鼎湖山季风常绿阔叶林某些沉积元素转移过程中的浓度分析

对鼎湖山大气降水、季风常绿阔叶林林冠穿透水、土壤水(30cm和80cm深)以及溪水中某些沉积元素进行了系统连续的观测研究,从沉积元素的转移过程阐明了鼎湖山自然保护区和季风常绿阔叶林所承受的环境压力,通过分析沉积元素在这些水文学过程中的浓度变化和相互联系,试图揭示该生态系统相应功能过程变化的规律。得到如下结果：(1)大气降水中的Pb含量远远高于穿透水、土壤水(30cm和80cm深)以及溪水中的含量,随着水分由输入向输出流动,Pb的浓度逐渐降低;(2)在大气降水、林冠穿透水、土壤水(30cm和80cm深)以及溪水中,Al离子的浓度逐步增加;(3)除Pb外,所有其他元素(Al、Mn、sr、Mg、Na、K和Ca)在土壤溶液中的浓度都高于5个水文过程的平均值;(4)Mn、K、Ca的输入和输出的浓度都不高;(5)Na和Mg在土壤水和溪水中的浓度超过5个水文过程的平均值。这表明：(1)鼎湖山的大气具有高浓度的Pb含量,而且Pb在季风常绿阔叶林系统中处于一个持续的积累过程;(2)酸性降水不仅活化了土壤中的Al元素,对各个水文学过程中的离子浓度也有增大的作用;(3)Na和Mg在当前的大气环境下有可能加速地从季风常绿阔叶林生态系统中淋洗出来。总之,由于酸雨和大气污染的影响,鼎湖山森林生态系统将处于不稳定状态。     

鼎湖山森林地表水水质状况分析

对鼎湖山生物圈保护区内两溪流水源水质状况进行了调查,结果发现：①鼎湖山地表水总体水质较好,符合地面水环境质量标准的I类水源水质标准。区内水体受污染程度低,绝大多数指标均符合饮用水卫生标准。②水体pH值较低,Al含量较高,总有机碳测定表现出整个水体受到一定程度的有机污染。水体中有害金属Mn和Pb含量略高,但都远低于饮用水卫生标准。③对地表水来源过程环节的水化学分析比较表明：大气降水、穿透水、土壤溶液（30cm层和80cm层）和地表水水样的pH值呈现“M”形变化。酸雨和土壤表层酸化是该区地表水pH值偏低的主要原因。地表水和30cm土壤溶液中的Al浓度分别是大气降水的5倍和8倍,地表水中的Al主要来源于酸雨对土壤的淋溶。地表水中的Na主要来源于大气降水。大气降水Pb浓度是地表水的17倍,林冠吸收富集和土壤固定吸附使地表水中的Pb大幅度降低。穿透水和土壤溶液中的Mn、K、Ca、Mg、Sr比大气降水和地表水浓度高,反映了元素被酸雨淋溶、活化和被植物、土壤吸收吸附的过程。从长远看,尽管在森林保存完好的地区,区域环境的恶化及酸雨对地表水水质的影响仍不容忽视。     

樟树人工林生态系统不同层次穿透水水化学特征

对樟树人工林生态系统的大气降水、林冠层穿透水、灌木层穿透水和草本层滴透水中N、P、SiO2、K、Ca、Mg、Cu、Fe、Zn和Mn共10种养分元素含量进行了测定。结果表明,不同月份大气降水养分元素含量不同,各元素各月平均含量按大小排序为Ca>SiO2>Zn>NH4-N>K>NO3-N>Fe>Mg>Mn>P>Cu。大气降水经过林冠层后,林冠层穿透水、灌木层穿透水、草本层滴透水中各养分元素含量变化基本一致,均表现季节动态变化,大多数元素含量增加。林冠层穿透水、灌木层穿透水、草本层滴透水中各元素各月平均含量按大小排序分别为Ca>K>Zn>SiO2>NH4-N>NO3-N>Mg>Mn>Fe>P>Cu、Ca>K>Zn>SiO2>NH4-N>NO3-N>Mg>Fe>Mn>P>Cu和Ca>NH4-N>K>SiO2>NO3-N>Mn>Mg>Zn>Fe>P>Cu。林冠层穿透水和灌木层穿透水中Fe,草本层滴透水中Fe、Zn为负淋溶,其余各元素浓度有所增加。在上述3项中,除NO3-N、Fe、Zn外,草本层滴透水中其它养分元素的富集作用都强于其它2项。     

