水位对小叶章湿地CO2、CH4排放及土壤微生物活性的影响

湿地生态系统对全球碳平衡和气候变化起着极其重要的作用,而水位波动将影响湿地生物地球化学过程,导致温室气体通量变化,为了明确湿地生态系统温室气体通量以及土壤微生物活性对水位梯度的生态响应,通过野外盆栽培养试验,设T1:-5 cm,T2:0 cm,T3:5 cm,T4:10 cm 4种水位梯度,T1和T2模拟湿地非淹水的水分状况,T3和T4模拟淹水状况,研究了不同水位梯度下小叶章(Calamagrostis angustifolia)湿地CO2、CH4通量、土壤微生物量碳、氮及土壤酶活性的变化规律.结果表明:不同水位条件下,小叶章湿地系统CO2和CH4通量差异较大,-5 cm水位时小叶章湿地CO2通量为(643.35±61.89) mg·m-2·h -1,随着水位增加,CO2通量依次降低6.9%、12.1%、40.0%,且水位升高到10 cm时,小叶章湿地CO2排放量显著降低(P<0.05);而CH4通量则随水位增加呈显著增加趋势,通量变化为(1.52±0.12)~(5.34±0.61) mg·m-2·h-1;水位对微生物活性影响显著,非淹水条件下小叶章湿地土壤微生物量碳、氮含量以及土壤蔗糖酶、淀粉酶活性高于淹水土壤,且随着淹水位增加,微生物活性显著降低.     

森林净生态系统生产力及其生物影响因子研究进展

在全球大气二氧化碳浓度上升的背景下,陆地生态系统碳循环及碳汇功能研究得到了广泛的关注,日益成为今后的政治和外交的重大议题之一.净生态系统生产力(net ecosystem production, NEP)是生态系统光合固定的碳与生态系统呼吸损失的碳之间的差值;或者为生态系统净的碳积累速率.NEP 的研究整合生态系统地上和地下部分,把生态系统碳循环的影响因子有机地联系了起来.当NEP为正值时,说明生态系统为碳汇,NEP为负值则表明生态系统为碳源.随着植物和土壤相互联系及其对生态系统过程研究的深入,NEP已经成为生态系统碳循环研究的核心概念之一.以森林NEP为出发点,综述了国内外的最近的 NEP 研究进展,分析了 NEP 研究的科学意义;探讨了植物群落组成/生物多样性、土壤微生物群落、大型/土壤动物和人为的管理或干扰等生物因子对NEP的影响.根据综述研究提出未来研究应在:(1)土壤生物过程、土壤食物网及其与地上部分植物/动物相互作用对NEP的影响;(2)自然林生物多样性的竞争/共存机制与生态系统碳吸存稳定性;(3)人工林固碳潜力和不同植物功能群(灌草层)对生态系统碳动态影响等方面加强,以期为全面认识生物因子对森林生态系统系统固碳现状、机制和潜力提供理论基础.     

生物炭的土壤环境效应及其机制研究

近年来,随着土壤污染的逐渐加重以及食品安全问题的频出,生物炭作为重要的土壤改良剂以及对污染土壤修复表现出的巨大潜力引起人们的广泛关注.本文首先对国内外生物炭的土壤环境效应方面的研究以及成果进行分析总结.生物炭具有疏松多孔的性质以及巨大的表面积和阳离子交换量(CEC),可以改善土壤理化性质,能强烈吸附土壤中的污染物,降低其生物有效性和迁移转化能力;生物炭的碱性对于改良酸性土壤降低土壤中污染物的生物毒性具有很大的潜力;生物炭还可以为微生物提供生长繁殖的场所,有利于微生物对污染物的降解,但同时又可以保护被吸附的有机物免受微生物的降解,对不同的微生物影响不同;生物炭可以对蚯蚓等土壤动物的生存产生影响.在此基础上,依据生物炭的基本理化性质,对其土壤环境效应机制进行了分析.最后,从当前工作中存在的不足对今后的研究重点和方向进行了展望.     

大型钢铁厂及其周边土壤多环芳烃污染现状调查、评价与源解析

采用气相色谱-质谱联机方法(GC-MS)分析了东北某钢铁厂及周边居住区、风景区共11个采样点表层土壤样品16种多环芳烃(PAHs),结果表明,钢铁工业区16种PAHs(∑PAHs)浓度范围为3.39×103—1.54×105ng·g-1,平均浓度3.21×104ng·g-1;居住区∑PAHs浓度范围为587—6.70×103ng·g-1,平均浓度3.82×103ng·g-1;风景区千山∑PAHs浓度385 ng·g-1.∑PAHs和Bap浓度均呈工业区>居住区>风景区趋势.与国内外其他研究结果相比,该钢铁工业区及其周边居住区土壤PAHs污染相对较为严重,11个采样点中有9个采样点土壤∑PAHs为严重污染,4个采样点苯并(a)芘(Bap)浓度超过加拿大土壤质量基准.利用特征比值法(Diagnostic Rate)和主成分分析法(Principal component analysis,PCA)对钢铁工业区及其周边地区土壤进行了源解析,结果表明,钢铁工业区土壤中PAHs主要来源于焦炉、燃煤、柴油燃烧等污染源,周边地区土壤除受工业污染源排放影响外,机动车汽油、柴油污染排放也有重要影响.     

