外加氮源影响下铁铝氧化物在土壤氮素转化中的作用

土壤中铁铝氧化物在团聚体稳定性和有机碳吸附方面具有重要作用,而氮添加对土壤氮循环影响的变化也可能与其有关,但是目前尚缺乏在氮循环方面的研究.为了探究铁铝氧化物在土壤氮素转化中的作用,选择福建省建瓯罗浮栲森林土壤为研究对象,采用选择性溶提技术准备不同的土壤——未经处理（T1）的土壤和去除游离态铁铝氧化物（T2）土壤、去除非晶质铁铝氧化物（T3）土壤、去除络合态铁铝氧化物（T4）土壤,在这些土壤中添加不同形态氮（40 mg/kg）——丙氨酸（氨基酸态氮,AA）、硫酸铵（铵态氮,AN）、硝酸钠（硝态氮,NAN）和亚硝酸钠（亚硝态氮,NIN）,进行室内培养试验,分析氮含量变化和氮素转化情况.结果表明:①与CK处理相比,AA和AN处理均增加了T1土壤中w（NH₄+-N）,NAN处理增加了w（NO₃--N）,但低于添加量,表明添加氨基酸和铵态氮均会促进氮矿化,添加硝态氮会增加NO₃--N的固定且抑制其硝化.②在CK处理下,与T1土壤相比,T2和T4土壤中w（NH₄+-N）、w（NO₃--N）和w（氨基酸）均降低,但T3土壤中w（NH₄+-N）和w（氨基酸）增加、w（NO₃--N）降低,表明土壤中游离态氧化铁铝和络合态氧化铁铝的存在有助于氮素矿化,非晶质氧化铁铝有助于硝化.③在不同氮处理下,各土壤的氮含量及其转化速率与CK处理规律相似.与CK处理相比,各氮处理均未显著增加T2和T4土壤中w（NH₄+-N）,且AA和AN处理均未影响T2、T3和T4土壤中w（NO₃--N）和w（氨基酸）.结果显示,氮添加并没有改变铁铝氧化物的作用,其中,矿化和氨化作用均表现为游离氧化铁铝>络合氧化铁铝>非晶质氧化铁铝,硝化作用表现为非晶质氧化铁铝>游离氧化铁铝>络合态氧化铁铝.因此,土壤铁铝氧化物的不同存在状态应该是调节氮素转化的重要土壤条件.      

Present status and changes of the phytoplankton community after invasion of Neosalanx taihuensis since 1982 in a deep oligotrophic plateau lake, Lake Fuxian in the subtropical China

Phytoplankton assemblages in the subtrophical oligotrophic Lake Fuxian, the second deepest lake in China, were investigated monthly from September 2002 to August 2003. A total of 113 species belonging to seven phyla were identified, among them, a filamentous green alga, Mougeotia sp., dominated almost throughout the study period and comprised most of the total phytoplankton biomass.Mougeotia sp. has made a substantial development during the past decades: it was absent in 1957, only occasionally present in 1983,increased substantially in 1993, and became predominant in 2002--2003. It is likely that natural invasion of the Taihu Lake noodlefish (Neosalanx taihuensis) has led to a change of dominant herbivorous zooplankton from small to large calanoid, which has increased grazing pressure on small edible algae, and thus has indirectly favored the development of the inedible filamentous Mougeotia sp.     

亚热带流域氮磷排放与养殖业环境承载力实例研究

畜禽养殖业粪便排放已经成为我国农村地区主要的农业面源污染源之一,也是制约养殖业良性发展的主要瓶颈.本文以湖南省长沙县典型亚热带流域为研究单元,基于流域水环境定位观测、耕地氮(N)磷(P)消纳能力以及养殖业调查和土壤分析资料,初步分析了亚热带丘陵区的面源污染现状及畜禽养殖业的环境承载力.结果表明,研究区金井河流域134.4 km2范围内N、P年负荷分别为N 2.72 t·km-2和P0.11t·km-2,其中养殖粪便对水体总氮(TN)、总磷(TP)负荷的贡献率分别约为42.2％和62.0％.区内平均畜禽养殖密度为3.46 AU·hm-2(相当于流域内年出栏生猪24.39万头),显著高于现有化肥用量条件下流域的实际承载力1.13 AU·hm-2(相当于流域内年出栏生猪6.35万头),因此养殖密度过高是导致研究区水体NP负荷较高的主要原因.区内N、P盈余量分别为N 35.8 kg·hm-2、P 18.61 kg·hm-2.研究区基本不施用化肥条件下畜禽养殖业的最大环境承载力为7.26 AU·hm-2,在有机肥占合理施肥量30％条件下,当地畜禽养殖业的环境承载力为2.74AU·hm-2(相当于流域内年出栏生猪19.50万头).降低养殖密度、调整养殖业空间布局以及提高养殖废弃物的资源化利用率是防治当前面源污染的有效途径.     