鼎湖山季风常绿阔叶林大气降雨、穿透雨和树干流的养分特征

对鼎湖山季风常绿阔叶林大气降雨、穿透雨和树干茎流中的5种养分元素K、Ca、Mg、N、P进行了测定,结合水量分配规律,研究了森林降雨过程中养分在水相中的含量变化特征和输入规律。结果表明:(1)所有离子浓度均为大气降水穿透雨树干流,且增幅较大,而平均浓度以K+和总氮(TN)含量最高;总磷(TP)、磷酸盐(HPO42-)、总有机磷(TOP)含量均最低。(2)大气降雨中的离子平均浓度中以总有机氮(TON)的变异系数最大,为1.282;最小的是NO3-(0.502);穿透雨中变异系数最大的是TOP(2.357);最小的是TN(0.621)。树干流中各养分元素浓度与树种的相关性不显著(P0.05)。(3)季风常绿阔叶林树干流和穿透雨各养分对森林土壤的年输入量为TNK+Ca2+Mg2+TP,树干流和穿透雨对森林土壤层Ca2+的输入大于凋落物分解输入。因此,大气降雨是养分从林冠层转移到土壤层的重要因素。     

陕北黄土区大气降水同位素特征及其水汽来源

为探究陕北黄土区大气降水氢氧稳定同位素特征及其水汽来源,以陕西省定边县为研究区,于2018—2020年共收集107次降水事件样品,分析了该区降水中δ¹⁸O和δ²H组成特征,并探讨了不同季节的水汽来源。结果表明: 定边氢氧稳定同位素存在明显的季节变化,湿季(6—9月)偏贫化,干季(4—5月、10—11月)偏富集;氘盈余呈现干季高湿季低的特点。当地大气降水线方程为δ²H=7.35δ¹⁸O+4.19 (R²=0.96, P<0.01),斜率和截距均小于全球大气降水线,表明该区域降水受到一定程度的蒸发分馏影响。全年降水同位素组成表现出温度效应,而湿季和干季差异较大,仅干季存在温度效应,湿季降水同位素组成可能受温度和降水量的共同影响。HYSPLIT气团轨迹模型表明,干季水汽主要来自大西洋和极地北冰洋地区,而湿季降水主要来自印度洋和太平洋,同时受到西风带的影响。     

鼎湖山季风常绿阔叶林大气降雨、穿透雨和树干流的养分特征研究

对鼎湖山季风常绿阔叶林大气降雨、穿透雨和树干茎流中的5种养分元素K、Ca、Mg、N、P进行了测定,结合水量分配规律,研究了森林降雨过程中养分在水相中的含量变化特征和输入规律。结果表明：(1)所有离子浓度均为大气降水<穿透雨<树干流,且增幅较大,而平均浓度以K+和总氮(TN)含量最高;总磷(TP)、磷酸盐(HPO42-)、总有机磷(TOP)含量均最低。(2) 大气降雨中的离子平均浓度中以总有机氮(TON)的变异系数最大,为1.282;最小的是NO3-(0.502);穿透雨中变异系数最大的是TOP(2.357);最小的是TN(0.621)。树干流中各养分元素浓度与树种的相关性不显著(P>0.05)。(3) 季风常绿阔叶林树干流和穿透雨各养分对森林土壤的年输入量为TN>K+>Ca2+>Mg2+>TP,树干流和穿透雨对森林土壤层Ca2+的输入大于凋落物分解输入。因此,大气降雨是养分从林冠层转移到土壤层的重要因素。     

