沈阳市城乡梯度湿地水体碳氮磷含量变化研究

湿地是人类生存和发展的重要环境之一,然而城镇化在带动经济发展的同时也严重影响了湿地生态系统。本文利用城乡梯度研究方法结合湿地分布特征,设置从沈阳城市中心到城市边缘的研究样带,沿着城镇密集区（浑河）—郊区（蒲河）—乡村（卧龙湖,仙子湖）梯度带选取典型湖泊和河流湿地样地为研究对象,系统分析城镇化对湿地水体碳氮磷含量的影响。研究发现湿地水体碳氮磷含量与城乡梯度具有相关性,总碳（TC）和可溶性有机碳（DOC）含量及SUVA₂₈₀值沿城镇密集区—郊区—乡村梯度带逐渐增加,即远离市中心的乡村卧龙湖湿地最高,分别为（120.68±2.34）mg/L,（41.56±6.27）mg/L和（0.35±0.10）L/(mg·m),显著高于位于四环以外乡村仙子湖湿地、流经沈阳市四环蒲河和穿越三环浑河湿地水体。湿地水体氮磷含量总体上沿着城乡梯度带呈降低趋势,但蒲河湿地水体总氮（TN）和总磷（TP）含量最高,分别为（5.35±0.19）mg/L和（1.45±0.07）mg/L,显著高于位于城镇密集区的浑河湿地水体。城镇化作用总体上增加了湿地水体铵态氮（NH₄⁺-N）和硝态氮（NO₃^--N）含量,其中,横穿城镇密集区的浑河湿地水体NH₄⁺-N含量最高,为（1.28±0.14）mg/L;NO₃^--N含量则是位于郊区的蒲河湿地水体最高,为(1.42±0.15) mg/L。研究结果表明城镇化改变了湿地生态系统水体碳氮磷含量,使水体DOC含量降低,小分子化合物增多,不利于DOC在水体中的累积;同时由于人类活动的加剧也使氮磷排放增加,使水体氮磷超标,导致流经城镇密集区部分的浑河和蒲河湿地NH₄⁺-N和NO₃^--N含量高于乡村。未来随着城镇化的不断发展,应严加控制和合理规划,防止城镇化导致的湿地水体污染和生态系统的破坏。     

冻融作用对大兴安岭多年冻土区泥炭地土壤有机碳矿化的影响研究

冻融循环是影响土壤碳氮生物地球化学过程较为重要的因素。在全球变化背景下,冻融作用对冻土区土壤碳库稳定性及其关键生物地球化学过程影响研究是当前国际热点,尤其是冻融作用影响下多年冻土区泥炭地土壤有机碳矿化研究目前仍未明确。选取我国大兴安岭多年冻土区泥炭地表层（0~15 cm）和深层（15~30 cm）土壤,采用冻融试验及室内培养方法,探索分析了冻融作用影响下泥炭地土壤有机碳矿化特征,并从土壤活性碳和土壤酶活性角度阐述了影响机制。结果表明在短期的培养中,土壤有机碳矿化量在483~2836 mg/kg间波动,而冻融循环均显著降低了表层和深层土壤有机碳矿化量,并且对深层土壤有机碳的矿化抑制作用更为明显,高达76%。值得注意的是,冻融循环却明显促进了CH₄的排放,尤其是表层土壤,高达145%。冻融循环作用也显著增加了土壤可溶性有机碳（DOC）含量,但却降低了土壤微生物量碳（MBC）以及土壤纤维素酶、淀粉酶和蔗糖酶活性。冻融作用下低的土壤酶活性以及相对低质量碳是抑制土壤有机碳矿化的原因。全球变暖背景下,与单纯温度增加所导致的土壤有机碳矿化释放量相比,冻融循环作用能降低大兴安岭泥炭地活动层中土壤有机碳在短期内碳的释放。     

紫金山不同海拔高度土壤的碳氮分布特征

有机碳氮是影响陆地生态系统的重要因子,保持并提高土壤碳氮储量,是稳定生态系统生产力的关键.以南京紫金山土壤为研究对象,依照海拔高度进行采样,对比分析了土壤有机碳氮的变化规律.研究结果表明:紫金山土壤有机碳氮受地表植被的影响比较大,混交林>林地>草地,土壤有机碳氮总量随海拔的升高呈现上升趋势,土壤碳氮比高达34~45,且随海拔升高呈下降趋势.相关分析表明,紫金山土壤有机碳与全氮质量分数呈显著正相关关系,由此说明氮素主要以有机氮的形式存在于有机质中.     

