长三角地区土壤中有机氯农药残留量及其分布特征

为了解长三角地区的有机氯农药的残留状况及空间分布特征,本研究选取南京、上海、吴江以及启东作为试验区域,采用加速溶剂萃取技术(ASE)和EPA 8081a-有机氯气相色谱法对该区域34个采样点的土壤样品进行检测.结果表明,该区域普遍检测出有机氯农药的残留,且表层土壤为主要残留层,随着深度增加,有机氯农药的残留量逐渐减少.表层土壤中,∑OCPs残留量介于ND—157.66μg·kg~(-1)之间.其中DDTs的检出率为91%,残留范围为ND—119.85μg·kg~(-1),均值为7.6μg·kg~(-1),占∑OCPs的81%.HCHs和六氯苯的检出率分别为60%、44%,残留范围分别为ND—15.79μg·kg~(-1)、ND—22.02μg·kg~(-1).有机氯农药类别中主要的残留物为p,p'-DDE,占OCPs残留总量的45%以上,(DDD+DDE)/DDTs0.5的样点约占样点数的88%.受试点均未检测到七氯、艾氏剂、环氧七氯、氯丹、狄氏剂、异狄氏剂等组分.对于农业区不同利用类型区域,表层土壤中∑OCPs残留均值为:农业区树林、水果林(5.37μg·kg~(-1))农业区菜地(3.93μg·kg~(-1))农业区农田(2.98μg·kg~(-1))农业区稻田(2.48μg·kg~(-1)).对于不同功能区表层土壤中∑OCPs残留均值为:江滩沉积物(37.92μg·kg~(-1))农业区(7.99μg·kg~(-1))工业区(5.03μg·kg~(-1)).本次调查对该地区的污染水平做出初步评价,所得数据可为该地区的生态环境建设及生态风险评价提供理论依据.     

改性生物炭对小白菜生长和磷素吸收的影响

华南地区蔬菜地土壤磷极易被固定,磷的生物有效性极低。生物炭作为一种土壤改良剂,能够改善土壤的理化性质,提高磷的生物有效性,促进植物磷素吸收和生长。采用田间小区试验,设置5个改性生物炭施用水平:F0(0)、F1(2 250kg·hm~(-2))、F2(4 500 kg·hm~(-2))、F3(6 750 kg·hm~(-2))、F4(11 250 kg·hm~(-2)),研究改性生物炭对小白菜生长和磷素吸收的影响,以期为改性生物炭在蔬菜保质保量生产上的应用提供理论依据。结果表明:在施用改性生物炭处理中,土壤有机质含量均呈增加趋势,增加幅度为3.28%～17.98%,仅F4(11 250kg·hm~(-2))处理与其他处理相比差异达显著水平(F=4.28,P=0.028);改性生物炭可以提高小白菜产量,提高幅度为6.92%～32.04%;改性生物炭的施用可以降低硝酸盐含量,与对照相比,F2(4 500 kg·hm~(-2))和F3(6 750 kg·hm~(-2))处理小白菜硝酸盐含量显著降低,分别降低幅度14.86%和9.92%;改性生物炭的施用可以提高维生素C和可溶性糖含量,提高小白菜的吸磷量,其中F3(6 750 kg·hm~(-2))和F4(11 250 kg·hm~(-2))处理提高幅度最大,且与对照差异显著(F=11.71,P=0.001)。总体而言,改性生物炭可以提高蔬菜的产量,改善蔬菜品质,提高蔬菜对磷的吸收。     

