温带典型草原土壤总有机碳及溶解性有机碳对模拟氮沉降的响应

2008年5月～2011年10月,以内蒙古温带典型草原为研究对象,利用小区模拟控制试验,设置对照[0 g·(m2·a)-1]、低氮[5 g·(m2·a)-1]、中氮[10 g·(m2·a)-1]、高氮[20 g·(m2·a)-1]这4个净氮输入量处理,模拟研究了大气氮沉降水平变化对土壤总有机碳(TOC)以及溶解性有机碳(DOC)含量、年际变化及其垂直分布格局的影响,并分析了两者之间的关系.结果表明,除个别年份外,土壤TOC与DOC含量均随土壤深度增加而递减,4 a的连续施氮并未改变土壤TOC与DOC的垂直分布规律,但施氮降低了土壤TOC的垂直变异,增加了土壤DOC的垂直变异;施氮4 a对于草地表层0～20 cm土壤TOC与DOC含量的变化并未表现出显著影响(P>0.05).不同氮输入水平处理0～20 cm土层有机碳密度在3.9～5.6 kg·m-2之间变动,试验前两年不同氮处理0～20 cm土壤有机碳密度均低于对照或与对照接近,试验后两年,施氮对土壤总有机碳密度逐渐呈现出一定的促进作用,但与对照的差异仍不显著(P>0.05);不同处理0～20 cm土层DOC/TOC约为0.32%～1.09%,氮输入增加普遍降低了DOC在整个TOC中所占的比例;草地土壤TOC与DOC的变化呈显著正相关(P<0.01).不同处理草地土壤DOC随时间的变异均远大于TOC,与TOC相比,草地土壤DOC的变化更为迅速,是研究草地土壤碳库对氮沉降变化响应的重要敏感性指标.     

外源碳和氮输入对降水变化下土壤呼吸的短期影响

利用野外原位小区控制试验,模拟研究了降水变化下草地生态系统土壤呼吸对外源碳和氮输入的响应.在2014年,以内蒙古锡林河流域温带典型草原为研究对象,测定了增加降水处理（CK）、增加降水配施氮肥处理[CN,2.5 g·（m²·a）^-1]、增加降水配施碳源处理[CG,24 g·（m²·a）^-1]和增加降水配施氮肥和碳源处理[CNG,2.5 g·（m²·a）^-1+24 g·（m²·a）^-1]下土壤呼吸的变化,并分析了土壤呼吸与土壤温度、土壤水分、土壤可溶性有机碳（DOC）、土壤微生物量碳（MBC）之间的关系.结果表明,在自然降水较多的第一次增加降水（FWE）阶段,CG处理和CNG处理168 h土壤CO₂累积通量显著增加,而CN处理168 h土壤CO₂累积通量无显著变化,并且CG处理和CNG处理土壤MBC含量显著高于CK处理和CN处理,同时,该阶段平均CO₂释放速率与土壤MBC含量正相关（P<0.05）.与FWE阶段相比,无自然降水的第二次增加降水（SWE）阶段各处理168 h土壤CO₂累积释放量显著降低,并且各处理MBC含量也显著降低（P<0.05）,仅有土壤DOC含量显著增加（P<0.05）,CG处理和CN处理168 h土壤CO₂累积通量显著降低（P<0.05）.两个降水阶段土壤呼吸速率与土壤温度或土壤体积含水量均有显著的正相关性（P<0.05）.因此,自然降水的分布对土壤水分的影响调控着外源氮和碳对半干旱草地生态系统土壤呼吸的作用效应.     

