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溶解有机质N/C比值的分布格局及其对湖泊增温和营养富集的响应

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湖泊科学 2025年第1期37卷 97-111页

作者：陈铭胡盎韩磊王建军湖南农业大学资源学院长沙410128 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与流域水安全重点实验室南京211135

溶解有机质(DOM)是水生生态系统的重要能量和营养源,其N/C等元素化学计量学能够反映湖泊沉积物营养物质来源,相关研究有助于揭示全球变暖和水体富营养化的影响机制。本研究聚焦高分辨率质谱技术所获DOM的N/C比值,通过Meta分析从宏观角... 详细信息

溶解有机质(DOM)是水生生态系统的重要能量和营养源,其N/C等元素化学计量学能够反映湖泊沉积物营养物质来源,相关研究有助于揭示全球变暖和水体富营养化的影响机制。本研究聚焦高分辨率质谱技术所获DOM的N/C比值,通过Meta分析从宏观角度考察全球湖泊、河流、海洋和泥炭地等多生境N/C比值的全球分布情况。结果表明,河流水体、沉积物和污水等生境的N/C均值(分别为0.050±0.062、0.050±0.014和0.083±0.084)均显著高于泥炭地(0.026±0.037);水体N/C比值主要受海拔(即温度)、pH、氨氮和溶解有机碳等显著影响,而泥炭地等陆地N/C比值主要受pH、总溶解有机氮和溶解有机碳的影响。进一步,依托云南老君山海拔梯度开展模拟温度变化和营养富集的微宇宙实验定量解析其影响机制,并根据沉积物DOM分子转换数将总分子划分为高活性和低活性两类,探究总分子及其两类组分的N/C比值对温度和营养富集的响应规律。溶解有机质N/C均值为0.112±0.020,其中高活性分子(0.119±0.017)显著高于低活性分子(0.109±0.034)。总分子N/C比值主要受亚硝酸盐和硝酸盐等营养盐的影响,相对总贡献率为63.43%;高活性分子N/C比值主要受营养盐和能量供应(比如溶解有机碳、总有机碳和叶绿素a等)的影响,而低活性分子N/C比值主要受营养盐的影响。结构方程模型分析表明,营养富集对总分子N/C比值的影响高于温度,主要通过能量供应和营养盐的间接作用而产生影响;对于高活性分子,营养盐主要通过能量供应的间接作用影响N/C比值;而对于低活性分子,主要通过营养盐发挥直接作用。本研究结果首次探讨了全球不同生境N/C比值的分布格局,揭示了沉积物溶解有机质N/C比值对全球变暖和营养富集的响应规律和机制,为更好理解和预测未来全球变化背景下溶解有机碳稳定性提供科学参考。

关键词：溶解有机质氮碳比湖泊沉积物全球变暖富营养化

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不同土地利用方式对土壤细菌群落结构和构建过程的影响

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土壤 2025年

作者：胡天龙刘红涛张燕辉王慧蔺兴武谢祖彬土壤与农业可持续发展重点实验室(中国科学院) 中国科学院大学

从中国西南和东部地区采集14个水稻土及相邻林地土壤样本，采用16s rDNA高通量测序方法对细菌群落信息进行了测定和分析，探究了长期稻田和林地利用方式下土壤细菌群落结构及构建过程的差异。结果表明：稻田细菌丰富度显著高于林地，细... 详细信息

