乌梁素海和岱海的水-沉积物系统中有机磷分布特征

以乌梁素海和岱海2个不同类型湖泊为研究对象,系统探讨了2个湖泊上覆水和沉积物中有机磷（Or-P）的地球化学特征。结果表明,乌梁素海和岱海上覆水中溶解性有机磷（DOP）的含量范围分别为0.02～0.12mg·L^-1和0.01～0.03mg·L^-1,2个湖泊上覆水中DOP均占TDP的60%以上,是上覆水中TDP的重要组成部分和主要存在形态;乌梁素海和岱海沉积物中有机磷（Or-P）的平均含量分别为19.25～69.40mg·kg^-1和168.21～178.41mg·kg^-1;2个湖泊上覆水中DOP含量明显高于英格兰Tamar河口区,2个湖泊沉积物中Or-P的含量低于长江中下游浅水湖泊。据估算,乌梁素海和岱海上覆水中的DOP库分别达到12t和10t;这2个湖泊沉积物中Or-P的差异性反映了湖泊环境及生态类型对Or-P生物有效性的重要影响,揭示有机磷库是不容忽视的潜在生物有效磷源。     

呼伦湖沉积物有机碳的分布特征

以内蒙古高原湖泊呼伦湖为对象,开展了湖泊沉积物有机碳的分布特征研究。结果表明：呼伦湖沉积物中总有机碳（TOC）含量范围为9.18～61.68g·kg-1,平均34.64g·kg-1;重组碳（HFOC）含量范围为9.02～61.47g·kg-1,平均34.32g·kg-1;轻组碳（LFOC）含量范围为0.02～0.86g·kg-1,平均0.32g·kg-1。TOC在空间分布上呈现从北西向南东逐渐递减的趋势。表层沉积物中C/N的平均值为20.35,表明呼伦湖中有机质的多源性。     

沉积物中微生物量与有机碳形态的相关性研究

以富营养化类型不同的乌梁素海和岱海为对象,根据水域面积及生态类型进行采样及分析测试,开展了湖泊沉积物中微生物量与有机碳形态的相关性研究,对比分析了2个湖泊沉积物微生物量的分布特征及其差异性,初步探讨了2个湖泊沉积物微生物量与含水率、pH及有机碳各形态间的相关性。结果表明,乌梁素海表层沉积物中微生物量介于5.59×10^8～32.46×10^8个·g^-1dw,平均16.36×10^8个·g^-1dw;岱海表层沉积物微生物量介于4.76×10^8～43.66×10^8个·g^-1dw,平均25.04×10^8个·g^-1dw;乌梁素海微生物量的高值区位于湖区东南部,岱海微生物量的高值区位于湖心区;2个湖泊沉积物柱芯中的微生物量均随深度增加而减少,沉积物微生物量与含水率、总氮和活性有机碳呈显著相关性。     

稻田上覆水中光致活性组分形成过程及其环境效应研究进展

稻田上覆水中富含有机质、亚硝酸盐和硝酸盐等光敏活性物质,在太阳光作用下会产生三重激发态有机质(3CDOM*)、单线态氧(1O2)和羟基自由基(?OH)等活性组分,其对稻田污染物转化和碳氮等元素循环具有重要意义。基于此,综述了稻田上覆水中光致活性组分产生过程和机制,重点介绍了水稻不同生长周期内光活性组分的类型、通量变化趋势;探讨了不同环境因素对自由基产生的影响;阐述了上覆水光致活性组分对稻田中砷和不同有机污染物的非生物转化贡献与机制,并展望了稻田上覆水光化学过程的未来研究方向。     

秦皇岛市森林植被碳储量、碳密度及其空间分布

[目的]分析区域森林资源的碳储量大小及分布规律,为地方森林碳汇经营管理和规划提供科学依据。[方法]基于河北省森林资源清查数据,乔木树种采用方精云建立的生物量换算因子连续函数法,灌木和经济林采用平均生物量法,结合不同树种分子式含碳率,对秦皇岛市森林植储量和碳密度进行了估算,并运用ARCGIS软件对其空间分布进行了分析。[结果]2005年,秦皇岛市森林植被总碳储量为4.30×106 t,森林植被平均碳密度为11.72t/hm2。全市各区县森林植被碳储量空间分布上有显著差异,表现为"北部山区和中部丘陵高,南部平原低"的空间格局,而植被碳密度呈现相反的趋势。林分碳储量占总碳储量的56.04%,林分平均碳密度为12.09t/hm2。林分针阔分明,阔叶林碳储量略大于针叶林碳储量,天然林碳储量大于人工林碳储量。全市林分碳储量以中、幼龄林为主,二者各自占林分总碳储量的24.07%和56.31%。[结论]未来秦皇岛市森林植被仍具有较大的固碳能力。     

