青海瓦里关大气CO2本底浓度的变化特征

 对中国瓦里关大气本底基准观象台(全球基准站)1994年11月～2005年6月近10年来的大气CO₂连续观测资料进行了统计分析.结果表明,瓦里关大气CO₂本底浓度具有明显的季节变化,最高值出现在每年的4月末～5月初,最低值出现在夏季的7、8月份;CO₂浓度的日变化幅度在夏季比较明显,其他季节的日变化则相对平稳;现场连续监测结果与美国海洋大气管理局/气候监测与诊断试验室(NOAA/CMDL)分析的气瓶采样资料有很好的一致性,并与全球大气CO₂监测资料有很好的可比性;1995～2004年瓦里关地区大气CO₂的平均增长率约为1.83μmol/(mol·a),其中以1998～1999年和2002～2003年最为明显.2003年我国内陆大气CO₂年平均浓度增长率达到了2.70μmol/(mol?a),为近10年来的最大值,其年增长幅度略小于世界气象组织全球大气监测系统(WMO/GAW)中北半球近海的同类监测台站,但变化趋势基本一致,我国内陆大气CO₂本底浓度的年平均值约增加了4.6%.     

三江平原稻田CO2通量及其环境响应特征

 基于涡度相关技术,于2004年生长季对三江平原稻田CO₂通量进行了观测.结果表明,CO₂通量日变化特征明显;月平均的CO₂通量日变化幅度很大,6～9月,夜间最大净排放通量分别为0.23,0.23,0.18,0.12mg/(m²·s);白天最大净吸收通量分别为-0.14,-0.68,-0.66,-0.22mg/(m²·s).白天CO₂通量的变化与光合有效辐射明显相关,并且逐月变化.利用摩擦速度(U)的阈值进行筛选,夜间通量与温度之间无明显相关,同期观测的静态箱法结果表明,夜间通量与空气和土壤温度相关,整个生长季,生态系统从大气中吸收的C为5.30t/hm².     

大气气溶胶中有机碳和有机氮的研究

气溶胶中常含有一定的有机物，通过对其OC和ON的含量分析，结果表明OC和ON具有同源性和相关性。     

城市与山地森林地区夏秋季大气CO2浓度变化初探

城市与山地森林地区夏秋季大气ＣＯ２浓度变化初探蒋高明黄银晓韩兴国（中国科学院植物研究所，北京１０００９３）关键词ＣＯ２浓度；城市；森林；北京市．１引言ＣＯ２等温室气体的增加，引起了全球科学家与政治家的关注，温室效应及其带来的一系列生态环境改变即全球...     

地面风对瓦里关山大气CO2本底浓度的影响分析

使用 1994年 7月— 2 0 0 0年 7月大气CO2 和地面风现场连续观测资料 ,分析了瓦里关全球大气本底基准站 (36°17′N ,10 0°5 4′E ,海拔 3816m)地面风变化对大气CO2 本底浓度的影响 .结果表明 ,水平风向、风速和垂直风向、风速的变化对大气CO2 观测值的影响在春、夏、秋、冬季有明显不同 .由大量观测事实的统计平均还给出了瓦里关山大气CO2 浓度在不同季节的分布范围和日变化类型 ,并分析了形成原因 .将地面风数据作为大气CO2 本底资料的过滤因子之一 ,提出了适用于不同使用目的和要求的我国内陆高原地区大气CO2 本底数据筛选方法     

模拟氮沉降和CO2浓度增加对三江平原小叶章群落土壤总有机碳和氮素含量的影响

利用开顶气室(Open-Top Chamber,OTC),设置当前大气CO2浓度(370μmol.mol-1)、中等CO2浓度(550μmol.mol-1)和高CO2浓度(700μmol.mol-1)3个CO2浓度水平和不施氮(N1,0g N.m-2.a-1)、常氮(N2,5g N.m-2.a-1)、高氮(N3,10g N.m-2.a-1)3个氮素水平。研究了不同N沉降水平下,大气CO2浓度升高对以三江平原小叶章群落土壤有机碳和氮素含量的影响。结果表明:CO2浓度升高结合氮沉降连续运行两个生长季后,湿地土壤总有机碳含量没有显著变化,说明较短时间内大气CO2浓度升高和氮沉降不会使三江平原土壤有机碳含量产生变化。氮沉降引起各个土层的土壤全氮、铵态氮和硝态氮的含量增加,施氮水平越高土壤氮增加越多,但是全氮增加量不明显,铵态氮随施氮量的增加呈现极显著差异水平(P<0.01)。0～10cm,10～20cm土层土壤全氮、铵态氮的含量随着CO2浓度升高呈现出先增大后减小的趋势。土壤硝态氮含量在10～20cm土层含量变化与土壤全氮、铵态氮的变化趋势相同。说明大气CO2浓度一定程度的增加可以增加土壤的氮素含量,但是过量的大气CO2浓度反而会使得土壤氮素含量减少。     

