土壤速效钾对模拟氮沉降增加的响应

通过野外模拟试验,研究氮沉降增加对土壤速效钾的影响。试验设计为5种处理,分别为N0(0kg.hm-2.a-1)、N1(60kg.hm-2.a-1)、N2(120kg.hm-2.a-1)、N3(240kg.hm-2.a-1)、Nr(氮沉降恢复),每个处理重复3次。以尿素[CO(NH2)2]作为氮源,每月以溶液方式对林地进行喷施。通过3年的处理后发现,氮沉降导致土壤速效元素总量的淋失,0～20cm土层中的速效元素对氮沉降的反应要比20～60cm土层更为敏感,且其速效元素的淋失与沉降时间呈正相关,而20～60cm土层还未出现一致的变化规律。     

氮和磷增加对华南两种人工林土壤甲烷通量的影响

以含氮和磷的养分溶液(NH4NO3和KH2PO4)模拟大气氮和磷沉降,对华南地区两种人工林马占相思(Acacia mangium)和尾叶桉(Eucalyptus urophylla)林下群落进行处理,通过静态气箱法色谱法测定土壤CH4通量,以研究外源氮和磷对华南地区人工林土壤CH4通量的影响.结果 表明,两种人工林的对照样方下CH4通量均为负值,这说明土壤从大气中吸收CH4,也表明鹤山人工林是大气CH4的汇.增氮和增磷处理都增加了马占相思林的CH4排放通量,即促进了马占相思林CH4的排放过程;在旱季,增氮和增磷处理促进了尾叶桉林土壤CH4的排放,但是,从整个实验期间的观测来看,氮和磷处理对尾叶桉林土壤CH4通量没有显著的影响.     

稻田土壤中铁-氮循环耦合体系研究进展

农田土壤是氮素排放的最主要来源,特别是在稻田生态系统中.稻田土壤活性铁含量丰富,其周期性干湿交替过程引起铁素发生系列的氧化还原反应,进而影响着其他营养成分以及污染物的迁移转化过程.水稻土的铁氮耦合会促进氮素向大气排放,但其中过程错综复杂.文章讨论了水稻土中铁-氮耦合的化学和微生物过程,总结了水稻土铁-氮耦合过程的关键因...     

重庆市土壤氮库估算及其分布特征研究

土壤圈中氮循环是全球生物地球化学循环的重要组成部分,研究土壤中氮密度、氮储量及其空间分布对整个陆地生态系统有着重要的作用.本文基于重庆市土壤普查所涉及的1411个剖面资料,辅以重庆市土壤图,行政区划图和土地利用图的基础上,对重庆市氮密度与氮储量的特征进行了研究.研究结果表明:重庆市土壤氮密度分布不均,0—20cm与0—100cm深度土壤氮密度平均值分别为0.26kg/m2和0.87kg/m2,均低于全国平均水平;而0—20cm与0—100cm深度土壤氮库分别为210.32×108kg和714.10×108kg.重庆市氮密度和氮储量的空间分布受到土壤类型,土地利用方式,地理环境,人类活动的影响.整体而言,重庆市内东北和东南部区域的土壤氮密度相对较高.     

农田土壤N2O排放的主要影响因素及减排措施研究进展

对农田土壤N2O排放的主要影响因素(包括土壤含水量、土壤pH值、土壤温度、土壤质地和肥料施用等)、已有农田土壤N2O排放减排措施及估算模型的研究进展进行了总结分析,并指出了今后研究的重点和方向:(a)探究农田土壤N2O排放的内在机制;(b)提高预测模型的精度;(c)提出科学合理的减排措施.     

间伐对长江滩地杨树人工林土壤有效氮素的影响

以南京长江滩地6年生杨树人工林为研究对象,设计了5种间伐处理(对照、30％、40％、50％强度的下层伐和50％强度的机械伐),分析了不同间伐处理对杨树人工林土壤无机氮、土壤水溶性有机氮(DON)和土壤微生物量氮(SMBN)含量的影响以及这三者之间的关系.结果表明:不同间伐处理对土壤无机氮素含量、土壤微生物量氮和土壤水溶性有机氮含量均有显著影响,且50％强度的下层伐和机械伐处理下三者的含量较高,其含量随季节的动态变化均呈先上升后下降的动态变化;不同间伐处理下的3个层次中土壤有效氮素含量均表现出明显的表聚性,0～5 cm土层的有效氮素含量明显较高;土壤有效氮素之间的相关性不显著,仅SMBN与DON、土壤硝态氮呈正相关关系.     

