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[期刊] 农业现代化研究
[作者]
吴金水 李勇 童成立 肖和艾 刘守龙 葛体达 周萍 沈健林 祝贞科 黄习知
稻田是我国重要的农田生态系统,对农业生态环境保护和国家粮食安全具有举足轻重的作用。水稻土有机碳循环既是土壤物理、化学、生物过程和土壤肥力的基础,又与土壤固碳功能、温室气体产生和排放密切相关。近10年来,本研究团队以探讨水稻土固碳(肥力提升)与减排科学原理为目标,瞄准土壤有机碳矿化的"控制阀"假说与"激发效应"、水稻土固碳与温室气体排放的生物地球化学过程机理等前沿性的重要基础科学问题,遵照以典型案例(典型景观单元和长期定位试验监测)揭示区域水稻土有机碳演变基本规律与固碳潜力,借助模拟试验阐明水稻土长期固碳的生物地球化学机理的整体研究思路,运用同位素示踪和生物分子技术,系统研究了亚热带水稻土碳的生物地球化学循环特点与长期固碳效应。研究表明,过去30年间,水稻土有机碳处于持续增加状态,增幅达60%,年平均固碳速率为0.28 t/hm~2,具有明显固碳效应;且水稻同化"新碳"的输入抑制了水稻土原有有机碳的矿化,表现出明显的负激发效应,证实了亚热带水稻土的"阻滞效应"。量化了水稻生长期间光合碳对土壤有机碳各组分的贡献及其对氮素的响应特征;发现水稻光合碳向土壤微生物快速转移,同化根际碳的微生物主要为真菌和革兰氏阴性菌。发现稻田土壤具有微生物光合同化大气CO_2并将其转化为土壤有机碳的能力;农田土壤固碳功能种群主要包括固碳细菌和藻类。阐明了稻田土壤有机质周转过程的生态化学计量学特征,揭示了"水稻—微生物—土壤"相互作用的养分调控机理,以及土壤C、N、P等元素耦合的微生物计量学调控机制。基于微流控芯片技术,构建土壤芯片并实现了土壤微界面生物地球化学过程的动态模拟和监测。提出基于丘陵区稻草"易地还土"和稻田施用生物质炭的固碳减排新措施。研究成果为亚热带水稻土有机碳积累、生产力提升和农田可持续发展提供了重要科技支撑。
[期刊] 农业现代化研究
[作者]
李卉 李宝珍 邹冬生 吴金水
通过室内模拟培养试验，添加水稻秸秆及由此热解产生的生物质炭，分析亚热带典型旱地土和水稻土微生物生物量碳（ＭＢＣ）、微生物生物量氮（ＭＢＮ）及氮素矿化的变化动态，探讨添加不同处理方式的水稻秸秆对土壤碳氮矿化的影响。结果表明，培养３５ ｄ后，与对照（ＣＫ）相比，添加生物质炭处理，旱地土ＭＢＣ、ＭＢＮ、矿化氮量分别增加了３４．６％、１６３．１％和６．４％；水稻土ＭＢＣ没有明显差异，ＭＢＮ和矿化氮量分别增加２３．０％和１５．１％。添加秸秆处理，旱地土ＭＢＣ、ＭＢＮ分别增加了９０．４％和２０３．８％，矿化氮量却减少了２２．２％；水稻土ＭＢＣ、ＭＢＮ、矿化氮量分别增加了１３．４％、１９．９％和７．３％。研．．．
[期刊] 农业现代化研究
[作者]
刘守龙 肖和艾 童成立 吴金水
以湖南省6个稻田长期定位监测点为对象,研究了亚热带地区稻田土壤微生物生物量碳氮磷(C、N、P)状况及其对施肥(包括化肥、秸秆还田和有机肥)的反应状况。结果表明,在相同施肥条件下,稻田土壤微生物生物量C、N、P含量(分别为310—1270、33.0—193、5.9—28mg/kg土)明显高于报道的旱作土壤的含量,说明稻田有较好的土壤微生物生物量维持能力。各监测点土壤微生物生物量C、N、P含量及其对施肥的反应存在很大的差异。施化肥(NPK)对半数监测点的土壤微生物生物量C、N、P含量影响不大,秸秆还田或施用有机肥则均有明显提高,但各监测点的提高幅度差别很大。尽管如此,增加新鲜有机物的投入(如秸秆还...
