哈尼梯田生态系统地表水不同形态氮含量时空分布特征

为探讨哈尼梯田生态系统天人合一的水分和营养元素的利用模式,揭示哈尼梯田生态系统氮素时空变化规律,明确土地利用对氮浓度的影响,为哈尼梯田的水环境保护和可持续发展提供科学依据。以元阳县全福庄小流域为研究对象,应用Kriging空间插值法分析了该系统地表水氮素的时空分布特征。结果表明:(1)除NO_3~--N浓度在夏季和冬季呈强变异外,其他N浓度在不同季节的变异系数均小于100%,表现为中等程度变异。(2)梯田中下部TN、NO_3~--N和NH_4~+-N浓度变幅都较大,分别为0.103~0.849,0.010~0.143,0.052~0.446mg/L,森林地表水中TN、NO_3~--N和NH_4~+-N浓度的变幅都相对较小,分别为0.108~0.471,0.003~0.102,0.058~0.164mg/L。(3)TN、NO_3~--N和NH_4~+-N各季节的块金系数均小于50%,各季节均有较强的空间自相关性。TN、NO_3~--N和NH_4~+-N各季节的变程均在1 000m以内,表明各指标各个季节分别在不同尺度范围内分布连续,存在空间自相关性。(4)通过Kriging插值法得知,不同季节TN、NO_3~--N,NH_4~+-N地表水浓度从整体上为村庄梯田河流森林的分布规律。     

节水灌溉与控释肥施用对稻田田面水氮素变化及径流流失的影响

在太湖地区采用田间小区试验,对2种灌溉模式(常规连续淹灌与干湿交替节灌)和4种施肥管理(不施氮、常规尿素、控释BB肥与树脂包膜尿素)条件下稻田田面水pH、总氮(TN)、铵态氮(NH+4-N)、硝态氮(NO-3-N)和亚硝态氮(NO-2-N)的动态变化以及氮素径流流失进行研究。结果表明:田面水pH平均介于6.0~8.4之间,受降雨、施肥和土壤pH的综合影响。田面水氮素以无机形态存在,其中NH+4-N(浓度0.23~72.01mg/L)平均占TN的61.3%,NO-3-N(浓度0.15~1.79mg/L)平均占TN的18.9%,NO-2-N(浓度0.01~0.24mg/L)平均仅占TN的2.3%。与淹灌相比,节灌虽显著提高田面水TN浓度(15.0%)和NH+4-N浓度(16.6%),但大幅降低田间灌溉量(41.9%)和径流量(57.9%),进而TN和NH+4-N径流流失量分别降低52.6%和51.8%。施氮显著提高田面水氮素浓度以及NH+4-N占TN的比例。控释BB肥和树脂包膜尿素较常规尿素处理田面水TN平均浓度分别降低24.6%和78.3%,TN径流流失量分别降低29.4%和32.8%。干湿交替节灌结合控释肥(尤其是树脂包膜尿素)施用有利于降低稻田氮素径流流失,促进农业面源污染减排。     

川中丘陵区典型小流域治理对地表水水质的影响

为探讨小流域治理后地表水水质的时空变化规律,对川中丘陵区典型小流域截流村小流域综合治理后流域上游、中游和下游地表水的p H值、总氮(TN)、氨氮(NH+4-N)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn)进行了测定,并采用综合污染指数法对水质进行了评价。测定结果显示,截流村小流域上游和中游地表水中TN、NH+4-N和TP浓度雨季大于旱季,下游TN、NH+4-N和TP浓度旱季大于雨季;地表水TN、NH+4-N和TP浓度空间上旱季为上游中游下游,雨季为下游上游中游;地表水CODMn浓度旱季和雨季均表现为上游大于中游和下游,但不同部位之间差异不显著。综合污染指数法评价表明,截流村小流域地表水水质均属于轻度污染,污染程度旱季下游中游上游,雨季中游上游下游。研究表明农田面源污染是川中丘陵区小流域地表水的主要污染源,建议加大流域内梯田和防护林建设力度。     

