梁子湖湿地农田碳氮循环的模拟研究

以典型低湿地水田为研究对象,采用美国新罕布什尔大学李长生教授提出的一种生物地球化学模型DNDC来模拟湿地生态系统中土壤-植物-大气之间碳氮的循环。结果表明,湿地土壤有机碳的输入为523.8 kg.hm-2,主要是作物残留的秸秆和根系;土壤N的输入为197.9 kg.hm-2,土壤有机碳的输出为13 508 kg.hm-2,土壤N的输出为411.8 kg.hm-2。由于人为的影响,土壤C的亏损很大,N的输入输出也不平衡。     

高产粮区农业生态系统土壤碳氮循环的模拟研究--以河北省曲周县为例

以高产粮区河北省曲周县为例,运用生物地球化学循环模型-DNDC模型,在实测田间试验数据进行模型验证的基础上,对该地区农业生态系统土壤碳氮平衡进行了模拟研究.结果表明1998年曲周县47 821 hm2农业耕地土壤的总有机碳储量为C 742.94×106 kg,平均每公顷耕地土壤有机碳(SOC)储量为C 15 536.05 kg.1998年耕地土壤有机碳为正平衡,1990年为负平衡,2年SOC显著差异的主要原因在于秸秆还田比例的多少.1998年曲周县农业土壤氮库表现为盈余.土壤有机碳的长期模拟动态表明与当前管理相比,增加有机肥和秸秆还田比例、采用免耕均可有效的增加土壤有机碳的积累.     

农业生态系统碳氮循环模拟模型研究

一、背景近年来，由全球气候变化引发的全球碳平衡问题越来越引起人们的关注。土壤有机质是全球碳平衡过程中的重要碳库，农业生态系统的土壤碳库是全球碳库中最活跃的一个组成部分，在人类的耕作、施肥、灌溉以及气候变化的影响下，不仅其数量在迅速变化，而且其作为全球CO２的源汇地位也在不断变化，从而对区域以及全球环境带来影响，也对人类赖以生存的粮食生产带来影响。因此，研究农业生态系统的碳氮循环问题已成为热点。农业生态系统中土壤碳和氮的循环动态是一个包括有机质的产生、分解、硝化、反硝化和发酵过程的复杂的生物地球化…     

农田土壤有机碳含量对作物产量影响的模拟研究

 【目的】探求土壤有机碳含量对作物产量的影响,以期为保障国家粮食安全和耕地持续利用与管理提供决策依据。【方法】利用农田生态系统生物地球化学模型DNDC,针对中国东北、华北、西北、中南、华东和西南6个典型农业区域,每个区域选择各自典型的种植模式和现行的农田管理措施,在各自特定的土壤和气候条件下,输入并运行模型,模拟考察在其它投入条件不变的情况下,改变土壤有机碳本底值对作物产量的影响。【结果】当土壤有机碳含量（SOC）增加1 g C?kg-1,东北地区玉米产量可增加176 kg?hm-2;华北地区夏玉米与冬小麦轮作,产量可增加约454 kg?hm-2;西北地区春玉米产量约可增加328 kg?hm-2;中南地区单季水稻产量可增加约185 kg?hm-2;华东地区双季稻产量可增加约266 kg?hm-2;西南地区水稻与冬小麦轮作产量可增加约229 kg?hm-2。【结论】在其它投入既定的条件下,全国各地区均存在通过提高耕地土壤有机碳含量来增加作物产量的潜力。保持较高水平的土壤有机碳含量对节本增效具有十分明显的作用。     

CO_2摩尔分数倍增对秋茄湿地碳、氮循环影响的模拟

为探知CO_2摩尔分数倍增对秋茄湿地碳、氮物质循环的影响,系统了解CO_2摩尔分数倍增环境下该生态系统中C、N转化过程及机理,采用开顶箱法,分别研究了350、700μmol·mol~(-1)CO_2下典型红树植物,即秋茄湿地模拟系统中C、N质量的变化。结果表明:CO_2摩尔分数倍增引起了水体总碳(TC)、总有机碳(TOC)质量浓度及土壤中总碳(TC)、总有机碳(TOC)质量分数的不显著增加,系统中总碳质量增加了2.8%;水体中总氮(TN)、硝态氮(NO_3~--N)、氨氮(NH_4~+-N)的平均质量浓度分别增加了13.1%、17.7%、8.6%,土壤中TN质量分数下降了8%,系统中总氮质量降低了8.7%。总体上,CO_2摩尔分数倍增,引起湿地系统中碳质量的增加,氮质量的降低。     