药用植物中铅的形态和分布研究

以麦冬、北沙参和地黄为对象，用分级离心和逐级浸取方法研究了铅在根、叶的分布及在药用部分的形态。结果表明，根部超过90％及叶部大于80％的铅位于细胞壁上；药用部分中65％以上是活性较低的醋酸和盐酸提取态。实验结果是铅特性及铅在植物体内迁移的表现。     

东北黑土有机碳的分布及其损失量研究

为了分析东北黑土土壤有机碳(SOC)的分布特征及其开垦以来黑土SOC的损失程度,我们于2004～2005年在黑龙江和吉林两省采集了32个自然黑土剖面样品,在每个自然黑土样品附近对应采集32个景观条件相似的耕作黑土样品。结果表明,自然黑土样品0～30cm土层SOC含量平均为32.20 g kg-1,最高可达63.46 g kg-1,黑龙江省自然黑土SOC含量(34.55 g kg-1)高于吉林省(23.80 g kg-1)。耕作土壤SOC平均含量为22.71 g kg-1,远低于自然土壤。受温度的影响,随着纬度的增加,自然黑土与耕作黑土SOC含量逐渐递增。由于土壤侵蚀以及耕垦和去除作物残留物等农业管理措施的综合作用,使得耕作黑土表层SOC含量小于自然黑土。与自然黑土相比,耕作黑土0～10cm土层SOC损失量在26.84%～46.57%之间,亚表层损失相对较少。黑土SOC含量下降也是土壤水土流失致使黑土层变薄的一个直接表现。耕作黑土表层流失厚度可以通过自然与耕作黑土剖面SOC含量的分异差值来估算。通过对土壤剖面上SOC的分布进行校正剔除土壤侵蚀的影响后得到的同等深度SOC含量的差值才可视为由耕作以及有机质输入量差异等因素造成的SOC损失量。未经校正而进行的自然黑土和耕作黑土同一深度SOC含量的比较可能过高估计了农业管理措施对土壤SOC损失量的影响。     

江苏表层土壤有机碳密度和储量估算和空间分布分析

基于1:50万的江苏土壤图和江苏土壤的数据,运用地理信息系统技术,对江苏表层土壤有机碳密度及储量做出估算,并且分析了土壤有机碳密度的空间分布差异。结果表明:土壤有机碳密度介于4.2kgm-2到20.32kgm-2之间,土壤有机碳储量为673892.8×106kg;土壤有机碳密度具有高度的空间变异性,兴化、南通和无锡的有机碳密度最高,沿海地区的有机碳密度比较高,最低的为淮阴及其附近地区。     

高寒山区地形序列土壤有机碳和无机碳垂直分布特征及其影响因素

地形、生物气候条件具有明显差异的青藏高原约占我国陆地面积的五分之一,开展该地区土壤有机碳和无机碳分布特征的研究对于理解青藏高原土壤碳循环过程与陆地碳库的精确预测以及应对全球气候变化具有重要意义。研究选取位于祁连山中段的阴、阳坡地形序列土壤,分析了不同坡向间以及同一坡向内随海拔高度变化土壤有机碳和无机碳的垂直分布特征及其影响因素。结果表明:阴、阳坡有机碳含量均随土壤深度增加而下降,但阳坡下降的速率(66%~91%)明显高于阴坡(31%~77%);阴坡土壤中碳酸钙基本淋失,通体无机碳含量较低(5.0 g kg-1),阳坡B层土壤无机碳含量是A层的2倍,表现为明显富集。阴坡和阳坡1 m土体总碳密度相当(分别为16.1~33.9 kg m-2和11.8~32.8 kg m-2),其中,阴坡以有机碳为主(占总碳密度的82%~99%),而阳坡有机碳和无机碳密度变化均较大(分别占总碳密度的27%~81%和19%~73%)。因此,坡向是影响高寒山区土壤碳垂直分布和组成的重要因素。此外,降雨量和植被类型对地形序列土壤有机碳和无机碳含量的空间变异也具有重要影响:降雨量每增加1 mm,表层(0~20 cm)土壤有机碳含量增加0.4 g kg-1,而淀积层(40~80 cm)土壤无机碳含量下降0.2 g kg-1;植被类型在一定程度上影响了土壤有机碳的富集程度。本研究揭示了青藏高寒山区土壤碳循环及其碳库预测应充分考虑微地形对坡面尺度下土壤碳垂直分布、碳库组成和空间变异的影响。     