瓦里关山大气CO2及其δ13C本底变化

利用 1991— 2 0 0 1年期间实测资料 ,分析了瓦里关全球基准站大气CO2 及其δ13 C本底特征 ,并探讨了与源汇过程的关系 .结果表明 ,瓦里关大气CO2 及其δ13 C本底变化主要反映了北半球中高纬度大陆自然生态系统源汇的周期性季节特征 ,而海洋的作用相对较弱 ;大气CO2 及其δ13 C本底浓度范围与所处纬度带平均状况基本吻合 ,年平均值以及年际间涨落与全球水平的一致性反映出化石燃料燃烧等人为排放对大气圈的全球性影响 ;瓦里关站提供的主要温室气体本底观测资料 ,既能体现亚洲内陆地域特点又具有全球代表性 ,配合以其它相关资料 ,还可进一步揭示中国内陆高原大气CO2 及其δ13 C本底特征的成因 .     

黑土有机碳、氮及其活性对长期施肥的响应

以长期定位试验为基础,研究不同长期施肥模式对中国东北黑土表层(0～20 cm)及亚表层(20～40 cm)土壤碳、氮的影响.结果表明,有机肥的施入显著提高了表层土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量,其中以有机无机配施处理最为显著.与不施肥相比,常量和高量有机无机配施分别增加了表层SOC含量24.6%和25.1%,分别增加了表层土壤TN含量29.5%和32.8%,亚表层土壤SOC和TN含量对施肥无响应.尽管常量及高量有机无机配施分别增加了黑土0～40 cm土壤碳储量11.6%和7.6%、氮储量17.3%和12.7%,但各处理之间无显著差异,仅增加了黑土碳、氮储量的变异性.与不施肥相比,有机肥的施用不仅显著增加了表层和亚表层土壤微生物生物量碳、氮(SMBC、SMBN)及可溶性碳、氮(DOC、DN)的含量,且显著提高了这些组分在总有机碳、全氮中所占的比例.有机无机配施处理能使表层土壤SMBC/SOC、SMBN/TN值分别提高0.36～0.59和1.21～1.95个百分点,而DOC/SOC、DN/TN也分别达到0.53%～0.72%和1.41%～1.78%.土壤微生物生物量碳氮、可溶性碳氮及其在总有机碳、氮中所占的比例对于施肥的响应在土壤剖面上表现更为敏感,更能反映土壤肥力对于长期施肥的响应.有机肥的施入尤其是有机无机配施能显著提高黑土表层和亚表层土壤有机碳、氮活性,有利于提升土壤肥力和养分供应能力,但同时也导致了农田系统碳、氮的大量损失,容易引起潜在的环境污染.     

生物质炭对双季稻水稻土微生物生物量碳、氮及可溶性有机碳氮的影响

生物质炭可影响土壤微生物量,但生物质炭对双季稻田土壤微生物生物量碳、氮(MBC、MBN)及可溶性有机碳、氮(DOC、DON)的影响还不清楚.基于此,本研究选取亚热带2种典型双季稻田土壤(花岗岩母质发育的水稻土S1和第四纪红壤发育的水稻土S2)作为研究对象,开展室内培养试验来研究不施氮肥条件下生物质炭添加对土壤微生物生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮的影响.每种土壤设置3个小麦秸秆生物质炭添加量,即土重的0%、1%和2%,分别用CK、LB和HB表示.培养70 d后,2种水稻土的MBC均值:S1为877. 03、832. 11和849. 30 mg·kg~(-1),S2为902. 94、874. 19和883. 22mg·kg~(-1). S1+LB、S1+HB和S2+LB均显著降低了土壤MBC均值(P 0. 05),这可能是由生物质炭吸附土壤有机碳及其他有机物,阻碍了微生物的生长而造成的. S1土壤中低生物质炭添加量较对照显著降低了土壤MBN均值(P 0. 05),降幅达9. 45%.生物质炭对S1土壤MBC/MBN均值影响不明显,但LB降低了S2土壤MBC/MBN均值(P 0. 05).由于生物质炭本身含有部分可溶性有机碳及其高p H值,添加到2种水稻土中均增加了土壤DOC均值,增幅分别达4. 42%～22. 20%和10. 57%～35. 47%.但生物质炭(除S2+HB处理)显著降低了土壤DON均值,这可能归因于生物质炭对土壤有机氮的吸附作用及生物质炭本身有机碳分解过程中对N的消耗作用.生物质炭显著增加了2种水稻土的DOC/DON均值,且随着生物质炭添加量的增加而增加.综上所述,在双季稻田土壤中单施生物质炭虽然可增加土壤可溶性有机碳,但对土壤微生物量有一定的降低作用,且会加重土壤氮亏缺状况.因此,在亚热带双季稻田中生物质炭应与化肥等配合施用.     

