鼎湖山典型森林地表卤代烃通量对氮沉降的响应

卤代烃(volatile halogenated organic compounds,VOX)是一类已被公认的大气环境污染物,能导致臭氧层空洞和温室效应。虽然海洋是卤代烃主要的源汇区,但是森林生态系统地表卤代烃通量对全球卤代烃循环也存在着重要贡献。全球氮沉降量逐年增加,严重影响森林生态系统的结构与功能,从而导致地表卤代烃源汇发生改变。本研究运用静态箱及大气预浓缩仪-GC-MS系统分析了鼎湖山马尾松林(PF)和季风常绿阔叶林(BF)地表卤代烃通量及其对氮沉降的响应。结果表明:自然氮沉降下,马尾松林地表为卤代烃的汇,吸收速率最大的化合物为1,1,2-三氯乙烷,达-428.32 pmol·m-2·s-1;施氮促进卤代烃排放,且中氮效果显著,地表由"汇"变成"源";阔叶林地表为卤代烃的源,氮增加抑制其排放,部分卤代烃由"源"变为"汇",对照样地与氮处理样地存在显著差异。自然氮沉降下,林型间卤代烃通量存在显著差异,加氮后差异减弱甚至消失。加氮处理样地,马尾松林中氯乙烯与1,2-二氯丙烷、1,1,2-三氯乙烷显著相关,阔叶林中氯甲烷与氯乙烯、氯乙烷及氯苯显著相关,而氯苯与大部分被测卤代烃都具有显著的相关性,说明部分卤代烃对氮沉降可能有相同的响应机制。自然氮沉降下,阔叶林卤代烃通量日变化无明显规律,但高氮处理样地,各化合物表现基本一致,在07:00出现释放小高峰,最大吸收则主要出现在13:00。     

贵州草海氮磷分布特征及沉积物释放通量估算

通过对草海丰水期和枯水期水体、表层沉积物及周边河流水体系统的样品采集与测试分析,阐明丰水期和枯水期氮磷在草海水体的空间分布特征,分析表层沉积物中氮磷的释放通量的空间分布特征,识别沉积物的"源"和"汇"特征。结果表明,两个水文期大部分入湖河流的总氮和总磷浓度高于出湖河流,湖水氮磷浓度受外源输入影响较明显;丰、枯两期挺水植物区水中氮磷浓度高于沉水植物区,且沿主要水流方向逐渐降低;丰水期水-沉积物界面水中氮磷浓度高于表层水体,枯水期该特征不明显。枯水期沉积物中总氮的释放通量范围为5.244~362.506 mg·m~(-2)·d~(-1),呈现出"源"的特征;沉积物中总磷释放通量范围为-3.081~3.009 mg·m~(-2)·d~(-1),在挺水植物区表现为"汇",在沉水植物区表现为"源",内源释放也不可忽视。     

三峡水库支流水文情势差异对水-气界面二氧化碳释放通量特征的影响

选取三峡水库支流朱衣河、草堂河及其毗邻干流为研究区域,于2015年3月开展了春季水华易发期水-气界面温室气体及相关环境因子的动态观测。结果表明:该时段内,三峡水库干流总体表现为释放CO_2的"源",其通量为85.01 mmol·m~(-2)·d~(-1);在受干流泄水影响较小的朱衣河回水区,表现为强烈吸收CO_2的"汇",其通量变化范围为-73.26~-30.38 mmol·m~(-2)·d~(-1);而因"狭管效应"受干流强烈影响的草堂河支流回水区,则表现为相对较弱的CO_2释放"源",其通量变化范围为81.43~136.72 mmol·m~(-2)·d~(-1)。相关分析表明,三峡水库干支流不同水域CO_2释放通量与浮游植物初级生产力呈显著相关关系。由于受到工程调度影响,干流、支流回水区不同水域水文情势的差别,导致了浮游植物生物量和碳转换利用强度的空间差异,可能是形成三峡水库水气界面CO_2"源、汇"特征分布高度异质性的重要原因。     

全球森林土壤N2O排放通量的影响因子

森林生态系统在全球变暖格局下的地位和作用,尤其是土壤氮库对大气氮沉降增加的响应逐渐成为全球变化研究的热点。本文通过对已有文献资料的调研和整理,分析了1984—2009年间全球38个森林土壤N2O排放通量的野外原位观测结果的分布特征,评估了森林土壤N2O年排放累积通量对大气氮素沉降量和水热条件等因子变化的响应。结果表明,全球森林土壤N2O排放通量的平均值为0.47kgN·hm-2·a-1,而且土壤N2O释放通量随着纬度增加逐渐降低。作为一个复杂的生态过程,土壤N2O累积释放量同样受到年均温、年降水量以及土壤属性的显著影响。其中全球森林土壤N2O释放温度敏感性系数(Q10值)约为1.5。另外,森林土壤N2O排放通量也随着氮沉降量的增加而显著增大,大气氮沉降量可解释土壤N2O排放通量在不同区域之间53%的差异;土壤pH、年均温和大气氮沉降量可以解释区域森林土壤N2O排放通量变化的55%。     

