陕西省土壤有机碳密度空间分布及储量估算

土壤有机碳是反映土壤质量以及土壤缓冲能力的一个重要指标,对于温室效应与全球气候变化具有重要的控制作用。研究以陕西省第二次土壤普查数据为主要资料,结合多年的相关研究数据,对陕西省土壤碳密度及储量进行估算,并分析了陕西省土壤有机碳密度的空间分布特征。结果表明:榆林、延安地区北部以及商洛等地区分布的风沙土、黄绵土、石质土等土壤有机碳密度最小,小于4 kg m-2;陕西南部地区的土壤有机碳密度主要在4~9 kg m-2之间;咸阳地区及渭南地区土壤有机碳密度也较高,主要在9~12 kg m-2之间;关中地区渭河及其两岸、秦岭部分山区土壤有机碳密度最大,最高达30 kg m-2以上;陕西省平均土壤有机碳密度为6.87 kg m-2,在全省的22个土壤类型中,有13个土壤有机碳密度低于全国平均水平,占全省土壤总面积的77.42%,全省土壤有机碳储量约为1.41×1012kg。本研究为我国土壤碳库和碳平衡的研究提供基础数据。     

福建省不同耕地土壤和土地利用类型对“碳源/汇”的贡献差异研究

农田生态系统无论作为全球温室气体的“源”还是“汇”,均对大气CO2浓度的年际变化产生重要影响.以我国亚热带地区——福建省不同地理位置的闽侯县、浦城县、同安县和永定县为典型研究区,利用这4个县1982年23 869个样点和2008年12 521个样点实测数据建立的1∶5万土壤类型-土地利用方式数据库,分析了近30年来福建省不同土类、亚类、土属和土地利用方式耕地有机碳密度变化,并利用尺度上推的方法估算了全省两期耕地土壤有机碳储量.结果表明,近30年来福建省耕地总体上表现为弱的“碳汇”,土壤有机碳密度和储量分别上升了0.24 kg m-2和4.26 Tg,但不同土壤类型和土地利用方式在“碳汇/源”中的贡献程度差异很大.从土壤类型来看,紫色土、酸性紫色土和石灰泥田分别在土类、亚类和土属级别中的“碳汇”贡献最大,有机碳密度分别提高了0.63、0.63和1.25 kg m-2;而滨海盐土、滨海盐土和黄泥砂土则分别在土类、亚类和土属级别中的“碳源”贡献最大,有机碳密度分别下降了0.59、0.59和1.08 kg m-2.从土地利用方式来看,灌溉水田是全省最主要的“碳汇”,有机碳密度提高了0.27 kg m-2,而水浇地是全省最主要的“碳源”,有机碳密度下降了0.36 kg m-2.因此,在今后的福建省农田土壤有机碳管理政策中应重点考虑有机碳密度下降、面积较大的土壤类型及土地利用方式的有效管理.     

浙江省水稻土有机碳储量估算和密度比较研究

土壤碳库是全球土壤碳循环的重要组成部分。研究以第二次土壤普查数据为基础,通过土壤类型法估算了浙江省水稻土有机碳储量并研究了水稻土有机碳密度空间分布情况。结果表明:浙江省水稻土总面积约为18423 km2,有机碳库总量为165.99 Pg,平均1 m有机质密度为8.28 kg m-2。有机碳密度呈现沿海杭嘉湖、宁绍、台州和温州四大水网平原等地区密度高,中部、西部地区密度低的状况。另外,通过比较各个省份的水稻土有机碳密度高低,发现在同样使用全国土壤普查数据与土壤类型法的基础下,数据的缺失与计算方法的细微差异会导致有机碳密度计算结果的差异。     

长江中下游地区耕地土壤有机碳密度变化率驱动因素

为探究长江中下游地区耕地土壤固碳增汇措施,该研究收集与整理长江中下游地区59处长期定位试验观测数据,量化不同类型耕地土壤有机碳密度变化率的差异特征,运用随机森林模型与线性规划探究土壤有机碳密度变化率的驱动因素与提升途径。结果表明:水田和旱地土壤有机碳密度变化率范围分别为-1 548.15～3 577.10 kg/(hm²·a)和-261.89～3 245.01 kg/(hm²·a),差异不显著(P=0.85)。有机肥氮量、土壤pH值、化肥氮量、秸秆氮量对水田土壤有机碳密度变化率的影响较大;有机肥氮量和化肥氮量对旱地影响较大。因此,建议长江中下游地区可通过有机无机肥科学配施,合理调控水田土壤pH值和秸秆还田量。该研究可为长江中下游地区耕地固碳增汇的技术推广提供参考。     

