沙尘气溶胶的跨亚欧大陆传输对东亚地区大气环境的影响

基于全球大气环流模式CAM3.1对2002—2003年模拟的全球沙尘气溶胶分布及其变化的评估,通过去除东亚沙漠(局地源)的敏感性模拟试验来分析北非、阿拉伯和中亚地区沙漠区(外部源)的沙尘气溶胶跨亚欧大陆传输对东亚地区大气沙尘气溶胶的贡献.结果表明,受到大气沙尘气溶胶的跨亚欧大陆传输的影响,东亚以外沙尘源对青藏高原大气贡献率最大,对我国北方干旱半干旱地区大气贡献率最小,对中国南方地区和日韩及邻近的西北太平洋地区大气贡献率基本相当.东亚地区秋(冬)季大气受到东亚以外沙尘源的影响最弱(强).我国北方干旱半干旱地区近地层大气沙尘气溶胶的外源贡献率秋季最小(约5%),冬季最大(约30%).青藏高原冬季60%~80%的近地面大气沙尘气溶胶来自东亚以外的沙漠区,而在秋季则只有约20%~60%.外源对东亚大气沙尘气溶胶柱浓度和对近地面大气沙尘气溶胶的影响具有基本一致的季节特征,但对柱浓度的贡献率一般偏大10%~40%.沙尘气溶胶跨亚欧大陆传输对东亚地区的影响主要集中在2~6 km的自由对流层.随对流层高度的增加东亚各地区外源贡献率均增加.青藏高原地区以年平均对流层沙尘气溶胶外源贡献率62%~81%成为东亚地区最大的影响区域.     

大气臭氧浓度升高对农作物产量的影响

大气O₃浓度升高对农作物产量的影响是评估大气O₃造成农作物减产及经济损失的基础. 分别在北京和广东东莞建立OTC(田间开顶式气室)系统,开展大气O₃对大田冬小麦和水稻的影响研究,在整个生长期对作物进行O₃熏蒸,计算O₃暴露量,获得冬小麦和水稻产量与O₃暴露量之间的响应关系. 结果表明:东莞水稻临界水平(以AOT40计,AOT40为大于40nL/L的小时平均φ(O₃)与40nL/L差值的累计值)为4.95μL/(L·h),而北京冬小麦为2.44μL/(L·h). 根据我国已有农作物O₃暴露量-产量响应关系计算可知,我国水稻和冬小麦的AOT40分别为4.950~9.506和2.280~3.858μL/(L·h),水稻对O₃的敏感性从我国北方到南方呈逐渐增加态势,但冬小麦对O₃敏感性并无明显的地域变化规律. 在大田环境大气φ(O₃)条件下,东莞水稻相对产量损失为2.70%〔AOT40=2.68μL/(L·h)〕,北京冬小麦的相对产量损失为12.85%〔AOT40=6.72μL/(L·h)〕. 我国农作物生长环境多样,作物种类繁多,需要继续开展试验研究来建立本地化O₃暴露量-产量响应关系,用于合理评估区域农作物产量损失.      

开发利用土壤深层水资源的一种有效途径——“以肥调水”的大田试验研究

我国北方冬小麦生育期内干旱少雨,农业水资源紧缺,因此,由汛期降水形成的底墒,特别是土壤深层储藏的水分则成为小麦生长的重要水源之一。在中国气象局固城农业气象试验基地大型人工控制农田水分试验场,进行了提高底墒和土壤深层水分利用率,以肥促根觅水的旱作冬小麦田间试验。试验结果表明,施肥深度在20～40cm范围内,能明显促进冬小麦中、下层根系的生长发育,扩大作物觅取水分和养分的土壤空间,有效地吸收和利用储藏在土壤深层的水分,从而能充分发挥土壤水库的调控作用,提高小麦的产量和水分利用效率。     