氮沉降对森林土壤主要温室气体通量的影响

大气氮沉降已经并将继续对森林土壤主要温室气体(CO2、CH4和N2O)通量产生影响.综述了国内外氮沉降对森林土壤主要温室气体通量影响及其机理的研究现状.由于森林类型、土壤N状况、氮沉降量及沉降类型等不同,氮沉降对森林土壤主要温室气体通量的影响主要表现为抑制、促进和不显著3种效果.在N限制的森林中,氮沉降对土壤主要温室气体通量无显著影响,或促进土壤CO2排放;在"N饱和"的森林中,氮沉降可减少土壤CO2排放,抑制对大气CH4的吸收,增加N2O排放.分析了产生以上影响效果的作用机理,介绍了氮沉降对森林土壤主要温室气体通量影响的研究方法,探讨了该领域存在的问题及未来研究的方向.     

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.     

陕北典型农区大气干湿氮沉降季节变化

为了研究大气通过干湿沉降输入到农田土壤的氮通量,2007年6月至2008年5月在陕西榆林和洛川两地进行了为期一年的观测试验.结果表明:榆林和洛川地区大气总无机氮沉降通量分别为22.17和16.95 kg·hm~(-2)·a~(-1),湿沉降分别占95.1%和90.4%,干沉降分别占4.9%和9.6%,两个地区氮沉降均以湿沉降为主.总无机氮沉降中,NO_3~--N分别为12.22和9.24 kg·hm~(-2)·a~(-1),分别占总无机氮沉降量的55.1%和54.5%.由于污染水平、气象条件、下垫面特性等的差异,总无机氮沉降中,湿沉降量和NO_3~--N沉降量均是榆林地区大于洛川地区.     

天山中部巴音布鲁克高寒草原大气无机氮沉降

随着我国经济的不断发展,人为活动导致的大气氮沉降显著升高,并已影响到偏远地区的生态系统.为了系统评价天山中部巴音布鲁克高寒草原的大气氮沉降现状,2010年5月至2011年12月对研究区域的氮素干、湿沉降进行观测分析.结果表明:研究区气态HNO3、NH3和NO2的年沉降通量分别为1.47、0.68和0.13 kg N·hm-2,颗粒物中铵态氮(NH4+)和硝态氮(NO3-)的年通量分别为0.23、0.25 kg N·hm-2;降水中NH4+-N和NO3--N的年沉降通量分别为2.47和1.59 kg N·hm-2.巴音布鲁克高寒草原的大气氮沉降通量为6.82kg N·hm-2.其中,湿沉降为4.06 kg N·hm-2·a-1,干沉降为2.76 kg N·hm-2·a-1.研究区氮沉降具有明显的季节变化特征:干沉降主要集中在春、夏季,占干沉降总量的72.1%;湿沉降主要集中在夏、秋季,占湿沉降总量的78.3%.     

北京山区典型暖温带落叶阔叶林大气CO_2浓度、草本层光合作用及土壤释放CO_2变化特点(英文)

为探讨森林生态系统植被、土壤等不同组分与大气CO_2交换特点,利用中型同化箱(40cm×40cm×2Ocm)及红外CO_2分析仪装置对北京山区典型暖温带森林生态系统辽东栎(Quercus liaotungensisKoidz.)林草本层净光合作用、土壤释放CO_2及林外(高出林冠2m)与林内(低于林冠2m)大气CO_2变化进行测定。结果表明:夏季及秋季大气CO_2浓度分别为(323±10)μmol·mol~(-1)和(330±1)μmol·mol~(-1);在一天内连续24h的测定中,大气与林内CO_2浓度的差值最大时可分别达-46和-61μmol·mol~(-1)。夏季草本层净光合强度为(2.59±1.05)μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1),是秋季((1.31±0.39)μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1))的2倍;夏季土壤呼吸释放CO_2的强度明显高于秋季,分别为(5.18±0.75)μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1)和(1.96±0.57)μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1)。土壤释放CO_2强度与地面温度之间存在显著相关,其关系式为Y=-0.8642 0.3101X(r=0.7164,P<0.001,n=117)。大气CO_2浓度的低值及草本层光合强度高值约出现在14:00左右;而在夜间土壤释放CO_2强度增加,表现为大气CO_2浓度升高。     

