内蒙古温带草原羊草叶片功能特性与光合特征对外源氮输入的响应

以内蒙古锡林河流域羊草草原典型植被羊草(Leymus chinensis)为研究对象,探讨了4个不同氮素输入水平(0、5、10和20g·m-·2a-1)下羊草叶片功能特性与光合特征的响应,并分析了外源氮输入背景下草地生态系统固碳潜势的变化.结果表明:中等水平施氮(10g·m-·2a-1)显著增加了羊草叶面积、叶绿素相对含量、叶氮浓度与净光合速率,但与中氮相比,高氮(20g·m-·2a-1)输入下却有所下降;施氮不仅对叶片净光合速率有一定程度的促进作用,而且延长了光合作用高峰期的持续时间;随着氮素添加梯度的增加,羊草叶片蒸腾速率降低,瞬时水分利用效率增高,气孔导度增大,胞间CO2浓度逐渐减小.从光合固碳的角度来看,适量的外源氮素输入有利于草地生态系统固定更多的CO2.     

外源氮输入对湿地植物生长及光合特征的影响

选择三江平原沼泽湿地典型草甸植被小叶章(Calamagrostis angustifolia),在淹水和非淹水2个土壤水分条件下,分别以NH4NO3水溶液的形式均匀撒入0,6,12,24g/(m²·a)(以N元素量计),进行了野外培养实验.结果表明,小叶章的株高和地上部分生物量均随着氮输入的增多而增大,且土壤处于非淹水状态时差异达到显著水平;小叶章植株的分蘖能力则均表现为先增加后降低,在氮输入量为12g/(m²·a)时最大,随后减小.氮输入后,叶片的叶绿素含量与净光合速率表现出一致的变化趋势,土壤处于非淹水状态时随着氮输入的增加依次增大;而土壤淹水时则随着氮输入的增加先增大后减小;当氮输入量为24g/(m²·a)时表现出了抑制作用.     

氮输入对沼泽湿地碳平衡的影响

以小叶章沼泽化草甸为对象,利用静态箱-气相色谱法,在三江平原进行野外原位试验,研究氮输入对沼泽湿地碳平衡及其各分量的影响.氮素输入后,沼泽湿地生态系统总初级生产力提高,生物量增大,分别比对照处理增加了10%和26.8%.同时,CH₄和生态系统呼吸CO₂排放量提高,而生态系统CO₂净交换(NEE)和净碳(CO₂和CH₄都转化成对应的碳)交换降低,CO₂、CH₄和NEE的季节变化动态未改变.2004年整个生长季氮输入处理的CO₂和CH₄排放量分别比对照处理升高了34%和145%,NEE和净碳交换分别降低了70%和81.6%,但整个生长季2个处理仍然表现为碳的净吸收.氮输入没有改变沼泽湿地碳“汇”的功能,只是减弱了其作为碳“汇”的功能.     

氮输入对沼泽湿地小叶章枯落物分解过程中酶活性的影响

以三江平原沼泽湿地典型湿地植物小叶章枯落物(Calamagrostis angustifolia)为研究对象,采用分解袋法研究了不同外源氮输入(N1、N2分别为6、12g·m-·2a-1)对小叶章枯落物分解过程酶活性的影响,并设置对照区(N0,0g·m-·2a-1)进行比较.研究结果表明,在枯落物最初分解的2个月里,氮输入会抑制蔗糖酶活性,尤其是低氮输入(N1)抑制作用显著(p<0.05),2个月后,氮输入显著促进了该酶活性(p<0.05);;氮输入除在160d时抑制了淀粉酶活性,其它时期均促进了该酶活性,且高氮输入(N2)促进作用显著;;氮输入提高了枯落物分解前2个月的脲酶活性,而在分解后期,低氮输入抑制脲酶活性,高氮输入则主要表现为促进脲酶活性;;低氮输入提高了小叶章枯落物分解前2个月的酸性磷酸酶活性,随后表现为抑制,高氮输入则只在分解后期(160d)抑制酸性磷酸酶活性,其它时期均表现为促进.总体而言,氮输入促进了蔗糖酶、淀粉酶活性,而对于脲酶及酸性磷酸酶活性来说,低氮输入抑制了酶活性,而高氮输入则表现为促进酶活性.     

