川中丘陵地区冬水田甲烷排放特征研究

以川中丘陵地区典型冬水田为对象,设置了有水稻常规施肥(RF)、无水稻常规施肥(NP)、有水稻无氮肥(NN)3种处理,以静态暗箱-气相色谱法对甲烷(CH_4)排放进行了原位观测.结果表明,RF、NP和NN处理下CH_4排放通量分别为-0.0042~18.29、0.03~16.78和0.10~26.76mg·m~(-2)·h~(-1),平均排放通量分别为10.22、4.25和14.15 mg·m~(-2)·h~(-1)(以每平方米每小时消耗/产生的C量(mg)计),水稻生长季是主要排放期,但休闲季CH_4排放量仍占全年CH_4总排放量的14%.没有水稻处理的CH_4排放量显著低于有水稻处理(p0.01);而不施氮肥处理的CH_4排放量显著高于施肥处理(p0.01).CH_4排放通量与5 cm深土壤温度呈显著正相关(p0.01),随着温度的升高,甲烷排放量呈指数增加.CH_4排放通量与1~4 cm的稻田水深呈显著负相关(p0.01),随着水深的增加,甲烷的排放呈指数迅速下降;而与4~8 cm的稻田水深无相关性,甲烷的排放也变化缓慢.由此表明,土壤温度和水深在很大程度上调控着CH_4的排放.此外,研究结果也显示将冬水田休闲期改为旱作可减少CH_4排放,对环境有利.     

佛山市冬夏季非甲烷烃污染特征研究

2014年冬季和2015年夏季在佛山市采集了30个非甲烷烃(NMHCs)的样品,定量分析了多种化合物.结果表明,采样期间佛山市冬季和夏季NMHCS的浓度分别为122.30μg·m~(-3)和56.22μg·m~(-3).其中冬季和夏季NMHCs中浓度最高的5个物种由大到小依次为:甲苯(25.12μg·m~(-3))、间/对-二甲苯(13.76μg·m~(-3))、丙烷(9.17μg·m~(-3))、乙苯(7.25μg·m~(-3))、乙烯(6.77μg·m~(-3))和甲苯(6.18μg·m~(-3))、间/对-二甲苯(5.21μg·m~(-3))、邻-二甲苯(4.15μg·m~(-3))、β-蒎烯(3.75μg·m~(-3))、丙烷(3.29μg·m~(-3)).相比2008年,NMHCs有大幅度下降.冬季芳烃、烷烃、烯烃和炔烃所占比例分别为51.20%、34.70%、10.04%和4.05%;夏季芳烃、烷烃、烯烃和炔烃所占比例分别为43.93%、33.99%、19.20%和2.88%.因为NMHCs/NOx的冬、夏季值分别为0.90和1.88,表明采样期间佛山市大气臭氧峰值浓度都是受NMHCs控制,还应继续加强NMHCs的控制.佛山市NMHCs冬季和夏季的丙烯等效浓度和臭氧生成潜势分别为45.09μg·m~(-3)和40.64μg·m~(-3)、392.77μg·m~(-3)和207.77μg·m~(-3).间/对-二甲苯、甲苯和间/对-二甲苯、异戊二烯分别对冬季和夏季的臭氧生成潜势起到很重要的贡献.采样期间佛山市冬季和夏季的苯/甲苯的值为0.15和0.20,表明佛山市冬夏季NMHCs的主要来源是工业过程.相对2008年,本研究中异戊烷不属于佛山市NMHCs中浓度最高的5种污染物,说明佛山市在防止汽油挥发对环境造成影响方面的措施取得了明显成效.     

北偏西大风对北京冬季生物气溶胶的影响

生物气溶胶对大气成云过程、生态系统演化和人体健康都有着重要的影响,目前对生物气溶胶浓度、组成和活性的变化规律认识不足.因此,在2013年1月和2015年1月在北京市清华大学校园内进行了采样和观测,以分析气象条件对生物气溶胶浓度和组成的影响.生物气溶胶浓度用生物气溶胶在线检测器WIBS-4A(waveband integrated bioaerosol sensor)测定,生物气溶胶中细菌群落的组成用16S rDNA测序的方法来测定.结果表明,北京冬季生物气溶胶数浓度范围在2~150 L~(-1).风是影响生物气溶胶的浓度和组成的重要因素.主导风向为北偏西30°,风速大于4 m·s-1的大风天气时,生物气溶胶的数浓度升高1个数量级,生物气溶胶中细菌群落的组成也发生急剧的变化.大风天气过后,生物气溶胶中细菌群落的组成缓慢恢复到大风前的状态.     

