杭州湾潮滩湿地植物不同分解过程及其磷素动态

湿地植物枯死物分解影响湿地营养物质循环.为分析杭州湾潮滩植物枯死物分解过程和磷素动态,开展了3种优势植物芦苇(Phragmites australis)、互花米草(Spartina alterniflora)和海三棱藨草(Scirpus mariqueter)立枯阶段的观测和分解袋法模拟实验.结果表明,观测期间立枯干物质量逐渐降低,180 d后逐步凋落至地面;立枯磷含量则波动下降.植物分解具有明显的阶段性,初期(0~15 d)损失最快,然后降低.地下根系分解速率表现为:海三棱藨草>芦苇>互花米草,地上部分则相反.分解95%所需时间在1.2~8.3 a之间.植物磷含量先下降后上升,绝对含量则表现为净释放.分析表明,植物分解速率与C/N比没有显著的相关关系,而受C/P比的影响较大.环境因子中的大气温度对分解也有影响.立枯阶段和分解袋法模拟下植物所处的环境不同是影响两者分解过程差异的主要原因.     

盐度和水淹对短叶茳芏枯落物分解和二氧化碳释放的影响

在全球气候变暖和盐水入侵的背景下,探究湿地枯落物分解和CO_2释放对盐度和水淹的响应具有重要意义.以闽江河口湿地的短叶茳芏为研究对象,模拟不同盐度和水淹条件下枯落物分解.研究结果表明:(1)盐度升高抑制枯落物的分解(p0.01),低盐(5)、中盐(10)、高盐(15)在非水淹条件下分别比对照(0)的失重率平均减少10.83%、17.93%和29.39%,水淹条件下平均减少24.18%、31.62%和47.46%.(2)对照组的枯落物分解速率为水淹条件(0.0070 d~(-1),t_(0.95)=0.76 a)大于非水淹条件(0.0051 d~(-1),t0.95=0.94 a),而处理组的枯落物分解速率和CO_2释放速率均呈现出非水淹条件大于水淹条件.非水淹的枯落物CO_2释放通量比水淹条件的增长7.05%~86.23%.(3)在枯落物分解95%的干物质的期间内,与水淹条件相比,非水淹对照组平均每g干物质释放的CO_2高于水淹对照组34.49%;然而,随盐度升高,非水淹条件下的平均每g干物质释放的CO_2受抑制.(4)盐度和水淹对枯落物残留量的贡献率分别为24.82%和14.29%,对枯落物CO_2释放通量的贡献率分别为75.62%和6.13%.     

水位梯度对小叶章湿地土壤微生物活性的影响

通过3 a野外控制试验,研究了不同水位梯度(-10~30 cm)条件下,小叶章湿地植物地上生物量和0~15 cm以及15~50 cm土壤总有机碳(TOC)、微生物量碳(MBC)、基础呼吸(BR)、微生物商(Cmic/Corg)、代谢商(qCO2)的变化规律.结果表明,不同水位条件下植物地上生物量差异显著(p0.05),积水水位10 cm的植物地上生物量最高,且积水水位0~20 cm保持较高的生产力;积水水位变化对土壤TOC、MBC、BR、Cmic/Corg、qCO2影响显著(p0.05).土壤TOC和BR对积水水位变化的响应趋势一致,0~15 cm土壤TOC和BR在零积水水位最高;15~50 cm土壤TOC和BR随着积水水位的升高而降低,与土壤MBC和Cmic/Corg的变化趋势相同,其中MBC变化最为明显;而qCO2随着积水水位的增加而增大.随着积水水位的增加,土壤微生物群落发生改变和土壤微生物活性降低,其中积水水位30 cm的土壤微生物活性最低,对有机碳的累积与分解过程产生影响.     