湿地植物对外源氮、磷输入的响应研究

通过人工控制试验,研究了氮、磷输入对沼泽湿地植物地上生物量,相对密度以及植物对氮、磷吸收量的影响.结果表明:营养物质氮、磷的长时间累积,导致湿地植物地上生物量和相对密度均呈逐渐下降的年际变化趋势,地上生物量和相对密度之间表现为微弱的单峰变化关系.在氮输入下,随着氮施用量的升高,氮的吸收率从62.3%下降到5.5%;在磷输入下,随着磷施用量的升高,磷的吸收率从3.1%下降到0.8%.氮、磷的施用量愈高,植物对氮、磷的吸收率愈小.氮、磷输入有可能改变湿地生态系统的物种组成和结构及湿地生态系统的稳定和保护,应当考虑湿地中营养物质的长期作用.      

外源氮输入对湿地土壤有机碳矿化及可溶性有机碳的影响

采用室内模拟试验,在好气和淹水2个土壤水分条件下,研究了外源氮输入对沼泽湿地土壤有机碳矿化和土壤可溶性有机碳（DOC）含量的影响.结果表明,好气条件下,净氮输入量为1 mg·g^-1（N1）的氮处理水平对土壤有机碳矿化和DOC含量的影响不显著,而净氮输入量为2和5 mg·g^-1（N2、N3）时,土壤DOC含量显著增加,分别比对照（250.62 mg·kg^-1）增加了187.22％和203.25％,并显著促进了土壤有机碳的矿化;淹水条件下,外源氮输入则抑制了土壤有机碳的矿化, N1、N2、N3处理下土壤DOC含量分别比对照（642.52 mg·kg^-1）降低了88.34％、 82.69％、 80.04％;不同水分条件下,土壤DOC含量与有机碳的累积矿化量均呈显著正相关关系（r²分别为0.939、 0.843）,由外源氮输入引起土壤DOC含量的变化可能是导致土壤有机碳矿化差异的主要原因之一.研究结果还表明,伴随着沼泽湿地积水消退和外源氮输入的增多,将会加快湿地土壤有机碳的矿化和土壤DOC的淋失,造成湿地土壤有机碳的大量损失.     

植物光合及蒸腾特性对湿地脱氮效果的影响

测定了芦苇光合作用及蒸腾特性随气象和水力条件的变化,及湿地相应的脱氮效率.采用相关系数法分析了芦苇光合及蒸腾特性与脱氮效率之间的关系.结果表明,芦苇的光合作用、蒸腾作用对湿地脱氮效果影响较大,随净光合速率和蒸腾速率的增加,湿地中DO浓度上升,改善了湿地脱氮效果;湿地水深影响芦苇水分利用效率和湿地脱氮效率,与浅水位比较而言,深水位下芦苇的水分利用率和湿地脱氮效率都得到了提高.     

氮输入对小叶章不同生长阶段土壤CH4氧化的影响

用盆栽法对小叶章不同生长阶段土壤CH4氧化能力随时间变化进行了研究.结果表明,氮输入后,植物各生长阶段的CH4氧化率均随时间推移发生了明显的波动变化.从生长季(6月7日~8月24日)CH4氧化率均值来看,只有12g/m2处理对CH4氧化起促进作用,且12g/m2和24g/m2处理之间存在显著性差异(n = 4, P < 0.05).不同氮输入水平对植物不同生长阶段CH4氧化率影响明显.第一阶段(6月7日~7月2日)适量(6g/m2)氮输入对CH4氧化起促进作用,但过量(12g/m2)氮输入则起抑制作用.第二阶段(7月2日~7月20日)只有12g/m2处理起促进作用.第三(7月20日~8月7日)、四(8月7日~8月24日)阶段氮输入对CH4氧化起抑制作用.氮输入后,土壤微生物量碳(MBC)、土壤微生物量氮(MBN)、土壤基础呼吸(BR)、土壤代谢熵(qCO2)、土壤诱导呼吸(SIR)、铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)和植物地上生物量与土壤CH4氧化的动态关系存在差异.土壤CH4氧化仅与MBC呈极显著负相关(P < 0.01),与其他影响因子相关性较小.     