青藏高原土壤有机碳储量与密度分布

采用全国第二次土壤普查数据结合作者的实测数据,利用1∶100万土壤数据库对青藏高原土壤有机质层、土壤矿质层及整个剖面的土壤有机碳密度和土壤有机碳储量分别进行了估算。结果表明:青藏高原的平均土壤有机碳密度约为C 7.2 kg m-2,较前人的C 8.01~19.05 kg m-2全国平均土壤有机碳密度偏低。青藏高原总的土壤有机碳储量约为18.37 Pg,其中有机质层土壤有机碳储量约占38.14%,矿质层土壤有机碳储量则占61.86%。     

基于大比例尺数据库的福建省耕地土壤固碳速率和潜力研究

明确土壤固碳速率和潜力是制定耕地固碳减排措施的基础。以我国典型亚热带地区—福建省不同地理位置的闽侯、浦城、同安、武平和永定5个县为研究区,运用生物地球化学过程模型DNDC（DeNitrification and Decomposition）,模拟这5个县在目前区域尺度最详细的1:5万土壤数据库下1980─2009年和2010─2039年有机碳动态变化,并运用尺度上推的方法估算出全省耕地土壤固碳速率和潜力。结果表明,福建省耕地土壤1980─2009年的固碳总量为7.37 Tg,而2010─2039年的固碳潜力为7.04 Tg,两个时段的年均固碳速率分别为：190 kg·hm-2和176 kg·hm-2,说明目前的农田管理措施有利于研究区长期固碳。其中,水稻土和盐渍水稻土分别在土类和亚类级别中固碳速率最大,不同时段均大于175 kg·hm-2·a-1;而红壤在土类和亚类级别中固碳速率皆最小,不同时段均小于3 kg·hm-2·a-1。总体来看,1980─2009年和2010─2039年水稻土的固碳总量均占全省耕地固碳总量的92%以上,是今后制定固碳减排措施的重点。     

30年来东北主要黑土区耕层土壤有机碳密度与储量动态变化研究

运用GIS和地统计学相结合的方法,通过对全国第二次土壤普查时期(1980年)、2000年、2011年研究区三期采样数据的比较,研究了东北主要黑土区海伦、双城、公主岭三个县(市)不同时期的土壤有机碳密度与储量,并分析了30年来研究区土壤有机碳密度与储量在时间与空间的变化情况。研究表明:海伦、双城和公主岭过去30年间土壤有机碳密度分别下降了0.68 kg m-2、0.18 kg m-2和1.05 kg m-2;储量分别下降了0.23×1010kg、0.05×1010kg和0.18×1010kg。海伦、双城前20年有机碳密度下降速率较快,后10年趋向平稳并略微增长,公主岭有机碳密度在研究期的30年内仍处于快速下降阶段。按照土类统计,1980年与2011年两个时期研究区的有机碳密度与储量,结果表明几乎所有土壤类型的有机碳密度与储量均出现下降,有机碳密度降幅最大的为棕壤(下降1.95 kg m-2),有机碳储量降幅最大为黑土(下降0.29×1010kg)。     

喀斯特石漠化综合治理区表层土壤有机碳密度特征及区域差异

以中国南方喀斯特地区具有代表性的贵州为例,选取3个典型喀斯特石漠化综合治理示范区,以划分出的4条核心小流域为监测单元,对各示范区内及示范区之间不同等级石漠化样地表层土壤有机碳密度特征进行比较。结果表明:各示范区之间表层土壤有机碳密度变异性较大,表现为红枫湖示范区(6.12 kg m-2)>鸭池示范区(5.21 kg m-2)>花江示范区(2.80 kg m-2);不同等级石漠化样地之间土壤有机碳密度整体表现为无明显、潜在石漠化样地大于中、强度石漠化样地;岩石裸露率是影响喀斯特地区表层土壤碳密度的重要影响因子之一,特别对于中、强度石漠化区;地貌、气温和不同工程措施也在一定程度上影响到土壤有机碳密度特征。喀斯特石漠化综合治理具备巨大的固碳减排效应,采取有效措施增加有机碳蓄积量是今后石漠化综合治理的关键。     