长期定位施肥对冬小麦吸收利用氮素的影响

研究不同施肥措施对冬小麦（Triticum aestivum L.）吸收利用氮素的影响,为新形势下制定合理培肥施肥技术,减少氮素流失,提高氮素利用效率提供借鉴。以黄淮海平原国家潮土土壤肥力与肥料效益监测站1990年以来的长期定位施肥土壤为基础,研究长期不施肥（CK）、氮钾配施（NK）、氮磷钾配施（NPK）、氮磷钾配施有机肥（MNPK）、氮磷钾配合秸秆还田（SNPK）5种施肥措施对冬小麦吸收利用氮素的影响。研究结果表明,与CK、NK施肥措施相比,NPK、MNPK、SNPK施肥措施有利于小麦各生育时期各器官对土壤氮素的吸收利用,能显著提高小麦各生育阶段的田间群体数、干物质积累量以及有效穗数,有利于灌浆期、成熟期氮素在茎、叶、鞘、穗等器官的累积。小麦对氮素吸收累积量、氮肥利用率以NPK最大,MNPK/SNPK次之,均极显著（P≤0.01）高于CK和NK;氮素吸收累积量大小依次为NPK〉MNPK〉SNPK〉NK〉CK。施NPK、NPK配施有机肥或秸秆还田的施肥措施均有利于冬小麦在整个生育时期对土壤氮素养分的吸收,提高籽粒产量。     

中国八大湖泊冬季水-气界面CO2通量

采用静态箱-气相色谱法对中国不同地区八个湖泊(洞庭湖、鄱阳湖、巢湖、南四湖、洪泽湖、抚仙湖、洱海、滇池)冬季水体的水-气界面CO2通量进行了24h连续观测。结果表明:冬季洞庭湖、巢湖、洱海和滇池24h均为大气CO2的汇,其通量分别为-23.78、-16.08、-24.38、-17.94mg·m-2·h-1;鄱阳湖、南四湖水体则为大气CO2的源,其通量分别为35.76、27.64mg·m-2·h-1;洪泽湖和抚仙湖在晴天时为大气CO2的汇,夜间或阴天为大气CO2的源,但从24h的平均通量来看,洪泽湖为大气CO2的汇,通量为-26.56mg·m-2·h-1;抚仙湖为大气CO2的源,通量16.01mg·m-2·h-1。     

矿粮复合区土壤-作物系统重金属污染风险性评价

为分析矿区污染农田农作物生产的生态安全性,以焦作市中马村矿区的典型农田为例,对矿区农田土壤及植物中Zn、Cr、Cd、Cu和Pb等重金属的质量分数进行了测定,并对重金属污染风险进行了评价。结果表明,根据重金属的单项污染指数,在矿井水污灌农田（F1样地）土壤中Zn和Cd的质量分数达到中度污染水平,Cr的质量分数达到轻微污染水平,Cu和Pb元素质量分数未达到污染水平。在煤矸石污染农田（F2样地）土壤中Zn、Cr和Cd的质量分数达到轻度污染水平,Cu和Pb元素质量分数未达到污染水平。在矿区公路侧农田（F3样地）土壤中各元素质量分数均未达到污染水平。采用潜在生态风险指数法对土壤重金属污染的生态风险进行评价,F1和F2样地综合生态风险指数分别为239．60和178．42,达到中等水平,F3样地土壤达到轻微生态风险水平。采用单项污染指数和综合污染指数法对小麦（Triticumaestivum）籽粒中重金属风险进行评价,在F1和F2样地中,小麦籽粒中Cu质量分数均未达到污染水平,Pb、Cd和Cr质量分数均达到重度污染水平。Zn质量分数在Fl样地中达到轻度污染水平,在F2样地中达到中度污染水平。在F3样地中,小麦籽粒中Cd和Cu质量分数未达到污染水平,Zn质量分数达到轻度污染水平,Pb、Cr质量分数达到重度污染水平。从综合污染指数评价来看,F1、F2和F33个样地小麦籽粒中重金属污染综合指数均达到重度污染水平。评价结果对科学治理矿区污染土壤,确保矿区农田生态安全、粮食生产安全具有重要意义。     

