黄土丘陵区刺槐林深层土壤有机碳矿化特征初探

土壤剖面100 cm以下的深层土壤有机碳储量在土壤碳储量中占有很大比例,研究深层土壤有机碳矿化特征以揭示其稳定性,可为深层土壤碳汇认证提供依据.本文以浅层土壤(0～100 cm)为对照,模拟深层土壤温度和水分条件(温度15℃、土壤含水量8%),研究了黄土丘陵区刺槐林深层土壤(100～400 cm)有机碳矿化特征.结果表明:①土壤有机碳总矿化量随着土壤深度增加呈下降趋势,亚深层(100～200 cm)、深层(200～400 cm)有机碳总矿化量分别占浅层(0～100 cm)土壤总矿化量的88.1%和67.8%;②亚深层、深层与浅层土壤有机碳矿化过程相似,分为3个阶段.快速分解阶段:亚深层、深层(0～10 d)的矿化量占总矿化量的比值约为浅层(0～17 d)的50%;缓慢分解阶段:亚深层、深层(11～45 d)的矿化量占总矿化量的比值约为浅层(18～45 d)的150%;相对稳定阶段:3个层次(46～62 d)矿化量占总矿化量的比值无明显差异.③浅层、亚深层、深层土壤有机碳矿化率差异不显著(P>0.05),有机碳稳定性基本一致.研究结果反映了深层土壤有机碳也参与土壤碳循环,在评估黄土丘陵区土壤固碳效应时应充分考虑深层土壤有机碳的变化.     

磷输入对湿地土壤有机碳矿化及可溶性碳组分的影响

采用室内培养试验,研究了土壤非淹水(土壤含水量为田间最大持水量60%)和淹水条件下,外源磷输入对沼泽湿地土壤有机碳矿化和土壤可溶性有机碳(DOC)及可溶性无机碳(DIC)含量的影响.结果表明,不同土壤水分条件下,土壤有机碳的矿化速率和累积矿化量均随着外源磷输入量的增加而增大;培养65d 后,土壤DOC 含量表现为先降低后升高,而DIC 含量则逐渐增大.不同磷处理下土壤有机碳的累积矿化量与土壤DOC 含量之间的相关关系并不显著,但是与土壤DIC 含量之间呈显著的正相关关系[R 为0.98 (淹水),0.99 (非淹水);P<0.05].相同磷输入水平下,淹水处理时土壤有机碳的累积矿化量、DOC 和DIC 含量均高于非淹水处理.外源磷输入沼泽湿地后,会通过提高土壤有机碳的矿化速率和土壤可溶性碳组分的淋失,加快土壤有机碳的损失速率及土壤CO2 的排放量.     

氮、硫输入对河口湿地土壤有机碳矿化的实验研究

通过室内培养实验,研究了氮、硫输入对闽江河口湿地土壤有机碳矿化和土壤理化性质的影响.结果表明:NH_4Cl(N1)、NH_4NO_3(N3)、K_2SO_4(S)和NH_4Cl+K_2SO_4(NS1)处理显著促进了湿地土壤有机碳矿化速率(p0.05),较对照分别提高了76.57%、60.09%、83.20%和52.59%,并且不同处理下土壤有机碳矿化速率均表现为随培养时间的增加而递减.氮、硫输入在不同时间对湿地土壤有机碳矿化的影响不尽一致,在前6 d各处理的促进作用最明显.湿地土壤有机碳累积矿化量在不同处理下均表现为随培养时间逐渐增加,其增长速率在培养初始阶段较快,而后逐渐减慢;不同培养时间有机碳累积矿化量在N1、N3、S和NS1处理下与对照处理间均存在显著差异(p0.05).短期培养结束后,N3、NS1处理显著增加了湿地土壤DOC含量(p0.05);N1、N3、NS1和NH_4NO_3+K_2SO_4(NS3)处理均显著增加了土壤NH_4~+-N含量(p0.05);KNO_3(N2)、N3、NS2和NS3处理均显著增加了土壤NO_3~--N含量(p0.05);S、NS1、NS2和NS3处理均显著增加了土壤SO_4~(2-)含量(p0.05).不同处理下湿地土壤Cl-、pH、EC具有微弱的波动变化特征,但在不同处理组间均不存在显著差异(p0.05).多元回归分析显示,DOC、NH_4~+-N和SO_4~(2-)是氮、硫输入处理下影响闽江河口湿地土壤有机碳矿化速率的主要控制因素.     