从中国西南和东部地区采集14个水稻土及相邻林地土壤样本，采用16s rDNA高通量测序方法对细菌群落信息进行了测定和分析，探究了长期稻田和林地利用方式下土壤细菌群落结构及构建过程的差异。结果表明：稻田细菌丰富度显著高于林地，细菌群落组成和潜在功能也有显著差异。稻田绿弯菌门、硝化螺旋菌门和δ变形菌纲的相对丰度显著高于林地，而酸杆菌门、浮霉菌门、放线菌门和α变形菌纲的相对丰度则显著低于林地。稻田富集了更多光合作用、反硝化作用和生物固氮作用功能基因。稻田细菌主要受pH、有机质含量和年均降水量的影响，而林地细菌主要受pH和海拔的影响。稻田和林地细菌群落均由确定性过程主导(分别为62%和68%)，特别是异质选择的影响(均为60%)，但林地异质选择的强度更大，群落变异也更显著。细菌群落共现网络的连接数会随异质选择强度的增加而增加，在相同异质选择强度下，林地共现网络较稻田有着更多的连接数。综上可见，土地利用方式不仅会影响细菌群落结构，也会影响其潜在功能及构建过程，林地细菌可能具有更强的微生物交互作用，而稻田可能会有更快的氮周转速率。

关键词：土地利用方式稻田林地细菌群落构建过程共现网络

颗粒物沉降影响下草/藻型湖区沉积物一水界面氮交换特征及机制

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湖泊科学 2025年第1期37卷 76-88页

作者：韩汶轩陈秋羽何煦谭立贤刘成张雷中国科学院南京地理与湖泊所湖泊与环境国家重点实验室南京211135 中国科学院大学北京100049 广西大学资源环境与材料学院南宁530004

富营养化湖泊水体中颗粒物的不断富集和沉降加剧了沉积物内源负荷。本文以太湖典型草、藻型湖区为研究对象,开展了为期一年的野外月度调查,分析了两种湖区水样、颗粒物和沉积物中各形态氮含量、赋存形式及其沉积物水界面交换特征,研究... 详细信息

富营养化湖泊水体中颗粒物的不断富集和沉降加剧了沉积物内源负荷。本文以太湖典型草、藻型湖区为研究对象,开展了为期一年的野外月度调查,分析了两种湖区水样、颗粒物和沉积物中各形态氮含量、赋存形式及其沉积物水界面交换特征,研究了颗粒物沉降对草、藻型湖区沉积物水界面氮赋存形态转变及迁移的影响。结果表明,草、藻型湖区水体总氮(TN)浓度年变化范围分别为0.50~1.51 mg/L(均值为(0.97±0.23)mg/L)和1.77~6.12 mg/L(均值为(3.67±1.36)mg/L),藻型湖区水体各形态氮浓度普遍高于草型湖区,且季节性变化更加显著。草、藻型湖区悬浮颗粒物中TN含量年均值分别为(6998.48±1413.87)和(5162.63±2205.13)mg/kg,沉积物TN平均含量分别为(4219.75±216.62)和(3187.88±103.07)mg/kg,呈现草型湖区显著高于藻型湖区、悬浮颗粒物显著高于沉积物的特征。氨氮(NH 3-N)是两个湖区悬浮颗粒物和沉积物中有效态氮的主要赋存形式,藻型湖区沉积物中NH 3-N的释放主要集中在夏季,而草型湖区则以夏、秋季为主。有效态氮高度富集的颗粒物不断沉降是造成沉积物中氮含量改变的重要原因,且藻型湖区有效态氮所占比例(5.17%)在藻类水华季节高于草型湖区(4.34%)。草型系统向藻型系统的转变可能会升高水体颗粒物浓度并加剧沉积物颗粒再悬浮过程,颗粒物沉降和再悬浮交替加剧了沉积物水界面处氮的交换过程,在未来的湖泊内源氮管理中应更加重视颗粒物的作用。

关键词：太湖草型湖区藻型湖区悬浮颗粒物内源氮负荷

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卡罗琳板块在穆绍海沟的拓展型俯冲起始

中国科学:地球科学 2025年第1期 255-271页

作者：李春峰邓永康吴涛董冬冬张国良张佳政刘宇涛李亚清唐富贵章露露浙江大学海洋科学系崂山实验室海洋矿产资源实验室中国科学院海洋研究所中国科学院海洋地质与环境重点实验室中国科学院南海海洋研究所中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室中国科学院软件研究所综合信息系统科技重点实验室