农田土壤生态系统冬小麦夏玉米轮作CO2排放特征研究

采用静态箱法对旱地农田冬小麦-夏玉米轮作生态系统CO2排放进行了定位观测,并利用气象色谱进行分析而研究了北方地区典型旱地农田土壤CO2排放特征.结果表明,旱地农田土壤冬小麦-夏玉米轮作期间CO2的平均排放通量由大到小依次排列为:无机-有机肥配合施用的处理110.78 mg·m-2·h-1,单施无机肥处理79.58 mg·m-2·h-1,无追肥处理74.20 mg·m-2·h-1,休闲地54.91 mg·m-2·h-1.作物生长状况与土壤温度是影响土壤呼吸强度的主要因素,而试验数据分析结果表明土壤可溶性有机碳(DOC)与CO2排放通量无直接关系.其中,小麦拔节期、玉米的拔节期到喇叭口期的土壤CO2排放通量均较高.     

模拟大气氮沉降及短期氮沉降恢复对森林土壤酸化及养分的影响

通过野外模拟试验,研究氮沉降增加以及短期氮沉降恢复对杉木人工林土壤物理性质、pH值、NH4+-N、NO3--N、交换性钙、镁的影响。试验设计为5种处理,分别为N0(0kg·hm-2·a-1)、N1(60kg·hm-2·a-1)、N2(120kg·hm-2·a-1)、N3(240kg·hm-2·a-1)、Nr(氮沉降恢复),每个处理重复3次。以尿素[CO(NH2)2]作为氮源,每月以溶液方式对林地进行喷施。通过3年的处理后发现,氮沉降使土壤容重降低;0-20cm土层pH值出现短期的突增,而20-60cm则随氮沉降量的增大其酸化程度也越大;0-40cm土层中土壤NH4+-N含量从高到低的顺序比较为:N3>N2>N0>N1;40-60cm土层为:N3>N2>N1>N0,;土层中NO3--N含量从高到低的顺序为:N3>N2>N0>N1。氮沉降促进了土壤交换性钙和镁的增加。短期的氮沉降恢复过程中,土壤NH4+-N和NO3—N出现了显著的恢复特征;而土壤容重、pH值、交换性钙、镁也出现了一些恢复现象,但其特征并不显著。     

近20年来和田绿洲农田土壤速效养分特征及其变化研究

文章以新疆和田绿洲农田为研究区,分别在和田、墨玉、洛浦三个县绿洲农田内采集土壤样品60个,并对所采集的土壤样品进行室内实验分析,采用统计学方法以及统计软件SPSS(11.0)计算数据,并结合80年代和田土壤普查资料,对研究区农田土壤速效养分现状及其变化特点进行统计分析.结果表明最近20年来,和田绿洲土壤速效养分含量均呈上升趋势.其中.农田土壤速效钾含量有所升高,属于高等水平,土壤速效磷含量由80年代的极低水平上升到了中等水平。和田县和洛浦县的土壤速效氮含量由80年代的极低水平上升到了高等水平,但墨玉县仍有多数土壤样品速效氮含量属于极低水平.     

城市河岸带绿地N2O和CH4排放对硝态氮输入的短期响应研究

为了探讨氮输入对城市河岸带绿地温室气体N_2O和CH_4短期排放的影响,采用静态箱-气相色谱法系统测定了不同季节上海市典型城市河岸绿化带草地输入硝酸盐(NO_3~-)后N_2O和CH_4排放通量的短期(3-5d)时间变化特征,并同时测定了气温、光照强度、不同深度地温和土壤的理化性质.结果表明,NO_3~-的输入在短期内可以显著增加春夏秋季N_2O、春夏季CH_4的排放通量,而在其他季节变化不明显;季节是影响N_2O和CH_4排放的主要因素,NO_3~-输入对N_2O排放具有显著影响且可以降低季节影响强度的显著性.在无NO_3~-输入的情况下,N_2O的排放通量和气温、地温相关性不显著,但随着输入量的增加,相关性程度逐渐增强;而CH_4在较低NO_3~-输入量(<3.18g N·m~(-2))下其排放通量和地温不具有显著相关关系(P>0.05),而在较高输入量下,则具有显著的正相关关系(P <0.05),说明NO_3~-输入后短期内地温是影响河岸带绿地温室气体产生的重要的季节性因子,因此探讨氮输入对湿地温室气体排放的影响应考虑其时间变异性.     

