添加生物黑炭对茶园土壤CO2、N2O排放的影响

采用室内培养试验,研究了不同生物黑炭施用量对两种茶园土壤(红壤和黄壤)CO₂、N₂O排放特征的影响。生物黑炭用量设5个水平:H0(0 g·kg^-1)、H1(3.56 g·kg^-1)、H2(7.11 g·kg^-1)、H3(14.22 g·kg^-1)、H4(28.44 g·kg^-1).结果表明:红壤茶园土壤CO₂排放量显着高于黄壤,N₂O排放总量则低于黄壤;与H0处理相比,施用低量的生物黑炭(H1)对两种茶园土壤CO₂排放无显着影响;高量的生物黑炭处理(H3、H4)则显着增加土壤CO₂排放量,增幅为20%~47%(P<0.05).生物黑炭施用后(H2、H3、H4)明显降低两种茶园土壤N₂O释放速率及反硝化损失率,土壤N₂O排放总量降幅为37%~63%(P<0.05),反硝化损失量降幅22%~54%(P<0.05),且均随着生物黑炭施用量增加而增大。此外,从土壤pH值、无机氮含量和硝化率角度,探讨了生物黑炭影响茶园土壤CO₂和N₂O排放的因素。     

不同氮肥管理方式对华北粮田N2O排放和作物产量的影响分析

通过华北小麦和玉米田已发表文献分析,明确不同施氮量、氮肥基追比及氮素调控措施对土壤N₂O排放和作物产量的影响。结果表明：高氮水平下减少氮肥用量并调整基追比有助于减少土壤N₂O排放;添加硝化抑制剂双氰胺（DCD）对小麦和玉米产量的提高和土壤N₂O的减排效果均较好。兼顾华北粮田N₂O减排和作物产量,小麦季推荐合理施氮量167～174 kg·hm^-2,基追比1∶1,添加DCD,土壤N₂O总排放量为 0.31 kg·hm^-2,籽粒产量6200 kg·hm^-2以上;玉米季推荐合理施氮量177～181 kg·hm^-2,基追比2∶3～1∶2,添加DCD,土壤N₂O总排放量1.70 kg·hm^-2,籽粒产量9000 kg·hm^-2以上。     

铵态氮源和碳源对土壤N2O、CO2释放的影响

在田间持水量WFPS为70%、温度为20℃的条件下,通过室内静态培养方法研究铵态氮源与不同碳源结合,对华北平原典型小麦-玉米轮作体系土壤N₂O、CO₂释放的影响。其中,碳源种类分别为葡萄糖、果胶、淀粉、纤维素、木质素和秸秆。结果表明添加葡萄糖和果胶有效促进了土壤N₂O的释放,并在第1 d达到最大值,分别为4039.85 μg N₂O-N·kg^-1·d^-1和2533.44 μg N₂O-N·kg^-1·d^-1;添加纤维素和只施秸秆处理降低了N₂O释放。施入碳源增加了CO₂释放,顺序为纤维素> 淀粉> 葡萄糖> 果胶> 秸秆> 木质素。培养结束后土壤中铵态氮几乎消耗完全,除添加葡萄糖处理外,其他施碳土壤的硝态氮含量均有所增加。在培养前3 d,土壤NH₄⁺和NO₃^-总含量与N₂O释放量显著相关。     

不同水分对半干旱地区砂壤土温室气体排放的短期影响

为探明不同水分条件对土壤排放温室气体的短期影响,本研究以黑龙江省半干旱地区的砂壤土为对象,通过室内培养试验研究60%田间最大持水量（WHC）、100% WHC和淹水条件下土壤中N₂O、CO₂和CH₄的排放规律。结果表明：与60% WHC处理相比,土壤水分含量增加至100% WHC对净硝化速率没有显著影响,但显著促进了N₂O的排放,平均排放速率（0.109 mg N₂O-N·kg^-1·d^-1）是60% WHC处理（0.014 mg N₂O-N·kg^-1·d^-1）的7.8倍。淹水处理显著抑制了硝化作用的进行,但显著促进了N₂O的排放,平均排放速率（0.419 mg N₂O-N·kg^-1·d^-1）分别为60% WHC和100% WHC处理的29.9倍和3.8倍。60% WHC处理土壤CO₂和CH₄平均排放速率分别为9.92 mg CO₂-C·kg^-1·d^-1和2.99 μg CH₄-C·kg^-1·d^-1,土壤水分含量增加至100% WHC对CO₂和CH₄排放速率没有显著影响。淹水处理土壤CO₂和CH₄平均排放速率分别为12.7 mg CO₂-C·kg^-1·d^-1和5.14 μg CH₄-C·kg^-1·d^-1,显著高于60% WHC和100% WHC处理。研究表明,半干旱地区砂壤土应注意田间水分管理,避免短期淹涝,以减少温室气体排放。     

