Management plan for an alkali sink and its endangered plantCordylanthus palmatus

Cordylanthus palmatus is a hemiparasitic annual of the family Scrophulareacae. It is on both the federal and state lists of endangered species. Only four widely separated populations remain, all of them in alkali sinks, where the plant thrives in saline-sodic soils. The largest population is at Springtown, Alameda County, California. This article reports on efforts to develop a management plan for both the plant and the alkali sink ecosystem. The plan is based on: (1) characterization of hydrology, soils and geomorphology of the site; (2) characterization of the land use impacts to the site; (3) analysis of plant distribution in relation to gradients of elevation and soil chemistry; (4) studies on water potential and water stress inCordylanthus palmatus and associated species. On the basis of this plan, both the State of California and private groups are cooperating to create, restore, and manage a preserve in the Springtown Alkali Sink.     

INFLUENCE OF AGRICULTURAL PRACTICES ON WATER QUALITY IN NEBRASKA: A SURVEY OF STREAMS,GROUNDWATER, AND PRECIPITATION1

ABSTRACT Rainfall, stream flow and groundwater have been sampled systematically throughout Nebraska since 1970 and analyzed for mineral N and P and the character of any sediments contained. Fallout N and P in rainfall ranges from 5–14 pounds N and 1 pounds P/A/yr, increasing from west to east across the state with increasing rainfall. The amount of NH4-N is essentially double that of NO₃-N. The mean concentration of 2ppm N in rainfall is four times the mean N concentration of streams, demonstrating a substantial depolluting action of soils and growing crops. Where nutrient levels of streams are elevated, cause can usually be traced especially to industrial, sewage or livestock waste intrusion and not to crop production practices. The only significant quantity of nutrient N and P induced by cultivation is that accompanying sediments from eroded fields. The P content of Nebraska groundwater has remained essentially constant during the past 10 years while average NO₃-N has increased slightly, a period during which farmer fertilizer use quadrupled. During the same time, irrigation acreage has increased by 50%, livestock numbers by 30%, with corresponding growth in human population and attendant industries. Indications are that irrigation practice has contributed more than any other factor to the small increase in groundwater NO3-N recorded. Individual cases do exist where groundwater NO₃-N has increased substantially, especially in areas of intensive irrigation agriculture on very sandy soils and elsewhere with irrigation development in the proximity of ancient NO₃-N deposits in mantlerock above the water table.     

基于MODIS GPP/NPP数据的三江源地区草地生态系统碳储量及碳汇量时空变化研究

陆地生态系统碳循环研究是全球变化与地球科学研究领域的前沿与热点问题,准确地评估陆地生态系统碳储量和碳汇量是估算未来大气 CO2浓度,预测气候变化及其对陆地生态系统影响的关键。已有相关研究多集中于对区域生态系统碳储量和碳汇量的量的估算,而缺乏针对时间尺度上的变化过程的分析,以及对变化特征空间差异性的分析。本研究基于MODIS NPP数据,结合土地利用数据及土壤有机碳密度分布数据,对三江源地区2000─2010年草地生态系统碳储量时空变化特征进行了分析,同时,基于MODIS GPP数据及China FLUX和America FLUX数据,建立草地生态系统呼吸估算模型,对其碳汇量的时空变化特征进行了分析,以期明确该地区的碳储存能力及其变化过程,为该区域草地生态系统保护和管理提供科学依据。研究结果表明：（1）三江源地区草地生态系统总碳储量为53.38×108 t,平均碳密度为14.94 kg·m-2（以C计）。土壤和植被碳储量分别为53.07×108 t和0.31×108 t,平均碳密度分别为14.85 kg·m-2和86.77 g·m-2。（2）近10多年来,三江源地区草地生态系统多年平均碳汇量为0.4×108 t,单位面积平均碳汇量为86.80 g·m-2·a-1（以C计）,表明该地区草地生态体统是一个碳汇。（3）2000年以来,三江源地区草地生态系统总碳储量及总碳汇量均呈波动增加趋势,碳汇功能有所增强。（4）三江源地区草地生态系统碳储量及碳汇量的空间分布格局及其变化趋势的空间分布均呈现明显的空间差异性。（5）MODIS GPP/NPP数据能够支撑较大尺度草地生态系统碳储量及碳汇量格局与变化趋势分析,较传统方法更为便捷高效。     

