湿地氮循环及其对环境变化影响研究进展

论述了湿地氮素通过大气氮沉降、生物固氮、人为氮和径流氮输入等输入途径和植物收获、土壤NH3 挥发、反硝化气态损失、淋滤、径流输出等输出过程以及通过固氮作用、矿化(氨化)作用、硝化作用、反硝化作用等进行生物地球化学循环,提出量化氮与碳、磷之间的关系是目前研究中存在的主要问题,指出在湿地系统内氮迁移量及其与不同环境要素间的关系是下一步研究的主要方向,探讨了湿地氮循环对全球环境变化的影响.     

生物固氮和非豆科植物固氮根瘤工程问题

一、生物固氮及其研究的意义所谓生物固氮,是指自然界中一些微生物和蓝藻将大气中的氮转化成氨的过程,其反应式是N_2+3H_2→2NH_3。目前能固氮的生物细菌有35属,藻类有21属,除了豆科植物等以外,种种其他微生物大约共达300多种。研究生物固氮,在理论和实际应用上都很重要。大家知道,氮素是组成生命的基本元素之一。很多生物分子都有氮元素,特别是由氨基酸组成的蛋白质,氮是基本成分。氮素又是植物生长的主要肥料,然而占空气大约80％成分的氮素     

离子交换树脂法在天童森林内外氮素湿沉降观测中的应用

为了解天童地区森林内外氮素湿沉降的组分分配及其季节动态特征,基于离子交换树脂法对其森林内外氮素湿沉降量进行了为期2年(2011年3月至2013年2月)的观测.研究发现:(1)天童森林内外硝态氮沉降月总量分别在0.22~3.73 kg·N/(hm~2·月)和0.13~2.85 kg·N/(hm~2·月)之间波动,均呈现出秋冬季较高、夏季较低的季节动态特征;森林内外铵态氮沉降月总量在0.17~1.35 kg·N/(hm~2·月)和0.21~1.44 kg·N/(hm~2·月)之间波动,春季沉降量略低于其他季节;(2)天童森林内外氮素湿沉降量的季节动态受到研究区域所属季风气候、夏季台风和农事活动的综合影响;(3)森林内外硝态氮与铵态氮沉降量比例的年平均值均为0.9,表明化石燃料燃烧与农事活动对本地区氮素湿沉降的影响相当;(4)天童森林内外氮素湿沉降年总量分别为18.86 kg·N/(hm~2·年)和17.51 kg·N/(hm~2·年),氮素湿沉降年总量符合中国东部森林氮沉降量由北向南逐渐增加的趋势.     

玉米 ∥ 花生体系氮素营养研究进展

豆科作物生物固氮作用受环境中氮素严格调控,在较多化合氮条件下结瘤少固氮能力差.目前尚缺乏耐高氮根瘤的筛选与利用,而豆科作物与其他作物实行间、套作,是充分发挥根瘤固氮和提高氮素利用效率的有效途径.玉米∥花生是典型的间作模式,近年来在玉米和花生主产区推广较快.本文回顾了前人对禾本科∥豆科作物间作体系氮素营养的研究进展,阐述了玉米∥花生对花生生物固氮的影响,丰富完善了间作氮素营养理论,并为玉米∥花生高产高效栽培提供理论依据.     

生物固氮研究的前景

本世纪初以来全球农作物单位面积产量不断增长,在一定程度上依赖于氮素化肥的施用量不断增加。农作物依赖于施用氮素化肥所获得的增产实际上是以消耗能源和污染环境为代价所取得的。在大气中氮气含量接近８０％,但这种氮气并不能直接为高等植物吸收利用。人类自从发现豆科植物与根瘤菌共生结瘤固氮现象以来对生物固氮研究已有１１２年之久,我国对生物的共生固氮现象也进行了长达６２年的探索性研究。然而,关于生物固氮,特别是非豆科农作物的生物固氮,还有许多问题有待于进一步研究。目前,生物固氮研究已经被列为“国际生物学计划”中…     