巢湖滨岸水塘洼地沉积物反硝化速率及对外源碳氮的响应

2018年10月至2019年8月,在巢湖西半湖北侧滨岸筛选3个典型水塘洼地,采集表层沉积物及上覆水样,开展外源碳氮浓度梯度培养实验,解析底质反硝化速率对碳氮的限制性,并识别主要环境影响因素.结果表明:①洼地蒲草、水塘芦苇、水塘蒲草等3种植物丛沉积物对照样的反硝化速率[mg·(kg·h)^-1]分别为2.15～10.87(均值为6.47)、 2.08～10.65(均值为6.97)、 2.06～10.88(均值为6.76),彼此间差异性不显著;②总体上,外源氮(硝态氮)的添加可以明显提高沉积物的反硝化速率,表明硝态氮为反硝化过程的限制性因素;③外源碳(葡萄糖)的添加导致植物丛沉积物反硝化速率明显下降,表明有机碳对沉积物反硝化产生了抑制作用;④外源碳氮同时添加明显提高了沉积物反硝化速率,除10月洼地蒲草丛和6月水塘蒲草丛低碳氮浓度沉积物反硝化速率相对较高以外,其它情形均表现为高碳氮浓度沉积物反硝化速率更高.     

氮输入和水淹对闽江河口短叶茳芏光合特性的影响

由于人类活动导致的外源氮(N)输入增加强烈影响着河口湿地生态系统.本研究采用中型生态系方法,以闽江河口潮滩湿地主要土著种短叶茳芏(Cyperus malaccensis)为研究对象,探讨不同外源N输入水平(0、8和16 g·m~(-2)·a~(-1))和水淹(短时水淹和中度水淹)对短叶茳芏的生长和光合特性的影响.结果表明,实验6个月后,短时水淹的地上、地下生物量显著高于中度水淹(p0.05);N输入主要通过提高光饱和点(LSP)和叶绿素相对含量(SPAD值),同时降低暗呼吸速率(Rd值),提高光合性能,进而显著提高植物的生物量.短叶茳芏各个生长期净光合速率(Pn)日变化与胞间CO_2浓度(Ci)日变化大致相反,短时水淹在各个生长期Pn日变化都为"单峰"曲线,中度水淹则在第15个月变为"双峰"曲线,出现明显的"光合午休"现象.N输入增强条件下,非气孔因素是短叶茳芏植株日均Pn值显著提高的重要光合生理因素.     

CO2浓度倍增对湿地小叶章生理特性的影响

选择三江平原湿地典型草甸化小叶章（Calamagrostis angustifolia）为研究对象,利用开顶箱控制CO₂浓度,模拟CO₂浓度倍增对小叶章生理特性的影响. 结果表明,小叶章对CO₂浓度倍增的响应依赖于氮素供应状况. 缺氮 （0 kg/hm2） 条件下,CO₂浓度倍增使w（叶绿素）,w（游离氨基酸）和w（可溶性蛋白质）降低,w（可溶性糖）增加;而当氮素供应充足时,w（叶绿素）,w（游离氨基酸）和w（可溶性蛋白质）均显著增加. 施氮促进小叶章叶绿素、游离氨基酸和可溶性蛋白质合成,降低了w（可溶性糖）. 小叶章在高浓度（以摩擦尔分数计）CO₂（700 μmol/mol）熏蒸40 d,光合能力出现下降趋势. 施氮可以促进小叶章的生长,调节其对CO₂浓度升高的适应现象.      

