氮沉降对杉木人工幼林土壤溶液可溶性有机物质浓度及光谱学特征的影响

为探究氮沉降对亚热带杉木人工幼林土壤溶液可溶性有机物质(DOM)浓度及光谱学特征的影响,采用负压法,对0～15和15～30 cm土层土壤溶液DOM进行了2年的动态监测及光谱学特征研究.结果表明:氮沉降显著减少了各土层土壤溶液可溶性有机碳(DOC)浓度,增加了芳香化指数(AI)及腐殖化指数(HIX),但对可溶性有机氮(DON)无显著影响.土壤溶液DOM浓度存在明显的季节变动,夏秋季显著高于春冬季.傅里叶红外光谱结果表明,森林土壤溶液DOM在6个区域的相似位置存在吸收峰,其中1145～1149 cm^-1的吸收峰最强.三维荧光光谱表明,DOM主要以类蛋白质物质(Ex/Em=230 nm/300 nm)和微生物降解产物(Ex/Em=275 nm/300 nm)为主,施氮使0～15 cm土层类蛋白质物质减少.氮沉降可能主要是通过降低土壤pH、抑制土壤碳矿化和刺激植物生长等途径显著抑制土壤溶液DOC浓度,而表层被抑制的DOC成分以类蛋白质物质和羧酸盐物质为主.氮沉降短期可能有利于土壤肥力的储存,但随着氮沉降量的积累,土壤中营养物质将难以得到有效利用.     

免耕覆盖对不同质地土壤水分与作物产量的影响

采用空间位移法,将河北省吴桥县3种质地(砂土、砂质壤土、砂质粘壤土)的原状土转移到同一地点,研究了华北平原免耕覆盖下3种质地土壤的水分特征与作物产量。试验于2010—2013年开展,地点设在河北省吴桥县中国农业大学吴桥实验站。结果表明:相对传统翻耕,免耕覆盖可以增加土壤体积含水量,且在砂质壤土上的保水效果比其他2种土质更明显;砂质粘壤土免耕覆盖处理0~20 cm土层土壤体积含水量较传统翻耕处理低,不同于其他2种土壤;根据试验前2年结果,免耕覆盖并未显著提高作物的水分利用效率,小麦季趋势较为一致,砂土、砂质壤土和砂质粘壤土免耕覆盖的WUE比翻耕分别低13.95%、9.76%和8.61%;玉米季不同土质的趋势有差异,其中砂土免耕覆盖处理的WUE比翻耕低6.45%,而砂质粘壤土免耕覆盖处理的WUE比翻耕高4.89%,但差异均不显著;3种土质下,免耕覆盖相对传统翻耕没有表现出增产优势,小麦产量比传统翻耕分别降低7.09%、4.26%和0.39%,玉米产量分别减少9.81%、4.11%和10.19%。本试验条件下,免耕覆盖措施在3种土质均具有较好的保水效果,但短期内没有表现出增产趋势。     

中亚热带森林转换对土壤可溶性有机质数量与光谱学特征的影响

选取中亚热带福建三明格氏栲天然林及其转换而成的木荷、锥栗及福建柏等3种人工林表层土壤(0—10 cm)可溶性有机质(DOM)为对象,对其数量和光谱学特征进行了研究,以探讨森林转换对土壤DOM的影响。结果表明,天然林转换成上述3种人工林后,0—5 cm土壤可溶性有机碳(DOC)浓度显著降低(P0.05),降低程度分别为66.1%,69.9%及29.4%,可溶性有机氮(DON)浓度也有所下降;除福建柏外,其余两种人工林5—10 cm土壤DOC及DON浓度均低于天然林。各林分0—5 cm土壤DOC及DON浓度均高于5—10 cm土层。两个土层中,天然林土壤DOM的芳香化及腐殖化程度均显著高于人工林(P0.05),但荧光效率值低于人工林;荧光光谱图显示,天然林土壤DOM在芳香性脂肪族及木质素类复杂结构荧光基团处的吸收大于人工林;各林分土壤DOM傅里叶红外光谱出现吸收谱带的位置相似,其中吸收强度最大的为形成氢键的—OH的伸缩振动,此外还有芳香性CC伸缩振动、有机羧酸盐COO-反对称伸缩振动、碳水化合物中烷氧基C—O的振动等,人工林土壤DOM中碳水化合物的比例增加是其结构简单的主要原因。土壤DOM中结构复杂、分子量大的组分不易向下迁移;天然林与人工林间土壤DOM数量及光谱学特征的差异主要与凋落物输入及营林措施的干扰有关;本研究所涉及的3种人工林中,福建柏更有利于土壤养分的累积。     

