沙质草地生长季土壤CO_2排放特征及水热因子分析

草地土壤CO_2排放是陆地生态系统碳循环的关键生态学过程之一,研究其通量特征可以定量评估和预测区域CO_2排放状况,服务于全球气候变化下的区域碳管理。应用LI-8150土壤碳通量测定系统,定位观测并分析科尔沁沙地沙质草地生长季(6—9月)土壤CO_2通量特征,探究水热因子(降水、土壤温度和土壤含水量)对碳排放的影响机制。结果表明,(1)在日动态变化尺度上,晴天和雨天土壤CO_2通量呈现不对称"单峰型"曲线,最高值出现在11:00—16:00,最低值在04:00—06:00。(2)在生长季动态变化尺度上,土壤CO_2日平均通量呈现明显的多峰和季节变化,土壤CO_2月平均日通量分别在7月和9月出现高峰值和低峰值;2016年6月1日—9月30日日平均排放通量最小值(0.35μmol·m~(-2)·s~(-1))出现在晴天(6月8日),最大值(2.68μmol·m~(-2)·s~(-1))出现在雨天(7月23日),生长季平均排放通量为1.26μmol·m~(-2)·s~(-1)。(3)土壤CO_2通量表现为雨天高于晴天,降水事件是扰动土壤CO_2排放的关键因子。(4)土壤CO_2通量与土壤温度和土壤含水量分别表现出不同的时间尺度效应。在日尺度上,无论晴天还是雨天,7月土壤CO_2月平均日通量与表层(5 cm)土壤温度和含水量均呈正相关关系,且相关系数高于其他月份;晴天和雨天土壤含水量和温度的协同作用分别可解释土壤CO_2排放的95.0%和85.5%。在生长季尺度上,晴天的土壤含水量和雨天的土壤温度分别能够解释土壤CO_2排放的63.6%和48.0%;当土壤含水量低于4.87%、土壤温度低于25.94℃时,土壤CO_2排放量随含水量、温度的增加而增加;晴天和雨天土壤含水量和温度的协同作用分别可解释土壤CO_2排放的61.6%和43.7%。     

川西亚高山针叶林云杉和冷杉生长季和非生长季叶片碳氮磷化学计量特征

以川西亚高山针叶林主要优势树种粗枝云杉(Picea asperata)和岷江冷杉(Abies faxoniana)为研究对象,通过比较叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)浓度及其化学计量比在生长季(8月)和非生长季(1月)的特征,分析其变化规律并对碳氮磷进行相关性分析.结果显示,云杉和冷杉叶片C、N、P浓度及其计量比均受到采样季节的显著影响,云杉和冷杉叶片C浓度均表现为生长季显著高于非生长季,生长季云杉N浓度显著低于非生长季,生长季云杉和冷杉P浓度均显著低于非生长季.C:N、C:P以及N:P均表现为生长季显著高于非生长季.生长季云杉和冷杉叶C:N:P质量比分别为407:13:1、447:14:1,非生长季C:N:P质量比分别为274:11:1、235:9:1.仅C浓度存在显著的树种间差异,表现为非生长季云杉叶片C浓度显著低于冷杉.两树种叶C、N、P浓度相关性分析结果表明云杉和冷杉叶片C浓度与N浓度、P浓度呈显著负相关,N浓度和P浓度呈显著正相关.本研究表明云杉和冷杉叶中C、N、P化学计量特征主要受生长季节影响,但若要全面了解川西亚高山针叶林C、N、P化学计量特征,还需长期研究并与林下土壤C、N、P化学计量比结合起来讨论分析.     

东平湖水化学特征及成因分析

地表水化学参数特征及其成因分析是地表水资源评价与管理的重要组成部分.为研究泰安市东平湖水化学特征及成因,采用空间插值、Piper三线图、Gibbs图以及相关性分析等方法,探讨了研究区不同月份、不同类型东平湖地表水水化学组份特征及影响因素、各离子的来源等问题.结果 显示,东平湖湖水属于碱性水体,TDS时空分布差异显著,1...     

雅砻江流域生长季植被时空变化特征及对气象因子的响应分析

在全球气候变化背景下,开展植被变化对气象因子的响应研究对流域生态环境保护和水土资源合理利用具有重要的现实意义.以雅砻江流域为研究区,基于1982—2015年GIMMS NDVI数据,首先采用多种数理统计方法揭示生长季NDVI的时空变化特征,基于滞后相关系数法分析NDVI对气象因子的时滞效应,在此基础上建立各像元NDVI...     