大气氮沉降对森林土壤微生物影响的研究进展

大气氮沉降是影响森林生态系统的新生态因子之一,过量氮沉降将改变参与森林生态系统物质转化和养分循环的土壤微生物.作者综述了国内外模拟氮沉降对森林土壤微生物生物量、群落结构和多样性、微生物活性和酶活性、底物利用能力以及功能基因的影响研究现状.结果表明：(1)整体来看,氮沉降对森林土壤微生物生物量产生负面影响的报道较多;(2)氮沉降改变了森林土壤微生物群落的构成和丰富性;(3)氮沉降短期内促进森林土壤呼吸速率,长期氮输入会抑制土壤呼吸速率;(4)氮沉降改变了参与凋落物分解相关土壤酶的活性;(5)氮沉降降低了土壤微生物代谢复杂有机质的代谢能力;(6)氮沉降增加和降低了某些微生物功能基因的丰度.此外,作者还探讨了氮沉降对森林土壤微生物研究存在的问题和未来研究的重点.     

大气氮沉降现状及其对生态系统的影响

大气氮沉降是酸雨的主要成因之一,由于人为活动使得全球范围内的大气氮沉降日益增加。当大气氮沉降量超过森林生态系统的需求时,氮沉降会淋洗出植物体内的养分,导致叶片过早脱落,还会降低植物的抗性;氮沉降能引起土壤酸化,同时造成土壤盐基离子淋失。     

大气氮沉降对森林生态系统影响的研究进展

近几十年来,由于化石燃料和农牧业含氮化肥饲料的广泛使用,全球大气氮沉降量明显增加,一些地区已经达到饱和甚至超过了生态系统所能承受的临界负荷.过量氮沉降会对森林生态系统产生负效应.本文概述了全球氮沉降的现状,介绍了氮沉降增加对森林土壤和植物的影响机制,从而说明了我国开展氮沉降研究的必要性和紧迫性.     

氮素添加对荒漠区两种濒危植物及其近缘种光合速率的影响

以2.5 g N·m~(-2)的计量分2次叶面喷施处理,使氮素年添加量达到5.0 g N·m~(-2)·a~(-1),以探讨高通量氮沉降对荒漠区濒危植物沙冬青和蒙古扁桃及其近缘种光合速率的影响.实验结果表明:各植物光合速率日动态均呈"双峰"曲线型,干旱缺水使得午后峰值不明显;叶面喷施氮素处理组植物光合速率日平均值均低于对照组,表明干旱缺水环境下氮素添加不能有效提高植物光合速率.面对全球性的大气氮沉降危机,濒危植物作为环境敏感植物其生存遇到新的挑战.     

氮污染加剧威胁山地森林附生苔藓植物群落

在亚洲的一些国家和地区,经济的快速发展导致了氮素使用量和排放量的增加,并有进一步增加的趋势。这一人为活动驱动的过程可能在全球生态系统尺度上导致严重的后果。事实上,由于长时间的累积效应,人为活动导致的氮沉降增加已经对陆地生态系统造成了不良影响。对于森林生态系统而言,过量的氮输入可能影响树木的生长以及森林群落的结构、功能和动态等。作为山地森林生态系统中的重要组分,附生苔藓植物无根系,没有表皮细胞分化,具有较高的叶面积指数,从大气中直接吸收其生命活动所需的全部水分和养分     

毕节市七星关区若干点位大气无机氮湿沉降特点及通量估算

在毕节市七星关区城市功能差异明显的地域布置大气湿沉降采集器,检测了三类无机氮指标(氨氮、亚硝态氮和硝态氮),研究表明:(1)氨氮湿沉降通量最大值主要集中在夏季,全年湿沉降最大点位是热电站,月均达到了15. 73 mg/m~2。由城市核心区向城郊方向,沉降通量明显递减的趋势表明氨氮污染源主要来自于城市。(2)拥军路硝态氮沉降量超过热电站,月均达到5. 29 mg/m~2,而与其空间毗邻的非公路路域的人民公园样点沉降量则显著偏小,这表明公路路域是硝态氮的主要沉降区域,这与石油中微量氮素的燃烧并以氧化态的(亚)硝态氮排放有关。西南地域氨硝比多大于1,是高原环境积温低和当地城市交通与工业经济欠发达等因素共同导致的。(3)大气中亚硝态氮与硝态氮有相似的污染来源。所有样点亚硝态氮冬季湿沉降通量比秋季大。(4)以DIN占TDN为50%比率估算,七星关区全年总氮湿沉降通量为2. 61 kg/hm~2。     