甲酸盐和葡萄糖对两种土壤N2O排放的刺激作用

为初步探究某些根系分泌物对土壤N₂O排放的影响,采用室内培养的方法,以甲酸盐和葡萄糖为外加碳源（0、0.5、1 μmolC·g^-1）,测定了其对菜地和稻田土壤N₂O排放的影响。结果表明,无外加有机碳源情况下,菜地土壤的N₂O-N（2.65~2.69 μg·kg^-1）排放量显著小于稻田土壤（6.19~11.79 μg·kg^-1）（P<0.01）;添加葡萄糖的情况下,菜地土壤的N₂O-N（2.47~3.44 μg·kg^-1）排放量也显著小于稻田土壤（9.55~13.34 μg·kg^-1）（P<0.01）;但在甲酸盐（1 μmol C·g^-1）的刺激下菜地土壤N₂O-N排放量（54.86 μg·kg^-1）显著高于稻田土壤（42.40 μg·kg^-1）（P<0.01）;增加施氮量并没有显著增加土壤中N₂O排放。荧光定量PCR结果表明,稻田土壤微生物拷贝数（包括真菌、细菌、反硝化细菌）是菜地的3~8倍。进一步通过高通量测序分析发现,反硝化真菌在菜地中的相对丰度（53.8%）,远远高于其在稻田土壤中的丰度（6.6%）。有报道指出,反硝化真菌能够有效地利用甲酸盐产生N₂O,我们的研究也发现小分子有机物质的微量添加可以显著刺激土壤N₂O排放;微生物群落结构可以显著地影响土壤N₂O排放对不同有机碳源添加响应;甲酸盐添加下的菜地土壤中,大量反硝化真菌很可能是N₂O的主要贡献者。     

施用石灰与钙蒙脱石对酸性土壤硝化动力学过程的影响

土壤酸化是粘土矿物缓慢风化的自然过程,但近年来随着人类高强度的农业利用,土壤酸化现象逐渐加剧,而铵态氮肥的硝化作用是土壤酸化的主要贡献者之一。传统的施用石灰改良酸性土壤,常常会有反酸现象,并可能导致土壤板结。蒙脱石是碱性或中性土壤的主要粘土矿物组分,而在土壤酸化的过程中,蒙脱石被进一步风化掉。本文通过室内模拟实验,采用硝化动力学拟合及对净硝化速率的计算,分别研究了蒙脱石（Ca-M）和石灰（Ca-OH）对酸性黄壤硝化作用的影响。结果表明：酸性黄壤添加石灰或蒙脱石后,土壤均发生了显著的硝化作用,且硝化过程符合一级动力学模型N_NO3=N₀+N_p（1-exp（-k₁t））（P<0.001）。Ca-OH 处理土壤样品的净硝化速率（3.429 mg·kg^-1·d^-1）显著大于Ca-M处理（2.381 mg·kg^-1·d^-1）;Ca-OH 处理土壤样品的潜在硝化速率（V_p）和平均硝化速率（V_a）在pH 值5.7 和6.2 时分别为6.42、8.58 mg N·kg^-1·d^-1和2.71、3.87 mg N·kg^-1·d^-1,均显著大于钙基蒙脱石处理（pH 值5.7 和6.2 时分别为3.40、4.56 mg N·kg^-1·d^-1和2.36、3.04 mg N·kg^-1·day^-1）。结果表明采用石灰改良酸性土壤发生复酸化现象的可能性及程度大于钙基蒙脱石,本研究为酸性土壤改良提供了新的参考。     