冰川退缩区不同演替阶段土壤溶解性有机质光谱特征及环境响应

溶解有机质(DOM)作为土壤中最活跃的有机组分,在土壤生物地球化学过程中起着关键作用,探讨植被演替过程中DOM的来源、组成、环境响应与累积规律,对预测土壤碳循环过程具有重要意义。本研究从海螺沟冰川退缩区植被原生演替序列选取演替年龄分别为12、30、40、50、80、120年的样地采集表层和亚表层土壤样本,测定DOM浓度并进行紫外-可见光光谱和三维荧光光谱分析,研究原生演替过程中DOM含量和组成的变化特征及其影响因素。结果表明: 土壤DOM浓度随演替年龄的增加而显著增加。土壤DOM中类蛋白组分、荧光指数和生物指数随演替时间的增加而减小,类腐殖质组分和腐殖化程度随演替过程不断增加,土壤DOM芳香化程度先增加后减小。pH值、铵态氮含量解释了62.2%的表层土壤DOM组分变异,土壤含水率和pH值解释了64.3%的亚表层土壤DOM组分变异,说明环境因素是影响海螺沟冰川退缩区原生演替过程中土壤DOM数量和组成的重要因子。     

The effect of land use on dissolved organic carbon and nitrogen uptake in streams

1. Agricultural and urban land use may increase dissolved inorganic nitrogen (DIN) concentrations in streams and saturate biotic nutrient demand, but less is known about their impacts on the cycling of organic nutrients. To assess these impacts we compared the uptake of DIN (as ammonium, NH₄⁺), dissolved organic carbon (DOC, as acetate), and dissolved organic nitrogen (DON, as glycine) in 18 low‐gradient headwater streams in southwest Michigan draining forested, agricultural, or urban land‐use types. Over 3 years, we quantified uptake in two streams in each of the three land‐use types during three seasons (spring, summer and autumn). 2. We found significantly higher NH₄⁺ demand (expressed as uptake velocity, V_f) in urban compared to forested streams and NH₄⁺V_f was greater in spring compared to summer and autumn. Acetate V_f was significantly higher than NH₄⁺ and glycine V_f, but neither acetate nor glycine V_f were influenced by land‐use type or season. 3. We examined the interaction between NH₄⁺ and acetate demand by comparing simultaneous short‐term releases of both solutes to releases of each solute individually. Acetate V_f did not change during the simultaneous release with NH₄⁺, but NH₄⁺V_f was significantly higher with increased acetate. Thus, labile DOC V_f was not limited by the availability of NH₄⁺, but NH₄⁺V_f was limited by the availability of labile DOC. In contrast, neither glycine nor NH₄⁺V_f changed when released simultaneously indicating either that overall N‐uptake was saturated or that glycine and NH₄⁺ uptake were controlled by different factors. 4. Our results suggest that labile DOC and DON uptake can be equivalent to, or even higher than NH₄⁺ uptake, a solute known to be highly bioreactive, but unlike NH₄⁺ uptake, may not differ among land‐use types and seasons. Moreover, downstream export of nitrogen may be exacerbated by limitation of NH₄⁺ uptake by the availability of labile DOC in headwater streams from the agricultural Midwestern United States. Further research is needed to identify the factors that influence cycling of DOC and DON in streams.     

土地利用变化对挠力河流域可溶性有机碳输出的影响

采用野外采样、室内分析、GIS及统计分析相结合的方法,研究了挠力河流域河水可溶性有机碳（DOC）浓度的季节性动态,以及年均尺度上全流域、100 m河岸带土地利用变化对河水DOC输出的影响.结果表明： 基流状态下,河水DOC浓度在春季、夏季显著高于秋季;有湿地存在的子流域DOC浓度的季节性动态与无湿地存在的子流域存在显著差异,且有湿地存在的子流域中DOC浓度的季节性变异与整个流域的趋势一致;年均尺度上,DOC浓度与全流域湿地以及100 m河岸带范围内的水田面积百分比呈显著正相关,而与全流域尺度的林地百分比呈显著负相关（P<0.05）.表明湿地的存在是影响挠力河流域河水DOC季节性变异的重要因素;全流域的湿地以及100 m河岸带范围内的水田对其具有显著的促进作用,而林地对其有显著的减缓效应,流域过去几十年的土地利用变化改变了河水DOC的平衡状况.     

