黑土长期施肥及养分循环再利用的作物产量及土壤肥力质量变化Ⅱ、养分在作物体内分配

根据黑土长期肥料试验1985－1995年期间的作物分析资料,研究了施肥和作物生长状况对大豆、玉米、小麦3种作物体内养分浓度、养分在籽实和秸秆中分配比以及形成1000kg籽实产量的收获养分量等参数的影响,结果表明,在本试验的正常施肥条件下,上述参数十分稳定,受施肥和作物生长状况的影响不大,可直接用于这一地区养分收支的估算。     

黑土长期施肥及养分循环再利用的作物产量及土壤肥力质量变化Ⅲ.土壤养分收支

许了1985－1999年试验期间各模拟施肥模型的作物移出养分量和施肥输入养分量,结果表明,施用N肥可加剧土壤P收支赤字,而施用N,P肥则加剧土壤K收支赤字,实验展示了我国在20世纪70年代大面积贫P土壤和80年代大面积缺K土壤出现的原因,保持养分循环再利用可缓解土壤养分收支赤字,但不能满足丰产作物的养分需求,在保持养分循环利用基础上根据土壤肥力适当施用化肥,可满足丰产作物的养分需求和平衡土壤养分收支,不致发生大量过剩N进入环境。     

黑土长期施肥及养分循环再利用的作物产量及土壤肥力质量变化Ⅱ.养分在作物体内分配

根据黑土长期肥料试验1985～1995年期间的作物分析资料,研究了施肥和作物生长状况对大豆、玉米、小麦3种作物体内养分浓度、养分在籽实和秸秆中分配比以及形成1000kg籽实产量的收获养分量等参数的影响,结果表明,在本试验的正常施肥条件下,上述参数十分稳定,受施肥和作物生长状况的影响不大,可直接用于这一地区养分收支的估算     

黑土长期施肥及养分循环再利用的作物产量及土壤肥力质量变化Ⅰ.作物产量

在一丰P黑土(Olsen P25.8mg·kg^-1)上进行13年中长期田间试验的结果表明,氮肥平均增产率为275%,年增产粮食(大豆、玉米、小麦混合)724kg·hm^-2,1kgN增产粮食9.4kg;磷肥前期增产不明显,13年平均增产率为7%,年增产粮食241kg·hm^-2,1kgP增产粮食12.7kg.每年施用循环回田猪圈肥(以处理区收获产品的80%喂猪、垫圈经堆制而成),粮食平均年增产量在不施化肥、施N、施NP基础上,分别为268、258、255kg·hm^-2,相应的增产率为9.8%、7.6%和7.0%.试验期间循环回田猪圈肥的增产效果有逐渐增长趋势,表明存在着猪圈肥残效的叠加效应.     

辽西褐土施肥及养分循环再利用中长期试验Ⅳ.土壤肥力变化

经12年田间试验,各施肥处理耕层土壤的肥力变化表明,在保持农业系统养分循环再利用基础上,施用适量化肥以平衡土壤养分收支,不仅可实现作物高产,减少过剩养分进入环境,并可改善土壤肥力,表现为明显提高了耕层的有机C,N浓度,不过,在本例中欲保持较高的土壤有效P水平,恐需在平均土壤P收支基础上适当增加P肥施用量。     

辽西褐土施肥及养分循环再利用中长期试验Ⅲ.磷和氮在堆腐过程中的循环率及有机肥料中养分利用率

9年的试验结果表明 ,农产品中N、P经堆腐后损失率平均为 30 % .在丰产条件下 ,6 0 %的收获产品直接堆腐回田 ,可循环回田的养分量为N 5 5～ 70kg·hm-2 、P 9～ 11kg·hm-2 ,相当于这一系统中每年化肥N用量的 37%～ 4 7%和P肥用量的 36 %～ 4 4 % .有机肥料中N和P的表观利用率随施肥年限延长而有增长趋势 ,表明有残效叠加效应存在 .有机肥料中N和P的当季表观利用率 8年平均分别为 2 3%～5 0 %和 37%～ 6 5 % .通过此项研究可以证明 ,农业生态系统养分的循环再利用是保持土壤肥力 ,提高养分利用效率 ,减少化学肥料消费的重要措施 .     