龙凤山本底站大气CO2数据筛分及浓度特征研究

针对黑龙江龙凤山区域大气本底站2009年1月～2011年12月低层(离地10 m)和高层(离地80 m)大气CO2在线观测数据,选取低层数据重点开展研究,分析地面风向和风速等因素对观测CO2浓度的影响.结果表明,龙凤山低层大气CO2浓度明显受局地源汇影响,其与高层观测结果差异在白天08:00～17:00相对较小,小于(0.5±0.5)×10-6(物质的量比).春、夏和秋这3个季节E-ESE-SE-SSE扇区来向的地面风会明显抬升大气CO2浓度,而冬季N-NNW-NW-WNW扇区CO2浓度明显较高.该站4个季节近地面CO2浓度随着风速增大而逐渐减小,在冬季尤为明显.结合日变化及地面风的影响,对低层观测数据进行初步本底/非本底筛分,筛选出代表东北区域混合均匀CO2水平的本底数据占总数据的30.7%.本底CO2浓度季节变化显示该站大气CO2浓度呈现冬季高夏季低的趋势,季振幅约为(36.3±1.4)×10-6,明显大于同期WMO/GAW同纬度站点观测结果,2009～2011年龙凤山大气CO2平均增长率为2.4×10-6a-1.     

稻田CO2、CH4和N2O排放及其影响因素

采用静态箱(暗箱)-气相色谱法对稻田CO2、CH4和N2O排放进行田间原位测量.植株参与的稻田CO2排放季节变化与温度的季节变化一致,气温(土温)是主要驱动因子;而土壤水分状况是稻田CH4、N2O排放和无植株参与的稻田CO2排放季节变化的主要驱动因子.稻田非淹水期N2O和CO2排放与土温、气温呈极显著指数正相关(p＜0.001),两气体之间亦呈极显著线性正相关关系(p＜0.001).水稻植株自养呼吸和土壤呼吸的温度系数(Q10)分别为2.17和1.68.稻田CO2排放与水层深度呈弱的负相关关系(p＜0.05).无植株参与的稻田CO2、CH4和N2O季节平均排放速率分别为198.35±34.00mg/(m2·h),0.63±0.29mg/(m2·h)和169.57±75.30μg/(m2·h),而在植株参与下3者季节平均排放速率分别为1133.51±51.16 mg/(m2·h),1.39±0.20mg/(m2·h)和231.48±35.09μg/(m2·h).碳收支模拟计算结果表明,稻田生态系统表现为对大气中碳的净吸收.     

水田土壤中水溶性有机物的产生动态及对土壤中重金属活性的影响:田间微区试验

采用田间微区试验研究不同施肥处理对土壤水溶性有机物 (DOM)的动态变化及其对土壤Cd活性的影响 结果表明 ,与施化肥对照处理相比 ,施用有机肥后土壤中DOM含量明显增加 .但随着水稻的生长DOM呈不断下降的趋势 ,而对照处理的变幅不大 ;在水稻整个生长过程中根际DOM含量不断增加且都高于对应时期土壤DOM的含量 ,并至水稻扬花期最大 ,此时 ,3种处理的根际产生DOM浓度 (DOM浓度以水溶性有机碳 (DOC)计 ,以下同 )分别为 :绿肥与化肥配施处理组 (GM) ( 14 0 2mg·L-1) >猪粪与化肥配施处理组 (PM) ( 11 12mg·L-1) >对照处理组 (F) ( 10 8mg·L-1) .水稻扬花期后 ,各处理的DOM含量不断下降 .试验还指出 ,有机肥施用后根际及土体土壤中交换态及有机结合态Cd含量显著增加 ,是对照处理的 2倍之多 ,同时发现 ,水稻收获后土壤交换态Cd的含量与此时的土壤DOM含量呈明显的正相关 (r土体 =0 92 6 6 ,n =8;r根际 =0 9389 ,n =8) .施用有机肥改良重金属污染土壤应该谨慎     

Responses of dissolved organic carbon and dissolved nitrogen in surface water and soil to CO2 enrichment in paddy field