麦田O3浓度的长期变化及其对冬小麦干物质和产量损失的估算

近地层臭氧污染及其对作物产量和粮食安全的负面效应已成为国内外广泛关注的焦点之一.利用2014~2016年冬小麦主要生长季期间臭氧浓度和气象因子观测资料,分析了麦田臭氧浓度、AOT40的变化特征.根据Pleijel等2007年修正的气孔导度模型,模拟了冬小麦气孔导度的变化,并与实测值进行对比验证,同时结合通量模型,计算了冬小麦气孔臭氧通量.此外,利用前期课题组建立的模型,估算了臭氧对冬小麦干物质累积和产量的影响.结果表明:臭氧浓度在冬小麦生长季期间从前期到后期逐渐增加,并呈现明显的单峰型日变化特征.从2014~2016年的每年3月1日~5月31日,平均臭氧浓度分别为36.2、37.7和33.6 n L·L~(-1),AOT40值分别为17.08、17.90和11.84μL·(L·h)~(-1).Javis气孔导度模型可以用来模拟本地区冬小麦的气孔导度,模型解释了实测气孔导度81%的变异性.2014~2016年冬小麦气孔臭氧吸收通量分别为9.36、9.32和8.65 mmol·m~(-2).在近3年臭氧浓度平均水平下,近地层臭氧会使冬小麦产量减少18.03%,干物质累积减少19.31%.     

Effects of As on As uptake,speciation, and nutrient uptake by winter wheat （Triticum aestivum L.） under hydroponic conditions

A hydroponic experiment was conducted to investigate the effects of arsenic （As） stress on growth, nutrition and As uptake, and speciation in shoots and roots of winter wheat （Triticum aestivum L.）. Winter wheat has high tolerance to As. Most As is accumulated in the roots, and an As concentration of 4,421 mg/kg was observed at a solution concentration of 20 mg/L As. Arsenic concentrations in roots were approximately 40-100 times greater than those in shoots. Arsenic in winter wheat roots and shoots occurred as both As^3＋ and As^5＋ species, although As^3＋ was the main species in winter wheat tissues. Arsenic significantly decreased the biomass of winter wheat shoots and roots and affected absorption and transport of micro- and macro-elements in winter wheat tissue. Arsenic treatment significantly increased the concentrations of total Magnesium （Mg） and calcium （Ca） in shoots and enhanced the transport of Mg and Ca from roots to shoots but decreased potassium （K）, nitrogen （N）, and phosphorus （P） concentrations in both shoots and roots, particularly the concentration of P. Concentrations of iron, copper, and zinc in winter wheat shoots were negatively related to As rates, with correlation coefficients （R^2） of 0.93, 0.94, and 0.97, respectively.     

秸秆还田下不同追氮量对麦田土壤真菌群落结构和生态网络的影响

秸秆还田和肥料施用是农田土壤养分输入的主要来源,秸秆还田条件下配合适宜的化肥施用量能够在环境友好的前提下为作物生产提供必要的营养.为明确秸秆还田条件下不同追氮量对麦田土壤真菌群落的影响,从土壤生态功能角度评估冬小麦氮肥管理措施的合理性.在秸秆全量还田基施氮肥150 kg·hm^-2基础上,多年定位设置5个追氮量(0、 37.5、 75、 112.5和150 kg·hm^-2)处理,采用实时荧光定量PCR和高通量测序技术分析冬小麦成熟期土壤真菌群落丰度、多样性、结构和生态网络,探讨驱动土壤真菌群落变化的主要土壤理化因子.结果表明,和不追施氮肥和低追氮量处理相比,高追氮量处理增加了土壤全氮和无机氮含量,降低了土壤pH值、全磷、有效磷和速效钾含量.和不追施氮肥处理相比,追氮量37.5～150 kg·hm^-2处理显著增加了土壤真菌群落丰度(P<0.05),而追施氮肥各处理间差异未达显著水平(P>0.05).土壤真菌群落Heip指数和Shannon指数随追氮量的增加逐渐降低,追氮量150 kg·hm^-2     