滇中高原5种森林类型凋落物及营养元素储量研究

森林凋落物在维持森林生态系统正常的物质循环和养分平衡方面起着重要作用,凋落物分解为森林生态系统提供可持续利用的养分。研究滇中高原森林凋落物现存量及分解过程,掌握其凋落物营养元素的含量和储量特征,可为森林生态系统的可持续经营提供依据。以云南玉溪磨盘山华山松(Pinus armandii)林、云南松(Pinus yunnanensis)林、高山栎(Quercus semecarpifolia)林、滇油杉(Keteleeria evelyniana)林、常绿阔叶林5种森林类型为研究对象,通过野外调查、室内实验相结合的方法,对滇中高原5类森林凋落物现存量及分解强度、凋落物营养元素含量及储量进行研究。结果表明,(1)磨盘山5类森林凋落物现存量表现为:滇油杉林(30.28 t·hm~(-2))云南松林(29.81 t·hm~(-2))华山松林(25.15 t·hm~(-2))高山栎林(11.92t·hm~(-2))常绿阔叶林(11.91 t·hm~(-2)),其中分解层凋落物量最丰富,占总现存量的40%以上;云南松林和华山松林的新鲜凋落物分解强度高,分解一段时间后分解强度减弱,而常绿阔叶林则与之相反;高山栎和滇油杉凋落物分解强度在不同阶段无显著差异。(2)随凋落物分解程度的加剧,5类森林凋落物中P、N、Zn含量总体呈增大趋势,S、Fe、Na含量逐层增大,Ca、Mg含量逐层减少,K、Mn含量分布无明显规律性。(3)5种森林类型凋落物营养元素总储量表现为:滇油杉林(988.63kg·hm~(-2))华山松林(719.79kg·hm~(-2))云南松林(624.27kg·hm~(-2))高山栎林(308.82kg·hm~(-2))常绿阔叶林(290.41kg·hm~(-2)),凋落物营养元素储量在凋落物下层有明显的积累,其中N、P、K、Al、Fe、Na、Zn在分解层积累,而Ca、Mg、Mn则在半分解层就发生积累。     

有机肥与磷肥配施对滨海盐渍化土壤磷素淋洗风险的影响

针对滨海盐渍化土壤水稻种植过程中出现的磷素淋洗风险,采用田间微区试验,研究了不同用量有机肥和磷肥对滨海盐渍化土壤有效磷含量及磷素淋洗风险的影响。试验设磷肥与有机肥两个因素,3个磷(P_2O_5)水平,分别为P0:无磷,0kg·hm~(-2);P1:低磷,64 kg·hm~(-2);P2:高磷,128 kg·hm~(-2)。3个有机肥(碳)水平,分别为C0:无碳(有机肥0 kg·hm~(-2));C1:低碳,450 kg·hm~(-2)(有机肥1 000 kg·hm~(-2));C2:高碳,900 k·hm~(-2)(有机肥2 000 kg·hm~(-2))。共设7个处理:T1:无磷施用;T2:低磷;T3:高磷;T4:低碳低磷;T5:低碳高磷;T6:高碳低磷;T7:高碳高磷。结果表明,磷肥施用显著提高了土壤剖面中H2O-P、Na HCO3-P含量;低磷低碳处理下0~20 cm土层土壤中磷饱和度(DPS)较低磷处理低,其他土层土壤中磷饱和度无显著变化;而低磷高碳处理可显著提高40~60 cm土层土壤中磷饱和度,高于28.1%的临界饱和度;高磷低碳处理表层土壤有效磷含量为31.8 mg·kg~(-1),对整个剖面土壤中磷饱和度影响不大,磷素淋洗风险较小;而高磷高碳处理在提高表层土壤有效磷含量的同时,显著提高了20~40、40~60 cm土层土壤中磷饱和度,且均高于临界饱和度,导致整个土壤剖面具有很高的磷素淋失风险。在滨海盐渍化土壤水稻种植中,配施450 kg·hm~(-2) C和64 kg·hm~(-2) P_2O_5(碳磷比为15.1)时,磷素淋洗风险较低,而过量施用磷肥和有机肥将导致土壤磷素淋洗,利用效率降低。     

晋北干旱区盐碱地柽柳叶总有机碳与营养元素含量的关系

根据土壤板结程度、地表返盐现象严重程度以及植物生长状况,将晋北干旱区盐碱地划分为相对轻度、中度、重度3个盐碱胁迫等级。以30年生柽柳(Tamarix chinensis Lour.)人工纯林植株为研究对象,通过对不同盐碱胁迫柽柳叶片总有机碳(TOC)以及叶片和0~15 cm表层土壤全N、全P、全K、Na、Mg、Cu、Zn、Fe、Ca等营养元素及土壤CEC含量进行测定,研究晋北干旱区盐碱地柽柳植株体内元素化学计量特征,探讨晋北干旱区盐碱地柽柳叶片和表层土壤营养元素与柽柳叶碳的相关性,探究其叶碳含量的主要限制性营养元素,分析影响柽柳叶碳即植物生长的关键性因素。研究结果表明,(1)p H值在3个等级盐碱胁迫土壤之间无显著差异;Na含量以重度盐碱地最高(1 462.51 mg·kg~(-1)),轻度盐碱地最低(436.67mg·kg~(-1)),差异显著,Na~+含量相差较大导致的盐胁迫是影响柽柳人工林生长的主要环境因子。(2)基于单位质量和单位面积叶TOC含量均以中度盐碱地最高(分别为40.47 kg·kg~(-1)和1.79 kg·m~(-2)),Na含量(2.76 kg·kg~(-1)和0.12 kg·m~(-2))以中度盐碱地最高;基于单位质量的TN(1.95 kg·kg~(-1))和TP(0.27 kg·kg~(-1))含量以轻度盐碱地最高,TK含量(0.70 kg·kg~(-1))以中度盐碱地最高,说明柽柳的生长与体内营养元素密切相关,Na能够在泌盐植物柽柳体内富集,但并不是无限富集,而是存在一个阈值。(3)柽柳叶TOC含量和叶片K、Fe含量呈显著正相关(P0.05),与表层土壤K含量亦呈显著正相关(P0.05),表明这两种元素尤其是K在晋北干旱区盐碱地柽柳叶片形态建成、养分吸收和抗盐碱方面具有重要作用。研究结果可为该地区植被恢复和生态环境改善提供科学依据。     