缙云山不同林分下土壤有机碳及矿化特征

土壤有机碳库是陆地最大的有机碳储存库,其微弱的变化就能影响大气CO2浓度的显著变化,其中森林土壤碳库约占全球土壤碳库的70%,因此如何实现森林生态系统土壤有机碳库的高效管理成为目前的研究热点。本研究以缙云山5种典型林分:阔叶林、针叶林、针阔叶混交林、竹林及研究区内弃耕15 a的荒草地(对照土壤)为对象,采用矿化培养试验,分析了不同林分的土壤在不同土层(0~20、20~40、40~60、60~100 cm)中的有机碳矿化特征。结果表明,林分类型、培养时长和土层深度均对土壤有机碳矿化速率有显著影响。不同林分土壤有机碳矿化速率均随着土层加深而降低,其中0~20 cm土层的矿化速率[11.97~25.12 mg·(kg·d)-1]均显著高于其他土层(P0.05),其他土层间矿化速率[4.79~6.51mg·(kg·d)-1]无显著性差异。5种林分的土壤有机碳累积矿化量均随着土层加深而降低,0~20cm土层中竹林和阔叶林土壤有机碳累积矿化量最高,分别为177.66 mg·kg-1和120.38 mg·kg-1,随着土层加深在60~100 cm土层中,针叶林累计矿化量最高达到了46.96 mg·kg-1。双库一级动力学方程可以较好的拟合缙云山不同林分下土壤有机碳矿化过程,不同林分下土壤易分解有机碳含量均随土层加深而降低,针叶林土壤矿化能力较强,对难分解有机碳库的利用程度较高,而竹林和阔叶林土壤微生物活性较高,可以有效促进碳循环,提高土壤固碳能力。     

黄土丘陵区人工刺槐林土壤有机碳矿化特征及其与有机碳组分的关系

为了探讨黄土丘陵区人工林有机碳矿化特征及有机碳组分变化规律,选择恢复13 a的人工刺槐林以及临近坡耕地为研究对象,开展3种不同温度处理(15、25和35℃)下的室内培养实验.结果表明,土壤有机碳矿化速率表现出先剧烈下降后平稳的趋势;有机碳累计释放量表现为培养初期增加迅速,后期逐渐缓慢;坡耕地土壤有机碳矿化对温度的变化更为敏感,其温度敏感性系数Q₁₀为1.52,而刺槐林地仅为1.38.通过单库一级动力学方程拟合可知刺槐林地和坡耕地土壤矿化潜力C_p分别在2.02～4.32g·kg^-1和1.25～3.17g·kg^-1之间,即刺槐林的矿化潜力更高.培养期内各种活性有机碳组分含量变化规律一致,均表现为随时间延长而下降,且刺槐林地大于坡耕地,土壤累计碳释放量与MBC和DOC含量均呈显著正相关关系(P<0.05),Q₁₀(15～25℃)与SOC、 EOC含量和SWC均呈线性关系(P<0.05).研究结果可为气候变化下黄土丘陵区土壤碳固存研究提供一定参考.     

水热变化对三峡水库消落带紫色土有机碳矿化的影响

通过野外采样和室内模拟培养试验,研究水热变化对三峡水库消落带紫色土有机碳(SOC)矿化的影响.试验共设3个培养温度(10、20和30℃)和4个水分梯度[40%田间持水量(WHC)、70%WHC、100%WHC和淹水].在66 d培养期内,SOC累积矿化量表现为100%WHC处理下的最大,但与淹水之间差异不显著(P0.05).10℃和20℃时,100%WHC和淹水下的SOC累积矿化量与70%WHC无明显差异,但要显著高于40%WHC,而30℃时100%WHC和淹水下的累积矿化量则要显著高于70%WHC和40%WHC(P0.05),这表明相较于70%WHC的水分处理,高水分(100%WHC和淹水)对SOC矿化无抑制效应甚至在高温(30℃)下有促进作用.在相同水分条件下,消落带紫色土SOC累积矿化量均随培养温度升高而增加.另外,方差分析可知,温度和水分均能显著影响消落带紫色土SOC的累积矿化量,且二者有明显交互效应(P0.05).双库一级矿化动力学模型拟合结果表明,水分和温度通过影响消落带紫色土易分解有机碳含量和难分解有机碳的矿化速率,致使各处理之间SOC累积矿化量存在差异,其中高温条件下水分影响最为突出.随着温度的升高,低水分(40%WHC)下消落带紫色土SOC矿化的温度敏感性显著下降,而在土壤含水量≥70%WHC下则无明显变化.     