惠州大亚湾大气湿沉降中氮营养盐变化特征的研究

通过对降水中氮营养盐质量浓度及其沉降通量变化特征的研究,研究了大气湿沉降中氮营养盐对大亚湾水生生态系统的影响.结果表明,观测期间NH4+-N、NO3--N/NO2--N和TN降雨量加权平均质量浓度分别为0.474、0.536和1.23mg/L,氮质量浓度在8月份出现了明显的峰值;湿沉降通量分别为58.93、78.13和158.75kg/( km2.月),其中无机氮占总氮含量的86.34%,大亚湾大气湿沉降中氮营养盐主要以NO3--N/NO2--N的形式存在.与2009年的观测结果相比较,2012年大气中氮的沉降通量增加了约1倍.通过大气湿沉降输入的氮营养盐在大亚湾水体富营养化过程中产生了重要作用,在研究水体富营养盐问题时应考虑降水的贡献.     

陕西关中地区大气氮湿沉降特征分析

为了进一步了解陕西关中地区大气氮沉降的变化特征，采用降水采集法对宝鸡2018年大气氮湿沉降进行了观测，并对雨水中可溶性无机氮浓度及沉降通量的动态变化进行了分析.结果表明：(1)雨水中NH₄⁺-N和NO₃^--N月平均质量浓度为1.581 mg/L和1.369 mg/L，且降水量少的月份雨水中氮素浓度较高；(2)NH₄⁺-N和NO₃^--N在雨水中的季浓度均呈现冬季高、夏季低的趋势；(3)大气氮湿沉降通量为9.728 kg/(hm²·a)，其中NH₄⁺-N和NO₃^--N分别占53.6%和46.4%，且降水量多的季节氮沉降通量也相应较高；(4)大气氮总沉降通量达23.713 kg/(hm²·a)，约占当地农田氮肥施入的10%.     

氮沉降对土壤动物影响的研究进展

土壤动物是生态系统的分解者,在维持物质循环和能量流动方面起着重要作用,人类引起的氮沉降对土壤动物的组成和结构产生了巨大影响。通过研究发现,在自然生态系统,模拟氮沉降会降低土壤动物的多度和多样性,但是在人工(如农业)生态系统中氮素添加会增加土壤动物的多度和降低其多样性。氮素添加对人工生态系统中线虫多度的促进效应存在阈值效应。氮沉降对土壤动物组成和结构的影响主要通过2种:1)氮素添加后土壤铵离子浓度增加,其对土壤线虫产生直接的抑制效应;氮素添加导致土壤酸化进而影响土壤线虫的多度和多样性;2)氮素添加通过改变其它生物(如植物、微生物)群落而间接的影响土壤动物。     

水稻新肥源——固氮兰藻

氮是决定农作物产虽的重要元素。但是,现在全世界的化学工业生产的氮肥(每年约0.27亿吨)远远不能弥补农作物从土壤中取走的氮素(每年约1.0—1.1亿吨),地球上生产食物所需的氮素中绝大部分是来自生物固定的氮。所以,关于生物固氮的研究具有重大的理论意义和应用价值,越来越被人们所重视,并在近十年来,特别是1965年以来,取得了很大的研究进展。     

南海水域生物固氮作用研究进展

生物固氮作用影响海洋氮收支平衡并调控初级生产力,是海洋氮循环研究的热点之一.南海是位于西太平洋的重要的边缘海,被认为是具备生物固氮作用的理想环境.为了对南海水域生物固氮作用研究有一个全面了解,尝试梳理南海生物固氮作用研究的相关结果,并对南海固氮作用的研究进行了展望.南海固氮生物组成较为复杂,具有较大的时空可变性.南海的固氮速率与其他热带、亚热带海区相近,其中海盆区的年固氮量可达3.6×107 mol/a.整体而言,生物固氮作用对南海初级生产力的贡献并不显著.营养盐调控、黑潮流入侵、大型河流羽状流区的影响等因素,都在很大程度上影响着南海固氮作用的时空分布.     

