双向环形水槽模拟变化水位和流速下洞庭湖沉积物氮释放特征

浅水湖泊生态系统中的沉积物—水界面是湖泊内源氮释放的重要界面,而水动力因素是改变沉积物氮释放的重要因素.三峡大坝修建以后,长江中下游通江湖泊的水动力条件发生了明显的变化.通过采集洞庭湖湖口区域的沉积物和水样,在双向环形水槽动力模拟装置内模拟湖泊水位和流速的变化,探讨湖泊沉积物氮在沉积物和水系统中的二次释放特征.结果表明,随着扰动强度的增加,上覆水悬浮物浓度增大,上覆水中总氮浓度增加,沉积物向上覆水释放氮的强度增强,水动力条件的改变所引起的沉积物内源氮释放不容忽视.在该模拟实验条件下,沉积物存在最适扰动水位(20cm),此水位下上覆水中悬浮物浓度最低,总氮浓度最小.水动力条件的改变对上覆水和沉积物—水界面处铵态氮和硝态氮浓度的影响并不明显,孔隙水中铵态氮与硝态氮之间发生形态的转化.     

太湖水体氮、磷浓度演变趋势(1985-2015年)

分析了太湖水体氮、磷浓度1985-2015年的演变趋势.结果表明,近30年来,全太湖水体氮、磷指标总体呈先恶化、后好转的波动变化趋势.总氮（TN）浓度年均值在1.79～3.63 mg/L之间,30年平均值为2.62±0.03 mg/L,总磷（TP）浓度年均值在0.04～0.15 mg/L之间,30年平均值为0.086±0.001 mg/L,1996年全太湖TN （3.84 mg/L）和TP （0.15 mg/L）浓度年均值均达历史峰值.氮、磷逐月浓度变化情况显示,TN浓度呈明显季节性变化规律,最高值集中出现在3、4月,概率分别为67%和33%,最低值则分布在8、9、10、11月,概率分别为18%、41%、29%和12%,而TP浓度则没有明显的季节性变化规律.太湖各湖区水体氮、磷浓度变化空间异质性明显,西部水域和北部水域变化幅度大于东部水域、南部水域和湖心区.太湖水体氮、磷浓度的长期变化趋势显然和流域经济发展及各项环保管理措施的实施密切相关,同时也受到重大水情变化的影响.此外,在相对封闭的局部湖湾水体可以通过水利调度等综合治理措施短时期内改善氮、磷指标,但大太湖水质的改善任重而道远.     

Characteristics of Vegetation Carbon,Nitrogen, and C/N Ratio in a Tamarix chinensis Coastal Wetland of China

Variations in carbon (C) and nitrogen (N) of the vegetation in a Tamarix chinensis coastal wetland located in Laizhou Bay, China, are analyzed. It is found that T. chinensis accumulates more C and N than the surrounding herbs, and it allocates more C and N in the aboveground parts but less in the roots. Branches store more C, whereas leaves and flowers accumulate more N than other tissues. The C and N contents in the aboveground parts of T. chinensis are mainly influenced by pH, electrical conductivity (EC), water content, and clay content in the top 100 cm of soil as well as the distance from the sea. For the herbs, their C contents vary little in the supratidal zone, but they are higher than those in the intertidal zone. However, N contents in the herbs are higher in the aboveground parts and varied among different communities. The contents of C and N in the herbs are affected by EC, water content as well as the contents of organic C and total nitrogen (TN) in the top 10 cm of soil. The findings confirm that increasing the biomass of T. chinensis is an effective way to increase C sequestration in temperate coastal wetland.     

