土壤氮转化过程对环境的适应性

土壤氮转化过程对环境的适应性蔡祖聪土壤与农业可持续发展国家重点实验室；中国科学院南京土壤研究所；江苏南京市北京东路71号；210008施用氮肥是提高作物产量、保证粮食安全必不可少的措施。从1995年到2005年的十年间，世界化肥氮生产量从100百万吨增加到121百万吨(Gallowayetal.,2008)。如同人类大量利用矿质能源、开垦土地等造成大气CO2浓度持续升高，引发全球变暖的环境问题那样，氮肥施用量的持续增加导致的环境问题也已经成为全球性的问题。氮是植物的必需元素。对于非豆科植物，主要依靠吸收土壤中的氮作为维持生理活动、合成氨基酸和蛋白质。但是，可以被非豆科植物吸收利用的活性氮（Nr）并不是土壤的原始成分，它是在土壤发育过程逐渐积累起来的。有机氮是土壤积累的活性氮的最主要形态，一般占土壤氮的95%以上。土壤保持有机氮的能力远远于大保持无机氮的能力。由于植物一般只能吸收利用土壤中的无机氮，所以，有机氮只有通过矿化转化成为无机氮以后才能被植物吸收。土壤保持不同形态的无机氮（主要为铵态氮和硝态氮）的能力受环境条件，特别是水分条件的影响。为了将无机氮保持在土壤中，在不同的环境条件下，土壤通过调节氮在不同形态之间的转化速率，将无机氮保持在可被土壤保持的形态。但是，人类活动极大地干扰了土壤保持无机氮的策略，使土壤保持无机氮的能力下降，向环境扩散增加。所以，人类活动导致的环境氮污染，不仅是由于活性氮消耗量增加，而且也是由于人类活动对土壤保氮策略的干扰。前者已经受到高度的关注，但对后者的研究还极其有限。ClimateChangeAdaptationforConservationofFreshwaterEcosystemsJamiePITTOCKWWFResearchAssociate;FennerSchoolforEnvironment&Society,AustralianNationalUniversity;JamesPittockConsultingFreshwaterecosystemsareatthecentreofthecrisisinbiodiversityloss,forreasonsthatmostlyexcludeclimatechange.Forinstance,the2005MillenniumEcosystemAssessmentdescribefreshwater:zEcosystemsashavingthe“highestproportionofspeciesthreatenedwithextinction”;zWateruse“isnowwellbeyondlevelsthatcanbesustainedevenatcurrentdemands”;andzBeingecosystemswhere“importantgapsinthedistributionofprotectedareasremain.”Ourgovernmentshavemademanymultilateralagreementsforabetterworldthatimpactonfreshwaterandtobeachievedrequiremajorchangesinwatermanagement.Thesepromisesareto:zPrevent“dangerous”climatechange(UNFrameworkConventiononClimateChange);z“Significantlyreducetherateoflossofbiodiversityby2010”(WorldSummitonSustainableDevelopment&ConventiononBiologicalDiversity);zHalvethenumberofpeoplewithoutadequateaccesstowater,sanitation,foodandenergyby2015(UNMillenniumDevelopmentGoals&WorldSummitonSustainableDevelopment);zNational“IntegratedWaterResourcesManagement”Plans(commenced)by2005(WorldSummitonSustainableDevelopment).土壤有机碳转化及其环境效应丁维新中国科学院南京土壤研究所；江苏南京市北京东路71号；210008摘要：土壤有机碳的转化和固定是全球碳循环的重要组成部分和关键节点之一。对封丘潮土研究结果表明，土壤呼吸存在着明显的季节性变化，这种季节性变化主要受土壤水分和温度影响，潮土呼吸最佳水分含量在70%WFPS左右，过高的水分含量将抑制CO2产生和排放。温度对土壤呼吸的影响比水分更加明显，可以解释44-57%的季节性变化。土壤呼吸的温度效应系数（Q10），裸地土壤为1.90-2.12，种植玉米的土壤为2.33-3.04，而根际呼吸达到3.63-8.35，根际呼吸对温度的响应强于土壤基础呼吸。氮肥施用既可以促进也可以抑制土壤呼吸，可能取决于土壤潜在氮素供应能力。当土壤有机碳分解释放的氮素能够基本满足作物生长需要时，氮肥可以抑制土壤呼吸；相反当土壤氮素供应能力较低时，氮肥施用将提高土壤呼吸。但是在这两种情况下，氮肥施用究竟如何影响土壤基础呼吸和土壤碳平衡，有待进一步明确。外源有机物质进入土壤后遭受微生物等的分解，最终以CO2的形式返回到大气中，从现有研究发现来看，土壤有机碳的可分解性主要取决于与无机组分的结合和受保护程度，而不是有机物的结构。土壤矿物的多寡可能决定了土壤固定有机碳的潜力和可分解性。关键词：土壤呼吸，温度效应系数，有机碳转化，矿物中国区域气候变化研究中的若干进展和问题任国玉中国气象局气候研究开放试验室；北京；100081摘要：总结了过去10年中国区域气候变化研究所获得的主要成果，指出了一些关键的科学问题。