地表自然过程排汞研究进展及展望

地表自然过程排汞包括了自然源排汞过程和先前排放的汞沉降到地表后的再排放过程.已有证据显示,地表自然过程向大气的排汞量可能远大于人为活动直接向大气的排汞量.准确确定自然过程汞的释放通量,不仅对正确评价目前减少人为活动向大气排汞对全球环境汞污染的影响程度具有重要的意义,而且可为全球大气汞的减排政策的制定提供重要科学理论依据.本综述通过对国内外地表自然排放源相关文献的调研分析发现:由于缺少可靠的观测技术、对地表与大气间汞交换过程和机理的准确认识及大气汞沉降对地表自然排汞过程影响的认识还不清楚,因此目前还难以准确估算地表自然过程向大气的排汞量.近年来,随着技术手段的进步,已具备了开展地表自然排汞及先前排汞沉降后的再释放过程、机理和通量研究的可行性.地表自然过程排汞的研究将是汞的生物地球化学循环演化研究领域的前沿之一.     

几种海南岛热带雨林优势种植物挥发性有机物排放对模拟氮沉降的短期响应

BVOCs(Biogenic Volatile Organic Compounds)是植物向大气释放的一类重要气态化合物,能参与大气化学过程和陆地生态系统碳素循环。分析环境因子对BVOCs排放的影响,对科学认识未来气候变化具有重要意义。氮素作为植物生长、发育所需的大量营养元素之一,其沉降增加是当前全球气候变化的主要驱动因素之一,但学者对BVOCs如何应对氮沉降增加知之甚少。因此以海南岛热带雨林树种：木荷(Schima superba)、厚壳桂(Cryptocarya chinensis)和线枝蒲桃(Syzygium araiocladum)为研究对象,通过温室盆栽实验模拟氮沉降对3个树种BVOCs释放的短期效应。主要结论如下：(1)自然状态下,从木荷、厚壳桂和线枝蒲桃的枝叶中鉴定出14、34和24种挥发性有机化合物,包括异戊二烯、单萜烯、倍半萜烯和其他挥发性有机化合物(烷烃、羰基、醛、醇、酯、醚和酸),此外三个阔叶树种释放BVOCs的速率呈厚壳桂>木荷>线枝蒲桃;(2)外源施氮均促进了三种植物幼苗VOCs释放,其中总VOCs释放速率和成分数量均随施氮浓度的升高而增加,且叶面...     

鼎湖山针阔叶混交林地表温室气体排放的日变化

利用静态箱 -气相色谱法对鼎湖山针阔叶混交林地表 3种温室气体 CO2 、CH4 、N2 O通量进行了原位观测 .结果表明 ,鼎湖山针阔叶混交林地表为 CO2 、N2 O的排放源 ,为 CH4 的弱汇 ,通量日变幅分别是 4 88.99～ 70 0 .5 7,0 .0 4 9～ 0 .10 8mg/ (m2· h)和- 0 .0 2 5～ - 0 .0 5 3mg/ (m2 · h) ;地表凋落物分解释放 CO2 约占总排放的 1/ 3;凋落物层和林下灌木对 CH4 和 N2 O的通量无明显影响 ;CO2 、N2 O的 9∶ 0 0观测值与其日平均值有明显差异     

北京东灵山大气氮沉降水平及变化特征

城市人为成因的气态活性氮排放影响空气质量，导致周边的陆地生态系统大气氮输入量持续增加。然而，陆地生态系统大气活性氮特别是溶解态无机氮(DIN)和溶解态有机氮(DON)的同步观测仍然较为缺乏，影响氮沉降生态效应的全面、准确评估。本研究观测了北京东灵山森林生态系统定位研究站2019年6月至2020年1月每周的混合沉降中铵态氮(NH₄⁺-N)、硝态氮(NO₃^--N)和总溶解态氮(TDN)浓度，计算了DON浓度和各形态氮的沉降通量，分析了它们的月际和干湿季差异及其变化机制。结果表明：该站点大气沉降中NH₄⁺-N、NO₃^--N、DON和TDN体积加权平均浓度分别为1.45±0.04、0.70±0.01、1.81±0.66和3.96±0.65 mg N·L^-1,TDN年沉降通量为25.00 kg N·hm^-2·a^-1,NH₄^+<...     