茂兰喀斯特地区森林降水分配的水化学特征

于2007年9月—2009年8月对中国西南茂兰喀斯特地区亚热带常绿落叶阔叶混交林大气降水、林冠穿透雨和树干茎流进行观测,分析了各降水分配中的养分离子(Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+、SO42-、NO3-、Cl-)浓度动态变化规律及年养分元素输入量。结果表明:7—9月,林外雨、林冠穿透雨和树干茎流中各养分离子浓度相对较低,12月—翌年2月,各降水分配中各养分离子浓度相对较高;降水通过林冠或树干后,除了Na+浓度无显著变化外,NH4+浓度表现下降趋势,Ca2+、Mg2+、K+、Cl-、NO3-和SO42-均表现增加趋势;林外雨的养分元素输入量顺序为Ca2+SO42--SNH4+-NCl-K+Na+Mg2+NO3--N。在林冠穿透雨+树干茎流中的养分元素输入量顺序为K+Ca2+Cl-SO42--SMg2+NH4+-NNO3--NNa+。与非喀斯特地区相比,林外雨中的各养分离子浓度较低,林冠穿透雨、树干茎流中的K+、Ca2+、Mg2+增加幅度较大。总体来看,独特的立地特征决定了该地区Ca2+、Mg2+的积极参与生态系统养分循环和K+高效循环的特征。     

鼎湖山针阔叶混交林水文学过程中总有机碳动态

2002年7月～2003年7月对鼎湖山针阔叶混交林生态系统水文学过程中总有机碳(TOC)总量和浓度进行了初步研究.结果表明,观测期间,林外大气降水输入的TOC总量为41.80kg·hm^-2·yr^-1,地表径流和地下水(50 cm土壤渗透水)输出分别为17.54和1.80kg·hm^-2·yr^-1,输入输出之差为22.4kg·hm^-2·yr^-1,系统TOC为正平衡.各类型水中TOC总量月动态基本上与大气降水月动态变化趋势一致.大气降水的TOC平均浓度为3.4 mg·L^-1.经过森林林冠淋洗和树干淋溶后,穿透雨和树干流中TOC的平均浓度分别比大气降水中TOC浓度增加了.10倍和7.39倍.地表径流、25 cm和50 cm土壤渗透水中TOC平均浓度分别为12.72、7.905和3.0 mg·L^-1.穿透雨和树干流中TOC浓度的月变化相似,生长季初(3月),TOC浓度开始增加,9月后逐渐下降,12月又有所回升.降水量较大的月份地表径流中TOC浓度较高.25 cm和50 cm土壤渗透水中TOC浓度无明显的月变化规律.不同树种树干流中TOC浓度差异很大.大气降水、穿透雨、25 cm和50 cm土壤水中TOC浓度随降水量的增加而规律性递减,树干流和地表径流中TOC浓度与大气降水量之间无明显相关关系;除树干流和土壤水外,水文过程各分量水中TOC浓度随着大气降水强度的变化呈现规律性波动.     

北亚热带3种森林群落对大气湿沉降重金属的调控

森林群落截留消纳沉降重金属的能力影响着森林集水区溪水输出重金属的情况,决定着小流域的水质安全。为评价北亚热带地区典型森林生态系统对大气降水中主要重金属离子的截留能力和分配特征,以浙江庙山坞林场3种典型森林群落(毛竹林、杉木林、青冈阔叶林)和森林集水区-小溪为研究对象,于2018年7月—2019年6月监测了12次降水事件,分析、比较和讨论了大气降水、林内穿透雨、树干茎流、枯透水、地表径流和集水区溪水中7种重金属(铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)、铜(Cu)、砷(As)、镍(Ni)和锰(Mn))的质量浓度和通量的动态变化。结果表明,大气降水中7种重金属,Pb、Cd、As、Cu、Zn、Mn和Ni的年均浓度分别为0.974、0.124、0.512、3.42、36.7、8.48和1.94μg/L,3种森林群落林冠层截留的干沉降重金属中Zn和Mn的比例最高,林冠层降水对重金属Mn和Zn的淋溶量极高,超过大气降水沉降量的2.78倍和54.2倍,同时截留了降水中的As和Ni;枯落物层对Mn、Cd和Zn表现出截留作用,对Cu和Ni有淋溶或释放的作用;3种森林群落的地表径流中Pb、Mn、Cd和Zn浓度明显降低,As和Ni的浓度略高于枯透水,但由于地表径流量非常小,土壤表层对降水中重金属均表现出极强的截留作用。3种森林群落对大气降水中的重金属均表现出极高的截留率,森林群落之间没有显著差异,其中青冈阔叶林的截留能力最强,杉木林较弱。而地表径流及土壤渗透水等汇集到森林集水区后,溪水中重金属Mn、Ni、Cd和Zn的浓度和通量均有大幅的增加,仅对重金属As和Cu呈现截留的作用,这可能与森林土壤重金属本底值偏高以及森林长期接收的重金属沉降在降水淋溶下从酸性土壤中大量溶出有关。     