大气氮沉降对森林土壤碳输入输出过程的影响

森林是大面积氮沉降的直接承受者,森林土壤碳库占森林生态系统整个碳库的45%,不断加剧的氮沉降对森林土壤碳库输入输出产生了深刻影响,进而影响森林生态系统的结构、过程和功能.作者综述了国内外有关氮输入影响森林土壤碳库输入输出的4个过程:凋落物分解、细根周转、土壤呼吸、可溶性有机碳淋失,并概述了氮输入对4个过程可能的影响机理,探讨了当前森林土壤碳输入输出过程对氮沉降响应研究存在的问题,指出未来该领域研究的重点和方向.     

森林生态系统的氮循环及其调控机制

本文从生态系统水平,论述了氮素在森林生态系统中的分布和循环,讨论了森林生态系统中氮的输入、吸收、存留、归还及输出等过程中的显著特点,并从生态平衡的观点对森林生态系统氮循环的调控机制作了初步探讨。     

森林土壤温室气体通量对森林管理和全球大气变化的响应

森林土壤是温室气体重要的源和汇。探讨不同森林管理和全球大气变化下土壤温室气体通量特征,为有效减少温室气体排放及森林可持续管理等提供参考。笔者从森林土壤温室气体(forest soil green house gases)、森林管理(forest mangement)和全球大气变化(global atmospheric change)3个关键研究点,查阅近年来相关研究成果,归纳森林管理和全球大气变化下土壤温室气体通量的一般性模式。CO₂、CH₄和N₂O是3种重要温室气体,其通量间存在协同、消长和随机型耦合关系。森林管理如火烧、采伐和造林等显著影响土壤温室气体通量。一般情况下,火烧导致土壤N₂O通量降低,CH₄吸收量增加,CO₂通量因火烧类型、火烧强度、生态系统类型不同出现增加、减低和无影响3种结果; 采伐通常导致土壤CO₂、CH₄和N₂O排放增加; 造林可使土壤CO₂排放减少,对N₂O和CH₄通量的影响随生态系统类型、造林树种等而改变。全球大气变化如CO₂浓度升高、氮沉降和气温升高影响森林土壤温室气体通量。通常,CO₂浓度升高导致土壤CO₂和N₂O排放量增加,CH₄吸收量降低; 氮沉降促进土壤N₂O排放、抑制CH₄吸收。气温升高导致土壤CO₂和N₂O排放增加。森林管理和全球大气变化对土壤温室气体通量的综合影响是非叠加的,有效的森林管理可能改变土壤温室气体通量对全球大气变化的响应。     

施氮对典型草原克氏针茅光合特性的影响

受人类活动的影响,大气氮沉降和极端干旱事件日益加剧,研究氮素添加对草原植被的影响,有助于理解未来草原生态系统对氮沉降和全球变化的响应.在2014年夏季内蒙古草原干旱事件发生期,通过内蒙古草原氮素添加试验,探讨了不同施氮水平(未施氮0g·m~(-2)、低施氮量4g·m~(-2)、中施氮量8g·m~(-2)和高施氮量16g·m~(-2))对克氏针茅(Stipa krylovii)光合特性的影响.结果表明:研究样地中克氏针茅受到了干旱胁迫,施氮提高了克氏针茅的气孔调节能力和光能转化效率.一定范围的施氮量(4、8g·m~(-2))有利于提高克氏针茅光能转化效率(Fv/Fm)、光化学淬灭系数(qP)和PSII实际光化学效率(ΦPSII)等叶绿素a荧光动力学参数,但过高的施氮水平并不能提高克氏针茅的荧光特性,甚至会产生抑制作用.低中氮(4、8g·m~(-2))和高氮(16g·m~(-2))条件下植物对干旱的适应机制存在差异,低中氮处理提高了克氏针茅的羧化酶活性和光化学中心光能转化效率,高氮提高了克氏针茅的气孔调节能力.