鳙、鲢鱼鳞作为稳定同位素研究非致命采样替代物的有效性

稳定同位素分析技术已成为食物网研究中的关键技术,通用方法是取鱼类背部白色肌肉,在实际应用过程会导致鱼类的死亡,因而有所局限.使用非致命组织作为稳定同位素研究中的替代组织越来越得到关注,但是目前国内尚未开展相关研究.比较鳙(Aristichthy nobilis)、鲢(Hypophthalmichthys molitrix)鱼鳞与肌肉组织中δ13C和δ15N比值,发现鳙、鲢的鱼鳞与肌肉组织中δ13C和δ15N比值均有显著差异.鱼鳞δ13C比值比肌肉更富集,平均高2.54‰,而δ15N比值比肌肉平均低0.7‰.对鳙、鲢的鱼鳞与肌肉组织δ15N比值含量进行相关分析发现,通过构建线性模型,可用校正后的鱼鳞δ15N比值替代肌肉组织δ15N比值.鲢的鱼鳞与肌肉组织δ13C比值存在显著线性相关,而鳙的鱼鳞与肌肉组织δ13C比值无显著相关关系.     

相交圆柱摆式波能装置俘获效率数值分析

摆式波能装置具有结构简单和转化效率高等特点,本文应用AQWA 软件基于势流理论对相交圆柱摆式波能装置进行了数值模拟研究,分析了轴间距比、结构阻尼、净浮力比、水深、波浪特性及吃水深度等主要参数对相交圆柱摆式波能装置俘获效率的影响,并与直板摆式波能装置的俘获效率进行了对比。结果表明：同样条件下,相交圆柱摆式波能装置往往比直板摆式波能装置的俘获效率更高;在研究范围内,轴间距比越大俘获效率越高;潮汐导致的水深变化对底铰摆式波能装置的俘获效率具有明显的影响,在工程应用中应采取适当的措施进行处理。     

基于土地利用方式的巢湖流域氮排放情景模拟

土地利用方式及其转移对区域氮素迁移和水体氮负荷产生重要影响,但量化自然发展、耕地保护和生态保护等多情景下土地利用方式氮排放时空变化特征,揭示流域水体氮负荷对土地利用变化的响应机制仍面临挑战。本研究以巢湖流域为研究区,通过遥感解译多时相土地利用类型数据,借助PLUS和InVEST模型探索不同情景下氮排放对各土地利用类型变化的响应机制。结果表明:(1)2000—2020年期间,巢湖流域建设用地面积的增加(626.14 km²)主要占据的是耕地(减少了775.64 km²),城市化建设成为土地利用方式变化的主要驱动力;(2)PLUS模型多情景预测结果显示:2020—2030年间土地利用变化特征与2000—2020年基本保持一致,但各用地间的转换频率降低;(3)经InVEST模拟,耕地面积缩减而导致氮排放的减少量(340.17 t)大于建设用地等面积增加带来的氮排放增加量(170.11 t),使2000—2020年间巢湖流域土地利用所排放的总氮量呈降低趋势,由2000年的4768.04 t降至2020年的4597.98 t;(4)不同情景下,2030年各土地利用方式的氮排放量较2020年均呈降低趋势。其中,生态保护情景既有效地保障了巢湖流域生态功能又展现出较好的氮减排效果(113.36 t);鉴于此,建议流域管理部门应通过合理规划各用地类型的发展,严格控制建设用地对林草地、水域等生态用地的侵占,以期削减流域水体氮负荷、缓解氮素治理压力。     

