长江上游典型农业源溪流溶存氧化亚氮(N2O)浓度特征及影响因素

随着农业非点源氮（N）污染的加剧,农田周边溪流成为重要的活性N汇和潜在的氧化亚氮（N₂O）排放源.为查明长江上游农业源溪流中溶存N₂O浓度的全年动态变化特征,于2014年12月~2015年10月开展紫色土丘陵区典型农田源头溪流N₂O浓度的连续采样观测,采用水-气顶空平衡-气相色谱法测定顶空气体中N₂O浓度,根据相关参数计算出本研究水体中的溶存N₂O浓度,并同步测定溪流水体物理化学指标,分析水中溶存N₂O浓度的主要影响因素.结果表明,长江上游紫色土丘陵区的典型农业源溪流的硝态氮（NO₃^--N）是最主要的活性N赋存形态（年均1.45 mg·L^-1）,溪流水体溶存N₂O质量浓度（以N计）全年平均为0.57 μg·L^-1（范围0.26~1.28 μg·L^-1）,冬、春、夏和秋季的均值分别为0.63、0.45、0.53和0.64 μg·L^-1,但季节间无显著差异.溪流水体溶存N₂O浓度全年都处于过度饱和状态（饱和度年平均为203.9%,范围109.7%~546.5%）,可见,农业源溪流全年均为潜在的N₂O释放源.溪流溶存N₂O浓度的变化主要由水体NO₃^--N浓度决定,N₂O的主要产生机制为反硝化作用;溪流季节平均N₂O饱和度在夏、秋季显著高于冬、春季,水中溶存N₂O饱和度的变化主要受水温和NO₃^--N浓度的共同影响.研究还发现农业源溪流中溶存N₂O浓度在4~10月（湿润季节）间波动明显,较强降雨可促使其水中NO₃^--N浓度在雨后短期内升高,进而促进水体反硝化作用,导致雨后溪流中溶存N₂O浓度的增加.     

水位对湖滨带池杉（Taxodium ascendens）-落羽杉（Taxodium distichum）防护林土壤反硝化酶活性的影响

针对青山湖流域水体氮(N)污染问题,采用乙炔抑制法研究青山湖湖滨带全年不淹水区域(NFZ)和淹水区域(平均水位为0、5、15和25cm,分别记为WL0、WL5、WL15和WL25)池杉(Taxodium ascendens)-落羽杉(Taxodium distichum)防护林0～40 cm土壤反硝化酶活性(DEA)特征及其影响因素,本研究可为明确湖滨带池杉-落羽杉防护林对水体N污染的控制及其生态功能提供数据支持和理论支撑.结果表明：研究区土壤DEA均值(范围)为130.89(7.83～716.7)μg·kg^-1·h^-1,且具有较为明显的空间分异特征.WL0～WL25区域在水位增加情形下土壤NO₃^–-N、DOC、SOC和TN含量的增加共同驱动土壤DEA的增加,而土壤反硝化微生物功能基因丰度不是DEA变化的主要影响因素.NFZ区域较低的土壤含水量是该区域土壤DEA显著低于WL0～WL25区域的主要原因.WL0～WL25区域土壤NO₃^–-N、DOC、SOC和T...     

城市湿地生态系统的结构特征及现存问题

对我国城市湿地生态系统的结构特征和存在问题进行了综述。目前我国城市湿地生态系统的结构特征表现为面积小、分布不均、空间结构和营养结构简单、稳定性低、脆弱性强,同时其形态结构具有显著的景观美学特征,但受水环境因素的制约性强。目前的主要问题是：湿地面积迅速减少、空间结构脆弱性加剧、环境污染加剧、生物多样性降低、生物入侵严重、生态系统稳定性下降、水土流失与湖泊淤积严重、规划设计不当、人为干预强烈。通过综述,将增加人们对城市湿地生态系统结构的深入认识,为开展科学保护、建设、开发、利用活动和促进城市可持续发展提供依据。     

竹林河岸带土壤反硝化脱氮效果模拟及机理研究

以太湖流域上游南苕溪流域农业区竹林河岸带土壤为研究对象,采用乙炔抑制法研究不同外源硝态氮（NO₃^--N）添加量(模拟添加NO₃^--N浓度分别为0、5和10 mg·L^-1的污水,分别用N0、N5和N10处理表示)对不同离水距离（0～3、3～6、6～12 m）、不同深度（0～10、10～20、20～40 cm）土壤反硝化速率的影响.结果表明,N0、N5和N10处理的土壤72 h内的反硝化速率均值分别为59.65、163.56和295.81μg·kg^-1·h^-1,不同处理间差异显著.N5和N10处理的土壤对外源NO₃^--N的脱氮率均值分别为0.45和0.51,且N5处理显著低于N10处理;土壤反硝化速率和对外源NO₃^--N脱氮率均随NO₃^--N添加量的增大而增加.土壤反硝化速率随离水距离的增加而降低,表层土壤的...     