穆绍海沟获得的新地震成像证实,海洋板块边界的水平压缩作用在年轻且较弱的海洋板块内部可诱发形成海沟,并且年轻板块诞生后不久就开始向古老板块之下俯冲.虽然板块边界两侧存在显著的年龄差异和先存薄弱带,但在水平挤压和垂直重力牵引... 详细信息

穆绍海沟获得的新地震成像证实,海洋板块边界的水平压缩作用在年轻且较弱的海洋板块内部可诱发形成海沟,并且年轻板块诞生后不久就开始向古老板块之下俯冲.虽然板块边界两侧存在显著的年龄差异和先存薄弱带,但在水平挤压和垂直重力牵引的共同作用下,中生代太平洋板块依然难以挠曲.在经过长时间的海沟迁移之后,或经历初始挤压过渡到海沟俯冲发育的漫长过程之后,穆绍海沟北端的卡罗琳海板块才逐渐开始挠曲.两条平行地震剖面中,显著不同的海沟变形和沉积增生现象表明了穆绍海沟的俯冲迁移或显著的沿海沟的纵向不连续性,这可以用卡罗琳板块的逆时针旋转来解释从俯冲到非俯冲的快速转变.在俯冲启动前,微小的增生楔可能就已经形成,这表明穆绍海沟已经经历了强烈的压缩和隆起.目前穆绍海沟的地震活动相对平静,并且其东侧的莱拉海槽显示出伸展松弛,表明目前卡罗琳板块的旋转已经停止.

关键词：穆绍海沟俯冲起始地震反射卡罗琳板块

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松嫩平原盐碱地研究进展

生态学杂志 2025年

作者：周道玮胡娟李强黄迎新中国科学院东北地理与农业生态研究所吉林省草地畜牧重点实验室

为推进松嫩平原盐碱地改良利用，归纳总结了松嫩平原盐碱地研究成果，梳理了改良利用措施，提出了未来需要研究的问题。松嫩平原盐碱地始成于一万年前，近一千年间加剧发展；引水洗盐改良盐碱地栽植水稻发展水田、覆沙及埋秸改良盐碱地... 详细信息

为推进松嫩平原盐碱地改良利用，归纳总结了松嫩平原盐碱地研究成果，梳理了改良利用措施，提出了未来需要研究的问题。松嫩平原盐碱地始成于一万年前，近一千年间加剧发展；引水洗盐改良盐碱地栽植水稻发展水田、覆沙及埋秸改良盐碱地发展旱田为可行有效的松嫩平原盐碱地改良技术。本文建立了盐碱地改良的成本-收益模型，提出了针对盐碱地形成原因的改良策略。基于改良利用，松嫩平原盐碱地制约作用的盐离子、盐碱地分级及其标准需要深化研究。

关键词：松嫩平原盐碱地改良盐碱地分级

青藏高原高寒草甸不同退化阶段植物氮利用速率变化

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草业学报 2025年第2期 16-26页

作者：霍佳娟宋明华中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室中国科学院大学

氮（N）是植物生长繁殖的必需元素，以多种形式存在于生态系统中。高寒草甸位置特殊，气候严酷，土壤有效氮匮乏。过度放牧引起草甸发生退化演替，土壤速效养分流失严重，导致植物的氮素利用模式发生改变。以青海省黄南州泽库县高寒草... 详细信息