青岛大气氮湿沉降动态变化

利用雨量器定点采集雨样的方法,研究青岛市城阳区2007-2010年间降水中不同形态氮浓度、氮沉降量的月、季动态变化。结果表明:降水中NH4+-N、NO3--N、DON月均浓度差异较大。DIN浓度在12月-翌年1月份较高,在7-8月份较低,DON浓度表现为11月份最低;NH4+-N、NO3--N、DON月平均浓度分别为1.26,1.11,1.37mg/L,且均存在冬、春季>夏、秋季的特点。NH4+-N和NO3--N沉降量与降水量呈乘幂型正相关,相关系数(r)平均为0.607,DON沉降量与降水量呈线性正相关(r=0.674),且均达到显著水平(P<0.05)。监测期内各形态氮沉降量月份间变化幅度较大,7-8月份的NH4+-N、NO3--N和DON沉降量分别为4.17,3.00,3.26kg/hm2,约占全年相应形态氮沉降量的44.2%,35.6%,48.6%,且各形态氮沉降量均表现为夏季>春季>秋季>冬季。该区域NH4+-N、NO3--N、DON年沉降量依次为10.14,8.72,6.33kg/hm2,分别占DTN沉降量的40.3%,34.7%,25.0%。     

4个林龄白桦次生林降雨中氮化学性质研究

通过对凉水国家级自然保护区内4个林龄白桦次生林林外降雨、穿透雨、树干茎流和枯透水中的NH+4-N、NO-3-N、TN进行测定,以研究4个林龄之间氮化学性质的差异。结果表明:各元素含量在林外降雨中随季节变化较大,其平均含量(以mg/L计)排列顺序为TNNH+4-NNO-3-N;穿透雨中无机N、TN含量均在28 a白桦次生林中最低,树干茎流中NH+4-N含量在28 a中最低,NO-3-N、TN含量在41 a白桦次生林中最低,枯透水中NH+4-N、TN含量在28 a白桦次生林中最低,而NO-3-N含量在41 a中最低。     

太湖地区稻田绿肥固氮量及绿肥还田对水稻产量和稻田土壤氮素特征的影响

通过田间试验,利用15N自然丰度法,研究了太湖地区水稻土冬季绿肥的固氮量,以及绿肥还田后配施氮肥对水稻产量、稻田土壤供氮能力及土壤氮素淋失特征的影响。试验结果表明,紫云英和蚕豆当季分别能固定氮约32.8和68.8 kg km-2进入稻田生态系统以培肥土壤和供下季水稻利用。蚕豆秸秆还田后基本能满足水稻生长所需的氮,紫云英和蚕豆还田施氮120 kg km-2时,既可保证水稻较高产量,又节约当季化学氮肥45%～55%。紫云英和蚕豆还田不施氮肥处理,整个生长期耕层土壤溶液NH+4-N、NO-3-N和TN浓度均低于配施氮肥的处理;蚕豆还田处理土壤溶液TN浓度高于紫云英还田处理。随氮肥用量增加,NH+4-N、NO-3-N和TN浓度有增加趋势,不同施氮量间差异不显著。绿肥-水稻轮作,紫云英和蚕豆还田土壤氮素淋溶显著降低。配施氮肥增加了土壤氮的淋失量,尤其施氮300 kg km-2处理,土壤淋溶液NH+4-N、TN浓度显著高于施氮0～240 kg km-2的处理。     

28条环太湖河流沉积物氮的分布特征

测定了太湖流域不同污染控制区中28条主要环湖河流河口处表层0～10cm沉积物中氨氮（NH3-N）、硝氮（NO-3-N）、有机氮（Org-N）及总氮（TN）含量,揭示氮的空间分布并分析各形态氮之间的相关性。结果表明,环湖河流表层沉积物中TN含量由高到低依次为东部污染控制区〉北部区〉湖西区〉浙西污染控制区,平均958.70mg.kg-1,且以东部污染控制区中吴溇河口最高,污染最重。NH3-N含量远高于NO-3-N,平均200.29mg.kg-1;Org-N含量及分布与TN相似,平均758.40mg.kg-1,占TN的39.27%～95.12%。NH3-N是可交换态氮（EN）的主要存在形式,Org-N是沉积物中氮的主导形态,沉积物中TN只有极少部分在成岩过程中发生矿化。     