[期刊] 地理科学进展
[作者]
季宏兵,王立军,董云社,王世杰,罗建美,孙媛媛
本文对稀土元素在农用领域的研究进展及其在土壤、水体和植物中的分布、迁移与归宿特征作一系统总结,并对该领域的发展趋势进行了简要的说明。随着自然和人为因素造成的环境中稀土元素的增加,进而产生对生态环境和人类健康的影响,已引起全社会的关注。土壤中稀土元素的存在形态是生态环境效应和生物利用性的的重要参量。目前的实验结果在不同地区和不同土壤剖面中稀土元素的存在形态不尽相同,推测主要与其母质的组成及所处气候等环境条件相关。最近国际上已对稀土元素的水化学过程进行了较广泛的研究,水体中稀土分布受水体的化学参量(如pH,有机质等)和水化学过程影响,含量高低与人为活动有直接关系。植物中稀土元素的分布通常与土壤中稀土的含量多少相一致,在外施稀土的条件下,在施用后短期内稀土在各器官分布与施用部位密切相关,目前对植物体内稀土元素存在位置和赋存状态的实验结果差别明显,对植物中稀土元素的超富集机理不清等问题尚待进一步探究。
关键词：
稀土元素 生物地球化学
[期刊] 地理科学进展
[作者]
魏志强 钟巍 陈永强 谭玲玲
湖沼沉积物地球化学元素对地球气候环境变化敏感性强。本文以江西定南大湖湖沼沉积物地球化学元素为研究对象,使用主成分分析法,并结合总有机碳(TOC)、有机碳同位素(δ13Corg)、中值粒径(Md)、化学蚀变指数(CIA)等相关气候代用指标,以元素组对的形式阐释不同地化元素响应不同气候环境下的地球化学行为和迁移规律。研究结果显示:第一主成分(PC1)包括Al2O3、Ti O2、Si O2、Nb、Rb、Ga、Ba、S等元素,曲线变化与CIA相似,指示湖泊流域的化学风化强度,气候暧湿,PC1含量高;第二主成分(PC2)包括Co、Zr、Hf元素,曲线变化与中值粒径较为一致,指示湖泊流域的水动力条件,气候冷干,PC2含量高;第三主成分(PC3)包括Sc、Cu、U、V元素,曲线变化与TOC、δ13Corg含量变化一致。大湖沉积物的物质来源为:在气候暧湿、流域化学风化作用强的条件下,地表径流冲刷流域周边花岗岩风化壳物质并搬运至湖盆沉积,但不排除在冷干时期,风力携带粉尘物质堆积的影响,粉尘物质可能主要源于周边的风化碎屑物。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
彭晓 方晰 喻林华 项文化 黄志宏
以湘中丘陵区杉木人工林（ＣＬ）、马尾松—石栎针阔混交林（ＰＭ）、南酸枣落叶阔叶林（ＣＡ）、石栎—青冈常绿阔叶林（ＬＧ）为对象，研究了中亚热带森林土壤有机碳（ＳＯＣ）、全氮（ＴＮ）、全磷（ＴＰ）含量及其生态化学计量特征。结果表明：同一土层ＳＯＣ、ＴＮ、ＴＰ含量随着森林树种增加而增加，ＬＧ、ＣＡ ０～３０ ＣＭ土层ＳＯＣ平均含量显著高于ＣＬ，但与ＰＭ差异不显著，ＣＡ各土壤层ＴＮ平均含量均显著高于ＣＬ、ＰＭ，但与ＬＧ差异不显著，ＣＡ各土壤层ＴＰ平均含量显著高于ＣＬ、ＰＭ、ＬＧ；４种森林土壤ＳＯＣ、ＴＮ含量随土壤深度增加而下降，呈＂倒金字塔＂的分布模式，但ＴＰ含量随土壤深度变化不明显，呈＂圆柱体＂的分．．．
[期刊] 地理科学进展
[作者]
李文军 彭保发 曾庆禹 王亚力 李逢喜 青志桃