橡胶林氮肥施用后在土壤中的残留、累积和迁移

氮肥在土壤中的残留是土壤氮库的重要补充,对于维持土壤氮水平和保证作物高产具有重要作用。目前人们对热带季风气候下橡胶林氮肥施用后的残留特征了解还很少。利用微区试验结合~(15)N示踪技术,研究了橡胶林酸性砖红壤中不同施氮水平下(0、100、200和400 kg·hm~(-2))氮肥的残留、累积和迁移。结果表明,不同施氮水平下肥料氮当年根层土壤(0-100cm)残留量为23.36-109.36 kg·hm~(-2),残留率为23.36%-31.85%,施氮量的升高显著增加了肥料氮的残留量;2年后,不同施氮水平下肥料氮根层土壤残留量仅20.45-41.78 kg·hm~(-2),残留率10.45%-20.45%,施氮量的增加显著降低了肥料氮残留率;试验第1年(枯水年),不同施氮水平下土壤硝态氮主要在根层土壤累积(24.61-172.47 kg·hm~(-2)),而淋洗迁移到深层土壤(100-200 cm)的硝态氮不多(13.89-51.66 kg·hm~(-2))。根层土壤硝态氮累积量与施氮量呈极显著正相关关系;试验第2年(丰水年),不同处理的根层土壤硝态氮累积很少(仅5.39-22.95 kg·hm~(-2))。3个氮肥处理的硝态氮均不同程度地迁移、淋洗到深层土壤,达53.36-201.42 kg·hm~(-2)。深层土壤中的硝态氮累积量与施氮量呈极显著正相关关系。综上,橡胶林氮肥施用后的土壤残留率较低,施氮量是影响橡胶林土壤硝态氮累积、迁移的重要因素。     

内蒙古大青山4种典型植被类型生态系统服务权衡与协同

分析生物多样性、土壤肥力、水源涵养、固碳能力等4种生态系统服务间的权衡与协同关系,从而为大青山植被合理经营提供理论依据。以内蒙古大青山白桦(Betula platyphylla)天然次生林、华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林、虎榛子(Ostryopsis davidiana)天然灌丛和天然草地等4种植被类型为研究对象,利用均方根偏差(RMSD)对区域生态系统服务的权衡与协同关系进行了研究,并对各生态系统服务的贡献进行了分析。结果表明,4种植被类型生物多样性为:白桦天然次生林(2.81)虎榛子天然灌丛(1.84)华北落叶松人工林(1.80)天然草地(1.78);土壤肥力为:白桦天然次生林(71.14 g·kg~(-1))华北落叶松人工林(57.01 g·kg~(-1))虎榛子天然灌丛(52.50 g·kg~(-1))天然草地(35.58 g·kg~(-1));水源涵养为:白桦天然次生林(618.42 t·hm~(-2))华北落叶松人工林(603.30 t·hm~(-2))虎榛子天然灌丛(573.85 t·hm~(-2))天然草地(561.02 t·hm~(-2));固碳能力为:华北落叶松人工林(468.92 t·hm~(-2))虎榛子天然灌丛(415.31 t·hm~(-2))白桦天然次生林(291.97 t·hm~(-2))天然草地(129.37 t·hm~(-2))。4种植被类型生态系统服务之间均属于权衡关系,其中白桦天然次生林的生物多样性分别与水源涵养、土壤肥力和固碳能力呈中等程度的权衡(ERMSD=0.149、0.159、0.145),表现为水源涵养具有较高的收益。华北落叶松人工林的固碳能力与生物多样性、水源涵养和土壤肥力呈较高程度的权衡(ERMSD=0.214、0.183、0.184),表现为固碳能力具有较高的收益。各植被类型的4种生态系统服务存在一定差异,白桦天然次生林的水源涵养能力强于其他生态系统服务,华北落叶松人工林的固碳能力占重要地位。由此可知,适当调整经营措施,提高人工林的生物多样性,同时注重改善天然林的固碳能力,可维持内蒙古大青山森林生态系统服务的平衡发展。     

