太白山，坐落于陕西宝鸡，是我国著名的秦岭山脉的主峰，也是我国大陆东部的第一高峰。高达3767.2米的海拔，巨大的高山落差，明显的气候差异——自然的赋予让太白山形成了独特的垂直景观。随着海拔的变化，太白山容纳了种类多样的丛林、珍禽异兽、冰川奇石等丰富的自然景观。不仅吸引了各地游客前来观光，更有佳句“山脚盛夏山岭春，山麓艳秋山顶寒，赤壁黄绿白兰紫，春夏秋冬难分辩。”广为流传。当然，巨大的气候差异和垂直景观的形成，带来的不仅仅是特色的旅游资源，更为专业领域内的研究提供了丰富的样本。依托太白山的天然差异，中国科学院地球环境研究所进行了同位素相关的调查研究。叶水氢和氧同位素的控制：跨季节和海拔的区域调查叶片水中稳定的氧（δ18O）和氢 （δ2H）同位素充当连接水文气候与植物来源有机物的桥梁，然而，目前尚不清楚水源（枝条水、土壤水和降水）或气象参数（温度、相对湿度和降水）是否对其控制。基于此，来自中国科学院地球环境研究所的研究团队调查了太白山（33.96° N，107.77° E，海拔3767m）海拔梯度δ18Oleaf和δ2Hleaf、潜在水源同位素（LI-2100 Pro全自动真空冷凝抽提系统，北京理加联合科技有限公司+Picarro L2130-i水同位素分析仪）和气象参数的季节特征。结果发现，叶片水氢和氧同位素对气象参数（降雨、温度和RH）和源水（木质水、降雨）氢和...
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2023
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黄土高原“这片广袤的土地已经被水流剥蚀得沟壑纵横、支离破碎、四分五裂，像老年人的一张粗糙的脸。”这是已故作家路遥在《平凡的世界》里对黄土高原的描述，也是三、四十年前黄土高原生态环境的真实写照，水土流失严重，荒凉贫瘠。如今经过前辈们的不懈努力，这片土地上发生了翻天覆地的变化，植被恢复与人工造林成果显著，生态环境大幅改善。现在的黄土高原“植被”与“水”已经成为这片土地上绑定的话题。生态改善的同时，人们对于此的研究也在不断深入。关于植被在这片土地的恢复过程中，如何影响到生态水文的变化？今天来了解一篇中国科学院地球环境研究所研究团队的相关论文。中国黄土高原天然草地和人工林地小流域生态水文分离——一年周期稳定同位素观测的证据陆地生态水文是地球水文循环的重要组成部分，对于其功能和相关服务的理解至关重要。土壤可调节局部到全球范围的生态水文过程。植物作为生态水文重要组成部分，在生态系统贡献了50%-90%的蒸散量。因此，研究植物和周围土壤之间水的相互作用对于深入理解生态水文过程至关重要。生态水文分离假说是同位素生态水文关注的热点问题，它涉及到两个水世界。已有许多研究在不同气候带进行了生态水文分离调查。黄土高原一直进行人工林和自然恢复，显著改变了土壤性质、植被群落、微生物群落和生态水文过程，然而植被恢复如何影响生态水文过程仍不清楚。基于此，来自中国科学院地球环境研究所的研究团队对甘肃省庆阳市南小河沟...
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2023
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水溶性有机物（WSOC）以气体和颗粒物的形式大量存在于大气中，在大气水反应和云凝结核（CCN）形成中发挥着重要的作用，对全球和区域气候变化有着重要影响。此外，某些WSOC是有毒的，它会影响人类健康。WSOC可从源中直接排放或从气态和颗粒有机质（OM）的光氧化中二次产生。目前，只进行了有限的测量来理解WSOC划分机制。结果表明，气体-颗粒物相划分取决于很多因素，例如气象参数、气体物质组成和凝结相性质。将气相WSOC（WSOCg）分配到气溶胶相（WSOCp）是大气二次有机气溶胶的主要形成路径。然而，WSOC划分过程的基本机制尚不清楚。基于此，在本文中，来自华东师范大学、上海市环境科学研究院和上海市环境监测中心的研究团队于2019年冬季在长江三角洲河口湿地生态系统野外科学观测站（31°44′N，121°13′E）同时测量了气体和颗粒物，包括NH3（Picarro G2103），有机酸（草酸、甲酸和乙酸）、无机离子（阳离子：Na+，NH4+，K+，Ca2+和Mg2+；阴离子：SO42−，NO3−和Cl−）和WSOC。为了全面理解WSOCp形成机制，作者还测量了300-550 nm WSOCp的光学吸收，同时测量了PM2.5并调查了气体-气溶胶相划分的影响因素以全面理解中国大气，尤其是严重冬季雾霾区的有机气溶胶行为。【结果】研究区主要污染物的时间变化。ALWC和pH对WS...
