冻融交替对河岸缓冲带土壤无机氮和土壤微生物量氮的影响

全球气候变化引起的中高纬度地区积雪覆盖和降雪格局变化,造成该区域土壤冻融交替强度和频次变化,是土壤氮循环的重要影响因素。冻融温差和冻融循环次数影响微生物数量和群落的变化,进而影响土壤氮素生物地球化学循环。以大伙房水库实验林场小流域的河岸缓冲带生态系统为研究对象,通过分析冻融交替对河岸缓冲带土壤无机氮和土壤微生物量氮的影响,阐明冻融交替对土壤无机氮含量变化的影响机制,为评估小流域氮素流失风险提供依据。结果表明：随着冻融循环次数的增加,土壤无机氮含量呈增加趋势;不同温差的冻融循环处理对土壤无机氮影响不同,冻融条件为-5/+5℃和-20/+5℃时土壤无机氮含量在冻融循环10次之后分别为34.9±0.9 mg/kg和37.2±0.8 mg/kg,是处理前的1.21和1.41倍;冻融温差和冻融循环次数对土壤NH₄⁺–N含量有极显著影响(P<0.01),土壤冻融10次后土壤NH₄⁺–N含量是对照处理的4-10倍;冻融循环次数对土壤NO₃^－–N含量有显著影响(P<0.05),冻融温差对NO₃^－–N含量无显著影响(P>0.05);土壤微生物量氮含量对冻融循环的响应显著(P<0.01)。可见,冻融交替显著增加了土壤无机氮含量,由于早春季节植被对无机氮吸收较少,可能增大土壤氮素随冰雪融化的淋溶流失风险。     

连霍高速郑商段路旁土壤重金属积累初探

以连霍高速郑州-商丘段路旁土壤为研究对象,在野外调查采样和实验室分析的基础上,探讨了公路交通对周围土壤中Ni、Pb、Cr、Cu、Zn和Cd 6种重金属含量与分布的影响,计算了表层土壤的重金属元素积累速率与积累通量.结果表明:Cu、Pb和Cd是典型的交通源重金属,其含量在公路两侧随着距离的增加,呈先增加后减少的趋势,含量峰值出现在离路基25-50 m之间.公路运营时间越长,交通源重金属含量就越高.两断面绝大部分样点Pb、Cu和Cd的积累速率和通量均为正值,且Cu＞Pb＞Cd,小王庄断面大于湾刘断面,Cu和Pb的通量远远超过国际上正常土壤标准.     

油松和侧柏常绿树种对典型污染物的吸滞与富集作用

以城市森林生态系统常绿树种为对象,测定了油松（Pinus tabuliformis）和侧柏（Platycladus orientalis）叶片对大气污染物（SO₂、Cl₂）和土壤重金属污染物（Cu、Zn、As、Hg和Pb、Cd和Cr）的吸滞作用与富集作用。结果表明：油松和侧柏具有较强吸滞污染物的作用,对污染物的吸滞能力受环境污染程度、不同生长季节的污染元素种类等因素的影响。其中,油松在秋季对S、Cu、Zn、Pb和Hg具有较高的吸附能力,针叶中S、Cu、Zn、Pb和Hg含量平均值分别为2158.75、6.31、31.46、4.05 mg·kg-1和0.08 mg·kg-1;侧柏在秋季对Cu、Zn、Hg和Cd具有较高的吸附能力,叶片中Cu、Zn、Hg、Cd含量平均值分别为4.47、22.47、0.09 mg·kg-1和0.20 mg·kg-1;在不同立地条件下,油松和侧柏对污染物的吸滞与富集量有所差异,其中在土壤污染较重的石景山松林园样地,油松对大气污染物SO₂有较强的吸附能力,侧柏则表现出对Cl₂有较强的吸附能力。对重金属污染物而言,油松和侧柏对Cu、Pb、Cr和As有较高的富集作用。     

不同水分处理对荒漠刺蓬和冰草生长的影响

为认识区域荒漠生态系统干旱致灾过程和干旱对冰草、刺蓬生长的影响,设计持续干旱胁迫、补充灌水和自然生长3种处理,比较2种荒漠草本植物在不同土壤水分下外部形态和干物质产量的变化。结果表明:持续干旱胁迫导致荒漠刺蓬和冰草营养生长期延长,生殖生长期缩短,全生育期缩短。受干旱胁迫影响,荒漠刺蓬和冰草的生长高度、干物质和覆盖度减小,且随生育进程影响逐渐增大。受持续干旱胁迫影响,在土壤体积含水量只有0.4~0.6 mm,返青64~73 d是刺蓬生长高度的拐点;在土壤体积含水量低至0.3~0.4 mm,返青130~135 d是冰草生长高度的拐点。返青106~121d,土壤体积含水量下降至1.0~1.1 mm,是持续干旱胁迫对刺蓬干物质积累影响关键期;而返青181~197 d,土壤体积含水量低至1.5 mm左右是冰草干物质积累影响关键期。     

