模拟氮沉降对藏北高寒草甸温室气体排放的影响

目前,高寒草甸对全球温室效应的贡献仍具有不确定性,而随着N沉降的增加,该系统温室体气排放也必将发生变化。为揭示高寒草甸对N沉降的响应机制,探讨其对全球变化的反馈作用,利用人工添加氮素的方法,于2014年生长季(6-9月)在那曲地区那曲县设置不同水平N添加梯度(0、7、20kg hm~(-2)a~(-1)和40 kg hm~(-2)a~(-1)),模拟氮沉降增加对藏北高寒草甸温室气体排放的影响。经过1a的研究结果表明:1)施氮显著促进了CO_2排放但对CH_4的吸收和N_2O的排放无显著影响。总体而言,添加氮素明显增加了温室气体排放总量,其中N2O处理下高寒草甸温室气体排放总量最高。2)回归分析结果表明,CO_2与NPP(总生物量)和TOC(土壤有机碳)线性相关(P0.05),而与TN(总氮)、NH_4~+-N和NO_3~--N均无显著相关关系(P0.05),CH_4与TN/NPP/TOC/NH_4~+-N/NO_3~--N均不相关(P0.05),N_2O与NPP/TOC/NO_3~--N均显著线性相关(P0.05),而与TN/NH_4~+-N不相关。综合初步研究结果,未来氮沉降增加条件下,藏北高寒草甸温室气体排放通量将有可能明显增加,从而对气候变化产生重要的反馈作用。     

增温和CO2浓度加倍对川西亚高山针叶林土壤可溶性氮的影响

采用全自动微气候控制的"人工模拟气候实验系统"研究了增温和CO2浓度加倍对川西亚高山针叶林土壤硝态氮(NO_3~--N)、铵态氮(NH_4~+-N)、游离氨基酸(FAA)、可溶性有机氮(DON)和可溶性总氮(TSN)的影响。结果表明:1在种植油松苗木组,增温处理显著降低了土壤NO_3~--N含量,不同处理0—15 cm土层NO_3~--N含量均显著小于15—30 cm层;而在未种树组,增温处理显著增加了土壤NO_3~--N含量,0—15 cm土层NO_3~--N含量显著高于15—30 cm层,这表明增温促进了油松苗对NO_3~--N的吸收。2在种植油松苗木组,增温(ET)、增CO_2(EC)及两者的共同作用(ETC)均显著增加了土壤NH_4~+-N、DON和TSN含量;在未种树组,ET显著增加了土壤NH_4~+-N、FAA、DON和TSN含量,EC和ETC对NH_4~+、FAA、DON和TSN含量具有微弱影响或没有显著影响。不同处理0—15cm层土壤NH_4~+-N、FAA、DON和TSN的含量显著大于15—30 cm层。3种植油松苗木组土壤NO_3~--N、NH_4~+-N、FAA、DON和TSN含量均显著低于未种树组,这是由植物对氮素的吸收消耗造成的。研究结果表明,EC、ETC主要通过植物根系作用促进了NH_4~+-N、DON和TSN含量增加,而ET处理通过影响土壤微生物和植物根系来促进NH_4~+-N、FAA、DON和TSN含量的增加。     

茶园土壤的氮迁移特性

土壤氮素在降雨条件下淋失到深层土壤甚至进入地下水,不仅导致土壤肥力下降,同时还会造成地下水污染。本研究采用原状土柱室内模拟方法,通过模拟当地强降雨淋滤,研究了西双版纳州大渡岗普洱茶产区5年、20年、33年和56年茶园以及周边森林的0~20 cm和0~40 cm土壤层TN、NO_3~--N、NH_4~+-N和可溶性土壤有机氮(DON)的迁移变化,以及土壤p H变化对氮迁移的影响。结果表明:0~20 cm、0~40 cm土层的茶园土壤,TN迁移通量均随植茶年限的增加而增加(P0.05),茶园年龄每延长一年,通过20 cm深的土层向下迁移下渗的TN通量将增加235.13 mg·m~(-2),而通过40 cm深的土层TN迁移通量则增加151.24 mg·m~(-2);0~40 cm土层的NO_3~--N迁移通量与茶园植茶年限显著正相关(P0.05);0~20 cm土层的DON迁移通量与茶园植茶年限显著正相关(P0.05);而NH_4~+-N迁移量不随植茶年龄变化而变化(P0.05);茶园40 cm土层内的TN、DON和NH_4~+-N下渗迁移主要发生在0~20 cm,而NO_3~--N的迁移则主要发生在20~40 cm;40 cm土层的茶园土壤氮素以DON损失最多,其次为NO_3~--N,NH_4~+-N损失量最少;未发现茶园土壤p H对氮素迁移变化产生影响(P0.05)。     

