FOREST PRACTICES AS NONPOINT SOURCES OF POLLUTION IN NORTH AMERICA1

ABSTRACT: Forest management activities may substantially alter the quality of water draining forests, and are regulated as nonpoint sources of pollution. Important impacts have been documented, in some cases, for undesirable changes in stream temperature and concentrations of dissolved oxygen, nitrate-N, and suspended sediments. We present a comprehensive summary of North American studies that have examined the impacts of forest practices on each of these parameters of water quality. In most cases, retention of forested buffer strips along streams prevents unacceptable increases in stream temperatures. Current practices do not typically involve addition of large quantities of fine organic material to streams, and depletion of streamwater oxygen is not a problem; however, sedimentation of gravel streambeds may reduce oxygen diffusion into spawning beds in some cases. Concentrations of nitrate-N typically increase substantially after forest harvesting and fertilization, but only a few cases have resulted in concentrations approaching the drinking-water standard of 10 mg of nitrate-NIL. Road construction and harvesting increase suspended sediment concentrations in streamwater, with highly variable results among regions in North America. The use of best management practices usually prevents unacceptable increases in sediment concentrations, but exceptionally large responses (especially in relation to intense storms) are not unusual.     

Population Dynamics of Forest Voles (Clethrionomys,Rodentia) in Northern European Russia

Long-term data sets on the population dynamics of forest voles in northern European Russia were analyzed. Eastward and northward trends in changes of the ratio between model species and the degree of their dominance were revealed. In virtually all sites studied, the numbers of the northern red-backed and bank voles changed synchronously; however, the population dynamics became less synchronous as the distance between study areas increased.     

The Effect of Soil Cultivation on the Humus State of Gray Forest Soil in the Middle Urals

The results of studies on the humus state of soils in agrosystems of the Middle Urals (1984–1997) are described. It is shown that the change of agricultural technologies (crop rotation, doses of organic fertilizers, etc.) transforms environmental conditions and the direction of humus formation processes. Parameters such as the concentrations of humus and water-soluble carbon and soil potential for humus accumulation reliably characterize the humus state of arable soil and allow the mobility and migration rate of humic substances to be monitored.     

宁南山区退耕还林还草对土壤氮素组成及其转化酶活的影响

以宁夏南部山区柠条、山桃、苜蓿和长芒草这4种植被为研究对象,玉米(农地)为对照,测定土壤中7种氮素的含量及2种氮素转化相关酶的活性,通过冗余分析方法探究退耕还林还草对土壤氮素及其转化酶活的影响.结果表明:①与玉米地相比,长芒草地的颗粒有机氮,轻组分有机氮,微生物生物量氮和铵态氮分别增加35. 3%、83. 3%、64. 2%和110. 0%;苜蓿地的可溶性有机氮和铵态氮分别增加0. 7%和67. 5%;长芒草地的天冬酰胺酶和蛋白酶活性活性分别提高360%和144. 8%,说明退耕还草对氮素及其转化酶有一定促进作用;②山桃地的有机氮、轻组分有机氮、颗粒有机氮和可溶性有机氮分别比玉米地高3. 7%、133. 3%、70. 6%和28. 1%,柠条地的轻组分有机氮和山桃地的微生物生物量氮分别比玉米地高16. 7%和49. 6%,柠条地和山桃地的蛋白酶活性均高于玉米地,说明退耕还林对氮素及其转化酶同样有促进作用.③冗余分析(RDA)结果和环境因子解释率表明,土壤含水率,p H值和有机碳是影响宁南山区氮素分布与转化的关键因子.退耕还林还草改变了氮素相关转化酶的活性、对氮素组成有一定的促进作用,为黄土高原生态恢复和土壤质量管理提供了理论依据.     

戴云山土壤微生物碳源利用效率的海拔变异规律及影响因素

微生物碳源利用效率（CUE）是指微生物将吸收的碳（C）转化为自身生物量C的效率,土壤微生物CUE的研究对深入认识土壤C循环过程十分重要.利用¹⁸ O-H₂ O-DNA标记法,研究戴云山不同海拔（980~1765 m）天然林土壤微生物CUE、微生物生长速率（C_growth）和呼吸速率（C_respiration）的变化特征和影响机制.结果表明,微生物CUE在0.1~0.4之间变化,并随海拔升高而增加;微生物CUE与C_growth、C_respiration和单位微生物生长正相关,而与呼吸熵负相关,说明随海拔的增加,微生物通过增加个体生长和抑制个体呼吸来提高CUE;温度是影响CUE的主要因素,微生物CUE与温度负相关,说明随海拔增加,温度下降是促进土壤微生物CUE升高的关键因素.     

长江流域浮游植物群落的环境驱动及生态评价

浮游植物常用于水生态健康评价,国内已有大量相关的研究开展,但多数研究涉及范围较为局限.从流域尺度开展浮游植物调查,在长江源区至入海口的干流重点区域、八大一级支流和三峡支流共布设了139个样点进行样品采集.在长江流域一共鉴定出浮游植物7门82属,其中隐藻门、蓝藻门和硅藻门为优势类群.首先对长江流域各区域的浮游植物群落组成进行分析,使用LEfSe分析各区域显著富集的物种,然后基于CCA探究了长江流域各区域浮游植物群落和环境因子之间的关系.在流域尺度上,广义线性模型显示TN和TP与浮游植物密度显著正相关,TITAN分析则揭示了环境指示种和它们对应的最适生长阈值范围.最后,分别从水生生物和水质两个方面对长江流域各区域进行评价,尽管两个方面的评价结果不一致,但基于随机森林算法综合所有指标进行评价,能够得到长江流域全面且客观的生态评价结果.     

