科研进展--中国科学院广州分院

近日，中国科学院广州能源研究所联合中国科学院地质与地球物理研究所、中国石油大学（北京）、中石油深圳新能源研究院在地热资源评价方法方面取得新进展。该研究通过结合地下渗流数值模拟技术与高斯核密度估计方法，提出了动态地热资源评价新方法。近日，中国科学院广州能源研究所联合中国科学院地质与地球物理研究所、中国石油大学（北京）、中石油深圳新能源研究院在地热资源评价方法方面取得新进展。该研究通过结合地下渗流数值模拟技术与高斯核密度估计方法，提出了动态地热资源评价新方法。传统的地热资源评估方法，如美国地质调查局（USGS）在20世纪70年代提出的体积法，虽然在早期项目评估中发挥了重要作用，但在处理地质不确定性和开采过程中的动态变化方面存在明显不足。该研究提出的新方法结合了数值模拟技术和高斯核密度估计（Gaussian Kernel Density Estimation ，KDE）方法，不仅考虑了储层的非均质性，还模拟了在储层物性参数不确定性条件下的流体流动和热量传递过程，为地热资源的动态评估提供了一种新方法。其中，数值模拟是该方法的核心。通过模拟地热储层中的流体流动和热量传递过程，该方法能够精确地模拟地热系统在实际操作中的响应。这包括了对储层几何结构的复杂性、流体流动的物理特性以及热传递机制的综合考虑。在使用该方法进行动态资源评估过程中，采用了地下渗流数值模拟软件Delft Advanced Research Terra Simulator（DARTS）。研究团队成员田小明为该软件主要开发者之一。DARTS是一款基于有限体积法的多相多组分模拟器，集合了“基于算子的线性化方法”（OBL）、“约束压力残差法”（CPR）等多种高效算法，有效整体提升数值模拟过程的计算效率。地下渗流数值模拟软件DARTS为了量化评估过程中的不确定性，该研究引入了高斯KDE方法。该方法可以估算在特定条件下（如热突破阈值、固定储层寿命和目标热量产出）的概率密度函数，不仅提高了对地热储层复杂性的理解，还为资源评估提供了更可靠的概率分布。动态地热资源评价中的各项指标研究团队通过在一系列简单均质模型和复杂非均质模型中的应用，展示了新评估方法的有效性。结果表明，增加生产井和注入井之间的距离，可以有效延长储层的使用寿命、提高最终生产井的温度，并增加能量产出。此外，研究还发现，垂直于高渗透性河道进行地热对井的布置可提高储层的产能，从而优化井位布局策略。以Brugge模型为例进行动态资源评价相关研究成果发表在地热领域期刊Geothermics（论文链接：https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2024.103017）。该论文的第一作者为广州能源所地热能研究室田小明，通讯作者为中国科学院地质与地球物理研究所孔彦龙和广州能源所龚宇烈。研究获得第三次新疆综合科学考察项目、国家自然科学基金项目、中国科学院青年创新促进会等项目的支持。

2024-04-26

广州地化所:

