三江平原湿地沉积有机碳密度和碳储量变异分析

论文研究了东北三江平原3类典型湿地共16个沉积物剖面有机碳的分布特征。结果表明,沼泽化草甸、腐殖质沼泽和泥炭沼泽的储碳层厚度分别为11～29、18～58和70～130cm;其有机碳含量(单个剖面平均)分别为29～75、124～348和187～389g/kg(干物质计);有机碳密度(单个剖面平均)分别为31～48、35～59和49～94kg/m³。3类湿地淀积层的有机碳含量和密度都很低且较稳定。由于有机碳含量的差异,不仅3类湿地之间而且同一类型湿地的不同剖面间有机碳密度的差异也十分明显。储碳层厚度及有机碳密度的空间变异性是导致湿地有机碳储量估算不确定性的主要原因。根据研究结果估算,沼泽化草甸、腐殖质沼泽和泥炭沼泽储碳层单位面积碳储量分别约为8×10³、18×10³和72×10³t/km²,其变异系数分别约为40%、49%和34%;“储碳层+1m淀积层”的单位面积碳储量分别约为17×10³、27×10³和83×10³t/km²,其变异系数分别约为16%、39%和27%。表明以“储碳层+1m淀积层”深度来估算碳储量能较合理地反映湿地沉积物有机碳的蓄积特征。结果还表明,以1m作为统计深度将在很大程度上低估湿地的碳储量。     

不同水分梯度下UV-B辐射对2个稻田土壤碳氮转化的影响

UV-B辐射对土壤碳氮转化的影响与土壤物理化学性质有关,为明确土壤水分状态对UV-B辐射的影响,以有机质含量不同的两个水稻土(有机质含量低的记为L,高的记为H)为研究材料,在室内研究了含水量为25%(W1)、50%(W2)和100%(W3)时,UV-B辐射对土壤总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)以及累积净矿化氮量的影响.结果表明:120 h后,与避光(对照,CK)相比,UV-B辐射显著降低了土壤TOC的含量(P0.05);UV-B辐射下,水分从低到高,L土壤的TOC分别降低了9.9%、4.5%和6.3%,H土壤降低了10.9%、5.6%和6.3%.但与对照相比,UV-B辐射却促使土壤DOC增加;且在UV-B辐射下水分为100%的处理中,土壤DOC含量高于25%和50%的处理,120 h时,L土壤的DOC分别增加了21.5%(W1)、9.4(W2)和26.3%(W3),H土壤分别降低了26.7%(W1)、14.2%(W2)和33.8%(W3).与对照相比,UV-B辐射使NH_4~+-N含量有所下降;且在UV-B辐射中,NH_4~+-N含量的变化幅度在不同水分条件下的整体表现为W1W2W3.较对照处理,UV-B辐射促进NO_3~--N的累积,NO_3~--N变化幅度在不同水分条件下的表现为:W1W3W2.24 h后与对照相比,UV-B辐射对土壤累积净矿化氮量有显著影响(P0.05),且UV-B辐射下累积净矿化氮量在不同水分之间差异显著(P0.05).这表明光降解在土壤有机质的稳定中扮演着重要角色,UV-B辐射会加速土壤有机碳的损失,影响土壤矿质态氮的转化,且水分不同,UV-B辐射对土壤碳氮转化的影响存在一定差异.     

三峡小流域水体硝态氮含量变化特征及其影响因素研究

为了解三峡地区典型农业流域水体水质状况以及对流域各影响因素的响应,在2004年和2005年间,对三峡库区内长江一级支流曲溪的水体硝态氮含量进行了连续监测,利用划分子流域的方法,分析了该流域异质景观条件下溪流水硝态氮含量的变化特征.结果表明,该流域溪流水体中硝态氮含量变化在0.4～14.6 mg·L-1之间,且其含量冬季＞秋季＞夏季＞春季,年际之间也存在着一定的差异,随着农业活动对环境影响的日益加剧水体中硝态氮含量还有加大的趋势;在该流域内水体硝态氮含量与不同类型的土地利用之间存在不同程度的相关性;而且流域内地质水文特征等环境因素对水体硝态氮含量有一定的影响,说明在流域尺度上水体硝态氮含量对影响因素的响应是明显的.     