“碳中和”背景下碳输入方式对森林土壤活性氮库及氮循环的影响

森林生态系统具有碳源和碳汇双重功能,调控森林中碳输入方式对于实现我国“碳中和”目标具有重要意义。作为森林土壤有机碳(SOC)的主要来源,不同碳(C)输入方式(如地上凋落物、地下植物根系等)对森林生态系统土壤氮(N)循环的影响一直是相关学者的研究重点。笔者综述了目前国内外不同C输入方式对土壤活性N库、土壤N矿化、硝化过程及氧化亚氮(N₂O)排放的影响研究现状,分析了森林土壤活性N库及N转化过程对不同C输入变化的响应,发现:① 地上C排除可以降低土壤有效态氮(主要包括$NH_{4}^{+}$-N和$NO_{3}^{-}$-N)的含量,但地下C排除却增加了土壤$NH_{4}^{+}$-N含量。C输入方式的改变对土壤微生物生物量氮(MBN)含量影响具有不确定性,这可能与生态系统类型、树种组成、时间尺度等因素相关。此外,地下C排除对土壤可溶性氮(DON)含量的影响较地上C排除的大,地下根系可能是影响土壤DON含量的主要贡献者。② 地上C输入对土壤N矿化及硝化速率的影响在短期内较大,而长期影响较小。其主要是通过间接改变土壤微生物活性从而影响了土壤N矿化及硝化过程,地下C排除增加了土壤N矿化速率,且随着时间尺度的增加表现更加明显。③ 地上C输入通过改变硝化和反硝化微生物的可利用C源而间接影响了N₂O的排放,且受到树种影响显著,而地下C输入对N₂O的影响因根系质量等的差异而发生改变。综上可知,森林土壤活性N库及N循环过程对不同C输入具有不同的响应机制,且受生态系统类型、物种、时间等因素影响较大。目前关于两种乃至多物种不同C的输入对森林土壤N影响的研究较少,且定性研究较为普遍;对优化森林生态系统地上地下C输入动态模型和精准预算不足,尚未建立完整的碳减排生态补偿机制。今后的研究亟须定量了解不同森林生态系统不同的C输入及其两者或者多物种之间的交互影响对土壤N的影响机制,且需更多地考虑在时间尺度上的长期变化过程;需要提升核算与预测森林地上地下碳中和能力,加快森林碳中和技术研发,为提前实现“碳中和”战略目标提供科技支撑。     

黑河市森林火灾碳排放的计量估算研究

根据黑河市森林调查的实测数据和1971—2011年间森林火灾的统计资料,采用地理信息系统(GIS)技术,通过大量野外火烧迹地的调查,结合实验室的控制实验,确定森林火灾碳排放的各计量参数,并利用排放因子的方法,估算了黑河市41年间森林火灾碳排放量和含碳气体排放量。结果表明:41年间黑河市森林火灾碳排放量为4.00×10⁷ t,年均排放量为9.76×10⁵ t,约占全国年均森林火灾碳排放量的8.63%; 含碳气体CO₂、CO、CH₄和非甲烷烃(NMHC)的排放量分别为1.24×10⁸、6.51×10⁶、4.30×10⁵和3.47×10⁵ t,年均排放量分别为3.01×10⁶、1.59×10⁵、1.05×10⁴和8.46×10³ t,分别占全国年均森林火灾各含碳气体排放量的7.42%、5.86%、9.37%和7.49%。研究发现针阔混交林型的森林火灾面积占总过火林地面积的42.73%,由于该林型燃烧效率较低,其森林火灾中的碳排放量仅占排放总量的29.61%,且CO₂的排放因子较低,其CO₂排放量仅占CO₂总排放量的30.11%。同时研究表明,黑河市年均碳排放对该市的碳循环与碳平衡产生重要影响,针对研究结果提出了合理的林火管理路径。     

不同林龄杨树人工林土壤有效氮对 模拟氮沉降的初期响应

为了解森林生态系统对持续氮增长和快速氮循环的响应模式及反馈机制,选择3种林龄杨树人工林作为试验样地,设置N₀(0 g/(m²·a))、N₁(5 g/(m²·a))、N₂(10 g/(m²·a))、N₃(15 g/(m²·a))、N₄(30 g/(m²·a))共5个不同浓度进行模拟氮沉降实验,探讨3种林龄杨树人工林土壤有效氮含量及对模拟氮沉降的响应。结果表明:①幼龄林、中龄林和过熟林的铵态氮占总有效氮含量的比例分别为18.50%～28.81%、23.14%～34.52%和32.60%～49.92%; ②随着外源氮浓度的不断增加,3种林龄土壤硝态氮含量都呈显著的增加趋势,且高氮处理对有效氮的影响高于低氮处理,而铵态氮只在幼龄林和中龄林中高氮处理(N₃和N₄)之间差异显著; ③幼龄林土壤硝态氮含量对不同浓度的氮沉降响应比中龄林和过熟林更为敏感,而铵态氮在3种林龄之间无显著规律; ④3种林龄土壤表层(0～10 cm)的铵态氮、硝态氮含量对氮沉降响应更加敏感。     