模拟氮沉降增加对寒温带针叶林土壤 CO2排放的初期影响

研究大气氮沉降增加情景下北方森林土壤CO2排放通量及其相关控制因子至关重要。在大兴安岭寒温带针叶林区建立了大气氮沉降模拟控制试验,利用静态箱-气相色谱法测定土壤CO2排放通量,同时测定土壤温度、水分、无机氮和可溶性碳含量等相关变量,分析寒温带针叶林土壤CO2排放特征及其主要驱动因子。结果表明:氮素输入没有显著改变森林土壤含水量,但降低了有机层土壤溶解性无机碳(DIC)含量,并增加有机层和矿质层土壤溶解性有机碳(DOC)含量。增氮短期内不影响土壤NH+4-N含量,但促进了土壤NO-3-N的累积。增氮倾向于增加北方森林土壤CO2排放。土壤CO2通量主要受土壤温度驱动,其次为土壤水分和DIC含量。虽然土壤温度整体上控制着土壤CO2通量的季节变化格局,但在生长旺季土壤含水量对其影响更为明显。在分析增氮对土壤CO2通量的净效应时,除了土壤温度和水分外,还要考虑土壤有效碳、氮动态的影响。     

城乡交错带土壤氮素空间分布及其影响因素

城乡交错带土壤氮素是城乡生态系统中最重要的氮源与氮汇,但是城市化下的土壤氮素分布及其影响机制还不清楚,基于3S平台研究了土壤氮素在成都西郊城乡交错带的空间分布特征及城市化对土壤氮素的影响。结果表明,研究区内土壤全氮(STN)、硝态氮(NO_3~--N)和铵态氮(NH_4~+-N)含量均值分别为(1.46±0.06)g/kg、(50.04±3.59)mg/kg和(6.72±0.53)mg/kg。区内土壤氮素含量从近郊向远郊逐渐增高,STN和NO_3~--N含量为中部高于南北部,NH_4~+-N含量则由西北部和东南部向中部递增。方差分析表明,区内不同土地利用方式下STN、NO_3~--N和NH_4~+-N含量差异显著(P0.05)。回归分析显示STN含量与建筑密度(BD)、道路密度(RD)均呈现显著线性负相关(P0.05),NO_3~--N含量与道路密度呈极显著线性负相关(P=0.001),与建筑密度关系不明显(P=0.217)。土壤NH_4~+-N与建筑密度呈显著负线性相关(P=0.001),与道路密度呈显著指数相关关系(P=0.021)。研究结果显示城市发展使得城乡交错带土壤氮素含量降低,这种影响伴随着建筑面积的增加,道路长度的增加而加强。     

川西北高寒草地沙化过程中土壤氮素变化特征

草地沙化是我国最严重的环境问题之一,但关于草地沙化过程中氮素变化特征的研究报道多集中于干旱半干旱地区,而半湿润地区的相关报道还比较缺乏。通过野外调查,研究了川西北半湿润地区高寒沙质草地沙化过程中土壤氮素变化特征。结果表明,草地沙化对0—100cm土层土壤氮素具有显著影响,全氮、碱解氮、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)和微生物量氮(MBN)均呈现极显著下降的变化特征,极度沙化阶段较未沙化阶段分别减少了73.95%、77.72%、76.75%、79.77%和84.12%。其中,0—20cm土层变化最显著,全氮、碱解氮、NH_4~+-N、NO_3~--N和MBN含量分别减少了86.43%、83.52%、82.11%、88.82%和91.77%。随着土层深度增加,不同程度沙化草地土壤氮素含量及其变化量逐渐减少;草地沙化过程中,不同沙化阶段土壤氮素损失数量不尽相同,其中,以轻度沙化阶段氮素损失最严重,全氮、碱解氮、NH_4~+-N、NO-3-N和MBN含量分别降低了41.18%、35.17%、46.74%、43.46%和46.88%。草地沙化过程中,土壤全氮、碱解氮、NH_4~+-N、NO_3~--N和MBN含量与土壤粉粒、粘粒含量和植被群落盖度均呈极显著正相关特征,与土壤沙粒含量呈极显著负相关特征。研究区土壤氮素损失与风蚀选择性吹蚀土壤粉粒、粘粒及地表植物覆盖状况逐渐变差密切相关,因此该区域治沙的关键是采取措施降低风蚀对地表土壤吹蚀作用,提高沙化草地地表植被覆盖。同时,还应及时对沙化前期阶段及潜在沙化的草地进行生态治理,从而避免草地沙化继续恶化。     

