生物质炭对土壤性质及温室气体排放的影响

生物质炭是指生物质如作物残体、畜禽粪便以及其他任何形式的有机物质,在高温缺氧下裂解形成的物质。生物质炭有很多环境效应,最主要的是将碳长期固存在土壤中,缓温室效应,遏制全球气候变暖。生物质炭施入土壤后,能有效改善土壤结构,促进植物对土壤养分的吸收,提高作物产量,可以有效降低温室气体的排放。但大规模的生物质炭施用还存在很多的不确定性,包括工业生产的成本核算、原料的有效性以及生物质炭施用的长期效应的不确定等。本文综述了不同条件下制得的生物质炭的性质差异,生物质炭施入后对土壤物理、化学、微生物性质以及对地-气主要温室气体通量的影响,对水稻产量及稻田温室气体排放的影响,森林火灾发生后产生木炭的一些环境效应。     

环境因子对森林净生态系统生产力的影响

净生态系统生产力(net ecosystem production,NEP)是生态系统净的碳积累速率,可以指示生态系统碳汇/碳源的状态,当NEP为正值时指征生态系统为碳汇,反之则为碳源。在全球环境变化背景下,NEP已作为生态系统碳循环的核心概念被深入研究。本文以NEP为出发点,综述了5个主要非生物环境因子(水分、温度、氮沉降、大气CO2浓度增加和时空尺度)对森林生态系统NEP的影响。从文献分析表明NEP受生态系统本身性质和各环境影响因子及其之间相互作用的调控。本文最后指出,合理运用Meta分析、生态学联网研究、设计和开展长期观测、多尺度与多因子的科学试验在未来研究中的重要性和必要性,相关研究的开展将有利于全面理解和正确评估环境因子对净生态系统生产力的影响,对研究和预测全球变化对陆地生态系统碳循环的影响具有重要意义。     

空间误差模型在黑龙江省森林碳储量空间分布的应用

基于黑龙江省2010年一类调查数据和重点公益林检测样地（5075块）数据以及同期黑龙江省、吉林省和内蒙古自治区59个气象站的气象数据,以森林碳储量为因变量,以胸径、每公顷株数、海拔、坡度及降雨与温度的乘积因子作为自变量,利用GeoDA软件构建空间误差模型,用全局Moran I 来描述不同空间尺度下模型残差的空间自相关性,计算最佳带宽（25 km）下的局域Moran I来表现模型残差的空间分布,计算组内方差来解释模型残差的空间异质性,最后将模型的预估结果生成黑龙江省森林碳储量的空间分布图.结果表明： 黑龙江省森林碳储量的分布具有空间效应;本文所选林分因子、地形因子及气象因子都显著影响森林碳储量的空间分布,胸径是最主要的因子.空间误差模型可以很好地解决模型残差的空间自相关性及空间异质性.由模型的预估结果可以看出,森林碳储量的空间分布存在很大差异,张广才岭、小兴安岭及大兴安岭地区是森林分布较密集的区域,松嫩平原地区的森林碳储量分布较少,完达山地区处于中等水平.
     

基于QuickBird影像的城市森林碳储量遥感估测

城市森林是增加城市碳吸收的积极因素之一,为全球碳循环作出了重要贡献.本文基于Quickbird高分辨率遥感影像,以浙江省义乌市环城路以内区域为研究区,将市区的森林分为公园森林、防护森林、单位附属森林和其他森林4种类型.以实地样地调查碳储量为因变量,利用逐步线性回归的分析方法从遥感影像中的波段灰度值、植被指数、纹理信息等50个因子中选取自变量因子,最终建立不同森林类型的遥感碳储量估算模型.结果表明： 研究区4种森林类型的模型精度都在70%左右.公园森林、防护森林、单位附属森林和其他森林的碳储量分别为3623.80、5245.78、5284.84、5343.65 t.该区域碳密度主要集中在25～35 t·hm^-2.在今后的城市森林规划中,可通过提高绿化率以及乔木与低矮灌木的套种来进一步加强城市森林碳吸收的功能.
     