以亚热带典型红壤性水稻土为研究对象,利用干筛法研究长期单施化肥和化肥配施有机肥对耕作层和犁底层土壤团聚体组成及其全氮储量分布的影响。结果表明:>5 mm的块状结构是土壤团聚体的主要组分,其含量比例高达65.7%~83.4%;同时,该级团聚体中全氮储量占土壤总储量的比例亦高达63.1%~82.7%,是土壤全氮储量的主要载体。随土层加深,块状结构体比例增加,其他粒级团聚体含量降低。除<0.05),是更好的施肥模式,可在亚热带红壤性水稻土分布区推广应用。
[期刊] 草业科学
[作者]
刘超文 马文明 周青平 陈红
灌丛化(shrub encroachment)是全球陆地生态系统重要的生态现象之一,是影响草地碳库的重要过程。灌丛化由全球气候变化、降雨、火烧和生物活动等多因素共同作用形成,对区域环境、气候、土壤性质和碳循环影响显著。目前灌丛化对生态系统的影响仍存在分歧,表现在不同气候和降雨梯度下灌丛化后土壤有机碳/氮储量、养分循环和土壤温室气体排放等差异。本文总结和归纳了灌丛化形成与控制因素、灌丛化对团聚体稳定性、酶活性和土壤碳、氮循环的影响。灌丛化改变了土壤团聚体稳定性和酶活性,进而影响土壤呼吸以及土壤生源物质的存储、分解和循环,这将显著影响区域乃至全球气候变化。因此分析提出,今后应进一步加强对灌丛化形成过程长期的定位观察研究,以便了解灌丛化的可控因素,并加强对灌丛化后土壤有机碳库、土壤团聚体稳定性变化对碳氮循环进程和全球气候变化的影响研究。
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
邹君 谢小立
亚热带丘岗区降水丰沛 ,全年降水总量大于蒸发量。以试区为例 ,平均年降水量是蒸发量的1.32倍 ,每年 4～ 7月下旬降水在时间上的分布较为均匀 ,降水频数大 ,8～ 10月底 ,则会出现水分亏缺 ,降水频数少 ,时间上分布不匀。对于第一季水稻的生产 ,耕灌雨养 (天灌 )与传统的灌溉方式在产量形成方面没有多大的差异 ,最大减产率仅为传统灌溉方式总产量的 6.68% ,晚稻则会造成大量减产 ,减产率达 2 0 .98%。因此 ,考虑到在广大的亚热带丘岗区水分调蓄的特殊性 ,可针对区域内具体的水分条件适时插秧 ,充分利用天然降水完成第一季水稻的生产 ,第二季则可种植旱地作物以避开季节性干旱 ,这...
关键词：
亚热带 丘岗区 雨养水稻 减产率
[期刊] 中国农业科学
[作者]
王小利 苏以荣 黄道友 肖和艾 汪立刚 吴金水
目的研究土地利用变化对土壤有机碳(SOC)和微生物量碳(SMBC)含量的影响。方法采用典型样区密集取样(水田和旱地3～4个样/ha、果园2～3个样/ha、林地0.2～0.5个样/ha)和野外调查,对亚热带红壤低山肯福样区的水田、旱地、果园和林地表层(0～20cm)SOC和SMBC含量及其变化进行了研究。结果本区SOC、SMBC含量和微生物碳与有机碳比率(SMBC/SOC)分别为(17.53±5.02)g·kg-1,(278±174)mg·kg-1和(1.56±0.84)%。其中,林地SOC、SMBC含量和SMBC/SOC分别为(18.20±4.53)g·kg-1、(293±111)mg·kg-...