基于EKC曲线的北京市绿地生态服务价值研究

【目的】提出城市绿地生态服务价值社会属性概念,为其评估过程引入社会发展因素提供参考。【方法】以北京市为例,通过运用环境库兹涅兹曲线(EKC)和Wolfram Alpha知识引擎,探究一定环境污染和社会发展水平条件下,城市绿地生态服务价值的经济影响系数,从而对北京市绿地生态服务功能进行价值评估。【结果】①人均碳排放量、区域环境噪音、二氧化硫(SO₂)排放量、氮氧化物(NO_x)排放量、烟尘排放量与人均GDP具有显著相关性,而废水排放量和化学需氧量与人均GDP不具有显著相关性。人均碳排放量、区域环境噪音、SO₂排放量和NO_X排放量与人均GDP模拟的方程具有较高的拟合度,决定系数R²均大于0.7。人均碳排放量与人均GDP关系呈倒“U”形,区域环境噪音和SO₂浓度与人均GDP的关系均呈倒“N”形,三者均有“y=0”的污染零值; ②人均GDP对人均碳排放量、区域环境噪音和SO₂浓度的影响系数分别为0.67、0.68、0.91; ③2010年北京市城市绿地固定二氧化碳(CO₂)、释放氧(O₂)、减少噪音和吸收SO₂的生态服务价值依据传统的计算方法分别为806 415.74、628.73、119 349.13、1 669.01万元; 基于经济因素核算下的生态服务价值分别为540 298.55、421.25、81 157.41、1 518.80万元。【结论】北京市绿地生态价值中仅固碳释氧、降低噪音和吸收SO₂有明显的经济影响系数,受人均GDP影响较大,说明城市绿地生态服务价值具有社会属性,价值大小因城市的经济发展水平而不同。     

高浓度CO2对红松幼苗及土壤碳氮特征的影响

为探知红松苗对未来大气CO₂浓度的碳、氮响应策略,系统了解不同CO₂浓度下红松幼苗及其土壤碳、氮特征,采用生长箱培养法,分别研究了350、700 μmol/mol CO₂浓度下红松幼苗主要器官碳、氮浓度与积累(吸收)量变化,并分析其培养土壤的碳、氮含量。结果表明:与低浓度CO₂处理相比,高浓度CO₂处理并未对红松幼苗根、茎及叶的碳浓度产生显著影响,但导致叶碳积累量显著增加37.63%; 高浓度CO₂培养导致红松幼苗根、茎、叶氮浓度显著降低,茎氮吸收量显著下降27.45%,根、茎、叶的碳氮比升高,土壤溶解性有机碳含量显著增加28.82%,总有机碳、微生物量碳、全氮、微生物量氮及水解性氮含量均未发生显著变化,碳氮比增加。总体上,3年生的红松幼苗氮浓度、碳氮比、叶碳积累量及土壤溶解性有机碳对CO₂升高响应迅速。     

纳米TiO2对土壤中硝态氮质量比及硝酸还原酶活性的影响

用室内模拟培养实验考察纳米TiO₂对土壤中硝态氮质量比及硝酸还原酶（nitrate reductase, NR）活性的影响. 结果表明: 纳米TiO₂可降低土壤中硝态氮质量比和NR活性, 随着培养时间的增加, 降低程度呈先增加后降低的趋势; 在相同采样时间下, 纳米TiO₂在不同土壤中硝态氮质量比和NR活性的降低程度为沙土>黑土>草炭土, 且降低程度随纳米TiO₂添加量的增加而增加; 紫花苜蓿使纳米TiO₂对土壤中硝态氮质量比和NR活性的降低程度减弱. 因此, 纳米TiO₂可降低土壤反硝化作用强度和速率; 紫花苜蓿可降低纳米TiO₂的生物毒性.     