尽管中国的气候变化在某些方面与全球气候变化表现出显著的不同，但总的趋势还是基本一致的。在全球变暖的大背景下，过去100年中国年平均气温总体来说显著升高了。过去50-100年中国降水的变化不很明显，但也可以看出自1956年以来呈微弱的上升趋势。过去20年中国东部地区的空间降水型式发生了显著的变化，表现为北干南湿型，即北方降水减少，南方降水增多。在一些地区极端天气和气候事件的频率和强度也发生了显著的变化。一些研究表明，CO2浓度的增加是造成气候变暖的罪魁祸首。利用全球和区域气候模式对21世纪气候变化趋势预估研究表明，在未来20-100年间，中国大部分地区地表气温还会继续升高，降水也会有所增加。然而，气候变化研究领域还有很多关键问题存在很大的不确定性，需要在未来的研究中认真对待。这些不确定性包括：气候序列的非均一性问题、地表气温序列中城市化的影响、高分辨率古气候代用资料的短缺、对很多区域气候过程及其反馈过程认识不足，用于气候变化检测的气候模式还很不成熟。关键词：气候变化；温度；降水；蒸发；中国；东亚长江流域气候变化、水资源与旱涝姜彤中国科学院南京地理与湖泊研究所；江苏南京市北京东路73号；210008长江发源于青藏高原唐古拉山脉主峰各拉丹冬雪山西南侧（北纬33°28′，东经91°08′），横贯东西，跨越我国大陆三大阶梯，地势西高东低。流域内最高峰位于四川西部的贡嘎山，高程7556m，最低为上海的吴淞零点。流域范围涉及19个省（市、自治区）。干流流经青、藏、川、渝、滇、鄂、湘、赣、皖、苏、沪等11个省、市、自治区，在崇明岛以东注入东海(图1)。支流还流过甘、陕、黔、豫、浙、桂、闽、粤等8个省境内，东西横贯3000km，南北纵跨约1100km。长江全长6300km，流域面积180万km2，平均入海年径流量为9900亿m3。按长度和径流仅次于亚马逊河和刚果河，位居世界第三位。长江干流从江源至湖北省宜昌为上游，长约4500km，流域面积100万km2。河道经过高原山区和盆地，金沙江和三峡河段多高山深峡，水流湍急。主要支流有雅砻江、岷江、嘉陵江、乌江等。宜昌至江西省湖口为中游，长938km，流域面积68万km2，其中枝城至城陵矾河段习称荆江，荆江河道婉蜒曲折，又有“九曲回肠”之称。主要支流有汉江、清江、洞庭“四水”（湘、资、沅、澧）、鄱阳“五水”（赣、抚、信、饶、修）等。湖口以下至长江口为下游，长835km，流域面积13万km2。安徽省大通以下受海潮影响，水势和缓[1]。长江流域横跨我国西南、华中和华东三大经济区，是我国人口稠密，交通发达，经济发展水平高的地区。在1990年底，流域总人口3.92亿，占全国人口的34.3%，GDP和粮食产量分别占到全国的32%和33%；而在2000年底，流域总人口4.78亿，占全国人口的37.8%，GDP和粮食产量占到全国的42.1%和39%，各项指标的增长速度都超过了全国平均水平。但因受到地理位置，自然条件，开发历史等诸多因素的影响，流域内部存在明显的地域差异，发展很不平衡，而且差距有进一步扩大的趋势，所占面积比例分别为55%：38%：7%的上游、中游和下游的GDP比例在1991年时为17%：37%：46%，而在2000年时已经达到15%：34%：51%[2]。近年，随着人口的增长和不合理的开发，人地矛盾日益尖锐，出现了水土流失，湿地萎缩，生态环境恶化等不良结果，导致洪水灾害的频繁发生。而长江洪灾加剧主要与全球变暖，水循环加快引发的长江流域气候、水文特征的巨大变化息息相关。长江源区气候变化对高寒草地生态系统的影响王根绪中国科学院成都山地灾害与环境研究所，四川省成都市人民南路四段九号；610041摘要：过去50年来，长江源区气温升高明显，升温率平均达到0.21℃/10a，但降水量没有明显变化，地表热源强度显著增强。冻土活动层普遍增厚，冻土地温升高。在气候及其影响下的冻土环境变化驱动下，长江源区高寒生态系统空间分布格局变化十分剧烈，表现在：高覆盖草甸(覆盖度大于70％）面积减少13.5％，低覆盖面积增加了12.6%；覆盖高寒草原面积减少3.6%，低覆盖草原面积增加0.73%；沼泽湿地面积减少28.9%，湖泊面积减少了8.6%。同时，沙漠化土地分布面积增加11.3%。利用综合生态指标评估的重度退化高寒草甸和高寒草原面积分别占总高寒草甸和高寒草原面积的39％和47.5％。高寒生态系统退化是气候与冻土变化共同作用的结果，并显著改变土壤环境，加剧冻土退化，形成恶性循环机制。关键词：高寒生态系统，冻土环境，气候变化，响应机制，长江源区InternationalLessonsonWetlandsConservationJamiePITTOCKWWFResearchAssociate;FennerSchoolforEnvironment&Society,AustralianNationalUniversity;JamesPittockConsultingAbstract:ThispresentationwilloutlinesomelessonsfromWWF’sworkgloballytopromoteconservationoffreshwaterecosystems.WWF-theglobalconservationorganisation-from1999-2007setitselfthetargetofinstigatingthedesignationandbettermanagementofover100millionhectaresofwetlandsglobally.Intheperiodconcernednearly84millionhectaresin291wetlandshavebeenreservedin46countriesfollowingWWFinterventions,mostlyundertheRamsarConventiononWetlands.Thispaperwi