不同林分密度油松天然林土壤理化性质及微生物量碳氮特征研究

为应对天然林退化和天然林生态系统的经营问题,探究以林分密度为调节因子的森林土壤响应,在关帝山林区油松(Pinus tabulaeformis)天然林区开展探索研究,通过样地调查及土壤采样分析,对不同林分密度(725-1 375 plant·hm~(-2))森林土壤理化性质及微生物碳氮特征规律进行分析研究,探明土壤属性对林分密度变化的响应机制,为森林质量精准提升及森林生态系统可持续经营提供理论依据。结果表明,(1)林分密度的变化间接影响土壤含水量(18.27%-34.27%)、容重(0.87-1.10 g·cm~(-3))、pH(6.86-7.13),总碳(15.26-29.44 g·kg~(-1))、全氮(0.92-2.14 g·kg~(-1))、全磷(0.20-0.30 g·kg~(-1))、微生物量碳(760.56-1 808.73mg·kg~(-1))、微生物量氮含量(134.84-257.59mg·kg~(-1)),除容重、pH值、全磷含量外,其他指标现随密度变化均呈先增后减的变化规律。(2)土壤属性指标垂直分布规律:土壤含水量、总碳、全氮、全磷、微生物量碳、微生物量氮含量随土层深度增加而下降,土壤容重和pH值却呈相反趋势;林分密度不改变总体格局,但随林分密度的变化,土壤垂直分异程度在中密度林分中(975-1 175 plant·hm~(-2))最小,更为均一稳定。(3)当油松天然林林分密度适中时,0-30cm深度的土壤水分、总碳、全氮、全磷、微生物量碳、微生物量氮含量保持在较高水平。综上,认为研究地区油松天然林适宜的保留密度为975-1 175 plant·hm~(-2)。     

我国水稻生产中农药过量施用研究:基于社会和私人利益最大化的视角

农业生产中施用农药有助于节约劳动投入、抑制农作物病虫害和提高农业生产经济效益;然而过量施用农药,不但有损使用者健康,而且会危害食品安全,污染生态环境。从社会和私人利益最大化视角,应用农药环境测算工具、环境影响因子和损害控制模型,将水稻生产中农药过量施用的外部成本映射为对农药使用者、农产品消费者和环境中非靶标生物的危害损失,估算水稻生产中农药的最佳施用成本和过度施用成本。结果表明,当前我国水稻生产中农药过量施用现象较严重,2016年农药施用成本(以1990年不变价格计)为225.3元·hm~(-2),分别是社会和私人最佳施用成本的1.45倍和1.22倍。1990年至今,水稻生产中农药施用的外部成本呈上升趋势,对环境的污染程度逐步加深。1990—2016年,水稻生产中农药外部成本由11.2增长至76.7元·hm~(-2),增长5.8倍,年均增长率高达7.3%。单位面积耕地农药的社会和私人最佳施用成本的数量和增速不一致。2016年农药的社会和私人最佳施用成本分别为155.5和184.0元·hm~(-2),后者比前者提高18.3%;1990—2016年,农药的社会和私人最佳施用成本之间的差距,由11.0增长至28.5元·hm~(-2),增长1.6倍,私人最佳施用成本增速快于社会最佳施用成本。因此,公共部门应合理规制高毒农药产量,发展低毒农药和生物农药,加强农药施用技术培训,推广农作物病虫害社会化防控,着重调和社会与私人利益最大化时农药施用成本不一致问题,并大力倡导有害生物综合防控或物理防治措施,从源头控制化学农药过量施用。     