宁夏六盘山4种典型森林伴随降水的无机氮通量变化特征

在宁夏六盘山香水河小流域,选择建立了4种典型森林的样地,测定了2011年生长季(5月24日—10月20日)大气降水(724.3 mm)、穿透水、干流、枯落物渗透水和主根系层(0—30 cm)土壤渗透水的无机氮(NH~+_4-N、NO~-_3-N)浓度及相应通量的变化。结果表明,在林外降水转化林下降水中,各样地林下降水携带的生长季NH~+_4-N通量(kg/hm~2)(华北落叶松人工林2.40、华山松次生林2.37、野李子灌丛2.29、桦木次生林2.09)均明显低于林外降水(3.04),NO~-_3-N通量(kg/hm~2)(华北落叶松人工林2.15、桦木次生林2.14、野李子灌丛2.09、华山松次生林1.92)更显著低于林外降水(4.27)。整体看来,阔叶林林冠的无机氮吸附(吸收)作用稍高于针叶林。在4种森林样地的枯落物层渗透水中,无机氮浓度变化在0.68—0.88 mg/L,稍高于林冠穿透水的无机氮浓度;4个样地的枯落物渗透水的无机氮通量(kg/hm~2)(野李子灌丛4.10、桦木次生林3.24、华山松次生林3.22、华北落叶松人工林2.77)均低于林下降水。在华山松次生林和华北落叶松人工林的主根系层(0—30 cm)土壤渗透水中,无机氮浓度均高于枯落物渗漏水;因土壤淋出作用,华山松次生林和华北落叶松人工林的土壤渗透水的无机氮输出通量分别为16.34 kg/hm~2和18.93 kg/hm~2,均显著高于枯落物渗透水的输入通量。整体来看,林外降水在林地无机氮输入中占有重要地位,在研究年份生长季,林冠层和枯落物层的吸附(吸收)作用使降水输入的无机氮通量明显降低,但主根系层土壤淋出作用显著增大了土壤渗透水携带的无机氮输出通量,表现为土壤层氮素流失。     

北京西山不同人工林枯落物层的水化学性质

通过采集降雨经枯落物后的水样,初步研究了北京西山地区油松林和栓皮栎林林下枯落物层的水化学性质.结果表明:大气降水经过林冠进入枯落物层后,油松林和栓皮栎林林下不同元素的浓度发生明显变化.枯落物水中K 、Na 、Ca2 、Mg2 、NH4 -N和NO3--N的浓度随时间的变化趋势基本一致.穿透雨经过枯落物层后,水中K 、Na 、Ca2 和Mg2 的平均浓度增加,而NH4 -N、NO3--N的平均浓度减小.其中,栓皮栎林和油松林中Ca2 浓度分别增加了7.54和5.27mg.L-1.栓皮栎林下枯落物层中K 、Na 、Ca2 、Mg2 的平均浓度高于油松林,而NH4 -N、NO3--N的平均浓度则低于油松林;经降水淋溶作用后,栓皮栎林和油松林林下枯落物归还林地的养分分别为41.59和58.12kg.hm-2,其中归还林地较多的是Ca2 ,其次是K .     

The effect of stand age on throughfall chemistry in spruce stands in the Potok Dupniañski catchment in the Silesian Beskid Mountains, southern Poland

