CO_2浓度升高对半干旱区春小麦生长发育及产量影响的试验研究

利用典型半干旱区定西试验基地的开顶式气室(Open-Top Chamber,OTC)研究平台,以春小麦"定西24号"为供试品种,设置对照(370μmol·mol~(-1))和增加90μmol·mol~(-1)(460μmol·mol~(-1))、180μmol·mol~(-1)(550μmol·mol~(-1))3个CO_2浓度梯度,研究大气CO_2浓度升高对半干旱区春小麦生长发育、产量及产量构成因素的影响。结果表明:CO_2浓度升高使春小麦冠层空气温度和相对湿度增加,10 cm深处的土壤环境温度降低,春小麦根际浅层的土壤湿度增加;CO_2浓度增高,春小麦发育加快,生育期相应提前,全生育期缩短2~4 d;CO_2浓度升高对春小麦株高、叶面积指数和叶绿素含量有明显促进作用。其中,株高和叶面积指数在开花期增幅最大,叶绿素含量在灌浆后期到乳熟期增加更为显著;随着CO_2浓度升高,穗长、穗重、小穗数、穗粒数、穗粒重、千粒重、产量均呈增加趋势,而无效小穗数、不孕率以及收获指数则呈下降趋势,在460μmol·mol~(-1)和550μmol·mol~(-1)浓度下,籽粒产量分别比对照提高8.88%和19.93%。     

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.     

广州冬季大气消光系数的贡献因子研究

2008年1月1～31日和2月6～24日在广州城区每天采集一个PM2.5样品,对样品进行有机碳、元素碳及水溶性离子分析,利用美国IMPROVE能见度方程计算得到广州冬季大气消光系数.结果发现:冬季PM2.5 日均值质量浓度为89.0±53.4/μg·m~(-3),OC(Organics Carban)质量浓度为16.9±11.9μg·m~(-3),EC(Element Carbon)质量浓度为5.9±3.4 μg·m～(-3),水溶性离子总浓度为43.9±23.5μg·m~(-3).冬季大气消光系数均值为342±185 Mm~(-1).广州冬季大气消光系数主要贡献者为(NH_4)_2SO_4、NH_4NO_3、POM(Par-ticular organic matter)、EC和NO_2,对消光系数的贡献率分别为36.3%、14.5%、26.6%、17.4%和5.2%.     

GOSAT卫星二氧化碳遥感产品的验证与分析

本文利用全球地基二氧化碳柱浓度观测站点(Total Carbon Column Observing Network,TCCON)18个站点CO_2地基观测数据对GOSAT(Greenhouse gases Observing Satellite)2009—2017年的大气CO_2遥感反演产品进行验证分析,结果显示卫星CO_2遥感产品与地基遥感观测结果较为一致,在东亚、北美、欧洲和大洋洲四个区域内卫星遥感产品与地基观测的平均偏差分别为2. 23±2. 69、2. 19±2. 19、2. 01±2. 49、1. 59±1. 79 ppm,相关系数不低于0. 75。卫星在30°S～60°N范围内的产品精度较高,而在高纬地区产品精度稍低。本文进一步利用GOSAT L2 XCO_2遥感反演产品对全球大气CO_2的长时间序列变化进行了分析,结果表明2009—2017年全球大气CO_2浓度呈持续上升趋势,全球年平均增长率为2. 22 ppm·a~(-1),增长较快的国家和地区包括中国、美国、印度和非洲,受与厄尔尼诺有关的自然排放影响,2016年相对上一年的增长量最多,年均CO_2绝对增量在3 ppm以上。     

2014-2020年许昌市O3质量浓度的变化特征

根据2014-2020年许昌市逐日O3最大8 h质量浓度资料,采用算术平均法、百分位数法分析了许昌市O3质量浓度变化特征.结果表明:许昌市O3质量浓度:1)年平均值为99μg·m-3,2019年最高(108μg·m-3),2014年最低(90μg·m-3);年平均O3质量浓度以每年2.5μg·m-3的速率显著上升.2)...     