免耕和秸秆还田对小麦生长期内土壤酶活性的影响

利用中国科学院封丘农业生态实验站保护性耕作定位试验平台,研究全翻耕、常规耕作、免耕、全翻耕+秸秆还田、常规耕作+秸秆还田和免耕+秸秆还田6种耕作方式对小麦生长期内土壤酶活性的影响。结果表明:(1)在小麦整个生育期,土壤碱性磷酸酶、转化酶、脲酶活性表现为免耕处理大于常耕处理,翻耕处理小于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理,3种酶活性以免耕+秸秆还田处理为最高,翻耕处理最低。(2)在小麦成熟期,土壤脱氢酶活性表现为免耕处理小于常耕处理,其他生育期土壤脱氢酶活性表现为免耕处理大于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理。(3)在小麦不同生育期,各处理土壤酶活性表现出不同的规律性:碱性磷酸酶活性在苗期较低,至孕穗期达到峰值,至成熟期又有所降低;转化酶活性呈现在拔节期大幅升高而后降低的变化趋势;脲酶活性分别在苗期和孕穗期较高;脱氢酶活性在整个生育期一直增加,成熟期达到峰值。(4)4种土壤酶活性之间相关性均达显著水平,聚类分析表明,按照土壤总体酶活性水平可将6个处理划分为3组,酶活性水平最高的为免耕+秸秆还田处理,免耕结合秸秆还田能较好地提升土壤酶活性。     

森林生态系统土壤呼吸时空异质性及影响因子研究进展

土壤呼吸是全球碳循环的一个重要流通途径,是大气CO2的重要来源之一,是陆地碳循环的重要环节,对温室气体的排放产生直接影响,且关系到科学把握全球变化背景下CO2的排放动态,在全球碳收支中占据重要地位,越来越受到各国学者的广泛关注。在全球变化背景下研究土壤呼吸的时空异质性及其影响因子,可为探索陆地生态系统在碳循环方面的碳源/碳汇功能和揭示“碳失汇之迷”,以及减缓气候变暖等方面提供有力的依据。作为一个复杂的生物学与生态学过程,土壤呼吸受到气候、生物以及非生物等因子的影响而呈现时空异质性,并随着各种干扰因子影响的增强,人为因素的作用亦越来越大,该文阐述了森林生态系统土壤呼吸作用的时空动态变化规律、并探讨了影响土壤呼吸速率的各种影响因子,剖析了导致土壤呼吸时空异质性的影响因子,指出自然因子、生物因子和干扰因子共同驱动着土壤呼吸的时空动态变化。并对森林生态系统土壤呼吸作用的模型模拟方面的研究进展进行了综述。最后讨论了森林土壤呼吸时空异质性研究中存在的相关问题,同时提出了今后土壤呼吸研究中应关注的问题,同时对森林生态系统土壤呼吸时空异质性及影响因子的研究方向进行了展望。     

模拟氮沉降对木荷人工幼林地土壤氮素、碳素和微生物量垂直分布的影响

以NH4NO3作为氮源,对广州东北郊木荷（Schima superba）人工幼林地进行模拟氮沉降处理,共设置3个氮沉降水平,分别为N0（N：0 g·m-2·a-1）、N5（N：5 g·m-2·a-1）以及N10（N：10 g·m-2·a-1）,每月进行喷施。在连续施氮22个月（当月当次施氮5天后）对土壤氮素（硝氮、氨氮、总氮）、碳素（总碳）以及微生物量（脂磷）在0~60 cm土层中的垂直分布进行研究。结果显示：在3个氮沉降水平下,随着土层加深,pH呈现出下降的趋势,氮沉降存在加剧土壤酸化的风险;在N0、N5、N10水平下,土壤全氮和总碳的垂直分布趋势大体一致,随着土层加深,其含量下降,但在深层土壤（40~60 cm）中,施氮与对照比较,总碳呈现一定的增加趋势;除40~50 cm土层,N5、N10水平下的硝态氮含量在各个深度土壤中都表现为比对照组要高,氮沉降导致土壤一定程度上硝态氮的积累;在浅层土壤（0~20 cm）中,铵态氮水平较低并且其含量明显低于对照组,而在较深的土层中铵态氮有较多的积累,说明存在污染地下水的风险;N5和N10水平下,无机氮比例（无机氮含量与总氮含量之比）在各个深度土壤中总体高于N0水平;用脂磷含量表征土壤微生物含量,结果表明外加氮源对微生物含量有显著性影响,在N5、N10水平下,微生物含量在30~40 cm土层中出现峰值。     