内蒙古乌梁素海入湖水质超标风险率分析

以内蒙古乌梁素海入流水体为研究对象,考虑湖泊水质的随机性和灰色不确定性,以灰色概率统计理论为基础,引入灰色-随机风险率方法,通过计算并分析2006年、2007年和2008年入湖断面各水质参数存在的超标风险性,反映不同水质参数的污染强度和污染历时的变化过程。结果表明,入湖水体总氮总磷浓度超标风险率呈现逐年上升的趋势;总氮浓度超过Ⅴ类标准值的上限风险率达96.4%,下限风险率达87.7%;总磷浓度超过Ⅴ类标准值的上限风险率达96.2%,下限风险率达86.9%;BOD5浓度超过Ⅴ类标准值的平均风险率达55%;COD浓度超过Ⅴ类标准值的平均风险率达85%。乌梁素海入湖水体污染程度已十分严重,源头水污染防治已刻不容缓。     

内蒙古黄土高原地区水土流失特点与防治对策

内蒙古黄土高原地区生态环境脆弱,水土流失非常严重,东部以水蚀为主,西部以风蚀为主,人为活动加剧了该地区的水土流失,影响经济可持续发展。预防和治理水土流失,要用政策加以调整和引导,要围绕地区资源优势,优化组合人力、资金、技术、土地资源诸要素,建设商品生产基地,发展水保产业。     

云南省高原湖泊流域土地利用与水环境变化异质性研究

以云南省9个高原湖泊为研究对象,采用高原湖泊水质与湖泊流域土地利用类型变化的面积数据构建了各土地利用类型对高原湖泊水质影响的关系模型,同时运用各高原湖泊流域土地利用强度与水质动态变化的时间序列数据构建了库兹涅兹曲线。研究结果表明,耕地、园地、湿地面积与湖泊含磷量存在一定负相关关系,林地、牧草地、建设用地面积与湖泊含磷量存在一定的正相关关系,牧草地、耕地、园地、湿地面积与湖泊含氮量存在一定负相关关系,建设用地面积与湖泊含氮量存在一定的正相关关系,园地和耕地面积与污染综合指数存在负相关关系,建设用地面积与污染综合指数存在负相关关系。滇池、泸沽湖处于流域协调区间,阳宗海、抚仙湖、星云湖、程海处于流域冲突区间,洱海、异龙湖处于冲突区间向协调区间转型过程之中。     

春季休牧对内蒙古羊草草原有机碳储量的影响

为了揭示休牧对羊草草原有机碳储量的影响,以休牧3年（RG3a）、6年（RG6a）和9年（RG9a）的羊草草原为对象,采用重铬酸一浓硫酸外加热法,研究了不同休牧年限草原植物群落和土壤的有机碳储量变化。结果表明,地上植被生物量、凋落物量和根系生物量随着休牧年限的延长而逐渐增加。与长期自由放牧草地相比,植物群落和土壤有机碳储量均随休牧年限的延长而增多。长期自由放牧草地（RG0）、休牧3年、休牧6年和休牧9年植物群落地上部有机碳储量为65．17～98．69gC·m^-2,地表凋落物有机碳储量为3．07～10．84gC·m^-2;植物群落0～100cm地下根系有机碳储量为397．13～1480．28gC·m^-2,0～100cm土壤有机碳储量为28306．39～38372．46gC·m^-2。从固碳成本角度,总固碳成本随着休牧年限的延长而增加,最高为8710．20元·hm^-2,固碳成本分别为0．09、0．11、0．08元·kg^-1C。从现有数据显示,休牧9年的固碳量最高,固碳成本最低。春季休牧可以使草地植被得到有效的恢复与更新,有利于草地的可持续利用;随休牧年限的增加,草地有机碳储量增加,固碳成本基本呈现降低趋势。因此,综合现有指标的测定数据,春季休牧是一个非常好的草地利用措施,在休牧过程中草地是一个碳汇,应该鼓励持续进行。     

Water, Salt and Heat Influences on Carbon and Nitrogen Dynamics in Seasonally Frozen Soils in Hetao Irrigation District, Inner Mongolia, China

To investigate carbon (C) and nitrogen (N) dynamics in seasonally frozen soils under saline and shallow groundwater supply conditions, in-situ lysimeter experiments with different groundwater table depths (WTD=1.8 and 2.2 m) were conducted in Inner Mongolia, China during the wintertime of 2012-2013. Changes in soil organic C and total N in multiple layers during various periods, as well as their relationships with soil water, salt, and heat dynamics were analyzed. Accumulation of soil organic C and total N during freezing periods was strongly related to water and salt accumulation under temperature and water potential gradients. Water and salt showed direct influences on soil C and N dynamics by transporting them to upper layer and changing soil microbial activity. Salt accumulation in the upper layer during freezing and thawing of soil affected microbial activity by lowering osmotic potential, resulting in lower C/N ratio. Nitrogen in soil tended to be more mobile with water during freezing and thawing than organic C, and the groundwater table also served as a water source for consecutive upward transport of dissolved N and C. The changes in C and N in the upper 10 cm soil layer served as a good sign for identification of water and salt influences on soil microbial activity during freezing/thawing.     