我国地面O3、NOX、SO2背景值的观测研究

从1994年8月至1995年8月,在龙凤山、临安大气污染监测站和瓦里关大气本底基准观象台对O3、NOX及SO2首次进行了长期的连续观测。初步分析表明：3站地面O3的平均浓度、月际分布和日变化特征因地理环境、海拔高度和天气条件的不同,表现出明显的差异性。平均地面O3浓度,龙凤山为34.8×10-9,临安为39.1×10-9,瓦里关山为49.3×10-9,龙凤山和临安的月平均地面O3浓度分布较复杂,在6～7月和12月～1月较低,10月底～11月初较高。而在瓦里关山,月平均地面O3浓度变化较平稳,6月份最大,12月最小。龙凤山和临安地面O3平均日变化量较大,下午浓度最高,清晨最小;而瓦里关山地面O3平均日变化较小,上午浓度略低;NOX和SO2的分布具有明显的局地性特征,在龙凤山,临安和瓦里关山,3站的总平均浓度分别为2.7×10-9（NOX）和0.7×10-9(SO2),8.1×10-9(NOX)和16.1×10-9（SO2）,0.04×10-9（NOX）和0.15×10-9（SO2）。     

郑州城区大气CO2浓度变化特征及影响因素分析

郑州城区大气CO2浓度日变化比较强烈,变化幅度在26.24 ～ 64.34 μmol·mol-1,全天最低值出现在15时前后,最高值则出现在夜间至清晨.从季节来看,夏、秋两季的日变化幅度比冬、春两季的大.其中,1月份平均浓度达到最高,为455.80 μmol·mol-1;7月份平均浓度则最低,为369.25 μmol·mol-1.影响郑州城区大气CO2浓度变化的原因是人为取暖活动及植被的季节变化,另外一些气象因素也对CO2浓度有一定的影响.     

2010年长江三角洲临安本底站PM2.5理化特征

2010年在代表长三角区域背景地区的浙江省临安区域大气本底站开展了对大气细粒子PM_2.5为期1年的地面观测,并对细粒子中水溶性离子和碳组分的季节变化特征进行了分析。临安2010年大气中PM_2.5质量浓度平均为 (58.2±50.8) μg·m－3,PM_2.5质量浓度季节变化明显。利用HYSPLIT4模式计算了2010年临安72 h后向轨迹,根据轨迹计算与聚类结果,结合地面观测的PM_2.5数据进行了分析。研究表明:临安地区因受到长江三角洲区域及偏北气流引起的污染传输影响,呈现出高细粒子水平特征。PM_2.5中总水溶性离子年平均质量浓度为 (28.5±17.7) μg·m－3,占PM_2.5质量浓度的47%。其中,气溶胶组分SO₄2-,NO₃-和NH₄+所占比例最大,共占总水溶性离子的69%。PM_2.5中有机碳和元素碳的年平均质量浓度分别为 (10.1±6.7) μg·m－3和 (2.4±1.8) μg·m－3。有机碳和元素碳质量浓度显著相关,表明有机碳和元素碳主要来自相同的排放源。     

陕北丘陵区陡坡柠条林地与荒坡的土壤水分变化研究

通过定点土壤水分测定与对比分析,研究陕北丘陵区陡坡柠条林地与荒坡土壤水分亏缺状况、年际内动态变化规律、干燥化特征及其自然降水的补偿能力。结果表明：柠条林地0～10m土层贮水量仅相当于田间持水量的26．2％～41．2％。荒坡地0～10m土层贮水量相当于田间持水量的39．8％～41．2％。土壤贮水量的分布是阳坡〈半阳坡〈阴坡,上坡位〈下坡位。年际间土壤水分的变异程度随土壤深度的增加而减弱,土壤贮水量的变化主要发生在2m以上土层内。土壤贮水量具有明显的季节变化特征,但滞后于降雨量变化。生长季内,柠条地与荒坡土壤平均贮水量差异显著（P〈0．05）,土壤越深,其含水量变化越小。两种利用方式的土壤剖面都产生不同程度的干化层。柠条林地深层土壤干燥化强度明显大于荒坡地。丰水年柠条林雨水补偿的深度仅为1．0m,荒坡也仅为1．2m。柠条林丰水年的雨水补偿的深度比干旱年可增加60cm以上,5m土层贮水增量增加3倍以上。     

