黄河上游灌区连作稻田N2O排放特征及影响因素

黄河上游灌区高产连作稻田氮肥的过量施用引起土壤氮素盈余,进而导致稻田N2O排放量增大.为了探明水稻连作模式下稻田N2O排放特征及影响因素,采用静态箱-气相色谱法,开展了为期2年的连作水稻田试验研究.试验共设置3个施氮处理,包括常规氮肥300kg.hm-2(N300)、优化氮肥240kg.hm-2(N240)和对照不施氮肥(N0),并在稻田连作的第2年,对N240处理灌溉节水30%.2年连作试验结果表明,水稻生长季稻田N2O排放主要发生在水稻施基肥后及水稻生长的中后期,在稻田灌水泡田后N2O排放速率达最大值.稻田高氮肥(300kg.hm-2)施用显著增加N2O的排放量,优化氮肥(240kg.hm-2)处理可有效降低土壤N2O排放量(p<0.01).水稻生长季稻田淹水状态时N2O排放量极低,稻田灌溉节水会相应增加土壤N2O排放量.土壤温度变化对稻田N2O的生成和排放会产生较大影响,但受稻田肥水管理等因素的影响,温度与N2O排放量相关性不显著.灌区稻田土壤N2O排放通量与田面水NO3--N含量变化及耕层0～40cm土壤NO3--N积累量变化有显著的相关性.稻田连作显著增加了耕层土壤剖面0～40cm土层NO3--N的积累量,耕层土壤NO3--N积累量的增加进而加大了土壤N2O排放的风险.在宁夏黄灌区稻田常规灌水和高氮肥(300kg.hm-2)水平下,2年连作稻田水稻生长季土壤N2O总排放量分别达55.98×104kg.a-1和51.48×104kg.a-1,在100a时间尺度上的全球增温潜势(GWPs)均值为16.02×107kg.hm-2(以CO2计),表明黄灌上游灌区高氮肥施用导致稻田N2O排放量增大,由此引起的增温潜势严重.     

黄河流域农业生产活性氮排放的时空特征研究

黄河流域是我国的粮食主产区,流域生态保护和高质量发展是当前生态文明建设的核心内容.而活性氮排放是造成水体、大气及气候变化等环境问题的重要因素,已经严重威胁到人类的健康和安全.通过排放因子法对黄河流域2000、2005、2010年农业生产活性氮(Reactive Nitrogen,Nr)排放量进行核算,探讨其时空变动特征...     

曝气灌溉条件下土壤N2O排放特征及影响因子分析

为了明确曝气灌溉下土壤N₂O排放特征及主要影响因子,实验设置了2个灌水量（70%和90%田间持水量）和2个增氧水平（5,40mg/L）,采用静态箱法和qPCR技术对土壤N₂O通量及土壤关键功能基因进行测定,研究不同灌水量和增氧水平对土壤充水孔隙度、溶解氧、氧化还原电位（Eh）、矿质氮及氨氧化古菌（AOA）、氨氧化细菌（AOB）和反硝化基因（narG和nosZ）的影响.结果表明：培养过程中,各处理N₂O排放通量均呈现先增加后降低的趋势,于灌溉后1d达到峰值;曝气量和灌水量的增加可显著增加土壤N₂O的排放通量和排放峰值.灌溉造成土壤含水量增加的同时,降低了土壤溶解氧和Eh;曝气可提高土壤溶解氧和Eh,改善土壤通气性（P<0.05）,而对土壤充水孔隙度无显著影响.土壤充水孔隙度、Eh、NO₃^--N含量是曝气灌溉下驱动土壤N₂O排放的主要理化因子.曝气显著增加了AOA的基因拷贝数,且N₂O排放与AOA的基因拷贝数呈显著正相关关系（P<0.05）.研究结果为进一步明确曝气灌溉对土壤N₂O排放的影响机制和曝气灌溉模式下农田N₂O排放管理提供支撑.     