The chemical composition of throughfall depends on the age of the Norway spruce (Picea abies Karst) stands and season of the year. The pH of throughfall decreased and the amount of hydrogen ion in throughfall deposited to the soil increased with increasing age of spruce stands, especially in the winter season. Concentrations of K+, H+, SO4(2-), Mn2+, and NH4(+) in throughfall were higher than bulk precipitation for the whole year and K+, H+, and Mn2+ concentrations were higher in throughfall in winter and the growing season. This indicates that these ions were washed out or washed from the surface of needles and/or the bark, and that NO3(-), NH4(+), Ca2+, Mg2+, Fe2+, and Zn2+ were absorbed in the canopy. The effect of high nitrogen deposition, above critical loads, and an increase in the amount of sulfur and in the sum of the strong acids (S-SO4(2-) and N-NO3(-)) that reached the soil with throughfall may have implications for the vitality of spruce stands, especially in older age classes. The application of Principal Component Analysis (PCA) has led to identification of five factors responsible for the data structure ("mineral dust", "acidic emissions", "heavy metals-dust particles", "ammonium [NH4(+)]", and "H+"). They explain more than 60% of the total variance system. The strong positive correlation between stand age class and ionic concentrations in throughfall occurs for all year and the winter period for ions within the following categories: "acidic emissions", SO4(2-) + NO3(-); "heavy metals-dust particles", Fe2+ + Mn2+ + Zn2+; "mineral dust", Na+ + K+ + Ca2+ + Mg2+; "NH4(+)"; and "H+". The strength of the relationship decreases in the growing period, probably due to processes occurring in the canopy (adsorption, leaching, etc.).     

六盘山林区几种土地利用方式对土壤中可溶性有机碳浓度影响的初步研究

 测定分析了六盘山林区典型天然次生林（杂灌林、山杨（Populus davidiana）和辽东栎（Quercus liaotungiensis）林）、人工林（13、18和25年华北落叶松（Larix principis_rupprechti））、农田和草地中穿透雨、凋落物淋溶液、土壤溶液和渗漏水溶液及地下水和降雨中可溶性有机碳 (DOC)的浓度。结果显示：5～10月,雨水中DOC浓度为0.80～1.60mg•L－1,地下水中在2.43～7.66 mg•L－1。9～10月,穿透雨中DOC浓度为1.78～15.20 mg•L－1,其中天然次生林和人工林比农田和草地中高,这些DOC与地表凋落物碳年形成量正相关显著。凋落物浸泡24 h后淋溶产生的DOC浓度为12.30～64.79 mg•L－1,占凋落物碳贮量比例不足1%;浓度方面,天然次生林比农田和草地分别高400%和153%,人工林比农田和草地分别高194%和50%;比例方面,农田和草地比天然次生林分别高79%和98%、比人工林分别高180%和210%,这些DOC浓度与落叶、小枝、碎小物和腐解物碳贮量的正相关显著。9～10月,0～20 cm土层溶液中DOC浓度为7.88～88.44 mg•L－1,占土壤有机碳密度的比例不足0.1%,它们随土层加深而下降,其中天然次生林和人工林中下降幅度比农田和草地中大;浓度方面,天然次生林、人工林比农田和草地中高,差异主要在0～10 cm土层;比例方面,天然次生林DOC比例比农田和草地中低,人工林比它们高,差异主要在0～10 cm土层;这些DOC浓度与土壤湿度及凋落物层碳贮量正相关显著。5～10月,0～40 cm土层渗漏水中DOC浓度为5.76～58.84 mg•L－1,天然次生林、人工林比农田和草地高,差异主要在0～10 cm土层;它们随土层加深而下降,其中天然次生林和人工林下降幅度比农田和草地中大。这些差异可能由土地利用引起的植被和土壤性质改变及其对水文过程的影响所致,说明陆地生态系统中DOC浓度受土地利用变化的影响较大。     

光合细菌产辅酶Q10发酵条件的研究

利用均匀设计原理进行实验设计 ,对光合细菌R .capsulatusMT1131产辅酶Q10培养基配方及培养条件进行优化 ,结果当培养基中酵母膏质量浓度为 3 .13g·L- 1 ,硫酸铵 0 .8g·L- 1 ,Mg2 + 0 .6 4g·L- 1 ,Fe2 + 45 .2mg·L- 1 ,Mn2 + 18mg·L- 1 ,Co2 + 16mg·L- 1 ,培养基初始pH值为 7.0时 ,于 30℃ ,光照强度为 2 0 0 0Lx条件下培养 4天后 ,菌体中辅酶Q10质量浓度由 15 .2 13mg·L- 1提高至 2 0 .36 5mg·L- 1 ,产量提高约 33.87%。     

