环境管理强化后南京市2013—2016年大气污染物的时空特征和气象影响

城市空气污染具有显著的时空分布特征,并受污染来源、气象条件和地理等因素影响。近年来我国已实施一系列环境污染管控,根据南京市2013—2016年国控点的大气环境监测数据和同期气象资料,利用多元统计分析探讨了南京市大气污染物的时空变化特征及其与气象要素的关系。结果表明:近3年南京市的污染物以臭氧(O3)和颗粒物(PM2.5、PM10)为主,大气污染物时空分布特征明显。时间上主要表现为季节变化,多数污染物浓度冬高夏低,但臭氧相反;空间上主要为城市功能区差异,工业交通区浓度高于生态公园区和郊区。除了污染源因素,空气污染程度也受气象要素的制约,风速、降水和温度是影响污染物在城市大气中稀释、扩散和转移的重要因子。

对气象学专业英语互动式课堂教学模式的探讨

在国际化教育日益重要的高校,专业与英语的融合也发挥着越来越重要的作用。本文针对气象学专业英语的课堂教学,从培养应用气象学专业的学生对英语的读、写、译、听和说能力为目标,探讨了如何在气象学专业英语的课堂上创造互动式教学模式,以提高学生的专业英语水平。

气候条件对气象干旱与农业干旱耦合关系的影响

以多时间尺度SPEI干旱指数代表气象干旱,农业气象观测站观测的多层土壤体积含水量历史数据作为农业干旱的代表因子,在中国东部亚热带季风气候区、中部大陆性季风气候区和西部中温带干旱气候区探究了气象干旱和农业干旱间的耦合关系,并结合时间延迟进行分析。结果显示:中部地区整体相关性最好,西部最差,其中高相关区域在不同气候区有所差异,越干旱的地区与土壤水分更相关的是越长时间尺度的SPEI,西、中、东部站点最优时间尺度分别为9月、6月、4月尺度。土壤表层的降水在一月内即可下渗至50 cm深度并储存在此深度附近,待干旱时补充表层土壤水分。气象干旱和农业干旱均是水分亏缺现象,但是响应时间并不相同,探究其耦合关系对于提升对干旱机理的认识、提高干旱监测水平、助力防旱抗旱具有重要意义。

BIOLOG与微量热耦合研究提高红壤微生物代谢活性的碳源因子

土壤微生物是土壤中重要的活性组成部分,研究土壤微生物代谢活性对于理解农业措施对农业生态系统的影响至关重要。已有研究表明,将BIOLOG与微量热耦合可揭示中性及碱性土壤中影响代谢活性的碳源因子,但对于酸性土壤鲜有报道。选取一种典型的酸性土壤——红壤为研究对象,采用BIOLOG及微量热技术研究施肥后红壤微生物的碳源底物利用能力及热动力学变化情况,进一步耦合两种技术探讨提高红壤微生物活性的碳源因子。结果表明,有机无机肥配施能显著提高红壤微生物的碳源底物利用能力,改变对碳源的偏好,增强其热代谢活性;但某些引起有机无机肥配施处理分异的碳源未对红壤微生物的热代谢活性产生促进作用,相反产生抑制效果,说明BIOLOG具有一定局限性;L-精氨酸和糖原提高红壤微生物的热代谢活性,其原因在于这两种碳源可能提高红壤中氮、磷循环相关的微生物活性。因此,在红壤中施用富含该类碳源的有机肥对提高红壤微生物活性、提升红壤地力具有积极意义。