猪粪还田对土壤硝态氮淋失的影响研究——以黄灌区稻旱轮作制为例

宁夏引黄灌区是水污染严重地区之一,大部分排水沟水质属于劣五类,主要污染物是硝态氮与铵态氮.猪粪还田试验共有3个处理:传统施肥+空白(CK)、传统施肥+猪粪还田4500 kg/hm²(T1)和传统施肥+猪粪还田9000 kg/hm²(T2).采用树脂芯法测定了30,60,90cm土层的硝态氮淋失量.结果表明,30cm土层处,猪粪还田没有明显增加土壤硝态氮淋失.与对照(15.96±0.41) kg/hm²相比,T1(16.85±0.40) kg/hm²与T2(17.01±0.46) kg/hm²没有达到显著差异(P>0.05);60cm土层处理与对照也没有达到显著差异;90cm土层处的猪粪处理与对照达到显著差异,处理之间没有差异.猪粪还田有利于土壤有机质和总氮提高,30cm土层,与对照相比,T1和T2的有机质增加0.95g/kg和1.41g/kg,分别提高7.50%和11.13%;总氮增加0.06和0.16g/kg,分别提高7.72%和22.04%.猪粪还田提高了作物产量,水稻增产12.26%~11.56%,冬小麦产量提高9.32%~12.52%.     

青铜峡灌区水稻田化肥氮去向研究

青铜峡灌区是我国古老的特大型灌区和粮食主产区之一,灌区农田氮肥的过量施用已经导致化肥氮向水体流失.用15N示踪微区试验方法研究了青铜峡引黄灌区习惯灌溉量条件下水稻田化肥氮素去向.结果表明,施氮量为当地习惯施氮300kg.hm-2时,水稻吸收的化肥氮在籽粒中最多,氮肥的当季利用率为45.93%,吸收的土壤氮约占52.63%;作物中的回收率为27.90%,在0～90cm土壤中的残留率为23.31%,作物-土壤体系中的回收率为51.21%,氮肥的损失率为48.79%;氮肥除了被当季作物吸收和部分以矿质氮残留在土壤中外,灌区19×104hm2的水稻田化肥氮年流失量为2.78×104t,生产1000kg水稻(净籽粒),排放纯氮20.17kg;在0～90cm土壤层中均有化肥氮残留,残留化肥氮主要富集在表层0～30cm,在60～90cm检测到化肥氮,说明青铜峡引黄灌区在习惯灌溉量条件下,水稻田当季的化肥氮淋溶到90cm以下,成为浅层地下水的潜在污染源.     

黄河流域氮磷营养盐动态特征及主要影响因素

收集了黄河流域下游主要干流监测站近40a来(氮数据)或20a(磷数据)来的水质数据,同时,收集了流域各省人口、氮肥磷肥施用量(折纯)及工业废水排放量等数据,研究了黄河氮磷营养盐通量(或浓度)的多年变化趋势,并统计了水质变化与流域人口、化肥用量和工业废水排放量等社会经济指标的关系.结果表明,黄河氮输送通量近40a来有不断升高的趋势,但1990s后期受黄河断流影响有明显下降;同时,由于下游引黄灌区大量取水使得花园口-利津之间的氮通量相对入海口的氮通量为负值.黄河总磷含量在一定范围内波动,没有呈现趋势性变化,受断流影响1990s后期总磷含量值也明显减小.进一步分析表明,黄河氮输送通量的变化主要受流域内人口、氮肥施用量的影响,而与工业废水排放量没有统计上的相关性;黄河总磷含量和流域人口、磷肥施用量和废水排放量均无相关性,而与黄河水体中悬浮物含量显著相关.回归分析结果表明,黄河水体悬浮物中的总磷含量为0.54g·kg-1,与黄土高原总磷背景值十分接近.由于黄河悬浮物主要来自黄土高原,故判断黄河总磷输送的主要影响因素是黄土高原的水土流失.查明黄河流域氮磷输送量多年变化情况和主要影响因素可为流域和海域污染控制及负荷分配提供依据.     

沼泽湿地N2O通量特征及N2O与CO2排放间的关系

对三江平原淡水沼泽湿地进行了连续4年的野外原位观测.结果表明,沼泽湿地冬季是N2O的汇,但从全年来看,仍为N2O排放的源.5～8月是N2O排放的主要时期.土壤温度是影响N2O通量季节变化的重要环境因素,生长季内的积水水位和土壤温度则会影响到N2O通量的年际变化;沼泽湿地N2O与CO2排放间相关性显著,促使二者间产生这种内在联系的因素包括温度、植物根系的作用、有机质分解的联系作用以及植物气孔行为的调节.     