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2023
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中国是最大的温室蔬菜生产国，约占世界生产面积的83%。由于全年生产和大量施肥，温室蔬菜产量高，但也导致了土壤质量的恶化和严重的环境问题。近来，无土栽培系统（SCS）在温室蔬菜生产中逐渐发展起来，它可以减少甚至消除传统栽培方式的许多问题，。在SCS中，无土栽培基质，也称为无土栽培生长介质，可代替土壤固定根系系统，为植物提供水分和养分，为根区提供充足的通风。然而，由于N肥的大量输入，N2O排放较高。N2O是一种温室气体，具有温室效应，加剧全球变暖，在大气中存留时间长，可输送到平流层，导致臭氧层破坏，引起臭氧空洞。无土栽培基质已成为SCS中N2O排放的主要载体，但尚不清楚其产生和消耗的相关途径，因此亟待研究SCS无土栽培基质的N2O排放源。且无土栽培基质与土壤理化和生物性质高度不同，其具有更准确的水和养分分布，因此也有必要确定管理措施对SCS中N2O排放的影响。基于此，在本文中，来自中国农业科学研究院的一组研究团队基于稳定同位素技术结合qPCR分析在两种灌溉模式下（滴灌和潮汐灌溉）对成都市农林科学院（(103°86′E，30°71′N）温室里两种无土栽培基质（60%泥炭+20%珍珠岩+20%蛭石+少量植物纤维/商用椰壳纤维基质）进行了相关研究，共设置4种处理：滴灌+泥炭基质（PD），滴灌+椰壳基质（CD），潮汐灌溉+泥炭基质（PT）以及潮汐灌溉+椰壳基质（CT）。旨在...
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2023
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近几十年来，北极气温上升超过全球平均气温的两倍，且在2100年以前，可能会增加2-8℃。近年来野火频繁发生和蔓延，它以不同的方式干扰着生态系统，包括破坏地上和地下植物生物量以及通过改变C、N和P有效性改变土壤性质。在高纬度地区苔原火灾的频率和范围与气候条件有关，火灾事件的增加与夏季变干变暖有关。气候变化会改变北极无冰区陆地生态系统土壤和大气之间CH4，CO2和N2O的交换。大约一半的全球土壤C沉积在北极中，气候变化和野火增加会导致大量C释放到大气中，影响全球C收支，导致气候正反馈。同时也有研究表明，野火会导致排水良好的针叶林土壤中CH4吸收速率增加。然而，野火对苔原生态系统C和N循环的短期和长期影响理解匮乏，且尚不清楚野火对苔原生态系统土壤CH4，CO2和N2O通量的影响。基于此，在本文中，来自哥本哈根大学的研究团队于2017-2019年在西格陵兰岛凯凯塔苏瓦克岛(69°16′N，53°27'W)南端的Blæsedalen原位调查了环境和增温条件下实验火烧对CO2，CH4（Picarro G4301）和N2O通量的影响。作者同时收集了气温和降水数据。燃烧过程中测量和记录了2和5 cm深度的土壤温度。2017年8月，2018年7月和2019年7月采集0-5 cm土壤，分析了其总和可溶性C、N和P。分析了2017年样品的pH和C:N比。提取潮湿土壤...