Increasing evidences have shown that dissolved organic components are responsible for the significant C and N exports from terrestrial ecosystems to the surrounding aquatic ecosystems and very sensitive to CO₂ enrichment. However, there is still a lack of direct evidence about CO₂-led effects on these components at the ecosystem scale, especially in wetlands. We, therefore, simultaneously investigated the contents of dissolved organic carbon (DOC) and dissolved nitrogen (DN) in the surface water and soil layer in a paddy field under FACE facility in Eastern China. Elevated CO₂ significantly increased the contents of DOC and DN in the surface water by 18.0% and 14.3% on average. Elevated CO₂ also increased DOC content in the soil, but decreased DN content. The contents of DOC and DN in the soil–water interface of 0–1 cm soil layer were on average 22.4% and 47.5% higher than in the 5–15 cm soil layer. Besides, significant higher DOC and DN contents existed in the soil porewater than in the surface water. Due to multiple drainage regime and rainstorm-induced runoffs in rice cropping regions, CO₂-led DOC and DN increments in the surface water may increase C and N exports from paddies to the surrounding aquatic ecosystems under future climate patterns.     

山东省降雨和降雪中溶解有机碳、溶解无机碳和总氮的浓度变化及来源分析

测定了2014年山东省青岛、烟台和泰安三地32场降雨和4场降雪中溶解有机碳(DOC)、溶解无机碳(DIC)和溶解总氮(DN)的浓度.结果显示,降雨和降雪中DOC、DIC和DN的浓度具有很大的变化区间,范围分别为28~616μmol·L-1、22~371μmol·L-1和10~355μmol·L-1,平均浓度与其他研究报道的我国其它地区降雨中的浓度相当,但高于世界其它地区降雨中的相应浓度.溶解碳和溶解氮是山东降雨中重要的化学污染组分.分析发现,相对于陆地生成的降雨,海洋生成的降雨中含有较低的DOC、DIC和DN,说明雨水中溶解的碳和氮主要来自陆地人类向大气的排放.碳-14同位素分析结果证实,降雨中的DOC具有很老的年龄(平均达2840 a),主要来自化石燃料的排放,而雨水中的DIC主要来自大气中含碳酸盐的悬浮颗粒物的溶解;人类的排放也是造成雨水中高浓度DN的主要来源.计算结果表明,2014年山东降雨年输送通量分别为:DOC 1.51 g·m-2·a-1(以C计)、DIC 0.86 g·m-2·a-1(以C计)、DN 1.18 g·m-2·a-1(以N计),DOC通量与世界各地的降雨中DOC通量相当.降雨和降雪过程不仅是去除大气中可溶性碳氮污染物的重要途径,同时也是全球碳和氮循环过程中的重要一环.局部地区富营养化的降雨过程亦可能对陆地和海洋生态系统产生不可忽视的影响.     

大气中CO2体积分数升高对污染土壤中Cu、Cd形态分布及其生物活性的影响

采用OTC-1型开顶式培养箱,模拟研究了CO2体积分数升高对2种小麦的生长以及根际、非根际中Cu和Cd形态分布的影响.结果表明,CO2体积分数的升高显著提高了小麦地上部和地下部生物量,降低了小麦根际和非根际的pH值.临麦2号和宁麦8号小麦地上部干重分别增加了36.9%和25.2%,地下部干重则分别增加了55.1%和59.7%.此外,CO2体积分数升高对不同重金属形态分布的影响随小麦品种和重金属种类的不同而异.在高CO2体积分数条件下,可交换态(F1)Cu和Cd含量显著提高,其中临麦2号根际土壤可交换态Cu和Cd含量分别较对照增加10.6%和29.6%,宁麦8号根际土壤可交换态Cu和Cd分别较对照增加11.0%和20.3%;碳酸盐结合态(F2)Cu和Cd均有所降低,其中宁麦8号和临麦2号根际Cu降低均达极显著(分别降低73.6%和50.0%);铁锰氧化物结合态(F3),有机结合态(F4)和残渣态(F5)Cu和Cd在CO2体积分数升高情况下变化较小.同时CO2体积分数升高还显著增加了2种小麦地上部和地下部铜累积量,增加了临麦2号地上部和地下部镉累积量和宁麦8号地上部镉累积量,但对宁麦8号地下部镉累积量无显著影响.     