下辽河平原农业生态系统不同施肥制度的土壤养分收支

本试验是在潮棕壤上进行了10年的定位试验,研究了在养分循环再利用的基础上采取不同施肥制度下作物养分移出量,并结合施肥量计算出土壤中N,P,K养分收支。结果表明,在保持农业系统养分循环再利用的基础上,根据养分供给力设计化肥施用量,不仅可实现作物主产,而且可平衡土壤养分收支,避免土壤中肥料养分过剩（主要是N）进入环境,并揭示了我国我国在20世纪70年代以前大面积农田土壤缺P和80年代农田土壤大面积缺K的原因。     

农业生态系统养分循环再利用作物产量增益的地理分异

通过４个地点中长期田间试验联网比较获得以下结果,农业生态系统养分循环再利用的作物产量增益受气候的热量因素、化肥施用和养分循环再利用持续时间的长短等因素影响．在不施化肥情况下,保持０．８循环率养分循环再利用的平均粮食增产量自北向南分别是：温带黑龙江海伦２５３ｋｇ·ｈｍ－２（１０年平均）、暖温带辽宁沈阳１１２２ｋｇ·ｈｍ－２（６年）和喀左１３３２ｋｇ·ｈｍ－２（８年）、亚热带湖南桃源２８８４ｋｇ·ｈｍ－２（７年）;在施用ＮＰ化肥基础上保持养分循环再利用则分别为海伦２２５、沈阳６９４、喀左７８６、桃源１３２１ｋｇ·ｈｍ－２．循环回田的农家肥养分对作物增产有着明显的残效叠加作用,在施用ＮＰＫ化肥基础上保持养分循环再利用的作物增产率在试验期间的前３年平均为５％,后３年平均可上升至１４％．     

农业生态系统养分循环再利用的作物产量增益

在辽西褐土上进行8年的田间试验结果表明,在不同化肥基础上,每年以60％的收获产品堆腐后循环回田,平均分别可获得29．6％（不施化肥）、15．2％（N肥）、11．1％（NP肥）和9．2％（NPK肥）的增产率,或分别每年增产粮食1.33、0．99、0．79、0．64t·hm－2．养分循环再利用的作物增产效益在试验的8年中有着逐年增长趋势,表明以堆肥形式循环回田养分对作物的增产作用存在着明显的残效叠加效应,因此,只有通过长期田间试验方能准确评估农业系统中养分循环再利用的作物产量增益．     

长期施肥下农田土壤-有机质-微生物的碳氮磷化学计量学特征

探讨外源养分的输入对土壤系统内碳、氮、磷化学计量特征的影响,对于深刻认识农田土壤有机碳(C)和养分循环及其相互作用过程具有重要意义。以26年的农田长期定位施肥试验为平台,分析长期不同施肥条件下土壤、有机态及微生物生物量碳、氮、磷含量及其化学计量学特征,并根据内稳性模型y=c x~(1/H)计算其化学计量内稳性指数H。结果表明:与长期撂荒处理(CK_0)相比,种植作物条件下26年化肥配施有机肥处理(MNPK和1.5MNPK)显著降低微生物生物量氮含量,但显著提高了微生物生物量磷的含量。相对于撂荒处理,即使长期配施化肥磷处理(NP、PK、NPK),其土壤有机磷降低显著。对于C∶N比而言,化肥配施有机物料处理(秸秆或有机肥)的土壤C∶N比、有机质C∶N及微生物生物量C∶N比均显著低于化肥处理(N、NP、PK和NPK)。对于C∶P比而言,相对于撂荒处理,26年施用磷肥(化肥磷或有机磷)显著降低了土壤C∶P比和微生物生物量C∶P比,而CK和偏施化肥处理(N、NP和PK)显著降低了土壤有机质C∶P比。对于土壤N∶P比而言,撂荒处理土壤N∶P比显著高于其他处理,而撂荒处理土壤有机质N∶P比显著高于CK和化肥处理,表明不施肥或化肥条件下作物种植加剧了土壤有机质中氮素的消耗。微生物生物量C∶N、C∶P、N∶P比的内稳性指数H分别为0.24、0.75、0.64,不具有内稳性特征。微生物生物量C∶N、C∶P、N∶P比分别与土壤C∶N、C∶P、N∶P比呈显著正相关关系,但与土壤有机质碳氮磷化学计量比之间无显著相关性。表明土壤碳、氮、磷元素的改变会直接导致微生物生物量碳、氮、磷化学计量比的改变,但微生物生物量碳氮磷化学计量比对土壤有机质碳氮磷化学计量比无显著影响,土壤有机质的碳氮磷计量比可能更多是受到作物和施肥等养分管理措施的影响。     