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2022
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在大气、陆地、海洋和湖泊环境中均已发现了微塑料（颗粒20-1400 kg/m3。相当一部分人造塑料比水重，当其进入到水环境中时，会进入到沉积物系统中。已有研究表明，海洋沉积物中微塑料的存在会改变沉积物微生物群落组成，显著影响N循环，并会影响沉积物生物地球化学过程等。在全球气候变暖的背景下，在沉积物-水-大气界面，湖泊生态系统的物质交换更频繁，其对环境变化更敏感，因此，应该重视微塑料对淡水沉积物的影响。此外，淡水湖泊，水库及其沉积物是温室气体排放的重要来源。应注意微塑料进入淡水沉积物中时是否会影响其生态环境、温室气体排放和微生物群落。近来，微塑料研究重点已逐渐从海洋水环境转向淡水和沉积环境。然而，很少有研究关注淡水沉积环境中微塑料的影响和生态效应。基于此，在本文中，来自南开大学环境科学与工程学院的研究团队选择5~2000 μm的微塑料进行实验。将六种不同直径的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）颗粒长期（90天）暴露在淡水沉积物中，研究其对温室气体排放（利用Picarro G2508温室气体分析仪测量CO2，CH4和N2O浓度）、养分循环和微生物群落的影响。作者假设：（1）不同粒径的PET可以在不同程度上促进淡水沉积物系统温室气体排放；（2）PET可以影响微观世界的生化环境和淡水沉积物中的微生物群落；（3）不同粒径的微塑料在不同培养期发挥着作用。【结果】温室气体排放率。生化变量主成分分析图...
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2022
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陆地生态系统土壤每年释放大量二氧化碳（CO2），主要来源于凋落物和土壤C分解。养分有效性，尤其是N和P，在凋落物和土壤C分解中发挥着重要作用。一般来说，热带森林是P受限的生态系统，凋落物和土壤C分解动态对P添加响应程度大于N添加。大量研究表明，在热带森林中P添加会加速土壤C和凋落物分解，从而减少土壤C储量。但也有一些研究结果与此不同，这种不确定响应需要我们进一步详细研究以了解其潜在机制。目前，大多数研究主要集中在凋落物或土壤C分解上，鲜少进行凋落物和土壤C分解的综合实地研究。基于此，在本文中，一组研究团队通过中国广东省西南部中国科学院小良热带海岸带生态系统定位研究站（21°270′N，110°540′E）11年长期N和P添加试验，结合自然丰度C同位素（G2201-i Isotopic CO2/CH4, Picarro, Santa Clara, CA, USA）研究，以同时量化N和P添加对凋落物分解和土壤C矿化作用的影响。作者利用干燥的玉米叶片和玉米根系（两者木质素浓度不同）作为凋落物输入。将凋落物和N/P添加土壤混合以监测叶片凋落物和SOC分解。作者假设：（H1）N添加会减慢总CO2释放，P添加会加速总CO2释放；（H2）N添加会阻碍凋落物和土壤C分解，而P添加会加速凋落物和土壤C分解；（H3）玉米叶片比玉米根系分解更快。为验证假设，作者测量了总CO2通量，并...
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2022
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作为气候变化的主要驱动力，CO2是最重要的长寿命温室气体，约贡献了66%的辐射强迫。自1956年以来，在美国夏威夷的莫纳洛亚山进行了大气CO2浓度首次长期观测，在全球大气监视网（GAW）计划下，迄今为止测量已扩展到约400个站。这些站点主要位于相对偏远地区，从区域到全球尺度上捕获CO2信号，以理解碳循环及其对气候变化的影响。然而，城市化和工业化区人为排放量占全球CO2排放量的70%以上。为扩大温室气体观测网，准确估算CO2通量，在GAW计划框架下，中国建立了8个国家温室气体监测站，并同时安装了大量城市站点，服务于碳中和战略和国内省际碳交易市场。长江三角洲地区是中国经济最发达、城市化最密集的地区，人为CO2排放受到高度的关注。基于此，在本文中，来自浙江工业大学环境学院的一组研究团队以长江三角洲典型城市杭州为研究对象，于2016.3.27-2020.12.31年对其大气CO2摩尔分数（Picarro G2301CO2、CH4和H2O分析仪）进行了观测。还介绍并比较了邻近的世界气象组织/全球大气监视网(WMO/GAW)计划站点（临安，LAN）的CO2摩尔分数（Picarro G2401 CO、CO2、CH4和H2O分析仪）。同时分析了时间变化、季节变化和COVID-19流行病的影响。【结果】在杭州（上图）和临安（下图）站观测到的每小时CO2摩尔分数。（a）四个季节大气CO2摩尔分数的日变...
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2022
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