长期不同施肥对稻田土壤有机碳矿化及激发效应的影响

通过室内模拟培养实验,结合14C同位素标记技术,研究了不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、秸秆还田+化肥(ST)这3种施肥处理下稻田耕层土壤有机碳矿化特征及其对添加外源葡萄糖的响应特征.结果表明,56 d培养实验结束时,CK处理土壤累积矿化率(土壤原有有机碳累积矿化量/土壤总有机碳含量)达到1. 64%,而NPK和ST处理较CK处理显著降低了0. 34%和0. 39%(P 0. 05),表明长期施肥对土壤碳有一定的固持作用.长期不同施肥处理土壤对添加外源葡萄糖的响应有所不同,表现出了不同程度的激发效应.随着培养时间的推移,3种处理土壤碳矿化的激发效应由负激发效应逐渐转为正激发效应. 56 d时,ST和NPK处理土壤的负累积激发效应比CK分别显著提高了22. 07和9. 05倍(P 0. 05).结构方程模型分析表明,土壤NH+4-N和DOC含量主要通过影响土壤MBC和MBN含量间接影响土壤累积激发效应,且NH+4-N对土壤累积激发效应有直接的显著负影响.综上所述,长期施肥降低了稻田土壤原有有机碳累积矿化率,有利于增强稻田土壤碳的固持和积累,秸秆还田加化肥效果更加明显.     

微塑料添加对橘园土壤有机碳矿化的影响

为探究微塑料污染对土壤有机碳矿化的影响,采集湖北当阳橘园土壤,进行室内有机碳矿化培养,研究添加微塑料和秸秆条件下土壤有机碳矿化特征及酶活性变化.结果表明,秸秆和微塑料混施显著影响了土壤有机碳矿化,但仅添加微塑料对土壤有机碳矿化无显著影响.与单施秸秆相比,低量微塑料与秸秆混施处理（PP1+S）显著促进了有机碳矿化,有机碳累积矿化量增加了8.20%,而中高量微塑料与秸秆混施处理（PP2+S和PP3+S）显著降低了有机碳累积矿化量,其中,高量微塑料与秸秆混施对土壤有机碳矿化抑制最明显,降低了10.13%.添加微塑料显著降低了β-葡萄糖苷酶活性,高量微塑料添加对酶活性的抑制最显著,与对照相比,在第1、6和35 d分别降低了20.52%、43.93%和17.79%;但是,添加秸秆缓解了微塑料输入对土壤β-葡萄糖苷酶活性抑制作用.有机碳矿化速率与DOC、MBC含量和β-葡萄糖苷酶活性均呈显著正相关.     

天然林土壤有机碳及矿化特征研究

通过野外调查和室内分析培养,研究了马尾松林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、针阔混交林、红松林和油松林这6种天然林林下土壤有机碳含量及有机碳矿化特征.结果表明,林下土壤有机碳含量都表现出随土壤深度增加而逐渐降低的趋势;双指数方程可以很好拟合出天然林土壤有机碳的矿化过程,准确反映出各天然林土壤的矿化反应特征.天然林各层土壤矿化反应趋势相同,但强度各异.其中,红松林0~10 cm土壤反应强度最为强烈,其下各层土壤的矿化反应强度也显著高于其他天然林的同层土壤;对落叶阔叶林和针阔混交林土壤矿化特征比较发现,凋落物种类差异对土壤活性有机碳含量产生较强烈影响,因此呈现出不同的矿化反应特征.     

有机肥替代化肥对旱地黄壤有机碳矿化及活性有机碳的影响

目前有机肥替代化肥对旱地黄壤有机碳矿化及活性有机碳的影响特征及机制还不够明确.为探究有机肥替代化肥对旱地黄壤有机碳矿化及活性有机碳的的影响,采集施肥处理为：不施肥(CK)、单施化肥(NP)、 50%有机肥替代化肥[1/2(NPM)]和100%有机肥替代化肥(M)的土壤进行有机碳室内矿化培养研究,探究有机肥替代化肥条件下土壤有机碳变化特征及活性有机碳变化.结果表明,有机肥替代化肥显著提高土壤pH、有机碳(SOC)、全氮(TN)和C/N.培养期间,各处理土壤有机碳矿化速率均表现为初期(第2～4 d)大幅下降,中期(第4～20 d)小幅度下降,末期(第20～60 d)趋近于平稳.施肥后土壤有机碳累积矿化量显著增加了7.9%～27.7%,与NP处理相比,1/2(NPM)处理土壤有机碳累积矿化量降低了5.2%,M处理则增加了12.2%.矿化培养前,有机肥替代化肥对土壤易氧化有机碳(ROC)无显著影响,显著增加了微生物量碳(MBC)含量,1/2(NPM)处理显著增加可溶性有机碳(DOC)含量,M处理则显著降低.培养60 d后,各处理土壤活性有机碳含量较初始含量均有所减少,其中MBC减少量最多,为3...     

