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.     

温带典型草地土壤净氮矿化作用研究

应用树脂芯方法,研究了内蒙古锡林河流域不同降水强度3种草地类型土壤净氮矿化作用.结果表明,7～10月份,羊草草原的平均净氮矿化率为0.333 kg·(hm²·d)^-1,贝加尔针茅草原为0.316 kg·(hm²·d)^-1,克氏针茅草原为0.211 kg·(hm²·d)^-1;在相同的培养周期内,分阶段培养和连续培养对土壤的净氮矿化量和净氮矿化速率有显著影响;降雨是影响该区域氮素矿化的主要因素之一,3种草地类型土壤水分变化量与土壤净氮矿化速率呈正相关关系,相关系数分别为0.80、0.61、0.56.     

内蒙古锡林河流域土壤呼吸的温度敏感性

2004年9月～2005年9月对内蒙古锡林河流域4种草地类型的土壤呼吸速率及相关水热因子进行了野外测定,应用2种数学模型和不同温度指标对草地土壤呼吸的温度敏感性问题进行了探讨.结果表明,Van′tHoff模型对温度变化较为敏感,显示出冬季的Q₁₀值明显大于夏季的特征,应用Arrhenius模型求算的不同季节的Q₁₀值变化不大.在>5℃时,Q₁₀值的变动范围,Van′tHoff模型为1.60～2.03,Arrhenius模型为1.48～1.67,略高于全球平均值;2种模型均对水分的变化比较敏感,表现为Q₁₀值随土壤水分的降低而升高的趋势.     

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.     

北京市畜禽粪便土地利用适宜性分析

以北京市为研究区域,基于GIS下采用权重线性加和模型(WLC),综合自然、环境、社会和经济等多因子.对北京市畜禽粪便土地利用的适宜性进行了定量分析.结果表明,北京市10个郊区县适合施用畜禽粪便的耕地面积为1605.3 km2,占耕地总面积的35.3%,主要分布在北京市的南部、东南部和中部地区.聚类分析将全市郊区划分为东南部、北部、西南部和中部4个区域.东南部和中部远郊平原区比较适合发展畜禽养殖业,目前的养殖量与最大承载量之间尚存在一定空间;但是由于城镇化的加快,可施用粪便的农田与居民区的安全距离成为影响粪便施用的主要因素,需要结合有效的管理措施以避免畜禽粪便土地利用的污染风险.北部和西南部远郊低山丘陵区应适度控制畜禽养殖业的发展,由于北部区县(延庆、怀柔、密云和平谷)河流密集,并分布有北京市的主要地表水源,故与水体的安全距离对该地区的耕地施用粪便有重要影响;应控制和减少土壤沙化及水土流失,同时建立滨岸缓冲带来控制畜禽粪便土地利用对水体的进一步污染,以达到经济发展和环境保护的双重目的.     

植被恢复对侵蚀型红壤碳吸存及活性有机碳的影响

依托江西水土保持生态科技园,研究了侵蚀型红壤退化裸地恢复为百喜草地、柑橘果园和湿地松林后,0~100 cm深度范围内不同土层(0~10、>10~20、>20~40、>40~70和>70~100 cm)中w(TOC)(TOC为总有机碳)以及表层(0~40 cm)土壤中活性有机碳组分含量的变化. 结果表明:①退化裸地土壤中w(TOC)和有机碳库储量分别仅为4.73 g/kg和48.41 t/hm2,均处于较低水平,w(TOC)的垂直分布特征也不明显;恢复为百喜草地和柑橘园后,w(TOC)分别增至7.08和7.69 g/kg,有机碳库储量分别增至55.09和70.78 t/hm2,并且植被恢复对表层土壤中w(TOC)影响显著,而对深层(>40 cm)土壤影响有限. ②以退化裸地为对照,百喜草地和柑橘果园土壤碳吸存量分别为6.68和22.36 t/hm2,平均碳吸存速率分别为0.51和1.72 t/(hm2·a);以保存较好的湿地松林为参照,退化裸地、百喜草地和柑橘果园土壤碳吸存潜力分别为23.71、17.03和1.34 t/hm2,说明严重侵蚀地的碳吸存潜力巨大. ③侵蚀型红壤退化裸地的植被恢复可积极促进表层土壤中DOC(水溶性有机碳)、MBC(微生物生物量碳)和POC(颗粒有机碳)的积累,同时该影响存在表聚效应,即植被恢复后土壤表层中活性有机碳组分含量在w(TOC)中所占比例增大.      

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.     

应用根去除法对内蒙古温带半干旱草原根系呼吸与土壤总呼吸的区分研究

2005年生长季分别对内蒙古锡林河流域温带半干旱草原中的羊草自由放牧草原、大针茅自由放牧草原和羊草退化草原中的土壤总呼吸速率和去根土壤的呼吸速率进行了野外测定,初步探讨了在草地群落应用根去除法间接进行根系呼吸测定的可能性,并应用该方法对草地群落根系呼吸占土壤总呼吸的比例进行了估测. 结果表明,应用根去除法在不同草地群落进行根系呼吸占土壤总呼吸比例的估测是切实可行的,其比值范围介于25%～45%之间,平均值为3566%,与国内外相关研究比较,大大提高了其比值的估测精度,在草地碳循环研究中具有较高的应用价值.     

华北平原典型农业区土壤甲烷通量研究

利用静态箱法原位测定了华北农田不同施肥处理夏玉米和冬小麦生长季土壤甲烷的通量。结果表明 ,施肥农田夏玉米和冬小麦生长季甲烷通量分别为 -79.8和 -2 1.6μg·(m2 ·h) - 1 ,年平均通量为 -4 3 .1μg·(m2 ·h) - 1 。未施肥农田夏玉米和冬小麦生长季甲烷通量分别为 -110 .0和 -88.2 μg·(m2 ·h) - 1 ,年平均通量为 -95 .2 μg·(m2 ·h) - 1 。在不同生长季 ,各处理农田土壤甲烷通量均为负值 ,即土壤为大气甲烷的吸收“汇” ,在各个生长季施肥农田对甲烷的吸收量均低于未施肥农田 ,各处理冬小麦生长季土壤对CH4 的吸收量均低于同一处理的夏玉米生长季的吸收量 ;各处理甲烷通量具有较明显的季节变化 ,5月上旬至 9月中旬 ,土壤的甲烷吸收能力较强 ,其他时间吸收量较低 ;施肥土壤约比未施肥土壤对甲烷的氧化吸收能力降低 2 7%～ 76% ;试验区域内较大降水在一定时期内促进了土壤对甲烷的氧化