氨基酸添加对亚热带森林红壤氮素转化的影响

为探究氨基酸氮形态对亚热带土壤氮素含量及转化的影响,选择建瓯市万木林保护区的山地红壤为对象,采用室内培养实验法,通过设计60%和90%WHC两种土壤含水量并添加不同性质氨基酸,测定了土壤中铵态氮、硝态氮、可溶性有机氮的含量和氧化亚氮的释放量,分析了可溶性有机碳、土壤p H值的大小变化及其与氮素的相互关系。结果表明:与对照处理相比,氨基酸添加显著增加了土壤NH_4~+-N含量并使土壤p H值升高,且在一定程度上解除了高含水量(90%WHC)对NH_4~+-N产生的抑制,其中甲硫氨基酸的效果最为明显。酸性、碱性、中性氨基酸对土壤NO_3~--N含量和N_2O释放影响不显著,但甲硫氨基酸可显著抑制土壤硝化从而导致NH_4~+-N的积累,并在培养前期抑制土壤N_2O产生而在培养后期促进N_2O释放,总体上促进N_2O释放。60%WHC的氨基酸添加处理较90%WHC条件下降低土壤可溶性有机氮的幅度更大。氨基酸对土壤氮素转化的影响与带电性关系较小,而可能与其分解产物密切相关。可见,不同性质氨基酸处理对森林土壤氮素含量及转化存在不同程度的影响,且甲硫氨基酸对土壤氮素转化的影响机理值得深入研究。     

施用生物炭和秸秆还田对华北农田CO2、N2O排放的影响

以华北农田冬小麦-夏玉米轮作体系连续6a施用生物炭和秸秆还田的土壤为研究对象,于2013年10月—2014年9月,采用静态暗箱-气相色谱法,对CO_2、N_2O通量进行了整个轮作周期的连续观测,探究施用生物炭与秸秆还田对其排放通量的影响。试验共设4个处理:CK(对照)、C1(低量生物炭4.5 t hm~(-2)a~(-1))、C2(高量生物炭9.0 t hm~(-2)a~(-1))和SR(秸秆还田straw return)。结果表明:在整个轮作周期内,各处理CO_2、N_2O通量随时间的变化趋势基本一致。随着生物炭施用量的增加,CO_2排放通量分别增加了0.3%—90.3%(C1)、1.0%—334.2%(C2)和0.4%—156.3%(SR)。其中,C2处理对CO_2累积排放量影响最大,增幅为42.9%。对N_2O而言,C2处理显著降低了N_2O累积排放量,但增加了CO_2和N_2O排放的综合增温潜势,C1和SR处理对N_2O累积排放量及综合增温潜势均没有显著影响。相关分析表明,土壤温度和土壤含水量是影响CO_2通量最主要的因素,两者之间呈极显著的正相关关系;N_2O通量与土壤温度、土壤含水量、NO_3~--N和NH_4~+-N均表现出极显著的正相关关系,而与土壤p H值表现出极显著的负相关关系。由此可见,添加生物炭对于减少氮素的气体损失具有较大的潜力。     