城市化进程中的土壤有机碳库演变趋势分析

土地利用方式变更引起的土壤碳库变化对全球温室效应、全球碳循环有重大的影响。基于1∶250000多目标地球化学调查数据,利用RS遥感影像和GIS统计技术,分析上海市的城市扩张格局及城市扩张进程中的土壤有机碳库演变趋势。根据上海地区1980、2000、2005年3期遥感影像分析,从1980年代开始,研究区城区面积快速扩张,城市生长以原市区为中心向周边扩展,1980~2005年间城市建设用地面积增加1 377 km2。研究区城区表层土壤有机碳分布呈现较大的空间变异性,城区表层土壤有机碳密度为(3.926±1.381)kg m-2,其均值是郊区的1.049倍,是乡村地区的1.255倍,随城市-郊区-乡村空间梯度演替,表层土壤有机碳密度渐趋降低,城区表层土壤呈现轻度积累;相较于第二次土壤普查农林生态系统,当前研究区城区表层土壤有机碳密度均值升高0.239 kg m-2,升幅6.48%。比较1980年前建城区、1980~2000年建城区、2000~2005年建城区与城市郊区土壤有机碳密度分布,新建城区由于土地利用方式变更强烈,土壤结构破坏,土壤有机碳密度基本上处于低值;随着城市用地年限的延长,城市生态系统的演化发展,土壤有机碳密度渐趋增大。研究提供城市化进程中的土壤有机碳库演变趋势信息,可为城市土壤固碳潜力研究提供数据支持,也为推动中国城市生态系统碳循环研究提供参考。     

安徽省土壤固碳潜力及有机碳汇(源)研究

利用安徽省多目标区域地球化学调查获取的土壤全碳和有机碳数据,采用"单位土壤碳量"方法计算土壤碳储量以及土壤固碳潜力。结果显示,研究区表层(0~0.2 m)土壤固碳量潜力为237.48 Mt,其中土壤有机碳固碳量潜力为141.67 Mt,土壤无机碳固碳量潜力为95.81 Mt;中层(0~1.0 m)土壤固碳量潜力为1104.61 Mt,其中土壤有机碳固碳量潜力为469.32 Mt,无机碳固碳量潜力为635.28 Mt。与全国第二次土壤普查比较,近30年间区内表层土壤有机碳储量增加了7.07 Mt,本区表层土壤有机碳总体为"碳汇"区。碳汇区主要分布在江淮分水岭(六安—滁州一线)以北地区;碳源区则分布于淮河以北固镇县周围及淮河沿岸局部地区。此项工作为进一步探讨安徽省土壤固碳能力及土壤固碳减排潜力提供科学依据。     

Sediment denitrification in waterways in a rice-paddy-dominated watershed in eastern China

Purpose

Rice-paddy-dominated watersheds in eastern China are intensively cultivated, and lands with two crops receive as much as 550–600 kg?ha^–1?year^–1 of nitrogen (N), mainly through the addition of N-based fertilizers. However, stream N concentrations have been found to be relatively low. Waterways in the watersheds are assumed to be effective “sinks” for N, minimizing its downstream movement. We directly measured net sediment denitrification rates in three types of waterways (ponds, streams/rivers, and a reservoir) and determined the key factors that control net sediment denitrification. Such information is essential for evaluating the impact of the agricultural N cycle on the quality of surface water.

Materials and methods

The pond–stream–reservoir continuum was sampled every 2 months at nine sites in an agricultural watershed between November 2010 and December 2011. Net sediment N₂ fluxes/net sediment denitrification rates were determined by membrane inlet mass spectrometry and the N₂/Ar technique. A suite of parameters known to influence denitrification were also measured.

Results and discussion

Net denitrification rates ranged between 28.2?±?18.2 and 674.3?±?314.5 μmol N₂–N?m^–2?h^–1 for the streams, 23.7?±?23.9 and 121.2?±?38.7 μmol N₂–N?m^–2?h^–1 for the ponds, and 41.8?±?17.7 and 239.3?±?49.8 μmol N₂–N?m^–2?h^–1 for the reservoir. The mean net denitrification rate of the stream sites (173.2?±?248.4 μmol N₂–N?m^–2?h^–1) was significantly higher (p?<?0.001) than that of the pond sites (48.3?±?44.5 μmol N₂–N?m^–2?h^–1), and the three types of waterways all had significantly higher (p?<?0.01) mean net denitrification rates in summer than in other seasons. Linear regression and linear mixed effect model analysis showed that nitrate (NO₃ ^?–N) concentration in surface water was the primary controlling factor for net sediment denitrification, followed by water temperature. Using monitoring data on NO₃ ^?–N concentrations and temperature of the surface water of waterways and an established linear mixed effect model, total N removed through net sediment denitrification in the pond–stream–reservoir continuum was estimated at 46.8?±?24.0 t?year^–1 from July 2007 to June 2009, which was comparable with earlier estimates based on the mass balance method (34.3?±?12.7 t?year^–1), and accounted for 83.4 % of the total aquatic N. However, the total aquatic N was only 4.4 % of the total N input to the watershed, and thus most of the surplus N in the watershed was likely to be either denitrified or stored in soil.