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。     

土壤微生物生物量研究进展

综述了近年来国内外土壤微生物量包括微生物碳、微生物氮、微生物磷和微生物硫及其与碳、氮、磷和硫循环方面的研究进展,着重论述了土壤微生物量C,N,P,S在土壤养分转化循环中的重要性,并就种植、轮作、施肥等农业措施和土壤微生物量与环境的关系包括重金属和农药污染对土壤微生物量的影响进行了探讨。同时,就今后土壤微生物量的研究重点提出了展望。     

模拟氮沉降对温带阔叶红松林地氮素净矿化量的影响

采用埋置PVC管的树脂芯方法原位测定了不同氮形态及其剂量作用下长白山阔叶红松林地0～7 cm和0～15 cm土壤氮素净氨化、净硝化和净矿化量的季节和年际变化规律.近3年的观测结果表明,对照处理不同土层氮素年净矿化量中以净氨化占主导地位,约占净矿化量的53％～72％,高剂量NO3-N的输入使该比例减少至37％～66％,而NH4-N的输入却使该比例增至86％～92％.随着模拟氮沉降量增加,土壤氮素年净矿化量也随之增加,尤其外源NH+4-N输入对净矿化量的促进作用更为明显,但随着施肥年限的延长,这种促进作用逐渐减弱.与林地0～15 cm土壤相比,氮沉降量增加对0～7 cm土壤氮素净氨化和净矿化量的促进作用更为明显,尤其是NH4Cl处理的促进作用更大.通过将实验结果与前人报道的野外原位观测整合,逐步回归分析后发现土壤氮素年净矿化量随着氮素年沉降量的增加而增大,氮沉降量对不同区域森林土壤氮素年净矿化量的贡献率约为38％;大气氮沉降量、森林有机层pH及其碳/氮比值可解释不同区域森林表层土壤氮素年净矿化量一半的变化.研究结果将利于有效预测区域林地氮素净矿化量特征及其对环境变化的响应.     

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。     

庐山2016年冬季三级分档雾水化学特征

探究不同尺度雾滴化学特征是深化雾微物理化学研究的重要内容。2016年12月—2017年1月在庐山开展雾综合观测实验,利用主动式三级分档雾水采集器（CASCC 3_stage）收集到3次雾过程73个分档雾水样本,雾滴分档粒径:4—16 μm（3级）,16—22 μm（2级）和≥22 μm（1级）。定量得到了分档雾水的pH、电导率（EC）及9种水溶性无机离子（Na+、NH₄+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl-、NO₂-、NO₃-、SO₄2-）浓度（μeq/L）。结果表明,庐山冬季雾水酸化严重,pH为3.96—5.82,pH < 5.6的样品占98.6%且直径4—16 μm小雾滴的强酸性（pH < 4.5）样品最多,占比达54.2%,小雾滴酸性和电导率更强;NH₄+、Ca2+、NO₃-、SO₄2-是雾水的主要离子组分,[NH₄++Ca2++NO₃-+SO₄2-]分别在三级分档雾水中占总离子浓度（TIC）的83.8%、88.0%和88.7%;综合3次雾过程,总离子浓度、NH₄+、K+、NO₃-、SO₄2-在4—16 μm小雾滴存在富集,表现出尺度依赖特征;86%雾水样品[SO₄2-]/[NO₃-]介于0.5—3.0,属于硫酸和硝酸混合型酸化,雾水酸化主要原因是碱性缓冲物质与酸性组分不平衡以及可能存在有机酸贡献;同一观测点不同雾过程化学特征存在个例差异,第二次雾过程（12月25日14时—26日21时）（北京时）,总离子浓度、NH₄+、Ca2+、NO₃-、SO₄2-在16—22 μm尺度雾滴存在富集,这可能是雾区气溶胶浓度较低、降温、采样间隔和污染气体及气溶胶输送共同作用的结果。后向轨迹聚类和潜在源（PSCF）分析表明,观测期间影响庐山的气团均来自西部,来自湖南北部的局地气团占总轨迹数的68.99%,最为重要;PM_2.5、SO₂、NO₂具有相似潜在源区空间分布,主要位于湖北、湖南、安徽西南部和江西北部等邻近省份地区,以近距离输送为主。      