基于大气沉降与径流的乌鲁木齐河源区氮素收支模拟

选取天山乌鲁木齐河源区作为自然状态下内陆河源区的代表,将区域氮循环简化为大气沉降输入与径流输出,模拟了该区域内的氮素收支状况,得出结论:(1)乌鲁木齐河源区(总控制水文点以上区域)的年均氮素干湿沉降量为17.0 t/a,且以有机氮为主,其次为铵态氮与硝态氮;年均氮素沉降通量为5.92 kg·hm-2·a-1,明显小于下游受人类活动影响更为强烈的地区。(2)河源区氮素的径流输出主要包括大气沉降直接随径流流失、冰川融水流失与泥沙输移流失等,在总控制水文点以上区域以泥沙输移为主,其次为大气沉降直接随径流流失,冰川融水携带氮量相对较少。(3)河源区氮素的输入量普遍小于输出量,该区域表现为一个氮源;在仅计算大气沉降与径流的情况下,总控制水文点以上区域的年均氮素净通量为-2.64 kg·hm-2·a-1,若将生物固氮与反硝化作用纳入考虑则氮源效应更加显著。     

模拟氮沉降对温带阔叶红松林地土壤氮素净矿化的影响

以长白山阔叶红松混交林为研究对象,于2006—2008年原位模拟不同形态氮((NH4)2SO4、NH4Cl和KNO3)沉降水平(22.5和45kgN·hm-2·a-1),利用树脂芯法技术(resin-core incubation technique)测定了表层(有机层0～7cm)和土层(0～15cm)土壤氮素净矿化、净氨化和净硝化通量的季节和年际变化规律。同时,结合前人报道的有关林地碳、氮过程及其环境变化影响的结果,力求有效预估森林生态系统中氮素年矿化通量对大气氮沉降量和水热条件等因子变化的响应。结果表明,长白山阔叶红松林地土壤氮素年净矿化通量为1.2～19.8kgN·hm-2·a-1,2008年不同深度的土壤氮素年净矿化通量均显著高于2006和2007年(P<0.05)。随着模拟氮沉降量增加,土壤氮素净矿化通量也随之增加,尤其外源NH4+-N输入对净矿化通量的促进作用更为明显(P<0.05),但随着施肥年限的延长,这种促进作用逐渐减弱。与林地0～15cm土壤相比,氮沉降增加对0～7cm有机层氮素净氨化和净矿化通量的促进作用更为明显,尤其NH4Cl处理的促进作用更大。结合前人报道的野外原位观测结果,土壤氮素年净矿化通量随氮素沉降量的增加而增大,氮沉降量对不同区域森林土壤氮素净矿化通量的贡献率约为52%;氮沉降量(x1)和pH值(x2)可以解释区域森林土壤氮素年净矿化通量(y)变化的70%(y=0.54x1-18.38x2-109.55,R2=0.70,P<0.0001)。前人研究结果仅提供区域年均温度,未考虑积温的影响,这可能是造成年净矿化通量与温度无关的原因。今后的研究工作应该加强区域森林土壤积温观测,进而更加准确地预估森林土壤氮素的年净矿化通量。     

黄河三角洲湿地非生长季土壤CO_2浓度及地表CO_2通量的动态变化

土壤碳通量是全年性的过程,非生长季土壤碳通量是陆地碳循环的重要组成部分。针对非生长季地上地下CO_2动态变化研究相对缺乏这一现象,对黄河三角洲湿地不同深度土壤CO_2浓度及温度动态变化进行了连续3个月的监测;为揭示该地区地表CO_2通量与地下CO_2浓度变化之间的关系,对地表CO_2通量、土壤CO_2浓度及温度进行了两次同步测定。结果表明:随着土层深度的增加,土壤CO_2浓度显著升高;相同深度下,秋季的土壤CO_2浓度明显高于冬季。地表CO_2通量和地表温度具有相似的日变化规律,二者呈极显著正相关关系,土壤呼吸温度敏感性系数(Q10)为3.49~3.74。地表CO_2通量与土壤CO_2浓度、土壤温度均存在极显著线性或指数关系,利用其经验模型对黄河三角洲湿地土壤秋冬季碳通量进行了估算,通过比较发现,所有模型拟合结果在季节变化上相近:最大值为0.44~0.57μmol·m~(-2)·s~(-1),最小值为-0.18~0.01μmol·m~(-2)·s~(-1),平均值为0.09~0.12μmol·m~(-2)·s~(-1)。本研究揭示了非生长季土壤碳的转化过程对滨海湿地碳循环的潜在影响。     

