土地利用变化对黄河故道飞沙土有机碳质量分数的影响

通过对黄河故道三处典型湿地以及由湿地转变而成的林地(杨树)、耕地、梨园土壤中有机碳质量分数的分析,探讨不同土地利用方式对飞沙土土壤有机碳汇源的影响。结果表明:湿地在转变为其它土地利用类型后,0~20 cm表层土壤有机碳质量分数表现出富集特征,其中林地与耕地土壤有机碳质量分数分别为6.93±2.19 g/kg和7.02±0.35 g/kg,显著(P0.05)高于湿地的3.49±0.73 g/kg,梨园为4.82±2.09 g/kg,与湿地表层土壤有机碳质量分数差异不显著;随着林龄的增加,林地表层土壤有机碳质量分数出现升高,说明湿地转变为林地后有助于土壤有机碳质量分数的提高;林地、梨园和湿地土壤有机碳质量分数空间异质性主要反映在0~20 cm土壤表层,20 cm以下土层的土壤有机碳质量分数具有空间同质性,而耕地土壤有机碳质量分数的空间分布在各土层中均具有较高的均质化现象。     

滨湖区退化湿地自然恢复过程中土壤结构和碳、氮特征研究

运用时空互代方法研究了太湖滨湖区退化湿地植被恢复过程中不同恢复年限湿地的土壤结构和土壤碳氮特征的变化规律。研究结果表明:随着恢复年限的增加,表层0~20 cm土壤有机碳含量从恢复2 a时的0.71%增加到恢复15 a时的1.85%;表层0~20 cm土壤全氮含量在最初的恢复年限内,呈递减的趋势;随着恢复年限的增加,恢复湿地土壤孔隙度和水稳定性团聚体(>0.25 mm)含量随之增加,而恢复湿地土壤干容重则相反,表层土壤的pH值有降低趋势,底层土壤变化不明显;湖滨带由于植被和土壤结构的恢复,增大了对污染物的持留容量,减少了非点源污染和地表径流的产生,减少了水土流失,使湖滨区域成为营养性污染物碳、氮的汇聚地,对于减少湖泊外源污染物的输入和降低水体的污染程度具有重要意义。     

土地利用方式对会仙岩溶湿地土壤营养元素含量的影响

结合桂林会仙岩溶湿地生态环境情况,研究了湿地不同土地利用方式对土壤有机碳、总磷、总氮等营养元素含量的变化和影响,结果表明：（1）土壤中磷元素的含量,住宅用地＞水田＞岩溶湿地（原生湿地）＞未利用荒地（闲置地）＞坑塘水面（鱼塘）,全钾最高的是未利用荒地（闲置地）,有机质含量最高的是岩溶湿地（原生湿地）,各形态的氮元素中硝态氮含量最多的是住宅用地,全氮最高的是未利用荒地;（2）土地利用与土地覆被的变化加剧了土壤有机碳、硫、氮磷的流失,导致湿地退化,未利用荒地退化指数-0.128、鱼塘退化指数-0.177、水田退化指数0.137、住宅用地退化指数0.39;（3）退化的原因是主要是人类活动的过分干扰。因此,有必要科学合理地对湿地进行恢复。     

毛乌素沙地典型湖滨带湿地有机碳、氮素空间分布特征

通过对陕西毛乌素沙地典型湖滨带湿地有机碳和氮素的空间分布特征进行研究,为探讨湿地生态系统如何在沙化环境下发挥其特有的功能提供科学依据。在巴吓采当湖泊湖滨带A~F类型区采集土壤,测定土壤的有机碳、全氮、有机氮、硝态氮和铵态氮等指标。利用方差分析、Spearman相关性分析和主成分分析等方法分析对湖滨带有机碳、氮素空间分布特征进行研究。土壤表层0~10cm的有机碳和全氮含量随水位升高呈增加趋势。除了铵态氮外,有机碳、全氮、有机氮和硝态氮含量垂直分布上随着土壤深度增加呈降低趋势。土壤有机碳、全氮含量分别与全磷、土壤容重、含水率、水位显著相关。铵态氮和全磷、含水率、土壤容重、全氮、有机碳和水位等显著相关。硝态氮与微生物生物量碳、氮的相关系数分别为r=0.637和r=0.617(中度正相关)。有机碳及氮素的含量与土壤粘粒含量相关性不高。主成分分析提取3个主成分,累积贡献率达76.15%。土壤全磷、土壤含水率、土壤容重和水位是影响湖滨带土壤有机碳、氮素空间分布的主要因子。     