模拟湿地水分变化对小叶章枯落物分解及氮动态的影响

2005年5月-2006年9月,利用三江平原典型碟形洼地的自然水分梯度作为水分变化研究的替代系统,结合分解袋法,模拟研究了湿地水分变化对典型草甸小叶章(TMC)和沼泽化草甸小叶章(MMC)枯落物分解及氮动态的可能影响.试验沿水分梯度设漂筏苔草群落(PF)、毛果苔草群落(MG)、乌拉苔草群落(WL)、沼泽化草甸小叶章群落(XII)、典型草甸小叶章群落(XI)和岛状林群落(DZL)6个分解小区.研究表明.水分条件对枯落物分解有重要影响,当未来降水格局变化导致小叶章湿地形成积水环境后,TMC和MMC枯落物的失重率分别将增加4.33%-16.76%和24.84%-53.97%.分解速率将增加10.51%-32.73%和77.85%-93.92%,95%分解时间将减少0.72-1.85 a和3.67-4.05 a;TMC和MMC枯落物的氮含量及氮积累指数的变化较为一致.但不同小区间的变化模式差异较大.二者枯落物的氮在DZL、XI、WL、MG和PF小区整体上均表现处出释放累积的交替变化特征.但仍以释放过程为主.在XII小区,氮在整个时期一直表现为释放.C/N分解过程中氮养分的调控作用更为重要;TMC和MMC枯落物的氮现存量分别为12.75 g·m-2和8.29 g·m-2.氮年归还量分别大于1.95 g·(m2·a)-1和2.25g·(m2·a)-1;温度对枯落物相对分解速率具有促进作用,水分条件对其具有抑制作用.当分解环境的养分状况不发生较大变化时,相对分解速率取决于枯落物基质质量,当养分状况发生较大改变时,相对分解速率取决于环境养分供给状况.     

氮输入对沼泽湿地小叶章枯落物分解过程中酶活性的影响

以三江平原沼泽湿地典型湿地植物小叶章枯落物(Calamagrostis angustifolia)为研究对象,采用分解袋法研究了不同外源氮输入(N1、N2分别为6、12g·m-·2a-1)对小叶章枯落物分解过程酶活性的影响,并设置对照区(N0,0g·m-·2a-1)进行比较.研究结果表明,在枯落物最初分解的2个月里,氮输入会抑制蔗糖酶活性,尤其是低氮输入(N1)抑制作用显著(p<0.05),2个月后,氮输入显著促进了该酶活性(p<0.05);;氮输入除在160d时抑制了淀粉酶活性,其它时期均促进了该酶活性,且高氮输入(N2)促进作用显著;;氮输入提高了枯落物分解前2个月的脲酶活性,而在分解后期,低氮输入抑制脲酶活性,高氮输入则主要表现为促进脲酶活性;;低氮输入提高了小叶章枯落物分解前2个月的酸性磷酸酶活性,随后表现为抑制,高氮输入则只在分解后期(160d)抑制酸性磷酸酶活性,其它时期均表现为促进.总体而言,氮输入促进了蔗糖酶、淀粉酶活性,而对于脲酶及酸性磷酸酶活性来说,低氮输入抑制了酶活性,而高氮输入则表现为促进酶活性.     

秋夏季黄河三角洲湿地土壤汞和甲基汞的变化

汞在湿地中的行为对湿地水生生物健康具有重要影响.于2011年和2012年分别采集干(夏初)湿(秋季)季节黄河三角洲湿地土壤样品,分析不同季节汞与甲基汞的含量差异和垂直变化.秋季总汞平均含量为0.064 mg·kg-1;夏季为0.027 mg·kg-1,总汞含量平均减少57%,湿地由积水到干旱过程中导致汞的释放.秋季各点位0~10 cm深甲基汞平均含量为0.28μg·kg-1,夏季甲基汞平均含量为0.066μg·kg-1,各点位含量平均减少76%.在秋季受湿地淹水影响,利于甲基汞的形成,水分减少和湿地干旱导致土壤中的甲基汞减少.在垂直方向上,夏季与秋季相比总汞在0~10 cm深度都有减少,土壤中的汞发生释放,因此,湿地在秋季表现为汇,而在春夏季为大气汞的源.硫酸盐还原细菌的含量秋季远高于夏季,在夏季硫酸盐还原菌与甲基汞和甲基化率均显著相关,硫酸盐还原菌、淹水环境、有机物质都会影响甲基汞产生和分布.     

太湖湖滨带林草复合带草本植物枯落物量的变化特征

为减少湖滨带林带枯落物的产生,有效降低N、P随降水径流进入湖泊水体的风险,采用人工草坪替代林下杂草的方式,建立林草复合带.以5种草坪草为研究对象,设立3种种植密度,采用定位定期采集的方法,研究草坪建植后草本植物枯落物的变化以及不同种植密度对枯落物量的影响.结果表明:①间距15 cm高密度种植易导致草坪枯落物的产生,以白三叶和红花酢浆草较突出;草坪种植后林下草本植物枯落物量大幅度减少,平均枯落物量减少66%～95%.②草坪枯落物量随生长时间变化无明显规律,7—11月植物生长期间,白三叶草坪10月枯落物量最高;麦冬草坪、红花酢浆草草坪以及与其混种的其他草坪枯落物量最高时期均出现于8月.③白三叶高、低密度种植单种草坪产生的枯落物量大于与红花酢浆草混种草坪,而中密度种植则相反,单种草坪小于混种草坪.      

