活性氮增加:一个威胁环境的问题

活性氮增加是当前全球变化的重要现象之一,已经对全球氮素循环产生了严重的影响。人类活动,如燃料燃烧、氮肥生产、固氮植物的培育和畜牧业的集约经营等是引起全球活性氮增加的主要原因。活性氮增加正在引起大气污染、N2O等温室气体增加、森林退化、土壤和淡水酸化、海水富营养化、陆地和水体生态系统物种组成变化和生物多样性减少等诸多环境问题。该文综述了活性氮及其对环境的影响,主要包括:⑴活性氮的来源;⑵活性氮生产的历史与现状;⑶活性氮对大气、水体、森林、土壤等多种生态系统的影响等,并提出了减少活性氮产量和降低其环境危害的一些思路。     

陕北黄土高原陡坡耕地土壤侵蚀变异的空间格局

利用环境放射性核素137-Cs技术定量评价陕北黄土高原典型山坡地顺坡断面(240 m)土壤重新分布的空间变化及其影响因素.结果表明,黄土高原坡地土壤侵蚀率存在明显的空间格局,即山坡中、上部是土壤侵蚀最为严重的地带,土壤平均侵蚀速率高达82.8 t/(hm2(a)以上;山顶和坡脚侵蚀速率较小,土壤平均侵蚀速率分别为17.1 t/(hm2(a)及22.3 t/(hm2(a),而坡下部土壤侵蚀速率居中,土壤平均侵蚀速率为46.8 t/(hm2(a).坡度变化是影响该地区土壤侵蚀速率空间变化的主导因子.本研究结果对黄土高原坡地土壤侵蚀的预测预报和准确防治土壤流失具有重要价值.     

Background monitoring and long-range transport of atmospheric CFC-11 and CFC-12 at Kosan, Korea

The background concentrations of atmospheric CFC-11 and CFC-12were monitored to assess their impact on stratospheric ozone depletion and global warming from September 1995 to March 1999 at Kosan, Korea, located at eastern margin of the Asian Continent. The concentrations of atmospheric CFC-11 at Kosan have decreased slightly, at a rate of –2.5 pptv yr^-1, over the period in response to the Montreal Protocol. The CFC-12 mixing ratio at Kosan continues to increase in the atmosphere at a rate of 5.7 pptv yr^-1 despite international regulations, because of its extreme atmosphere persistence. Recent trends ofthese two chlorofluorocarbons at Kosan, Korea were concordant with those of the northern hemispheric background monitored unitat Mauna Loa, Hawaii. The maximum seasonal mean mixing ratios of CFC-11 and CFC-12 at Kosan, Korea, were 270±4 pptv inthe spring and 538±9 pptv in the winter, and the corresponding seasonal minima were 267±7 and 529±12 pptv. This occurred in the summer and was due to southeasterlywinds from the northwestern Pacific Ocean. By performing a three-day isentropic backward trajectory analysis, it was shownthat air masses at Kosan, and with the exception of summer, mainly originated from central and northern China. In particular, the mixing ratios of these two contaminant speciesare closely related with their air mass trajectories.     

Meteorological mechanism for a large-scale persistent severe ozone pollution event over eastern China in 2017

An intensive and persistent regional ozone pollution event occurred over eastern China from 25 June to 5 July 2017.73 out of 96 selected cities,most located in the Beijing-TianjinHebei and the surrounding area(BTHS),suffered severe ozone pollution.A north-south contrast ozone distribution,with higher ozone(199±33 μg/m~3) in the BTHS and lower ozone(118±25 μg/m~3) in the Yangtze River Delta(YRD),was found to be dominated by the position of the West Pacific Subtropical High(WPSH) and mid-high latitude wave activities.In the BTHS,the positive anomalies of geopotential height at 500 hPa and temperature at the surface indicated favorable meteorological conditions for local ozone formation.Prevailing northwesterly winds in the mid-high troposphere and warm advection induced by weak southerly winds in the low troposphere resulted in low-moderate relative humidity(RH),less total cloud cover(TGC),strong solar radiation and high temperatures.Moreover,southerly winds prevailing over the BTHS aggravated the pollution due to regional transportation of O_3 and its precursors.On one hand,the deep sinking motion and inversion layer suppressed the dispersion of pollutants.On the other hand,O_3-rich air in the upper layer was maintained at night due to temperature inversion,which facilitated O_3 vertical transport to the surface in the next-day morning due to elevated convection.Generally,temperature,UV radiation,and RH showed good correlations with O_3 in the BTHS,with rates of 8.51(μg/m~3)/℃(within the temperature range of 20-38℃),59.54(μg/m~3)/(MJ/m~2)and-1.93 μg/m~3)/%,respectively.     