大伙房水库流域水源涵养林植被类型对土壤NH_4~+-N和NO_3~--N淋溶的影响

流域内植被类型是土壤氮素淋溶迁移的重要影响因子,降雨丰水季节不同植被类型土壤氮素淋溶是量化评价流域土壤氮素流失和水质变化的关键。本研究采用离子交换树脂袋法分析降雨丰水期槭树-蒙古栎林、落叶松人工林和山杨林3种植被类型土壤NH_4~+-N和NO_3~--N淋溶季节动态特征。结果发现,降雨丰水期(7—9月)不同植被类型土壤无机氮含量(NH_4~+-N和NO_3~--N)动态变化差异显著(P0.05),NH_4~+-N在无机N中占73.4%~93.3%,槭树-蒙古栎林、山杨林NO_3~--N含量7月份最大,而落叶松人工林NO_3~--N含量8月份最大;土壤氮素淋溶的主要成分是NO_3~--N,落叶松人工林土壤氮潜在性淋溶高于槭树-蒙古栎林和山杨林;土壤微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)随着土层加深逐渐减小,阔叶林MBC和MBN显著大于落叶松人工林;土壤N淋溶量与MBN呈显著负相关,证明土壤微生物N固持作用能减少N淋溶流失。据此结果,建议在该流域开展水源涵养林建设中应加强河岸带天然林保护和促进人工水源涵养林转变为天然次生林。     

川西亚高山针叶林主要树种对土壤中不同形态氮素的吸收差异

在陆地生态系统中,植物对土壤有机氮(主要指氨基酸)的获取是一个普遍的生态学现象,然而植物对土壤有机氮的吸收速率及土壤有机氮在植物养分供应中所占比例仍不清楚。为探究土壤无机氮和有机氮对西南高寒森林植物氮源的贡献效应,以川西亚高山针叶林两个主要树种云杉(Picea asperata)和红桦(Betula albo-sinensis)的幼苗为研究对象,采用稳定同位素标记法对K~(15)NO_3、~(15)NH_4Cl和(U-~(13)C_2/~(15)N)甘氨酸3种氮素进行示踪,分析了两个树种对无机氮(NH_4~+-N和NO_3~--N)和有机氮(甘氨酸)的吸收速率及其差异。结果显示:(1)云杉和红桦幼苗在施加同位素标记物2 h后,两种幼苗细根的13C和~(15)N均出现明显的富集现象,表明两种树种幼苗均能吸收甘氨酸。(2)与甘氨酸和NH_4~+-N相比,云杉和红桦幼苗对NO_3~--N有显著的偏好吸收,其吸收速率为NH_4~+-N和甘氨酸吸收速率的5–10倍。(3)两个树种的幼苗对甘氨酸也有较高的吸收速率,其吸收速率高于对NH_4~+-N的吸收速率,表明土壤有机氮(如氨基酸)也是亚高山针叶林植物养分获取的重要氮源。     

Simulated Nitrogen Deposition Reduces CH4 Uptake and Increases N2O Emission from a Subtropical Plantation Forest Soil in Southern China

To date, few studies are conducted to quantify the effects of reduced ammonium (NH₄ ⁺) and oxidized nitrate (NO₃ ⁻) on soil CH₄ uptake and N₂O emission in the subtropical forests. In this study, NH₄Cl and NaNO₃ fertilizers were applied at three rates: 0, 40 and 120 kg N ha⁻¹ yr⁻¹. Soil CH₄ and N₂O fluxes were determined twice a week using the static chamber technique and gas chromatography. Soil temperature and moisture were simultaneously measured. Soil dissolved N concentration in 0–20 cm depth was measured weekly to examine the regulation to soil CH₄ and N₂O fluxes. Our results showed that one year of N addition did not affect soil temperature, soil moisture, soil total dissolved N (TDN) and NH₄ ⁺-N concentrations, but high levels of applied NH₄Cl and NaNO₃ fertilizers significantly increased soil NO₃ ⁻-N concentration by 124% and 157%, respectively. Nitrogen addition tended to inhibit soil CH₄ uptake, but significantly promoted soil N₂O emission by 403% to 762%. Furthermore, NH₄ ⁺-N fertilizer application had a stronger inhibition to soil CH₄ uptake and a stronger promotion to soil N₂O emission than NO₃ ⁻-N application. Also, both soil CH₄ and N₂O fluxes were driven by soil temperature and moisture, but soil inorganic N availability was a key integrator of soil CH₄ uptake and N₂O emission. These results suggest that the subtropical plantation soil sensitively responses to atmospheric N deposition, and inorganic N rather than organic N is the regulator to soil CH₄ uptake and N₂O emission.     

