土壤乙烯产生和氧化的研究进展

乙烯作为植物生长调节素及挥发性有机气体影响着植物生长和大气环境质量。有关土壤源乙烯产生和氧化特征,已发表的文献偏重实验室过程研究,很少涉及野外观测实验;陆地生态系统中土壤源乙烯行为有可能影响到植物生长及区域大气环境,大气环境变化(如水热状况和氮/酸沉降等)势必引起陆地土壤理化和生物学特性发生改变,进而影响土壤源乙烯产生和氧化过程。根据以前出版的文献,就土壤理化性质及外源碳氮施加、土壤微生物和重金属行为等对影响土壤乙烯产生和氧化作了详细综述,并简要阐述根际土壤乙烯产生和氧化以及不同土地利用方式对土壤乙烯产生和氧化的影响。指出应加强大气氮/酸沉降对典型林地土壤乙烯产生和氧化的影响机制以及不同土地利用方式下土壤乙烯产生和氧化的原位观测等方面的研究;同时也应关注不同成熟林型及森林演替不同阶段土壤理化和生物学特性跟乙烯产生和氧化的关联,明确土壤微生物(如细菌和真菌等)对此的相对贡献程度,利于丰富陆地土壤乙烯产生和氧化等有关科学认识,寻求适宜措施减少陆地土壤源乙烯产生潜势。     

木质素和氮含量对植物残体分解的影响

 在25 ℃和水分含量为400 g·kg-1（以风干土计）条件下对19种植物残体进行培养实验,同时进行田间填埋试验,研究残体的木质素和N含量对其在土壤中分解的影响。相关分析表明,不同植物残体的分解速率与其初始全N含量呈正相关,与初始木质素含量、木质素与N含量之比呈负相关。逐步回归分析进一步表明,植物残体的C分解与全N及木质素含量的数学关系可表达成：Y=B0+B1N+B2L。式中,B0、B1和B2为回归系数,N和L分别表示植物残体的初始全N含量及木质素含量。Y可分别表示为植物残体C分解的一级动力学常数、培     

地—气间碳通量气候响应的模拟研究Ⅱ.未来气候变化

利用GCM模式模拟的未来气候状况,结合一个简单计算碳通量的模型,对未来地－气间碳交换通量与温度和降水的关系做初步模拟分析。结果显示,在未来气候变暖情况下,要保持陆地生态不成为大气碳源,降水量需要有很大的增加幅度（至少要比GCM模式模拟的结果要高）。在不考虑二氧化碳及氮素的“施肥效应”前提下,得出要使陆地生态系统的碳通量为零,全球平均温度每增加1℃,降水量需要增加7％（约54nm）。     

土壤-植物系统中稀土元素与氮磷养分的交互作用

土壤－植物系统中稀土元素与N,P养分交互作用属农田稀土安全性评价研究的前沿,土壤中稀土元素与N,P交互作用直接关系到稀土对农田土壤生产力的影响以及稀土对农作物的增产机理和生态环境安全性的评价,就土壤－植物系统中有关稀土元素与N,P交互作用的研究作简要综述,提出今后应加强作物根际,农田土壤表层以及植物体内稀土与N,P养分之间交互作用的研究。     

大气气溶胶中二元酸、酮酸和羰基化合物研究进展

论述了以低分子量二元酸(C_2-C_(12))、酮酸(ωC_2-ωC_(12)和pyruvic acid)和α-羰基化合物(C_2-C_3)为代表的水溶性有机气溶胶的分布特征与季节变化,阐述二元酸及相关化合物的实验测定方法,探究了该类有机酸的光化学氧化机制、粒径分布、来源与形成转化过程、诊断比值等。基于不同城市、海洋与极地二元羧酸的实验分析及数据对比,指出陆地气溶胶主要受一次源排放影响,如化石燃料燃烧、生物质燃烧、食物烹制和塑料垃圾焚烧等,而海洋气溶胶则受陆源和海表浮游植物等释放的未饱和脂肪酸、生物挥发性有机物,以及大气长距离传输途中气溶胶光氧化过程的共同影响。此外,本文对二元酸的单体稳定碳同位素组成进行了讨论,揭示了稳定碳同位素值是判断气溶胶光化学氧化过程的重要手段,同时讨论了气溶胶长距离传输与二元酸及相关化合物的稳定碳同位素组成的潜在联系。     

稻麦作物呼吸作用与植株氮含量、生物量和温度的定量关系

陆地生态系统碳循环是全球变化研究的重要议题之一,准确估算植被的呼吸作用对于客观评价植被在陆地生态系统碳循环中的作用具有重要意义。为探讨作物生长、植株氮含量和环境温度对呼吸作用的综合影响,研究以盆栽为主并与大田试验相结合,基于逐步收割法和静态暗箱-气相色谱技术,于2 0 0 2年和2 0 0 3年冬小麦和水稻生长季原位测定了作物地上部分CO2 排放速率,并同时测定了作物生物量、氮含量和环境温度。试验处理分为常规管理、不同氮肥水平、不同播种期和不同种植密度。研究结果表明:稻麦作物暗呼吸系数(Rd)不是常数,而是正比于植株氮(N )含量,两者的关系可用方程Rd=4 .74 N - 1.4 5 (R2 =0 .85 ,n=12 2 ,p<0 .0 0 1)来定量表述。用方程RD=(4.74 N - 1.4 5 )×Q( T- 2 5) /1 01 0 ×W模拟的作物暗呼吸量(RD)与大田测定结果一致。用国际上著名的作物模拟模型估算的稻麦作物维持性呼吸与用此方程模拟的结果具有可比性,而采用陆地生态系统模型(TEN)估算的结果则远高于本项研究,TEM用于估算农业植被的呼吸作用可能是不适合的。     