亚热带红壤丘陵区浅层地下水氮淋失特征研究

土壤养分累积引起的氮素(N)淋失是导致农区地下水污染的重要原因,也是农业面源污染的重要形式.本文以湖南省长沙县典型亚热带红壤丘陵流域为研究对象,通过连续定位观测,研究了林地、稻田、菜地和茶园4种代表性土地利用类型浅层(130~150 cm)地下水中N浓度的逐月动态变化特征.连续3年(2010—2013年)的观测结果表明:4种土地利用类型下浅层地下水总氮(TN)平均浓度差异显著(p0.05),其中,林地最低(0.85 mg·L-1),茶园最高(7.64 mg·L-1);从N的形态构成来看,林地、菜地和茶园浅层地下水中N形态以硝态氮(NO-3-N)为主,分别占TN的46.7%、70.2%和72.8%,而稻田浅层地下水N形态则以铵态氮(NH+4-N)为主,占TN 43.5%,表明土壤淹水条件是影响地下水N淋失形态的关键因子.地下水各形态N浓度的动态变化在不同土地利用下也迥然不同:林地地下水各形态N的含量低、变幅小,而稻田、菜地和茶园地下水N浓度变幅较大;采用单因子方法对不同土地利用下地下水的水质进行评价,结果表明:研究区浅层地下水中TN和NO-3-N无显著污染,NH+4-N污染较为严重,而综合指数法(F值法)进一步表明研究区浅层地下水污染主要出现在稻田和茶园,因此,控制稻田和茶园N肥的施用量是预防亚热带红壤丘陵区地下水N污染的关键.     

亚热带丘陵小流域土壤有效磷空间变异与淋失风险研究

肥料过施导致的土壤磷素累积和淋失是农业面源污染的重要方面.以湖南省长沙县金井镇脱甲河小流域(52 km2)为研究区,采用高密度布点采样、Arc GIS软件和属性相似反距离加权插值法研究了亚热带丘陵小流域表层(0~20 cm)土壤有效磷(Olsen-P)含量(以P计,下同)的空间分布特征与磷素的淋失风险.结果表明,菜地、果园、稻田和茶园土壤Olsen-P平均含量为62.0、16.1、14.4和13.7 mg·kg-1,是林地(平均含量为2.36 mg·kg-1)的5.8~26.3倍.5个土地利用类型土壤Olsen-P含量均具有高等变异水平和中等程度的空间自相关性(块基比C0/(C0+C)=50%),这与区内地形地貌、土壤母质、人工施肥等具有密切关系.根据土壤0.01 mol·L-1Ca Cl2浸提态P和Olsen-P的非线性关系可确定区内红壤和水稻土P的淋失风险临界值分别为69.97和98.40 mg·kg-1,并据此对脱甲河小流域土壤磷素淋失的风险进行了定量评价,结果表明旱地土壤具有明显较高的淋失风险,其中中等以上的比例占36.4%,而稻田土壤仅有0.2%,为中等以上淋失风险.因此,控制旱地(尤其是菜地)磷肥的投入是降低亚热带丘陵小流域土壤P淋失风险和减轻农业面源污染的关键.     

亚热带城市河流生态河岸的研究

随着生活水平的提高,城市河流生态河岸日益受到重视.从城市河流河岸的现状分析,到国内外城市河流生态河岸的研究,包括城市河流生态河岸的规划与实践,较为全面的体现了城市河流生态河岸的结构与功能,并提供了亚热带城市河流生态河岸的研究案例,基于亚热带的气候条件及研究基础,为亚热带城市河流生态河岸进一步研究提供参考.     