外源氮添加对湿地土壤N2O排放量的影响

为搞清湿地土壤驱动N2O排放的关键氮源类型,有效减少湿地N₂O的排放,本文通过室内控制温湿度,用气相色谱法分析不同外源氮素对湿地N₂O排放的影响。结果表明:外加氮源组总是高于对照组N₂O排放量(4.4 mg·m^-3)。在设定的剂量范围内,单独添加尿素或尿素与硝酸铵1∶1配合时N2O排放量呈现先增后减的单峰分布趋势,峰值分别为10.6 mg·m^-3和229.0 mg·m^-3;单独添加硝酸铵时N₂O排放量(32.6-111.0 mg·m^-3)随着氮素添加量增加呈现持续上升趋势。单独添加尿素或硝酸铵、尿素与硝酸铵1∶1配合均促进N₂O的排放,但硝酸铵尿素混合添加对N₂O排放量的贡献>单独添加硝酸铵>单独添加尿素。这为预测内蒙古高原区农牧交错带湿地氮素输入可能带来的温室效应和有效减排提供科学依据。     

硝态氮源及碳源有效性对土壤N2O和CO2排放的影响

以华北平原农田土壤为对象,通过室内静态培养系统研究NO₃^--N与不同碳源组合对土壤N₂O和CO₂排放的影响。结果表明,NO₃^--N作为氮源和不同碳源施入土壤,除NO₃^-+纤维素,其余土壤N₂O排放通量均高于对照组和只添加氮源土壤;NO₃^--N和不同碳源组合的CO₂累积排放量均高于对照和只添加氮源土壤。NO₃^-+果胶的N₂O排放量在第1 d达到最大值1383.42μg N·kg^-1·d^-1;NO₃^-+葡萄糖的CO₂排放量在第1 d达到最大值370.13 mg C·kg^-1·d^-1,CO₂累积排放量顺序为:葡萄糖 >果胶 >秸秆 >纤维素 >淀粉 >木质素。土壤NO₃^--N含量与N₂O排放呈极显著正相关。总之,添加纤维素可以抑制N₂O的排放,促进CO₂排放,并增加土壤中NO₃^--N含量,添加其余碳源均会促进土壤N₂O和CO₂排放。     

紫色土坡耕地退耕还林对土壤N2O排放的影响

采用静态暗箱-气相色谱法对紫色土坡耕地常规施肥处理(CL)、坡耕地不施肥处理(CL-CK)和退耕15、30年的桤柏混交林地(FL₁₅、 FL₃₀)的土壤N₂O排放通量进行为期1年的观测,同时测定土壤温度、土壤湿度、土壤无机氮含量等。结果表明,观测期内CL、CL-CK、FL₁₅与FL₃₀的N₂O平均释放速率分别是25.6、6.60、1.20、4.35 μg N₂O-N·m^-2·h^-1,CL小麦季N₂O平均释放速率是18.0 μg N₂O-N·m^-2·h^-1,玉米季35.2 μg N₂O-N·m^-2·h^-1,CL土壤N₂O排放速率显著高于CL-CK、FL₁₅和FL₃₀(P < 0.01),且CL-CK高于FL₁₅、FL₃₀(P < 0.01),FL₃₀高于FL₁₅(P < 0.01)。CL、CL-CK、FL₁₅和FL₃₀全年的N₂O排放量分别为1.01、0.400、0.050、0.310 kg N₂O-N·hm^-2。比较CL以及CL-CK的N₂O排放总量,停止施氮的措施对土壤N₂O排放的减排潜力达到0.610 kg N₂O-N·hm^-2。与CL-CK相比,FL₁₅、FL₃₀土壤N₂O释放量分别减少0.350、0.090 kg N₂O-N·hm^-2,主要原因是退耕后土壤碳氮比升高,土壤无机养分、温度以及湿度等发生变化。     