长江、黄河流域全新世古洪水事件对比研究

本文通过调研长江、黄河流域全新世古洪水研究相关文献,开展了两大流域全新世古 洪水发生频次空间对比研究。现有资料表明,两大流域全新世古洪水在6000 a BP 以前发生较 少;6000—4000 a BP 古洪水频次上升,在4000 a BP、3000 a BP 前后均出现一个洪水多灾期; 3000 a BP—1000 a BP 两大流域古洪水记录频次呈递减趋势;1000 a BP 以来,两大流域整体上 表现为递增的趋势,而值得注意的是1000 a BP 后,两大流域古洪水记录频次呈现出反相位变化 的趋势。与太阳活动记录对比,发现两个流域洪水发生均与太阳活动相关,但是两个流域洪水 发生对太阳活动的响应相反,长江流域在太阳活动较弱的时期,洪水多发,而黄河流域在太阳 活动较强的时期,洪水多发。     

长江溶存氧化亚氮的分布与释放

于2008年1月对长江宜昌到徐六泾段干流以及部分湖泊和支流入江口进行了调查,并于2007年6月到2008年5月对长江徐六泾进行了逐月调查,采样测定了长江溶存N2O的浓度并选择合适的模型估算了其释放通量.结果表明,2008年1月长江表层河水中N2O的平均浓度为(22.0±3.5)nmo·lL-1,均处于过饱和状态,平均饱和度为180%±33%,长江向大气释放N2O通量平均为(13.7±14.6)μmol·m-·2d-1.冬季长江溶存N2O的分布规律为下游溶存N2O浓度高于中游,支流及湖泊高于干流.长江徐六泾段河水中N2O全年平均浓度为(19.4±7.3)nmol·L-1,呈现明显季节变化特征.长江徐六泾段河水中N2O平均释放通量为(43.9±24.9)μmol·m-2·d-1,夏季最高可达80.7μmol·m-·2d-1.初步估算出长江每年向大气释放N2O-N的量为12.0Gg·a-1,约占整个中国N2O排放量的1.1%.而长江输入东、黄海N2O-N的年通量为0.5Gg·a-1,对长江口及其邻近海域N2O分布及氮的生物地球化学循环有重要影响.     

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.     

影响森林土壤N2O排放和CH4吸收的主要因素

利用正交试验设计法对长白山阔叶红松林土壤进行培养试验,考察了温度、水分、pH、NH^ 4及NO3^-对森林土壤N2O排放和CH4吸收的影响。结果表明：在本试验设计的因素、水平条件下,pH和温度对N2O排放速率和CH4氧化速率的影响是显著的。N2O排放速率和CH4吸收速率分别与5因素进行多元回归的结果显示：二者均与土壤pH和温度呈显著正相关关系。并且,在本实验条件下,N2O排放速率与CH4吸收速率间呈显著线性正相关关系。     

黄河三角洲潮滩湿地系统二甲基硫排放通量的时空变化

为了探讨黄河三角洲潮滩湿地系统二甲基硫(dimethylsulfide,DMS)排放的时空变化和主要影响因子,利用静态箱法监测了黄河三角洲高潮滩、中潮滩和低潮滩DMS通量和环境因子的年际变化.结果表明,从全年来看,黄河三角洲潮滩湿地系统是DMS的释放源,高潮滩、中潮滩和低潮滩释放DMS的通量范围依次为0.043~0.59μg·m~(-2)·h~(-1)、0.18~1.90μg·m~(-2)·h~(-1)和0.88~5.80μg·m~(-2)·h~(-1),均值依次为0.33μg·m~(-2)·h~(-1)、0.95μg·m~(-2)·h~(-1)和2.18μg·m~(-2)·h~(-1).黄河三角洲潮滩湿地DMS的释放通量具有明显的时空变化,其排放主要集中在植物生长季.潮滩湿地间DMS的排放通量差异显著(p0.05),表现为低潮滩中潮滩高潮滩,这种时空变化可能与季节、植被、环境因子、土壤基质等的空间变化有关.DMS的排放受到多种因素的影响,在高潮滩,0 cm地温对DMS排放通量影响显著;在低潮滩,0~5 cm土壤体积含水量对DMS排放通量影响显著,而在中潮滩则没有发现显著的影响因子.该研究成果可以为进一步研究黄河三角洲湿地硫循环及其对大气环境的影响提供基础数据.     