Conclusions

High doses of N in a rice-paddy-dominated watershed did not lead to high stream N concentrations due to limited input of N into waterways and the high efficiency of waterways in removing N through denitrification.     

Trends in soil science in Switzerland

Phytoremediation is an emerging technology based on the use of green plants to remove, contain, inactivate or destroy harmful environmental pollutants. Recent developments in Europe and the USA show that the approach is somewhat different on both sides of the Atlantic. In Europe, phytoremediation has more basically been research driven and, based on the outcomes, applications have been envisaged. By contrast, the approach in the USA is more application and experience driven. In spite of a growing track record of commercial success, more demonstration projects are needed to prove that phytoremediation is effective in order to rigorously measure its underlying economics, and to expand its applications. More fundamental research is also required to better understand the complex interactions between pollutants, soil, plant roots and micro-organisms at the rhizosphere level, to increase the bioavailability of pollutants, to fully exploit the metabolic diversity of plants and, thus, to successfully implement this new green technology.     

中国华北地区近40年物候春季变化

根据华北地区7个观测站物候资料,分析了华北地区1963-1996年及北京1963-2005年物候春季的变化特征及其与气温的关系。结果表明:华北地区的物候春季有明显提早来临的趋势,而造成这一变化的主要因素是本地区近40 a来冬春季气温的明显上升。其中1963-1996年间华北地区1-3月及4月的平均气温分别上升了2.3℃与1.7℃,物候春季起止日期分别提前了9d和4d,因而使得春季长度也延长了5d;北京1963-2003年间1-3月及4月的平均气温分别上升了3.5℃与2.6℃,物候春季的起止日期分别提前了11d和10d,但春季长度没有明显变化。     

天津半干旱地区不同种植年限菜田土壤微生物变化特征的研究

对天津周边半干旱地区不同种植年限的菜田土壤微生物状况调查研究表明 ,该地区土壤微生物以细菌为主 ,夏季微生物总量大大高于冬季 ;随着种菜年限的增加 ,耕层和亚耕层微生物总量都有增加趋势 ,其中细菌和放线菌增加明显 ,真菌有下降趋势 ;真菌类群分析表明 ,少数纤维素分解菌 ,如青霉 (Penicillium)、木霉 (Trichoderma)等为优势菌 ,而糖和木质素分解菌仅占少数。用尖孢镰刀霉 (Fusariumuoxysporum)、大肠杆菌 (Escherichia coli)接种不同种菜年限土壤 ,检测土壤拮抗菌状况发现 ,拮抗菌仅在种植年限长的老菜田的放线菌中发现。表明北方半干旱地区菜田土壤细菌为优势菌 ,主要存在于土壤微孔隙中 ;而适于生活在土壤疏松大孔隙中的真菌数量极少。应注意土壤结构的改良 ,为丰富土壤微生物提供良好的生态环境     

天津半干旱地区不同种植年限菜田土壤微生物变化特征的研究

对天津周边半干旱地区不同种植年限的菜田土壤微生物状况调查研究表明 ,该地区土壤微生物以细菌为主 ,夏季微生物总量大大高于冬季 ;随着种菜年限的增加 ,耕层和亚耕层微生物总量都有增加趋势 ,其中细菌和放线菌增加明显 ,真菌有下降趋势 ;真菌类群分析表明 ,少数纤维素分解菌 ,如青霉 (Penicillium)、木霉 (Trichoderma)等为优势菌 ,而糖和木质素分解菌仅占少数。用尖孢镰刀霉 (Fusariumuoxysporum)、大肠杆菌 (Escherichia coli)接种不同种菜年限土壤 ,检测土壤拮抗菌状况发现 ,拮抗菌仅在种植年限长的老菜田的放线菌中发现。表明北方半干旱地区菜田土壤细菌为优势菌 ,主要存在于土壤微孔隙中 ;而适于生活在土壤疏松大孔隙中的真菌数量极少。应注意土壤结构的改良 ,为丰富土壤微生物提供良好的生态环境     

Trace metals in precipitation in Sweden

Trace metals (Cd, Cu, Fe, Mn, Pb, and Zn) concentrations in atmospheric precipitation have been routinely monitored in Sweden since the autumn of 1983. Concentrations are highest in southern Sweden and decrease northward. It is postulated that the long range transport of anthropogenic pollutants from the rest of Europe is the major source of Cd, Pb, and Zn in precipitation. Evidence for this hypothesis is that enrichment factors indicate anthropogenic origin, and Swedish atmospheric emissions of Zn and Cd are 2 to 3 times smaller than deposition fluxes. Also, Cd, Pb, and Zn concentrations are correlated in both space and time and are also well correlated with exSO₄ ⁺, a substance known to be of anthropogenic origin transported long distances.     