缙云山不同土地利用方式下土壤植硅体碳的含量特征

植硅体碳是长期封存土壤有机碳的一种形式,对土壤固碳有重要意义.以西南地区常见的6种土地利用方式(针阔叶混交林、竹林、果园、旱地、水田和荒草地)为研究对象,探讨了不同土地利用方式下植硅体碳含量在不同剖面上(0～20、20～40、40～60和60～100 cm)的分布规律,并估算了植硅体碳储量,分析了陆地生态系统碳汇特征.结果表明,在6种土地利用方式中,竹林土壤有机碳和植硅体含量在土壤剖面上的平均值均为最高,分别为16. 75 g·kg-1和59. 66 g·kg-1.在4个土层,竹林土壤植硅体含量均显著高于其他土地利用方式(P 0. 05).对植硅体碳而言,6种土地利用方式下的土壤植硅体碳平均含量变化范围在0. 55～1. 96 g·kg-1,其中竹林各土层的植硅体碳含量都高于其他土地利用方式.竹林土壤植硅体碳总储量(23. 45 t·hm-2)显著高于其他土地利用方式土壤植硅体碳总储量(P 0. 05).统计分析表明,土壤全硅与土壤植硅体、土壤植硅体碳均表现出极显著的正相关关系(P 0. 01).不同土地利用方式下土壤植硅体与植硅体碳的含量总体表现为随着土层深度的增加而下降,存在一定的表层富集现象.     

3种水稻种植模式的减氮效应和经济性评估

为探讨不同种植模式对水稻田氮素污染流失的影响和经济效益差异,于2016年4—10月在盘锦市鼎翔米业幸福农场内布设试验样地,采用对比试验、费用效益分析、情景分析等方法,开展了常规种植、低化学品和有机生态3种水稻种植模式的减氮效应和经济性评估.结果表明:①3种模式中有机生态种植模式的农田排水总氮含量最低,为1.94 kg/hm2,低化学品种植模式次之,为3.67 kg/hm2,常规种植模式最高,为5.87 kg/hm2.②有机生态种植模式单位面积经济净现值及经济净现值率最高,分别为23 302.53元/hm2和1.13;低化学品种植模式次之,分别为15 310.42元/hm2和1.06;常规种植模式最低,分别为14 855.92元/hm2和0.93.③在水稻价格上浮5%时,有机生态种植模式的经济净现值和净现值率最高,分别为21 218.14元/hm2和0.86,分别比低化学品种植模式及常规种植模式高7 425.26元/hm2和0.07及7 972.01元/hm2和0.17.④在水稻价格下调5%时,有机生态种植模式的经济净现值和净现值率依然最高,分别为16 872.82元/hm2和0.68,分别比低化学品种植模式和常规种植模式高6 030.87元/hm2、0.06和6 715.17元/hm2、0.15.研究显示,有机生态种植模式的减氮效应和经济效益明显高于低化学品种植模式和常规种植模式.      

椰糠生物炭对热区双季稻田N2O和CH4排放的影响

基于稻菜轮作模式,选择海南双季稻田为对象进行氧化亚氮（N₂O）和甲烷（CH₄）排放的原位监测,探究椰糠生物炭对该系统稻田温室气体排放的影响.试验设当地常规施肥对照（CON）、氮肥配施20 t·hm^-2生物炭（B1）、氮肥配施40 t·hm^-2生物炭（B2）及不施氮对照（CK）4个处理,采用静态箱-气相色谱法监测整个水稻种植季稻田N₂O和CH₄排放,并估算增温潜势（GWP）和温室气体排放强度（GHGI）.结果表明,早稻季N₂O排放动态与土壤矿质氮含量密切相关,排放集中在水稻苗期与分蘖期施肥后,各处理早稻季N₂O累积排放量为0.18~0.76 kg·hm^-2,相较于CON处理,生物炭处理减排18%~43%,其中B2处理达显著水平;生物炭可能通过促进N₂O的还原减少早稻苗期N₂O排放;提高土壤硝态氮含量而增加了早稻分蘖期N₂O排放.晚稻季N₂O排放集中在抽穗期和成熟期,累积排放量为0.17~0.34 kg·hm^-2,B1处理减排37%,B2增加3%,差异均不显著.稻田CH₄排放高峰出现在早稻季后期与晚稻季前期.各处理早稻季CH₄累积排放量为3.11~14.87 kg·hm^-2,CK较CON处理增排39%,生物炭处理可能提高土壤通气性限制早稻季产CH₄能力,B1和B2处理分别较CON减排28%和71%;晚稻季CH₄累积排放量为53.1~146.3 kg·hm^-2,排放动态与NH₄⁺-N含量极显著正相关,CK和B1分别较CON处理增加52%和99%,B2处理显著增加176% CH₄排放.早稻季B1和B2处理较CON分别增产12.0%和14.3%,晚稻季分别增产7.6%和0.4%.由于晚稻季甲烷排放的增加,施用生物炭增加了双季稻田总增温潜势（GWP）,其中高量生物炭达显著水平;不同施用量生物炭对双季稻田温室气体排放强度（GHGI）无显著影响.椰糠生物炭在热区稻田温室气体减排方面的应用仍需进一步研究.     