Effects of cultivation on N2O emission and seasonal quantitative variations of related microbes in a temperate grassland soil

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｎｉｔｒｏｕｓｏｘｉｄｅ (Ｎ2 Ｏ)ｉｓａｖｅｒｙｒａｄｉｏａｃｔｉｖｅｌｙａｃｔｉｖｅｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｇａｓ,ａｌｓｏｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｎｇｔｏｔｈｅｄｅｐｌｅｔｉｏｎｏｆｏｚｏｎｅｌａｙｅｒｏｆｓｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｅ .ＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＮ2 Ｏｍａｉｎｌｙｏｒｉｇｉｎａｔｅｄｆｒｏｍｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ.Ｇｒａｓｓｌａｎｄｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ,ａｃｃｏｕｎ…     

基于价值—风险的黄河上游生态功能区生态分区建设

黄河上游地区生态环境脆弱,水土流失和土地退化等生态环境问题不断威胁着生态系统健康与人居环境质量。为探究黄河上游生态功能区生态环境安全状况,本文基于2000年、2010年和2018年的土地利用数据,借助生态系统服务模型、生态风险模型,定量分析了生态系统服务价值和生态风险指数的时空演变规律,并通过Z-score标准化的方法建设了四类生态分区。结果表明：（1）研究期内,各土地利用类型均发生不同程度变化,其中建设用地由于耕地和草地的转入增加最显著,增长面积为118 km²,增长率为46.36%。（2）研究区总体服务价值变化程度较小,生态系统服务以调节服务为主且草地提供价值最高。高服务价值区主要分布于临夏州西南部和卓尼县等植被覆盖度较高的地区。（3）研究区生态风险水平总体偏低,整体呈现“南北两端高、中间低”的分布特征,其中低、较低生态风险区占总面积的76%以上。（4）四类生态分区均发生了较小的变化,表明生态分区处于较为稳定的发展状态。不同生态分区的空间分布连续性差,其中以高生态系统服务价值—高生态风险区（I）最为典型。通过生态系统服务与生态风险（价值—风险）建设生态分区,可为协调区域人地关系与明确未来发展方向提供理论基础。     

黄河下游开封段引黄灌区小麦中重金属污染特征及健康风险评价

为探究引黄灌区小麦对人体健康的影响,以黄河下游引黄灌区开封段为研究区,对其中水稻乡、柳园口乡、西郊乡和北郊乡的小麦进行采样调查,采用内梅罗综合指数法、健康风险评价模型对研究区小麦重金属污染状况及其对成人和儿童的健康风险进行评价.结果表明,研究区小麦籽粒中Cd、Cr、Pb、Cu、Zn、Ni、Hg平均含量分别为0.034、0.428、0.279、5.363、29.605、0.305和0.003 mg·kg~(-1).除Pb和Zn外,其他重金属均未超出国家食品卫生标准限制值.研究区小麦籽粒中Pb和Zn的污染指数大于1,Cd、Cr、Cu、Ni和Hg的污染指数均小于1,小麦综合污染指数为1.9851,各乡区小麦的综合污染指数介于1.116~1.847之间.非致癌重金属(Pb、Cu、Zn、Hg)对成人和儿童的健康风险指数分别为1.055 8和0.545 0;致癌重金属(Cd、Cr、Ni)对成人和儿童的健康风险指数均值均高于USEPA推荐的最大可接受风险水平1×10-4,可能存在引发癌症的风险.     

宁夏沿黄地区生态环境现状和保护思路

宁夏沿黄地区生态功能重要,但自然生态系统较为脆弱;环境质量总体为全国平均水平,但局部局地环境污染问题突出;部分自然资源具有一定优势,但集约节约利用水平偏低。近年来,沿黄地区生态环境保护工作扎实推进,但受本地自然本底特征和经济社会发展现状的影响,生态建设与环境保护的任务仍然艰巨。我国相关部门应围绕生态建设与修复、环境保护与治理、资源节约集约利用三大领域,统筹谋划、系统治理、协同推进,推动生态环境高水平保护。     