海洋沉积物微生物介导有机碳转化研究进展

海洋沉积物是地球上最大的有机碳库,其中生存的微生物总量大、分布范围广、类群多样、代谢方式复杂,并共同构成海洋沉积物微生物组。海洋沉积物微生物组介导的有机碳降解与矿化过程不但能为沉积物中的生命活动提供物质和能量,也能参与调控碳循环过程,并在长时间尺度上对地球气候系统产生重大影响。沉积物中的有机碳在复杂多样的微生物代谢活动下被逐步降解,其最终的矿化过程与不同的电子受体消耗相偶合,并形成对应的地球化学分区。研究海洋沉积物微生物及其介导的有机碳转化过程对我们深入认识沉积物中的元素循环过程,并进一步评估其对整个地球系统的影响具有重要科学意义。本文对海洋沉积物微生物组的体量、包含的微生物多样性、代谢活性以及在不同地球化学分区中主要的微生物类群和代谢机制进行综述,最后基于研究现状展望了海洋沉积物微生物组的未来研究方向。     

森林碳库特征及驱动因子分析研究进展

森林碳库作为全球碳库的重要组成部分,在区域以及全球碳循环中发挥重要作用。森林生态系统有机碳库主要由3部分组成:活植物碳库、土壤有机质碳库和死植物体碳库。各碳库时空差异很大,使研究森林碳储存机制存在很大的不确定性。在全球或者区域尺度上,森林生物量(与森林碳储量密切相关)呈现出清晰的分布格局,但对于这些格局的驱动因子与地上生物量的相关关系和尺度外推程度尚有很大的争议。分别讨论了气候、土壤、地形和生物因子对地上生物量的影响;而后,从各生态因子与地上生物量之间的直接或者间接关系入手,分析了各因子与生物量之间的交互作用,认为目前运用相同的处理方式来研究环境因子和生物因子对森林生物量的影响是不合适的。文章最后介绍两种新的研究方法:层次模型和生境分类,以期用来重新评估生态因子对森林生物量的影响,有助于更准确的了解森林碳储存机制。     

退化荒漠草地恢复对土壤有机碳及其驱动因子的影响

揭示中国北方退化荒漠草地土壤有机碳分布积累对草地恢复的响应规律和驱动机制,可为科学治理退化草地、阐明草地恢复的土壤碳汇效应提供科学依据。以鄂尔多斯高原不同恢复阶段(流动沙地、恢复前期、恢复中期和恢复后期)的退化草地为研究对象,分析了0-10 cm,10-20 cm和20-40 cm的土壤有机碳对草地恢复的响应,并采用多种统计方法分析土壤有机碳的驱动因素。结果表明:(1)草地恢复显著增加了不同深度的土壤有机碳(P ＜ 0.05),恢复后期可使0-10 cm、10-20 cm和20-40 cm土壤有机碳分别增加8.28倍、6.44倍和9.46倍。(2)不同深度土壤有机碳的驱动因素不同:植被盖度和植物多样性共同控制0-10cm土壤有机碳的积累,而下层土壤(10-20 cm和20-40 cm)有机碳积累受到养分限制(土壤氮素)的影响,并且这种影响会随着土壤深度的增加而加强。研究结果可为合理恢复退化草地提供理论依据,同时还为通过草地恢复促进土壤碳循环以实现双碳目标提供了证据。     