近20年江苏省气温和降水资源变化对稻麦生产的影响

利用数理统计及非线性回归模型等方法,探求江苏省近20 a气温和降水资源变化对稻麦生产的影响。结果表明:近20 a平均温度(Tavg)、最高温度(Tmax)和最低温度(Tmin)年增加趋势为0.050℃、0.056℃和0.061℃,降水量(Prec)变化不明显。在近年气候变暖下,冬小麦全生育期和营养生长期呈显著缩短趋势(p<0.05),分别年缩短0.41 d和0.70 d,而生殖生长期年显著延长0.32d(p<0.05)。冬小麦营养生长期和全生育期长短与该时段Tavg、Tmax和Tmin呈显著负相关(p<0.05)。水稻生育期长短变化不大,呈现整体向后推移趋势。2000s与1990s相比,冬小麦生育期缩短,而冬小麦和水稻播期均推迟,因此麦-稻换茬时间延长5 d,稻-麦换茬时间减少3 d。近20 a稻麦产量均呈增加趋势,稻麦周年产量每年极显著增加85.5 kg/hm²(p<0.01)。利用非线性模型分析表明,Tavg、Tmax和Tmin每增加1℃稻麦周年单产分别增产0.47%、0.10%和1.92%,主要是因为冬小麦产量增加幅度大于水稻减产幅度。为合理利用气候资源,可考虑推迟冬小麦播种,防止其冬前旺长。选育晚熟耐高温水稻品种,促进水稻生殖生长,提高产量。     

金丁剖面MIS3阶段黄土地层记录的温湿气候特征初步研究

通过对黄土高原中北部金丁镇马兰黄土中磁化率、Rb/Sr、全铁含量(TFe)与化学蚀变指数(CIA)等气候指标测试分析,并结合光释光年代学数据,着重地探讨了金丁剖面黄土地层记录的MIS3阶段气候变化特征。研究表明,金丁剖面MIS3阶段总体气候特征温湿,冷暖气候频繁波动,可进一步划分为5个阶段:51.6~44.9ka B.P.,弱温湿;42.0~39.9ka B.P.,中等温湿;37.4~27.8ka B.P.,相对强温湿;以及44.9~42.0ka B.P.和39.9~37.4ka B.P.两个冷干期。金丁剖面MIS3温湿气候成因机制的初步探讨认为北半球太阳辐射量增加导致的增温作用更直接,而高纬驱动与低纬过程耦合作用机制尚待开展进一步研究工作。     

冬季长江口渔场游泳动物群落种类组成和多样性的年代际变化

根据1991—2011年间3个代表年冬季长江口渔场的调查数据,对该海域游泳动物群落的年代际变化进行了研究。结果表明：1991—2011年,游泳动物种类数总体表现为升高的趋势,其中鱼类的增加幅度较小,甲壳类和头足类的增加幅度较大。以重量和尾数为代表的资源密度指数均表现出先下降后升高的趋势。平均体重先呈现急剧下降然后继续小幅下降的趋势。1991年优势种类数为7种,2001年为9种,2011年为7种,后2个年份和1991年相比,优势种发生了较大的更替。细点圆趾蟹（Ovalipes punctatus）和龙头鱼（Harpadon nehereus）为3个年份的共同优势种。游泳动物的站位平均种类数呈现持续升高趋势,而站位平均丰富度指数、多样度指数和均匀度指数则呈现出先升高再降低的趋势。1991和2001年、1991和2011年之间的平均相异性较高,均超过60%,而2001和2011年之间的平均相异性较低,为36.05%;引起群落差异的主要种类数呈增加的趋势,生态类群也逐渐扩大。游泳动物长度谱呈现逐渐变窄的趋势,主要是由于群落中的生物种类演替、小型鱼类数量增多和大型鱼类的群体年龄结构降低等原因造成的。     

四川冬小麦产量对气候变化的敏感性和脆弱性研究

论文以四川冬小麦种植区1981—2012年88个县的气象观测数据和冬小麦生产数据为基础,采用一元线性回归和逐步回归等方法,评价四川冬小麦产量对单个气候因子及气候变化的敏感性与脆弱性。结果显示：假设冬小麦生育期内平均气温和日较差升高1 ℃、降水量下降100 mm、辐射量下降100 MJ/m²,冬小麦的产量随之发生变化,全生育期降水量下降导致产量敏感的面积最大,占整个研究区域播种总面积的6.5%;而辐射量下降使产量脆弱的面积最大,为2.4%。从各个生育阶段来看,研究区域内冬小麦产量对播种到拔节期辐射量下降表现为敏感和脆弱的面积比例最大,分别占9.4%和7.9%。受到4种气候因子变化的综合影响,产量对冬小麦生育期内气候变化表现为敏感的面积占播种总面积的40.0%,在7个冬麦区均有分布,产量变化为-23.0%~9.5%;产量脆弱的面积占14.0%,主要分布在川西北高原大部及盆西、盆南和川西南的部分区域。