投喂率对稻-黄颡鱼共作系统气态氮散失和饲料氮利用率的影响

为探讨稻鱼共作模式中投喂率对N₂O、NH₃排放以及饲料氮利用率的影响,采用模拟试验,设置不同投喂率（0、2%、4%、6%和8%）稻-黄颡鱼共作处理以及黄颡鱼单养处理（投喂率4%）,研究投喂率对稻-黄颡鱼共作系统中N₂O和NH₃排放特征、水体和底泥氮含量、黄颡鱼生长性能和饲料氮利用率的影响。结果表明,稻-黄颡鱼共作处理N₂O累积排放量和水体总氮、铵态氮、硝态氮、亚硝态氮含量随投喂率增加而增加,分别从未投喂处理的-0.01 kg·hm^-2和0.60、0.22、0.25、0.02 mg·L^-1增加到8%投喂率处理的0.72 kg·hm^-2和4.61、1.75、2.50、0.16 mg·L^-1。在相同投喂率下,稻-黄颡鱼共作处理N₂O累积排放量、水体总氮、铵态氮、硝态氮和亚硝态氮含量分别比黄颡鱼单养处理降低32.10%、48.63%、31.43%、69.13%和69.23%。增加投喂率会削弱稻-黄颡鱼共作模式对N₂O排放和水体氮污染的抑制效应。投喂率对稻-黄颡鱼共作处理NH₃挥发无显著影响。黄颡鱼对饲料氮的利用率随投喂率增加呈下降趋势;特定生长率、粗蛋白含量和蛋白增加量随投喂率增加呈先增后减趋势。稻-黄颡鱼共作处理中最大特定生长率、最高蛋白增加量和最低单位产量N₂O排放量对应投喂率分别是5.49%、5.16%和1.00%。相同投喂率条件下,稻-黄颡鱼共作有利于促进黄颡鱼粗蛋白累积、降低N₂O和NH₃排放量以及水体和底泥氮养分含量。研究表明,稻-黄颡鱼共作系统中,水体氮含量和N₂O排放量随投喂率的提高而增加,综合黄颡鱼生长和N₂O排放情况,建议稻-黄颡鱼共作模式的投喂率不超过5.49%。     

花果山省级森林公园低效林林相改造技术

本文调查分析了花果山省级森林公园低效林资源现状,提出针对不同立地条件划分的林相改造方案。通过加强乡土树种应用营造近自然森林群落,以期为本地区景观生态林建设提供参考。     

多种遥感土地覆盖产品一致性分析与精度评价——以淮河流域为例

土地覆盖(Land Cover)数据是人们进行气候变化探究、生态系统评估与地理国情监测等研究的重要数据源。随着研究的深入,国内外产生了众多不同时空尺度、不同分类体系的土地覆被分类产品集,但这些产品在局部尺度应用时的一致性与精度还有待分析。本研究以淮河流域为研究区域,基于5种土地覆被分类产品(CLCD、ESACCI-LC、GLC_FCS30、GlobeLand30、MCD12Q1),将各土地覆被类型重分类为农用地、建设用地、未利用地三大类,从面积和空间两方面进行了一致性分析与精度评价。结果表明:5种产品对于淮河流域土地覆被的类型特征具有较强的一致性,面积估算的相关性系数均大于0.9; 在3种30m分辨率土地覆被分类产品中,CLCD的识别精度最高,以此作为参考数据;其他四种产品总体精度在92.37%至95.53%之间,Kappa系数在0.523至0.695之间,GlobeLand30产品与GLC_FCS30产品精度较高、且各有优势,ESACCI-LC产品和MCD12Q1产品精度较低。研究成果为不同时空尺度上的土地覆被研究提供参考。     