火山渣负载土著氮细菌净化氨氮污染地下水特性

基于氨氮（NH⁺₄-N）污染地下水内在生态恢复机制, 利用生态安全型天然矿物材料火山渣负载地下水中土著氮细菌进行NH⁺₄-N污染地下水净化特性研究. 结果表明：火山渣负载土著氮细菌生物量约为2.12×10⁷ 个/g; 负载材料在去除地下水中NH⁺₄-N时,可有效去除水化学因子,NH⁺₄-N去除率为83.39%~98.84%,水化学因子去除能力从大到小依次为Fe²⁺,HCO^-₃,Ca²⁺,Mn²⁺,CO^2-₃,SO^2-₄,S^2-,Mg²⁺,其中Fe²⁺,Mn²⁺,S^2-,SO^2-₄一定程度上促进NH⁺₄-N净化; CO^2-₃,HCO^-₃,Ca²⁺,Mg²⁺抑制NH⁺₄-N净化; 负载材料的微观结构在净化后表面变平滑, 细小突起被覆盖. 研究结果为氮污染地下水内在生态调控修复技术研发提供了实验依据.      

植物中的铵根及硝酸根转运蛋白研究进展

氮素(N)是植物需求量最大的营养元素,其利用率是影响植物生长和发育的主要因素。氮素的供需失衡会导致植物产量降低,过量施N肥还会造成环境破坏。NH4+和NO3-是可吸收利用的主要氮源。笔者分析了植物吸收NH4+、NO3-的转运蛋白及其相关基因的表达调控和功能的研究进展,认为在以后的研究中,应加强林木中与氮吸收相关基因的鉴定和认识,特别是加强氮素信号传导途径、NO3-及NH4+在植物体内的运输和调控机制、各蛋白组分间的相互作用、时间和空间表达模式和调控模式的研究。     

模拟氮沉降对典型阔叶红松林土壤呼吸的影响

阔叶红松(Pinus koraiensis)林是我国东北东部山区的地带性顶极植被,全球氮沉降增加可能影响其碳循环的各个过程。在2010年和2011年的5—10月,对典型阔叶红松林进行了模拟氮沉降实验。实验设置了对照(N₀, 0 kg/(hm²·a))、低氮(N₁, 30 kg/(hm²·a))、中氮(N₂, 60 kg/(hm²·a))和高氮(N₃, 120 kg/(hm²·a))4种模拟氮沉降处理,每隔半个月采用Li-6400-09便携式CO₂/H₂O气体分析仪对土壤呼吸速率进行测定,研究了氮沉降对典型阔叶红松林土壤呼吸的影响。结果表明:① 各处理土壤呼吸速率的季节变化与5 cm深度的土壤温度相似,均呈现出明显的季节变化趋势,最大值出现在6月中旬(3.84～4.55 μmol/(m²·s)),最小值出现在5月初(1.37～1.84 μmol/(m²·s)),土壤温度的变化可解释土壤呼吸速率季节变化的49.9%～69.2%。② 各处理的土壤呼吸速率与土壤温度呈指数相关(R²=0.499～0.692),土壤呼吸速率与土壤温度、湿度及其相互作用的回归模型可以解释各处理土壤呼吸速率52.2%～73.5%的季节变异; ③ N₀、N₁、N₂和N₃样地土壤呼吸温度敏感系数Q₁₀值分别为2.10、1.93、1.97和2.01; ④ 各处理样地土壤呼吸速率的平均值分别为3.09、2.78、3.06和2.90 μmol/(m²·s),与对照样地N₀相比,土壤呼吸速率和凋落物量无明显相关(P> 0.05)。     

氮肥对茶树春季光合、抗衰老特性及内源激素含量的影响

为明确氮肥施用量对春茶优良品种‘乌牛早'(Camellia sinensis ‘Wuniuzao')春季光合等生理特性和内源激素的动态变化的影响,试验设计土壤施氮量为N1(0.4 g/盆)、N2(0.8 g/盆)、N3(1.6 g/盆)和N4(2.4 g/盆),并利用多重比较分析了施氮后各处理随时间变化的情况。结果表明:①施氮处理后‘乌牛早'叶片的光合能力增强,其中叶片叶绿素含量(SPAD值)、净光合速率(P_r)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)显著增加,胞间二氧化碳浓度(C_i)显著降低,且以N3处理最好,以上各指标分别较对照增加24.36%、26.06%、32.29%和24.49%,C_i较对照降低7.35%。②施氮处理后‘乌牛早'叶片的抗衰老能力增强,以N3处理最强,SOD活性和MDA含量分别是CK的1.14倍和0.75倍。③施氮处理后‘乌牛早'嫩芽中生长素、赤霉素和玉米素含量增加,脱落酸含量降低,以N3处理为最优,各指标分别较CK增加了43.22%、69.08%和54.91%,脱落酸含量较对照降低12.04%。试验表明,春季施氮量为1.6 g/盆时,‘乌牛早'叶片存在较高的光合、抗衰老特性及内源激素含量,说明在春茶生长季增施一定的氮肥能增加茶叶片光合能力延缓叶片的衰老。