长白山三万年前大喷发事件的初次厘定和精确定年

大型爆炸式火山喷发能在短时间内释放出巨量的能量、火山碎屑和火山气体，通过引发地表降温并改变水文循环，从而对全球气候和环境造成短暂但显著的影响。同时，这类事件也对人类的生存和现代社会的运转构成重大威胁（e.g.,2022年汤加火山喷发）。了解火山过往的喷发历史，能为掌握其活动规律、判别其危险程度和进行灾害预警提供关键信息。长白山是我国最具潜在喷发危险的一座大型复合式活火山，尽管过往的研究使人们对该火山有了较多的了解，但关于其完整的爆炸式喷发序列，至今仍未能可靠地建立。近日，中国科学院广州地球化学研究所陈宣谕副研究员、徐义刚院士联合中、英、德、韩等国科学家，利用显微火山灰方法，首次在日本海沉积物中鉴定出长白山三万年前一次大型喷发事件的产物。根据海洋火山灰独特的化学成分（图1），该研究判定其与长白山火山口边缘巨厚的火山浮岩（天文峰黄色浮岩，图2）是同期喷发活动的产物。天文峰黄色浮岩的喷发年龄一直是长白山重要的未解之谜，过往各种定年方法给出的结果大相径庭（年代估算从1千年到5万年都有，图2）。本研究综合利用海洋沉积物14C测年、火山灰年代学、贝叶斯年龄建模等方法，为黄色浮岩喷发提供了可靠的年龄制约（图3），揭示了这一事件发生在距今29,948-29,625年以前（95.4%置信度）。总结起来，该研究识别出长白山一次先前未知的重要喷发事件（约3万年前，火山灰传播超600km），揭示了天文峰黄色浮岩的喷发年龄，修订了长白山十万年以来爆炸式喷发历史（图1d）。鉴于黄色浮岩喷发事件与区域乃至半球尺度的气候突变事件（Heinrich Event 3，H3）在时间上耦合（图4），该喷发的火山灰为阐明H3事件东亚环境响应的区域差异提供了关键的时间标志层。该研究成果近期发表于国际地学期刊《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》,研究受国家自然科学基金、南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)人才团队项目和同位素地球化学国家重点实验室科研启动项目共同资助。论文信息：Chen,X.‐Y.（陈宣谕）*,Xu,Y.‐G.（徐义刚）,Tarasov,P. E.,Leipe,C.,Kim,J.‐H.,Yan,S.（严爽）,Park,M.-H.,Chun,J.-H.,Chen,C.（陈聪）,He,P.-L.（贺鹏丽）,Blockley,S.P.E.,(2024). Revisiting the Tianwen Yellow Pumice (TYP) eruption of Changbaishan volcano: Tephra correlation,eruption timing and its climatostratigraphical context. Journal of Geophysical Research: Solid Earth,129,e2023JB028563.论文链接：https://doi.org/10.1029/2023JB028563图1. 日本海火山灰(13PT-P4_411)与天文峰黄色浮岩(TYP)在长白山已知的火山灰中具有独特且一致的主量元素组成。图2. (b)天池火山口边缘50米厚的天文峰黄色浮岩(TYP);(c)天文峰黄色浮岩过往的测年结果。图3. 贝叶斯统计建模方法为(a)日本海沉积序列、(b)13PT-P4_411火山灰提供年龄估算。图4. 古气候记录显示天文峰黄色浮岩喷发(TYP)与区域乃至半球尺度气候突变事件（Heinrich Event 3，H3）在时间上耦合。