Soil nitrate accumulation explains the nonlinear responses of soil CO2 and CH4 fluxes to nitrogen addition in a temperate needle-broadleaved mixed forest

The responses of soil-atmosphere carbon (C) exchange fluxes to growing atmospheric nitrogen (N) deposition are controversial, leading to large uncertainty in the estimated C sink of global forest ecosystems experiencing substantial N inputs. However, it is challenging to quantify critical load of N input for the alteration of the soil C fluxes, and what factors controlled the changes in soil CO₂ and CH₄ fluxes under N enrichment. Nine levels of urea addition experiment (0, 10, 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140 kg N ha⁻¹ yr⁻¹) were conducted in the needle-broadleaved mixed forest in Changbai Mountain, Northeast China. Soil CO₂ and CH₄ fluxes were monitored weekly using the static chamber and gas chromatograph technique. Environmental variables (soil temperature and moisture in the 0–10 cm depth) and dissolved N (NH₄⁺-N, NO₃⁻-N, total dissolved N (TDN), and dissolved organic N (DON)) in the organic layer and the 0–10 cm mineral soil layer were simultaneously measured. High rates of N addition (≥60 kg N ha⁻¹ yr⁻¹) significantly increased soil NO₃⁻-N contents in the organic layer and the mineral layer by 120%-180% and 56.4%-84.6%, respectively. However, N application did not lead to a significant accumulation of soil NH₄⁺-N contents in the two soil layers except for a few treatments. N addition at a low rate of 10 kg N ha⁻¹ yr⁻¹ significantly stimulated, whereas high rate of N addition (140 kg N ha⁻¹ yr⁻¹) significantly inhibited soil CO₂ emission and CH₄ uptake. Significant negative relationships were observed between changes in soil CO₂ emission and CH₄ uptake and changes in soil NO₃⁻-N and moisture contents under N enrichment. These results suggest that soil nitrification and NO₃⁻-N accumulation could be important regulators of soil CO₂ emission and CH₄ uptake in the temperate needle-broadleaved mixed forest. The nonlinear responses to exogenous N inputs and the critical level of N in terms of soil C fluxes should be considered in the ecological process models and ecosystem management.     

增氮对青藏高原东缘高寒草甸土壤甲烷吸收的早期影响

研究大气氮沉降对青藏高原高寒草甸土壤CH4吸收的影响,对于揭示氮素调节土壤CH4吸收的机制和评价氮沉降增加背景下大气CH4收支平衡至关重要.通过构建多形态、低剂量的增氮控制试验,测定土壤CH4净交换通量和相关土壤理化性质,分析高寒草甸土壤CH4通量变化特征及其主要驱动因子.研究结果表明:自然状态下高寒草甸土壤是大气CH4汇,CH4平均吸收量为(35.40±1.92) μg· m-2· h-1.土壤CH4吸收主要受水分驱动,其次为土壤NH4+-N和NO3-N含量.NH4+-N抑制CH4吸收,NO3--N促进CH4吸收;不同剂量氮素输入对土壤CH4吸收影响也不尽相同,低氮处理促进土壤CH4吸收,而中氮和高氮处理抑制土壤CH4吸收.结果显示青藏高原高寒草甸土壤是重要的大气CH4汇,在未来大气氮沉降加倍的情景下CH4汇功能增强,但当氮沉降量增加两倍以上时CH4汇功能将会减弱.     

Responses of terrestrial nitrogen pools and dynamics to different patterns of freeze‐thaw cycle: A meta‐analysis

Altered freeze‐thaw cycle (FTC) patterns due to global climate change may affect nitrogen (N) cycling in terrestrial ecosystems. However, the general responses of soil N pools and fluxes to different FTC patterns are still poorly understood. Here, we compiled data of 1519 observations from 63 studies and conducted a meta‐analysis of the responses of 17 variables involved in terrestrial N pools and fluxes to FTC. Results showed that under FTC treatment, soil NH₄⁺, NO₃^?, NO₃^? leaching, and N₂O emission significantly increased by 18.5%, 18.3%, 66.9%, and 144.9%, respectively; and soil total N (TN) and microbial biomass N (MBN) significantly decreased by 26.2% and 4.7%, respectively; while net N mineralization or nitrification rates did not change. Temperate and cropland ecosystems with relatively high soil nutrient contents were more responsive to FTC than alpine and arctic tundra ecosystems with rapid microbial acclimation. Therefore, altered FTC patterns (such as increased duration of FTC, temperature of freeze, amplitude of freeze, and frequency of FTC) due to global climate warming would enhance the release of inorganic N and the losses of N via leaching and N₂O emissions. Results of this meta‐analysis help better understand the responses of N cycling to FTC and the relationships between FTC patterns and N pools and N fluxes.     