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
杜雨潭 陈金磊 李雷达 辜翔 刘兆丹 苏元博 方晰
[目的]探究不同植被恢复阶段林地凋落物层现存量及其碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量的差异,为亚热带地区退化林地的植被恢复和管理提供科学依据。[方法]采用空间代替时间的方法,在位于亚热带丘陵区的湖南省长沙县选取地域相邻、环境条件基本一致的4种处于不同植被恢复阶段林地:檵木-南烛-杜鹃灌草丛(LVR)、檵木-杉木-白栎灌木林(LCQ)、马尾松-柯(又名石栎)-檵木针阔混交林(PLL)、柯-红淡比-青冈常绿阔叶林(LAG)作为一个恢复序列,设置固定样地,按未分解层、半分解层和已分解层采集凋落物层分析样品,测定凋落物层现存量以及不同分解层凋落物C、N、P含量及其化学计量比。[结果]1)凋落物层及其各分解层凋落物的现存量总体上随着植被恢复而增加,同一林地不同分解层表现为:已分解层>半分解层>未分解层,不同分解层之间的差异随着植被恢复而增大。2)凋落物层C含量以PLL最高,LCQ最低,而N、P含量总体上随着植被恢复而增高;C、N、P含量随着凋落物的分解而下降。3)无论是整个凋落物层C储量还是各分解层凋落物C储量,均以PLL最高,其次是LAG,LVR最低,而N、P储量随着植被恢复而增高。4)整个凋落物层以及各分解层凋落物的C/N比值均表现为:PLL>LVR>LCQ>LAG,而C/P、N/P比值总体上随着植被恢复呈下降趋势;C/N、C/P、N/P比值基本上随着凋落物的分解而下降。[结论]随着植被恢复,凋落物层现存量及其N、P含量增加,C/N、C/P、N/P比值下降,体现了生态系统物质循环随着植被恢复逐渐优化。
[期刊] 林业科学
[作者]
喻林华 方晰 项文化 石俊 刘兆丹 李雷达
【目的】探讨亚热带森林恢复过程中枯落物层和土壤层的Ｃ，Ｎ，Ｐ含量及其化学计量比的变化规律，为阐明亚热带次生林恢复对土壤养分的影响及森林恢复提供科学依据。【方法】采用空间代替时间的方法，以湘中丘陵区杉木人工纯林、马尾松＋石栎针阔混交林、南酸枣落叶阔叶林和石栎＋青冈常绿阔叶林作为１个恢复系列，分别在其１ ｈｍ～２的长期定位观测样地内，沿着坡面选择６块１０ ｍ×１０ ｍ小样地，每块小样地随机设置２个１．０ ｍ×１．０ ｍ样方，采集地表未分解层、半分解层、已分解层枯落物和０～１０，１０～２０和２０～３０ Ｃｍ土层土壤样品，测定Ｃ，Ｎ，Ｐ含量并计算Ｃ，Ｎ，Ｐ的化学计量比。【结果】随着森林恢复和阔叶树比例．．．
[期刊] 中国水产科学
[作者]
宋金明
本文系统总结了近几年来中国近海海–气界面碳通量及控制因素、近海碳循环的关键过程以及近海生物固碳强度的研究进展,提出了中国近海渔业碳汇过程研究应关注的主要科学问题。近海海–气界面碳通量过程、生物泵过程、颗粒物沉降与释放以及捕捞/养殖碳转移过程是中国近海生态系统碳循环的主要控制过程。中国近海在总体上是大气二氧化碳的汇,年吸收3 000万~5 000万t碳,但在部分浅海海域如胶州湾、长江口等是大气二氧化碳的源;中国近海浮游植物的年固碳量可达6.39亿t,春季和夏季浮游植物固碳占全年的65.3%。南海浮游植物固碳达4.16亿t,为渤海、黄海和东海的2倍。渔业捕捞与海水养殖可明显增加海洋碳汇,仅就近几年...
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
涂洁 刘琪璟
用标准样方法对19年生湿地松(Pinus elliottii)人工林碳素含量及碳贮量进行了测定。结果表明。湿地松各器官的碳素含量在50.92±0.46%～54.38±0.26%之间波动,按碳含量高低排列为树叶>树枝>树干>树根>树皮,且各器官的碳素含量随年龄的增长而提高。不同林冠层枝、叶碳素含量存在差异,上层叶与下层叶的碳素含量较低,下层枝条碳素含量明显比上、中层枝条高。灌木层、草本层、凋落物层的碳素含量依次为45.16±0.4%、42.28±0.41%、40.88±0.31%,土壤层碳素含量平均为0.43±0.04%,且随土壤深度的增加而明显递减。湿地松林生态系统碳贮量为121.94 t·h...
[期刊] 林业科学研究
[作者]
赵志霞 李正才 周君刚 程彩芳 赵睿宇 孙娇娇
林火作为森林生态系统中最活跃的因子之一，通过直接燃烧损失、有机质高温变性、继发性侵蚀作用，以及改变碳的输入、输出过程而改变土壤碳库［１］，进而影响和改变整个系统的碳循环和碳分布格局［２］。据统计，森林火灾每年向大气中释放的碳量相当于化石燃料燃烧的７０％［３］。林火对土壤的影响与土壤自身特性、林火的严重程度、可燃物类型等多种因素相关，不同学者研究
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