短期氮添加对黄土高原人工刺槐林土壤有机碳组分的影响

人类活动背景下,氮(N)沉降持续影响着生态系统的碳循环.氮沉降对土壤有机碳的影响与不同碳组分的差异性响应有关.为探究短期氮沉降背景下土壤有机碳组分变化及其影响因素,基于野外氮添加试验,以刺槐人工林为研究对象,共设置4个氮添加梯度：0(CK)、1.5(N1)、3(N2)和6(N3) g·(m²·a)^-1,分别在6月和9月进行取样,测定土壤理化性质、微生物生物量和酶活性.结果表明：(1)外源氮输入降低了土壤pH,促进可溶性有机碳含量的增加,增加了土壤氮素有效性.(2)短期氮添加显著降低了土壤有机碳含量,且有机碳各组分对氮添加响应不同.其中,易氧化有机碳含量显著降低,且在N2处理下达到最低,与对照相比分别降低了54.4%和48.2%,惰性有机碳含量增加,但增加不显著.氮添加降低了土壤碳库活度,提高了土壤碳库的稳定性.土壤碳库活度分别在N3和N2处理下达到最低,与对照相比分别降低了53.3%和52.80%.(3)随机森林模型表明,短期氮添加下土壤微生物生物量化学计量比、微生物生物量碳和AP是驱动土壤有机碳活度变化的关键因子,分别解释了易氧化有机碳和惰...     

阿克达拉大气本底站甲烷浓度特征及影响因素

利用2009～2019年阿克达拉国家大气本底站CH4浓度数据、气象要素数据,使用随机森林模型、后向轨迹模型聚类分析方法对其CH4浓度变化特征和影响因素进行分析.结果表明,10a间阿克达拉站CH4浓度增长明显,年平均浓度为(1934.30±30.94)x10-9,平均增长率0.45％;季节变化呈现秋冬高、春夏低的特征,冬...     

林地转型耕地对东北丘陵区白浆土cbbL细菌群落丰度和结构的影响

土壤固碳细菌的CO_2同化作用能够将CO_2转化成有机质,是土壤碳循环的重要过程,然而对土地利用方式转变下土壤固碳细菌群落丰度和结构变化的了解却非常有限.在此,采用q PCR和高通量测序技术研究了东北丘陵区林地转型耕地后白浆土cbb L细菌群落丰度和结构变化,并探讨了土壤理化因子在群落丰度和结构变化中的作用.结果表明,耕地土壤细菌的cbb L基因丰度为2. 57×108copies·g~(-1),显著低于林地土壤的7. 30×108copies·g~(-1),但林地与耕地间cbb L/16S r RNA基因拷贝数比无显著差异.与林地相比,耕地土壤cbb L细菌群落的Shannon和Chao1指数显著降低,而Simpson指数显著升高.系统发育树分析和主坐标分析(principal co-ordinates analysis,PCo A)均表明林地转型耕地改变了土壤cbb L细菌群落组成.Pearson相关分析表明,cbb L基因丰度和Shannon指数均与pH极显著正相关,而与AP和NO_3-显著负相关,证明了施肥导致的土壤pH和速效养分改变是造成土壤cbb L细菌群落丰度和多样性变化的主要原因.典范对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)显示,pH、NO_3-、AP和NH_4+与土壤cbb L细菌群落结构变化显著相关.综上所述,了解土壤cbb L细菌群落对土地利用方式转变的响应及其微生物学机制将为加强我国东北丘陵区白浆土的可持续利用及生态环境重建提供新的见解.     

厦门市森林生态系统固碳服务评估

生态系统固碳服务是生态系统服务评估的重要指标之一,也是区域碳循环研究的重要组成部分,可以为减缓气候变化的区域碳管理提供决策依据.以厦门市森林生态系统为研究对象,选取VPM（Vegetation Photosynthesis Model）和ReRSM（Remote Sensing Model for Ecosystem Respiration）评估其2015年的固碳服务,并阐明其固碳服务的时空变异.结果表明:2015年厦门市森林生态系统固碳量（以C计）为31.36×104 t/a,平均固碳量为644.86 g/（m2·a）,其时间动态总体呈单峰曲线分布,但受台风影响该曲线波动较大.厦门市森林生态系统固碳量空间格局总体表现为西北边缘地区较高、其他地区相对较低,与DEM的空间分布较为相似,且绝大部分区域为碳汇区.厦门市分区统计显示,同安区森林生态系统面积和固碳量均最大,分别占厦门市总量的52.58%和57.10%,其与翔安区、集美区的固碳量之和占厦门市总量的88.27%,是厦门市森林生态系统固碳的主体;湖里区固碳量最少,平均固碳量仅为14.25 g/（m2·a）,几乎为碳中性.研究显示,厦门市森林生态系统具有较好的固碳能力.