冷冻干燥更适合土壤活性氮气体(HONO和NO)排放的研究？（英文）

土壤活性氮气体(HONO和NO)排放是全球氮循环的关键过程,对大气化学具有重要意义。本研究采集了农田,草地和森林三种不同土地利用类型的土壤样品,分别对样品进行了风干,冻干和烘干三种处理,并与未处理的新鲜土壤进行比较研究。结果表明,三种类型土壤的冻干土与新鲜土样品的p H值差异最小。总的来说,三种干燥处理都能提高新鲜土壤NH_4~+-N, NO_3~--N和溶解态有机N的含量。与新鲜土壤相比,冻干土壤HONO和NO的最大排放通量及完整干湿交替循环的总排放量没有显著增加,而风干和烘干土壤显著增加。因此,冷冻干燥方法可能更适合涉及土壤活性氮气体排放通量的研究。这一发现的重要启示是,我们需要慎重评价以往基于不同干燥方法得到的有关陆地–大气界面活性氮交换过程和生物地球化学氮循环机制的认识。     

陆面模式中氮循环过程的引入Ⅰ:模式介绍及站点验证（英文）

陆地生态系统氮循环对碳循环过程及其对气候变化的反馈具有重要的影响,但当前陆面模式多数都没有考虑氮循环过程对碳循环过程的限制。本研究基于氮在土壤-植被-大气中的传输交换过程,将氮循环过程引入到陆面模式AVIM(Atmosphere-Vegetation Interaction Model)中,发展形成包含碳氮耦合过程的新版模式AVIM-CN。与2004-05年当雄生态系统定位站通量观测数据相对比,模式中引入氮循环过程后,高寒草甸的总初级生产力模拟值从1.1403 gC m^-2d^-1降到了0.7073 gC m^-2d^-1,前者更接近通量站的观测值0.5407 gC m^-2d^-1。生态系统呼吸的模拟值也从1.7695 gC m^-2d^-1降到了1.0572 gC m^-2d^-1,更接近对应的通量观测值0.8034 gC m^-2d^-1。整体而言,在模式中考虑氮的限制作用后,当雄站的热量通量和碳通量的模拟值更接近实测值。不考虑氮过程对碳过程的限制,模式高估了约40%的陆地生态系统碳通量。     

放牧草地生态系统中氮素的损失和管理

对于大多数放牧草地,Ｎ素都是限制生产力的最重要因素之一,而生态系统中Ｎ素的损失量又很大,Ｎ素以ＮＯ－３、ＮＨ３、Ｎ２Ｏ等形态进入水圈和大气圈,不仅造成了生产上的资源浪费,而且对全球环境和人类健康都产生了深远的影响。本文将对草地生态系统中Ｎ素损失的主要过程（如氮挥发、反硝化和ＮＯ－３淋溶等）及影响因素研究的进展情况进行简要地综述,然后对ＩＭＧＡＲＳＳ项目研究中关于Ｎ素损失研究部分提出一些建议。草地生态系统中Ｎ素损失的主要途径包括：土壤、植物、动物排泄物和肥料的氨挥发;生物和化学反硝化;淋溶;动物体和动物产品对Ｎ素的固持;动植物残体和动物排泄物的燃烧;动物以排泄物形式将Ｎ素从生产区转移到非生产区;通过土壤侵蚀而损失等。放牧加速了草地生态系统中Ｎ素的损失速率。从全球角度分析ＮＨ３的来源后认为,生物残体燃烧是最大的ＮＨ３源,其次是自然土地。对欧洲ＮＨ３来源的研究表明,与人类活动有关的ＮＨ３挥发总量的大部分来源于牲畜排泄物的氨挥发。由于方法的限制,对田间条件下的反硝化测定较少,动物排泄物对Ｎ２Ｏ的贡献及对全球变化影响的研究数据较少。但研究表明,草地尿、粪斑处Ｎ２Ｏ释放速率很高,动物排泄物可能是最重要的Ｎ２Ｏ源。在半干     