冻融及枯落物对湿地土壤淋溶液的影响

利用土柱模拟实验,研究冻融和枯落物对土壤淋溶液的影响.结果表明,冻融提高了土壤淋溶液中TN, NH₄⁺-N, TP, PO₄^3-的浓度和流失量,而降低了DOC, NO₃^--N 浓度和流失量.在31d 淋溶实验中,枯落物干重残留率为91.81%,C、N、P 的残留率分别为81.96%,65.22%和88.89%;枯落物显著提高淋溶液中的C、N、P 的含量和流失量(NH₄⁺-N 除外),说明枯落物是生态系统重要的营养库;枯落物的C、N、P 释放量远远高于淋溶液的C、N、P 流失量,表明湿地土壤是枯落物释放出C、N、P 的重要汇.     

黄河三角洲不同生境下芦苇磷的累积和分配过程

为阐明不同生境对黄河三角洲滨海湿地芦苇磷(P)的累积和分配过程的影响,于2016年5-11月,选取新生芦苇湿地和退耕芦苇湿地为研究对象,测定了芦苇植物体各器官与枯落物的生物量和P含量.结果 表明:①新生湿地和退耕湿地内芦苇各器官生物量均呈现先增加后减少的变化特征,枯落物生物量符合指数型增加模型,退耕湿地内的芦苇生物量高...     

盐度对湿地枯落物分解过程中碳氮磷化学计量比的影响

为了阐明盐度对枯落物分解过程中碳氮磷化学计量比的影响,采用分解袋法对闽江河口湿地不同盐度条件下短叶茳芏枯落物和芦苇枯落物分解过程中生态化学计量学特征进行了测定.结果表明,盐度较高的生境,枯落物具有较快的分解速率、氮和磷的释放速率,较慢的碳和能量释放速率;整个分解期间内,枯落物C/N呈下降的趋势,C/P和N/P表现为先上升后下降的趋势;高盐度生境短叶茳芏枯落物和芦苇枯落物分解过程中平均C/N、C/P和N/P分别为34.3和36.4、1210.4和1710.3、35.4和47.1;低盐度生境短叶茳芏枯落物和芦苇枯落物分解过程中平均C/N、C/P和N/P分别为33.2和35.1、1170.0和1636.8、35.9和47.3;高盐度生境短叶茳芏枯落物和芦苇枯落物C/N、C/P高于低盐度生境,N/P低于低盐度生境;较低的枯落物碳与养分比值具有较高的能量释放.     

喀斯特地区坡地土壤可溶性有机碳的分布特征

以广西喀斯特地区2个不同退化程度的典型坡地作为研究对象,测定了坡地表层和不同地形部位(坡肩、坡背、坡腰和坡脚)剖面土壤可溶性有机碳(DOC)含量和δ13CDOC值,分析了土壤中DOC的迁移变化规律及影响因素.结果表明,DOC含量主要受到有机质输入?地形和土壤质量等因素影响.灌丛坡地表层土壤中DOC含量要高于草丛坡地,2个坡地表层土壤中DOC含量均随坡面向下而升高,与土壤有机碳(SOC)变化呈相反趋势.而在坡地各个地形剖面中,除灌丛坡地的坡肩和坡背2个剖面土壤中DOC含量随土层深度表现出一定的升高趋势,其他剖面中DOC含量均随土层深度增加而降低.灌丛坡地表层土壤中δ13CDOC值变化幅度明显高于草丛坡地,范围在-15.1‰~-22.1‰,与坡地植被和δ13CSOC值变化密切相关;而草丛坡地表层土壤δ13CDOC值范围在-19.98‰~-20.96‰,其变化幅度很小,与土壤δ13CSOC值变化相似,但与地表植被变化关系不明显,表明了DOC来源主要受到SOC的影响;而各个地形剖面中δ13CDOC值变化较为复杂,但灌丛坡地各剖面变化幅度明显高于草丛坡地相应剖面.剖面中有机质分解程度和输入量决定了δ13CDOC值变幅大小,因此土壤剖面中δ13CDOC值随深度变化的趋势,能够很好地反映剖面土壤中DOC迁移转化过程.     