氮（N）是植物生长繁殖的必需元素，以多种形式存在于生态系统中。高寒草甸位置特殊，气候严酷，土壤有效氮匮乏。过度放牧引起草甸发生退化演替，土壤速效养分流失严重，导致植物的氮素利用模式发生改变。以青海省黄南州泽库县高寒草甸为研究对象，选取轻度、中度、重度退化、侵蚀、严重侵蚀以及黑土滩6个退化阶段，利用稳定性同位素15N示踪的方法量化小嵩草对铵态氮（NH4+-N）和硝态氮（NO3--N）吸收速率沿不同退化阶段的变化，以及草甸退化后期多度较高物种：小嵩草、橐吾、香薷对无机氮利用的差异。结果表明：沿退化序列，小嵩草对总无机氮的吸收速率呈波动下降趋势，其中对NH4+-N的吸收速率同总无机氮的吸收速率变化趋势一致，对NO3--N的吸收速率呈波动上升趋势。除侵蚀和黑土滩阶段外，小嵩草对NH4+-N的吸收速率均为地下器官显著高于地上器官；除重度退化和黑土滩阶段外，其他阶段小嵩草对NO3--N的吸收速率均为地下器官显著高于地上器官。退化后期，小嵩草在嵩草占优势斑块和杂草占优势斑块中对NO3--N吸收方式无显著差异，而其在杂草占优势的斑块中对NH4+-N的吸收速率显著高于嵩草占优势的斑块。杂草斑块中的优势植物橐吾和香薷对NH4+-N和NO3--N吸收方式差异显著，橐吾对NH4+-N的吸收速率显著高于NO3--N，而香薷对二者的吸收速率无显著差异。综上，在高寒草甸不同退化阶段，植物物种采用不同的无机氮获取策略适应土壤养分状况，维持自身生存。深入认识草地不同退化阶段植物对土壤无机氮素的吸收利用能够深入理解物种共存机制，进而指导退化草地的合理恢复。

关键词：高寒草甸退化序列无机氮的不同化学形态氮吸收速率 15N示踪技术

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基于层次分析法和熵权法的微灌过滤器模糊综合评价

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节水灌溉 2025年

作者：仵峰高兴杰宰松梅刘伟业黄静聂敏敏华北水利水电大学水资源学院河南省节水农业重点实验室华北水利水电大学水利学院

为了综合评价微灌过滤器的性能并实现优选，提出了一种基于层次分析法-熵权法的微灌过滤器模糊综合评价模型。从过滤器的额定性能、工作性能、过滤水质性能和价格4个层面选取了11个评价指标，构建了分层次的评价指标体系。分别采用层次... 详细信息

为了综合评价微灌过滤器的性能并实现优选，提出了一种基于层次分析法-熵权法的微灌过滤器模糊综合评价模型。从过滤器的额定性能、工作性能、过滤水质性能和价格4个层面选取了11个评价指标，构建了分层次的评价指标体系。分别采用层次分析法和熵权法，以主、客观组合赋权的方式确定指标权重，运用模糊综合评价法，得到各种微灌过滤器的评级。以4种常见的单体微灌过滤器和2种组合过滤器为例，运用构建的模型进行综合评价。结果表明，在常见灌溉水质与过滤流量20 m3/h工况条件下，砂石过滤器的评价结果为“较差”，离心过滤器的评价结果为“一般”，网式过滤器的评价结果为“一般”，叠片过滤器的评价结果为“较好”，砂石+网式组合过滤器的评价结果为“较好”，离心+网式组合过滤器的评价结果为“较好”。基于层次分析法和熵权法相结合确定权重的微灌过滤器模糊综合评价模型，综合考虑过滤器4个层面的性能进行评价，相较于单一根据经验或流量来选型，评价结果更客观合理，可为微灌过滤器的选型提供科学指导。

关键词：微灌过滤器层次分析法熵权法模糊综合评价

黑土区不同耕作方式对土壤有机碳及其组分的影响

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生态学报 2025年

作者：袁玉玉王洋崔政武徐光辉王楠徐林浩中国科学院东北地理与农业生态研究所湿地生态与环境重点实验室中国科学院大学延边大学融合学院

针对以秸秆覆盖还田等保护性耕作为主的不同耕作方式下东北黑土有机碳的赋存与变化尚不清楚，以休耕轮作（包含三个条带：种植带、休闲带、覆盖带）、常规耕作和免耕三种耕作措施的长期定位试验为基础，研究土壤有机碳（SOC）及溶解性... 详细信息