盘锦湿地芦苇群落土壤碱解氮及溶解性有机碳季节动态

基于2005年4～10月盘锦湿地芦苇群落土壤不同土层土壤碱解氮及溶解性有机碳的观测资料,分析了盘锦湿地芦苇群落土壤碱解氮与溶解性有机碳(DOC)的季节动态。结果表明:不同土层碱解氮、溶解性有机碳的季节动态并不相同。0～10 cm土层碱解氮与DOC季节动态相似,6月土壤碱解氮与DOC含量均最高,分别为244.86 mg/kg和13.16 mg/L。8月碱解氮含量最低,为139.18 mg/kg;9月DOC含量最低。10～20 cm土层DOC的季节性动态变化与表土具有相似性,峰值均出现在6月,谷值出现在9月;10～20 cm土层碱解氮最低值出现在6月,与0～10 cm土层不同。20～30 cm土层内,4～7月DOC几乎无变化,8月DOC含量最低,9月增加;4～5月碱解氮波动较大,5月降到102 mg/kg,6月增加到151 mg/kg。研究表明,盘锦湿地芦苇群落土壤微生物活性与凋落物分解对DOC及碱解氮的季节动态有很大的影响,同时温度、降水量及冻融也影响着DOC及碱解氮的季节动态。     

陇海铁路圃田段路旁土壤重金属潜在生态风险评价

以陇海铁路圃田段为例,采用Hakanson指数法,对铁路旁土壤重金属（Cd、Pb、Cu、Zn、Cr和N i）的潜在生态风险进行了评价。结果表明,铁路旁土壤中重金属元素出现不同程度富集,以Zn和Pb的积累最为明显,最大含量都分布在距路基30 m范围内。Cd的潜在生态风险最大,在距路基100 m范围内,单项风险系数均在80以上,呈重度风险,最大风险值出现在路基处,高达138,之后逐渐降低;其余重金属呈低风险状态。距路基20 m范围内,潜在生态风险指数均在150以上,达到中等生态风险程度,之后逐渐降低。镉（Cd）的潜在风险占总风险的68.20%-73.37%,其他重金属的贡献很小。     

陇海铁路圃田段路旁土壤重金属潜在生态风险评价

以陇海铁路圃田段为例,采用Hakanson指数法,对铁路旁土壤重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Cr和Ni)的潜在生态风险进行了评价.结果表明,铁路旁土壤中重金属元素出现不同程度富集,以Zn和Pb的积累最为明显,最大含量都分布在距路基30 m范围内.Cd的潜在生态风险最大,在距路基100 m范围内,单项风险系数均在80以上,呈重度风险,最大风险值出现在路基处,高达138,之后逐渐降低;其余重金属呈低风险状态.距路基20 m范围内,潜在生态风险指数均在150以上,达到中等生态风险程度,之后逐渐降低.镉(Cd)的潜在风险占总风险的68.20%～73.37%,其他重金属的贡献很小.     

河南省某高校校园土壤重金属污染及其防治

在河南省某高校校区内的规模绿地上采集21个土壤样品,在郊区农田采集2个对照样品。按照国家标准方法,测定了土壤Cu、Zn、Ni、Pb和Cr的含量。结果发现:校园土壤中Ni、Zn和Cr发生了不同程度的富积;土壤重金属含量空间变异明显;校园土壤普遍发生了Zn污染,平均污染分指数达2.48,中度和重度污染样点占总样点的57.14%;绝大部分样点的综合污染指数均大于1,其中轻度污染样点13个,中度污染样点5个,重度污染样点2个。根据校园土壤的实际,应从严格控制污染物排放、翻土和客土改良、增施有机肥料、植物修复等方面防治校园土壤重金属污染。     