基于时间序列模型残差的中国东部地区空气质量指数（AQI）空间自相关特征分析

空间自相关分析可以揭示变量的空间聚集性质.基于中国东部城市群的日空气质量指数(AQI)数据,研究了AQI的空间自相关特征.同时,考虑到日AQI的空间非平稳性,分析分成两步进行.首先,对每个城市的日AQI序列建立时间序列模型,进而获得其标准残差序列;然后再基于残差项进行空间自相关分析,计算其全局Moran's I指数和局域Moran's I指数.结果表明,全局Moran's I指数体现出明显的季节变化特征,呈现出冬季高而夏季低的以年为周期的循环变化.通过分析局域Moran's I指数,发现中国东部城市群存在2个值得重视的高空间自相关区域:京津冀地区和长三角地区.由于残差项体现的是气象条件的影响,因此,大面积的高自相关区体现了邻近城市群空气质量对气象条件变化的同步响应特征.     

2,2',4,4'-四溴联苯醚高效好氧降解菌的鉴定及其降解路径

2,2',4,4'-四溴联苯醚(BDE-47)是环境和生物体中普遍检出且生物毒性较大的一种多溴联苯醚同系物.本研究从广东省贵屿镇电子垃圾拆解厂周边采集的农田土壤中分离出一株BDE-47的高效好氧降解菌GYP1,考察了其对BDE-47的降解性能、降解路径及不同的环境因素对菌株降解BDE-47的影响.根据菌株形态特征、16S r DNA基因序列及系统发育树分析,将该菌鉴定为伯克霍尔德菌(Burkholderia cepacia).结果表明,菌株GYP1在好氧条件下能够利用BDE-47为唯一碳源生长,在BDE-47初始质量浓度为1 mg·L~(-1)、温度为30℃、摇床转速为150r·min~(-1)的条件下避光培养4 d,该菌株对BDE-47的降解率可达到82.4%.菌株GYP1在15~35℃和p H=4.0~7.0的环境条件范围内对BDE-47均能保持良好的降解性能,但外加蔗糖、酵母粉、联苯醚等碳源会明显抑制其对BDE-47的降解.在菌株GYP1对BDE-47的降解过程中检测到6-OH-BDE-47、5-OH-BDE-47、4'-OH-BDE-17、2'-OH-BDE-3这4种羟基多溴联苯醚及2,4-二溴苯酚,证明菌株GYP1对BDE-47的好氧降解机理主要是羟基化过程.     

临安近地面臭氧变化特征分析

利用2003年11月─2004年11月浙江临安区域大气本底站近地面臭氧浓度的连续监测资料,研究了地面臭氧浓度全年总体分布、季节变化、日变化及浓度频率分布规律.结果表明,该地区φ(O₃)全年平均值为32.41×10-9,其日变化呈明显单峰型, 14:00左右达到最大值, 约04:00出现最小值.φ(O₃)月均值在春末夏初达到最大值,在12月─次年2月出现最小值.φ(O₃)各月的平均振幅在夏季达到最大,说明临安本底站夏季臭氧光化学反应比较强烈.除冬季外,其他季节该地区近地面φ(O₃)均有超过《环境空气质量标准》(GB30952-1996)二级标准的情况,全年超标率为0.96%.      

基于积尘负荷的西安市铺装道路扬尘排放研究

近年来城市颗粒物污染问题日渐突出,严重影响着人们的环境幸福指数和对美好环境的期待.道路扬尘作为城市扬尘的重要组成部分,对颗粒物污染的贡献不容小觑.在此背景下,采用积尘负荷法采集西安市快速路、主干道、次干道、支路等4种类型25条道路的道路扬尘样品,并分析采样速率、采样次数等因素对采样效率的影响.在此基础上,计算得到西安市各类型道路的平均积尘负荷,结合车流量、车重、道路长度,通过《扬尘源颗粒物排放清单技术指南》中的公式计算得到各种类型道路TSP、PM₁₀、PM_2.5的排放系数及排放量.结果显示：采样速率为1.0 m²·min^-1,采样次数为两次可满足采样要求.不同类型道路积尘顺序为：支路（4.18 g·m^-2）>次干道（2.80 g·m^-2）>快速路（1.49 g·m^-2）>主干路（1.34 g·m^-2）;道路积尘TSP、PM₁₀、PM_2.5的平均排放系数分别为6.066、1.542和0.447 g·km^-1.快速路和主干路的扬尘排放系数较小,支路的扬尘排放系数次之,次干路的扬尘排放系数较大.采用Monte Carlo方法对TSP、PM₁₀和PM_2.5的排放量进行不确定性分析,在95%的概率分布范围下,三者定量不确定性均为-16.88%~17.96%.     