某地区两个燃煤电厂周边农田土壤中多环芳烃污染特征及生态安全评价

为了解与评价同一地区2个燃煤电厂(A和B)周边农田土壤多环芳烃的污染状况,按照点源扇形布点原则,在电厂周边常年主导上下风向1500 m范围内布点,在远离电厂10 km以上的常年主导风向的上风向设置对照点,参照《土壤环境监测技术规范》(HJ/T 166-2004)共采集33个农田土壤样品.取经过处理的样品5.00 g,用乙腈超声提取、浓缩后,HPLC法测定15种PAHs的含量.描述其空间分布特征,采用特征污染物分析、环数分析法及聚类分析等方法分析污染来源,运用荷兰分级标准评价法进行生态安全评价.结果显示运行57年的A电厂周边农田土壤中BaP为30.3μg·kg~(-1)(0.668—81.5μg·kg~(-1)),15种PAHs总量为482μg·kg~(-1)(107—1000μg·kg~(-1)),TEQ(BaP)为43.5μg·kg~(-1)(2.27—124μg·kg~(-1)),明显高于运行8年B电厂的7.32μg·kg~(-1)(2.56—15.0μg·kg~(-1))、227μg·kg~(-1)(158—415μg·kg~(-1))和10.3μg·kg~(-1)(3.90—20.1μg·kg~(-1))以及对照区的9.62μg·kg~(-1)(0.347—23.9μg·kg~(-1))、193μg·kg~(-1)(76.1—329μg·kg~(-1))和12.7μg·kg~(-1)(0.499—31.9μg·kg~(-1)).A电厂周边的常年主导上风向农田土壤样本的BaP和TEQ(BaP)_(15)含量基本维持在对照区水平,下风向的超出对照区水平,最大值均位于1500 m处,超出荷兰土壤质量标准.B电厂周边的常年主导上、下风向农田土壤样本的BaP和TEQ(BaP)_(15)含量与对照区相当,且均不超标.A电厂周边农田土壤中具有致癌风险的7种PAHs占总∑PAHs的41.3%,远高于B电厂的20.7%和对照区的25.8%.A电厂周边农田土壤中33.3%的PAHs点位处于中度污染水平,TEQ(BaP)_(15)高于国内相似污染源,存在亟需关注的生态风险.B电厂周边农田土壤中PAHs整体处于轻微污染水平,TEQ(BaP)_(15)低于生物质电厂.     

北京市房山区农田表观磷平衡分析

农田土壤养分的积累使潜在农业非点源污染负荷增加,为对农田磷素优化管理、水环境质量改善及环境政策制定提供科学依据,通过OECD土壤表观磷素平衡模型,以2001、2003、2005和2007年北京市房山区农田的磷素平衡核算框架和数据库为基础,结合GIS技术对该区域磷素平衡强度进行了分析.结果表明,化肥是房山区农田养分中磷素投入最重要的来源,化肥平均磷投入量随着时间的增加而增大,从2001年的111.34 kg·hm~(-2)增加到2007年的407.42 kg·hm~(-2),局部地区已远超过华北地区和全国平均水平.房山地区农田磷素输入总量和土壤表观磷平衡总量在2001-2007年表现为先降低后增加,而磷的输出量一直呈下降趋势;平均磷素投入量和平衡强度以较大速率逐年递增.区域表观磷素平衡量具有明显的空间变异特征,2001-2007年房山地区农田磷素盈余趋势表现为南高北低,中部和南部的磷素平衡强度一直在持续增加,特别是东南部和西南部地区增加速度较快.磷素平衡的驱动力的变化是造成磷素平衡空间差异得直接原因,总体表现为种植业驱动型盈余>双驱动型盈余>养殖业驱动型盈余.     

氮沉降增加对贝加尔针茅草原土壤微生物群落结构的影响

土壤微生物是草原土壤生态系统的重要组成部分。为研究氮沉降增加对草原土壤微生物群落结构的影响,以内蒙古贝加尔针茅草原为研究对象,开展连续6年(2010—2015年)模拟氮沉降试验,以N计算,设置:N0(0 kg·hm~(-2))、N50(50kg·hm~(-2))、N100(100 kg·hm~(-2))、N150(150 kg·hm~(-2))和N300(300 kg·hm~(-2))5个处理,采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术测定0~10 cm土壤特征微生物PLFA生物标记数量并探讨土壤微生物群落结构对氮沉降的响应。结果表明:随氮添加量增大,土壤微生物总PLFAs、细菌PLFAs、革兰氏阳性细菌PLFAs、革兰氏阴性细菌PLFAs和放线菌PLFAs含量呈先升高后降低的趋势,均以N100(100 kg·hm~(-2))处理最高。土壤微生物群落PLFA标记的主成分分析显示,不同氮添加下土壤微生物PLFA标记有显著差异。相关分析表明,土壤革兰氏阳性菌、放线菌PLFA含量、G~+/G~-与土壤p H值呈显著负相关,土壤微生物总PLFAs、土壤细菌PLFAs、革兰氏阳性菌PLFAs、革兰氏阴性菌PLFAs、放线菌PLFAs和饱和脂肪酸PLFAs含量均与土壤速效磷含量呈显著正相关。综合研究表明,连续6年氮添加改变了贝加尔针茅草原土壤微生物群落结构,土壤p H值和土壤速效磷含量是驱动这种变化的主要因素。     