成都平原菌渣还田下稻田田面水氮磷动态变化特征

为合理利用菌渣,以化肥施氮量为基准,设置1,1.5,2,2.5倍氮量的菌渣还田处理,采用田间定位监测并结合室内分析实验,以期通过研究稻田田面水中氮素和磷素的动态变化探明菌渣还田下面源污染风险。结果表明:与化肥处理相比,菌渣还田处理显著降低田面水TN、DTN、DON、PN和NH4+-N含量,显著提高NO3--N/TN比例(P0.05);其田面水TN、DTN和NO3--N含量在施肥后均呈下降趋势,NH4+-N含量则表现为"先增后减",施肥后第5d达最大值,其中TN、DTN和NH4+-N含量变化均可用指数降低模型Y=C0×ekt(k0)拟合,NO3--N含量变化可用倒数模型Y=C0+k/x拟合;受田面水中氮含量等因素的影响,其TP、DTP和PP含量均显著降低(P0.05),TP和DTP含量表现为"先降后升再降"。总体来看,较化肥处理,菌渣还田不会延长田面水氮磷素流失风险期,同时显著降低田面水NH4+-N含量,缩短NH4+-N流失风险期,但等氮量还田会显著降低水稻产量及糙米氮含量(P0.05),超过2倍氮量还田会增加NO3--N流失风险。综合环境风险与粮食生产,应以1.5倍氮量还田为宜。     

灌排调控的稻田排水中氮素浓度变化规律

基于农田排水氮素浓度及湿地进出口断面总氮（TN）、氨态氮（NH4+-N）、硝态氮（NO3--N）浓度的监测,研究了灌溉排水措施以及沟塘湿地对农田排水中氮素浓度变化的影响。结果表明,控制灌溉的水稻全生育期稻田排水中TN、NH4+-N和NO3--N浓度分别较常规灌溉处理低12.08%、20.33%和13.51%;控制排水处理下稻田排水中TN、NH4+-N和NO3--N浓度分别较常规排水处理低2.21%、7.08%和20.92%;湿地出口水体中TN、NH4+-N和NO3--N浓度分别比入口降低了16.8%、14.4%和50.9%,湿地水体中TN、NH4+-N、NO3--N浓度随时间近似服从指数函数衰减趋势。控制灌溉、控制排水及沟渠塘湿地系统的调控措施对农田排水中氮素的净化效果比较显著。     

太子河流域地表水和地下水硝酸盐污染特征及来源分析

地下水作为一种主要的饮用水和重要农业用水水源,其环境质量状况关乎人类健康、粮食安全与生态可持续发展。本研究对太子河流域地表水、地下水的NO-3-N污染状况进行了调查,并结合水化学与NO-3-N同位素对其来源进行了分析,探讨太子河流域地下水的水化学特征和硝酸盐污染状况,为理解该区域地下水的水化学组成特点和开展水环境质量评价提供理论依据。结果表明,太子河流域地表水氮主要以NO-3-N的形式存在,占总氮78.38%,浓度为0.75~6.40 mg·L-1,从上游到下游其含量变化趋势为先上升后下降,在S6采样点达到最高值6.40 mg·L-1;地表水中NO-2-N所占比例仅为0.78%,且沿河流变化较小;由于施用化肥肥料和有机氮的矿化作用,下游地表水Cl-浓度和NH4+含量增高。太子河流域地下水NO-3-N浓度普遍高于地表水,NO-3-N浓度为0.57~55.78 mg·L-1,平均20.26 mg·L-1;NO-2-N浓度为0~0.04 mg·L-1,平均0.017 mg·L-1。太子河流域地下水的NO-3和NO-2污染状况较重。NO-3-N同位素结果显示,地表水的δ15N为-0.74‰~13.27‰;上游NO-3-N主要来源于土壤有机氮矿化,中下游受农业化肥和人畜粪便共同影响。地下水δ15N为5.7‰~17.5‰,受人类活动影响较大,人畜粪便堆肥和农业化肥的渗漏是主要影响因素。     