向浅层地热能要生态效益

长期以来,我国北方农村地区冬季供暖主要以一次能源特别是煤炭燃烧为主,已经引发了环境污染、能源浪费等诸多问题。利用浅层地热能供暖可以有效提升农民生活品质、减少建设开发投资、降低供暖成本、促进节能减排,对于变革北方农村地区生活方式、推动供暖能源转型、建设美丽乡村具有重要意义。开发利用浅层地热能已经成为解决我国北方农村地区冬季供暖问题的重要途径。     

不同施肥模式对芋艿产量及菜地土壤中氮素迁移累积的影响

以太湖流域的临安市太湖源镇具有代表性的大田蔬菜地为研究对象,通过9种不同施肥量模式的田间试验,探讨芋艿Colocasia esculenta L．Schoot季蔬菜地速效氮在土壤中的动态变化、剖面垂直分布及累积,了解施肥措施对蔬菜种植的生态及环境影响。各施肥处理均能提高芋艿产量,但增加幅度因施肥措施不同而不同,适量施肥已满足芋艿生长对养分的需求,继续增施对边际产量的增效不明显。在芋艿生长过程中,不同施肥模式下土壤中的铵态氮、硝态氮、速效氮质量分数动态变化的趋势不同;芋艿收获后,硝态氮、铵态氮、速效氮在土壤剖面中质量分数的垂直分布因氮肥投入水平的不同而有所差异;土壤剖面中速效氮的累积量与氮肥投入密切相关;综合评价来看,低量控释肥＋低量化肥是各施肥模式中比较具经济效益、环境效益的合理施肥模式;因而,在实际蔬菜生产中,要适量施用氮肥,适当采用混合施肥模式如低量控释肥＋低量化肥,防止因过量施用氮肥而导致硝态氮的过量累积及其带来的水环境污染等环境问题。     

川中丘陵紫色土区农田土壤有机碳储量及空间分布特征

土壤有机碳在陆地生态系统碳循环中起着举足轻重的作用。针对农田区域内典型县域尺度有机碳储量及其空间格局特征的研究,可以为区域农田土壤固碳提供参考,为研究我国土壤有机碳储量提供基础数据支持。基于2012年农田土壤有机碳分析调查数据,结合GIS和GPS技术对川中丘陵区盐亭县土壤有机碳密度和储量及空间格局进行了估算和分析。结果表明:其主要土壤类型的0~20 cm耕层土壤有机碳密度为111~426 kg/m2,平均值为266 kg/m2,水田和旱地耕层土壤有机碳密度分别为345和234 kg/m2,均低于全国平均值;全县20 cm深度土壤有机碳总储量250×109 kg C,紫色土类土壤有机碳储量最大,为153×109kg C,水稻土次之,有机碳储量0.93×109kg C,两者占据了农田土壤有机碳储量约98%,冲积土和黄壤土类由于面积小,有机碳储量也最低。各土壤类型有机碳储量丰度指数(RI)值都较低,碳存储能力处于中下水平。在县域农田尺度,有机碳空间格局与气候差异、植被类型关系不大,土壤类型空间差异和地形差异是有机碳空间格局形成的主要原因。     