化学融雪剂对小球藻生长和生理特性的影响

寒冷地区道路表面除雪化冰使用的化学融雪剂随着地表径流进入水体,将影响水生态系统中的水生生物正常生长,并破坏水生态系统平衡。为研究化学融雪剂对水生生物的毒性效应,分析了不同浓度有机融雪剂对小球藻生长特征、藻细胞光和色素、蛋白质及多糖含量的影响。结果表明：浓度为2 g·L^-1时有机融雪剂对小球藻生长无明显影响,当融雪剂浓度为4 g·L^-1时,小球藻细胞生长表现出明显抑制效应,且抑制效应随融雪剂浓度增加呈显著上升趋势(P<0.01);当融雪剂浓度小于4 g·L^-1时,有机融雪剂对小球藻细胞内叶绿素a合成有明显促进作用,但随着有机融雪剂处理浓度升高,藻细胞内叶绿素a含量逐渐下降。当融雪剂的处理浓度大于4 g·L^-1的时候,藻细胞内蛋白质和多糖含量与对照组相比呈显著下降趋势(P<0.01)。这说明融雪剂浓度高于4 g·L^-1时会抑制水体中小球藻正常生长繁殖,破坏藻体细胞,最终导致水生态系统平衡被破坏。     

温带森林土壤消耗大气CO总量及影响因素研究

ＣＯ虽然不是温室气体,但人为活动释放到大气中的ＣＯ可引起对流层中ＣＨ４、Ｏ３等温室气体含量增加,从而间接的产生温室效应,因此,对全球性ＣＯ源和汇的研究应给予重视。本研究利用静态箱式方法,对温带落叶森林土壤年释放ＣＯ进行了长时间测定,表明该类型土壤年净消耗大气中ＣＯ平均强度为４６．３±２５．５ｎｇ／ｍ２·ｓ－１,对调节大气中ＣＯ浓度增加有积极意义。文中详细分析了影响土壤消耗ＣＯ的环境因素、土壤消耗ＣＯ的强度和释放温室气体ＣＯ２、ＣＨ４之间的关系等     

干旱和复水对羊草碳氮分配的影响

植物的碳氮营养及其相互关系是最重要的基本生物过程之一,阶段性干旱对植物碳氮分配的影响研究甚少。实验以中国北方草原的典型植物羊草为材料,研究不同干旱持续期复水对羊草碳氮含量、分配及其相互关系的影响。结果表明:短期和中期干旱使植株生物量、氮素水平和单株总氮量增加,但长期干旱使之降低。水分处理对碳含量的影响不显著。干旱后复水降低了各器官特别是绿叶的碳氮比。中度持续干旱的氮素利用率(NUE)最高、短期干旱最低。羊草各器官氮素绝对量占整株的百分比从大到小依次为:绿叶、根茎、根、枯叶和茎鞘,其中叶片的氮素总量占植株的一半以上;随着干旱持续期的增加,氮素对根部的投资亦加大。羊草受到适当干旱驯化后复水引发的超补偿作用可促进羊草植株生长、提高氮素水平,并在一定程度上通过碳氮分配的调节作用来适应于阶段性的干旱胁迫。     

放牧对锡林郭勒典型草原退化影响初探

文章利用1952-2006年实际调查资料对围封和放牧条件下典型草原地上生物量、植物群落组成、数量特征、土壤含水量等进行对比分析,结果表明:与围封样地比较,放牧草场土壤下层水分明显减少,0～100cm土层水分减少12.5mm;植被生产能力下降,羊草和针茅的高度分别下降4.2％和5.2％,生物量减少14.9％和32.1％,群落总生物量下降29.2％,LAI减小22.2％.群落组成结构发生变化,多样性指数降低14.8％,退化现象比较明显.     

共享社会经济路径下中国及分省经济变化预测

基于中国历次人口和经济普查及逐年统计年鉴,率定柯布道格拉斯（Cobb-Douglas）经济预测模型的参数,依据共享社会经济路径（SSPs）框架情景,构建2020—2100年中国31个省（区、市）经济变化格点（0.5°×0.5°）数据库。未来中国经济呈现如下特点：(1)沿可持续路径（SSP1）和不均衡路径（SSP4),GDP将呈现先增后降趋势,峰值出现在2070—2080年;沿中间路径（SSP2）和化石燃料为主的发展路径（SSP5),GDP则呈现持续增长趋势;区域竞争路径（SSP3）下,2050年以后GDP增长处于停滞状态。(2)无论采用何种路径,2020年前GDP仍旧保持6.0%左右的增速,随后增速均低于5.0%并出现放缓或停滞,甚至负增长态势。(3)社会经济发展政策对中国分省经济增长产生直接影响。2020年代SSP1~SSP5路径下江苏、广东和山东省GDP总量位列前三;2090年代,SSP1和SSP5路径下广东、山东和江苏省GDP总量依旧位列前三;SSP2路径下,浙江位列第二;SSP3路径下,河南跻身前三;SSP4路径下,排名前三省份为广东、江苏和浙江省。(4) 2020年代SSP1、SSP2和SSP5路径下,山东、浙江等省GDP增速超过6.0%,SSP3和SSP4路径下仅广东和浙江省GDP增速可维持5.0%左右,个别省还出现负增长;2090年代各省GDP增速均降至不足1.0%。     

