菹草腐解期上覆水浮游细菌群落动态模拟及其环境驱动因子分析

菹草生长期内可以从水体中吸收大量的营养物质,有效抑制水体富营养化。但在季节交替期,菹草衰亡后,其残体腐解会向上覆水释放大量营养物质,对湖泊生态系统造成瞬时冲击。通过实验室模拟,将菹草分别浸泡在不同稀释比的上覆水中自然腐解,旨在研究菹草残体腐解过程上覆水水质变化及环境因子对浮游细菌的驱动作用。结果表明:(1)在稀释组(B、C组)中,菹草腐解的氮素均出现了短期冲击(第1天),冲击程度与稀释比呈正相关。(2)上覆水水质越好,浮游细菌共有OTUs(operational taxonomic units,操作分类单元)数量占比越高,且浮游菌群结构受氮素冲击的变化越剧烈。实验第30天时,稀释湖水4倍组(C组)共有OTUs占比为61%,高于原水组(A组,OTUs占比40%)和稀释2倍组(B组,OTUs占比45%)。群落结构的剧烈变化主要通过影响厚壁菌门(Firmicutes)、疣微菌门(Verrucomicrobiota)、放线杆菌门(Actinobacteriota)和蓝藻菌门(Cyanobacteria)的相对丰度大小实现。(3)变形杆菌门(Proteobacteria)是整个腐解过程中的第一大...     

灌溉与施氮对留茬免耕春小麦产量、水分利用效率及氮肥表观利用效率的影响

在甘肃省石羊河流域绿洲灌区,研究了不同灌溉量(常规灌溉327 mm、节水20%灌溉261 mm和节水40%灌溉196 mm)和施氮量(0、140、221 kg·hm-2和300 kg·hm-2)对留茬免耕春小麦籽粒产量、秸秆产量、收获指数、水分利用效率和氮素表观利用效率的影响。结果表明,在各施氮处理中,春小麦籽粒产量、秸秆产量、收获指数随灌溉量增加而增加,水分利用效率和氮素利用效率随灌溉量增加先增加后降低。节水20%灌溉的水分利用效率和氮素表观利用效率最高。就各灌溉水平平均值而言,当施氮达到221 kg·hm-2,春小麦籽粒产量(6 365 kg\5hm-2)、收获指数 (0.49)、水分利用效率 (14.51 kg·mm-1·hm-2) 和氮素表观利用效率(21.8%)达到最大值。在与该试验条件相似地区,综合考虑籽粒产量、水分利用效率和氮素表观利用效率,节水20%灌溉和221 kg·hm-2施氮量为最优组合。     

植被功能型、气候和土壤氮素对中国东部南北样带叶片氮浓度空间格局的影响

我们通过采集中国东部南北样带（NSTEC）上112个样点的102种植物叶片样品,分析了植物叶片氮浓度对植被功能型（PFTs）以及环境因素的响应特征。研究结果表明：（1）植物叶片氮浓度均值为17．7mg.g^-1,最大值和最小值分别出现在落叶阔叶植物和常绿针叶植物中。对乔木而言,叶片氮浓度表现为落叶植物〉常绿植物,阔叶植物〉针叶植物;乔木和灌木的叶片氮浓度显著高于草本植物,而乔木和灌木之间则无显著差异。（2）叶片氮浓度与年均温度（MAT）呈现凸型二次曲线关系,与年均降水量（MAP）则呈现显著的线性负相关关系,与土壤氮素浓度（Nsoil）则线性正相关,并且这种关系并不随着植被功能型的改变而改变。（3）PFTs,气候和Nsoil共同解释植物叶片氮浓度空间格局变异的46．1％,其中PFTs,气候和Nsoil可分别独立解释植物叶片氮浓度空间格局变异的15．6％,2．3％,4．7％。该研究结果表明,气候和土壤氮素对植物叶片氮浓度的影响主要是通过作用于生态系统中的物种组成,而非直接作用实现的。这种基于较大区域尺度上的野外观测分析有助于我们准确的理解植被功能型和环境因素对叶片氮浓度变异的影响机制。     

包气带黏性土层对氮素污染地下水的防污性能试验研究

包气带土层是保护地下水的天然屏障,在阻控、拦截氮素污染源的过程中起到了重要作用。通过对北京市典型地区包气带土体进行定水位入渗的土柱淋溶试验,研究土体对于氮素的去除能力和包气带的截污容量。试验中采用了蒸馏水、再生水和河水3种不同的水源。试验结果显示,张家湾包气带土层对氮素污染地下水具有较强的截留和防护能力。对氮素的去除过程具有分段性特征,经历了较稳定和波动下降两个不同的阶段,其中稳定阶段是计算柱体去除能力的关键,提出了考虑滞后区间的时段去除率计算公式。水源对柱体的渗流速度及初期的吸附解析效应有明显影响。土体对氮素的去除作用受环境温度变化的影响,温度15 ℃左右时所达到的稳定阶段对氮素有极强的去除能力。     

氮素添加对黄土高原荒漠草原草本植物物种多样性和生产力的影响

为了解大气氮沉降对荒漠草原植物物种多样性和生产力的影响,在黄土高原荒漠草原区进行了氮素添加试验,研究了氮素添加量对草本植物物种多样性和植物生产力的短期影响.结果表明:随氮素添加量的增加,群落Margalef物种丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数显著减小,中,高水平氮素添加处理下,群落Margalef物种丰富度指数和Shannon-Wiener 多样性指数分别比对照下降了39.14%、47.07% 和25.57%、31.52%.随氮素添加量的增加,主要优势植物种相对重要值增大;处于弱势的伴生植物种在氮素添加后从群落中消失.氮素添加后,群落生产力显著提高,尤其是低水平氮添加时生产力增加量最大.氮素增加在短期内即可以提高黄土高原荒漠草原草本植物群落生产力,促进优势种群的生长,抑制不占主要地位的伴生种的生长,改变物种组成并降低物种多样性.     