太湖流域上游南苕溪水系夏秋季水体溶存二氧化碳和甲烷浓度特征及影响因素

内陆水体是重要的活性碳（C）汇和温室气体潜在排放源.为查明太湖流域上游南苕溪水系夏秋季水体溶存二氧化碳（CO₂）和甲烷（CH₄）浓度特征及影响因素,于2019年7~11月进行水样采集,采用水-气顶空平衡-气相色谱法测定水体溶存CO₂浓度［c_obs（CO₂）］和CH₄浓度［c_obs（CH₄）］,同步测定水体物理化学指标,分析水体c_obs（CO₂）和c_obs（CH₄）变化的主要影响因素.结果表明,观测期内南苕溪水体c_obs（CO₂）及其饱和度［R（CO₂）］和c_obs（CH₄）及其饱和度［R（CH₄）］的均值分别为（505.47±16.99）μg·L^-1、（256.31±8.32）%和（1.88±0.09）μg·L^-1、（5218.74±264.30）%;所有观测点位R（CO₂）和R（CH₄）均大于100%,表明南苕溪水体为CO₂和CH₄的潜在释放源.农业区水体c_obs（CO₂）最高、居民点区次之、森林区最低,3种土地利用类型区水体间差异显著;居民点区水体c_obs（CH₄）显著高于农业区与森林区.水体c_obs（CO₂）、R（CO₂）、c_obs（CH₄）和R（CH₄）均与氧化还原电位（ORP）负相关（P<0.01）,与电导率（EC）正相关（P<0.01）.叶绿素a（Chl-a）、硝态氮（NO₃^--N）、总氮（TN）浓度和EC的差异是造成不同土地利用类型区水体c_obs（CO₂）显著差异的主要原因;农业区和居民点区水体中较高的氮污染物浓度还可促进浮游植物生长并产生更活跃的呼吸作用,最终使两类型区水体c_obs（CO₂）显著较高.居民点区水体中较高的可溶性有机碳（DOC）和铵态氮（NH₄⁺-N）浓度及水温（WT）是导致该类型区水体c_obs（CH₄）较高的主要原因.降雨对流域内不同土地利用类型区水体c_obs（CO₂）和c_obs（CH₄）都产生一定的影响,雨后农业区水体氮污染物浓度增大和居民点区水体DOC浓度增加分别是造成农业区水体c_obs（CO₂）和居民点区水体c_obs（CH₄）较高的主要原因.     

川中丘陵区农田源头沟渠玉米季中氧化亚氮排放及其影响因素

农田周边的排水沟渠不仅是农田养分迁移的重要通道,也是氮转化非常活跃的场所和潜在的氧化亚氮(N_2O)排放源.本研究以川中丘陵区农田源头沟渠为对象,在6~9月的玉米季(雨季),采用静态箱-气相色谱法对其N_2O排放开展原位观测.结果表明,在整个观测期有自然植被覆盖的沟渠生态系统(V)N_2O累积排放量(以N计)为0.43 kg·hm~(-2),而无自然植被覆盖的对照处理(NV,代表沟渠中的沉积物-水界面系统)则为0.07 kg·hm~(-2).该沟渠生态系统的N_2O平均排放通量[14.7μg·(m~2·h)-1]已达到本地区玉米农田直接排放的水平,表明玉米季中农田源头沟渠是不容忽视的N_2O源.川中丘陵区雨季丰富的降雨径流携带大量农田硝态氮进入沟渠,促进N_2O产生和排放,此外,植物的存在可大幅度提高农田沟渠的N_2O间接排放系数(V:0.05%vs.NV:0.01%).由于本研究的N_2O间接排放系数远低于2006年IPCC建议的缺省值(0.25%),如果仅采用IPCC缺省值来估算本地区沟渠生态系统的N_2O排放,可能导致较大误差.未来研究中应对原位观测多予以重视,为进一步修正其缺省值提供理论依据.     

长江上游农业源溪流雨季中N2O间接排放特征

农业源溪流与农田生态系统有着紧密的水文连接,其会随着农业非点源氮(N)污染的加剧而成为重要的N汇和氧化亚氮(N_2O)间接排放源.本研究采用静态暗箱-气相色谱法于2015年6~9月(所研究区域的雨季)原位测定了长江上游紫色土丘陵区农业源溪流的N_2O间接排放通量.结果表明,农业源溪流雨季中N_2O平均排放通量为12. 8μg·(m~2·h)~(-1),接近其所在区域内同季节农田的N_2O直接排放水平,是重要的农业N_2O间接排放源.该农业源溪流中N_2O间接排放系数值(EF5r=0. 01%)远低于IPCC的建议值(0. 25%)和重新计算的全球平均值(0. 20%),然而,全球EF5r的现有数据量仍十分有限、且有较大的空间差异,应加强对此类N_2O间接排放的研究,从而进一步修正EF5r的精度、减少N_2O间接排放估算的误差.本研究的N_2O间接排放通量与水中NO-3-N浓度正相关,反硝化是N_2O的主要产生过程.雨季中较强的降雨(如连续降雨日内降雨 9 mm)可促进溪流中NO-3-N浓度在雨后短期内急剧升高,进而激发水中N_2O间接排放通量的明显增加.