The composition of nutrient fluxes from contrasting UK river basins

Accurate estimates of N and P loads were obtained for four contrasting UK river basins over a complete annual cycle. The fractionation of these loads into dissolved and particulate, and inorganic and organic components allowed a detailed examination of the nutrient load composition and of the factors influencing both the relative and absolute magnitude of these components. The particulate phosphorus (TPP) loads account for 26–75% of the annual total phosphorus (TP) transport and are predominantly inorganic. The inorganic (PIP) and organic (POP) fractions of the TPP loads represent 20–47% and 6–28% of the annual TP transport, respectively. In contrast, the particulate nitrogen loads (TPN) represent 8% or less of the annual total nitrogen (TN) loads and are predominately organic. For dissolved P transport, the dissolved inorganic fraction (DIP) is more important, representing 15–70% of the TP loads, whereas the dissolved organic fraction (DOP) represents only 3–9% of the TP loads. The TN loads are dominated by the dissolved component and more particularly the total oxidized fraction (TON), which is composed of nitrate and nitrite and represents 76–82% of the annual TN transport. The remaining dissolved N species, ammonium (NH₄-N) and organic N (DON) account for 0·3–1·2% and 13–16% of the annual TN transport, respectively. The TPN and TPP fluxes closely reflect the suspended sediment dynamics of the study basins, which are in turn controlled by basin size and morphology. The dissolved inorganic nutrient fluxes are influenced by point source inputs to the study basins, especially for P, although the TON flux is primarily influenced by diffuse source contributions and the hydrological connectivity between the river and its catchment area. The dissolved organic fractions are closely related to the dissolved organic carbon (DOC) dynamics, which are in turn influenced by land use and basin size. The magnitude of the NH₄-N fraction was dependent on the proximity of the monitoring station to point source discharges, because of rapid nitrification within the water column. However, during storm events, desorption from suspended sediment may be temporarily important. Both the magnitude and relative contribution of the different nutrient fractions exhibit significant seasonal variability in response to the hydrological regime, sediment mobilization, the degree of dilution of point source inputs and biological processes. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.     

夏季大亚湾悬浮颗粒有机物碳、氮同位素组成及其物源指示

2015年夏季开展了大亚湾悬浮颗粒有机物碳（POC）、氮含量（PN）及其同位素组成的研究,结果表明,δ13C_POC和δ15N_PN的变化范围分别为-25.7‰~-17.4‰和-6.3‰~10.4‰,平均值分别为-20.2‰和8.2‰。大亚湾悬浮颗粒有机物含量及其碳氮同位素组成的空间变化反映了不同有机质来源的影响:喜洲岛附近海域表现出高POC、PN、δ13C_POC和δ15N_PN的特征,指征着浮游植物水华的主导贡献;东北部范和港附近海域具有高POC、PN、低δ13C_POC和高δ15N_PN的特征,反映了河流/河口水生有机物的影响;湾顶白寿湾附近海域的δ13C_POC和δ15N_PN出现低值,体现了陆源有机质和人类污水排放的影响。借助δ13C_POC和δ15N_PN的三端元混合模型,定量出海洋自生有机质、陆源有机质、河流/河口水生有机质等3个来源的贡献平均分别为70%、13%和17%,其中海洋自生有机质是夏季大亚湾悬浮颗粒有机物的最主要来源。从这3种来源颗粒有机物含量的空间变化看,海洋自生有机质含量由湾内向湾外减少,与初级生产力的空间变化相对应;河流/河口水生有机质含量在大亚湾东北部出现高值;陆源有机质含量在表、底层出现不同态势,表层陆源有机物含量在湾中部海域最低,而底层则呈现出自湾内向湾口增加的趋势,主要受控于离岸距离和珠江冲淡水、粤东沿岸上升流输送的影响。     

南极半岛近岸海域生物化学要素分布特征及影响因素

基于中国第30次南极科学考察在南极半岛(60°~63°S)近岸海域获取的调查资料,分析了该海域生物化学要素中溶解有机碳(DOC)、总氮(TN)和总磷(TP)分布特征并讨论地形和水团对其的影响。结果表明:2014年夏季南极半岛近岸海域水体DOC浓度变化范围为40.5~78.1μmol/L,平均浓度为66.3μmol/L;TN浓度变化范围为4.2~29.5μmol/L,平均浓度为14.9μmol/L;TP浓度变化范围为0.8~2.9μmol/L,平均浓度为2.0μmol/L。表层DOC呈现研究海域西北部D1断面和东南部D5断面浓度较高,中部DOC浓度较低;表层TN与TP浓度高值区出现在研究海域西部D1断面北部以及南部,中部和东部浓度较低;DOC,TN和TP浓度的垂直分布与海底地形和水团交汇密切相关,水团运动受阻于地形致使生物化学要素在垂直方向再分布。DOC,TN和TP空间分布反映了南极半岛近岸海域生物化学要素复杂的流通,将为合理开发和利用南极资源及环境影响评价提供科学依据。