不同灌溉方式旱田土壤N2O排放和氮素淋溶特征

通过野外原位监测试验,利用静态箱-气相色谱法、土壤溶液提取器分别对旱田土壤N₂O排放及氮素淋溶进行2018和2019年连续两年观测.试验设计为DCK （滴灌无肥）、DD （滴灌+N 500kg/hm²）、DG （滴灌+N 1000kg/hm²）、FCK （沟灌无肥）、FD （沟灌+N 500kg/hm²）、FG （沟灌+N 1000kg/hm²）.结果表明,不同施氮量、不同灌溉方式对N₂O排放和氮素淋溶量影响具有极显著差异（P<0.01）.N₂O排放量随施氮量的增加而增加,滴灌与沟灌相比可有效降低N₂O排放,2018和2019年FCK、FD、FG的N₂O累积排放量分别为2,23.79,45.73kg/hm²和2.08,6.23,13.93kg/hm²,而DCK、DD、DG分别降低了35%、80.9%、75.6%和26.7%、66.4%、21.5%.2018和2019年旱田土壤氮素淋溶量均表现为：滴灌<沟灌,80cm深度土壤溶液氮素淋溶量<40cm.2018和2019年相同施氮量下滴灌与沟灌相比,在40cm和80cm分别能减少氮素淋溶量36.95%~63.10%和54.93%~87.92%.主成分分析结果表明,影响N₂O排放的主要环境因子为土壤NO₃^--N含量和降水频率,相关系数分别为0.689、0.596;影响氮素淋溶量的主要环境因子为降水频率和灌水频率,相关系数分别为0.697和-0.729.滴灌可有效减少N₂O排放和氮素淋溶量,在提高肥料利用率的同时可减轻环境污染.     

近60年黄河流域典型区域气温突变与变暖停滞研究

以黄河流域典型区域-黄河流域内蒙古段为研究区,采用1951~2012年62年气温区域平均数据,应用M-K检验等方法对研究区区域平均最高气温、平均气温、平均最低气温突变前后变化及气温突变后变暖停滞特征进行了分析.结果表明：年（季）平均最低气温首先发生突变（1977~1987年）,平均气温次之（1978~1993年）,平均最高气温最晚（1978~1994年）,平均最高气温与平均气温秋、冬季发生突变时间一样;年内突变早晚顺序为冬季最早（1977~1978）,夏季最晚（1987~1994）.冬季比夏季、平均最高气温比平均最低气温变化更剧烈.平均最低气温（0.231~0.604℃/10a）对升温贡献较大.各类气温年（季）突变后在1997~2007年间先后发生变暖停滞现象,春季和冬季首先发生变暖停滞,秋季较晚,夏季未停滞,年气温最晚（2007年）,大部分年（季）气温要素变暖停滞晚于全球变暖停滞时间（1998年）.年际气温突变后到停滞前平均最高气温的升温速率相对最慢,而其停滞后降温速率反而最快,平均最低气温与其相反,初步说明平均最低气温对升温反应较为明显,平均最高气温对降温反应较为明显.季节中,突变后到气温停滞前,春季平均最高气温增长速率最快;气温停滞后,春季最低气温下降速率最快（-0.324℃/a¹）.     

黄河三角洲新生湿地土壤碳氮磷分布及其生态化学计量学意义

河口湿地是连接陆地生态系统和海洋生态系统的纽带。土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)元素是湿地生态系统营养水平的重要指示物,显著影响湿地生态系统的生产力。本文研究了黄河三角洲新生湿地不同植被下土壤C、N、P的分布特征和生态化学计量特征。结果表明,1)黄河三角洲新生湿地C、N、P含量分别为1.2~8.4、0.2~0.8、0.4~0.6g/kg,平均值分别为3.5、0.4、0.5g/kg;土壤表层的C、N、P含量显著高于亚表层。2)黄河三角洲新生湿地C/N、C/P、N/P比值分别为4.62~12.67、2.02~16.39、0.22~1.53,平均值分别为8.77、6.81、0.77。土壤C/N、C/P、N/P比值随土壤剖面深度向下递减,不同植被土壤之间的C/N、C/P、N/P比值有所不同。土壤生态化学计量比值显示黄河三角洲新生湿地土壤有机质分解快,氮的矿化度高。因此,提高该地区土壤有机质的归还,同时适当增加氮肥使用成为湿地生态恢复的优先选项。     

黄河流域河水氮污染分析

通过对黄河水系干、支流1980－1990－1997－1999年河水氮污染水质监测数据进行分析，发现：（1）自流域上游至下游，各主要支流河水氮污染有增加的趋势，造成干流河水氮污染沿程亦呈增加的趋势；（2）点污染对黄河干、支流河水氮污染的贡献较大，但在1990－1997年间，流域河水氮污染的点源／面源之比有降低的趋势，干流潼关站河水中总氮的点源与面源之比由1990年的2．7降至1997年的1．8；（3）黄河干、支流河水氨氮、总氮的含量在1980－1990－1997－1999年间存在明显的加速上升趋势，主要是由流域废污水排放量和氮肥施用量的增加所致。