大兴安岭火烧森林生态系统粗木质残体持水特征

为了解大兴安岭火烧森林生态系统中粗木质残体(CWD)的持水特征,以1987年受到不同强度火烧的森林生态系统为研究对象,运用浸泡模拟法研究了粗木质残体的吸水过程和持水能力。结果表明:(1)粗木质残体在吸水过程中随着浸泡时间的推移,其持水能力和持水率均随着腐烂等级的升高而增加,在浸泡吸水过程中粗木质残体的持水量(Q)随着浸泡时间(t)的增加而增加,两者的关系可用Q=aln t+b来拟合;粗木质残体的持水能力(Q′)与腐烂等级(x)的关系可用方程Q′=ex2+fx+g来拟合。(2)浸泡过程中粗木质残体的吸水速率(V)随着浸泡时间(t)的增加而呈下降的趋势,两者的关系可用V=ktn来拟合。(3)轻度火烧森林生态系统粗木质残体的储量为(10.89±0.62)t/hm2,饱和持水量为(14.46±0.96)t/hm2;重度火烧森林生态系统粗木质残体的储量为(5.37±0.29)t/hm2,饱和持水量为(10.11±0.23)t/hm2。     

四川王朗自然保护区地被物水源涵养能力评价

采用实地调查和水浸法,研究了王朗保护区7种典型生态系统(草地(GL)、灌丛(SH)、白桦林(BF)、混交林(MF)、冷杉林(FF)、云杉林(SF)和方枝柏林(CF)的地被物层贮量吸水过程与最大储水量,并以此为基础评价该区域地被物层的水源涵养能力。结果表明:(1)不同生态系统地被物层贮量及其最大储水能力差异较大,其顺序依次为SF>FF>MF>CF>BF>SH>GL和SF>FF>MF>CF>SH>BF>GL;(2)在地被物的吸水过程中,储水量(Q)和吸水速率(S)与浸泡时间(t)的关系可分别用Q=c ln(t) d和S=a t~(-b)拟合(R~2>0.9);(3)王朗保护区各种生态系统的地被物层累积贮量为5.36×10~5 t,最大储水量为2.20×10~6 t。从退化生态系统或采伐迹地的植被恢复过程中的水源涵养效益角度分析,亚高山植被恢复过程中的地被物层水源涵养潜力较大。     

河北雾灵山不同密度油松人工林枯落物及土壤水文效应

以河北雾灵山自然保护区内4种不同密度(881,940,1 252,1 400株/hm2)的油松人工纯林为研究对象,对其枯落物层和土壤层水文效应进行初步研究。结果表明:枯落物总储量变化范围为29.11~47.14t/hm2,且在一定林分密度内,随密度增加枯落物储量增加,最大持水量的变化范围为63.79~108.18t/hm2,有效拦蓄能力在43.25~81.44t/hm2之间,以1 252株/hm2有效拦蓄能力最强;枯落物持水量与浸泡时间呈明显对数关系(R0.90),枯落物吸水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系(R0.99);土壤容重均值变化范围为0.88~1.26g/cm3,总孔隙度的变化范围为46.00%~62.27%;土壤层有效持水能力以密度为1 400株/hm2时最强,有效持水量为66.17t/hm2;土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系(R0.84)。综合分析可知,密度为1 400株/hm2的油松林水源涵养能力最强。     

木兰围场3种典型林分枯落物及土壤持水能力

为探讨木兰围场华北落叶松人工林、白桦华北落叶松次生林和白桦次生林枯落物和土壤的持水规律。以这3种典型林分的枯落物和土壤为研究对象,采用室内浸水法和环刀法分别研究3种林分枯落物和土壤的持水特性。结果表明:3种林分枯落物的蓄积量表现为华北落叶松人工林(18.84t/hm2)白桦华北落叶松次生林(15.28t/hm2)白桦次生林(9.53t/hm2)。白桦华北落叶松次生林的枯落物最大持水量最大,为31.10t/hm2;而白桦次生林最大持水量最小,为21.40t/hm2,枯落物持水量与浸水时间呈对数关系,关系式为Q=aln(t)+b;吸水速率与浸水时间呈幂函数关系,关系式为V=ktn。枯落物在前0.5h内吸水速率最大,在4h左右时下降速度明显减缓,在24h时的吸水速率基本趋于0。3种林分枯落物有效拦蓄量表现为华北落叶松人工林(23.42t/hm2)白桦华北落叶松次生林(20.24t/hm2)白桦次生林(15.51t/hm2)。在0-60cm的土壤层中,华北落叶松人工林土壤容重均值最大,为1.32g/cm3;白桦华北落叶松次生林最小,为1.10g/cm3。白桦华北落叶松次生林的土壤总孔隙度均值最大,为53.65%;华北落叶松人工林最小,为47.45%。土壤的毛管孔隙度均值呈现出白桦华北落叶松次生林(42.61%)华北落叶松人工林(40.68%)白桦次生林(36.01%)的趋势。白桦次生林的土壤有效持水量最大,为175.99t/hm2,华北落叶松人工林最小,为67.70t/hm2。综合3种林分枯落物层和土壤层的持水能力,可知白桦华北落叶松次生林储水能力强于华北落叶松人工林和白桦次生林。     