中国森林碳汇潜力与增汇成本评估——基于Meta分析方法

准确评估中国森林碳汇潜力与增汇成本的经济可行性,是科学制定碳中和林业行动方案的基础。然而针对中国森林碳汇潜力与增汇成本的不同结果差异明显,可靠性需要进一步验证。为此,基于相关文献,采用Meta分析方法,对中国森林碳汇潜力与增汇成本及其导致差异的原因展开评估。研究表明：(1)中国森林碳汇量呈现不断增长的态势,但不同研究对森林碳汇潜力测度结果存在较大差异。(2)中国森林增汇的平均成本为220.45元/t CO_2e(区间值为3.9～1457.02元/t CO_2e),与工业减排成本相比,中国森林增汇更具有经济可行性,但波动幅度较大。(3)评估方法采用、碳库数量选择等因素是导致已有森林碳汇潜力文献估计结果差异的关键因素;森林增汇成本差异则主要受碳汇成本测度研究方法、成本收益数据来源等因素影响。(4)中国森林增汇对碳中和的贡献将会持续增加。基于研究结果,提出进一步深化森林碳汇潜力与成本测算相关研究等方面的政策建议。     

重庆市农田土壤有机碳时空变化与固碳潜力分析

区域土壤有机碳库、固碳潜力的估算,对全球气候变化中的碳循环研究具有重要意义.本研究基于1978—1979年全国第二次土壤普查和2007—2011年农业部"测土配方施肥"项目的数据,并结合大量前人调研资料和田间试验数据进行整理与比较分析.同时,采取土壤类型法估算了重庆市农田土壤碳库储量和碳密度;基于GIS分析了重庆市农田土壤碳密度的空间分布特征;对30年来各区县农田土壤碳量变化趋势进行拟合分析,估算了农田土壤固碳潜力.结果表明,土壤表层有机碳库总储量为233.54×106t,土壤有机碳密度平均值为3.08 kg·m-2;渝西南、渝东北和渝东南的农田土壤有机碳密度较高,长江干流沿岸及附近低山丘陵地区土壤有机碳密度较低;重庆市农田土壤固碳潜力约为30.82 Tg(以C计),农田土壤单位面积固碳潜力平均值为6.71 t·hm-2.     

长期施肥对棕壤有机碳储量及固碳速率的影响

利用棕壤肥料长期定位试验,研究了不同施肥条件下棕壤有机碳在0~60 cm土层的含量和储量特征以及土壤固碳速率.试验共设6个处理,即氮磷肥有机肥配施(M_2NP)、氮肥有机肥配施(M_2N)、单施有机肥(M_2)、单施氮肥(N)、氮磷肥配施(NP)和不施肥处理(CK).结果表明:经过31年长期不同施肥,各处理土壤有机碳(SOC)含量和储量的剖面分布均呈现随土层深度增加而显著降低的规律.本试验条件下M_2NP、M_2N、M_2、NP、N、CK处理的耕层有机碳富集系数分别为0.465、0.455、0.407、0.48_2、0.393、0.471,表明耕层土壤对有机碳的保持强度最强.在0~60 cm土层土壤有机碳储量表现为M_2NP、M_2NM_2、NPNCK,有机肥和化肥配施能够显著提高土壤有机碳含量和储量.与试验前相比,CK处理各土层土壤有机碳含量和储量均显著降低.各处理碳库管理指数(CPMI)表现为M_2NPM_2NM_2NNPCK.分析不同施肥处理土壤固碳速率可知,与试验前相比,CK处理表现为碳的净释放,固碳速率达-401.4 kg·hm~(-_2)·a~(-1);固碳速率最高的为M_2NP,M_2N,分别达到489kg·hm~(-_2)·a~(-1)、440._2 kg·hm~(-_2)·a~(-1).综合结果表明,化肥、有机肥配施所产生交互效应更有利于棕壤有机碳储量的增加及固碳速率的提高.     

氮输入对三江湿地小叶章不同生长阶段土壤产生CH4能力的影响

在小叶章(Deyeuxia angustifolia)不同生长阶段,用室内鲜土培养法对土壤CH4的产生能力进行了研究.结果表明,氮输入后,植物各生长阶段的土壤CH4产生率均随时间的推移发生了明显的波动.从生长季(6月7日～8月24日)CH4产生率均值来看,不同氮输入水平对土壤CH4产生起促进作用;不同氮输入水平对植物不同生长阶段CH4产生率影响明显.第一(6月7日～7月2日)、第二(7月2日～7月20日)阶段适量的氮输入(6g.m-2)对CH4产生起促进作用,但过量氮输入(12g.m-2)会对CH4产生起抑制作用;而第三(7月20日～8月7日)、第四(8月7日～8月24日)阶段不同氮输入均对CH4产生起促进作用;氮输入后,土壤微生物量碳(MBC)、土壤微生物量氮(MBN)、土壤基础呼吸(BR)、土壤代谢熵(qCO2)、土壤诱导呼吸(SIR)、铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)和植物地上生物量与土壤CH4产生的动态关系存在差异.土壤CH4产生与qCO2呈显著正相关(p0.01),与土壤MBN、TOC和地上生物量呈显著正相关(p0.05).     