湿地氮循环过程及其研究进展

从湿地氮循环的主要研究对象和基本研究方法出发,讨论了同位素方法在氮循环研究中的应用,总结了氮同位素用于研究湿地系统的生物地球化学过程以及各形态氮的迁移转化等方面的应用实例,并对湿地氮循环同位素及其相关技术方法的发展趋向进行了展望,最后归纳提出了氮同位素在我国湿地生态系统氮循环研究中的不足及未来的发展方向。     

DNDC模型模拟干旱区农田有机碳的变化趋势

[目的]利用生物地球化学模型,探讨长期不同施肥对干旱区绿洲农田土壤碳变化趋势以及农田的固碳效率.[方法]选择国家灰漠土长期肥力监测试验中的5种处理(hNPKM,NPKM,NPKS、NPK、CK),采用DNDC模型对土壤表层(0～20 cm)土壤有机碳150年(2010～2160年)的长期变化趋势进行预测.[结果]长期不同施肥处理下土壤有机碳固碳效果有明显的差异性,模拟结果表明:土壤有机碳含量与施肥时间之间符合抛物线方程,其中施用连续高量有机肥处理130 a后,土壤有机碳将达到极大值108.35 g/kg,固碳速率为52.95;;施用常量有机肥128 a,有机碳达到极大值63.86 g/kg,固碳速率为28.41;;秸秆还田处理121年后有机碳达到极大值19.14 g/kg,固碳速率为7.70;;施用化肥145 a,土壤有机碳达极大值17.54 g/kg,固碳效率为6.18;;而CK处理土壤有机碳逐年减少,仅为5.74 k/kg,比试验初始有机碳值降低3.08 g/kg.[结论]化肥与有机肥配施土壤有机碳的固碳速率最高,化肥平衡施肥、化肥与秸秆配施也具有固碳效果,但固碳速率小于化肥有机肥配施,而不施肥土壤有机碳逐渐减少,因此合理施用有机肥和化肥能够实现作物增产和土壤培肥的双赢.     

湿地垦殖对土壤有机碳影响的模拟研究

以现有的农田土壤有机碳动态模拟模型(Soil-C)为基础,针对湿地垦殖的特点及土壤有机碳的物理属性,将原模型中土壤有机碳单一分室改进为轻组和重组两分室进行模拟,并利用较大时空差异的土壤有机碳测定数据对模型进行了验证.结果表明,改进后的模型能较好地模拟湿地垦殖对土壤有机碳的影响,模拟值与观测值具有良好的一致性,原模型对垦殖湿地土壤有机碳变化的模拟能力较弱.     

旱作地膜覆盖农田土壤有机碳平衡及氮循环特征

近10余年来随着应用面积的迅速增加,地膜覆盖对中国北方旱作农田生产力可持续性的影响受到越来越多的关注。文章对地膜覆盖栽培技术增产效果作了简要评述,重点综述了近年来关于地膜覆盖对农田土壤有机碳平衡和氮循环过程影响的研究进展。地膜覆盖沟垄栽培技术有效减轻了旱作农业区水热条件不足对粮食生产造成的限制,从而对提高耕地生产力发挥了重要作用。对大量文献分析发现,地膜覆盖沟垄栽培技术的增产效果具有明显的地域性,在中国北方半干旱区范围内,水热限制越强烈的地区增产效应越明显。地膜覆盖对农田土壤有机碳平衡和氮循环影响的研究还比较薄弱。目前的研究结果表明,地膜覆盖促进土壤有机碳矿化但同时增加作物根系有机碳输入,初步显示地膜覆盖对土壤有机碳含量的影响可能是中性的。地膜覆盖促进土壤有机氮矿化,提高氮素的有效性,增加作物对氮素的吸收,影响化肥氮的作物利用效率、淋溶和挥发损失,但并不明确是否增加反硝化作用。基于目前研究现状,文章提出了旱作地膜覆盖农田需要加强研究的主要领域：（1）土壤有机质稳定性及其增强机制研究;（2）农田养分管理的系统性研究;（3）在水热条件相对较好的旱作农业区,建议结合秸秆覆盖开展更多研究。     