基于SWAT模型的衢江流域土地利用变化径流模拟研究

以衢江流域作为研究对象,收集流域植被、气候、土壤、水文和地图资料,基于ArcGIS 10.3平台建立了衢江流域SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型。结果表明:率定期和验证期模拟月径流与实测值的相关系数(R2)大于0.83,纳什系数(Ens)大于0.69,模型可以较好地模拟衢江流域径流过程。2000—2015年衢江流域土地利用类型均以林地和农地为主,二者约占流域总面积的98%,其他土地利用类型面积合计不足2%;研究时段内,建设用地面积大幅增加,其他土地利用类型变幅较小。2000年、2005年、2010年、2015年四期土地利用情景下月径流过程变化趋势基本一致,2015年径流量比2000年增加0.27%,水量平衡各分量在四期土地利用情景下差值为1.1～3.8mm。不同情景模拟分析发现,流域内草地面积较小,草地转化为林地对地表径流和水量平衡的影响较小,而农地全部转化为林地,地表径流比当前土地利用模式减少15.0%,同时深层水分渗漏增加5.7%。因此,2000—2015年土地利用方式的微小变化不会显著影响衢江流域径流和水量平衡,研究区林地面积持续增加,将进一步减少地表径流,增加深层水分渗漏,补给地下水。     

不同间伐强度下桥山麻栎林土壤渗透特性

为了探讨不同抚育间伐强度下麻栎(Quercus acutissima)林土壤水分渗透规律及影响因素,以桥山林区麻栎天然次生林地土壤为研究对象,对不同间伐强度(对照,10%,20%,30%)近自然经营抚育间伐5年后麻栎林的土壤入渗、土壤基本物理性质和土壤根系进行了研究。结果表明:在0—10cm土层中土壤渗透性能表现为间伐30%>间伐20%>间伐10%>对照;林地土壤总孔隙度、非毛管孔隙度随着间伐强度增强而增大,间伐达到20%以上显著高于对照,土壤容重则随间伐降低;在10—20cm土层中,间伐对土壤入渗及土壤基本物理性质并无显著影响;土壤根系结构指标随间伐强度增强而升高;通过相关性分析知,土壤容重、总孔隙度、非毛孔隙度、根长密度、根表面积密度是影响该地区土壤渗透性的关键因素;Philip模型能准确描述该研究区域的土壤水分入渗过程。间伐对土壤表层(0—10cm)的渗透性具有显著的改善作用,对较深层(10—20cm)土壤的渗透性并无显著影响。     

植被恢复对红壤侵蚀区土壤氮组分的影响

为了解植被恢复过程中土壤不同氮组分变化规律,以福建省长汀县典型红壤侵蚀区为研究对象,利用时空互代法,选取5个典型植被恢复阶段样地(裸地、恢复10、20、30年马尾松人工林和天然林)。土壤样品采集后,测定不同土壤氮组分,并探讨了其与土壤养分的关系。结果表明:(1)土壤全氮和有机氮组分(微生物量氮、溶解性有机氮、颗粒有机氮和粘粒有机氮)均为天然林>马尾松恢复20年人工林>裸地。天然林土壤铵态氮含量显著高于其他恢复阶段样地,植被恢复10年后硝态氮含量显著升高;(2)天然林土壤微生物量氮和粘粒有机氮与全氮的比例分别是裸地的5.37倍和2.81倍,并且其两种矿质氮(铵态氮和硝态氮)与全氮的比例也分别是裸地的3.23倍和5.67倍。(3)土壤全氮、有机氮组分和矿质氮与土壤其他养分(全碳、全磷、有机质、碱解氮、速效磷和速效钾)呈显著正相关,说明植被恢复过程中,土壤肥力也逐渐改善。     

不同年龄杉木林MB-P的调控因子

选取会同县不同林龄(3年生、8年生、18年生、26年生)杉木人工林为研究对象,测定其土壤全磷(TP)、有效磷(Bray1-P)、微生物量磷(MB-P)、无机磷和有机磷组分,利用逐步回归分析和通径分析揭示各土壤磷素因子和理化因子对MB-P影响较大的优势因子。结果显示:(1)4种不同林龄杉木林土壤MB-P含量的平均值为6.90mg/kg。TP和Bray 1-P含量的平均值分别为320.71mg/kg,1.77mg/kg,均属低水平。(2)不同龄林各因子对MB-P的影响:3年林,Bray 1-P,Al-P对MB-P的影响较大;8年林,N/P,LO-P、土壤含水率(W)、MRO-P对MB-P影响突出;18年林,Fe-P,N/P,AlP,Bray 1-P对MB-P的作用明显;26年林,Fe-P,TP对MB-P的影响较大,Ca-P,pH,P%,MLO-P直接或间接地对MB-P产生较大影响。综上,不同林龄各因子对MB-P的影响程度不同。     