鄱阳湖沙地植被恢复年限和结构配置对土壤特性的影响

比较了不同恢复年龄和不同恢复结构类型对南方江西沙地土壤有机质(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、碱解氮(AHN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)等土壤化学性质影响,以及对土壤含水量(SMC)和容重(SBD)等物理性质影响。结果表明近成熟林(25.85%)和乔+灌+草恢复结构下(30.66%)的土壤水分含量显著高于裸沙地对照的8.09%和14.98%。不同恢复年龄和恢复结构类型对土壤有机碳、总氮、总氮、氮、磷、速效氮均有显著影响;随着恢复年龄的增加,沙地土壤养分除碱解氮减少外,其他养分含量均呈现增加的变化趋势。此外,不同植被恢复结构类型中,沙地土壤各养分含量均表现出增加的变化趋势。不同恢复年龄之间沙地0～20cm土层的有机质、全氮、全磷、有效磷和速效钾有显著差异。不同植被恢复结构之间沙地0～20cm土层有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷和速效钾有显著差异。两种不同恢复模式都能显著提升南方沙地土壤化学和物理特性,说明这两种植被恢复模式对未来气候变化条件下南方沙地的恢复是有效的。     

植被恢复过程中芒萁对侵蚀红壤碳氮库的影响

选择未治理地、治理10 a与30 a的马尾松林为研究对象,对比林下有芒萁覆盖(MQ)与林下裸露地(CK)土壤碳氮储量的差异.结果表明,未治理地芒萁覆盖度和生物量均很低,治理10 a和30 a的马尾松林下芒萁覆盖度和生物量显著增加.各林地芒萁覆盖下的土壤(1 m)有机碳、氮储量均显著高于林下裸露地(P0.05);治理10 a和30 a马尾松林土壤有机碳、氮储量分别比未治理地增加了153%和296%、24%和101%;治理后芒萁覆盖下的土壤有机碳积累快于氮的积累,总体上芒萁覆盖的土壤C/N均高于林下裸露地.以上结果显示了芒萁对侵蚀红壤区土壤有机碳的恢复和氮素积累具有重要影响.     

东平湖湿地土壤有机碳分布特征及其影响因素

通过对东平湖湿地土壤有机碳含量进行测定,探讨了东平湖湿地土壤有机碳含量水平、分布特征及其影响因子。结果表明:东平湖有机碳含量的平均值为15.16 g/kg,范围为2.29～57.91 g/kg,空间分布差异较大,整体上表现为西北高、东南低的变化趋势;有机碳含量受区域、季节、深度以及区域与季节的交互影响;有机碳含量均值表现为芦苇区(27.29 g/kg)养殖区(20.93 g/kg)菹草区(17.65 g/kg)混生区(10.97 g/kg);有机碳表层含量最高,并随着土层深度的增加而减小;夏季含量最高,春季最低;表层土壤(0～5 cm)有机碳含量与土壤容重呈极显著负相关关系,各区域土壤有机碳储量表现为芦苇区(1.95 kg/m~2)养殖区(1.68 kg/m~2)菹草区(1.47 kg/m~2)混生区(0.90 kg/m~2)。     

南矶山湿地典型植被群落表层土壤养分含量特征分析

以鄱阳湖区的南矶山国家级湿地自然保护区为研究区域,采用多种分析方法对研究区域内3种典型湿地植被群落表层土壤有机质、有效磷和有效氮的含量进行特征分析。结果表明同种植被群落下各采样点土壤养分含量基本一致,而不同植被群落下相应土壤养分含量差异较明显。其中有机质变化趋势:苔草群落南荻群落芦苇群落;有效氮含量变化趋势:芦苇群落南荻群落苔草群落;有效磷含量变化趋势:苔草群落南荻群落芦苇群落。典型植被下3种土壤养分之间存在着显著的相关性,其中有机质与有效磷呈显著正相关,有机质与有效氮呈显著负相关,有效氮与有效磷呈显著负相关。相较于其他湿地类型,南矶山湿地的表层土壤中3种养分的含量总体不高。     