浒苔绿潮暴发对南黄海海域溶解有机物的影响

通过2017年南黄海海域多个航次的现场调查数据,对浒苔绿潮暴发过程中溶解有机物的变化特征及影响因素进行了分析.结果表明,南黄海海域溶解有机碳（DOC）分布高值区主要集中分布在南黄海西北部和苏北近岸海域,陆源输入影响显著.利用三维荧光-平行因子分析（EEMs-PARAFAC）鉴别出南黄海海域溶解有机物荧光组分（FDOM）主要有4种：3种类腐殖质组分（C1、C2和C3）和1种类蛋白质组分C4.4种荧光组分平面分布特征相似,都与盐度呈明显的负相关.随着浒苔绿潮的暴发,南黄海海域DOC浓度和FDOM显著增加,溶解有机氮（DON）及溶解有机磷（DOP）则减少.随着浒苔绿潮沉降消亡,DOC浓度有所下降但仍高于浒苔绿潮暴发前,浒苔爆发区FDOM浓度升高,表层水体中C2和C4升高最为显著,分别增加了11.3%和12.6%;DOP、DON以及DON/DOC均逐渐升高.浒苔绿潮的暴发及消亡对南黄海海域溶解有机物的含量及时空分布影响显著.     

高CO2浓度条件下小麦、大豆对土壤水分胁迫的响应

通过试验研究了在高CO2 浓度 ( 70 0× 1 0 - 6)条件下 ,土壤水分胁迫对小麦和大豆的影响 .结果表明 :CO2 浓度升高可缓解土壤水分亏缺对大豆和小麦的伤害 .CO2 浓度升高和干旱胁迫均使叶片气孔阻力增大 ,蒸腾速率下降 .高CO2 浓度条件下 ,出现干旱胁迫时 ,蒸腾速率下降幅度更大 ,因而减少水分损失 ,提高叶片和整个植株的水势 ,增强耐旱能力 ;CO2 浓度上升使大豆和小麦积累了更多生物产量 ,补偿了干旱胁迫带来的损失 ,提高了水分利用率 ;CO2 浓度升高和干旱胁迫有利于小麦和大豆叶片硫、锌和铁的积累 .     

土壤溶液和水体中水溶性有机碳的比色测定

利用紫红色络合物Mn(Na₂HP₂O₇)3在浓H₂SO₄存在时可氧化有机质使络合物颜色变浅的基本原理,系统研究了不同种类、不同浓度的有机碳化合物(脂肪族与芳香族)、比色测定的条件(温度、显色时间和比色波长)与一些干扰离子对水溶性有机碳比色测定的影响.结果表明,所用的有机碳化合物的浓度与比色测定的吸光值之间有很好的相关性,比色波长为490～500nm.当溶液中Cl-浓度>80mg/L或Fe₂+>15mg/L,会使比色测定结果显著增大,测定前需要排除它们的干扰;在所建议的最佳比色条件下,天然水体中水溶性有机碳比色法测定结果相当于TOC仪测定结果的81%.当显色液中有机碳浓度为0～5mg/L时,土壤溶液水溶性有机碳比色法测定结果相当于TOC仪测定结果的76%.研究表明,采用该方法测定土壤溶液和水体环境中水溶性有机碳含量是可行的,最突出的优点是无需价格昂贵的TOC仪,而且测定速度要比仪器快得多.     

有机肥施用下稻田田面水中消毒副产物前体物的赋存规律

稻田有机肥输入会使田面水含有含量的溶解性有机碳(DOC).溶解性有机物(DOM)是具有三致效应的消毒副产物(DBPs)的前体物,而DOC是用于表征DOM浓度的一个指标.本研究旨在评估水稻田田面水的三卤甲烷(THMs)前体物的生成反应性,解析猪粪有机肥对于THMs前体物从水稻田输出的潜在影响.于水稻种植季选取4个猪粪施用梯度(以C计,下同)(0[对照],714.1[低],1428.2[中]与2142.3[高]kg·hm-2),检测了稻田田面水中的DOC,UVA254与三卤甲烷生成潜能(THMFP).结果表明,3个指标两两之间呈线性相关性.田面水中以上3个指标都与有机肥施用量呈正相关性.在施肥后的7d内,DOC的输出潜能降低了32.9%至47.5%.有机肥施用与预期的降雨或灌溉之间的时间间隔相隔一周以上,将能在满足作物营养需求的条件下降低消毒副产物前体物输出的风险,使稻田土壤成为DOC的汇而非DOC输出至周边水体的源.     

亚热带稻田生态系统CO2通量特征分析

为评价稻田生态系统大气CO2的收支状况,2008-2009年江西省农业气象试验站利用涡度相关技术对稻田生态系统的CO2通量进行了为期一年的连续观测.对观测的数据进行处理和分析表明:在生长季,稻田生态系统CO2通量总体表现为负值,为CO2的汇.稻田生态系统CO2通量具有明显的日变化特征,白天净吸收CO2的量大于夜间呼吸释...