不同作物对外源硒动态吸收、转运的差异及其机制

查明作物硒吸收、转运随生育期的动态变化,有助于更好地了解硒在土壤-植物系统中的迁移进而对其有效性进行调控.本文采用盆栽试验,研究了6种不同作物在8周生长期内对外源硒酸盐和亚硒酸盐的动态吸收和转运差异及可能机制.结果表明,作物对硒酸盐和亚硒酸盐的动态吸收规律显著不同.硒酸盐处理作物地上部和根部硒含量从种植3周后持续下降;而亚硒酸盐处理作物根部硒含量随生长逐步上升,地上部硒含量随生长呈先上升后平稳或下降的趋势.两种硒处理在整个作物生长期内都有硒的累积,但植物体内80%的硒源于前6周的吸收.6种作物相比,硒酸盐处理芥菜地上部和根部硒含量最高,小麦地上部次之,亚硒酸盐处理,胡萝卜地上部硒含量最高,地下硒含量最小,而相同硒处理菜薹、紫甘蓝和绿菜花地上部和根部硒含量相近.绿菜花、紫甘蓝、菜薹、芥菜和小麦对硒酸盐的转运明显高于亚硒酸盐,胡萝卜对两种硒的转运能力相当.生物稀释作用影响作物硒含量的动态变化,尤以硒酸盐处理最为明显,供试植物硒含量与其干重呈显著负相关,但生物量改变引起的稀释作用并不能解释其对两种价态硒截然相反的吸收规律.进一步分析发现,硒酸盐处理6种作物硒累积量与作物生长期土壤有效硒改变量呈显著正相关（P<0.05）,但亚硒酸盐处理却未发现此结果;6种作物硒累积量仅占亚硒酸盐处理土壤有效硒的0.5%~18.1%,而硒酸盐处理除胡萝卜外5种作物硒累积总量为土壤有效硒量的1.1~4.5倍,由此可见,作物对外源硒酸盐和亚硒酸盐动态吸收的差异是作物硒吸收和转运能力、土壤供硒能力及生物稀释综合作用的结果,在作物硒的强化中应该综合考虑.     

重金属复合污染场地对花背蟾蜍雄性性腺的毒性作用

以花背蟾蜍为研究对象,以包头市某尾矿库南侧受污染的水域湿地和相对无污染的小白河黄河湿地保护区为研究样地。对比分析雄性花背蟾蜍形态学指标、精巢脏器系数、精子动态参数、精子畸形率、性激素、红细胞微核率和DNA损伤等相关指标,研究重金属复合污染场地对花背蟾蜍雄性性腺的毒性效应。结果显示:与小白河湿地相比,尾矿库湿地花背蟾蜍条件因子和精巢脏器系数显著高于小白河湿地(P<0.01)。尾矿库花背蟾蜍精子的鞭打频率显著升高,而精子活力显著降低(P<0.05),精子畸形率、红细胞微核率和DNA损伤均显著高于小白河湿地(P<0.05)。结果表明:尾矿库复合污染通过降低精子质量,增加红细胞微核率和DNA损伤对花背蟾蜍的雄性性腺造成毒理学影响,花背蟾蜍通过升高条件因子和精巢脏器系数来缓解复合污染的毒性胁迫。该成果对重金属复合污染场地两栖类动物种群保护以及生态平衡维护有着积极作用。     

滴灌对农田土壤CO2和N2O产生与排放的影响研究进展

研究滴灌条件下土壤CO2和N2O的排放特征及其影响机制,有助于深刻了解灌溉方式变化对农田生态系统碳氮循环的影响,对农业灌溉管理措施的改进和农业温室气体减排具有重要的意义.本文综述了滴灌对农田土壤CO2和N2O排放的影响,从土壤水分、土壤温度、土壤养分和土壤结构等方面分析了滴灌条件下农田土壤CO2和N2O产生和排放的主要影响机制,在此基础上探讨了滴灌对大气温室效应影响的不确定性以及目前研究中存在的主要问题.     

降水与氮沉降变化对草地关键氮过程的影响研究进展

研究降水格局变化和氮沉降增加对草地氮循环关键过程的影响,探索不同氮循环过程对未来全球气候变化的叠加效应和适应特征,为最终调节氮素转化过程,提高草地氮素利用效率并降低其生态环境负效应提供科学依据.本文综述了不同水分、氮素以及水氮耦合作用分别对植物氮库、土壤氮库的影响,同时分析了在这些条件变化下可能存在的微生物和酶活性变化的驱动机制.在此基础上探讨了水、氮变化对草地氮循环关键过程影响的不确定性以及目前研究中存在的主要问题.     