纳帕海湿地退化对碳氮积累影响的研究

以纳帕海原生沼泽湿地作为参照,选择人为干扰下的草甸作为研究对象,研究人为干扰对纳帕海湿地土壤碳氮积累的影响。结果表明,原生沼泽演化为草甸后,土壤容重增加,土壤含水量降低;原生沼泽的C／N值较大;纳帕海湿地土壤的有机碳和氮含量在空间分布上是不平衡的,且土壤全氮空间分布呈现与有机碳相同的趋势,在垂直空间分布上,土壤有机碳0～20cm表层与20～40cm下层相差15倍,土壤全氮0～20cm表层与20～40cm下层相差8倍;在水平空间分布上,0～20cm表层的有机碳相差7倍,20～40cm下层的有机碳相差15倍;0～20cm表层的全氮相差5倍,20～40cm下层的全氮相差8倍,并经估算,表明纳帕海湿地退化为草甸后,导致有机碳的损失约为4．44×10^9t,损失率为89．4％,氮的损失约为2．43×10^8t,损失率为79．67％,损失的碳氮以CO2、C地和NO2等温室气体的形式释放到大气中,加重温室气体对全球气候的影响。     

湿地土壤碳循环研究进展

湿地是地球上碳储量最大的陆地生态系统,其碳储量约占陆地生态圈总碳量的20%.湿地碳的90%以上储存在湿地土壤中.湿地土壤碳的循环对全球大气碳的收支平衡以及全球气候变化可能产生重大影响.概述了湿地土壤碳素变化与温室气体排放的关系、湿地土壤碳素循环过程及其影响因素等方面的研究进展,提出了进一步研究的问题.     

辽东湾沿海水稻田温室气体排放的时空动态模拟

 【目的】利用遥感信息技术和DNDC生态过程模型相结合对水稻田排放的温室气体通量进行模拟和定量估测，并分析其排放的时空动态格局。【方法】利用遥感技术对覆盖辽宁省大洼县的卫星图像（Landsat TM和CBRES2）进行土地利用／覆盖分类，提取研究区1988年和2005年的水稻田空间分布特征信息并计算其面积。应用DNDC模型对这两个时期进行温室气体（CO2、N2O、CH4）排放通量模拟，分析辽东湾沿海地区水稻田温室气体排放的时空动态。【结果】与1988年相比，2005年的水稻田的面积约增加7 066.2公顷。1988年整个研究区CO2、N2O和CH4排放总量分别为-1.20 Tg C、2.57×10-4 Tg N和1.4×10-2Tg C，而2005年为-0.72 Tg C、2.69×10-4 Tg N和1.7×10-2Tg C。空间分布上表现为CO2在东、南部为高吸收，中北部低吸收的特征；N2O在中东部和西部地带排放低，北部排放高的特征；CH4在中东部和西南排放高，北部和东南部地带排放低。同时，净全球增温潜势具有在2005年比1988年空间差异小的特点。【结论】人口和经济因素是影响水稻田面积变化的主要原因。水稻田是一个重要的CO2汇，是N2O和CH4的排放源，并且排放通量的时空差异明显。     

草-牛-沼生态系统中氮的循环和沼气综合利用的探讨

牛对饲料中粗蛋白质的消化率，既受饲料的精粗比的影响，又受饲料质量的影响。牛粪尿对饲料中N的回收率与粗蛋白质的消化率呈极显著的负相关。建立草-牛-沼生态系统，有利于N素及其它营养元素的循环利用和再生能源的综合利用。     

滇池湖滨区湿地鸟类栖息地适宜性评价研究

2018年7月至2019年5月,每月对滇池湖滨区28个样点和主城区3个滨水公园在内的共计31个样点进行湿地鸟类丰富度和土地覆被因子的调查。通过计算显著影响湿地鸟类丰富度的土地覆被因子参数的适宜性指数（HSI）单因子指数,采用单因素聚类分析将综合HSI（HSI_t）分类,构建滇池湖滨区湿地鸟类栖息地的HSI模型,以此评价该湖滨区各样点作为湿地鸟类栖息地的适宜性。结果表明：滇池湖滨区的样点中除东大河的HSI_t显著高于其他样点为极高适宜区,其他样点HSI_t聚类均值均小于0.6,划分为高适宜区7个、中适宜区10个、低适宜区10个。而城区滨水公园的3个样点中,除翠湖为低适宜区外,莲花池、篆塘的HSI_t显著低于其他样点,为极低适宜区。     

鄱阳湖湿地生态系统的综合评价模型研究

通过建立鄱阳湖湿地生态系统的综合评价指标体系和利用AHP法确定各评价指标的权重,构建了该湖区湿地生态系统的综合评价模型。研究结果表明:资金短缺、洪涝灾害、污染扩散和开发不尽合理对生态系统影响较大;加强湿地协调管理、贯彻"32字"方针、发挥水资源优势、加强科学研究和法制建设是保持鄱阳湖湿地生态系统可持续发展的主要措施。     