巴楚县平原区地下水水化学特征及成因分析

以新疆维吾尔自治区喀什地区巴楚县平原区为研究区,对地下水进行系统取样分析.由描述统计分析结果可知,研究区地下水属于总溶解固体、总硬度偏高的中性-偏弱碱性水,地下水中阳离子以Na~++K~+为主,阴离子以SO■为主.采用Piper三线图对2014年和2017年地下水水化学类型进行划分,结果表明,地下水水化学类型由SO_4·Cl-Na·Ca型和SO_4·Cl-Na型过渡到以SO_4·Cl-Na·Ca型和SO_4·Cl-Na·Ca·Mg型为主.通过Gibbs图解法、离子比值法和饱和指数法等对地下水水化学成因进行分析,结果表明,研究区地下水化学组分主要受蒸发-浓缩作用影响,部分受岩石风化作用影响,大气降水、阳离子交替吸附作用和人类活动对地下水化学组分形成影响较小.     

青藏高原盐湖地区水化学特征及成因分析

青藏高原盐湖地区水体在盐湖泄流后,其水文情况发生较大改变,研究盐湖地区的水化学特征及成因分析对高寒区水资源保护和水质演化具有重要意义.本文运用Piper图解法、矿物饱和指数法以及多元统计等方法,探究了泄流后盐湖及其下游清水河等水体的水质特征及离子成因.结果表明,在泄流后,盐湖离子浓度变化较小,而清水河离子浓度扩大至泄流前的2倍.基于盐湖、清水河多年离子浓度对比发现,盐湖受青藏高原气候暖湿化影响而逐渐淡化,清水河主要因盐湖泄流影响由微咸水变为盐水;盐湖、清水河等常年性地表水及其浅层地下水水化学类型均为Cl·SO₄-Na型,以蒸发结晶为主导作用,而北一河水化学类型则为HCO₃-Mg·Ca,其浅层地下水与清水河深层地下水离子组成相似,阳离子以Ca²⁺、Mg²⁺为主,阴离子则以Cl-、SO₄^2-为主,水化学成分主要受岩石风化溶解影响.主成分及相关分析表明盐湖地区内Na⁺、K⁺、Cl^-、Mg^...     

包头市潜水水质变化特征及成因分析

以地下水水质检测数据为基础,结合历史水质资料,总结出包头市潜水的变化特征:潜水组分中变化最大的为F-和NO_3~-,超标率增幅达到445%和146%.2000—2011年水质总体较差,并有恶化的趋势.构建数学模型,预测极端状态下污染物在包头市某地区包气带垂直入渗速率,结果表明,一般情况污水入渗的地层饱和度在60%左右,污水点源渗入到潜水面的时间为0.01—0.11 d,面源渗入到潜水面的时间为0.2—0.41 d,该区域污染物到达潜水面的时间较短,潜水极易受到污染.     

种植密度对不同株型玉米生长及根系形态特征的影响

选取平展型(ND108)、紧凑型(ZD958)、小株小穗型(CF008)玉米品种,采用PVC管土柱法种植,密度为1株/盆、2株/盆和3株/盆,探讨种植密度对不同株型玉米的生长特性及根系形态的影响.结果表明:种植密度增加,不同株型玉米个体生长均受到抑制,各项根系形态指标显著降低(P<0.01),但较低幅度增密对平展型品种(ND108)根系各项形态指标无显著影响;种植密度对不同株型玉米品种比根长(SRL)与比根表面积(SRS)的影响程度有显著差异,对平展型品种(ND108)影响最大,对紧凑型品种(ZD958)影响最小;穗根比、根系生物量分配比例存在显著基因型差异,平展型品种(ND108)较其它两个品种具有较高的根系干物重分配比例,但其穗根比较低.综上,增密过程中平展型品种(ND108)倾向于通过形成庞大根系以提升单株竞争能力,但是个体间激烈的竞争将限制群体产量的提高;而紧凑型品种(ZD958)和小株小穗型品种(CF008)个体间竞争较弱,因而在群体压力增大时能够通过增强自身根系的吸收能力以保证对地上部水分、养分供应,有可能获得更高的群体产量.     