利用~(137)Cs大气沉降通量估算土壤侵蚀速率的可行性研究——以辽东湾地区为例

利用日本东京和秋田地区1957—2008年的~(137)Cs年沉降数据和降水数据,对辽东湾地区~(137)Cs的大气沉降通量进行估算;通过建立模型,对用~(137)Cs大气沉降通量来估算土壤侵蚀速率的可行性进行分析。结果表明:辽东湾地区~(137)Cs的大气总沉降通量为1614 Bq·m~(-2);利用该值估算出该区域的年均土壤侵蚀速率为17.39~38.92 t·hm~(-2)·a~(-1),而采用杨浩等(2000)的质量平衡模型估算出该地区年均土壤侵蚀速率为11.97~44.94 t·hm~(-2)·a~(-1);本文计算结果的变异系数为30.5%,低于杨浩等(2000)估算结果的变异系数49%。本文所采用的方法得出的结果与实测大气沉降通量背景值(1845 Bq·m~(-2))得出的结果进行t检验表明,两种方法估算的结果没有显著性差异,说明采用~(137)Cs大气沉降通量来估算土壤侵蚀速率是可行的,有利于简化估算土壤侵蚀速率的方法并提高其精度。     

大兴安岭重度火烧迹地天然次生林土壤温室气体通量及其影响因子

为研究大兴安岭重度火烧迹地自然恢复后的林分土壤温室气体源汇强度及其影响因素,采用静态箱/气相色谱法,对生长季(6—9月)天然次生林土壤温室气体CO₂、CH₄、N₂O通量进行原位观测.结果表明: 1)生长季内天然次生林土壤为大气CO₂、N₂O的源,CH₄的汇,平均通量分别为575.81 mg·m^-2·h^-1、17.81 μg·m^-2·h^-1和-68.69 μg·m^-2·h^-1;CO₂与CH₄通量在生长季内表现出明显的双峰变化规律,N₂O通量则呈单峰变化,且均在8月达到观测期的最大值.2)土壤温度是影响该区天然次生林土壤温室气体通量的主控因子,土壤湿度和大气湿度在昼夜与季节尺度上与土壤温室气体通量的相关性不同.3)该区天然次生林9:00—12:00时段观测获得的土壤气体通量值经矫正后可代表当日气体通量.研究补充了大兴安岭火烧迹地森林生态系统温室气体通量数据,为该区土壤温室气体源汇的相关研究提供了依据.     

樟树叶片挥发性有机物释放季节动态和日动态变化规律

采用动态顶空采集法和热脱附-气质联用技术,对不同季节和一天内不同时间点樟树叶片释放的挥发性有机物(VOCs)成分含量及其变化规律进行了分析。结果表明:全年樟树叶片释放的VOCs共计78种,其中萜烯类(19种)和烷烃类(18种)化合物种类较多; 32种樟树叶片释放的挥发性成分相对含量在不同季节存在显著差异(P0.05); 3月份释放的VOCs种类最为丰富,萜烯类化合物相对含量最高(43.49%),主要为1-石竹烯、D-柠檬烯和α-蒎烯,其他月份释放的VOCs则以烷烃类和醇类为主;春季,樟树叶片在绝大多数时间点释放VOCs以萜烯类化合物为主,且早上8:00释放的萜烯类化合物相对含量最大。综上结果认为,樟树是营造保健型生态园林的理想树种,其叶片释放的VOCs中富含多种对人体健康有益的萜烯类化合物,春季的早晨是进行森林康养活动的最佳时间。     

基于石生藓类氮含量的贵阳地区大气氮沉降

对贵阳市区到农村地区的石生藓类氮含量进行了系统分析,并根据藓类氮含量(y,%)和大气氮沉降(x, kg hm~(-2) a~(-1))的平均定量关系(y=0.052x+0.7325)计算了各采样点的大气氮沉降值.贵阳地区大气氮沉降的变化范围为0.91～44.69kg hm~(-2) a~(-1),市区大气氮沉降最高平均(29.21±6.17)kg hm~(-2) a~(-1),主要来自城市废水NH3释放;最低平均(11.95±3.95)kg hm~(-2) a~(-1),出现在城市和农村的结合地带,主要原因在于来自市区的氮污染物减少、且大量分布了环城林带、农业活动相对较低;20km以外的农村地区大气氮沉降略微升高(平均(14.31±5.11)kg hm~(-2) a~(-1)),主要反映了农业施肥导致NH3释放的增加.结果表明,石生藓类氮含量是一种经济可靠的大气氮沉降监测工具,能够较准确地量化大气氮沉降的水平,并为深入研究大气氮沉降的生态环境效应提供基础资料.