Microclimate effects of crop residues on biological processes

Summary Residues from crops left on the soil surface have an impact on the microclimate, primarily temperature, within the soil and the atmosphere; but, the impact on the biological system is largely unknown. Residue is assumed to have a positive impact on the biological system in the soil and a negative impact on crop growth. This report investigates the effect of standing residue on the microclimate surrounding a cotton (Gossypium hirsutum L.) crop in a semi-arid environment and the effect of flat residue on the seasonal soil temperature and soil water regimes in a humid climate with a corn (Zea mays L.) and soybean [Glycine max (L.) Merr.] production system. A study was conducted during 1987 and 1988 in a semi-arid climate at Lubbock, Texas using standing wheat stubble to shelter cotton from wind. In this study soil water, microclimatic variables, and plant growth were measured within standing stubble and bare soil during the early vegetative growth period. Air temperatures were warmer at night within the standing residue and the air more humid throughout the day. This led to a reduction in the soil water evaporation rate and an increase in the water use efficiency of the cotton plant within the stubble. Studies on corn residue with continuous corn and corn-soybean rotations with no-till, chiselplow, and moldboard plow tillage practices in central Iowa showed that the average soil temperatures in the upper soil profile were not affected by the presence of flat residue after tillage. Diurnal temperature ranges were most affected by the residue throughout the year. The largest effect of the residue on soil temperature was in the fall after harvest when no-till fields cooled more slowly than tilled fields. In the spring, surface residue decreased the soil water evaporation rate and increased the soil water storage within the soil profile covered with residue. In years with below normal rainfall, the additional stored soil water due to the surface residue was used by the plant to maintain transpiration rates at optimal levels during the early vegetative growth period. The biological implications of crop residue on the soil surface can be more positive than negative and increasing our understanding of the physical environment and biological system interactions will lead to improved resource management.Contribution from the United States Department of Agriculture, Agriculture Research Service.With 6 Figures     

Energy,land-use and greenhouse gas emissions trajectories under a green growth paradigm

This paper describes the possible developments in global energy use and production, land use, emissions and climate changes following the SSP1 storyline, a development consistent with the green growth (or sustainable development) paradigm (a more inclusive development respecting environmental boundaries). The results are based on the implementation using the IMAGE 3.0 integrated assessment model and are compared with a) other IMAGE implementations of the SSPs (SSP2 and SSP3) and b) the SSP1 implementation of other integrated assessment models. The results show that a combination of resource efficiency, preferences for sustainable production methods and investment in human development could lead to a strong transition towards a more renewable energy supply, less land use and lower anthropogenic greenhouse gas emissions in 2100 than in 2010, even in the absence of explicit climate policies. At the same time, climate policy would still be needed to reduce emissions further, in order to reduce the projected increase of global mean temperature from 3 °C (SSP1 reference scenario) to 2 or 1.5 °C (in line with current policy targets). The SSP1 storyline could be a basis for further discussions on how climate policy can be combined with achieving other societal goals.     

CO2浓度与土壤水分胁迫对红松和云杉苗木影响的试验研究

全球气候变化对植物影响研究的主要内容是由于大气中CO2 浓度升高导致的气温升高和土壤干旱化对植物的影响。文中利用人工气候室试验研究了高CO2 浓度和土壤水分胁迫对红松和云杉的影响 ,结果表明 :CO2 浓度升高使红松和云杉生长量的增长率提高 ,土壤水分胁迫使树木生长量的增长率下降 ,且CO2 浓度升高的正效应要小于土壤水分胁迫的负效应。CO2 浓度升高使树木叶水势增大 ,土壤水分胁迫使树木叶水势减小 ,这从植物生理的角度说明了CO2 浓度变化和土壤水分胁迫对树木的影响机理 ,且在轻度干旱的情况下 ,高CO2 浓度使树木叶水势增大 ,但随着土壤干旱程度的加重 ,树木的叶水势逐渐减小。同时 ,从实验结果还可以看出 ,虽然大气中CO2 浓度和土壤湿度变化对苗木的影响显著存在 ,但与农作物和牧草等植物相比 ,这种影响仍要小得多。     

Temperature changes the dynamics of trace element accumulation in Solanum tuberosum L.

