土壤与全球环境变化

本文着重论述了“土壤变化”与“全球气候变化”之间的相互作用。土壤圈通过其内部一系列的理化、生化变化及土地利用变化等,产生CO_2、CH_4、N_2O等“温室效应”气体特别是CH_4和N_2O向大气的排放,对“全球气候变化”产生重要的影响,而全球气候变暖又会引起土壤沙漠化、酸化、盐渍化等退化过程的进一步加剧,严重改变人类生存的环境。加强科学宣传,提高全球民众环境意识,加强科学研究与监测,提出相应措施,是适应或改变上述全球变化的重要战略对策。     

秸秆还田对稻田温室气体排放的影响:Meta分析——以长江中下游地区为例

全球气候变暖是人类面临的严峻挑战,稻田生态系统在全球气候变暖中起到重要的作用。目前已有许多学者通过大田试验的方法研究了不同秸秆还田方式下温室气体排放的特征,但由于试验地点等因素的不同导致最终的结果差异很大。通过整合这些结果来研究区域内不同秸秆还田方式(翻耕秸秆还田(CTS)、免耕秸秆还田(NTS)和旋耕秸秆还田(RTS))下稻田温室气体排放的特征,能够准确地反映一定区域内稻田生态系统的净减排潜力。本文基于长江中下游地区32篇关于秸秆还田对稻田温室气体排放的文献收集173组数据,利用Meta分析方法研究了3种秸秆还田方式下稻田CH_4和N_2O排放的特征,并估算出不同秸秆还田方式下稻田的全球增温潜势和净增温潜势。结果表明,CTS、NTS和RTS处理下稻田CH_4周年排放的效应值分别为0.76、0.37和0.68,稻田N_2O周年排放的效应值分别为0.44、0.36和0.52;在两熟制下,不同秸秆还田方式下稻田CH_4周年排放的效应值的大小为RTSCTSNTS,但N_2O周年排放的效应值的大小为RTSNTSCTS。在三熟制下,三种秸秆还田方式下稻田CH_4的周年排放的效应值的高低为CTSRTSNTS,而N_2O周年排放的效应值的高低为RTSNTSCTS。在相同的秸秆还田方式下,三熟制稻田温室气体周年排放的效应值都高于两熟制。此外,不同的还田秸秆种类影响稻田温室气体的排放;结合前期研究,估算出CTS、NTS和RTS处理下稻田的净增温潜势分别为12 375.55、11 232.36和15 982.87 kg CO_2-equivalent·hm~(-2)。因此,免耕秸秆还田是长江中下流地区稻田净减排条件下适宜的秸秆还田方式。     

长江中下游滨岸带水体温室气体释放的时空分布特征

内陆河流生态系统作为大气中温室气体通量交换的热点区域,对全球的碳循环有重要影响。分别于平水期(2017年5月)和丰水期(2018年7月)对长江中下游滨岸带水体两种温室气体(CH_4和CO_2)释放通量进行了调查研究。结果表明:平水期时,CH_4和CO_2的释放通量分别为0.39～9 668.83 nmol·m~(-2)·h~(-1)和0.25～3 229.41μmol·m~(-2)·h~(-1),平均值为298.24±1 308.65 nmol·m~(-2)·h~(-1)和290.75±645.99μmol·m~(-2)·h~(-1);丰水期时,二者的释放通量为-22.80～329.76 nmol·m~(-2)·h~(-1)和-110.21～16.39μmol·m~(-2)·h~(-1),平均值为21.51±49.56 nmol·m~(-2)·h~(-1)和-3.63±13.25μmol·m~(-2)·h~(-1)。水体温度、pH、溶解性总磷浓度、溶解性有机碳和溶解性有机氮比值是影响CH_4和CO_2通量的重要因素。CH_4和CO_2释放通量还受到通江湖泊的缓冲和入江河流输入的影响,表现为河口水系高,湖口水系低的特点。由于外源污染和滨岸带土地利用的差异,城市岸带的CH_4和CO_2排放量最高,其次为自然岸带,湿地岸带和河口较低,通量最低的为化工园岸带。估算表明,长江全年碳排放以CO_2为主,年释放量约为1.93×10~7 t(C),CH_4年释放量约为2.28×10~(4 )t(C),低于世界上一些其他大型河流。     

三峡库区消落带土壤N_2O排放及反硝化研究

应用C2H2抑制-原状土柱培养法研究了三峡库区腹地忠县境内两种不同土地利用方式和不同高程消落带土壤N2O排放及反硝化速率的变化及特征。结果表明:研究区域消落带土壤N2O排放速率和反硝化速率具有明显的时空差异,农耕区消落带土壤N2O排放速率均值为23.71±31.61g N/hm2·d,为人工植被恢复区土壤N2O排放速率均值的3.48倍,农耕区反硝化速率均值为105.51±126.60g N/hm2·d,为人工植被恢复区反硝化速率均值的5.39倍,二者反硝化速率差异显著(p0.05)。不同高程消落带土壤N2O排放速率和反硝化速率差异不显著(p0.05),但低高程消落带土壤反硝化作用相对较强。相关性分析表明,农耕区消落带N2O排放速率与土壤温度和Eh存在显著正相关(p0.05),其反硝化速率与土壤温度存在正相关关系,表明消落带土壤N2O排放和反硝化作用受土壤温度影响明显。研究区域N2O/(N2O+N2)介于0.09~0.52,表明N2为消落带土壤反硝化作用的主要产物,但N2O的排放量也不容忽视。三峡库区消落带的土地利用方式对消落带土壤N2O排放和反硝化作用有重要影响,而耕种等人类活动可显著提高消落带N2O排放量和反硝化损失量。     