Organic carbon stock in topsoil of Jiangsu Province, China, and the recent trend of carbon sequestration

Data collection of soil organic carbon(SOC) of 154 soil series of Jiangsu, China from the second provincial soil survey and of recent changes in SOC from a number of field pilot experiments across the province were collected. Statistical analysis of SOC contents and soil properties related to organic carbon storage were performed. The provincial total topsoil SOC stock was estimated to be O. 1 Pg with an extended pool of 0.4 Pg taking soil depth of 1 m, being relatively small compared to its total land area of lOl?00 km^2. One quarter of this topsoil stock was found in the soils of the Taihu Lake region that occupied 1/6 of the provincial arable area. Paddy soils accounted for over 50% of this stock in terms of SOC distribution among the soil types in the province. Experimental data from experimental farms widely distributed in the province showed that SOC storage increased consistently over the last 20 years despite a previously reported decreasing tendency during the period between 1950--1970. The evidence indicated that agricultural management practices such as irrigation, straw return and rotation of upland crops with rice or wheat crops contributed significantly to the increase in SOC storage. The annual carbon sequestration rate in the soils was in the range of 0.3-3.5 tC/(hm^2. a), depending on cropping systems and other agricultural practices. Thus, the agricultural production in the province, despite the high input, could serve as one of the practical methods to mitigate the increasing air CO2.     

土壤团聚体制备方法对其稳定性及固碳潜力评价的影响研究

为探讨不同土壤团聚体制备方法对评价城市土壤固碳潜力的影响,本研究采集北京市两种典型的不同利用类型土壤—城市绿地土壤和城郊农田土壤,分别采用干筛法和湿筛法制备土壤团聚体,对其团聚体组成、有机碳含量以及稳定碳同位素特征进行了解析.结果表明:干筛法制备的机械稳定性团聚体均以>0.25mm的大团聚体为主(城市绿地土壤:69.80%;农田土壤:71.36%);而湿筛法制备的水稳性团聚体均以<0.25mm微团聚体为主(城市绿地土壤:57.70%;农田土壤:52.14%).红外光谱解析发现,不同制备方法下,两类土壤中微团聚体中均是稳定有机碳比活性有机碳相对含量高;北京城郊农田土壤中稳定芳香碳的相对含量较多,而脂肪碳相对含量较少;城市绿地土壤则具有相反特征,说明城市绿地土壤中有机碳具有更高活性易在一定条件下被释放.结合稳定碳同位素比值解析发现,湿筛制备方法下¹³C在<0.053mm团聚体颗粒组中富集,更符合土壤团聚体胚胎发育模型,说明在土壤固碳潜力研究中,湿筛法比干筛法制备团聚体更具有实际评价价值,本研究为进一步评价我国城市土壤的固碳潜力具有参考意义.     

生物炭对滨海湿地盐碱土壤碳氮循环的影响

滨海湿地盐碱土壤在全球碳氮循环及调节气候变化中起着重要作用。环境友好型土壤改良剂生物炭（Biochar,BC）在缓解气候变化和促进农业可持续发展方面前景巨大。然而,现有研究多关注BC对滨海湿地盐碱土壤中温室气体排放及土壤氮素流失的影响,缺乏其对滨海湿地盐碱土壤碳氮循环的深入研究和系统总结。本文综合分析了施用BC对滨海湿地盐碱土壤植被碳库、有机碳库、有机碳矿化及生物固氮、硝化、反硝化、矿化、氨损失等碳氮循环过程的影响和可能机制。指出未来应关注长期野外研究,利用宏基因组等现代分子生物技术,阐明BC对土壤碳氮循环影响的分子生物学机制,以期为滨海湿地生态系统的修复与功能保育提供理论依据。