循化县古树名木现状调查及保护修复建议

为了保护古树名木,调查了循化县境内古树名木树种、数量、分布地、生长势,受损情况,保护现状。结合循化县实际,对如何加强对现有古树名木的保护修复提出针对性建议。     

磷、铁处理对冬小麦种子萌发和幼苗活力的影响

为明确磷、铁处理对冬小麦种子萌发和幼苗活力的影响,以冬小麦品种‘济麦22’为材料,采用NaH₂PO₄和Fe₂(SO₄)₃作为处理溶液,选择不降低种子发芽率的最大摩尔浓度处理种子;测定苗期正常水分(T₁)和干旱处理(T₂)下冬小麦幼苗干重、株高、叶面积、SPAD和抗氧化酶活性等指标的变化。结果表明:0.05~0.30 mol/L NaH₂PO₄处理的冬小麦种子发芽率比对照提高2.00%~14.00%,0.01~0.04 mol/L Fe₂(SO₄)₃处理的冬小麦种子发芽率比对照提高4.01%,而0.50~0.90 mol/L NaH₂PO₄处理的冬小麦种子发芽率与对照相比降低16.00%~24.00%,0.05~0.07 mol/L Fe₂(SO₄)₃处理的冬小麦种子发芽率与对照相比降低10.00%~24.00%,在本试验条件下,NaH₂PO₄、Fe₂(SO₄)₃处理对种子萌发生长不产生抑制作用的最大浓度分别为0.30和0.04 mol/L;2种水分条件下,NaH₂PO₄处理能显著提高冬小麦幼苗干重和株高,Fe₂(SO₄)₃处理只在正常水分下显著提高幼苗的株高;NaH₂PO₄和Fe₂(SO₄)₃处理均能显著提高冬小麦幼苗新生叶片的叶面积、叶片的SPAD以及叶片SOD和CAT活性,但对POD活性无显著提高。总之,适宜浓度的NaH₂PO₄、Fe₂(SO₄)₃处理能促进冬小麦种子的萌发,同时可以提高冬小麦幼苗的有效光合面积和叶绿素含量,改善了幼苗的光合作用,提高了叶片抗氧化酶活性,进而增强了幼苗活力和抗旱性。     

氮肥对油菜在不同土壤中吸收积累Cd的影响

以三种不同程度Cd污染土壤为材料,通过盆栽试验研究NH₄Cl和（NH₄）₂SO₄两种氮肥对土壤Cd有效性及油菜吸收、转运Cd的影响,评价油菜对Cd的生物累积量,以期为油菜修复Cd污染土壤的优化施肥措施提供理论支撑。结果表明：施加NH₄Cl和（NH₄）₂SO₄均显著降低了土壤的pH,（NH₄）₂SO₄处理土壤pH低于施加NH₄Cl处理的土壤,施肥处理下生长期非根际土pH低于根际土,成熟期非根际土pH高于根际土。施加（NH₄）₂SO₄和NH₄Cl均使土壤中有效态Cd含量增加。（NH₄）₂SO₄处理有效态Cd的浓度高于NH₄Cl处理。油菜成熟期土壤中有效态Cd的浓度低于生长期,生长期和成熟期整体表现出根际土中Cd的总量高于非根际土。施加（NH₄）₂SO₄和NH₄Cl均增加油菜各部位Cd的含量,提高油菜的富集系数和转运系数,油菜从根到叶对Cd的转运系数最高。研究表明油菜作为Cd污染土壤的修复植物有一定安全保障。     

Characteristics of CO2, CH4 and N2O emissions from winter-fallowed paddy fields in hilly areas of South China

With closed static chamber and modified gas chromatograph (HP5890II), the in situ measurements were made on the CO₂, CH₄ and N₂O emissions from winter-followed paddy fields in the hilly areas of South China. Gas samples were taken simultaneously from the fields with and without rice stubble. The results showed that both of the fields had the peak value of CO₂ flux in the later afternoon. In the fields with and without rice stubble, the CH₄ flux was positive in the day time while negative in the night, and the N₂O flux in the day time was 1.79 and 1.58 times as much as that in the night, respectively. The diurnal average CO₂ flux in the plot with rice residue was significantly higher than that of bare plot (P < 0.05). Correlation analysis demonstrated that CO₂ flux in the winter-fallowed paddy fields had significant correlations with soil temperature at a depth of 5 cm, above-ground temperature and air temperature, suggesting that temperature was the main factor affecting CO₂ emission from rice fields after harvesting. During the observation time (from November 10, 2003 to January 18, 2004), the average CO₂, CH₄ and N₂O fluxes in the field with rice residue were (180.69 ± 21.21) mg/m²·h, (−0.04±0.01) and (21.26±19.31) μg/m²·h, respectively. Compared with bare fields, the CO₂ flux in the field with rice residue was 13.06% higher, CH₄ absorption increased by 50%, while N₂O flux was 60.75% lower. It was concluded that the winter-fallowed paddy field in hilly areas of South China was the source of atmospheric CO₂ and N₂O, and the sink of atmospheric CH₄. __________ Translated from Chinese Journal of Applied Ecology, 2007, 18(1): 57–62 [译自: 应用生态学报]     