2024-04-25

广州地化所：生物降解和后期热成熟作用叠加过程中原油极性杂原子化合物的转化规律

我国西部含油气盆地如塔里木盆地、四川盆地等都属于叠合盆地，其中许多油气藏都经历了早期生物降解作用和后期热成熟作用的叠加次生改造。以塔北哈拉哈塘地区为例，许多古油藏在海西晚期被大幅抬升，埋深升至800-2000米，油藏的温度在30-75℃，原油广泛遭受生物降解；之后油藏不断沉降，现今埋深已超6000米，温度达160℃左右，原油后期经历热成熟作用（如图1所示）。叠加次生改造会显著改变原油的性质，包括生物标志物，从而影响原油来源、成熟度和生物降解程度的判断及油气资源的评估。因此，深入研究生物降解和后期热成熟作用叠加过程中原油中化合物的转化规律对重建叠合盆地古油藏的地质改造历史至关重要。图1. 塔北油藏Ha701井剖面及埋藏史前期中国科学院广州地球化学研究所廖玉宏研究员课题组对生物降解和后期热成熟作用叠加过程中原油中生物标志物的变化特征及原油再生气潜力进行了深入的探讨。研究表明常用的油源对比指标会在某种情况下失效，如C27–29规则甾烷的分布会在中度生物降解阶段失效，TT23/H30和H29/H30的比值会在严重生物降解阶段失效。同时这些参数由于热成熟作用改造而失去了指示油源的能力。遭受严重生物降解的原油估算的裂解气气体产量仅为未经历过生物降解原油的25-50%。原油中极性化合物含有氮、氧和硫等杂原子基团，是原油的关键组分，蕴含着丰富的地球化学信息，能用于判断有机质来源、沉积环境和原油成熟度。这些含杂原子的极性化合物对叠加次生改造作用较为敏感。其含量会随着生物降解程度的增加而显著增加，在严重生物降解的原油中可超过70%。目前，尽管针对单一生物降解或热成熟作用影响下极性杂原子化合物的转化规律已有若干研究报道，并且一些基于极性化合物的参数已被提出并能有效评估原油所经历的生物降解或热成熟程度，但是这些研究忽略了多重次生改造作用的叠加效应，有些指标会在叠合盆地的应用中失真甚至失效。因此，揭示极性杂原子化合物在叠加次生改造过程中的分子转化特征对于重建油藏的地质改造过程具有重要意义。近期，中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室FT-ICR MS仪器工程师蒋彬与廖玉宏研究员等对一套不同生物降解程度的辽河原油和油砂及其热解产物中极性杂原子化合物的分子组成变化进行详细的分析。主要研究成果如下：（1）揭示了不同杂原子极性化合物在叠加次生改造过程中的分子转化规律：对于典型O2类化合物，轻度和中度阶段的生物降解可导致O2酸类化合物的增加（图2a），而重度生物降解阶段会导致脂肪酸分解为CO2，并使得1-4环的环烷酸含量增加（图2b）。随着热成熟度的增加，O2酸类化合物含量持续下降，并在成熟度(Easy Ro)0.82-1.01 %之间发生快速裂解，生成正构烷烃（图2b和2c）；对于典型N1类化合物，长碳链的中性和碱性氮化合物比短链和较高缩合度的化合物更容易发生生物降解（图3a）和热裂解（图3b）。（2）提出了基于极性化合物的适用于叠加次生改造作用下的生物降解和热成熟度的新计算参数（图4a），计算结果准确且适用范围比常规的生物标志物指标更宽（EasyRo最高可达1.58%，图4b）。图2. O2类化合物在叠加次生改造过程中的分子转化规律与饱和烃的联系。不同样品中(a) O2类化合物相对强度，（b）不同DBE值O2类化合物相对强度和（c）饱和烃分布图3. N1类化合物在(a)生物降解作用和（b）热成熟作用过程中的分子转化规律。红色和蓝色分别表示的是在改造作用下化合物相对强度持续增加和减少图4. 适用于叠加次生改造作用下的生物降解和热成熟度模型及结果。（a）计算参数，（b）生物降解和热成熟度参数的模拟结果本研究充分发挥了FT-ICR MS在分析极性杂原子化合物方面的无与伦比的优势（超高分辨率和质量精确度），阐明了极性化合物在叠加次生改造作用下的分子转化规律，进而提出了基于极性化合物适用于叠加次生改造作用下的生物降解和热成熟度的新计算参数。这些研究结果不仅展现了极性化合物在重建叠合盆地古油藏的地质改造历史方面的强大潜力，还为理解原油组分在地质环境中经历的复杂地球化学变化提供了新的视角。该研究成果近期发表于国际期刊《Organic Geochemistry》上，得到了国家自然科学基金,中国科学院战略重点研究专项基金和中国科学院广州地球化学研究所“涂光炽优秀青年学者”计划B类等项目的资助。论文信息：Jiang, B.（蒋彬）; Liu, W.（刘卫民）; Liao, Y.（廖玉宏）; Peng, P. a（彭平安）. Molecular transformations of heteroatomic organic compounds in crude oils caused by biodegradation and subsequent thermal maturation: Insights from ESI FT-ICR MS. Organic Geochemistry 2024, 188, 104741.论文链接：https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2024.104741