长期施肥对小麦—玉米轮作红壤抗蚀性的影响

为探讨不同施肥处理对红壤旱地土壤理化性状和抗蚀性影响，以长期定位施肥试验小区为研究对象，研究了CK（荒草地）、T1（不施肥）、T2（施有机肥）、T3（施氮磷钾肥）和T4（氮磷钾肥与秸秆配施）5种处理的土壤理化性状及土壤抗蚀性。结果表明：（1）荒草地开垦后，土壤容重降低，土壤孔隙度和含水量升高；相较于不施肥，施肥提高土壤有机质含量、改善土壤物理性质作用更为明显;（2）衡量不同施肥处理土壤抗蚀性的2个最佳指标为>0.25 mm水稳性团聚体含量和结构破坏率;（3）使用主成分分析综合指数表示不同处理土壤抗蚀性依次为：T2>CK>T3>T4>T1，荒草地开垦后，耕种会降低土壤抗蚀性，但施肥能略微提升土壤抗蚀性，而施有机肥提升最为明显。研究结果可为区域内农业生态系统持续发展及农田水土保持工作提供依据。     

农田温室气体净排放研究进展

农业是温室气体排放的主要排放源之一,农业温室气体减排对全球温室气体排放具有重要贡献,研究农田温室气体净排放潜力亦具有重要现实意义.本文阐述了农田温室气体净排放的涵义,并归纳总结了耕作方式、施肥、水分管理、间套作等农业措施对农田土壤有机碳(SOC)含量、农田土壤N2O和CH4、农田生产物资的使用所造成的温室气体(主要为CO2、N2O和CH4)排放的影响,结果表明:保护性耕作总体能提高表层SOC含量,减少CH4排放,但减少农田土壤N2O排放的研究尚存在一定的争议,耕作方式亦影响投入,从而影响温室气体的排放；施肥(特别是配施)能提高SOC含量.施氮肥越多,N2O排放量越大,而CH4主要受有机物料的影响较大；水分对减少N2O和CH4排放有相反作用,需综合进行平衡管理；不同的作物品种、间套作模式或促进或减少温室气体排放.此外,本文指出了国外在该领域的研究注重从系统角度考虑农田温室气体排放,而国内的研究则非常少,提出我国农田温室气体净排放可作为未来研究的一个重点,并对未来研究内容进行了初步归纳总结.     

基于ISO14067的长江上游某水电项目碳足迹分析

以长江上游某大型水电站为案例,根据国际标准化组织碳足迹量化标准(ISO14067)评价流程,对该水电站全生命周期(建设阶段,运行维护阶段,退役阶段)碳足迹进行估算,并着重考虑了蓄水前后水库温室气体通量差异。研究以碳足迹系数和能源回收率作为指标进行评价,结果表明生命周期碳足迹为5 417.0万t CO_(2eq),碳足迹系数为7.0~13.1 g CO_(2eq)/kW·h,中位值为9.4 g CO_(2eq)/kW·h,该水电站项目能源回收率达236.4。与各种能源电站以及国内外同类型水电站相比较,该水电站碳足迹明显较低,且能源回收率显著较高,说明以该水电站为代表的我国西南水电具有显著的优质性,大力开发水电能有效节能减排,明确了生命周期评价方法对于水电站碳足迹评估的适用性。     

三峡水库消落带土壤养分含量及生态化学计量特征

作为世界上最大的水利工程，三峡水库的建设和运行对三峡水库消落带土壤环境产生了重大影响。已有研究多关注于三峡库区中某一段消落带或某一支流消落带的土壤环境变化，而缺乏对全库区消落带进行研究。以全库区尺度(8个断面)的不同海拔消落带土壤(155～165和165～175 m)为研究对象，以断面未淹没区(175～185 m)土壤为对比，对土壤养分(土壤有机质-SOM、总氮-TN、总磷-TP、总钾-TK)及生态化学计量(C/N、C/P和N/P)分布特征进行研究。结果表明：(1)消落带SOM、TN、TP和TK的含量均低于未淹没区，而C/N、C/P和P/K的值均高于未淹没区；(2)消落带165～175 m的SOM和TN分别为21.27和1.14 g·kg^-1,均显著低于155～165 m海拔和对照组相对应的土壤养分含量，而T/N和N/P分别为11.07和2.68,与对照组的土壤化学计量比有显著的差异性，且SOM变异性最小为6%、TP变异性最高为24%;(3)三峡库区全域内，上游(涪陵区)和中游(忠县、万州区、云阳县、奉节县)的土壤养分含量显著高于下游(巫山县和秭归县)地区，且SO...