三种草本植物缓冲带对铜和铅面源污染的净化效果

为研究不同草本植物缓冲带对铜和铅面源污染的净化效果,选择早熟禾(Poapretensis)、黑麦草(Lolium perenne)和紫花苜蓿(Medicago sativa)三种草本植物在哈尔滨市某内河河段构建滨岸缓冲带试验样地。结果表明,以单种种植的方式构建的草本植物缓冲带均对重金属铜和铅有一定的净化效果。在三种植物的生长各阶段,紫花苜蓿缓冲带对重金属铜和铅始终保持最佳的净化效果;并且紫花苜蓿缓冲带对铜离子的径流、渗流平均去除率最高,分别为84.75%和88.20%;对铅离子的径流、渗流平均去除率最高,分别为94.95%和96.13%;三种植物体内重金属铜总积累量由高到低为:紫花苜蓿(283.07 mg)>黑麦草(157.14 mg)>早熟禾(57.39 mg);三种植物体内重金属铅总积累量由高到低为:紫花苜蓿(20.32 mg)>黑麦草(16.64 mg)>早熟禾(4.53 mg),紫花苜蓿对重金属铜和铅表现出较好的积累能力。因此,紫花苜蓿缓冲带对铜和铅面源污染净化效果最佳。     

滇中亚高山典型森林林下植被碳氮储量及其分配格局

通过标准地调查和生物量实测相结合的方法,对滇中亚高山5种典型森林华山松(HSS)、云南松(YNS)、滇油杉(DYS)、高山栎(GSL)和常绿阔叶林(CL)林下植被(灌木层、草本层和凋落物层)各组分生物量、碳氮储量及其分配格局进行了研究。结果表明:(1)在5种森林群落中,林下灌木、草本和凋落物生物量变幅为1.47～11.19t/hm2,0.01～0.63t/hm2,7.85～46.73t/hm2。(2)灌木层的碳氮储量变幅在0.77～5.94tC/hm2,10.97～92.84kgN/hm2,碳氮储量的主要营养器官分别为茎和叶;草本层为0.01～0.29tC/hm2,0.07～5.35kgN/hm2,均呈现出地上部分>地下部分;凋落物为2.15～13.03tC/hm2,42.07～320.58kgN/hm2,碳氮储量随分解程度加深各有不同。(3)5种林分林下灌草及凋落物碳储量大小顺序为:CL>YNS>DYS>HSS>GSL;氮储量为:CL>YNS>DYS>GSL>HSS。综上,常绿阔叶林和云南松林下灌草和凋落物具有较高的碳氮贮能力,滇油杉的碳氮贮潜力较大,应提高林分质量增加林分密度,加大保护管理力度,制定科学可行的森林管理措施,为林下植被与上层林木的协同发展以及今后研究林下植被对于全球气候变化的响应提供理论支撑。     

海南稻菜轮作休闲期适宜填闲作物初筛

国内外研究表明休闲期种植填闲作物可减少土壤氮淋洗损失,提高氮素循环利用,而填闲作物应具备生物量大、深根、吸氮量大等特点。在海南稻菜轮作休闲期(4～6月)通过田间试验比较研究了10种作物的株高、干物质累积量、吸氮量以及根长密度等。结果表明:高丹草在播后5周时的株高达66.4 cm,显著高于其它作物(9.5～47 cm,多数甚至低于20 cm),因此如果休闲期在5周以内,高丹草适合作为填闲作物。休闲期延长至63 d,田箐、王草、墨西哥玉米草的生物量、吸氮量和20～40 cm根长密度都显著高于其余作物,可作为填闲作物。其中王草一般采用种茎移栽,耗时、耗工,因此田箐和墨西哥玉米草作为填闲作物容易被农民接受。另外田箐吸氮量极显著高于王草和墨西哥玉米草,而且抗旱性和抗涝性都较强,因此在海南稻菜轮作休闲期干湿季交替的气候条件下,田箐更适合作为填闲作物。     