三江平原4种典型湿地土壤碳氮分布差异和微生物特征

选择三江平原洪河湿地保护区4种典型湿地类型：小叶章+沼柳湿地、小叶章湿地、毛苔草湿地和芦苇湿地作为研究对象,分析了不同湿地土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)含量和微生物活性指标(土壤蔗糖酶、纤维素酶、过氧化氢酶、微生物生物量碳MBC、微生物生物量氮MBN、微生物呼吸速率MBR、微生物商q_MB和代谢商q CO₂)的变化及其相互关系.结果表明： SOC和TN含量均随土层深度增加而减少,不同湿地类型之间具有极显著性差异(P<0.01).各湿地土壤酶活性(除过氧化氢酶)、MBC、MBN含量和MBR均以表层(0～10 cm)最高,并随着土层深度的增加而降低.在0～30 cm土层内,小叶章+沼柳湿地和小叶章湿地SOC、TN含量、土壤酶活性、MBC、MBN含量、MBR、q_MB和qCO₂均高于淹水区的毛苔草湿地和芦苇湿地.统计分析表明,SOC、TN与微生物活性指标(qCO₂除外)均存在极显著正相关关系(P<0.01).表明研究区土壤微生物特征对SOC、TN的变化具有重要的影响和指示作用.     

玉/豆和玉/薯模式下氮肥运筹对玉米氮素利用和土壤硝态氮残留的影响

过量施用氮肥造成的环境问题日益严重,氮肥合理使用已成为人们研究的热点.本文研究了西南玉米两种主要套作模式下氮肥运筹对玉米氮素利用和土壤硝态氮残留的影响.结果表明：连续分带轮作种植玉/豆模式后,玉米收获期植株中的氮素积累较玉/薯模式平均提高了6.1%,氮收获指数增加了5.4%,最终使氮肥利用效率提高4.3%,氮素同化量提高了15.1%,氮肥偏生产力提高了22.6%;玉米收获后硝态氮淋溶损失减少,60～120 cm土层中硝态氮残留玉/豆模式较玉/薯模式降低了10.3%,而0～60 cm土层中平均提高了12.9%,有利于培肥地力,两年产量平均较玉/薯模式高1249 kg·hm^-2,增产22%;增加施氮量提高了植株氮素积累,降低了氮肥利用率,显著提高了表层土壤中硝态氮的累积,60～100 cm土层中硝态氮的累积量在0～270 kg·hm^-2处理间差异不显著,继续增加施氮量会显著增加土壤硝态氮的淋溶;氮肥后移显著提高了土壤0～60 cm土层硝态氮的积累.两种模式下施氮量和底追比对玉米氮素吸收和硝态氮残留的影响结果不一致,玉/豆模式以施氮180～270 kg·hm^-2、按底肥∶拔节肥∶穗肥=3∶2∶5的施肥方式有利于提高玉米植株后期氮素积累、氮收获指数和氮肥利用效率,减少了氮肥损失,两年最高产量平均可达7757 kg·hm^-2;而玉/薯模式在180 kg·hm^-2、按底肥∶穗肥=5∶5的施肥方式下,氮素积累利用及产量均优于其他处理,两年平均产量为6572 kg·hm^-2,可实现两种模式下玉米高产、高效、安全的氮肥管理体系.
     

秸秆还田对水稻固碳特性及产量形成的影响

以中浙优1号为材料、秸秆不还田为对照,在大田试验条件下研究了不同秸秆还田量（4000、6000、8000 kg·hm^-2）对水稻群体干物质积累、运转、植株固碳及产量形成的影响. 结果表明： 与对照相比,秸秆还田处理的水稻群体干物质积累总量平均增加63.03 g·m^-2,以6000 kg·hm^-2处理的干物质积累量最高,比对照增加154.40 g·m^-2;在水稻各生育阶段中,秸秆还田处理对分蘖盛期—齐穗期干物质积累的影响最为明显,干物质积累量比对照平均增加71.25 g·m^-2;与对照相比,秸秆还田处理的茎叶干物质输出率和表观转变率分别平均增加4.2%和3.7%,均以6000 kg·hm^-2处理最高,分别为12.8%和11.1%.秸秆还田处理的群体植株固碳量比对照平均增加55.38 g·m^-2,以6000 kg·hm^-2处理的增幅最大,为17.8%;从固碳量在各器官中的分配来看,秸秆还田有利于生育前期茎叶固碳量的积累和生育后期固碳量向穗部的分配.秸秆还田处理的水稻产量比对照平均增加794.59 kg·hm^-2,增幅9.5%,其中6000和4000 kg·hm^-2处理的产量均显著提高,而8000 kg·hm^-2处理的产量增加不显著;从产量构成因素来看,秸秆还田处理单位面积有效穗数的增加是增产的主要原因,平均增加8.4穗·m^-2.     