红树植物凋落叶分解对土壤可溶性有机质的影响

研究红树林湿地土壤可溶性有机质（DOM）的来源、性质及其归宿对于揭示 DOM 在红树林湿地生物地球化学循环中的作用具有重要意义。采集了木榄（Bruguiera gymnoihiza）、秋茄（Kandelia candel）和桐花树（Aegiceras corniculatum）3种红树植物的新近落叶进行室内48 d分解实验,探讨了凋落叶分解过程对土壤可溶性有机碳（DOC）和可溶性总氮（TDN）含量、C/N比（DOC/TDN）及紫外-可见（UV-Vis）光谱特征（A280、A240/A420和A250/A365比值）的影响。在48 d分解期间,3种红树植物凋落叶的输入均明显增加了土壤DOC的含量,其变化在分解第6 d最为显著,各凋落叶添加组比对照组平均增加了149%（秋茄）~196%（桐花树）,随后各凋落叶添加组土壤DOC含量呈下降趋势。与土壤DOC的变化不同,凋落叶输入后土壤TDN的变化与对照组的差异不明显,但木榄和桐花树添加组的C/N比在分解初期（第6天）显著高于对照组（P<0.05）。凋落叶的输入亦在不同程度上增大了土壤DOM的A280值,降低了DOM的A240/A420和A250/A365比值。与土壤DOC的变化相似,凋落叶输入使DOM的UV-Vis光谱特征在分解初期（第6天）的变化最明显,其中桐花树凋落叶的影响最大,秋茄凋落叶的影响最小。结果表明：凋落叶输入使培养初期土壤DOM的含量和性质发生明显改变,DOM中大分子及芳香类组分增多、团聚化程度增加,DOM 的生物可降解性变小。然而,随着分解的进行,不同凋落叶处理组之间土壤DOM的变化差异性逐渐缩小,并在分解后期与对照组趋近。     

冻融作用对土壤磷素迁移转化影响研究进展

磷素是生态系统中重要的生源要素之一,其在土壤中的丰缺变化制约着植物的生长状况,寒冷地区土壤的结构与理化性质常年受到冻结和融化的周期性影响,而冻融作用又强烈的影响着土壤磷的迁移转化途径,磷的生物地球化学行为是生态系统初级生产力的决定因素之一。系统的归纳分析了近年来国内外关于土壤吸附作用、土壤含水率以及土壤生物对磷素迁移转化过程影响的研究报道,主要研究结论认为：（1）冻融循环导致土壤颗粒粒径变小以及铁铝化合物形态改变,进而影响了磷在冻融土壤上的吸附行为;（2）土壤水在冻融作用下的固液相转换改变了土壤浸提液中磷的含量,而土壤含水率的高低与磷在土壤中的汇聚和释放存在密切关系;（3）土壤微生物和植物体内的磷在冻融过程中成为土壤中有机磷的主要来源之一。众多研究结果显示,同一制约因素在冻融作用驱动下对土壤磷的影响效果各不相同,这是因为冻融过程中土壤成分、水分含量、冻融时间、循环次数、植被类型和微生物状况等条件共同影响着磷的迁移转化行为,众多相互关联的因子产生的综合效应导致磷在冻融土壤中的迁移转化行为各异。总结分析当前的研究成果,提出冻融作用对土壤磷的影响应在土壤景观尺度、研究方法和手段、预防和治理措施方面进行深入的研究和探索。     

不同生境薇甘菊土壤种子库与幼苗库的特征

通过野外定点取样与萌发试验相结合的方法,研究云南德宏州陇川县不同生境薇甘菊入侵地区的土壤种子库与幼苗库的特征.结果表明,根据土壤种子库萌发后的植物鉴定结果,橡胶林、林地、灌丛、草地和河岸边这5种生境共统计到40种植物,隶属18科.不同生境薇甘菊入侵群落的物种组成、种子萌发特性与空间分布及其幼苗库存在明显差异,橡胶林、林地、灌丛、草地和河岸边的薇甘菊种子密度分别为75、109、165、124和53粒·m-2,且各生境间差异显著(P＜0.05).室内萌发试验表明,薇甘菊土壤种子库萌发时间持续8周,其中第3～5周的萌发速度最快;土壤垂直方向上,0～2、＞2～5、＞5～10 cm深度土层薇甘菊种子分别占0～10 cm土层种子总数的81％、17％和2％.野外薇甘菊土壤幼苗库萌发时间持续6个月(5-10月),其中6-8月萌发速度较快.