亚洲半干旱区碳水通量时空格局及驱动因素

亚洲半干旱区生态系统敏感,环境问题突出,作为全球近30年来碳水通量变化最大的区域,明确其碳水通量的时空分布格局和驱动因素对区域资源管理与可持续发展、全球气候变化等领域具有重要意义。基于植被与土壤湿度的联合同化产品(LPJ-Vegetation and soil moisture Joint Assimilation, LPJ-VSJA),结合研究区植被及气象数据,分析了亚洲半干旱区2010—2018年碳水通量植被总初级生产力(GPP)、蒸散发(ET)和水分利用效率(WUE)的时空变化、年际变化贡献率以及驱动因素。结果表明：(1)2010—2018年亚洲半干旱区年均GPP、ET、WUE空间格局总体呈“双夹型”,中高纬度与低纬度地区的碳水通量值大于中纬度区域。(2)2010—2018年GPP、ET和WUE的年际变化总体都呈现增长趋势,但只有GPP呈现显著增长趋势(P<0.05),增速为7.82 g C m^-2 a^-1。(3)WUE的年际变化表现为总体先增加后减少,正值中农田对WUE年际变化贡献率最大(54.6%),森林生态系统在面积占比仅有...     

博斯腾湖枝角类群落结构特征及其影响因子

2010—2013年对博斯腾湖17个站位的枝角类及其影响因子进行了11次季度采样调查,阐述了枝角类群落结构特征及其演替动态,分析了博斯腾湖枝角类物种和多样性对环境变量的响应.结果表明： 1)调查期间共鉴定枝角类14种,其中优势种3种.与历史数据比较,喜贫营养型水体的种类减少甚至消失,喜富营养型水体的种类逐步占据群落优势地位.2)枝角类密度时空变动较大,调查期间各站位密度变幅为0～567.0 ind·L^-1,总平均为30.0 ind·L^-1;年际变动上2011年最高(82.5 ind·L^-1),之后逐年递减;水平分布上密度差异显著,主要呈沿岸浅水区高、中心深水区低的特点.3)水温是影响枝角类群落最重要的生态因子;种类分布对水深的响应表现在长刺溞在深水区分布较多,长额象鼻溞多集中在浅水区;食物限制和食浮游动物鱼类的捕食可能是影响博斯腾湖枝角类群落结构变动的重要原因.     

光润金线蛭种群数量动态与水体化学因子关系的研究

1994－1998年,在广州市郊菜田水沟每月观察淡水码磺光润金线蛭种群数量。测定水体10个化学因素,用逐步回归分析方法研究光润金线蛭种群数量和化学因素关系。结果表明,每年种群数量动态不同,每年种群数量最多是4－6月份,占全年种群数量的57．14％－71．18％,影响每年种群数量变化的主要化学因素为pH,PO4^3-,Na^ ,Ca^2 ,Mg^2 ,影响5年种群动态的主要化学因素为Fe^3 。     

聚类分析视角下的中国省域碳排放时空格局及驱动因素分析

中国碳排放的时空格局对全球气候治理极为重要,其驱动机制是"减排"的关键所在。对中国省域碳排放时空特征和驱动模式进行聚类研究,揭示不同省域的模式相似性与差异性,对于各省域的 "双碳"目标达成和路径安排具有重要影响和现实支撑。研究采用1997-2019年碳排放量及社会经济数据,从聚类分析角度探讨了中国省域碳排放的趋势及驱动模式,基于偏最小二乘法(PLS)模型的归因结果,识别不同省域碳排放的驱动因素的贡献度和敏感性,进一步探寻省域减排方案。研究表明:①研究期内中国碳排放以499.25mt/a的速率上升,呈低位平缓波动-大幅上升-高位缓慢波动的趋势变化,省域碳排放呈北高南低、东高西低格局。②省域碳排放模式具有差异性,北京、天津等为低起点低速发展类,趋势呈扁平"S"型;吉林、新疆等为低起点高速发展类,呈上升"S"型;河南、广东等为中起点高速发展类,呈扩张"S"型。山东、山西为高起点超高速发展类,呈指数"S"型。③中国省域碳排放驱动因子的贡献度和敏感性存在空间差异。经济发展、产业结构、城市化水平与能源消耗等对碳排放的贡献度较高,其中地区GDP、人均GDP、第二产业占比GDP、年底非农人口比例、地区能源消耗总量等是碳排放的主要贡献因子。碳排放对产业结构、科技发展、环境规制的敏感性较强。④中国省域碳排放驱动模式的分异性较为明显,同类驱动模式省域多在地理空间范围内形成"集聚"现象。因此,不同省域政府减排策略的落实应考虑其碳排放的发展规模及驱动机制的差异,实现地区发展和减排 "两手抓"的同时利用地区优势,资源互通、交流合作,加强省域间碳排放的"共治",进一步促进高质量发展。     