植被对土壤热扩散特征的影响——以长白山阔叶红松林为例

土壤温度变化及热传递是影响土壤和大气水热交换的重要过程,而植被是决定这种变化和影响的环境因子之一。通过比较林地与裸地土壤热特性的差异分析植被对土壤热扩散的影响。研究内容包括观测2007年长白山阔叶红松林区不同深度的土壤温度以及同期土壤含水量和叶面积指数。分析不同深度林地与裸地土壤温度年周期特征,根据热传导方程估算各土壤层温度的阻尼深度和热扩散率,并探讨引起林地与裸地土壤热特性差异的可能原因。结果表明,林地与裸地的土壤温度有明显的时空变化规律。随着深度的增加,土壤温度年周期的振幅逐渐减小、相位逐渐增大、平均值逐渐升高。林地土壤温度年平均值低于裸地,表层年平均温度相差约0.8℃;地表以下相同深度处,林地土壤温度年周期的振幅约低于裸地2.6—2.9℃,相位约小于裸地0.2—0.24 rad(角速度),这表明林地土壤温度极大值和极小值出现的时间比裸地滞后约11—14d。土壤温度阻尼深度和热扩散率随深度的增加而逐渐增大,而在1.6—3.2m则略有降低的趋势。林地与裸地土壤温度和热特性的时空特征和差异可能与土壤含水量和叶面积指数有关。

长期施肥对旱地红壤团聚体磷素固持与释放能力的影响

在中国科学院红壤生态试验站26年的旱地红壤长期肥料定位试验中,选取无机肥试验区的NPK、NK处理,有机无机肥配施试验区的对照(CK)、CK+稻秆(RS)、CK+花生秸秆还田(PS)、CK+绿肥(FR)及CK+猪厩肥(PM)等7个肥料处理土壤,采用湿筛法逐级提取并得到粒级依次为>2 mm、2~1 mm、1~0.25 mm与0.25~0.053 mm的团聚体土壤样品;通过室内分析获得了土壤及各粒级团聚体的全磷(TP)、有效磷(Available P)、水溶性磷(CaCl_2-P)、土壤磷素吸持指数(PSI)及土壤磷素饱和度(DPS)等指标值,并探讨了上述测定指标间的相关关系。结果表明:长期施用磷肥可有效保持旱地红壤的供磷水平,配施猪厩肥可显著增加旱地红壤及大小团聚体的TP、有效磷及CaCl_2-P含量、降低土壤PSI并显著增大旱地红壤DPS,加大了旱地红壤磷素的流失风险;随着土壤中>1 mm粒级团聚体数量的增多,旱地红壤磷素储量显著增加,磷素固持能力显著下降,土壤磷释放潜能随之增大。由DPS、有效磷及CaCl_2-P的分段线性拟合方程可以推断得出,当旱地红壤中有效磷为168~260 mg kg^(-1)时或DPS<28%,土壤磷素具有潜在流失风险;当有效磷≥260 mg kg^(-1)或DPS≥28%,土壤磷素具有极高的流失风险,应立即停止施用磷肥尤其是有机磷肥,并重新调整施肥方案,以避免土壤磷素流失及其对水体环境的污染。

水稻冠层叶片土壤、作物分析仪器开发值与叶绿素、叶氮含量及净光合速率的变化特征

通过两年的田间试验,利用叶绿素仪(SPAD-502)测定了不同生育时期水稻(南粳44号)冠层叶片的SPAD(soilplant analysed and development)值、叶绿素含量、叶氮含量及净光合速率,在此基础上分析了SPAD值与叶绿素含量、叶氮含量及净光合速率的关系。结果表明:水稻冠层叶片的SPAD值与叶绿素含量、叶氮含量及净光合速率的关系均呈显著相关,但是在不同的生育期内SPAD值与其他三项指标的变化并没有同步,存在一定时间的超前或者滞后。随着叶绿素荧光分析技术的发展,无损伤、快速、灵敏测定叶片光合作用的变化成为可能,因此想要更好地了解叶片光合作用的内在变化,还需要研究SPAD值与各项叶绿素荧光参数的关系。

