太白山，坐落于陜西寶雞，是我國著名的秦嶺山脈的主峰，也是我國大陸東部的第一高峰。高達3767.2米的海拔，巨大的高山落差，明顯的氣候差異——自然的賦予讓太白山形成了獨特的垂直景觀。隨著海拔的變化，太白山容納了種類多樣的叢林、珍禽異獸、冰川奇石等豐富的自然景觀。不僅吸引了各地游客前來觀光，更有佳句“山腳盛夏山嶺春，山麓艷秋山頂寒，赤壁黃綠白蘭紫，春夏秋冬難分辯。”廣為流傳。當然，巨大的氣候差異和垂直景觀的形成，帶來的不僅僅是特色的旅游資源，更為專業領域內的研究提供了豐富的樣本。依托太白山的天然差異，中國科學院地球環境研究所進行了同位素相關的調查研究。葉水氫和氧同位素的控制：跨季節和海拔的區域調查葉片水中穩定的氧（δ18O）和氫 （δ2H）同位素充當連接水文氣候與植物來源有機物的橋梁，然而，目前尚不清楚水源（枝條水、土壤水和降水）或氣象參數（溫度、相對濕度和降水）是否對其控制。基于此，來自中國科學院地球環境研究所的研究團隊調查了太白山（33.96° N，107.77° E，海拔3767m）海拔梯度δ18Oleaf和δ2Hleaf、潛在水源同位素（LI-2100 Pro全自動真空冷凝抽提系統，北京理加聯合科技有限公司+Picarro L2130-i水同位素分析儀）和氣象參數的季節特征。結果發現，葉片水氫和氧同位素對氣象參數（降雨、溫度和RH）和源水（木質水、降雨）氫和...
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2023
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黃土高原“這片廣袤的土地已經被水流剝蝕得溝壑縱橫、支離破碎、四分五裂，像老年人的一張粗糙的臉。”這是已故作家路遙在《平凡的世界》里對黃土高原的描述，也是三、四十年前黃土高原生態環境的真實寫照，水土流失嚴重，荒涼貧瘠。如今經過前輩們的不懈努力，這片土地上發生了翻天覆地的變化，植被恢復與人工造林成果顯著，生態環境大幅改善。現在的黃土高原“植被”與“水”已經成為這片土地上綁定的話題。生態改善的同時，人們對于此的研究也在不斷深入。關于植被在這片土地的恢復過程中，如何影響到生態水文的變化？今天來了解一篇中國科學院地球環境研究所研究團隊的相關論文。中國黃土高原天然草地和人工林地小流域生態水文分離——一年周期穩定同位素觀測的證據陸地生態水文是地球水文循環的重要組成部分，對于其功能和相關服務的理解至關重要。土壤可調節局部到全球范圍的生態水文過程。植物作為生態水文重要組成部分，在生態系統貢獻了50%-90%的蒸散量。因此，研究植物和周圍土壤之間水的相互作用對于深入理解生態水文過程至關重要。生態水文分離假說是同位素生態水文關注的熱點問題，它涉及到兩個水世界。已有許多研究在不同氣候帶進行了生態水文分離調查。黃土高原一直進行人工林和自然恢復，顯著改變了土壤性質、植被群落、微生物群落和生態水文過程，然而植被恢復如何影響生態水文過程仍不清楚。基于此，來自中國科學院地球環境研究所的研究團隊對甘肅省慶陽市南小河溝...
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2023
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水溶性有機物（WSOC）以氣體和顆粒物的形式大量存在于大氣中，在大氣水反應和云凝結核（CCN）形成中發揮著重要的作用，對全球和區域氣候變化有著重要影響。此外，某些WSOC是有毒的，它會影響人類健康。WSOC可從源中直接排放或從氣態和顆粒有機質（OM）的光氧化中二次產生。目前，只進行了有限的測量來理解WSOC劃分機制。結果表明，氣體-顆粒物相劃分取決于很多因素，例如氣象參數、氣體物質組成和凝結相性質。將氣相WSOC（WSOCg）分配到氣溶膠相（WSOCp）是大氣二次有機氣溶膠的主要形成路徑。然而，WSOC劃分過程的基本機制尚不清楚。基于此，在本文中，來自華東師范大學、上海市環境科學研究院和上海市環境監測中心的研究團隊于2019年冬季在長江三角洲河口濕地生態系統野外科學觀測站（31°44′N，121°13′E）同時測量了氣體和顆粒物，包括NH3（Picarro G2103），有機酸（草酸、甲酸和乙酸）、無機離子（陽離子：Na+，NH4+，K+，Ca2+和Mg2+；陰離子：SO42?，NO3?和Cl?）和WSOC。為了全面理解WSOCp形成機制，作者還測量了300-550 nm WSOCp的光學吸收，同時測量了PM2.5并調查了氣體-氣溶膠相劃分的影響因素以全面理解中國大氣，尤其是嚴重冬季霧霾區的有機氣溶膠行為。【結果】研究區主要污染物的時間變化。ALWC和pH對WS...