2024-04-25

广州地化所：四川盆地丁山鼻状背斜五峰-龙马溪组页岩孔隙结构和页岩气产量非均质性的控制因素

继在涪陵礁石坝的五峰-龙马溪组页岩气勘探取得重大突破之后，近年来中国石化在四川盆地东南缘的丁山鼻状背斜再次实现了大突破，丁山有望成为第二个“礁石坝”。尽管如此，该地区多个页岩气生产井的日产量存在显著差异（图1B）。一般而言，随着埋深以及与齐岳山断裂的距离增大，页岩气日产量有增加的趋势，然而丁页2井距离齐岳山断裂最远，却有着较低的页岩气日产量。为了厘清导致页岩气日产量存在显著差异的地质条件，中国科学院广州地化所廖玉宏研究员课题组对丁山地区多个勘探井和生产井的页岩样品进行了系统的采集和分析。钻井井包括较浅的安稳-1（AW-1）、三泉-1（SQ-1）和双河-1（SH-1），五峰组底界深度大致为100米（范围90~160 m），以及较深的丁页1（DY-1）和丁页3（DY3），其五峰组底界深度约为2100 m。这些钻井与齐岳山逆冲断裂的距离也不相同。研究团队全面分析了这些页岩样品的有机质丰度（TOC）、矿物成分、孔隙度以及孔隙结构，并探讨了研究区的地质条件对页岩的物性特性和含气性/产量之间的关系。图1 丁山地区地质和构造简图（图1B中的数字显示页岩气日产量）研究显示，丁山鼻状背斜的页岩气产量受到多种因素影响。地层抬升对页岩储层孔隙度的影响不显著（图2A），表明区域差异性抬升和侵蚀对五峰-龙马溪组页岩岩心样品的孔隙度影响很小。五峰-龙马溪组页岩的孔隙度和孔隙连通性随着与区域逆冲断层距离的增加而提高（图2B）。此外，页岩气含量与孔隙度正相关（图2C），表明高气含量在一定程度上阻碍了地层被压实及挤压导致的孔隙度降低。这一发现有助于解释为何某些高孔隙度的页岩储层具有较高的页岩气产量。反之，高孔隙度也有利于页岩气从页岩储层中的释放。图2. 影响页岩孔隙度的因素页岩物性研究发现，研究区的机械压实作用是由埋藏深度引起的垂直应力和构造变形引起的水平应力共同作用的结果。图3显示，较浅的100米深度（AW-1、SQ-1和SH-1）的五峰-龙马溪组页岩样品的无机孔（当TOC=0%）的总孔隙体积和比表面积均显著大于2100米深度的样品（DY1，DY3），说明埋深的增加导致孔隙体积和比表面积减小。此外，五峰-龙马溪组页岩的孔隙结构还受到齐岳山逆冲断裂的影响（图3）。逆冲断裂附近的水平应力可诱发固体沥青的塑性及脆性变形，安稳-1井中固体沥青颗粒沿层理方向发育出良好的S形特征及不同宽度的裂隙（图4A，B）。这种变形可能导致孔隙结构的破坏，进而影响页岩气的存储和流动。AW-1、DY1、SQ-1、DY3和SH-1等钻井距离齐岳山逆冲断层的距离分别为约2 km、7 km、10 km、15 km和50 km，这些钻井的页岩样品总孔体积（Vtotal）与TOC之间的线性回归线的斜率分别为1.4、2.7、3.2、4.0和3.9。也就是说，距离齐岳山逆冲断层越远，页岩的孔隙体积与有机碳含量的相关性越强，斜率越高；与断层距离越近，页岩的孔隙体积与有机碳含量的相关性越低，页岩的孔隙体积与有机碳含量的相关性越弱，斜率越低，这表明水平应力的影响随着距离的增加而减弱。当距离大于15km时，断层的影响趋于不明显。这一发现为在构造复杂区确定页岩气开发的甜点区提供了科学依据。图3 页岩孔体积–TOC线性关系在阴极发光显微镜下，方解石晶体呈现橙红色，这种颜色特征有助于识别和评估碳酸盐矿物对页岩孔隙结构的影响。研究发现，丁页2井高碳酸盐矿物页岩层段的孔隙和微裂缝被方解石更显著地胶结而变得致密（图4C，D）。因此，高碳酸盐矿物页岩层段的这种强烈的碳酸盐胶结作用很可能会对研究区页岩储层的孔隙结构及页岩气的开采产生影响。图4 页岩样品的光学图像和阴极发光（CL）显微照片。通过综合分析，可以得出如下结论：在构造复杂区，为了实现页岩气的高效开发，最佳目标层位应当是有机碳丰富、黏土和碳酸盐矿物含量低的页岩层，且甜点区需要与区域逆冲断层保持适宜距离（如15 km）。该研究揭示了页岩气产量、含气性、孔隙结构以及地质条件之间的复杂关系，也为揭示海相页岩气的富集机理和保存条件提供了有用的信息，对复杂构造区域的页岩气勘探也具有指导意义。研究得到了中国科学院先导专项（B类和A类）的资助，研究成果近期发表在能源地质领域国际期刊《International Journal of Coal Geology》，第一作者为助理研究员郑益军，通讯作者为廖玉宏研究员，共同作者还包括熊永强研究员、王云鹏研究员、彭平安院士和中国石化勘探开发研究院无锡石油地质研究所王杰博士。论文信息：Zheng,Y.(郑益军),Liao,Y.*(廖玉宏),Wang,J.(王杰),Xiong,Y.(熊永强),Wang,Y.(王云鹏),Peng,P.(彭平安),2024. Factors controlling the heterogeneity of shale pore structure and shale gas production of the Wufeng–Longmaxi shales in the Dingshan plunging anticline of the Sichuan Basin,China. International Journal of Coal Geology 282,104434. 论文链接：https://doi.org/10.1016/j.coal.2023.104434