旱地转变为稻田对关键带红壤剖面土壤团聚体碳含量的影响

在红壤关键带江西鹰潭孙家小流域观测站选取花生旱地、新稻田(<30 a)及老稻田(>200 a)3个典型剖面(0~120 cm),按照30 cm的土层间隔自下而上地采集剖面样品,采用湿筛法逐级提取了粒级为>250μm、250~53μm及<53μm团聚体的样本,分析各粒级团聚体的全碳含量及其对土壤全碳贡献率的变化,探讨铁铝氧化物与团聚体碳含量的相关关系。结果表明:红壤关键带的花生旱地和新、老稻田剖面土壤中250~53μm团聚体所占比例高达41.9%~58.2%;花生旱地向新、老稻田转换的过程中,剖面土壤>250μm团聚体的比例呈现出“低-高-低”的变化趋势,250~53μm团聚体的比例呈现出“高-低-低”的变化趋势,而<53μm团聚体的比例呈现出“低-低-高”的变化趋势;从旱地转为稻田,尤其是长期的水耕熟化作用会使各土层土壤及大小粒级团聚体的全碳含量显著增加,且无定形氧化铁的形成对红壤旱地和老稻田的全碳含量有重要影响;三个剖面的土壤全碳含量均随着剖面呈现出先快速降低,后趋于平稳的变化规律,但较深土层中<53μm团聚体对老稻田新增加的全碳贡献最大。

不同利用方式对红壤关键带孙家小流域土壤活性有机碳组分的影响

活性有机碳(AOC)是评价土壤质量的重要指标,是土壤有机碳库的重要组成部分。研究以江西省鹰潭市余江县孙家小流域红壤关键带观测站为依托,采集了老稻田(old paddy,OP)(>200年)、新稻田(new paddy,NP)(<30年)、旱地(upland,U)(<20年)、橘园(orchard,O)(<30年)和林地(forest,F)(<30年)的表层土壤(0~15 cm)样本,分析了土壤总有机碳(TOC)、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(ROC)、水溶性有机碳(DOC)及微生物生物量碳(MBC)等活性有机碳组分的含量差异及春秋季变化,探讨了不同利用方式下关键带红壤中各形态活性有机碳组分的含量差异及其主要诱因。研究结果表明:红壤关键带中老稻田土壤TOC含量和密度及各组分活性碳含量均显著高于新稻田、旱地、橘园和林地;且只有稻田土壤DOC与旱地、橘园和林地土壤POC的春秋季变化差异显著。利用方式对土壤中各活性碳组分的存在比例影响差异显著,其中POC与ROC分别是稻田与旱地、橘园、林地土壤中所占比例最高的活性碳组分;而DOC则是所占比例最低的活性有机碳组分。相关性分析表明,不同利用方式红壤中DOC、MBC、ROC、POC与TOC之间均具有极显著的正相关关系。

大气PM_(2.5)中重金属研究进展

近年来大气PM_(2.5)污染及其危害受到全球关注,我国污染现状尤其严重。作为重要的大气污染物成分,PM_(2.5)富集的重金属对生态环境和人体健康有较大威胁。该文分析总结了我国大气PM_(2.5)中重金属的研究现状,包括污染水平、时空分布特征、来源解析、化学形态、生物有效性和毒理健康效应等方面,提出了现阶段研究的不足,并对今后大气颗粒物污染及其成分研究进行展望,以利于环境空气质量的合理评价及其标准完善,为大气污染防治决策提供科学依据。