新时代生态文明背景下中国草原分区与功能辨析

草原是重要的自然资源和生态系统,具有十分重要的生态功能（如水源涵养、水分调节、水土保持、初级生产、气候调节和生物多样保护）和社会经济价值（如牧业生产、牧民生计维持、牧区文化传承等）。科学保护、合理利用和有效恢复是草原资源和生态系统可持续管理的根本基础。2018年国家机构改革后草原主体功能从生产转向生态,草原在生态文明建设中的地位凸显。在新时代生态文明建设快速推进过程中,对标国家“山水林田湖草”生命共同体系统治理的总体战略,聚焦绿色发展和美丽中国建设的基本理念,提出基于地理分异和功能特征的草原分区方案,是推进草原资源高质量管理亟待解决的核心问题之一。利用文献调研、专家问卷调查和会议咨询等方法,构建以“生态保护优先、兼顾绿色发展”为主导思想的中国草原分区体系,提出生态地理单元分异原则、主体功能优先原则、产业布局协调性原则、历史传统相结合原则、行政边界完整性原则,提出了区、亚区和小区三级分区体系的主要指标、命名方式、功能判定及产业布局的厘定方法,将全国草原分为5个区（内蒙古高原草原区、西北山地盆地草原区、青藏高原草原区、东北华北平原山地丘陵草原区、南方山地丘陵草原区）、47个亚区、2899个小区,并给出了不同分区的主导生态功能及产业发展方向。分区结果具有综合性、协调性和时代性,可以为新时代草原生态文明建设和山水林田湖草系统治理提供科学支撑。     

湖南省不同土地利用方式的碳排放效应及时空格局分析

土地利用变化是造成碳排放量增长的主要原因.运用相关统计数据,测算并分析了湖南省不同土地利用方式的碳排放效应及时空差异.结果表明,2003-2009年,湖南省净碳排放量呈增加趋势,年均增加478.15万t,而单位GDP碳排放强度却呈下降趋势,且与人均GDP呈现出倒U型曲线关系,曲线拐点在人均GDP达到0.97～1.00万元·人-1附近.同期,湖南省建设用地和耕地成为主要的碳源,其中,建设用地碳排放量年均增加约483.19万t,对净碳排放量的年均贡献率超过84％;林地为主要碳汇,其碳汇量年均可达769.67万t.2009年,湖南省净碳排放量存在着明显的区域差异,总体上呈现从东到西、从北到南逐渐减小的趋势,其中,娄底、岳阳、湘潭与郴州4市属于高排放-低效率(HE-LE)类型;永州、怀化、吉首与张家界4市属于低排放-高效率(LE-HE)类型;邵阳、长沙、常德、株洲、衡阳与益阳6市属于中排放-中效率(ME-ME)类型.     

黑龙江省过去20年粮食作物种植格局变化及其气候背景

根据黑龙江省1980～1999年的气候资料和1980～2000年水稻、小麦、玉米等主要粮食作物播种面积等统计资料,利用快速聚类分析方法分析了气候变化背景下黑龙江省主要粮食作物的种植格局和种植界限变化情况。结果表明:在过去20年里,全省主要粮食作物的播种面积变化显著。特别是进入20世纪90年代,水稻播种范围向北向东扩张趋势明显,种植面积比重显著增加;小麦种植面积比重快速降低,种植范围大幅向北退缩;玉米则在保持一个相对稳定的比例关系的基础上,逐渐向北部和东部伸展。粮食种植结构的这种调整使水稻逐渐取代小麦成为黑龙江省主要粮食作物之一,并最终导致该区主要粮食作物种植格局从以小麦和玉米为主转变为以玉米和水稻为主。上述粮食作物种植格局的变化与气候变暖带来的积温增加及积温带北移东扩密切相关。