华中地区水旱轮作模式下水稻季施氮肥对油菜季施氮肥土壤N2O排放的影响

设置了水稻季与油菜季均不施用氮肥(N0-0);水稻季施用氮肥150 kg·hm-2(以N计,下同),油菜季不施用氮肥(N150-0);水稻季与油菜季均施用氮肥150 kg·hm-2(N150-150);水稻季不施用氮肥,油菜季施用氮肥150 kg·hm-2(N0-150)4种施肥处理,采用静态箱/气相色谱法对旱作油菜季N_2O的排放进行了原位观测(2016年9月—2017年4月),研究了华中地区水旱轮作模式下水稻季施肥对油菜季土壤N_2O排放的影响.结果表明,油菜季N_2O排放主要集中在施基肥后1周内.N0-0、N150-0、N150-150和N0-150处理N_2O排放通量变化范围分别为-10.81~181.26、-20.48~95.61、-8.87~638.56和-21.76~827.86μg·m-2·h-1,平均排放通量分别为4.58、3.89、21.06和27.24μg·m-2·h-1,N_2O累积排放量分别为0.20、0.17、0.92和1.19 kg·hm-2,施氮肥处理(N150-150和N0-150)N_2O排放量显著高于不施氮肥处理(N0-0、N150-0)(p0.05).N150-150和N0-150处理N_2O排放通量与土壤孔隙充水率(WFPS)具有显著正相关关系(p0.05);N150-150和N0-150处理N_2O排放通量与土壤可溶性有机氮(DON)和无机氮(NO-3-N和NH+4-N)具有显著正相关关系(p0.01).以上结果表明,油菜季N_2O排放与稻季施用氮肥无关,施氮肥对土壤活性氮含量的影响是导致N_2O排放差异的主要原因,而土壤孔隙充水率也是影响油菜季N_2O排放的重要环境因子.     

微塑料添加对橘园土壤有机碳矿化的影响

为探究微塑料污染对土壤有机碳矿化的影响,采集湖北当阳橘园土壤,进行室内有机碳矿化培养,研究添加微塑料和秸秆条件下土壤有机碳矿化特征及酶活性变化.结果表明,秸秆和微塑料混施显著影响了土壤有机碳矿化,但仅添加微塑料对土壤有机碳矿化无显著影响.与单施秸秆相比,低量微塑料与秸秆混施处理（PP1+S）显著促进了有机碳矿化,有机碳累积矿化量增加了8.20%,而中高量微塑料与秸秆混施处理（PP2+S和PP3+S）显著降低了有机碳累积矿化量,其中,高量微塑料与秸秆混施对土壤有机碳矿化抑制最明显,降低了10.13%.添加微塑料显著降低了β-葡萄糖苷酶活性,高量微塑料添加对酶活性的抑制最显著,与对照相比,在第1、6和35 d分别降低了20.52%、43.93%和17.79%;但是,添加秸秆缓解了微塑料输入对土壤β-葡萄糖苷酶活性抑制作用.有机碳矿化速率与DOC、MBC含量和β-葡萄糖苷酶活性均呈显著正相关.     

三峡库区小流域农户氮循环和排放特征

中国农业生产是以农户为单位进行的,农户氮素利用及平衡对农业生产和农村环境有非常重要的影响.本研究选择三峡库区秭归县张家冲小流域,对农户农田氮肥施用量、农户购买的饲料与食物、人畜粪便排放等进行了调查,并对农户氮素循环特征进行了分析.结果表明,根据该流域农户氮素流动的特点,可将其分为养殖型农户、柑橘种植户、茶叶种植户、蔬菜种植户、传统种植户5种类型;其氮素负荷大小顺序为养殖型农户蔬菜种植户柑橘种植户茶叶种植户≈传统种植户,以氮计分别为(363±129)、(355±127)、(345±107)、(152±60)和(151±73)kg.(hm2.a)-1;不同农户农田氮素循环分析表明,单位面积农田氮盈余变化在(102±68)~(303±134)kg.(hm2.a)-1之间,大小顺序为蔬菜种植户柑橘种植户茶叶种植户养殖型农户≈传统种植户,分别为(303±134)、(262±100)、(111±46)、(102±68)和(103±67)kg.(hm2.a)-1;在农户氮负荷中,居民生活排放的氮占28%,农田氮盈余占72%,说明农田是主要的氮污染源,生活污染也是不可忽视的.该地区的养殖型农户、蔬菜种植户和柑橘种植户对水体质量威胁较大,是氮素污染重点防治对象;实地调查农户生产与生活的方法能清晰地明确农业生态系统中氮循环的不同环节和估算循环流量,有利于揭示区域氮素循环特征.     