滹沱河流域地下水水化学特征演化及成因分析

为研究滹沱河流域地下水的水化学特征及其演化规律,2018年1月(枯水期)和9月(丰水期)分别采集该地区地下水样品33组,运用Piper三线图、Gibbs图以及离子比例系数法,全面分析了研究区地下水的时空动态变化、水化学特征及其演化过程.结果 表明,研究区地下水主要的污染因子是TH和NO3-,其超标率高达69.7％和36...     

侧柏和垂柳释放有益BVOCs组分生长季动态变化特征研究

选取北京地区典型常绿树种侧柏（Platycladus orientalis）和落叶树种垂柳（Salix babylonica）,以生长健康、树龄（8年）相同树种为试材,开展植物释放有益挥发性有机物（BVOCs）动态变化特征研究实验。采用自动热脱附-气相色谱/质谱联用法（Thermal desorption Cold Trap-Gas Chromagraphy/Mass Spectrum,TCT/GC/MS）进行植物BVOCs成分测定,筛选出集景观美化、清新空气、康体保健于一体的园林景观树种,从景观生态学视角为城市绿地植物配置、生态康养森林群落营造提供必要理论依据。针对TCT/GC/MS分析获得的BVOCs原始数据-总离子流图（Total ion current,TIC）,其各峰对应化学物质信息利用TurboMass Ver 5.4.2软件、质谱数据库（Nist 2008 Library）检索,经过人工校对和解析后,最终确定各BVOCs成分。结果表明,侧柏在生长季共释放烯烃类、酯类、醛类、酮类、醇类、有机酸类和其他类共7类45种有益挥发物。垂柳较之少一类有机酸,为6类43种;侧柏释放总有...     

干旱绿洲区不同生长年限枸杞林地面节肢动物群落分布特征

选择干旱绿洲区宁夏中宁县1、3、5、8和10年生枸杞(Lycium barbarum)林为研究对象,以农田为对照,利用陷阱诱捕法调查不同样地地面节肢动物群落分布特征及其与环境因子间的关系。结果表明:(1)随着枸杞林生长年限增加,枸杞林地面节肢动物优势类群和稀有类群变化较小,而常见类群变化较大,其优势度和类群数分别在3、10年生枸杞林出现最大值;捕食性、植食性、杂食性和腐食性地面节肢动物个体数均呈现先增后减的趋势,最大值分别出现在8、3、3和8年生枸杞林。(2)随着枸杞林生长年限增加,地面节肢动物个体数和类群数均呈现先增后减的趋势,最大值分别出现在8和3年生枸杞林;Shannon-Wiener和Simpson指数在5和10年生枸杞林地显著降低。(3)RDA和偏RDA分析结果显示,植物高度、植物冠幅和土壤pH是影响枸杞林地面节肢动物群落分布的主要环境因素。研究表明,宁夏干旱绿洲区玉米田转化为枸杞林及在其生长过程中,地面节肢动物群落组成尤其是常见类群发生较大变化,以常见类群组成变化较大为主要特征。玉米田在转为枸杞林的过程中地面节肢动物个体数和类群数均降低,但3～8年生枸杞林具有较高的节肢动物多样性。     

黄河源区植被生长季NDVI时空特征及其对气候变化的响应

利用黄河源区MODIS/NDVI数据、1∶100万植被类型图和气象资料,分析了该区不同植被类型生长季NDVI时空特征以及与气候因子的关系。结果表明,1）2000—2011年,黄河源区植被生长呈改善趋势,生长季NDVI年际变化率每10 a为＋2.75%,高寒草原、高寒草甸、高寒灌丛生长季NDVI年际变化率分别为每10 a＋2.84%、＋2.65%、＋2.77%。2）黄河源区植被改善面积占全区总面积的29.39%,主要分布在卡日曲和玛曲上游、扎曲流域、布青山南麓、扎陵湖北部和鄂陵湖周边地区。植被退化面积仅占全区总面积的0.98%,主要分布在约古宗列曲东南部山地和卡日曲北部山地。受水热条件控制,植被改善表现为：①植被改善面积南坡大于北坡;②植被改善面积随海拔升高先增加后减小;③植被改善面积随坡度增加迅速减小。3）黄河源区植被生长季NDVI与同期气温和降水分别存在显著正相关性,其中高寒草原和高寒草甸生长受降水影响更为明显,而高寒灌丛生长受气温影响更为明显。气候的暖湿化趋势可能是促使黄河源区植被生长改善的主要原因。     