2024-04-25

广州地化所：原子力显微镜和纳米压痕结合原位表征及测定页岩中有机质的力学性质

页岩中有机质力学性能的精确测定对于页岩储层力学性能的预测和表征具有重要意义。由于有机质颗粒在页岩中一般以微米级且呈分散状分布，准确评估其实际力学响应具有一定的挑战性。近日，中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室博士后王建丰在熊永强研究员和彭平安研究员的指导下，与挪威奥斯陆大学François Renard教授合作，选取四川盆地五峰组-龙马溪组的页岩样品，提出了一种基于原子力显微镜（AFM）与光学显微镜结合的方法，用于定位页岩中的有机质，并通过AFM来可视化和量化其杨氏模量（图1和图2）。通过对比分析原子力显微镜（AFM）与传统纳米压痕技术在测定页岩中有机质力学性能方面的优劣（图1），表明原位纳米压痕和原位AFM测试相结合能更准确地表征页岩中有机质的力学性能。相同热成熟度下，页岩中笔石的杨氏模量和硬度略大于页岩中固体沥青的力学参数值。原位AFM和原位纳米压痕的结果均表明，随着成熟度的增加，有机质的力学参数也随之增加（图3）。总体而言，两种技术相结合的方法在页岩有机质力学性质的精确表征显示出巨大的潜力。上述实验提出了精确表征页岩中有机质力学性质的方法，对于促进准确建立相应岩石力学模型，预测页岩的宏观力学行为具有重要的实际意义。研究成果近期发表在地学国际地学期刊《International Journal of Coal Geology》。研究得到了中国科学院战略性先导科技专项A类（XDA14010102）的资助。论文信息：Jianfeng Wang（王建丰）;Dziadkowiec Joanna*;Yuke Liu（柳宇柯）;Wenmin Jiang（蒋文敏）;Yijun Zheng（郑益军）;Yongqiang Xiong（熊永强）*;Ping’an Peng（彭平安）and François Renard. Combining atomic force microscopy and nanoindentation helps characterizing in-situ mechanical properties of organic matter in shale. International Journal of Coal Geology. 281,104406.论文链接：https://doi.org/10.1016/j.coal.2023.104406图1 纳米压痕和原子力显微镜测试有机质的实际曲线及其示意图图2（a）AFM获取的有机质光学显微镜图像，（b）~100×100 μm2和（c）10×10 μm2扫描区域粗糙度（Ra）的相应变化；（d）对应的杨氏模量的图像；（e）对应的粘附力图像。图3 有机质杨氏模量与成熟度（Ro）的关系图。（a）原位纳米压痕测试的结果；（b）AFM方法测试的结果。