小兴安岭泥炭藓沼泽生态系统中的汞

研究了小兴安岭汤旺河流域中的泥炭、土壤和植物样品的汞,泥炭地总汞的平均含量为65.8～186.6ng/g;高于黑龙江土壤A层汞平均含量,也高于美国佛罗里达大沼泽国家公园和瑞典Birkeness湿地的含量.甲基汞平均含量为0.16～1.86ng/g;约占总汞的0.2%～1.4%,泥炭地总汞最高浓度出现在5～10cm深处,为186.6ng/g,甲基汞最高浓度出现在10～15cm处,为1.86ng/g,均随深度增加而减少.甲基汞含量与总汞没有很强的相关性(P=0.05,r=0.28)     

长期不同耕作方式下紫色水稻土和上覆水中汞及甲基汞的分布特征

为了解不同耕作方式对稻田中甲基汞的影响,在免耕冬水、垄作免耕、厢作免耕、水旱轮作和常规平作等5种耕作方式的长期定位试验地,分层采集土壤和上覆水样品,分析了汞及甲基汞的垂直分布特征.结果表明,免耕冬水、垄作免耕以及厢作免耕条件下土壤总汞含量在10~20 cm层最高,其中免耕冬水富集效果相对明显;而水旱轮作和常规平作处理则随土层加深呈下降趋势,其中水旱轮作更有利于汞的迁移转化.免耕冬水、厢作免耕、常规平作土壤甲基汞含量在剖面的分布规律与土壤总汞类似,除水旱轮作土壤汞甲基化能力在底层比表、中层较强外,其余4种处理则相反.5种耕作方式下稻田上覆水中溶解态汞(DHg)和溶解态甲基汞(DMe Hg)含量均随水深而增加,且水旱轮作和常规平作相对较高.各处理孔隙水中DHg含量与该层次土壤总汞含量有关,两者在土壤剖面上的波动趋势基本相同.免耕冬水、垄作免耕的孔隙水中DMe Hg含量及DMe Hg占DHg比例均在10~20 cm层出现最大值.水旱轮作和常规平作的孔隙水DMe Hg含量则相反,在10~20 cm层有最低值,两种处理的DMe Hg占DHg比例随土壤深度增加而上升.不同处理孔隙水中DMe Hg含量及DMe Hg占DHg比例均大于对应处理上覆水的值.     

河套灌区春小麦-萝卜复种模式下土壤NO3--N动态

研究了河套灌区春小麦-萝卜复种模式下,土壤、土壤溶液和地下水NO₃^--N浓度的动态变化.结果表明:随着试验时间的延长,土壤表层NO₃^--N含量降低,深层(100～150cm)增加;土壤溶液中、下层NO₃^--N浓度(70、120cm)显著高于上层(30cm),尤其是在萝卜生长季.当前的灌溉条件下,不同年度、不同生长季土壤NO₃^--N淋失量的多少与土壤水分的下渗量密切相关,且输入的氮素中有30%以上以NO₃^--N的形式淋失掉.施肥区地下水NO₃^--N浓度显著高于未施肥区,且65.5%的水样超过WHO规定的上限(11.3mg/L).总之,经过连续2a的春小麦与萝卜复种可使表层土壤NO₃^--N含量明显降低,但由于中、下层土壤剖面中残留大量的NO₃^--N,因此在当前灌溉措施下,短期内NO₃^--N淋失是不可避免的.     

Cyanidation of mercury-rich tailings in artisanal and small-scale gold mining: identifying strategies to manage environmental risks in Southern Ecuador

In many countries, such as Brazil, Colombia, Ecuador, Indonesia, Venezuela and Zimbabwe, amalgamated tailings are leached with cyanide to recover remaining gold. This paper describes a recently completed study conducted at seven gold processing centers in Portovelo-Zaruma, Southern Ecuador, which involved consultation with local miners. The objective of the study was to understand the behaviour of mercury (with a focus on mercury loss) in artisanal gold mining operations through the evaluation of two cyanidation processes (Merrill-Crowe and Carbon-in-pulp), using a participatory approach. In order to assess the kinetics of mercury dissolution in cyanide, a bottle roll test was conducted in the laboratory. In the Merrill-Crowe cyanidation process, an average of 24.2% of metallic mercury was determined to be trapped at the bottom of the agitation tanks; 33.1% of mercury is lost in association with solid material and 11.7% is lost in solution. Approximately 31.0% of mercury in solution is sent to the zinc precipitation cells from which 27.8% is precipitated on the zinc shavings, with 3.23% remaining in solution. The mercury precipitated on to the zinc is lost to the atmosphere when the shavings are burned at 900 °C. In the Carbon-in-pulp (CIP) leaching system, 11.2% of the mercury is lost with the solid tailings; 31.6% of the mercury is associated with fine particles in suspension and 50.8% is likely dissolved. About 2.68% is trapped at the bottom of the tank and 3.72% is absorbed by the activated carbon. The bottle roll test revealed that mercury dissolution is directly proportional to cyanide concentration. At 10 g/ton of cyanide, approximately 42% of mercury was leached, whereas all gold was solubilized. During this study, miners recognized the risk associated with the cyanidation of mercury-rich tailings, and were aware of how much mercury is discharged to local streams and to the atmosphere. The active participation of miners in this study has led to the strengthening of their knowledge and awareness of mercury contamination, and has enhanced their understanding of the nature of the problem, as well as the weaknesses and strengths of the system they operate.     