海洋生态系统固碳能力估算方法研究进展

气候变化受到全球关注,大气中CO2含量与气候变化息息相关。海洋是地球上最大的活跃碳库,在气候变化中扮演着举足轻重的作用。定量估算海洋中碳元素的吸收、转移、埋藏速率在全球碳循环及全球气候变化研究中有重要意义。目前,海洋固碳能力估算研究包括:利用海-气界面CO2分压差法估算海洋海-气界面CO2交换通量,根据海水中叶绿素含量建立的生态学数理模型法估算真光层浮游生物的初级生产力,234Th—238U不平衡法估算POC输出通量,210Pb定年法估算有机碳沉积通量。但迄今为止的研究工作尚有一定局限性,碳在大气—海水—沉积物3种介质间交换通量间相互影响的研究较少,海洋中碳垂直传输过程的主要影响因素和关键控制因子尚不明确,在海洋生态系统固碳能力估算方法方面国内外还没有统一的规范和标准。为进一步完善海洋生态系统固碳能力的估算方法,今后的工作应注重海洋固碳整套观测技术、分析和估算方法研究,并建立海洋碳汇估算指标体系、指标标准体系、以及评价标准体系,为我国的碳"减排"、"增汇"国家需求提供技术支持。     

广西主要森林植被碳储量及其影响因素

广西森林面积和覆盖率位居全国前列,在全国和区域碳平衡中起着至关重要的作用。正确评价广西森林植被碳储量、碳储量的时空格局及其影响因素对我国碳循环及碳汇研究具有十分重要的意义。为阐明广西森林植被碳储量分布格局及其主要影响因素,基于广西10类主要森林类型345个样地的调查,结合森林资源清查资料,估算广西主要森林植被碳储量,探讨广西不同森林类型、不同龄组、不同层次的碳储量组成与分配。采用地统计学方法描绘了植被碳密度空间分布,并采用主成分分析方法和回归分析方法分析了植被碳储量的影响因素。结果表明:广西主要森林植被总碳储量达到746.06 Tg(1Tg=10~(12) g),平均碳密度为55.37 t/hm~2,松树、杉木、桉树、栎类、软阔、硬阔、石山林、竹林、八角和油茶林对广西植被碳储量的贡献比例分别为26.83%、12.28%、6.67%、3.03%、20.37%、16.32%、10.84%、0.88%、1.38%和1.39%。各森林类型植被碳密度介于20.77—108.28 t/hm~2,大小顺序为硬阔软阔松树杉木栎类石山林桉树八角竹林油茶。广西区森林植被碳密度在7.05—219.73 t/hm~2之间,总体表现为广西北部、西南部和广西东部存在高值区,广西中部和东南部有明显的低值区。碳储量以乔木层占优势,且随林龄增大呈逐渐增加的趋势。影响广西植被碳储量的主控因子是平均胸径、林龄和林分密度,经度、碱解氮、全氮、有机碳是影响碳储量的关键因子。     

象山港海域细菌的分布特征及其环境影响因素

本文于2007年的7月(夏季)、11月(秋季) 与2008年的1月(冬季)、4月(春季)用高保真、无扰动重力柱状取样器替代常规抓斗式采样,首次系统研究了象山港海域的水样(表层海水和上覆水)及沉积物中细菌丰度的时空分布特征,并采用主成分分析及多元逐步回归分析方法研究了影响细菌丰度时空分布的主要环境因素,结果表明：调查期间象山港海域的细菌的丰度较高,象山港海域的富营养化较严重。调查期间象山港海域水样及沉积物样品中细菌丰度实测值的变化范围为1.50105 ― 9.781010cells/ml (cells/g),总均值为2.76109cells/ml(cells/g);季节分布特征为夏季(7月)极显著高于其他季节,赤潮的暴发导致春季(4月)的调查结果最低。浮游细菌丰度表现为底层均大于表层的垂直分布特征;平面分布特征均为从港顶到港口递减、养殖区高于非养殖区、电厂附近海域出现较高值的趋势,近岸人类的工农业活动造成的陆源污染及海水增养殖活动造成的养殖污染是造成此分布特征的主要原因。多元统计结果表明：溶解氧、水温、营养盐(N、P)、pH以及有机质污染等是影响该海域细菌丰度的最主要因素。