降雨对城市草坪温室气体源汇效应的影响

利用静态箱法研究了夏季降雨对上海市城市草坪温室气体排放的影响,结果表明,晴天上海市城市草坪是N_2O和CO_2的源,CH_4的汇;降雨会削弱N_2O和CO_2排放,使得草坪由CH_4的汇转变为排放源。N_2O通量在晴天和雨后分别为1.37±3.47和1.06±2.67μmol/(m2·h),CO_2通量在晴天和雨后分别为13.33±8.59和6.46±2.61mmol/(m~2·h),CH_4通量在晴天和降雨后分别为-0.08±3.77和0.22±6.27μmol/(m~2·h)。明暗箱对比实验显示,草坪生态系统能有效缓解土壤对大气N_2O和CO_2的贡献。N_2O和CO_2通量与光合有效辐射和温度呈显著负相关(p0.01),CH_4和二者相关性不显著。降雨通过降低光合作用和温度,间接削弱城市草坪CO_2和N_2O的排放。降雨可能通过提高含水率抑制城市草坪对CH_4的吸收,促进其排放。     

热沉技术在高低温低气压试验箱中的应用

在高低温低气压试验中,由于空气稀薄,其温度均匀性试验已经无法用空气对流来实现了,只能通过的辐射和传导来实现和达到试验温度的均匀。在这种试验状况下,往往试验所得的温度、湿度的均匀性偏差很大。要实现较好的温度均匀性十分困难。我们将高真空领域中的热沉技术即辐射换热方式,运用到高(低)温低气压试验箱中,通过多个几何平面的辐射和传导,达到较为理想的试验参数。     

亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化微生物特性研究进展

亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化(nitrite-dependent anaerobic methane oxidation,N-DAMO)是新近发现的生物反应,是偶联碳氮循环的关键环节,是环境领域和微生物领域的重大发现.N-DAMO的发现对于完善碳氮生物地球化学循环、丰富微生物学内容和研发新型生物脱氮除碳工艺均具有巨大的推动作用.催化N-DAMO反应的微生物为Candidatus Methylomirabilis oxyfera(M.oxyfera),其隶属于一新发现的细菌门——NC10门.近年来,M.oxyfera的生物学研究取得了许多突破性进展,如初步探明了其个体形态特征、细胞化学组分特征、富集培养特征、生理生化特征及生态学特征,最突出的例子包括发现了M.oxyfera独特的细胞(星状)形态及特殊的脂肪酸(10Me C16∶1Δ7)组分等.最近,N-DAMO的机制研究方面也有了突破性进展:发现了地球上第4种生物产氧途径.目前认为,M.oxyfera具有内产氧功能,其首先将NO-2还原为NO,然后将2分子NO进行歧化反应生成N2和O2,最后利用生成的O2对甲烷进行氧化.本文系统地介绍了M.oxyfera各方面的微生物特性.     

黄土高原成龄苹果园生态系统CO2通量特征

黄土高原地区是中国和世界苹果(Malus demestica)集中连片栽培面积最大的区域,在生态环境改善中发挥了重要作用,然而关于黄土高原地区苹果园生态系统尺度上的碳通量研究很少.在本研究中,利用涡度相关技术对我国陕西黄土高原地区成龄苹果园生态系统的CO_2通量和气象因素进行了观测.基于2016年1月到2016年12月的观测数据,定量分析了此苹果园净生态系统碳交换(NEE)、生态系统呼吸(R_(eco))和生态系统总初级生产力(GPP)不同时间尺度及主要气象因素的变化,探究了光合有效辐射(PAR)和不同层次土壤温度(T_s)、空气温度(T_a)对NEE的影响.结果表明,苹果园生态系统NEE月总量在非果树生长季12、1、2和3月为正值(表现为碳源),生长季(4~11月)均为负值(表现为碳汇),整体表现为强烈的碳汇.生长季NEE月平均日变化在8月出现最大吸收峰[-17.08μmol·(m~2·s)~(-1)],11月吸收峰最小[-4.47μmol·(m~2·s)~(-1)];在非生长季NEE的月平均日变化非常微弱,昼夜变化不明显.GPP、Reco和NEE日总量的最大值分别为11.12、5.04和-7.34 g·( m~2·d)~(-1).GPP、Reco和NEE月总量的最大值分别为238.97、105.38和-144.44 g·(m~2·月)~(-1),月GPP和NEE总量在5~8月保持相对稳定的高值.全年GPP、Reco和NEE分别为1 223.2、525.2和-698.0 g·(m2·a)-1,表明我国黄土高原地区的成龄苹果园生态系统具有相对较高的固碳能力.夜间生态系统呼吸Reco.n与不同层次土壤温度、空气温度之间呈正相关关系,相关系数表现为T_(s-5 cm)T_(s-10 cm)T_(a-4 m)T_(a-8 m);光合有效辐射PAR可以解释白天NEE变化的80%以上.     