螺虫乙酯在柑橘中的残留消减动态

采用乙腈提取、N-丙基乙二胺(PSA)和无水硫酸镁净化、液质联用测定的方法,研究了江苏省苏州市、福建省福州市和重庆市柑橘施用螺虫乙酯农药后的螺虫乙酯母体及代谢产物在柑橘和土壤中的残留消减动力学规律以及最终残留情况。结果表明,螺虫乙酯母体在苏州、福州和重庆柑橘中的消减半衰期分别为6.7~9.6、4.7~9.5和7.8~9.5 d,在土壤中的消减半衰期分别为1.4~2.3、1.3~4.9和2.3~3.6 d。在柑橘中按照最高推荐剂量(有效成分60 mg·kg~(-1))和最高推荐剂量的1.5倍(90 mg·kg~(-1))施用螺虫乙酯,施药2~3次时,收获的柑橘中螺虫乙酯含量均低于最大残留限量MRL值(1.0 mg·kg~(-1))。     

碳、氮添加对高寒草甸植物群落物种多样性和生物量的影响

氮素对青藏高原高寒草甸植物群落结构和生物量的影响尚存争议,而外源碳对青藏高寒草甸植物群落结构和生物量的影响鲜见。该研究在西藏那曲封育草甸开展为期4年的多梯度碳(蔗糖)、氮(尿素)添加试验,探究碳、氮添加对高寒草甸植物群落物种多样性特征、生物量以及群落物种多样性指数与生物量之间的相关关系。结果表明,(1)碳×氮交互作用对高寒草甸植物群落地上生物量有显著增加的作用(P0.05),与对照4年地上部分植物生物量总和(549.1 g·m~(-2))相比,在N100 kg·hm~(-2)、C60kg·hm~(-2)、C120 kg·hm~(-2)添加处理下,4年地上部分植物生物量总和增加到了747.5、692.6、730.4g·m~(-2)。其中N100 kg·hm~(-2)、C60kg·hm~(-2)×N 50 kg·hm~(-2)×C 60 kg·hm~(-2)×N100 kg·hm~(-2)、C 60 kg·hm~(-2)×N 100kg·hm~(-2)和C 120kg·hm~(-2)×N 100 kg·hm~(-2)添加处理对高寒草甸植物群落地上生物量的影响不显著。(2)4年碳、氮添加研究结果显示,碳、氮分别添加以及碳氮交互作用对高寒草甸植物群落物种多样性没有显著影响。(3)地上植物群落生物量与群落物种多样性指数之间从2011到2014年均没有显著的相关关系。4年地上部分植物生物量总和与4年总体植物群落物种多样性指数之间有显著的负相关关系(P0.01),但相关性较为微弱(r~2=0.159)。     

添加秸秆生物质炭对酸化茶园土壤N_2O和CO_2排放的短期影响研究

为明确秸秆生物质炭对酸化茶园土壤改良及温室气体排放的影响,采用室内培养试验方法,研究了小麦秸秆生物质炭添加(对照CK:0 g·kg~(-1);低生物质炭B1:8 g·kg~(-1);中生物质炭B2:24 g·kg~(-1);高生物质炭B3:48 g·kg~(-1))对茶园土壤pH值和温室气体排放的影响。结果表明,与对照组CK相比,添加生物质炭显著抑制了酸性茶园土壤N2O的排放(P=0.000),但抑制效应并未随生物质炭添加量的增加而加强,培养期间各处理N2O累积排放量分别为:CK 2.366 mg·kg~(-1),B1 0.444mg·kg~(-1),B2 0.142 mg·kg~(-1),B3 0.207 mg·kg~(-1)。低生物质炭(8 g·kg~(-1))和中生物质炭(24 g·kg~(-1))处理的综合增温潜势(GWP)分别比对照组CK降低了33.45%和25.77%,而高生物质炭处理(48 g·kg~(-1))与对照处理差异不显著。这表明施用中低量生物质炭更有利于茶园土壤的固碳减排。此外,生物质炭显著提高了酸化茶园土壤p H值,生物质炭添加比例越大,p H值越高,故施用作物秸秆生物质炭有利于酸化土壤改良。相关性分析结果表明,土壤N_2O排放与pH值之间呈显著负相关关系,土壤p H值的升高可能是引起N_2O排放量降低的重要原因。     