丹江口湖北库区不同林分类型枯落物储量及持水性能

对丹江口湖北库区马尾松林、柏木林、松柏混交林、针阔混交林、栎类林5种主要林分类型的枯落物储量、持水量、吸水速率进行研究。结果表明:不同林分类型枯落物现存量具有一定的差异,松柏混交林枯落物储量最大(29.26t/hm2),其次为马尾松林(24.49t/hm2)、针阔混交林(21.93t/hm2)、栎类林(6.56t/hm2),以柏木林枯落物储量最小(9.47t/hm2)。各林分不同层次持水量、吸水速率与浸水时间之间的动态变化规律基本相似,随着浸泡时间的增加,枯落物吸水速率具有差异,0～1h枯落物吸水最快,1～2h逐渐减缓,而到了2～10h枯落物吸水基本饱和,逐渐趋向于0。拟合回归发现,枯落物持水量与浸泡时间按指数方程Q=aln t+b增加,吸水速率与浸泡时间按幂函数V=ktn递减。同时,最大持水量均是半分解层>已分解层>未分解层,而吸水速率则是针叶林分半分解层>已分解层>未分解层,阔叶林为已分解层>半分解层>未分解层。     

华北土石山区典型森林枯落物层和土壤层水文效应

以河北省围场县北沟林场内4种不同林分的枯落物层和土壤层为研究对象,对其水文效应进行初步研究.结果衰明:(1)落叶松、油松混交林枯落物蓄积量最大,为12.28 t/hm2,最大持水量为24.60 t/hm,2,有效拦蓄量为27.19 t/hm2;油松林的枯落物蓄积量为11.74 t/hm2,最大持水量为19.30 t/hm2,有效拦蓄量为22.21 t/hm2;落叶松林的枯落物蓄积量为9.32 t/hm2,最大持水量为11.60 t/hm2,有效拦蓄量为16.20 t/hm2;落叶松白桦混交林的枯落物蓄积量为5.58 t/hm2,最大持水量为12.90 t/hm,2,有效拦蓄量为13.53 t/hm2.(2)半分解层枯落物浸泡8 h已基本达到饱和,而未分解层需浸泡10 h,通过分析得出持水量与浸泡时间的关系为Q=aln(t)+b;枯落物在浸水的前30 min内吸水速率最大,6 h左右时吸水速率明显减缓,枯落物吸水速率与浸泡时间的关系为V=ktn.(3)落叶松白桦混交林土壤层持水能力最强,为377.03 t/hm2;落叶松油松混交林土壤层的持水能力最差,为241.9 t/hm,2,利用幂函数对入渗速率与入渗时间进行拟合,其相关系数均在0.95以上.     

白龙江干旱河谷岩生植物持水性能

以白龙江干旱河谷3类典型岩生植物为对象,采用野外实地观测和室内浸水法,研究其持水性能。结果表明:岩生植物吸水速率(WA)随浸泡时间(t)增加按方程WA=atb的趋势下降,持水率(WR)随浸泡时间(t)延长而极显著地先快速增加后增加不明显(WR=aln t+b),在相同浸泡时间后,苔藓(Bryophyta spp.)的吸水速率和持水率均大于卷柏(Selaginella tamariscina)和瓦松(Orostachys fimbriatus)。岩生植物种类对其储量、最大持水率、有效拦截量有极显著影响,瓦松储量最高(达0.91t/hm2),卷柏次之(0.72t/hm2),苔藓储量最低(仅0.28t/hm2);从吸水性能来看,最大持水率的顺序是苔藓(475.75%)卷柏(242.13%)瓦松(126.57%);卷柏的有效拦截量最高,可达0.72t/hm2,苔藓和瓦松分别为0.60和0.13t/hm2。就增加白龙江干旱河谷水源涵养能力而言,卷柏优于瓦松和苔藓。     