氮肥配施生化抑制剂组合对黄泥田土壤氮素淋溶特征的影响

揭示尿素类肥料添加生化抑制剂组合后,在黄泥田土壤中硝态氮(NO~-_3-N)和铵态氮(NH~+_4-N)的淋溶损失规律。采用室内土柱淋溶培养试验,研究脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)和硝化抑制剂2-氯-6-(三氯甲基)吡啶(CP)单独添加及配合施用对尿素和尿素硝铵(300 kg N/hm~2)中氮(N)素在土体中淋溶损失的影响。结果表明:尿素和尿素硝铵处理淋溶液中NH~+_4-N和NO~-_3-N浓度均呈先升后降的变化趋势,而出峰时间不一。NH~+_4-N和NO~-_3-N淋失量随着时间的延长,处理间差异逐渐变大。NBPT处理可以减缓尿素水解,有效抑制NH~+_4-N生成,延缓其出峰时间,减少NH~+_4-N流失;CP处理可以有效抑制NH~+_4-N向NO~-_3-N转化,减少NO~-_3-N流失。与单独添加NBPT和CP处理相比,两者配施对N素淋溶损失有明显的协同抑制效果在黄泥田土壤中,既能减缓尿素水解,保持土壤中较高NH~+_4-N含量,又能降低淋溶液中NO~-_3-N浓度。培养结束时(第72天),UAN处理中NO~-_3-N、NH~+_4-N、矿质态N淋失总量及硝化率较U处理高34.39%、5.32%、31.72%和15.71%。U+NBPT、U+CP和U+NBPT+CP处理较U处理分别显著降低NO~-_3-N淋失总量达15.58%、114.77%和73.45%;UAN+NBPT、UAN+CP和UAN+NBPT+CP处理较UAN处理分别显著降低达15.88%、54.87%和37.46%。不同处理NO~-_3-N淋失总量大小表现为:UAN UAN+NBPT U UAN+NBPT+CP U+NBPT UAN+CP U+NBPT+CP U+CP CK。在一定施肥量条件下,NBPT和CP单独施用或配施均可降低黄泥田土壤中NO~-_3-N累积淋失量。对各处理淋溶液中NO~-_3-N淋失量(y)随时间(x)的变化进行拟合,其中以线性方程(y=ax+b)的拟合度较高,且各抑制剂处理a、b值均存在明显差异。总体认为,在黄泥田土壤中施用CP及其与NBPT配施可以显著降低土壤NO~-_3-N淋溶损失,减少N素淋失风险,提高肥料利用率。     

丛枝菌根真菌和施加不同形态氮肥对杉木幼苗养分吸收的影响

为了解丛枝菌根真菌(AMF)和不同形态氮对杉木(Cunninghamia lanceolata)生长和养分吸收的影响,以1 a生杉木幼苗接种摩西球囊霉(Glomus mosseae)和添加不同形态氮(NH₄⁺-N和NO₃^–-N),对其养分元素和生长状况的变化进行研究。结果表明,AMF显著提高了杉木的苗高和生物量,促进了杉木对N、P、K、Ca、Mg、Fe和Na的吸收,AMF对微量元素Fe、Na的促进作用总体上要强于大量元素K、Ca。与NO₃^–-N相比,AMF显著提高了NH₄⁺-N处理杉木的生物量、总C和N、Ca、Mg、Mn含量,而且这种显著性在叶中普遍高于根和茎。接种AMF可以促进杉木幼苗的生长和对养分元素的吸收,且添加NH₄⁺-N处理的促进作用要强于NO₃^–-N。     