2024-04-25

有机无机配施对喀斯特旱地土壤有机碳积累的影响机制取得进展

区分植物源和微生物源有机碳是确定土壤有机碳库形成的关键。在施肥的农田生态系统中，土壤有机碳的形成、周转和积累受肥料类型和土壤微生物及其相互作用的调控。不同肥料投入有可能改变土壤微生物对其利用策略，从而影响植物源和微生物源碳的保留，最终影响土壤有机碳的积累和稳定。微生物生活史策略根据共同的形态、生理或生活史特征将微生物划分为不同的生态类群，从而简化了微生物物种和功能的多样性和复杂性。然而，在不同施肥措施下，植物源和微生物源有机碳的变化与土壤微生物生活史策略之间的关系还未得到充分探讨。区分植物源和微生物源有机碳是确定土壤有机碳库形成的关键。在施肥的农田生态系统中，土壤有机碳的形成、周转和积累受肥料类型和土壤微生物及其相互作用的调控。不同肥料投入有可能改变土壤微生物对其利用策略，从而影响植物源和微生物源碳的保留，最终影响土壤有机碳的积累和稳定。微生物生活史策略根据共同的形态、生理或生活史特征将微生物划分为不同的生态类群，从而简化了微生物物种和功能的多样性和复杂性。然而，在不同施肥措施下，植物源和微生物源有机碳的变化与土壤微生物生活史策略之间的关系还未得到充分探讨。基于此，中国科学院亚热带农业生态研究所王克林研究员团队依托中国科学院环江喀斯特站旱地长期施肥试验平台，分别以氨基糖、木质素酚和球囊霉素为分子标志物，研究了不施肥、单施化肥、高低水平（30%和60%）秸秆和牛粪替代化肥6种不同施肥处理对土壤中植物源和微生物源碳的影响，并结合土壤微生物生活史策略，阐释了不同施肥对不同来源有机碳积累的影响机制。研究结果发现：与单施化肥相比，高水平秸秆配施显著增加了木质素酚含量及其对土壤有机碳的贡献，高水平秸秆或牛粪配施均显著增加了微生物残体碳和球囊霉素含量。因此，施用秸秆有助于在施肥处理中，高水平牛粪配施的细菌K/r和真菌K/r比分别是最低和最高的。细菌K/r比是预测细菌残体碳含量的重要因素，两者之间存在显著的负相关。Ectomycorrhizal/saprotrophic真菌比和真菌多样性分别是预测木质素酚和GRSP含量的重要因素。秸秆投入直接影响木质素酚和微生物残体碳的积累，而牛粪投入则通过影响微生物生活史策略间接影响微生物残体碳的积累。总之，与单施化肥相比，秸秆投入有助于土壤有机碳多碳库的形成。土壤微生物生活史策略是土壤有机碳形成的重要驱动力，并影响农业生态系统中土壤有机碳的积累和稳定。该研究以Pathways of soil organic carbon accumulation are related to microbial life history strategies in fertilized agroecosystems为题发表在环境学期刊Science of the Total Environment上，该研究得到了国家重点研发计划（2022YFF1300704）和国家自然科学基金（U21A20189）等项目的共同资助。论文链接不同肥料类型下土壤有机碳积累机制示意图