不同林龄海桑林和无瓣海桑林根际微生物特征

对不同林龄无瓣海桑(1、2、7、10、14年生)和海桑(1、4、7、10、14年生)人工林根际土壤微生物群落、微生物生物量碳和呼吸强度进行了研究。结果显示,不同林龄海桑和无瓣海桑的根际土壤为中性偏酸性,根际土壤有机质含量随着林龄增加而增加,总氮、总磷含量均在7年生林达到最高值,随后则随林龄增加而减少。海桑和无瓣海桑根际土壤的微生物生物量碳随林龄增大,在7年生林达到最高值,随后开始下降。细菌、真菌和放线菌数量和微生物生物量碳变化趋势一致,也是在7年生林达到最高值。相同林龄的海桑根际微生物的呼吸强度小于无瓣海桑,海桑的呼吸强度随林龄增加而增加,但无瓣海桑的呼吸速率在7年生林达到最高。典型相关分析表明,微生物生物量碳、呼吸强度与土壤有机质、pH呈显著相关性。     

典型水生植物对水库环境污染物去除能力的实验室模拟

以溪荪鸢尾(Iris sanguinen)、菖蒲(Acorus calamus)、黄菖蒲(Iris pseudaeorus)3种水生植物为实验植物,根据大伙房水库库区及入库河流的富营养化现状制备富营养化实验水体,通过28 d室内水培实验,研究3种植物对总氮、铵氮、硝氮和总磷的去除能力。结果表明:溪荪鸢尾组对总氮、铵氮、硝氮和总磷的去除率分别为78.1%、73.1%、84.8%和90.3%,菖蒲组分别为73.4%、90.1%、63.1%和89.1%,黄菖蒲组分别为83.9%、77.3%、75.0%和93.8%;3种植物对污染物的去除强度随时间的变化较为一致,均表现出前期污染物浓度下降较快,后期趋于平缓:对总氮、铵氮的去除作用前14天较为显著;对硝氮的去除作用在整个实验期间均显著;对总磷的去除作用在前21天较为显著。     

崇明岛滨海湿地植物群落固碳能力

通过对植物群落实地调查和室内相关指标测定,对崇明岛滨海湿地植物群落固碳的时间动态与分布格局进行了研究。结果表明:崇明岛滨海湿地植物群落大致分为芦苇(Phragmites australis)、海三棱藨草(Scirpus mariqueter)和互花米草(Spartina alterniflora)3种类型;芦苇生长高峰为3—5月,年固碳能力为(1.02±0.12)kg·m-2·a-1,未围垦滨岸均有分布,其中北岸植株生物量最低,出叶后生物量动态变化可用叶氮含量高低表征;海三棱藨草3—5月快速生长,6月初生长稍停滞,后继续增长,年固碳能力为(0.33±0.05)kg·m-2·a-1,集中于南岸;互花米草7—9月为生长高峰,年固碳能力为(1.32±0.10)kg·m-2·a-1,分布于北湖以东至东滩,其种群扩张严重威胁当地生物多样性;崇明岛滨海湿地植物群落年固定CO2量为2.5×105t·a-1,其中南岸湿地年固碳较为丰富,年固碳的快速积累发生在4—7月。可见,崇明岛滨海湿地植物群落具较强固碳功能,且存在明显的时空动态,对上海市碳增汇减排具有重要作用。