北京山地不同密度侧柏人工林枯落物及土壤水文效应

以北京市八达岭石佛寺浅石山区5种密度(1 500,2 000,2 550,2 700,2 900株/hm2)侧柏人工纯林为对象,对其枯落物层和土壤层水文效应进行初步研究。结果表明:枯落物总储量变化范围在22.94～34.35t/hm2之间,且随林分密度增加枯落物储量增加,最大持水量的变化范围为13.37～56.47t/hm2,有效拦蓄能力在26.97～52.02t/hm2之间,2 700株/hm2有效拦蓄能力最强,为52.02t/hm2;枯落物持水量与浸泡时间呈明显对数关系(R>0.88),枯落物吸水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系(R>0.99);土壤容重均值变化范围为1.09～1.37g/cm3,总孔隙度的变化范围为38.66%～54.30%;土壤层有效持水能力以密度为1 500株/hm2的最强,为157.27t/hm2;土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系(R>0.94)。综合分析得出,密度为2 000株/hm2的侧柏林水源涵养能力最强。     

北京百花山森林枯落物层和土壤层水文效应研究

对百花山4种林分枯落物层和土壤层的水文效应进行了初步研究。结果表明:1核桃楸林枯落物的总蓄积量为9.99 t/hm2,最大持水量为27.72 t/hm2,有效拦蓄量为29.55 t/hm2;华北落叶松林枯落物的总蓄积量为10.27 t/hm2,最大持水量为12.84 t/hm2,有效拦蓄量为13.53 t/hm2;黑桦林枯落物的总蓄积量为7.04 t/hm2,最大持水量为19.01 t/hm2,有效拦蓄量为19.18 t/hm2;辽东栎林枯落物的总蓄积量为8.22 t/hm2,最大持水量为14.72 t/hm2,有效拦蓄量为18.33 t/hm2。2半分解层枯落物浸泡8 h已基本达到饱和,而未分解层10 h基本达到饱和,持水量与浸泡时间的关系为Q=aln(t) b;枯落物在浸水的前半小时内吸水速率最大,4 h左右时下降速度明显减缓,枯落物吸水速率与浸泡时间的关系为V=ktn。3辽东栎林土壤层持水能力最强,为266.22 t/hm2,黑桦林土壤的持水能力最差,为219.39 t/hm2,利用幂函数对入渗速率与入渗时间进行拟合,其相关系数均在0.98以上。     

塔里木河上游不同森林类型枯落物的持水特性

对塔里木河上游4种森林类型(灰胡杨杜梨混交林、灰胡杨林、胡杨林、柽柳灌木林)林下枯落物蓄积量调查分析和持水特性进行研究。结果表明:(1)不同森林类型林下枯落物半分解层蓄积量、最大持水量、最大拦蓄量、有效拦蓄量与有效拦蓄深均大于未分解层。(2)枯落物总蓄积量、最大持水量、最大拦蓄量、有效拦蓄量与有效拦蓄深大小顺序为灰胡杨林柽柳林胡杨林混交林,灰胡杨林各指标分别为5.45t/hm2,7.83t/hm2,10.63t/hm2,8.73t/hm2,0.87mm,其持水蓄水能力最强。(3)不同森林类型林下枯落物持水量、吸水速率与浸水时间的动态变化规律基本相似。枯落物持水量随浸泡时间延长而增长,在水中浸泡16h时,其持水量基本达到最大值;未分解层和半分解层吸水速率在0.5h最快,随时间延长吸水速率逐渐减缓,10h后明显减缓,未分解层和半分解层吸水速率基本趋向一致。在枯落物持水作用较强的前2h内,吸水速率最快的为柽柳林,其次为灰胡杨林。(4)未分解层和半分解层持水率同浸泡时间呈显著对数关系(Y=aln t+b),吸水速率与浸泡时间呈显著幂函数关系(V=ktn)。综上所述,塔里木荒漠区灰胡杨林表现出较好的水土保持与涵养水源能力,建议在今后森林经营中选择灰胡杨为造林树种,并采取适当的森林健康调节措施,以充分发挥森林的水源涵养功能。     

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.     

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...     

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     

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。