吉安地区典型景观湖泊浮游植物群落特征及其与水环境因子的关系

2012年8月至2013年7月,对吉安地区将军湖、龙湖、庐陵湖和挹翠湖4个景观湖泊水体浮游植物群落及其主要水环境因子进行了调查,并利用生物多样性指数法(Shannon指数H、Margalef指数D和Pielou指数J)和主成分分析(PCA)法分别对湖泊水质和水环境因子进行了评价。结果表明:4个湖泊共鉴定浮游植物7门82属163种,主要优势种为硅藻或绿藻;浮游植物细胞丰度呈季节性变化,秋夏居高,冬春季偏低,平均丰度变化范围为25.45×10~6~54.04×10~6cells·L~(-1);将军湖、龙湖、庐陵湖和挹翠湖的H值分别为1.26~2.08、1.82~2.61、2.27~2.62和1.10~2.32;D值分别为2.03~3.51、2.36~3.71、2.48~3.93和3.12~3.96;J值分别为0.45~0.69、0.59~0.80、0.67~0.77和0.50~0.84。综合评价结果显示,4个湖泊处于富营养化状态、中等污染水平。而对污染较重的庐陵湖水环境因子PCA分析结果表明,水温(WT)、溶解氧(DO)和总氮(TN)是影响小型封闭景观水体浮游植物群落变化的主要因素。建议对小型封闭景观水体进行必要的治理和生态修复。     

The influence of iron,siderophores and refractory DOM on cyanobacterial biomass in oligotrophic lakes

相似文献   

土地利用变化对川西米亚罗林土壤活性碳库的影响

为了揭示土地利用变化对土壤活性有机碳库的影响,在四川省亚高山米亚罗林区,以原始冷杉林(M-Y)和由原始林转化成的45年龄云杉人工林(M-60)、25年龄云杉人工林(M-80)和菜地(M-C)等4种土地利用类型为研究对象,进行了土壤的微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(WDOC)和易氧化有机碳(LOC)的含量和季节变化研究.结果表明,土地利用变化明显影响土壤活性有机碳组分的含量,其中微生物量碳和水溶性有机碳的变化趋势为M-Y>M-60>M-80>M-C,易氧化有机碳的变化趋势则为M-60>M-Y.土地利用变化没有改变活性有机碳各组分的垂直分布,各组分均随着土层深度的增加而降低,季节变化幅度较小,但枯落物层和表层土壤的变化幅度明显高于深层土壤,而各组分的分配比例变化幅度明显小于活性有机碳含量的变化.     

更新方式对亚热带森林土壤溶液可溶性有机质数量及化学结构的影响

采用负压法对福建省三明市亚热带常绿阔叶林中米槠次生林(BF)、米槠人促更新林(RF)、米槠人工林(CP) 0～15、15～30、30～60 cm土层土壤溶液可溶性有机质(DOM)的浓度及光谱学特征进行研究.结果表明: 土壤溶液可溶性有机碳(DOC)浓度整体趋势为RF>CP>BF,而可溶性有机氮(DON)则为米槠人工林最高;且 DOC 和 DON 在表层(0～15 cm)土壤浓度皆显著高于底层(30～60 cm).芳香化指数大小为RF>CP>BF,且整体为表层较高.米槠人工林表层土壤以荧光强度高的短波峰(320 nm)为特征峰,表明其易分解物质含量高,腐殖化程度较低;而米槠人促更新林表层土壤则以宽平的中长波峰(380 nm)为特征峰,说明其腐殖化程度较高,有助于土壤肥力的储存.此外,30～60 cm深层DOM特性几乎不受森林更新方式的影响.     