A simulated warming manipulation was conducted to evaluate the effects of temperature increase on cadmium (Cd), lead (Pb), copper (Cu), iron (Fe) and zinc (Zn) accumulation in Solanum tuberosum L. at Dingxi, Gansu, in the semiarid northwest of China. The objective of this study was to determine if temperature increases significantly changed trace element concentrations and contents in the different ecosystem compartments by affecting soil content, soil solubility and plant capture. The results reveal that an increase in temperature will lead to a significant change in trace element concentrations and contents in Solanum tuberosum L. The strongest effects of a 3°C temperature increase are increased Cu, Zn and Fe leaf concentrations of 25, 27 and 24%, respectively; but decreases in Cd, Pb, Fe, Zn and Cu tuber concentrations of 27, 55, 41, 29 and 23%, respectively. The increasing concentrations of some trace elements in Solanum tuberosum L. leaves are related to greater retranslocation, photosynthetic capacity and growth. Warming decreases the concentrations of some trace elements in tubers, implying that tuber growth rate exceeds its metal uptake rate at higher temperatures. Indeed, it is expected that by the year 2050 the increased temperature will have induced a decrease of concentrations of Cd, Pb, Cu, Fe and Zn of 9.1, 11.5, 18.5, 16.8 and 15.8%, respectively, in tubers in the study area. In addition, the results indicate that a 1–3°C increase in temperature will improve the availability of selected trace elements and transfer potential of these elements from soil to Solanum tuberosum L.     

基于共享社会经济路径的中国经济发展趋势及其影响要素分析

基于最新的经济和人口普查及逐年统计年鉴,采用柯布?道格拉斯(Cobb-Douglas)经济预测模型,分析了共享社会经济路径(SSPs)框架下中国“全面二孩”政策后2010—2100年经济发展趋势,并解析了劳动投入量、资本投入量和全要素生产率对经济发展的贡献率。研究发现：(1)不同的社会经济发展政策下,21世纪中国经济均呈增加趋势,GDP增速在2030年前基本维持在6%上下,但2030—2060年代迅速下降,2070年代起SSP1和SSP4路径下增幅低于0.5%,SSP2、SSP3和SSP5路径下增幅保持在0.5%~1.5%。(2)影响经济发展的三要素中,劳动投入量在SSP3路径下先减后增,于2060年代达到谷值;在其他路径下均先增后减,于2020年代达到峰值。资本投入量在SSP1路径下持续增加,2080年代起趋于平缓;其他路径下均呈持续增加趋势,但在SSP4路径下,在2060和2070年代有所下降。全要素生产率在所有路径下均呈增加趋势。(3)改革开放以来,资本投入量是影响我国经济增长最主要的因素。未来,SSP1和SSP2路径下,全要素生产率逐渐成为经济发展的主导因素;而SSP5路径下,资本投入量仍是影响经济发展的主要因素。     

IPCC共享社会经济路径下中国和分省人口变化预估

基于2010年第六次中国人口普查数据,采用IPCC发布的可持续发展(SSP1)、中度发展(SSP2)、局部或不一致发展(SSP3)、不均衡发展(SSP4)、常规发展(SSP5)这5种共享社会经济路径,率定人口-发展-环境分析(PDE)模型中的人口生育率、死亡率、迁移率、教育水平等参数,对2011-2100年中国和31个省(区/市)人口变化进行预估。结果表明：1) 不同SSP路径下,中国人口均呈先增加后减少的趋势,在高气候变化挑战的SSP3路径下人口最多,于2035年达到峰值,约14.27亿;在以适应挑战为主的SSP4路径下,人口出现最小值7.02亿。2) SSP1、SSP4和SSP5路径下人均寿命长,人口老龄化严重,其中SSP1和SSP5路径下人均教育水平高,到2100年教育水平在大学以上人口约占总人口的60%;SSP2路径下各年龄段分布比较均衡;SSP3路径下新生人口数量较多,劳动力充足,但教育水平较低。3) 到2100年,SPP3路径下广西人口呈现最大值1.13亿,在其他路径下广东人口最多,达1.29亿。     

辽河三角洲主要植被类型土壤水盐含量研究

基于不同植被类型,探讨辽河三角洲土壤的水盐状况,研究土壤全盐与土壤含水量及土壤pH值之间的关系。结果表明：辽河三角洲植被类型不同,土壤盐分、土壤含水量及土壤pH值明显不同。不同土层裸滩土壤全盐量均较高,小叶杨最低。翅碱蓬、紫花苜蓿、芦苇和柽柳作为盐生植被,对土壤含盐量影响较大。不同土层小叶杨土壤含水量均较低。裸滩、翅碱蓬及芦苇受潮汐影响较大,土壤含水量差异较大。调查区土壤pH值偏碱性,变化范围为7.30—8.97。土壤全盐、土壤含水量及土壤pH值之间总体呈显著相关,可见土壤含水量和pH值是显著影响土壤全盐量的重要因素。