三江平原水田排水期氮素输出特征研究

如何系统地把握水田排水期氮素输出特征,已成为控制三江平原区域内规模化水田氮素污染输出的关键。系统地分析在水田排水期内,水田-沟渠系统中氮素的浓度分布特征,并利用同位素示踪技术对沟渠内氮素的削减机制进行探讨。结果表明：泡田排水期是水田氮素输出的主要时期,主要受施肥活动控制,氮素输出负荷占全年输出负荷的40%以上。不同排水期水田沟渠内氮素削减程度及机制具有明显差异：泡田排水期,沟渠内铵态氮浓度下降了46.93%,主要受硝化过程控制;降雨排水期,硝态氮浓度下降了24.00%,而铵态氮浓度上升了26.04%,主要受降雨混合稀释及土壤有机质矿化的影响;晒田排水期,铵态氮浓度下降了52.07%,主要与植被吸收、蒸发等因素有关。     

卫河流域河流地下水流系统氮素运移的数值模拟

卫河是海河流域污染最严重的河流之一,该河如何影响附近浅层地下水的水质是长期受到重视但缺乏定量研究的关键问题。为探讨这一问题,利用Hydrus 2d模型模拟河流非饱和带氮素的迁移转化,以GMS软件中的RT3D模块模拟氮素在饱和含水层中的运移,将包气带底部淋滤出的污染物浓度定为饱和带溶质运移模型的上边界条件,首次实现了河流非饱和带饱和含水层氮素运移的联合模拟,得到河流线状污染源对浅层地下水的影响程度及范围。研究结果表明：由于吸附作用、硝化反硝化作用的存在,从河流上游到下游,包气带厚度加大,运移至含水层中的NH4-N、NO2-N浓度呈下降趋势,而NO3-N浓度则呈上升趋势。随着入渗时间的增长,进入饱和含水层中的NH4-N、NO2-N、NO3-N的浓度逐渐升高并最终保持稳定。污染的河流对浅层地下水的影响呈带状分布,污染物随入渗水流在包气带中垂直入渗;在饱和含水层中以水平运移为主,污染羽偏向地下水流动的方向,其影响距离不超过500 m。     

西藏高原灌区氮素迁移转化特性及模拟方法

针对西藏高原灌区的水文和氮素迁移转化特性,于2014年和2015年青稞种植期在西藏林芝市丹娘灌区测定了土壤-松散岩体介质中径向渗流和地表排水过程中的流量、氨氮和硝态氮浓度变化过程。发展了分段连续演算方法描述径向通量过程,基于集总式一阶动力学方法计算径向渗流及排水过程中氮素的转化过程,构建了西藏高原灌区水文及氮素迁移转化模型。结果表明:灌区径向通量分别占降雨量和灌水量的26.2%和40.9%。进入排水沟的NH₄+-N和NO₃--N通量分别占深层渗漏量的20.2%和25.1%。流量、NH₄+-N和NO₃--N浓度模拟结果的系统偏差、Nash-Sutcliffe系数、相对均方根误差和累积偏差分别为0.043、0.694、0.081和0.242,表明所提出的方法有效地模拟了西藏高原灌区水文及氮素的迁移、转化和入河过程。     

土壤与养分流失综合监测方法在密云水库流域的应用

土壤与养分流失综合监测方法是根据通用流失方程的基本原理,在对我国中东部南北不同环境条件下大量周年实测数据的统计、分析基础上建立的适合我国南北地区的水土流失与面源污染一体化定量监测方法。本研究采用该方法对密云水库流域2001年度的土壤和氮素养分流失的空间分布,不同土地利用方式对土壤和氮素养分流失的影响,以及泥沙、养分的入库量进行了系统的监测,且利用水文站的实测数据对监测结果进行检验。结果显示,该监测方法对土壤和氮素流失监测的相对误差分别为2.75%~19.63%和-18.78%,监测效果较好。该监测方法具有技术先进、方便、实用、可更新性强和效果好的诸多特点,在我国现有相关资料积累条件下,适用范围较广。随着相关研究的进一步深入,该监测方法可通过改进满足更高时空监测需求,具有较好的应用前景。     

丰水期红枫湖流域氮污染特征的变化规律研究

丰水期对汇入红枫湖的后六河、麻线河、羊昌河和桃花园河等河水中氮素的形态和含量进行测定,结果表明NO3--N是氮素的主要形态,约占TN的25%~65%;三态氮在空间分布上,从上游至下游,四条河流表现出不同的变化规律,后六河NH4+-N、NO2--N与NO3--N的变化规律基本上一致外,含量总体上逐渐增加;其它三条河流中,NH4+-N与NO3--N的含量呈现相反的变化趋势,NO2--N的变化规律则不明显。该流域整体上表现为非点源污染的特征。后六河和麻线河地下水中NO3--N的含量明显高于相应河水中的含量。该研究对亚热带小流域河水中氮磷含量及形态变化研究具有借鉴意义,对该流域的环境规划、环境管理和环境污染治理具有指导意义。