长期有机无机肥配施条件下的旱地红壤水分特征分析

以长期有机无机肥配施条件下的旱地红壤为研究对象,采用压力膜法测定土壤水吸力在1~1500 k Pa条件下的旱地红壤含水量变化,绘制出完整的土壤水分特征曲线;运用van Genuchten模型对实验数据进行拟合并计算出旱地红壤中不同类型水分的含量,借助相关分析探讨了土壤团聚结构、土壤有机质、铁铝氧化物与黏粒等土壤理化性质与旱地红壤中各类型水分常数间的相关关系。结果表明:长期配施有机肥的旱地红壤水分含量均随着土壤水吸力(0~1500 k Pa)的增加呈现出"快速下降-缓慢下降-基本平稳"的变化趋势;配施有机肥虽然可显著提高旱地红壤中的饱和含水量,但同时也使旱地红壤中的多余水显著提高,且可显著降低全有效水占饱和含水量的比例。相关分析表明,旱地红壤游离氧化铝、有机质分别与正常生育有效水、速效水及全有效水呈显著正、负相关关系。这一结果意味着旱地红壤中游离氧化铝含量越高、有机质含量越低,越利于旱地红壤中有效水量的提高,但背离了"有机质增加可以提高土壤供水能力"的这一通识。因此,有必要明确并区分铁铝(氢)氧化物与有机质在红壤团聚结构的形成及土壤保水功效调控过程中的作用与机制,进而为旱地红壤水分的有效调控提供科学的依据。

最优气孔行为理论和气孔导度模拟

气孔调节功能是陆地生态系统碳-水耦合过程中最重要的环节。与即时的气孔导度测量相比,气孔导度斜率能有效地反映气孔导度对CO_2浓度、饱和水汽压亏缺和光合作用的敏感性,包含了环境因子对光合作用和临界水分利用效率等的综合影响,为研究全球变化下陆地生态系统碳-水耦合关系提供了一个简明且综合的框架。气孔导度模型从经验模型、半经验模型发展到机理模型,经过很多学者的改进,但是模型参数的生物学意义和变化规律还不明确。鉴于气孔导度斜率方面研究的重要性和研究的不足,为了加强对气孔导度调节规律的认识,并减少气孔导度模拟的不确定性,该文主要综述了长期以来国内外关于最优气孔行为理论和气孔导度模拟方面的研究成果,其中包括广泛使用的气孔导度模型及参数意义,讨论影响气孔导度斜率的主要因素以及气孔导度机理模型的应用,并对最优气孔行为理论和气孔导度模拟方面的研究做了简单展望。

纳米氧化锌对堆肥过程中细菌群落演替的影响

纳米氧化锌(纳米Zn O)的广泛应用使其进入农业生产领域的可能性增加.鉴于堆肥是处理农业废弃物的主要方式,采用实验室模拟堆置,以鸡粪、秸秆粉为主要原料进行堆肥实验,研究3种浓度的纳米Zn O(0.1,1,10 mg/kg)对堆肥过程中理化指标的影响,并采用高通量测序技术研究堆体中细菌群落结构及组成的变化.结果显示,纳米Zn O不会影响堆肥过程中的温度及腐熟程度,但降低了堆肥过程中的p H;对堆体中细菌Alpha多样性影响不显著,但改变了细菌群落结构及组成.其中,堆肥高温期(5 d)厚壁菌门及拟杆菌门的一些属对纳米Zn O处理响应最明显,0.1 mg/kg浓度纳米Zn O提高了Cohnella的相对丰度,而1、10 mg/kg浓度纳米Zn O增加了魏斯氏菌属、芽孢杆菌属、肠球菌属的相对丰度,降低了一些拟杆菌属的丰度.本研究表明纳米Zn O不仅影响堆肥理化性质,也影响堆肥中一些功能微生物,结果可为评价纳米Zn O的环境效应提供重要依据.

长期施肥对旱地红壤磷素饱和度的影响

磷素饱和度(Degree of phosphorus saturation,DPS)能够有效评估土壤磷素的流失潜能及地表水磷富营养化问题,可用于评价土壤磷素环境风险。DPS值通常由酸性草酸钱提取态磷(PQ与提取态铁铝(FemAlQ的摩尔质量比除以校正常数(Corrected constant,a)计算得到,而a是通过建立土壤饱和吸磷量与影响土壤磷吸附的土壤特征值间的相关关系而计算得到的数值;a的取值大小(常取0.5)会直接影响到DPS的准确估算。因此,本文以中国科学院红壤生态实验站(28。04,~28。37取,116°4 r^117。09馆)为依托,以长期施肥(1988-2014年)的旱地红壤为研究材料,通过两种计算方法得到了土壤的DPS值,分析了校正常数a=0.5在长期施肥的旱地红壤DPS计算中的适用性,并确定了长期施肥旱地红壤DPS计算中a的适用性阈值。研究结果表明:校正常数a=0.5虽适用于长期施肥旱地红壤DPS的估算,但易导致旱地红壤DPS的过高估算;对比计算发现,长期施肥旱地红壤DPS计算时,校正常数a的最适取值范围为0.71-0.81。但是,不同环境背景下旱地红壤DPS计算公式中校正常数a的适应性阈值仍需进一步校正与验证,从而提高红壤区土壤磷素环境风险评估的准确性。