2024-04-23

喀斯特土地利用变化对土壤微食网组成结构和能量流动的影响取得进展

我国西南喀斯特地区石漠化治理与生态恢复成效显著，但是该区人口压力较大，经过几十年保育恢复的生态系统仍面临被再次开垦利用和土壤退化的风险，开展喀斯特区典型土地利用转变的生态效应评价，对合理进行土地利用规划具有重要借鉴意义。我国西南喀斯特地区石漠化治理与生态恢复成效显著，但是该区人口压力较大，经过几十年保育恢复的生态系统仍面临被再次开垦利用和土壤退化的风险，开展喀斯特区典型土地利用转变的生态效应评价，对合理进行土地利用规划具有重要借鉴意义。土壤微生物和线虫是微食物网的重要组成部分，直接或间接影响生态系统功能和服务，因而是评估生态系统稳定和健康的重要指标。土地利用变化会对土壤微食物网产生强烈影响，以往的研究通常采用时空替代法且为单次采样来反映土地利用变化对土壤生态过程和功能的影响。然而，这些方法可能会增加随机误差。亟需开展同步土地利用变化（在同一时间和地点开始）对土壤生态过程和功能的影响研究。基于此，中国科学院亚热带农业生态研究所王克林研究员团队赵杰研究员依托环江站土地利用变化三维水土过程长期监测研究平台，进行了一项七年的田间观测和控制实验，旨在探讨从自然灌丛转变为农田（玉米）、人工牧草地（桂牧一号）和经济林（核桃）的土地利用变化对土壤微食物网群落结构和能量动态的影响。研究发现，相较于其他三种土地利用方式，农田长期玉米耕种降低了土壤微食物网的复杂性。免耕的人工牧草种植维持了最高的土壤总微生物、真菌和丛枝菌根真菌的生物量。此外，核桃经济林的凋落物等资源输入量更多，由底物向食细菌线虫、食真菌线虫和植食性线虫的能量转移通量更高，同时减少植食性线虫向杂食性捕食线虫的能量流动，改善了微食物网的能量流动均匀性。高营养级杂食性线虫丰度和线虫多样性是土壤食物网能流通量和能量流动均匀性的重要预测因子。此外，杂食性线虫通过下行控制作用促进营养级之间的互作，进而增强土壤微食物网的复杂性。研究结果揭示了保护性农业通过高营养级生物（杂食者）维持土壤食物网结构和能量流动的机制，为未来可持续土地利用提供了重要参考，同时也强调了进行长期田间监测实验的重要性。上述研究成果以Disturbance intensity shapes the soil micro-food web compositions and energy fluxes during seven-year land use changes为题发表在土壤学领域TOP期刊Soil Biology and Biochemistry上，该研究得到了国家自然科学基金（2022YFD1901000，U21A20189）等项目的共同资助。论文链接图1，不同土地利用类型的能量结构图。CL：农田（玉米）；FG：人工牧草地（桂牧一号）；EL：经济林（核桃）；NS：自然灌丛。图2，不同土地利用类型的土壤微食物网共现网络图。CL：农田（玉米）；FG：人工牧草地（桂牧一号）；EL：经济林（核桃）；NS：自然灌丛。

2024-04-23

湖南省创新生态建设计划项目“洞庭湖区减污降碳绿色高值农业系统构建关键技术研究与示范”启动暨实施方案论证会召开

4月19日，在中国科学院亚热带农业生态研究所召开了由亚热带生态所承担，中国科学院武汉病毒研究所参与的湖南省创新生态建设计划项目“洞庭湖区减污降碳绿色高值农业系统构建关键技术研究与示范”启动暨实施方案论证会。湖南省科学技术厅副厅长曾立新、中国科学院武汉分院副院长关武祥、亚热带生态所研究员王克林、湖南省环境保护科学研究院院长罗岳平及湖南师范大学教授邓楚雄到会指导。湖南省科学技术厅相关处室领导、项目负责人、课题负责人及课题骨干等共约20人参加会议。4月19日，在中国科学院亚热带农业生态研究所召开了由亚热带生态所承担，中国科学院武汉病毒研究所参与的湖南省创新生态建设计划项目“洞庭湖区减污降碳绿色高值农业系统构建关键技术研究与示范”启动暨实施方案论证会。湖南省科学技术厅副厅长曾立新、中国科学院武汉分院副院长关武祥、亚热带生态所研究员王克林、湖南省环境保护科学研究院院长罗岳平及湖南师范大学教授邓楚雄到会指导。湖南省科学技术厅相关处室领导、项目负责人、课题负责人及课题骨干等共约20人参加会议。会议由王克林主持，项目负责人谢永宏研究员从项目的立项背景、研究内容、实施方案、研究基础及当前取得的进展等对项目进行了汇报。专家组一致认为，项目紧扣洞庭湖当前农业发展和湖泊环境保护存在的瓶颈问题，从平原湖区绿色高值农业技术体系构建、丘岗区种养复合绿色高值农业关键技术研发，及农业减污降碳关键技术研发等多个方面系统构建湖区减污降碳绿色高值农业技术体系并开展示范。项目的实施，对于推动洞庭湖水环境的保护、农业绿色转型发展等具有重要的科学和现实意义。同时专家组对项目如何细化实施方案、如何更好地服务地方需求等提出了诸多宝贵意见。曾立新在总结发言中强调，该项目作为湖南省第一批院地合作项目，一定要围绕当前湖南省在农业发展和湖泊生态环境保护中存在的突出问题，坚持目标导向、技术导向、成果导向相结合的原则，加快研究进度，确保保质保量地完成各项研究任务。通过此次会议，课题组成员进一步明确了研究任务和工作重点，为项目的顺利实施奠定了扎实的基础。会议现场