Land‐use controls on carbon biogeochemistry in lowland streams of the Congo Basin

The flux and composition of carbon (C) from land to rivers represents a critical component of the global C cycle as well as a powerful integrator of landscape‐level processes. In the Congo Basin, an expansive network of streams and rivers transport and cycle terrigenous C sourced from the largest swathe of pristine tropical forest on Earth. Increasing rates of deforestation and conversion to agriculture in the Basin are altering the current regime of terrestrial‐to‐aquatic biogeochemical cycling of C. To investigate the role of deforestation on dissolved organic and inorganic C (DOC and DIC, respectively) biogeochemistry in the Congo Basin, six lowland streams that drain catchments of varying forest proportion (12%–77%) were sampled monthly for 1 year. Annual mean concentrations of DOC exhibited an asymptotic response to forest loss, while DIC concentrations increased continuously with forest loss. The isotopic signature of DIC became significantly more enriched with deforestation, indicating a shift in source and processes controlling DIC production. The composition of dissolved organic matter (DOM), as revealed by ultra‐high‐resolution mass spectrometry, indicated that deforested catchments export relatively more aliphatic and heteroatomic DOM sourced from microbial biomass in soils. The DOM compositional results imply that DOM from the deforested sites is more biolabile than DOM from the forest, consistent with the corresponding elevated stream CO₂ concentrations. In short, forest loss results in significant and comprehensive shifts in the C biogeochemistry of the associated streams. It is apparent that land‐use conversion has the potential to dramatically affect the C cycle in the Congo Basin by reducing the downstream flux of stable, vascular‐plant derived DOC while increasing the transfer of biolabile soil C to the atmosphere.     

利用马尔柯夫过程预测东陵区土地利用格局的变化

根据沈阳市东陵区3个时期遥感航片和地形图获得的土地利用类型数据,成功地确定了土地利用类型的转移概率,并用马氏链模型预测了该区土地利用类型变化趋势。结果表明,当前该区的土地利用格局正处于一种耕地逐渐减少,居民点工矿用地逐渐增加的变化状态,而且这种变化将持续很长时间,最后将达到以旱地20.66％、水田28.41％、居民点工矿用地37.42％、菜地6.15％、林地4.36％等为主要土地利用类型的稳定状态,形成一个城乡结合的新的土地利用格局。     

上海轨道交通对城市土地利用变化的影响

利用1989、2005年上海市1∶50 000彩红外航空遥感影像解译的土地利用数据,基于GIS技术,定量研究了上海轨道交通对城市土地利用动态变化的影响,并用Markov模型对研究区2010—2025年间的土地利用变化进行了初步预测.结果表明：轨道交通加快了上海市土地利用的转化,促进了以耕地为主的自然景观向居住、公共设施用地等土地获益较高的人工景观转化;轨道交通增加了研究区的土地利用程度;1989—2005年,研究区其他用地（以在建用地为主,下同）、公共设施用地、绿地、耕地、水域的转化率较大,其中,其他用地的变化速度最快,水域的变化速度最慢;2010—2025年,耕地、水域的面积和比例将继续减少,居住、公共设施用地等人工景观的面积则呈继续增加的趋势.从提高土地利用程度和土地获益的角度,轨道交通沿线的这种土地利用结构仍需要进一步调整,以增加土地的集约化程度和实现土地资源的可持续利用.     

经营方式对亚热带森林土壤可溶性有机碳含量和光谱学特征的影响

人工促进天然更新与人工造林经营方式中采伐剩余物管理等人工措施的差异,可能改变土壤可溶性有机碳(DOC)的含量和结构,影响森林碳循环。本研究利用天然次生林(对照)采伐迹地上通过人工促进天然更新林(简称人促更新林)和人工造林两种营林方式,研究经营方式对中亚热带森林土壤溶液可溶性有机碳含量和光谱特征的影响。结果表明:天然次生林转换为人促更新林和人工林后,0～10 cm土层土壤DOC含量显著降低,分别下降21%和50%;0～10 cm和10～20 cm土层土壤DOC/SOC(土壤有机碳)值也显著降低,分别达到27%和43%。在0～10 cm土层中,人促更新林土壤DOC芳香化指数和腐殖化指数显著高于人工林,人促更新林土壤DOC在3700～3000、1650～1620、1160～1000、690～530 cm^-1范围内的红外吸收比例较人工林高,表明人促更新林土壤DOC的羧酸类物质、芳香化物质丰富;人促更新林和人工林土壤DOC的荧光指数均为1.4～1.9,且人促更新林自生源指数显著高于人工林,说明人工林土壤DOC类蛋白组分贡献大,容易被微生物分解利用。人促更新林与人工林土壤DOC含量和结构的差异可能是人促更新林的土壤碳库比人工林更高的原因之一。