太湖地区河蟹“养殖-净化”复合系统氮磷循环模拟模型研究

以“养殖-净化”复合系统为对象,探讨河蟹养殖尾水达标排放（地表Ⅲ类水）的工程与技术措施。通过构建系统动力学模型,模拟河蟹养殖尾水达标排放的最佳养殖塘与净化塘的面积比,及不同饵料替代比例、水质调控技术与净化效率对养殖塘和净化塘水体TN和TP浓度的影响。模拟结果显示,在常规养殖条件下,要使净化尾水达到地表Ⅲ类水标准,养殖塘与净化塘的最佳面积比为20.5∶1。商品饲料代替5%、10% 和15%时,养殖塘TN浓度分别降低3.1%、6.3% 和 10.0%,TP浓度分别降低4.2%、8.3% 和8.3%;净化塘TN浓度分别降低4.5%、10.1% 和14.6%。养殖塘水质调控技术对养殖塘和净化塘水体的TN和TP浓度无显著影响。与水葫芦收获1次相比,收获2次和3次的养殖塘TN浓度分别显著降低10.0%和10.0%,TP浓度降低11.1%和11.1%;净化塘TN浓度分别降低16.1%和17.2%。水葫芦收获2次与3次对养殖塘和净化塘水体TN、TP浓度变化无显著影响。以上结果表明,河蟹养殖工程可以按照养殖塘与净化塘的面积比为20.5∶1进行构建,二塘水体的TN、TP浓度随商品饲料替代比例增加而降低;净化塘水葫芦只需收获2次,净化水质即可达标地表Ⅲ类水。     

利用人工湿地修复黔灵湖的研究

黔灵湖水质变坏的根源可以追溯到黔灵湖的上游小关湖,影响水质的根源是养猪废水,其中,主要污染物质为氮、磷、无机质、有机质和微生物等。在小关水库的下游建造人工湿地,种植的植物首先应选择一些去污力强,又宜于本土生长,根系发达,茎叶繁茂,具有耐污能力和抗寒能力、抗病虫能力强的植物,同时还应具有一定的观赏性。用人工湿地技术可以除去上游养猪废水和生活污水中的氮、磷、无机物质和有机物质等,将废水中的氮和磷转化为生物体组织中的氮和磷,从而减少了微生物的大量繁殖形成的“水华”导致黔灵湖水质变坏。同时,通过生物循环可获得一系列的生物产品（小关湖种植凤眼莲、浮萍等浮游植物可以为养猪提供饲料;在小关水库养殖的鱼、虾和贝等和在小关湖下游的湿地种植藕、菱、芡和茨菰等是富有营养的副食品;有些湿地动植物还可入药或作为发展轻工业的重要原材料）,还可以美化黔灵公园,从而具有重要的教育意义和实用价值。     

去除溶解性有机质对红壤水稻土碳氮矿化的影响

【目的】研究溶解性有机质（DOM）对红壤水稻土碳、氮矿化作用的影响，为正确认识红壤碳、氮循环的过程机制、制订科学的养分管理措施及有效控制温室气体排放提供参考依据。【方法】采用发育于第四纪红粘土的水稻土，以旱地红壤为对照，通过室内恒温培养试验研究了去除DOM土和原土间有机碳、氮的矿化差异。【结果】去除DOM使土壤有机碳的累积矿化量在培养前期（12 d）下降了6.3%～8.9%（平均7.5%），但整个培养期内仅降低3.6%～6.1%（平均5.0%），其影响不显著。去除DOM对不同土壤有机氮矿化的影响不同。3种水稻土在去除DOM后，土壤有机氮的累积矿化量显著下降，降幅为11.2%～18.3%（平均12.9%），而旱地红壤仅下降7.6%，与原土没有显著差异。【结论】DOM是土壤微生物生命活动中重要的氮素来源和有机氮矿化的原初物质，虽然只占土壤有机质的很少一部分，但在红壤水稻土有机氮的矿化中起重要作用。     

利用人工湿地修复黔灵湖的研究

利用人工湿地对黔灵湖的水质进行生态修复,将废水中的氮和磷转化为生物体组织中的氮和磷,从而减少排入到黔灵湖的污染物,达到修复的目的。     

杏鲍菇对不同碳氮营养源的利用

采用常规培养方法研究了杏鲍菇对碳、氮营养源的利用情况。结果表明,杏鲍菇菌丝生长的最适碳源是可溶性淀粉,其最佳碳源浓度为7%,其次是蔗糖、葡萄糖,而甘油对菌丝生长有抑制使用;有机氮源比无机氮源更适合杏鲍菇菌丝的生长,最适氮源为酵母膏,其最佳浓度为0.4%,其次是蛋白胨和牛肉浸膏。