补贴政策对自然保护区资源保护的作用和局限——以洪湖自然保护区的拆网政策为例

以洪湖湿地自然保护区的拆网政策为例,通过渔民的围网博弈过程,分析补贴在自然保护区自然资源管理过程中的作用。结果显示,由于自然保护区自然资源的公共物品特点,导致自然保护区陷入公地悲剧陷阱。一次性补贴在激励渔民放弃过度围网行为方面起到了重要的作用。但是就长期而言,由于自然保护区的公共物品特征仍然存在,渔民在生产决策过程中仍然有"搭便车"的可能,单纯采用补贴政策不仅不能起到有效的作用,反而会导致过度利用自然资源的行为更多地发生。从博弈分析来看,要完全避免自然保护区的公地悲剧,应当以补贴为基础,结合政府的严格管理,进行其他制度创新,以实现保护的长效激励机制。     

长期施用氮肥对水稻土亚硝酸还原酶基因多样性的影响

以中国科学院桃源农业生态试验站长期定位试验的土壤样品为对象,采用PCR扩增、克隆测序等分子生物学技术,研究长期施氮肥对水稻土亚硝酸还原酶基因nirK、nirS多样性的影响.序列分析结果表明,从水稻土中克隆的系列nirK基因片段与NCBI数据库中未知菌种的nirK基因相似性较高,平均达90.7%;而nirS基因片段与数据库中已知的nirS基因相似度低,平均74.7%.通过Chao1估计值预测,nirK基因在不施肥处理(CK)、施氮肥处理(N)中分别有58±13和49±9个不同的OTUs,而nirS基因在CK处理、N处理中分别有49±10和132±43个不同的OTUs.Chao1预测曲线95%置信区间(95%CIs)显示,氮肥施用显著提高了nirS基因的多样性,而对nirK基因多样性则无显著影响.LIBSHUFF分析比较N、CK处理克隆文库间的差异,结果显示nirK基因处理间群落结构差异p0.022,达到显著水平;而nirS基因处理间的群落结构无显著差异.系统发育分析显示,nirK、nirS基因的系统发育树分别可分为3个及4个大簇.施用氮肥导致nirK、nirS克隆有不同程度的聚集,说明氮肥改变了nirK和nirS基因群落结构,其中氮肥对nirK基因群落结构的影响更大.总体来说,氮肥的施用对水稻土nirK基因群落多样性无显著影响,但明显提高nirS基因群落的多样性;而长期施氮肥使含nirK基因的反硝化菌群落结构发生显著变化,对nirS基因群落结构则无显著影响.     

华中地区种植业生产碳排放驱动因素分析

农业是温室气体排放的第二大人为因素源,探寻农业生产碳排影响因素,对实现农业节能减排有重要意义。以中国粮食主产区华中地区为背景,综合运用IPCC(2006)推荐的方法估算华中地区1994~2013年种植业生产的碳排放量,基于Kaya恒等式、灰色关联模型对华中地区种植业生产的碳排放驱动因素进行识别并探讨主要影响因素的贡献。结果显示:(1)华中地区1994~2013年种植业生产碳排放呈上升趋势,2013年达到了11 257.63万t CO2-eq。其中,河南省、湖北省、湖南省的种植业生产碳排放增幅分别为101.29%、24.88%、21.73%;(2)在过去的20 a中,种植业生产效率、种植业结构、农业劳动力规模对农业生产碳排放具有一定抑制作用,而农业经济发展则促进了种植业生产碳排,具有一定的推动作用;(3)近20 a的农业发展过程中,华中地区种植业生产碳排放最主要的贡献因子是种植业结构,其次是农业从业人口、种植业产值、人均农用物资消耗量。     

冬水田转稻麦轮作对小麦生长季温室气体排放的影响

用静态暗箱-气相色谱法测定了川中丘陵地区典型冬水田(RF)及冬水田转稻麦轮作处理(RW)在小麦生长季的温室气体排放通量,并同步测定了土壤温度、水分和可溶态碳氮含量.结果表明,RW在小麦生长季的CH4、生态系统呼吸CO2和N2O平均排放通量分别为0.05、117.01 mg·m-2·h-1(以C计)和77.19μg·m-2·h-1(以N计),而RF相应通量分别为1.43、7.85 mg·m-2·h-1和-0.61μg·m-2·h-1.RW施氮肥后出现N2O的排放峰,其N2O直接排放系数为1.28%.土壤可溶态有机碳含量与CO2通量之间呈显著正相关关系(r=0.342,p0.01),与CH4、N2O的相关关系不显著;硝态氮、可溶态总氮含量与N2O通量的关系为显著正相关,但与CH4通量呈显著负相关.RF的综合增温潜势(以CO2-eq计,下同)为3.03 Mg·hm-2,大于RW(-1.66 Mg·hm-2),暗示冬水田转稻麦轮作会降低生态系统的综合增温效应.