中国农业净碳汇时空演化特征分析

论文以全国范围县级单元为研究对象,对1991—2011年长达21 a的农业净碳汇时空格局变化规律展开了深入分析。研究表明：1）从时间变化角度可以发现,整体上我国农业在长达21 a内均以净碳汇为主,并且总体上处于波动上升趋势,农业净碳汇净增93.7%;2）我国农业碳汇结构相对比较稳定,稻谷、小麦和玉米三者共同占到了80%左右,而碳源结构则在1991—2011年间发生了较大变化,由1991年农药为主,化肥、牛为辅转变成为化肥为主,农药、地膜、牛为辅的结构;3）空间分布方面,我国县域农业净碳汇量地区间差距在不断缩小,存在4种农业碳生态类型区;4）1991—2011年间净碳汇为负值的县级单元数量增多,并且在空间上主要分布于西南地区与内蒙古。农业种植量相对较小,作物生长碳吸收不明显,单位产量农业投入要素多以及农业类型以畜牧业为主是这些地区农业净碳汇为负值的主要原因。     

亚热带典型花岗岩小流域径流化学特征与化学风化

为了解小流域尺度下生物地球化学过程对径流水体的影响及花岗岩化学风化对CO2的吸收,对亚热带典型花岗岩区不同利用条件下的2个相邻小流域(F-森林、FA-森林/农田)的地表径流及其常量离子和溶解Si含量进行了连续3年的定期观测和分析.结果表明,溶解Si,Na+和HCO3-构成地表径流的主要化学成分,FA流域离子总量高于F流域,反映了流域内农业活动对其化学径流的贡献.皖南典型花岗岩小流域(F、FA)径流中Sidiss/Na+和NO3-/SO24-比值均远高于同一生物气候带内富含碳酸盐岩的太湖流域径流中的相应值,揭示了区域岩性差异和人类活动导致的大气酸沉降组成差异是决定径流化学组成的主要因素.皖南花岗岩小流域(F、FA)径流化学组分约43%和38%来源于大气降水,57%和50%来源于岩石风化,FA流域内农业活动对其化学径流的贡献约为12%.皖南小流域(F、FA)花岗岩化学风化过程对CO2的消耗通量分别为(0.67—0.96)×105 mol.km-.2a-1和(0.64—1.05)×105 mol.km-.2a-1,远低于同一生物气候带内石灰岩母质流域.     

植物碳酸酐酶对岩溶作用的影响及其生态效应

广泛存在各种类型生物细胞中的碳酸酐酶（cA）,通过催化C02和HCO3^-之间的相互转化,驱动岩溶过程。文章通过分析我国西南典型岩溶区植物叶片和根系CA活性,探讨其与岩溶作用的相互关系,结果表明：岩溶生态系统中植物的碳酸酐酶活性差异较大,并在植物的生长期发生变动,植株根系CA活性〉成熟叶片CA活性,因而在土壤水分充足的条件下．根系分泌的CA催化CO2＋H2O←→HCO3^-＋H^＋过程,促进石灰岩溶解,加快成土速率,并通过固定根呼吸和土壤微生物分解所释放的CO2产生岩溶碳汇效应;非岩溶生态系统由于土壤碳酸钙含量低,造成植物根系CA表达活性较低。