2024-04-22

亚热带生态所印遇龙院士团队完成第二批猪体细胞重离子诱变辐照实验

基因修饰育种技术可突破传统猪育种技术障碍，快速获得优良品种的商品猪。体细胞重离子诱变育种是绕过基因编辑技术获得新品种的有效方法，可为生猪新品种培育找到突破口。在中国工程院院士、中国科学院亚热带农业生态研究所首席研究员印遇龙的带领下，猪的体细胞诱变育种工作稳步推进。基因修饰育种技术可突破传统猪育种技术障碍，快速获得优良品种的商品猪。体细胞重离子诱变育种是绕过基因编辑技术获得新品种的有效方法，可为生猪新品种培育找到突破口。在中国工程院院士、中国科学院亚热带农业生态研究所首席研究员印遇龙的带领下，猪的体细胞诱变育种工作稳步推进。4月19日，印遇龙院士团队、湖南省农业科学院研究员赵炳然团队、中国农业科学院深圳农业基因研究所李奎教授团队开展的第二批重离子诱变猪体细胞实验顺利完成。中国科学院近代物理研究所相关科研人员参与了此次辐照实验。在第一批宁乡猪体细胞重离子诱变实验中，参与研究的团队成员总结了不同辐照剂量对诱变细胞培养后的存活规律，同时对辐照剂量与主效基因的突变概率、突变位点和形成移码突变情况进行了计算分析。在此基础上，本次诱变实验进一步优化了辐照剂量、诱变细胞培养的营养需要和突变细胞筛选技术。经过近20天的努力，团队成员在兰州重离子加速器国家实验室浅层重离子束生物辐射终端(TR4)顺利完成第二批体细胞诱变实验。接下来，将针对优质性状的主效基因进行重测序比对及生物信息学分析，分离获得有益突变的单克隆细胞，再进行体细胞克隆技术培育优质猪，从而为优质猪新品种的培育提供育种新素材。团队工作现场

2024-04-22

华南植物园揭示植物群落垂直结构复杂性的地理格局及驱动机制

垂直结构复杂性是植物群落的重要结构属性之一，它反映了群落内植物个体高低错落的分布状态，体现了植物对地上空间生态位的占有率。然而，目前相关研究还存在以下两点局限性：（1）对垂直结构复杂性地理格局及其驱动机认知不足；（2）缺乏区域尺度高分辨率的垂直结构复杂性图集。针对以上两点不足，鼎湖山站团队联合国内高校、科研机构在植物群落垂直结构复杂性地理格局及其驱动机制方面开展研究。在青藏高原开展了大规模的野外调研。基于网格抽样的方法调查了2013块标准样方（图1），并采用3个参数来量化垂直结构复杂性，即样方内的最大植物高度（Height-max）、植物高度的变异系数（Height-var）和植物高度的香农均匀度（Height-even）。研究检验了一个假设，即随着气候条件从优越到极端的转变，主导垂直结构复杂性空间变异的机制将逐渐从资源获取策略转向保护优先策略；并绘制1-km空间分辨率的垂直结构复杂性图集，这将为相关宏观生态学研究提供重要参数（图2）。相关研究成果已近期发表在国际学术期刊Communications Biology（《通讯生物学》）上。论文第一作者为中国科学院华南植物园“全球变化与陆地碳循环团队”博士后程昌锦，通讯作者为东北林业大学何念鹏教授和张佳慧教授。该工作得到了第二次青藏高原综合科学考察研究、国家自然科学基金和中国科技云的支持。论文链接：https://doi.org/10.1038/s42003-024-06076-x图1. 采样点的地理分布图2. 青藏高原垂直结构复杂性的空间格局

2024-04-22