近地层大气臭氧对作物光合作用影响的数值模拟研究

近地层O3浓度增加对作物光合产生不利影响,因此,利用TE-49C型臭氧自动观测仪对常熟农田上方O3浓度进行了逐时测定,同时利用OTC-1型农田开顶式气室,测定了不同O3浓度对冬小麦叶片光合作用的影响.在此基础上,首次建立了O3对冬小麦光合作用影响的数值机理模式,模式分辨率达到瞬时时间尺度,空间积分采用Ross方案,具有较高分辨率和准确度.对O3浓度观测表明:O3浓度逐时值变化在0～160×10-9之间,相比之下日平均值变化较小,仅在5×10-9～60×10-9之内;长江中下游地区农田上方O3存在三种典型日变化形式:高浓度单峰型、高浓度多峰型和低浓度平缓型.数值分析表明:全晴天状况下高浓度单峰型对光合作用日总量影响最大.数值敏感分析表明:O3浓度和辐射同步变化时,随着日总辐射量的加大,臭氧浓度增加对光合作用的影响程度逐渐加强.全生育期积分表明:水肥适宜时,由于O3影响冬小麦光合总损失量约为9.22%.     

Soil acidification stimulates the emission of ethylene from temperate forest soils

Soil acidification via acid precipitation is recognized to have detrimental impacts on forest ecosystems, which is in part associated with the function of ethylene released from the soil. However, the impacts of acidification on the cycling of ethylene in forest soils have not been fully taken into consideration in global change studies. Forest topsoils (0--5 cm) under four temperate forest stands were sampled to study the effects of a pH change on the emissions of ethylene and carbon dioxide from the soils and concentrations of dissolved organic carbon (DOC) released into the soils. Increasing acidification or alkalinization of forest soils could increase concentrations of DOC released into the soils under anoxic and oxic conditions. The ethylene emission from these forest topsoils could significantly increase with a decreasing pH, when the soils were acidified experimentally to a pH<4.0, and it increased with an increasing concentration of DOC released into the soils, which was different from the carbon dioxide emission from the soils. Hence, the short-term stimulating responses of ethylene emission to a decreasing pH in such forest soils resulted from the increase in the DOC concentration due to acidification rather than carbon mineralization. The results would promote one to study the effects of soil acidification on the cycling of ethylene under different forest stands, particularly under degraded forest stands with heavy acid depositions.     

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。     

基于Radarsat-2 SAR数据反演定西裸露地表土壤水分

利用Radarsat-2 SAR数据和定西地区野外土钻法及WET仪器观测的土壤水分数据,分析了同极化后向散射系数与不同土层深度土壤水分之间的关系,采用交叉极化(VV/VH)组合模型反演土壤水分并进行对比验证。结果表明:水平、垂直同极化后向散射系数均与10~20 cm土壤含水量相关性最好,相关系数R均为0.74;受地表粗糙度和土壤质地等影响,同极化后向散射系数与0~10 cm土壤水分相关性均较低。交叉极化组合模型的反演值与10~20 cm实测土壤水分相关性较高,R值达0.75,而与0~10 cm和20~30 cm实测值的相关性较低(R值分别为0.47和0.52),但均通过α=0.05的显著性检验;WET仪器实测0~6 cm土壤水分经校正后与反演值的相关系数为0.46(通过α=0.01的显著性检验),校正后的结果有效提高了WET仪器测量精度。交叉极化组合模型可用于裸露地表土壤水分的反演,更适用于提取10~20 cm土壤含水量信息。     

太湖地区冬小麦田与蔬菜地N2O排放对比观测研究

2003年11月8日至2004年6月5日对太湖地区相邻的蔬菜地和稻麦轮作生态系统的冬小麦田,在当季不施肥情况下的N2O排放进行了田间同步对比观测,分析了N2O排放时间变化以及土壤湿度、土壤温度、土壤速效氮含量和农业管理措施对N2O排放的影响。研究结果表明,小麦播种前的耕翻(表层大约7cm土壤旋耕)处理不会明显改变稻麦轮作农田整个旱地阶段的N2O排放总量,但却使小麦生长季初期的N2O排放明显减弱69%(p<0.01,p为相关概率),使小麦生长季后期的N2O排放明显偏高2.6倍(p<0.05),而对其余时间段的N2O排放作用不明显。与长期实行稻麦轮作的旱地阶段农田相比,由稻田改种蔬菜20多年的蔬菜地,其整个观测期的N2O排放总量比免耕处理小麦田同期的排放高85%(p<0.05),比耕翻处理小麦田同期的排放高99%(p<0.01)。蔬菜地N2O排放偏高的原因是土壤速效氮,特别是铵态氮含量明显偏高(p<0.01)。     