川中丘陵区水稻田土壤呼吸及其影响因素

基于川中丘陵区2003年4~9月水稻田土壤呼吸、土壤温度和水稻(Oryza sativa)生物量的测定,研究了水稻田土壤呼吸日变化和季节变化特征以及影响稻田土壤呼吸的主要因素。结果表明,水稻田土壤CO₂排放通量的日变化为单峰型,其最小值和最大值分别出现在当地时间7∶00和15∶00;在水稻生长期内,稻田土壤CO₂排放通量在18.00~269.69 mg·m^-2·h^-1之间波动,平均排放通量为121.76 mg·m^-2·h^-1。在日的时间尺度上,水稻田土壤CO₂排放通量与5 cm土壤温度存在显著的指数函数关系;而从整个生长期时间尺度上看,水稻田土壤CO₂的排放通量主要受到5 cm土壤温度和水稻地下生物量的影响。在水稻生长初期,水稻地下生物量与稻田土壤CO₂排放通量之间存在着显著的相关关系;水稻拔节中后期到成熟期,土壤温度则是制约稻田土壤CO₂排放的关键因素。CO₂排放通量与稻田地表水层深度的相关关系不显著。     

低氧胁迫下钙对网纹甜瓜幼苗多胺含量及多胺氧化酶活性的影响

以低氧性敏感的网纹甜瓜(Cucumis melo var. raticulalus)品种`西域一号'(Xiyu 1)为材料,研究了钙对低氧胁迫下幼苗生长、游离态、结合态和束缚态的腐胺(Put)、亚精胺(Spd)、精胺(Spm)含量、二胺氧化酶(DAO)和多胺氧化酶(PAO)活性、H₂O₂含量的影响。结果表明:与通气对照相比,低氧胁迫处理幼苗鲜重和干重显著降低,根、叶中3种形态的Put、Spd、Spm含量显著增加,DAO和PAO活性、H₂O₂含量显著提高;营养液加钙处理不但缓解了低氧胁迫对幼苗生长的抑制作用,而且幼苗游离态、结合态和束缚态Put、Spd、Spm含量显著高于单纯低氧胁迫处理,DAO和PAO活性、H₂O₂含量显著低于低氧胁迫处理;低氧胁迫下缺钙处理加重了低氧胁迫对网纹甜瓜幼苗的伤害。表明在低氧胁迫下,钙参与了网纹甜瓜幼苗多胺的代谢过程,对增强幼苗耐低氧性起着重要的作用。     

广州市森林土壤水化学和元素收支平衡研究

为了探讨酸沉降对森林生态系统的影响,于1998年4月至1999年3月对广州市3个不同林分试验点的降雨,林内穿透雨和土壤渗透水进行了物理量测定和化学分析,据此计划了元素的收支平衡,研究表明：（1）SO4^2-和Ca^2 是土壤水中最主要的阴,阳离子,土壤水中的主要组分浓度的变化与树冠和凋落物淋溶的贡献以及土壤中一系列物理化学过程（如硝化作用,吸附作用,阳离子交换反应）有关;（2）土壤水中H^ 和Al^3 浓度的增高是土壤酸化的重要指标,可能对森林植被构成潜在危害;（3）S－沉降（＞110kg/hm^2.a)可能不是目前土壤酸化的主要原因,也没引起土壤中碱性离子的大量淋失,由于研究区土壤有较强的吸附So4^2-的能力和容量,So4^2-和与之关系密切的Ca,Mg,K等元素在土壤中处于积累阶段;（4）过量的N沉降（＞20kg/hm^2.a)和NH4^ 的硝化 作用是广州市森林土壤进一步酸化的主要原因,由于该地区NOx排放量逐年上升,因此N沉降对森林生态系统的负面影响会进一步加剧。     

施肥对稻田生态系统气体调节功能及其价值的影响

 该文以2002年在上海市奉贤县五四农场进行的稻田生态系统田间实验为基础,对尿素施用对稻田生态系统气体调节功能（释放O2和温室气体调节）的影响进行研究。研究结果表明：1）在水稻（Oryza sativa）生长期间,施加尿素能显著增加稻田日O2释放量及其价值量;2）在水稻生长期间,施加尿素稻田综合CO2的通量及其价值并不比未施肥稻田存在显著优势,尿素施用能明显增强稻田N2O排放通量,降低稻田CH4排放通量。尿素施用对温室气体调节具有正效应,促进稻田对温室气体吸收。