大兴安岭南段华北落叶松人工林碳储量及分配特征研究

以大兴安岭南段内蒙古赛罕乌拉森林生态系统国家定位观测研究站为研究区,以华北落叶松(Larix prinicipis)人工林为研究对象,采用野外样地实测调查与室内分析相结合的方法对华北落叶松人工林碳储量及分配特征进行了研究。结果表明:不同林龄华北落叶松人工林生态系统碳储量表现为32 a(205.83 t·hm~(-2))28 a(186.38 t·hm~(-2))16 a(155.84 t·hm~(-2));华北落叶松人工林植被层碳储量为9.11~26.73 t·hm~(-2),占总碳储量的5.85%~14.0%,随着林龄的增加而先增加后减少;枯落物层碳储量为0.29~0.40 t·hm~(-2),占总碳储量的0.19%,随着林龄的增加其所占比例趋于稳定;土壤层碳储量表现为为32 a(178.70t·hm~(-2))28 a(159.92 t·hm~(-2))16 a(146.44 t·hm~(-2)),占总碳储量的比例为86.82%~93.96%,随着林龄的增加其所占比例呈递减趋势;不同林龄阶段碳储量均表现为土壤层植被层枯落物层,地下地上;植被层碳储量以乔木层最大(6.85~26.46t·hm~(-2)),占比为75.21%~98.99%,而乔木层碳储量主要分布在树干(2.53~14.98 t·hm~(-2)),占乔木层碳储量的比例为36.93%~56.61%,且随林龄的增加而增加;土壤层碳储量主要集中在0~30 cm土层,占土壤层总碳储量的70.78%~78.82%。研究结果可为华北落叶松人工林经营管理和高效培育提供理论依据。     

不同林龄云南松凋落叶分解及养分归还特征

为探讨不同林龄云南松的凋落叶产量及分解养分归还特征,以云南玉溪磨盘国家森林公园不同林龄(15 a、30 a和45a)云南松为对象,采用样地法及网袋法,经过1 a的定位观测,对云南松凋落叶产量、分解及养分(N、P、K、Ca和Mg)归还特征进行了研究。结果表明:(1)磨盘山地区不同林龄云南松凋落叶产量在11月至翌年1月最大,为1.92～3.30 t·hm~(-2),占全年凋落叶量48.98%～56.44%,而2—4月凋落叶产量最少,仅占全年的8.81%～10.50%;不同林龄年凋落叶产量表现为30 a(5.92 t·hm~(-2))45 a(5.05 t·hm~(-2))15 a(3.29 t·hm~(-2));(2)不同林龄云南松凋落叶在分解1 a内总失质量率表现为30 a(40.82%)15 a(40.41%)45 a(38.06%);随林龄的增加,凋落叶分解半衰期分别为1.11 a(15 a)、1.29 a(30 a)和1.39a(45 a),分解周期分别为4.82 a、5.23 a和5.60 a,分解系数分别为0.40 a~(-1)、0.41 a~(-1)和0.38 a~(-1);(3)凋落叶分解过程中N归还量在各时期均为30 a45 a15 a,并随时间推移呈现出不断增加的趋势,而其他养分元素归还量在分解过程中均呈现出不同的波动情况,N、Ca和Mg归还量均在11月至翌年1月期间达到最大值,P、K则在8—10月期间归还量达到最大;(4)经过1 a的分解,不同林龄所测定的5个养分元素归还总量为45 a(250.75 kg·hm~(-2))30 a(239.64 kg·hm~(-2))15 a(164.17kg·hm~(-2))。     