Nitrous Oxide Evolution from Agricultural Soil: A Regression Approach

N_2O emission from soil is affected by many factors. In this study, N_2O flux, soil temperature, water content, NO_3~- and NH_4~+ concentrations were simultaneously measured in winter wheat field. N_2O flux, NO_3~- and NH_4~+ concentrations were all lognormally distributed, while water content was normally distributed. The relationship between N_2O flux and soil factors was also studied. N_2O flux was most highly correlated with soil temperature. Regression model was developed to explain the variability of N_2O emission from agricultural soil using multifactorial analysis.     

Precambrian Shield Wetlands: Hydrologic Control of the Sources and Export of Dissolved Organic Matter

Most Precambrian Shield forested catchments have some wetland component. Even small riparian wetlands are important modifiers of stream chemistry. Dissolved organic matter (DOM) is one of the most important products exported by wetlands in streams. Stratigraphic control of hydraulic conductivity generally leads to decreasing conductivity with depth. Thus important flowpaths occur in the uppermost organic rich layers and are reflected in chemical profiles of dissolved organic carbon (DOC). Accumulation of DOC in peat porewaters is the net effect of production, consumption and transport. DOC profiles vary with degree of interaction with the surrounding upland catchment and distance from the edge of the wetland as well as internal processes within the wetland. In wetlands, DOM production is offset by flushing resulting in decreasing DOC concentrations with increasing flows. Despite old carbon (2,000 to 3,000 years) at relatively shallow depths, 14C activity in DOC exported from wetlands is mostly modern (recent carbon), consistent with shallow flowpaths and export of DOM from shallow organic rich horizons. In contrast, the source area for DOM in upland catchments with developed B horizon soils increases with antecedent soil moisture conditions resulting in increasing DOC concentrations with higher stream flows. Activity of 14C in stream DOC from upland catchments span a range from low activities (older carbon) similar to B horizon soil water during dry moisture conditions to values slightly less than modern (more recent carbon) during high moisture conditions. The more modern carbon activities reflect the increased contribution of the organic rich litter and A horizon soil layers in the area immediately bordering the stream under wet antecedent moisture conditions. Reduced hydrologic export or loss of wetlands under drier climatic conditions may result in in larger fluctuations in stream DOC concentrations and reduced DOM loads to lakes.     

LI-8100开路式土壤碳通量测量系统及其应用

在介绍土壤呼吸测量方法的基础上,介绍了最新LI-8100开路式土壤碳通量测量系统的组成、主要特点、测量原理、典型的测量过程、数据输出等。实验结果表明：LI-8100开路式土壤碳通量测量系统,具有测量精确、自动化程度高、可进行长期的野外测量和可重复的短期测量、测量室内部的扰乱最小化、在周围CO2浓度或接近周围CO2浓度下进行测量等特点,在全球碳循环的研究中必将具有广泛的应用前景。     

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.     

北京地区冻土时空分布特征

基于1981—2021年北京地区6个气象站的逐日最大冻土深度、平均气温、平均地表温度及5、10、15、20、40、80 cm地温等资料,分析了近40年北京地区最大冻土深度的时空分布特征及其与气温和地温的关系。结果表明：北京地区最大冻土深度总体呈变浅趋势,气候倾向率为-2.3 cm/10 a,各站点最大冻土深度变浅趋势从西到东呈逐渐减弱趋势。北京地区最大冻土深度与40、80 cm地温相关性最好,与地表温度相关性较差。选取2021至2022年北京地区冻土对比试验数据,评估测温式冻土自动观测仪观测精度,发现仪器安装至少一个冻融周期后与冻土人工观测吻合度更好,测温式冻土自动观测仪的观测精度与仪器安装位置的地下岩层、土质分布密切相关,需要在仪器稳定运行后根据当地实际优化算法和冻融阈值。