长期配施有机肥对旱地红壤微团聚体中有机碳含量的影响

以连续种植花生26年的旱地红壤为研究对象,选取了有机无机配施试验区的NPK(对照),NPK+花生秸秆(还田)、NPK+稻秆(稻秆)、NPK+鲜萝卜菜(绿肥)及NPK+猪厩肥(厩肥)等5个肥料处理土壤,采用吸管法逐级提取了大小粒级微团聚体土壤样品,分析了各粒级微团聚体的有机碳含量变化及其对土壤总有机碳的贡献率,探讨了微团聚体的粒级组成与土壤有机碳含量及分形维数的相关关系。结果表明:长期配施有机肥未能显著改变旱地红壤中大小粒级微团聚体比例的分布格局,即0.25~0.05 mm>2~0.25 mm>0.05~0.01 mm>(<0.005 mm)>0.01~0.005 mm,其中优势粒径0.25~0.05 mm微团聚体所占比例为44.3%~50.0%。配施有机肥可以显著增加旱地红壤2~0.25 mm,0.25~0.05 mm及0.05~0.01 mm粒级团聚体有机碳含量,提高特征微团聚体比例,增大分形维数,且随着<0.05 mm粒级微团聚体数量的增多,分形维数均显著增大。各粒级团聚体有机碳的平均含量大小依次为:(<0.005 mm)>0.25~0.05 mm>(2~0.25 mm)>0.05~0.01 mm>0.01~0.005 mm,其中0.25~0.05mm与0.05~0.01 mm粒级微团聚体有机碳受施肥的影响差异显著。土壤有机碳总量与2~0.25 mm、0.25~0.05 mm及0.05~0.01 mm粒级微团聚体有机碳含量呈显著正相关关系,其中0.25~0.05 mm粒级微团聚体对土壤总有机碳的贡献率为55.4%,显著高于其它粒级微团聚体。

不同利用方式红壤磷素有效性的深度变化——以江西省余江县孙家小流域为例

在江西省鹰潭市余江县孙家红壤小流域的典型红壤区随机选取了具有代表性的林地(F)、花生旱地(PU)、新稻田(NP,<30 a)和老稻田(OP,> 200 a),在0~40 cm深度每隔5 cm采集分层土样,分析了土壤全磷(TP)、有效磷(Bray P)、磷素活化系数(PAC)及有机磷(Po)、无机磷(Pi)与各组分磷的深度变化,探讨了土壤pH与土壤有机质(SOM)对红壤磷素有效性的影响。研究结果表明:孙家小流域不同利用方式红壤TP含量大小依次为:老稻田>新稻田>林地>花生旱地;除林地外,花生旱地与稻田土壤TP、Bray P、Pi和Po含量随着土壤深度的增加呈显著降低趋势,且稻田土壤Po含量及其占全磷的比例显著高于林地和花生旱地。花生旱地与稻田0~20 cm土壤中极有效磷(EAP)、中等有效磷(MAP)及EAP、MAP中的无机磷与有机磷的比值均显著高于林地土壤。林地转为旱地和稻田,尤其是长期植稻可以促进土壤非有效磷(NAP)向利于作物吸收的EAP与MAP转化,因而提高土壤磷素有效性。相关分析表明,随着SOM累积量的增加,四种利用方式红壤中EAP、MAP含量均显著提高。