上覆蓄水陶土层对黄土高原土壤水分入渗与蒸发的影响

为探究蓄水陶土持水能力及改良黄土高原土壤水分运移特性,进行了蓄水陶土持水特性试验及室内上覆蓄水陶土层的土柱入渗和蒸发试验。蓄水陶土设置3个粒径水平(20~30,5,2 mm),土柱试验上覆蓄水陶土层厚5 cm,并以不覆盖蓄水陶土的处理为对照(CK)。结果表明:室温15 ℃下,3种粒径的蓄水陶土40 s内均能达到饱和,且蓄水陶土吸水倍率介于30%~90%,同时释水速率较为缓慢,蓄水陶土持水性较好;就土柱入渗而言,不同粒径的蓄水陶土均显著促进土壤湿润锋运移距离,累积入渗量较CK处理增加40%~60%,且随粒径的增大而增大;在土柱蒸发方面,连续蒸发7天时,不同粒径蓄水陶土均在不同程度上抑制土壤蒸发,且粒径为5 mm时的效果最明显,其累积蒸发量比CK减小67.23%;上覆蓄水陶土层可减少土壤水分散失,上覆不同粒径蓄水陶土的土柱,在10—25 cm土层内的土壤含水率较CK可提高4~5倍。综合考虑土壤入渗及蒸发过程,上覆蓄水陶土的粒径为5 mm时效果最佳。研究结果能够为构建提高黄土高原坡面渗蓄能力的方法提供理论依据。     

碳达峰与碳中和目标下水土保持碳汇的机理、途径及特征

[目的] 瞄准中国碳达峰、碳中和目标及其时间表,探索水土保持碳汇的主要途径与特征,为全面提升水土保持碳汇能力,科学推进水土流失综合治理高质量发展提供借鉴。[方法] 参考和借鉴国内外相关研究成果,系统性地分析了水土保持碳汇的学科应用基础及其协同作用机理,主要途径和物质表现,总结提出了水土保持碳汇的主要特征。[结果] 水土保持碳汇作用是在植物措施、工程措施和耕作措施3大类水土保持措施的共同参与下,通过植物、土壤和水体等多种途径协同发挥的,可消减大气中CO₂并将其转化为多种含碳化合物储存在植物及其产品、土壤和水体中。水土保持碳汇途径包括植物途径、土壤途径和水体途径。水土保持碳汇物质包括生物量、无生命有机质、土壤有机质和水体碳素。水土保持碳汇主要特征包括多种治理措施共同作用;多种碳汇途径相互交织;碳汇物质的现地性;碳汇特征短历时碳汇明显,全周期呈弱碳汇。[结论] 生态文明建设新阶段的水土保持工作,应全面推行碳汇水土保持,实施碳汇监测评价,扩大高碳汇水土保持措施,开展清洁生态小流域建设,避免水土流失与其治理措施损毁导致的碳排放,进一步提升碳汇增量,巩固碳汇能力。     

内蒙古荒漠化草地土壤碳、氮养分及土壤呼吸的空间异质性研究

There is a limited knowledge of spatial heterogeneity in soil nutrients and soil respiration in the semi-arid and arid grasslands of China. This study investigated the spatial differences in soil nutrients and soil respiration among three desertified grasslands and within two shrub-dominated communities on the Ordos Plateau of Inner Mongolia, China in 2006. Both soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (TN) were significantly different (P < 0.01) among the three desertified grasslands along a degradation gradient. Within the two shrub-dominated communities, the SOC and TN contents decreased with increasing distance from the main stems of the shrub, and this “fertile island” effect was most pronounced in the surface soil. The total soil respirations during the growing season were 131.26, 95.95, and 118.66 g C m-2, respectively, for the steppe, shrub, and shrub-perennial grass communities. The coefficient of variability of soil respiration was the highest in the shrub community and lowest in the steppe community. CO2 effluxes from the soil under the canopy of shrub were significantly higher than those from the soil covered with biological crusts and the bare soil in the interplant spaces in the shrub community. However, soil respiration beneath the shrubs was not different from that of the soil in the inter-shrub of the shrub-perennial grass community. This is probably due to the smaller shrub size. In the two shrub-dominated communities, spatial variability in soil respiration was found to depend on soil water content and C:N ratio.