典型医药企业聚集区土壤重金属污染特征及成因分析

为探究湖北省某地典型医药化工企业腾退地块土壤污染状况及对周边环境介质的影响并量化土壤重金属的来源贡献,系统采集地块内及其农田影响区的土壤样品592个、水稻样品23个、河流沉积物样品11个,测定了As、Cd、Cu、Pb、Hg、Ni等重金属含量,分别运用地累积指数法、生态风险评估法、土壤污染风险评价法分析了地块内及其周边农田土壤重金属的污染特征,并探究了土壤重金属来源.结果表明,医药企业地块内土壤中重金属含量均值显著高于周边农田土壤,土壤重金属As地累计指数最高,是地块内土壤生态风险的主要污染元素,最大污染深度达4.5m.地块周边农田土壤重金属As、Cd、Pb、Hg超过标准筛选值,水稻重金属含量未超食品安全标准限值.地块内重金属主要来源于历史生产企业生产活动,地块内地表径流对其周边河流水质造成了影响,河流作为周边农田的灌溉水,长期的灌溉活动和可能的淤泥回填已经对农田土壤环境安全产生了威胁.医药企业聚集区及其影响区的重金属源汇关系应得到重视,相关部门应针对不同介质和区域的污染现状加强重金属的污染防治和风险管理,并对企业聚集区腾退地块土壤污染进行源头管控.     

喀什地区西部地下水重金属空间分布特征及成因分析

本文基于新疆喀什地区西部平原区地下水污染调查数据,重点分析了地下水超标重金属(Mn、Fe、As、Pb和Cd)的空间分布特征与成因.喀什地区西部地下水Mn、Fe超标区呈连续分布,具有普遍性;As超标区呈岛状分布,范围较小;Pb和Cd超标呈点状分布,分别与Fe和As超标高值区相伴.流域上游地下水未超标区大于下游.结果表明,Mn、Fe、As超标高值区是在原生地质环境背景下,工业污染因素增强、区域地下水开采等因素共同作用形成的.相关分析表明,Mn和Fe、Mn和Pb、Fe和Pb、As和Cd质量浓度间呈显著的正相关关系,说明流域人为污染因素在加强.本文针对喀什地区西部地下水超标重金属之间相关性,结合其空间分布特点及成因,提出了防治地下水污染的建议.     

新疆阿拉尔市苦咸水水化学特征、分布及成因分析

准确查明苦咸水分布、水化学特征及成因对此类非常规水资源的开发利用及当地水安全保障能力的提高具有重要意义.通过对新疆阿拉尔市地下水进行采样分析,利用水化学图解、描述性统计分析、离子比值法、饱和指数法等方法分析苦咸水的水化学特征及形成机制.结果表明,研究区苦咸水水化学类型以HCO3·SO4·Cl-Na·Ca·Mg、SO4·...     

鲁西南黄河冲积平原地下水氟碘特征及成因分析

为探明鲁西南黄河冲积平原地下水氟碘化合物浓度、地理分布及其成因,在鲁西南黄河冲积平原的主要核心区域菏泽市境内采集208个水样进行分析。结果表明,该地区深层地下水样品氟化物含量全部超过GB/T 14848—2017《地下水质量标准》中Ⅲ类标准限值1.0 mg·L~(-1),浅层地下水样品有60.3%超标。61.8%的深层地下水和56.3%的浅层地下水样品碘化物浓度高于世界卫生组织(WHO)的推荐标准值(≤0.15 mg·L~(-1))。井深对地下水氟化物、碘化物浓度影响明显,其中浅井水氟化物浓度随水层深度的增加而增大,碘化物严重超标率随水层深度的增加而下降,且严重超标的水层主要集中在30 m以内,深井水氟化物、碘化物超标严重的水层则集中在400 m以下。     