氮沉降对贝加尔针茅草原土壤酶活性的影响

草原土壤酶作为土壤中最活跃的组分,影响生态系统的物质循环过程,其活性能快速反映氮沉降对土壤环境的变化。以内蒙古贝加尔针茅草原为研究对象,于2010年开始实施模拟氮沉降试验,设置对照(N0,0 kg·hm~(-2)·a~(-1))、低氮(N30,30 kg·hm~(-2)·a~(-1);N50,50 kg·hm~(-2)·a~(-1))、高氮(N100,100 kg·hm~(-2)·a~(-1);N150,150 kg·hm~(-2)·a~(-1);N200,200 kg·hm~(-2)·a~(-1))6种氮处理,研究不同氮沉降水平对贝加尔针茅草原土壤6种酶(脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、多酚氧化酶和蔗糖酶)活性影响。结果表明,0~10 cm土层,与对照相比,氮沉降处理均降低了土壤脲酶(1.32%~24.54%)、过氧化氢酶(10.34%~46.41%)、过氧化物酶(40.54%~271.43%)和蔗糖酶(2.88%~7.31%)活性。同一氮处理水平,不同深度土层的脲酶、酸性磷酸酶、多酚氧化酶和蔗糖酶活性表现为0~10 cm10~20 cm。相关分析表明,土壤含水量、p H、有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮、微生物生物量碳和微生物生物量氮含量与酶活性具有显著相关性(P0.05)。以上结果表明,氮沉降通过改变草原土壤的环境因子,影响土壤酶活性。     

施氮水平对河套灌区套作小麦-玉米土壤微生物量碳、氮的影响研究

通过田间试验研究了河套灌区套作小麦(Triticum aestivum L.)-玉米(Zea mays L.)在不同施氮水平下(小麦N0 0 kg·hm~(-2)、N1 90 kg·hm~(-2)、N2 180 kg·hm~(-2)、N3 270 kg·hm~(-2);玉米N0 0 kg·hm~(-2)、N1 135 kg·hm~(-2)、N2 270 kg·hm~(-2)、N3 405 kg·hm~(-2))土壤微生物量碳、氮的变化规律,为农业生产中定量施氮提供有益的生物参数和指标。结果表明:小麦全生育期内土壤微生物量氮、碳含量呈现出"升-降-升"趋势,抽穗期土壤微生物量氮达到最大值,灌浆期的下降幅度最大,土壤中的养分被小麦大量吸收消耗,此时微生物矿化出一部分微生物量氮以供作物吸收利用,土壤微生物量含量大幅下降。玉米土壤微生物量氮、碳含量随生育期进程推进而先增加后降低,在抽雄期出现峰值,土壤中的有效养分充足,同时,根系代谢活动旺盛,分泌物增多,使微生物代谢加快,为微生物的生长和繁殖提供了充足的营养环境。套作小麦-玉米土壤微生物量碳、氮含量均随着施氮水平的升高呈现出先增加后降低的趋势,在N2(小麦180 kg·hm~(-2)、玉米270 kg·hm~(-2))水平下,土壤微生物量碳、氮含量最高。N2处理的小麦微生物量碳较N0增加了53.7%,微生物量氮则是N0的3.29倍;N2处理的玉米微生物量碳、氮分别是N0的2.61、5.38倍。回归分析表明,土壤微生物量与施氮量之间表现为显著的二次型回归关系,适宜的氮肥施用量对微生物量碳、氮的负效应较低;根据边际分析及综合土壤微生物量碳、氮,推荐小麦最佳施肥量为165.9~187.5 kg·hm~(-2),玉米最佳施肥量为227.5~287.9 kg·hm~(-2)。     

常熟市食物氮足迹的量化及其影响因素研究

随着人口增长、经济发展和居民生活水平的逐渐提高,食物消费结构发生转变,食物源氮消费产生的环境问题不容忽视。以长江三角洲典型县级市常熟市为例,运用实地调研和N-calculator模型相结合的方法计算2000—2016年食物氮足迹及其影响因素。结果表明,2010—2016年常熟市县城居民人均氮足迹为14.68～20.00 kg·人~(-1)·a~(-1),均值为(17.51±1.53) kg·人~(-1)·a~(-1);常熟市农村居民人均食物氮足迹为17.58～24.87 kg·人~(-1)·a~(-1),均值为(20.49±2.55) kg·人~(-1)·a~(-1)。县城居民食物氮足迹以动物源食物氮足迹为主(≥66.42%);农村居民食物氮足迹由2000年以植物源为主(51.90%)转变为2016年以动物源为主(62.40%)。2016年常熟市食物消费氮代价为7.64 kg·kg~(-1),比2000年下降24.65%,低于国家食物消费氮代价(9.90 kg·kg~(-1)),高于北京市水平(2.50 kg·kg~(-1))。食物消费结构、人均GDP、人均可支配收入和城镇化率是影响食物氮足迹的主要因素。该研究可为城市的可持续发展和生态环境改善提供依据。