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2023
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中國是最大的溫室蔬菜生產國，約占世界生產面積的83%。由于全年生產和大量施肥，溫室蔬菜產量高，但也導致了土壤質量的惡化和嚴重的環境問題。近來，無土栽培系統（SCS）在溫室蔬菜生產中逐漸發展起來，它可以減少甚至消除傳統栽培方式的許多問題，。在SCS中，無土栽培基質，也稱為無土栽培生長介質，可代替土壤固定根系系統，為植物提供水分和養分，為根區提供充足的通風。然而，由于N肥的大量輸入，N2O排放較高。N2O是一種溫室氣體，具有溫室效應，加劇全球變暖，在大氣中存留時間長，可輸送到平流層，導致臭氧層破壞，引起臭氧空洞。無土栽培基質已成為SCS中N2O排放的主要載體，但尚不清楚其產生和消耗的相關途徑，因此亟待研究SCS無土栽培基質的N2O排放源。且無土栽培基質與土壤理化和生物性質高度不同，其具有更準確的水和養分分布，因此也有必要確定管理措施對SCS中N2O排放的影響。基于此，在本文中，來自中國農業科學研究院的一組研究團隊基于穩定同位素技術結合qPCR分析在兩種灌溉模式下（滴灌和潮汐灌溉）對成都市農林科學院（(103°86′E，30°71′N）溫室里兩種無土栽培基質（60%泥炭+20%珍珠巖+20%蛭石+少量植物纖維/商用椰殼纖維基質）進行了相關研究，共設置4種處理：滴灌+泥炭基質（PD），滴灌+椰殼基質（CD），潮汐灌溉+泥炭基質（PT）以及潮汐灌溉+椰殼基質（CT）。旨在...
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2023
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近幾十年來，北極氣溫上升超過全球平均氣溫的兩倍，且在2100年以前，可能會增加2-8℃。近年來野火頻繁發生和蔓延，它以不同的方式干擾著生態系統，包括破壞地上和地下植物生物量以及通過改變C、N和P有效性改變土壤性質。在高緯度地區苔原火災的頻率和范圍與氣候條件有關，火災事件的增加與夏季變干變暖有關。氣候變化會改變北極無冰區陸地生態系統土壤和大氣之間CH4，CO2和N2O的交換。大約一半的全球土壤C沉積在北極中，氣候變化和野火增加會導致大量C釋放到大氣中，影響全球C收支，導致氣候正反饋。同時也有研究表明，野火會導致排水良好的針葉林土壤中CH4吸收速率增加。然而，野火對苔原生態系統C和N循環的短期和長期影響理解匱乏，且尚不清楚野火對苔原生態系統土壤CH4，CO2和N2O通量的影響。基于此，在本文中，來自哥本哈根大學的研究團隊于2017-2019年在西格陵蘭島凱凱塔蘇瓦克島(69°16′N，53°27'W)南端的Blæsedalen原位調查了環境和增溫條件下實驗火燒對CO2，CH4（Picarro G4301）和N2O通量的影響。作者同時收集了氣溫和降水數據。燃燒過程中測量和記錄了2和5 cm深度的土壤溫度。2017年8月，2018年7月和2019年7月采集0-5 cm土壤，分析了其總和可溶性C、N和P。分析了2017年樣品的pH和C:N比。提取潮濕土壤...