藏北3种高寒草地植物根系碳氮磷密度的非生长季和生长季差异

根系碳(C)氮(N)磷(P)密度影响植物与土壤间碳氮磷养分的循环过程,从而影响生态系统的地球化学循环。以申扎县高寒草原、高寒草甸草原和高寒草甸3种草地为对象,探究非生长季(4月)和生长季(8月)3种高寒草地根系C、N、P密度的分布规律及其差异。结果表明,(1)3种草地根系C、N、P密度在两个时期均呈现"T"字型空间分布,即3种草地根系C、N、P密度均随着土壤深度的增加而降低,且整体上高寒草甸的养分密度显著高于其他两种草地。3种草地根系C、N、P密度范围分别为57.287—1 130.753、1.457—38.243、0.090—3.217 g·m~(-2)。(2)3种草地的C、N、P密度具有显著的季节差异。生长季,高寒草原总地下C、N密度显著高于非生长季,分别高出非生长季47.822%和60.910%,而总地下P密度无显著差异;而生长季高寒草甸草原总的和每层的地下C、N、P密度显著低于非生长季。高寒草甸总地下C、N、P密度表现为生长季高于非生长季。高寒草原和高寒草甸增加的养分密度集中在0—10 cm深度。高寒草甸、高寒草原及高寒草甸草原的物种组成不同,土壤养分含量差异及土壤水分状况的不同可能是导致3种草地根系养分密度差异的原因。本研究可以为高寒草地根系养分密度季节变化提供基础资料,进一步认识草地根系在养分循环中的作用提供理论支持。     

施肥及秸秆还田处理下玉米季温室气体的排放

以华北地区冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,在玉米整个生长季,运用静态箱法针对正常施肥及正常施肥结合秸秆还田处理进行了为期3年N2O排放通量的连续观测,并开展了1季CO2和CH4交换通量的研究.在玉米整个生长过程中施肥阶段N2O的排放量占到了总排放量的83%—96%,表明现有化肥的使用明显导致了农田N2O排放增加.与控制地相比,施肥和耕种可导致玉米田CO2排放明显增加,且正常施肥及秸秆还田样地CO2排放主要集中在苗期至吐丝期.控制地、正常施肥样地及施肥结合秸秆还田样地CH4的累积排放量均为负值,说明旱地土壤是CH4的一个汇.秸秆还田在一定程度上增加了玉米季N2O和CO2的排放量,但对CH4的吸收有所抑制.正常施肥样地和秸秆还田样地全球净增温潜势分别为-1392.8 kg C.hm-2和-179.2 kg C.hm-2,表明华北农田在现有耕作方式下是大气温室气体的一种重要汇.     

淮河流域南部作物生长季农业气候资源特征分析

为了提高农业气候资源利用率、降低农业生产风险、确保粮食安全,利用淮河流域南部33个站点1971—2015年逐日气象资料,采用Mann-Kendall突变检测和气候倾向率方法,分析淮河流域南部主要粮食作物生长季的农业气候资源时空分布特征。结果表明,(1)作物生长季45 a热量资源均呈北少南多,山区多于平原的空间分布,淮北北部、东部以及西部的部分地区热量资源增加相对缓慢,淮北西北部和东北部局部以及沿淮中部为显著增加区。冬小麦Triticum aestivum生长季上世纪90年代末增暖趋势更加显著,夏玉米Zea mays和一季稻Oryza sativa生长季的增暖趋势则在本世纪00年代中期达到极显著趋势。(2)初霜日呈北早南迟、平原早山区迟的分布特点,随年代有推迟趋势;终霜日的时空分布与初霜日相反,使得无霜期呈增加趋势,初终霜日在本世纪00年代中期的推迟、提前趋势更加显著。(3)作物生长季45 a降水量均呈明显的纬向分布(北少南多),气候倾向率呈微弱的增减趋势,随年代变化趋势不明显,但波动较大。冬小麦生长季降水变率除山区明显偏小外,其他差异不明显,2000年以前呈增加趋势,其后大多年份基本稳定在15%左右;夏玉米和一季稻生长季降水变率呈西部大中东部小、平原大山区小的分布特点,2005年以前呈增加趋势,其后呈下降趋势。(4)作物生长季45 a辐射资源呈北多南少、西部和山区少的分布特点,大部分站点的气候倾向率呈下降趋势,其中西部地区下降速率高于其他地区;冬小麦生长季辐射资源下降趋势不明显,年代际间变化不大;夏玉米和一季稻生长季下降趋势明显,本世纪00年代以后更加显著。