针对以秸秆覆盖还田等保护性耕作为主的不同耕作方式下东北黑土有机碳的赋存与变化尚不清楚，以休耕轮作（包含三个条带：种植带、休闲带、覆盖带）、常规耕作和免耕三种耕作措施的长期定位试验为基础，研究土壤有机碳（SOC）及溶解性有机碳（DOC）、易氧化有机碳（ROC）、轻组有机碳（LFOC）、重组有机碳（HFOC）、颗粒态有机碳（POC）和矿物结合态有机碳（MAOC）的变化特征。结果表明，SOC及组分随着土壤深度的增加呈下降趋势，20—40cm土壤各处理的SOC及组分含量差异不显著；休耕轮作0—20cmSOC含量较高，较常规耕作和免耕高17.33%—21.57%。休耕轮作种植带和免耕0—20cm土壤ROC和DOC含量最高，休闲带0—20cmPOC和LFOC含量最高。休耕轮作显著促进0—10cm土壤POC含量增加，对下层土壤的作用不明显，但促进了各层次土壤LFOC含量不同程度的增加。休耕轮作表层土壤POC/SOC、LFOC/SOC均高于常规耕作，秸秆覆盖还田有助于SOC组分组成的优化。SOC与ROC、DOC、POC、MAOC、HFOC均呈极显著相关关系（P<0.01），与LFOC呈显著相关关系（P<0.05），表明活性有机碳组分受到SOC含量及耕作方式的显著影响，休耕轮作和免耕显著提高了0—20cm土壤活性有机碳组分含量，也改善了SOC不同组分结构比例，有助于土壤有效养分的提升。

关键词：黑土休耕轮作有机碳有机碳组分秸秆覆盖

蓝藻-细菌互作及其对碳、氮循环的影响研究进展

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湖泊科学 2025年

作者：张玉晴刘佳音蔡元锋张民史小丽杜瑛珣苏雅玲施丽梅吴庆龙中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与流域水安全重点实验室湖泊与环境国家重点实验室中国科学院大学南京大学生命科学学院中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室

藻类与细菌之间存在多种互作关系，二者间的相互作用会影响水体初级生产力、藻类群落组成、藻类之间的竞争和演替以及藻类水华的发展等。藻菌间的多种紧密互作和代谢耦联对水体中碳、氮、磷、硫等多种生源要素的循环产生影响。在淡水生... 详细信息

藻类与细菌之间存在多种互作关系，二者间的相互作用会影响水体初级生产力、藻类群落组成、藻类之间的竞争和演替以及藻类水华的发展等。藻菌间的多种紧密互作和代谢耦联对水体中碳、氮、磷、硫等多种生源要素的循环产生影响。在淡水生态系统中，蓝藻水华仍然是威胁水环境健康的重要因素，部分水体中形成了周而复始发生蓝藻水华的稳定状态。蓝藻与其附生细菌间的互作和代谢关联是蓝藻水华维持的关键，在水体碳氮循环中发挥了重要作用。本文综述了蓝藻与细菌间的互作对蓝藻生长、产毒、群体维持和多样性的影响以及影响藻菌互作的因素，综述了蓝藻藻际环境中碳氮相关功能微生物类群以及藻菌互作对水生态系统中碳氮循环的影响，分析了蓝藻群体颗粒、附着作用和环境因素(如温度、营养盐、新型污染物和铁硫磷元素等)对藻菌之间碳氮代谢关联和转化的影响及其对环境的反馈机制，并探讨了藻菌互作中碳氮转化过程与转化通量的主要研究方法，为深入了解蓝藻水华介导的藻菌互作机制和水体生源要素循环的微生物过程提供参考。

关键词：蓝藻藻菌互作碳氮循环环境因素