Patterns in trace elements in lichens

Water, Air, & Soil Pollution - Epiphytic lichens were sampled in a Dutch national monitoring survey, which was carried out twice within 5 yr. The samples were analyzed by neutron activation...     

沈阳市城市表土中微生物区系变化的初步研究

在沈阳市远郊-近郊-市区等不同城市化水平区内选取林地、草地和路边土几种不同利用方式下的表层土壤,对土壤中的微生物状况进行了初步分析。结果表明,随着城市化水平的提高,土壤中微生物的数量表现为明显的减少趋势。其中变化较大的是细菌,而真菌和放线菌的变化不明显。     

闽北不同土地利用方式径流量动态变化特征

采用定位研究方法和小集水区试验技术方法,通过两年的降雨量数据观测,对闽北地区木荷林地、杉木林地、封山育林地和对照等不同土地利用方式的小集水区进行坡面径流动态规律研究。研究结果表明:试验小区地表径流的产生主要是受降雨量的影响,而与降雨强度的关系不大,地表径流量与降雨量之间呈现出极显著的非线性二次抛物线关系(P<0.01)。4种不同土地利用方式的月平均径流量一般随月降雨量的增大而增大,并且在同1月份间其平均地表径流量的大小趋势为:对照>封山育林>杉木>木荷,均是在6月份达到最大值,9月份出现最小值。对照比木荷林地、杉木林地、封山育林地更容易产生地表径流,林地具有较好的涵养水源和保持水土作用。     

2013年我国种植业化肥施用状况分析

【目的】我国农用化肥消费量大,数据来源不同,统计口径各异,行业内大多引用国家统计局公布的数据,但该数据无法推算出氮肥、磷肥、钾肥分类消费量。我国区域间、季节间、作物间化肥消费情况的报道很少,在调节化肥供需、指导化肥行业健康发展时显得依据不足。调查种植业化肥施用状况可以为指导肥料生产、供应提供重要依据。【方法】以农业部339个国家级基层肥料信息网点为依托,根据我国农业生产习惯和我国政府部门统计习惯,将一年分为三个用肥季,1 5月份为春耕季,6 8月份为夏播季,9 12月份为秋冬种季。在三个季节,每个网点随机调查30个农户的主要种植作物施用氮肥、磷肥、钾肥、复合(混)肥(包括配合式)量,经两级土壤肥料部门审核后,采用省份、相似种植区域、全国三级逐级加权平均的方法,推算了不同区域、不同季节、不同作物单位面积施肥量;再用作物单位面积施肥量、该作物全国种植总面积、样本中施肥面积占该作物种植面积的比例推算了作物全年、不同季节化肥施用量。同时,分析了主要作物、不同季节化肥施用状况以及供需平衡情况,不同季节、不同区域供肥情况和农民的购肥习惯。【结果】2013年我国种植业化肥施用量5498万吨(折纯下同),其中,氮肥(实物量)3382万吨,磷肥1175万吨,钾肥941万吨。粮食作物化肥总用量为2782万吨,占种植业化肥总用量的50.6%;其次是果树和蔬菜,三类作物占种植业化肥施用总量的82.8%,经济、园艺作物单位面积化肥施用量大于粮食作物。春耕、夏播、秋冬种化肥施用量分别占全年化肥施用量的34.2%、35.6%、30.2%。复混肥料和尿素是农民最常购买的两种肥料,从全年来看,农民施用复混肥料和尿素的样本数分别占总样本数的72.5%和71.6%,春耕、夏播、秋冬种农民购买尿素和复合(混)肥的样本数分别占该阶段样本数的70.9%和62.9%、84.9%和78.1%、56.6%和83.9%。春耕和夏播时期农民多数选用尿素,秋冬种多数选用复混肥料,东北、西北、华中南地区农民多选用尿素,华北、西南、华东地区农民多选用复混肥料。另外,我国氮肥、磷肥供应分别过剩1080万吨、680万吨,钾肥缺口370万吨,供需矛盾突出。氮、磷、钾养分配合式为15-15-15的复混肥样本数占农民选购复混肥总样本数的33.3%,说明复混肥养分结构不尽合理。【结论】建议国家进一步遏制氮肥、磷肥过剩产能,优化产品结构,大力推广科学施肥技术。