近10年中国大陆MODIS遥感气溶胶光学厚度特征

应用2001—2010年MODIS大气气溶胶光学厚度(AOD)资料,分析中国550 nm AOD年和季节平均分布。还选取了10个代表性区域,分析AOD变化特征。这些分析建立起了近10年来中国气溶胶光学厚度的气候学特征:中国年平均AOD空间区域分布中心大体呈现两低两高。两低中心位于植被覆盖度高和人烟稀少的(1)黑龙江和内蒙古东北高纬度地区(～0.2);(2)川、滇与青藏高原交界的西南高海拔地区(0.1～0.2)。一个AOD低值带(0.2～0.3)连接这两个低中心,呈东北西南走向跨过中国大陆。在此低值带两侧,各有一片AOD高值中心(～0.8):(1)人口密集和工业化发展带来的大量人为气溶胶形成了一个覆盖了华北、长江流域(从四川盆地,两湖地区到长三角)到华南珠江三角洲相联的大片高AOD中心区域;(2)以沙尘为主的自然气气溶胶造就了西北塔克拉玛干沙漠及周边高AOD区。中国AOD这一两低两高区域分布特征基本保持四季不变,但其中心强度呈现各自区域性季节变化。中国春季AOD高值区的面积最大,其次是夏季,然后是秋季,面积最小的是冬季。南方AOD月变化规律多为双峰型,即3—5和8—9月出现2次高峰,5—7月从南向北先后出现波谷,变化规律与季风响应。北方为单峰型,6—7月为高峰,11到来年2月为低谷。用弱季风年(2002)和强季风年(2003)季风影响区域气象条件和气溶胶数据对比分析表明,大陆AOD的月空间分布和变化与季风气候,以及风速、风向、降水、温度和湿度等的变化有关。     

长三角农田轮作系统氨排放特征、转化机制和减排潜力

为评估长三角农田轮作系统氨排放特征和减排潜力,通过密闭室间歇通气法对典型农田轮作系统的氨排放水平进行同步对比观测,探讨不同条件下的氨排放影响因素和转化机制;通过整理近10年长三角地区农田氨排放实测系数,建立基于本地因子的长三角农田轮作系统氨排放时空分布清单,并获取了不同氨减排路径下的减排效果.结果 表明,常规稻麦轮作模...     

长三角背景地区秋冬季节大气气态总汞含量特征研究

利用Tekran 2537B大气汞分析仪于2009年9月15日～2009年12月17日对上海崇明岛大气气态总汞(TGM)进行了连续监测.监测期间,崇明地区气态总汞的平均含量为2.50 ng·m-3±1.50 ng·m-3,高于北半球背景浓度1.5～1.7 ng·m-3,月均浓度9月<10月<11月<12月.9～12月,崇明地区气态总汞含量的日变化规律为上午08:00～10:00出现峰值,白天气态总汞浓度水平与夜间基本一致.崇明地区气态总汞含量和一氧化碳含量具有较好的相关性,表明崇明地区大气汞主要来自火电厂和工业锅炉的燃煤排放.从风向和后向轨迹模型分析的结果来看,崇明岛的大气汞主要来自西部的大陆地区,尤其是位于崇明西北部的江苏、山东等地.9月和10月盛行来自海面的东风,因而气态总汞含量较低,11月和12月盛行来自大陆工业区的西北风,导致崇明气态总汞含量较高.     

施用生物炭对麦田土壤细菌群落多样性和冬小麦生长的影响

通过长期田间定位试验研究土壤细菌群落的多样性及作物生长对施用生物炭的响应,为生物炭在农田中的合理应用提供科学依据.以冬小麦为研究对象,设置生物炭施加量为0(B0对照)、 5(B1)、 10(B2)和20 t·hm^-2(B3)这4个处理,结合Illumina MiSeq高通量测序技术探究不同生物炭施用量对冬小麦扬花期和成熟期土壤理化性质、土壤细菌群落多样性和作物生长的影响.结果表明,土壤含水量、 pH值、土壤有机碳、全氮、硝态氮含量、冬小麦生物量、氮吸收和产量随着生物炭施用量的增加均表现出增加趋势.高通量测序结果得出B2处理显著降低了扬花期细菌群落α多样性;土壤细菌群落组成对不同施用量的生物炭和物候期的总体响应在分类上一致,本研究以变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和放线菌门(Actinobacteria)为优势菌门(相对丰度>5%),酸杆菌门的相对丰度下降,但随着生物炭的施用,变形菌门和浮霉菌门的相对丰度增加.冗余分析、共现...