湖南慈利马尾松树轮宽度对气候的响应及1854年以来冬季极端低温重建

利用采自湖南慈利的马尾松树轮样本,建立研究区的标准树轮宽度年表。树轮气候响应分析发现:马尾松径向生长与月最大日降水量在生长季之前部分月份显著负相关(p0.05),在生长季之内部分月份显著正相关(p0.05),与月平均温度、月平均最低温度、月极端最低温度在生长季之前和之内大多月份均显著正相关(p0.05),其中与上一年11月到当年2月(冬季)的平均极端最低温度相关最好(r=0.62,p0.01)。重建了湖南慈利地区1854年以来冬季极端最低温度,重建气温在十年尺度上表现出明显的反"S"型,1854—1916年和1981—2015年处于暖冬时期,1917—1980年处于寒冬时期。此外,共发现29个寒冬年,其中包括3个寒冬时段,分别为1922—1925年、1927—1930年和1953—1960年,其中1953—1960年是自1854年以来最冷的时段。空间相关性分析表明重建序列可以指示我国中东部的冬季低温变化,而冬季低温可能与热带印度洋、西太平洋海温变化异常有关。     

中亚热带3种类型米槠林凋落叶水溶性组分及其氮磷养分含量

凋落物水溶性组分流失是森林凋落物降解最为前端的过程，水溶性组分的动态变化可以在一定程度上指示森林物质循环过程，其研究对于认识天然林转变为次生林和人工林后结构和功能的改变以及不同经营模式的森林管理具有一定的科学意义.以中亚热带典型米槠（Castanopsis carlesii）人工林、米槠次生林和米槠天然林为研究对象，分析凋落叶水溶性组分以及氮磷养分含量特征.结果显示：天然林凋落叶水溶性有机碳含量及其占总有机碳的比例显著高于人工林和次生林（P <0.05），而10、11月和6月人工林凋落叶水溶性氮含量及其占总氮的比例显著高于天然林和次生林（P <0.05）,3-8月人工林凋落叶的水溶性碳氮比和水溶性碳磷比则低于天然林和次生林.12月至次年8月，人工林的总碳、总氮和总磷含量显著高于天然林和次生林，并且这一时期凋落叶的总碳氮比、总碳磷比和总氮磷比表现为次生林>天然林>人工林.此外，米槠凋落叶水溶性有机碳和水溶性氮含量在10-11月出现峰值，7-8月相对较低，并与降雨量和气温呈显著负相关关系.总的来说，天然林凋落叶较高的水溶性有机碳含量有利于凋落叶早期降解和以其为载体的...     

亚热带河网湿地沉积物重金属分布及风险评价

采用原子吸收光谱法测定了中国南亚热带典型河网湿地(海珠湿地)水域环境表层沉积物中重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr、Fe、Mn的含量,通过聚类分析和相关分析方法探讨其重金属的空间分布及来源特征,利用Hakanson生态风险评价法和基于一致性的沉积物质量基准法比较评价该区域重金属污染生态风险。结果显示,海珠湿地水域表层沉积物各重金属含量范围分别为:Cd(0.11~4.37 mg/kg)、Pb(54.9~156.0 mg/kg)、Cr(40.7~225.5 mg/kg)、Cu(34.2~244.9 mg/kg)、Ni(30.9~133.2 mg/kg)、Zn(134.8~669.7 mg/kg)、Fe(2.5%~4.2%)及Mn(0.04%~0.06%),均不同程度地超过区域背景值,且呈狭窄水面向宽阔水面区域递减的空间变化趋势。除Cd在丰水期显著高于枯水期外,其他金属的含量季节差异不显著。各重金属来源及变化趋势表现为两大类群:Cu、Zn、Pb、Cd、Ni和Cr之间具有显著的相关性,可能以人类活动污染为主;而Fe和Mn之间具有显著的相关性,以地壳自然来源为主。海珠湿地总体重金属生态风险较高,应对该区域重金属含量及水生生物状况进行跟踪监测,以维护水域生态系统的健康与平衡。     

亚热带水库沉积物钻孔中有机质的历史记录及其环境意义

氢指数(HI)是重要的有机质评价参数,能够反映沉积有机质中脂肪大分子物质的相对含量,并用于反演水生生态系统的历史初级生产力,有助于研究藻类生产力对污染物的富集作用。为了探讨氢指数的环境指示作用,选择了亚热带的3座水库作为研究对象,采用Rock-Eval热解与生物标志物-中性糖方法相结合的研究技术,研究了沉积钻孔有机质的来源与特征;并结合210Pb和137Cs定年技术,综合运用氢指数和总糖含量对水库的初级生产力进行了重建。结果表明:中富营养的增塘和联安水库沉积有机质主要来源于浮游藻类,且受降解的程度较小,而贫营养的新丰江水库钻孔下层有机质主要是受降解作用或陆源高等植物等的影响。近年来,3个水库的HI值都有显著性的增加,且与其对应的总糖含量以及近50年来的滑动平均温度都高度的相关,说明这些水库都经历了气候变暖所引起的初级生产力增长。同时,升高的水库生产力扩大了沉积物剖面中重金属和多环芳烃的累积。