Emission of nitrogen oxides (NO x ) from a flooded soil fertilized with urea: Relation to other nitrogen loss processes

Emissions of nitric oxide and other odd nitrogen oxides (NO _x ) from a flooded rice field were studied after urea had been broadcast into the floodwater.The NO _x flux from the fertilized area was very low (0.2×10^-9 g N m^-2 s^-1) for the first few days after application of urea and was high (0.95×10^-9 g N m^-2 s^-1) in the subsequent period when significant nitrite and nitrate were present in the floodwater. At night, little if any NO _x was exhaled but ambient NO₂ was absorbed by the floodwater. An uptake velocity for NO₂ of 3×10^-4 m s^-1 was measured during one night. Maximum NO _x losses were observed near 1300 h when temperature and solar ultraviolet light were maximum.While the amounts of nitrogen oxides emitted are of little agronomic importance (2×10^-3 per cent of the fertilizer nitrogen was lost as NO _x during the 10-day study period), they may well be of significance as a source for some gas reactions in the atmosphere and for the global nitrogen cycle.Of the fertilizer nitrogen applied (as urea) approximately 30% was lost to the atmosphere by NH₃ volatilization, 15% by denitrification, presumably as N₂, and the remainder, less minor losses of NO and N₂O, remained in the plant/soil/water system.Now at Forestry Department, Australian National University, G.P.O. Box 4, ACT 2601, Australia.     

不同河岸植物带对非点源污染河水污染物降解试验研究

利用2种植物带（芦苇、香蒲与芦苇）对受非点源污染河水进行植物带处理污染物的降解效果模拟试验研究。结果表明：植物带处理污染物的降解效果明显优于无植物带,且以混合植物带效果最好。香蒲与芦苇植物带对COD、TN、TP和NH3-N去除率的周平均值分别为31．62％、37.84％、30．65％和34．31％。植物带能够截留地表径流中的颗粒物,提高水域中的溶解氧含量,对防止水土流失与改善流域水质均有显著作用。     

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。     

1960-2010年中国华北东北地区热量资源时空变化

利用1960-2010年华北、东北地区165个气象站日平均气温资料,运用线性倾向估计等方法,对近51 a来≥0 ℃和≥10 ℃积温及其持续天数和起止日期的时、空分布特征进行分析,以了解气候变暖对华北、东北地区热量资源分布的影响。结果表明：近51 a来华北、东北地区气温增暖趋势明显,气候倾向率达0.32 ℃/10 a（P<0.001）,且与各项热量资源指标相关显著。随着气候变暖,≥0 ℃和≥10 ℃积温及持续天数普遍显著增加,其气候倾向率分别在（30 ℃·d）/10 a和2 d/10 a以上;2000年以后亚热带北界和暖温带北界在华北、东北地区均出现了北移,以亚热带北界移动幅度更大;20世纪90年代以后,一年两熟制种植北界在山西和辽宁两省明显北抬,平均移动幅度超过1.5个纬距。华北、东北地区≥0 ℃和≥10 ℃积温及持续天数普遍增加是受起始日期提前和终止日期延后共同影响,≥0 ℃前者比后者的影响更明显,≥10 ℃两者作用相当。     