施氮对小麦硒(Ⅵ)吸收、转运和分配的影响

为揭示施氮对小麦硒吸收,转运和分配的影响,通过合理施氮提高小麦硒的利用效率提供理论参考,本研究通过盆栽试验,设置Se1(0.74 mg·kg~(-1))和Se2(2.60 mg·kg~(-1))两个硒酸盐处理;每个硒水平又设为N1(100 mg·kg~(-1))和N2(200mg·kg~(-1))两个氮水平,分别测定了小麦拔节期和成熟期各器官生物量及硒含量.结果表明,升高氮水平使Se1和Se2处理小麦籽粒产量分别提高了13.2%和24.0%.与氮素施用量无关,升高外源硒水平能显著提高小麦各器官中硒含量(P0.01),且以N1处理时效果更显著;Se1处理升高氮水平对小麦硒吸收的促进作用大于Se2处理,Se1和Se2处理升高氮水平使得小麦籽粒硒含量分别提高了22.6%和12.1%.各器官中硒总量占植株硒总量的百分比的大小顺序与富集系数相同,依次为茎叶籽粒颖壳根,升高氮水平促进了小麦根部对硒的吸收和富集,以及营养生长阶段硒向地上部的运移,并使Se1和Se2处理小麦籽粒中的硒总量占植株硒总量的百分比分别提高了11.1%(P0.05)和25.9%(P0.05).因此,施用氮肥可以调控硒的有效性,缺硒地区合理升高氮水平提高了小麦产量及硒含量,而在富硒或硒中毒地区合理施氮肥可缓解硒对小麦的毒害作用.     

从循环经济的国内外实践看我国循环经济发展支撑体系的构建

相对于传统经济，循环经济是一种新型的、先进的经济形态。文章从三个层面对循环经济的国内外实践进行了总结并提出了中国循环经济进一步发展所必须构建的五大支撑体系。     

不同退化程度羊草草原碳收支对模拟氮沉降变化的响应

2009~2010年,选择内蒙古温带典型草原区2个不同退化程度羊草群落为研究对象,利用小区模拟控制试验,设置0g·(m2·a)-1(CK)、10 g·(m2·a)-1(MN)这2个氮处理水平,模拟研究了大气氮沉降水平变化对植物净初级生产力(NPP),土壤呼吸(Rs)以及整个群落碳收支(NEE)的定量影响,比较了不同退化程度草地群落NEE对等量氮添加的响应差异.结果表明,对于轻度退化羊草草原(样地A),MN处理生长季平均地上生物量(AGB)两年分别比CK增加21.5%及46.8%,而对于中度退化羊草草原(样地B),氮添加在2009年降低了植物AGB及地上NPP(ANPP),在2010年则表现为正效应;两年氮添加均增加了样地A与样地B的根系生物量(BGB)以及样地B的地下NPP(BNPP),但降低了2010年样地A的BNPP;氮输入增加并未明显改变Rs的时间变化规律.与CK处理相比,样地A的MN处理两年土壤微生物呼吸年累积通量较CK分别增加了14.6%与25.7%,而样地B则分别降低了10.4%与11.3%;样地A与样地B两年均表现为大气的碳汇,碳汇强度(以碳计)分别为59.22 g·(m2·a)-1与166.68 g·(m2·a)-1以及83.27 g·(m2·a)-1与117.47 g·(m2·a)-1.相对于CK,样地A两年碳汇增加量分别为15.79 g·(m2·a)-1与82.94 g·(m2·a)-1,样地B分别为74.54 g·(m2·a)-1与101.23 g·(m2·a)-1,单位氮输入量在初始氮水平低的草地群落能获得更大的增汇效应.     

外源碳氮添加对草地碳循环关键过程的影响

人类活动引起的大量的活性氮从大气沉降到生物圈.当前氮沉降对草地生态系统碳循环过程的影响机制仍然存在较大的不确定性.本文综述草地生态系统碳循环过程（植物光合作用、地上生物量、地下生物量、土壤呼吸、凋落物分解和土壤有机碳含量）对添加不同的氮源水平和不同施氮年限的响应,并分析这些过程变化的可能原因,同时,也阐述草地碳循环关键过程对外源碳输入的响应,并进一步分析了外源碳和氮输入对草地碳循环关键过程影响的微生物学作用机制.通过上述总结旨在强调说明碳源可利用性变化作为氮沉降背景下草地生态系统碳循环关键过程重要调控因素之一,开展相关研究对科学的管理我国草地资源配置和增加土壤碳汇方面理论的重要意义.