氮沉降对温带森林土壤甲烷氧化菌的影响

大量研究显示氮沉降影响森林甲烷吸收量,但其中的微生物驱动机制仍缺乏研究。基于长白山典型温带森林长期氮沉降模拟实验平台样地,采用定量PCR和克隆测序技术,研究了长期施加不同形态氮((NH_4)_2SO_4、NH_4Cl和KNO_3)处理下森林土壤甲烷氧化菌的数量和群落组成随季节变化的特征。结果表明,夏季,森林土壤甲烷氧化菌pmo A基因丰度在不同施氮处理之间无显著性差异(每克干土1.54×10~6-3.20×10~6拷贝数);秋季,pmo A基因丰度在施加NH_4Cl和(NH_4)_2SO_4处理小区(每克干土1.93×10~5-7.6×10~5拷贝数)与对照(每克干土(4.03×10~6±1.2×10~6)拷贝数)相比有所降低,尤其在(NH_4)_2SO_4处理小区(每克干土(4.61×10~5±2.61×10~5)拷贝数)显著降低;无论夏季还是秋季,施加不同形态氮处理土壤甲烷氧化菌均以Type I型为主(相对丰度在70.6%-85.4%之间),并以Methylobacter-group(Type I)为优势类群,占Type I型的55.1%-91.7%;Methylobacter-group(Type I)的相对丰度在夏季不同形态氮处理土壤样品中无显著差异,但秋季样品中在施加(NH_4)_2SO_4(52.7%±6.5%)和NH_4Cl(56.1%±8.9%)的处理显著低于对照土壤(77.0%±2.9%),Methylococcus-group(Type I)的相对丰度则在(NH_4)_2SO_4和NH_4Cl处理土壤呈增加的趋势。这些结果表明铵态氮肥添加对温带森林土壤甲烷氧化菌的生长具有抑制作用并导致其群落结构发生改变,受夏季温度和水分的影响,这种抑制作用在秋季表现更明显,而NO_3~--N添加对土壤甲烷氧化菌的群落组成和丰度无显著影响。这些结果解释了以往观测到的施铵态氮肥显著降低秋季温带林地土壤甲烷净吸收量,而在夏季无显著影响的观测结果,解释了长期氮沉降影响森林土壤甲烷吸收的微生物机制。     

冻融条件和土壤湿度对森林土壤渗漏液溶解性有机质含量与光谱结构特征的影响

土壤溶解性有机质(DOM)含量及其稳定性影响土壤碳氮循环关键过程,目前气候变化下森林土壤DOM含量及其光谱结构特征仍不明确.本研究利用长白山阔叶红松混交林和次生白桦林表层土壤进行室内冻融模拟试验,结合三维荧光光谱-平行因子分析方法,研究冻融强度和冻融循环次数及其交互作用对不同湿度温带森林土壤渗漏液DOM含量、组分和光谱结构特征的影响.结果表明: 森林土壤渗漏液DOM含量及其组分因林分类型、土壤湿度、冻融强度、冻融循环次数不同而存在差异.2种林分土壤渗漏液DOM含量均在中湿度下最低,并受高强度冻融影响显著,且随冻融循环次数增加呈现先增加后降低的趋势.可鉴别DOM的3个荧光组分:胡敏酸类DOM、富里酸类DOM和蛋白类DOM;阔叶红松混交林土壤渗漏液DOM组分以富里酸类物质为主,腐殖化程度较高;而次生白桦林土壤渗漏液DOM组分以胡敏酸类物质为主,3组分受冻融强度显著影响,稳定性较低.经冗余分析(RDA)发现,林分在很大程度上决定森林土壤DOM属性变化,次生白桦林土壤渗漏液DOM含量及其3组分荧光强度大于阔叶红松混交林;土壤湿度显著影响DOM芳香性,2种林分土壤渗漏液DOM芳香性均呈中湿度>高湿度>低湿度的趋势;随冻融强度增加,阔叶红松混交林土壤渗漏液DOM芳香性显著降低;多次冻融循环显著提高2种林分土壤渗漏液DOM腐殖化程度.因此,不同冻融作用下,低湿度温带森林土壤渗漏液DOM含量及其生物有效性呈现增加的趋势,尤其是次生白桦林土壤,可能会增加春季冻融期温带森林土壤溶解性有机质淋溶损失.这些结果可为深入研究野外冻融期温带森林土壤溶解性有机质周转机制提供参考.     

农田氧化亚氮排放系数的研究

通过调研多年来国内外农田N₂O排放的研究结果,建立了农田N₂O年度排放数据库,并分析了N₂O排放与各环境因子之间的关系.相关分析表明,N₂O排放与温度及降水呈显著正相关,与土壤pH值、有机碳及氮含量无显著相关.依据政府间气候变化专门委员会对农田N₂O排放系数的定义和确定方法,用年平均气温及降水量对其进行修正.结果表明,经平均气温修正后的排放系数并不减小农田N₂O排放的估计误差,但用年降水量进行修正后能减小平均相对误差16%左右.     

植被覆盖对风蚀地表保护作用研究的某些新进展

 植被覆盖在风蚀过程中可通过多种途径保护地表土壤,减少风蚀输沙,对此人们早已有所认识。然而,在植被覆盖防护效应的定量研究方面,却长期存在着严重不足。近年来,国外学术界在植被覆盖保护作用的机理和定量研究等多个方面取得了突破性进展,国内却仍处于起步阶段。在大量总结国内外最新文献基础上,从理论研究、观测实验和定量模型3个方面,就植被覆盖对风蚀地表保护作用研究的新进展进行了系统介绍和评述,并结合当前国内的研究状况和现实需要,提出了4个有待进一步深入研究的重点问题。