杭州市城区热岛效应与景观格局的动态研究

以杭州市城区为研究对象,以1992年、2004年Landsat-5,2015年Landsat-8卫星遥感数据为信息源,利用单窗算法反演三期城区地表温度,通过提取土地利用类型信息来计算景观格局指数,结合多元回归线性模型分析了杭州市城区景观格局对地表温度的影响。结果表明:(1)在研究时间段内,杭州市城区存在着明显的热岛效应,高温区域不断扩张、分散;(2)多元线性回归模型可以很好地刻画景观格局与地表温度之间的定量关系,景观格局指数PLAND,ED,LSI和AI与地表温度的相关性最高,分别达0.753,0.771,0.779,0.772,景观的面积指标、形状指标、边缘指标和聚合指标等共同影响着杭州市城区热岛效应的强度;(3)在城市化建设进程中,应通过增加绿地景观的面积,合理选择植物物种,形成集中成片的绿地,从而对城镇用地进行分割,提高现有绿地景观的立体化程度,建设较为复杂的绿地生态网络系统等方式,来缓解和改善热岛效应,达到改善人居环境的目的。     

贺兰山东坡青海云杉林苔藓群落及环境之间的关系

苔藓植物作为一种环境指示植物广泛应用于生态各领域。以贺兰山东坡青海云杉(Picea crassifolia)林下苔藓群落为研究对象,沿着东坡山体设置了15个样地,运用冗余分析(RDA)对苔藓物种重要值与环境因子进行了排序,以期揭示贺兰山苔藓植物群落结构与环境因子之间的关系。结果表明:15个样地485份标本都是地面生苔藓,共有14科19属36种,主要是丛藓科(Pottiaceae)、灰藓科(Hypnaceae)、青藓科(Brachytheciaceae)、牛毛藓科(Ditrichaceae)和提灯藓科(Mniaceae),占苔藓植物总数的69.44%;15个样地苔藓物种重要值大小排序显示:优势种分别为灰藓(Hypnum cupressiforme)、山羽藓(Abietinella abietina)、树形疣灯藓(Trachycystis ussuriensis)、美姿藓(Timmia megapolitana)、青藓(Brachythecium pulchellum)、对叶藓(Distichium capillaceum)、无齿紫萼藓(Grimmia anodon)、厚角绢藓(Entodon concinnus)、细牛毛藓(Ditrichum flexicaule)和中华赤藓(Syntrichia sinensis),其中灰藓的重要值为0.417 6,是贺兰山东坡青海云杉林下苔藓植物主要的建群种,说明贺兰山东麓云杉林下较为干燥。RDA结果表明:海拔(F=5.124,p=0.010)、坡向(F=3.114,p=0.034)、年均降雨量(F=2.598,p=0.050)和年均温度(F=3.357,p=0.030)是影响苔藓群落分布的主要因素,第一和第二主轴共计可以解释苔藓群落方差63.20%。研究结果可以为贺兰山苔藓植物保护和合理利用提供理论依据。     

不同坡位植被生长状况与土壤养分空间分布特征

地形和土壤是影响植被群落的重要因素,植被生长状况与土壤养分含量随地形而变化。以吴起县枣庄沟小流域为研究区,采用样方法对不同坡位草地植被群落进行了植被调查,采集0—20cm的表层土壤测定土壤有机质、全氮、全磷含量,研究不同坡位上植被群落与土壤养分变化关系,以期了解黄土高原丘陵沟壑区地形对植被恢复的影响机制,为当地生态恢复提供科学依据与指导。结果表明:不同坡位上草地植被群落物种多样性、丰富度及地上生物量虽无显著差异,但各项指标均表现出坡下>坡中>坡上的趋势,这与土壤养分含量变化趋势相同。其中坡下位置各项土壤养分含量均为最大,植被生长状况最好;而沟坡位置土壤有机质含量、全氮含量、物种丰富度指数与地上生物量均为最低。植被生长状况与土壤养分在不同地形上变化趋势基本一致,具有一定相关性。