生物炭负载Fe3O4纳米粒子的制备与表征

为了推进可再生资源的综合利用,本文以水稻秸秆为原料,利用高温热解有机前驱体法成功制备磁性Fe_3O_4纳米粒子/生物炭复合材料。用X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析仪(TG)、综合物性测量系统(PPMS)、元素分析仪(EA)、电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-OES)及全自动快速比表面与孔隙度分析仪(BET)对其进行了表征。结果表明:复合材料上生成了形貌均一、结晶度较高、粒径范围为3~10 nm的Fe_3O_4纳米粒子;复合材料的饱和磁化强度达到26.64 emu·g~(-1);复合材料相比于原始生物炭具有更好的热稳定性和更大的比表面积;复合材料的微孔数量少于原始生物炭,孔隙结构以中大孔为主;铁元素在复合材料上的含量为12.08 mg·g~(-1)。通过对两种材料物理化学性质的比较与归纳,以期为复合材料的合成及应用提供参考。     

不同形态硫对水稻吸收积累镉的影响

为探究不同形态硫素（SO₄^2-/S^2-）对水稻生物量和糙米Cd积累的影响,采用金属矿区下游Cd、As重度污染农田耕层土壤,以温室水稻盆栽试验,在施用足量CaCO₃条件下,向供试土壤中分别施加0（CK）、400 mg S·kg^-1（K₂S/K₂SO₄）并持续淹水直至收获。结果表明：与CK相比,K₂S和K₂SO₄处理显著提高水稻总生物量130.1%~186.7%,且K₂S处理增加糙米产量效果更佳。与CK相比,施加S素能显著降低糙米Cd含量,K₂S处理使糙米Cd含量降低37.5%~50.0%,K₂SO₄处理降低31.3%~45.0%。两种施S处理均使糙米Fe含量下降90%以上。K₂S和K₂SO₄处理使土壤溶液pH平均降低0.28~0.32个单位,K₂S处理可显著促进土壤Cd向铁锰氧化物结合态和有机硫化物结合态Cd转化,铁锰氧化物结合态Cd在酸化和氧化环境下相对稳定,有利于稳定土壤Cd活性;K₂S处理同时增加茎、叶的S含量,有效将Cd液泡区隔化,将Cd固定在茎、叶,从而降低糙米Cd含量。K₂SO₄处理促进土壤Cd向碳酸盐结合态和有机硫化物结合态转化,在土壤酸化和Eh回升条件下,K₂SO₄处理土壤有效态Cd显著提高。但K₂SO₄处理比K₂S处理更有利于Cd在植物体内的液泡区隔化,这可能是其能够抑制Cd从根向地上部及籽粒转运的原因。研究表明,在施用足量CaCO₃条件下,足量施用K₂S或K₂SO₄均可提高水稻生物量,并有效降低糙米Cd含量。     

沉积物中人工纳米颗粒对BDE-47生态毒性的影响

为评价淡水沉积物中人工纳米颗粒对持久性有机污染物生态毒性的影响,以底栖动物铜锈环棱螺为受试生物,采用沉积物慢性生物测试研究了非毒性浓度的不同管径多壁碳纳米管(MWCNTs)和两种金属氧化物纳米颗粒(三氧化二铝纳米颗粒Al₂O₃-NPs和二氧化钛纳米颗粒TiO₂-NPs)存在条件下不同浓度2, 2', 4, 4'-四溴联苯醚(BDE-47)对铜锈环棱螺肝胰脏超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活性和丙二醛(MDA)含量的影响.结果表明,两种管径大小的MWCNTs不影响低浓度(100 ng·g^-1) BDE-47对铜锈环棱螺的毒性,但显著降低较高浓度(500、2000 ng·g^-1)BDE-47对铜锈环棱螺的毒性,小管径MWCNTs对BDE-47毒性的影响稍大于大管径MWCNTs;Al₂O₃-NPs和TiO₂-NPs对低浓度BDE-47的毒性没有影响,但显著增加较高浓度BDE-47对铜锈环棱螺的毒性,TiO₂-NPs对BDE-47毒性的影响略大于非毒性浓度Al₂O₃-NPs.这表明,沉积物中不同种类和类型的纳米颗粒对有机污染物生态毒性的影响存在明显差异.