不同整治方式下红壤坡耕地土壤团聚体有机碳的变化

研究不同整治方式对红壤坡耕地土壤团聚体有机碳含量和储量的影响,有助于从碳固定的微观角度揭示坡耕地整治对土壤有机碳的影响机制。采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究了南方红壤坡耕地不同整治方式(人工牧草地、旱作梯地和茶园地)土壤团聚体有机碳分配特征及其与总有机碳的相关关系。结果表明,相对于坡耕地,0～60 cm土壤剖面上人工牧草地、旱作梯地和茶园地土壤有机碳储量分别增加了33. 96%、9. 12%和73. 80%。0～60 cm土层垂直剖面上,不同整治方式总体呈现出随着土层加深各自土壤团聚体有机碳含量降低的趋势,同时表现出0. 25 mm微团聚体有机碳含量总和高于大团聚体的;其中0～10 cm土层,各种整治方式土壤团聚体有机碳随着团聚体粒径减小,有机碳含量呈增—减—增—减的"M"型趋势,以坡耕地团聚体有机碳含量最低。不同整治方式土壤团聚体有机碳储量随着其粒径的减小总体呈现出先减少后增加再减少的趋势,整个0～60cm土壤剖面,大团聚体( 0. 25 mm)的团聚体有机碳储量总和远大于微团聚体(0. 25 mm)的总和。在0～10 cm土层,团聚体有机碳与土壤总有机碳含量在0. 05～0. 25 mm和0. 05 mm粒径下表现显著正相关(P 0. 05); 10～20 cm土层,1～2 mm、0. 05～0. 25 mm土壤团聚体有机碳与土壤总有机碳存在显著相关性(P 0. 05),尤其在0. 05～0. 25 mm粒径下极显著相关(P 0. 01)。综上所述,多添加有机肥或补充有机质,有利于增加红壤坡耕地团聚体有机碳并增强其碳固定功能。     

喀斯特地区河岸土壤碳磷对土地利用演变的响应

为探究喀斯特地区河流沿岸土地利用演变对土壤有机碳和全磷密度及土壤碳磷比的影响,采集耕地、林地上黄壤和石灰土等土壤样品,运用人机交互式目视解译方法、土壤类型法、克里金插值法及土壤生态化学计量法,估算都柳江上游沿岸土壤有机碳和全磷密度及储量。结果表明：(1)研究区2013～2019年土地利用演变主要为连续耕地、连续林地和退耕还林。研究区表层土壤有机碳密度平均值为3.94 kg/m~2,高于中国典型地区平均水平(3.19kg/m~2),有机碳储量为3.2×10~6 t;全磷密度平均值为0.124 kg/m~2,略低于中国表层土壤平均水平(0.166 kg/m~2),全磷储量为1.0×10~5 t。(2)研究区不同土地利用演变中,连续林地土壤有机碳密度最高,退耕还林6 a有机碳密度较连续耕地增加20%,连续耕地土壤全磷密度最高;随退耕还林时间的增加,土壤碳磷比逐渐增高,退耕还林6 a土壤碳磷比显著高于连续耕地。因此,退耕还林可以增强土壤的固碳能力,对改善土壤结构和土壤肥力具有积极作用;而全磷更多是受耕地施肥作用的影响。     

长荡湖表层沉积物中营养盐空间分布与污染特征

通过对长荡湖不同湖区表层沉积物中营养盐及含水率的测定,结合统计分析手段,探讨其空间分布与污染特征。结果表明:长荡湖表层沉积物中TN、TP的质量比、TOC含量及含水率变化范围分别为3.47~10.80 g/kg、0.57~1.83 g/kg、0.66%~4.21%和41.71%~75.78%,其均值分别为6.86 g/kg、1.19 g/kg、1.73%和60.48%,且均呈湖周高、湖心低的空间分布特征;TN、TP和含水率之间呈显著线性相关,TOC与TN、TP和含水率之间无显著相关性;长荡湖表层沉积物中TN、TP及TOC富集系数分别在0.7~2.0、0.6~2.0和0.4~2.5内变化,其平均值分别为1.3、1.3、1.0;污染指数分别在6.3~19.6、1.0~3.1和0.7~4.2内变化,其平均值分别为12.5、2.0和1.7;长荡湖表层沉积物的氮素水平处于重度污染状态,且磷、有机碳均已受到一定程度的污染。     