城市污水地下回灌的试验研究

研究了应用SBR中试系统处理后的城市污水的深度处理工艺,并以地下回灌为目的,通过2个模拟土壤柱对比,分析了渗滤速度对地下回灌的影响,并讨论了土壤对氨氮的处理效果和在土壤中氮的迁移与转化。     

干旱胁迫对夏玉米叶片光合及叶绿素荧光的影响

选用华北地区大面积种植的夏玉米品种郑单958、承玉2号、鲁单981作为试验材料,通过研究干旱胁迫条件下的玉米叶片光合、叶绿素荧光等指标随着土壤水分的动态变化规律,以期为夏玉米干旱的生理生态变化监测及水分高效利用提供理论依据。研究发现,在土壤含水量70％左右时,随着土壤相对湿度的下降,上述3个夏玉米品种仍能保持其叶片水分状态。郑单958、承玉2号、鲁单981的叶片净光合速率在土壤水分中等条件下最大,分别为39．9、38．8、38．4μmolCO2／m^2·s;在土壤相对湿度较低时,郑单958、承玉2号、鲁单981的叶片净光合速率下降趋势明显（P〈0．05）。叶片水势变化规律为：在土壤相对湿度〉90％时,对水分胁迫郑单958、承玉2号不敏感,鲁单981敏感;在土壤相对湿度〈70％时,水分胁迫条件下承玉2号不敏感,而鲁单981、郑单958敏感。气孔导度（g1）变化规律：随着水分胁迫加剧,3个夏玉米品种气孔导度均下降,在土壤水分较高时,气孔导度变化规律不明显,在土壤水分较低时,气孔导度明显下降（P〈0．01）,细胞间隙CO2浓度（Ci）随土壤水分胁迫加剧而上升。上述结果表明：与叶片的光合和水分状况相比,夏玉米的气孔对土壤水分的匮缺更为敏感。     

近51a漳州市极端最低气温变化特征分析

利用福建省漳州市10个气象站1962—2012年1、2、12月逐日最低气温资料,分析漳州极端最低气温变化特征。结果表明:①漳州多年冬季平均极端最低气温以0.397℃/10 a线性倾向率增加。②各年代际气候倾向率差异明显,20世纪80年代年极端最低气温增加最快(气候倾向率2.715℃/10 a),21世纪以来气候倾向率最小(0.006℃/10 a),20世纪70年代内极端最低气温变化相对稳定(变异系数为0.85),20世纪90年代气温变化剧烈(变异系数为1.72)。③极端最低气温(5℃)日数以-1.6℃/10 a的气候倾向率减少,多年低温日数平均值为7.5 d。④漳州市区、郊区极端最低气温显著增加,漳州市区极端最低气温以0.546℃/10 a气候倾向率增加,郊区以0.381℃/10 a气候倾向率增加。⑤漳州市区与郊区极端最低气温(5℃)日数平均差值5 d,市区低温日数以-2.427 d/10 a的气候倾向率减小,郊区低温日数以-1.509 d/10 a的气候倾向率减少。     

江西夏季雷电天气热力条件及不稳定指数对比分析

选取2007年夏季两次强度不同的致灾雷电过程进行对比,并将其能量参数与典型历史个例进行比较。结果表明：（1）副高位置、500hPa低槽移速、中尺度辐合系统以及热力结构的差异是导致雷暴强度不同的原因之一;（2）中尺度辐合系统移向鄱阳湖时,对流天气更加剧烈,但对大尺度系统鄱阳湖的阻挡作用不显著;（3）对流层上干下湿的特征越明显,强雷电发生的概率越大;（4）CAPE〉632J/kg,K〉34℃,Si〈0℃,Li〈0℃,TT〉43℃,SSI〉43可以作为江西致灾雷电发生的阈值,超过阈值越多,强对流天气发生的概率越大;（5）能量参数的演变对致灾雷电的潜势预测、强度判别具有较好的指示,夏季对流参数的指示意义较春季更好。