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2022
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在大氣、陸地、海洋和湖泊環境中均已發現了微塑料（顆粒20-1400 kg/m3。相當一部分人造塑料比水重，當其進入到水環境中時，會進入到沉積物系統中。已有研究表明，海洋沉積物中微塑料的存在會改變沉積物微生物群落組成，顯著影響N循環，并會影響沉積物生物地球化學過程等。在全球氣候變暖的背景下，在沉積物-水-大氣界面，湖泊生態系統的物質交換更頻繁，其對環境變化更敏感，因此，應該重視微塑料對淡水沉積物的影響。此外，淡水湖泊，水庫及其沉積物是溫室氣體排放的重要來源。應注意微塑料進入淡水沉積物中時是否會影響其生態環境、溫室氣體排放和微生物群落。近來，微塑料研究重點已逐漸從海洋水環境轉向淡水和沉積環境。然而，很少有研究關注淡水沉積環境中微塑料的影響和生態效應。基于此，在本文中，來自南開大學環境科學與工程學院的研究團隊選擇5~2000 μm的微塑料進行實驗。將六種不同直徑的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）顆粒長期（90天）暴露在淡水沉積物中，研究其對溫室氣體排放（利用Picarro G2508溫室氣體分析儀測量CO2，CH4和N2O濃度）、養分循環和微生物群落的影響。作者假設：（1）不同粒徑的PET可以在不同程度上促進淡水沉積物系統溫室氣體排放；（2）PET可以影響微觀世界的生化環境和淡水沉積物中的微生物群落；（3）不同粒徑的微塑料在不同培養期發揮著作用。【結果】溫室氣體排放率。生化變量主成分分析圖...
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2022
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陸地生態系統土壤每年釋放大量二氧化碳（CO2），主要來源于凋落物和土壤C分解。養分有效性，尤其是N和P，在凋落物和土壤C分解中發揮著重要作用。一般來說，熱帶森林是P受限的生態系統，凋落物和土壤C分解動態對P添加響應程度大于N添加。大量研究表明，在熱帶森林中P添加會加速土壤C和凋落物分解，從而減少土壤C儲量。但也有一些研究結果與此不同，這種不確定響應需要我們進一步詳細研究以了解其潛在機制。目前，大多數研究主要集中在凋落物或土壤C分解上，鮮少進行凋落物和土壤C分解的綜合實地研究。基于此，在本文中，一組研究團隊通過中國廣東省西南部中國科學院小良熱帶海岸帶生態系統定位研究站（21°270′N，110°540′E）11年長期N和P添加試驗，結合自然豐度C同位素（G2201-i Isotopic CO2/CH4, Picarro, Santa Clara, CA, USA）研究，以同時量化N和P添加對凋落物分解和土壤C礦化作用的影響。作者利用干燥的玉米葉片和玉米根系（兩者木質素濃度不同）作為凋落物輸入。將凋落物和N/P添加土壤混合以監測葉片凋落物和SOC分解。作者假設：（H1）N添加會減慢總CO2釋放，P添加會加速總CO2釋放；（H2）N添加會阻礙凋落物和土壤C分解，而P添加會加速凋落物和土壤C分解；（H3）玉米葉片比玉米根系分解更快。為驗證假設，作者測量了總CO2通量，并...
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2022
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作為氣候變化的主要驅動力，CO2是最重要的長壽命溫室氣體，約貢獻了66%的輻射強迫。自1956年以來，在美國夏威夷的莫納洛亞山進行了大氣CO2濃度首次長期觀測，在全球大氣監視網（GAW）計劃下，迄今為止測量已擴展到約400個站。這些站點主要位于相對偏遠地區，從區域到全球尺度上捕獲CO2信號，以理解碳循環及其對氣候變化的影響。然而，城市化和工業化區人為排放量占全球CO2排放量的70%以上。為擴大溫室氣體觀測網，準確估算CO2通量，在GAW計劃框架下，中國建立了8個國家溫室氣體監測站，并同時安裝了大量城市站點，服務于碳中和戰略和國內省際碳交易市場。長江三角洲地區是中國經濟最發達、城市化最密集的地區，人為CO2排放受到高度的關注。基于此，在本文中，來自浙江工業大學環境學院的一組研究團隊以長江三角洲典型城市杭州為研究對象，于2016.3.27-2020.12.31年對其大氣CO2摩爾分數（Picarro G2301CO2、CH4和H2O分析儀）進行了觀測。還介紹并比較了鄰近的世界氣象組織/全球大氣監視網(WMO/GAW)計劃站點（臨安，LAN）的CO2摩爾分數（Picarro G2401 CO、CO2、CH4和H2O分析儀）。同時分析了時間變化、季節變化和COVID-19流行病的影響。【結果】在杭州（上圖）和臨安（下圖）站觀測到的每小時CO2摩爾分數。（a）四個季節大氣CO2摩爾分數的日變...
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2022
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