不同生育期水稻对盐碱地不同土层土壤理化性质的影响

通过在盐碱地种植水稻,采集试验田原裸地时期与插秧后、分蘖期、孕穗期、成熟期0 cm~20cm与20 cm~40 cm土层土壤样品,比较分析了不同生育期水稻对盐碱地不同土层土壤p H、电导率、质地、有机质、全氮、有效磷及速效钾含量的影响。结果表明:种植水稻可缓解土壤盐渍化,在水稻各生育期0 cm~20 cm与20 cm~40 cm土层土壤p H、电导率均有所降低,土壤中砂粒含量显著减少,粉粒含量显著增加;土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾含量也显著提高。种植水稻可有效改良盐碱地土壤质地,改善土壤养分状况。     

基于植被混凝土的不同优势物种根际土壤养分及微生物量化学计量特征差异

为探索不同优势物种对植被混凝土基材肥力的影响,采集向家坝植被混凝土3种优势物种(葛藤(PL)、荩草(AH)、双花草(PA))根际(R)和非根际(N-R)土壤,对土壤的养分和微生物生态化学计量比进行研究。结果表明:①各植物根际土壤养分和微生物量高于非根际,根际表现出明显的富集作用。葛藤对除速效磷外的其他养分的富集作用均较荩草和双花草明显,大部分养分富集作用在荩草和双花草之间差异不显著。葛藤非根际土壤养分和微生物活性低于荩草和双花草。②各植物的碳、氮、磷比都表现为根际土壤大于非根际土壤,葛藤根际土壤C/N和C/P大于荩草和双花草。3种植物根际土壤MBC/MBN差异不大。荩草和双花草非根际MBC/MBN和MBC/MBP均显著大于葛藤(P<0.05)。葛藤根际土壤MBC/MBP和MBN/MBP显著大于荩草和双花草(P<0.05)。相对中国和世界土壤平均水平,3种植物根际和非根际土壤具有较高的C/N和MBC/MBN,C/P、N/P、MBC/MBP和MBN/MBP均较低。③相关性分析表明,MBN、有机碳、总氮、总磷和速效氮之间具有极显著的正相关关系(P<0.01),但MBP只与速效磷有显著的正相关关系(P<0.01)。综合分析表明植物对植被混凝土基材养分固存起到了积极的作用,葛藤根际富集能力较强。此外,基材磷素含量过高,而氮素含量缺乏,基材养分配比不均衡。     

Nutrient Retention Associated with Phenological Features in Sparganium Erectum Stands in a Lowland Stream

In a previous study, we found that Sparganium erectum, an emergent macrophyte, accumulates sediment inside the stand because of its phenological features. Because this species usually grows in a nutrient‐rich environment, we hypothesize that a high trophic level is maintained in the accumulated sediment. To test this hypothesis, we intensively studied flow velocity, nutrient budget and nutrient flux in and outside of S. erectum stands along the Moto‐Arakawa River, Saitama, Japan and found that the growth stages of S. erectum substantially affected the flow conditions inside the stand. The growth stages of this plant also controlled the depositional rate of sediment and organic particles. After the collapse of each cohort, a substantial amount of organic matter accumulated on the stand bed. Because the accumulated organic matter mineralized very fast, the concentration of total carbon (TC), total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) increased substantially after the collapse of the shoots. While the concentrations of TC, TN and TP within the stand's sediment varied seasonally, the concentrations of these elements were always higher inside than outside of the stand. More than five times the amount of carbon and twice the amount of nitrogen and phosphorus were physically retained in the stand for 1 year compared with the amounts assimilated by the plants. The ratio of carbon to nitrogen in the stand's sediment also remained constant throughout the growing period. Conversely, the nitrogen to phosphorus ratio of the accumulated sediment was much lower than that of other plant tissues. The main flow contains suspended organic solids that constantly supply the stand and partially occupy the channel where they eventually settle. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

Removal of dissolved nitrogen, phosphorus and carbon from stormwater by biofiltration mesocosms.