三峡库区城市富营养化河流凋落物的混合分解效应

以三峡库区重庆市主城段清水溪为典型的城市富营养化河流代表,选取河岸带3种常见凋落叶为分解对象,设计了7种凋落物组合（3个单种和4个混合物种）和3种孔径的分解袋（50μm、250μm和2mm）,开展原位实验,探讨混合凋落物的性状、功能多样性与底栖分解者类群及其交互作用对叶片质量损失和混合效应的影响.结果表明,仅有50%的处理表现为显著非加和效应（且均为负值）,这与凋落物的性状密切相关.随着混合凋落物功能离散度的增加,尤其组合中含高木质素等难分解物质的凋落物时,分解变慢.微生物在富营养化河流混合凋落物的分解中占主导作用,小型和大型底栖动物均抑制了混合凋落物的分解过程.在富营养化河流的修复过程中,需重视河流凋落物分解功能,注重调整河岸带植物的配置,以及提升底栖动物的生物多样性并恢复底栖动物在凋落物分解中的正面效应.     

天然水体生物膜中汞的蓄积因素及汞的存在形态

为了探讨生物膜对汞的蓄积因素,研究了不同深度、不同培养时间、不同季节等条件对黄浦江生物膜中汞元素含量的影响,并对其存在形态进行分析.结果表明,生物膜中有机质含量较高(7.5%～14.5%);生长时间,水深,季节都是影响生物膜中汞元素蓄积的重要因素;光照越强,温度越高,生长时间越长,生物膜中汞元素含量越高;生物膜中残渣态(41.98%)和有机质结合态(27.89%)的汞含量比较高,碳酸盐结合态(10.17%)和铁锰氧化物结合态(5.33%)的汞含量相对较少.     

夏秋季长江口邻近海域水体中颗粒态汞及溶解态汞的研究

分别于2018年7月和10月随“科学三号”科学考察船对长江口邻近海域水体中颗粒态汞（PHg, particulate mercury）和溶解态汞（DHg, dissolved mercury）的时空分布及影响因素进行了研究。结果显示:两种形态Hg在不同站点表层海水中的浓度变化范围较大,且在不同季节间的差异明显,其中表层PHg在夏季呈现近岸高远海低的分布特点,而在秋季没有这种规律。该海域DHg占主体,不同水层DHg普遍表现为秋季高于夏季,且表层大于底层,表、底层的分配系数均从近岸到远海方向增加。表、底层PHg与总悬浮物（TSM, total suspended matter）呈显著正相关,PHg/TSM随盐度增加呈指数增加（R2=0.3365, p <0.01）。秋季冲淡水减少和较多大风天气是影响表层PHg时空分布变化的主要原因,颗粒物粒径变小和海源性有机颗粒物增加决定了DHg的分布特征,而在30° N处出现普遍较高浓度的DHg则反映了河流输送和周边污染排放的影响。     

种植花椒对喀斯特石漠化地区土壤有机碳矿化及活性有机碳的影响

以贵州西南部典型石漠化治理示范区内5年、17年、30年生花椒林和乔木林(约60年)土壤为对象,采用室内模拟培养方法研究了0~15、15~30、30~50 cm这3个剖面土壤有机碳的矿化特征及活性有机碳的含量变化.结果表明,30年生花椒林土壤有机碳累计矿化量在各层土壤中均高于对应的乔木林土壤,而5年、17年生花椒林地各层土壤则均低于对应的乔木林土壤,3种花椒林土壤有机碳累计矿化量分配比在各层均高于对应的乔木林土壤.长期种植花椒增加了土壤有机碳的矿化量,降低了土壤有机碳的稳定性.乔木林土壤易氧化有机碳和颗粒有机碳在各层均显著高于对应的3种花椒林土壤(P0.05).随花椒种植年限增加,土壤易氧化有机碳和颗粒有机碳含量在0~15 cm和15~30 cm土层先增加后减少,在30~50cm土层则为先减少后增加.短期花椒种植有利于土壤活性有机碳的增加,长期则降低了0~15 cm和15~30 cm层土壤活性有机碳含量,花椒种植有利于深层(30~50 cm)土壤活性有机碳的积累.