严格的温室气体减排、能源双控和环保要求，这都是当前工业企业绿色发展、转型升级和实现碳达峰碳中和目标所面临的重大挑战。
2. 解决方案
面向生产企业/环境服务公司节能减排改造的实际需求，本成果提供了基于“原料-产品-工艺-技术”全流程模拟的“虚拟生态建厂及绿色工厂综合评估系统”。该系统采用了数据智能归集及工业全过程工艺技术匹配建模方法，针对多行业构建了节能减排大数据系统及多数据源自动创建标准化行业模板，支持行业节能减排技术数据系统的实时更新和高效拓展。另外，实现了多行业标准化虚拟建厂及多目标优化系统，实现高效筛选多种生态绿色建厂目标下的最优技术组合；基于多维数据底层封装、算法云模块服务技术，构建绿色工厂评价及节能减排潜力评估服务平台。
合作需求
（1）与从事工业节能减排、清洁能源的企业以及绿色金融机构开展业务合作；
（2）项目孵化需办公场地500平米，天使轮融资需求约3000万。
清华大学
2022-03-02
关于原子核壳演化的研究
当原子核的核子数（质子或中子）为2，8，20，28，50，82，126的时候，原子核性质会表现出格外的稳定性，这些数字被称之为原子核的“幻数”。Mayer 和 Jensen等人利用包含了自旋轨道耦合的壳模型对幻数进行了成功的解释，他们开创性的工作被授予1963年诺贝尔物理学奖。随着对远离稳定线原子核性质的研究，人们发现在某些区域原子核壳结构发生了显著变化，与传统壳模型的描述很不一致。为此人们给出了很多理论解释，其中张量力作为新壳演化的重要原因，近些年成功地解释了核素图中多个质量区域新的壳演化规律，受到人们的广泛关注。 双幻核132Sn（Z=50，N=82）附近由于实验数据缺乏，人们对该区域壳结构是否会发生变化一直存在着争论。因此，实验上进一步研究该区域的壳演化特征，探讨壳演化内在机制是一个非常重要而有趣的课题，对理解核天体物理中的快中子俘获过程也有重要意义。图1. 奇质量Ag同位素第一个1/2-态和9/2+态 图2. (a) 理论计算的质子有效单粒子能能级差的系统性演化 曲线。(b) 中子在h11/2轨道的占据 近期，核物理与核技术国家重点实验室的李智焕、华辉课题组和合作者在日本理化学研究所开展了对123Pd和125Pd核的β衰变实验研究，首次在衰变子核123Ag和125Ag 的低激发能区发现了具有β放射性的同核异能态。利用新发现的同核异能态，讨论了奇质量Ag同位素中由πg9/2 和 πp1/2两个轨道形成的Z=40次闭壳能隙在N=82附近的演化（见图1）。研究表明在N=82处，Z=40次闭壳能隙可能存在明显的减小。为了进一步了解壳演化的微观机制，使用包含了张量力的壳模型计算了这个质量区单粒子轨道的演化，结果显示相比于N=50处，Z=40次闭壳能隙在N =82处存在明显的减小，张量力对 Ag 同位素中πg9/2 和 πp1/2 轨道以及 Z=40 次闭壳能隙在接近 N=82 时的演化起到非常重要的作用（见图2）。研究工作发表在近期《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 122, 212502 (2019)]上。 研究论文第一作者是北京大学博士生陈志强，李智焕和华辉为该论文的共同通讯作者。研究工作得到了科技部项目和基金委项目的资助。
北京大学
2021-04-11