Biofiltration systems are becoming a popular stormwater treatment device in water sensitive urban design for the removal of fine particulate and dissolved pollutants from stormwater. However, there is limited published data on the effectiveness of these systems for nutrient removal. We constructed biofiltration mesocosms to assess nutrient removal (nitrogen, phosphorus and carbon) under experimental conditions. Different types of media were compared (gravel, sand, and sandy-loam) in vegetated and non-vegetated mesocosms (six treatments in total). Five plant species were used. Vegetated sand and vegetated sandy-loam provided the best overall treatment. Vegetated mesocosms were very effective in removing nitrogen (63-77% removal) and phosphorus (85-94% removal) from synthetic stormwater, and removed substantially more nutrients than the non-vegetated treatments. All treatments removed a substantial portion of the carbon from the stormwater (28-66%). When flushed with tap water, nitrogen and phosphorus were retained by the vegetated mesocosms, but leached from the non-vegetated mesocosms. Plant growth was most vigorous in the sandy-loam media, indicating that this is a good growth media, even without the addition of organic matter.     

Paleolimnological evidence of the effects of recent cultural eutrophication during the last 200 years in Lake Malawi,East Africa

To assess the long-term water quality changes in Lake Malawi, paleolimnological reconstructions of four radiometrically dated sediment cores collected in 1997/98 along a longitudinal transect of the lake were based on preserved diatom assemblages, as well as stratigraphies of organic carbon, total nitrogen, total phosphorus and biogenic silica concentrations. Population growth, deforestation and intensive agriculture, especially in the southern catchments, have accelerated soil erosion causing rivers to transport greater sediment and nutrient loads into Lake Malawi. Southern cores contain evidence of nutrient enrichment starting around 1940, as indicated by increased silica, carbon and nitrogen influxes. By 1980, increased rates of sedimentation, phosphorus influx, diatom influx, and relative abundances of eutrophic diatom taxa are attributable to accelerated nutrient enrichment accompanying soil erosion. The succession of diatoms in southern Lake Malawi begins with dominance by Aulacoseira nyassensis and Fragilaria africana, followed by a shift in 1980 towards Stephanodiscus, Cyclostephanos and Nitzschia, diatom taxa that have reduced silica requirements. Paleoecological results indicate that patterns of diatom assemblage change are not uniform lake-wide. Evidence of eutrophication extends to central Lake Malawi, but is not observable in the paleo-record from the deeper northern basin. The recent cultural eutrophication of the southern lake has impacted the biogeochemical cycling of silica, the available silica to phosphorus ratios, and the diatom communities of a large portion of Lake Malawi. These results provide a warning that eutrophication of this great lake is underway and will continue unless changes are made to current land use practices within the lake's catchment.     

保护性耕作对黑土区坡耕地水土流失防治效应影响研究

采用室内实验分析与野外试验监测相结合的方法 ,对研究区不同保护性耕作措施下坡耕地土壤含水量、水土流失量、养分含量及作物产量进行了分析,研究了保护性耕作对黑土区坡耕地水土流失防治效应的影响。结果表明：（1）与对照处理相比较,留茬、轮作及秸秆覆盖措施处理产流次数分别减少3次、5次和6次,年径流量分别降低15.6%、29.9%和46.9%;（2）在拔节期、开花期及收获期,不同土层土壤含水量的大小为秸秆覆盖〉轮作〉留茬〉对照;（3）与对照处理相比,留茬、轮作及秸秆覆盖措施处理产泥沙次数分别减少4次、5次和6次,年产生泥沙量分别减少94.4%、95.5%和97.7%;（4）与对照处理相比,保护性耕作措施对土壤有机质、全氮及全钾含量产生的影响作用大于对全磷的影响,轮作方式对土壤有机质和全氮含量增加促进作用最强,效果最佳;（5）对照小区相比,留茬、轮作及秸秆覆盖措施处理玉米作物产量分别提高5.03%,8.39%和9.48%。     

红枫湖水库底质污染物富集现状分析

通过测定红枫湖水库底质样品中有机碳、总氮、总磷、氨态氮、有机氮和亚铁的含量,对红枫湖水库底质与湖泊富营养化的关系进行了评价分析。结果表明:有机质质量比平均值为38.43 g/kg,含量丰富;总磷质量分数平均值为0.140%,含量高且在湖中各点差异明显;湖泊底质氮质量分数为0.574%,总体偏高;总有机碳和总氮的相关系数r1=0.219(p0.05),相关性不显著,有机碳与总磷的相关系数r2=0.809(p0.01),具有显著相关性;底质有机指数较高;底质中碳氮比值表明其中的有机质主要来源于藻类等浮游生物,总氮和总磷主要来源于外源污染物的排入。