九龙江河口区养虾塘沉积物-水界面营养盐交换通量特征

通过对九龙江河口区陆基养虾塘水样和沉积物样品采集分析及结合室内模拟实验,探讨了虾塘在不同养殖阶段沉积物-水界面营养盐通量时间变化特征及其主要影响因素。虾塘沉积物向上覆水体释放NO_x~--N(NO_2~--N和NO_3~--N)、NH_4~+-N和PO_4~(3-)-P能力均呈现随养殖时间推移而降低的特征。沉积物在养殖中期和后期分别呈现对上覆水体NO_x~--N和PO_4~(3-)-P的吸收现象,但总体表现为释放(平均通量分别为(1.87±1.15)、(1.58±0.52)mg m~(-2)h~(-1)和(1.22±0.62)mg m~(-2)h~(-1))。沉积物-水界面溶解无机氮交换以NH_4~+-N为主(沉积物平均释放通量为(46.18±13.82)mg m~(-2)h~(-1))。沉积物间隙水与上覆水间的营养盐浓度差(梯度)及温度对上述交换通量的时间动态特征具有重要调控作用。研究结果表明养殖初期或中期沉积物较高的无机氮(尤其是NO_2~--N和NH_4~+-N)释放是养殖塘水质恶化的一个极具潜力的污染内源,可能会对虾的健康生长产生负面效应,控制沉积物无机氮释放是养虾塘养殖初期和中期重要的日常管理活动之一。     

天山林区不同类型群落土壤氮素对冻融过程的动态响应

季节性冻融过程对北方温带森林土壤氮素的转化与流失具有重要影响,但不同类型群落对冻融过程响应的差异尚不明确。通过在林地、草地、灌丛上设置系列监测样地,采用原位培养的方法,利用林冠遮挡形成的自然雪被厚度差异,监测分析了冻融期天山林区不同群落表层土壤(0—15 cm)的氮素动态及净氮矿化速率间的差异。结果表明:(1)不同类型群落土壤的铵态氮(NH+4-N)含量、微生物量氮(MBN)含量基本与土壤(5 cm)温度呈正相关,深冻期林地土壤铵态氮含量低于其他群落类型而硝态氮含量高于其他群落类型;(2)硝态氮(NO-3-N)为天山林区季节性冻融期间土壤矿质氮的主体,占比达78.4%。灌丛土壤硝态氮流失风险较大,融化末期较融化初期灌丛土壤硝态氮含量下降了64.6%;(3)冻融时期对整体氮素矿化速率影响显著,群落类型对氨化速率影响显著;(4)天山林区土壤氮素在冻结期主要以氮固持为主。通过揭示不同类型群落土壤氮素对冻融格局的响应,能够助益于对北方林区冬季土壤氮素循环的认识。     

城市小型景观水体溶存N2O浓度及排放通量特征

淡水生态系统是大气中N₂O的重要排放源,受到国内外广泛关注。城市小型景观水体作为区域淡水系统的重要组成,具有环境容量小,受人类活动干扰强烈,其N₂O排放特征及影响机制并不清楚。选择重庆大学城8个典型景观水体和2个城市外围的自然水体（对照）作为研究对象,利用顶空法和漂浮箱法对水体溶存N₂O浓度及排放通量进行季节性监测,并通过分析生境特征及水环境特征,探究城市小型景观水体N₂O排放特征及关键影响因素。结果表明：1）小型景观水体TN、NO₃^--N、NH₄⁺-N、NO₂^--N含量总体偏低但变异性极强（变化范围分别为0.31-1.47 mg/L、0.05-0.79 mg/L、0.03-0.14 mg/L、0.00-0.04 mg/L）,硝态氮是主要的氮形态;景观水体氮丰度远高于外围的自然水体;2）10个小型水体N₂O浓度范围为16.51-158.96 nmol/L,平均为（47.60±21.47） nmol/L,均处于过饱和状态;漂浮箱法实测8个景观水体N₂O排放通量均值为（0.13±0.05）mmol m^-2 d^-1,是对照水体的1.3-5.2倍,高于大部分已有研究结果,是大气N₂O的排放热源;3）景观水体N₂O排放通量与水体各形态氮含量呈显著的正相关关系,较高的N负荷和强烈的氮转化过程是导致景观水体成为N₂O排放热源的主要因子,水体N含量可以作为景观水体N₂O排放强度的有效指示因子;同时水生植物分布对水体N₂O排放影响显著,有植物分布的水域比开敞水域高1.4倍;4）漂浮箱法和边界层模型法对小型景观水体N₂O排放通量的监测结果呈较好的线性关系,但不同季节仍存在着一定差异,需要进一步优化模型估算方法;5）水体N₂O排放通量对温度的季节性变化较为敏感,呈夏季最高,春、秋季次之,冬季最低的季节模式。本研究强调,城市小型景观水体具有较高的N₂O排放速率,在区域氮循环及全球淡水系统温室气体排放清单中具有不可忽视的作用,在未来研究中应得到更多关注。