西安市人为源大气氨排放清单及特征

根据西安市各类氨排放源活动水平数据,采用合理的估算方法和排放因子,建立了2013年西安市人为源大气氨排放清单.结果表明,2013年西安市人为源大气氨排放量为47.17×10~3t,排放强度为4.57 t·km~(-2);畜禽养殖和氮肥施用是排放贡献最大的两个人为源,氨排放量分别为20.55×10~3t和17.51×10~3t,占排放总量的80.68%;畜禽养殖中,牛和猪是最大的排放源,占畜禽养殖排放总量的75.03%;临潼区是排放量最大行政区,排放量为10.73×10~3t,分担率为23.22%;阎良区的排放强度最大,达到14.75 t·km~(-2).     

青海省海东市平安区土壤Se的地球化学特征

通过对平安区表层土壤样品的系统采集,测定了Se及其它元素的含量,研究了区内土壤Se的地球化学特征,探讨土壤Se富集机理。结果表明,表层土壤Se处于0.04～5.79 mg/kg之间,均值为0.29 mg/kg,富Se(Se≥0.4 mg/kg)和足Se(0.175≤Se0.4 mg/kg)土壤面积分别为121.4 km~2和464.1 km~2,总共占平安区总面积的75.1%,主要分布在古-新近纪棕红色泥岩风化物和第四纪冲洪积物为母质的土壤区。富Se土壤存在两个区带,分布位于平安盆地和拉脊山。平安区Se富集机理主要有两种:平安盆地Se与Sr、Mo活动相近,在咸水、干旱、氧化的沉积环境与盐类物质同时发生富集;拉脊山Se与Cu、S、Mo活动相近,与铜硫化物伴生并受表层高有机质吸附所致。     

泰安市冬季一次严重空气污染过程分析

为揭示泰安市空气污染形成原因,选取泰安市2016年12月一次严重空气污染过程,利用泰安市2016年12月地面和探空资料及NCEP/NCAR（美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心）提供的FNL资料,对泰安市严重污染期间大气环流形势、边界层条件、污染源及传输路径进行分析.结果表明:在泰安市霾污染期间,500 hPa大气环流形势呈"两槽一脊"的特征,850 hPa泰安市处于南支槽前,受西南暖湿气流影响,为ρ（PM_2.5）的升高提供了有利条件;泰安市近地面处于高压控制下的弱风区（平均风速约为1.2 m/s）且边界层有逆温层存在,阻碍了PM_2.5的垂直输送,造成近地面ρ（PM_2.5）急剧升高.此外,泰安市及周边地区污染严重,聚类分析结果表明此次过程本地输送占比约为34%,其余均为外来传输,即污染物主要通过外来源传输,本地污染源贡献比率较小.污染物的高、低空传输路径不一致,低空污染物主要从安徽省水平输送至泰安市,高空污染物则先由河北省、河南省向南传输至安徽省、湖北省等地,再随南风气流向北输送至泰安市.研究显示,外来污染源传输作用配合本地静稳天气形势是造成此次泰安市空气污染的主要原因.      

长江三角洲地区CO2浓度本底特征及来源分析

二氧化碳(CO₂)是引起全球变暖的最主要的温室气体(GHGs),直接观测大气CO₂浓度对于研究人类活动和自然活动对大气温室气体的贡献至关重要,而在多个高度上观测大气CO₂浓度则有助于明晰CO₂浓度的时空变化规律,确定其影响机制.本文利用临安区域大气本底站2018-12—2020-11不同高度(距地面21 m、53 m)处的CO₂在线观测数据,结合日变化及地面风的影响,对观测数据进行筛分,采用HYSPLIT后向轨迹模型和潜在源贡献因子法,初步探讨气象因素以及大气远距离传输对长江三角洲地区大气CO₂浓度的影响.结果表明,临安站高低层大气CO₂日变化呈夜间高于白天的特点;低层CO₂浓度大于高层,冬季高低层浓度差小于其他三季;日较差呈夏季>春季>秋季>冬季的特点;大气CO₂本底季节变化由于受到风向和气团传输的影响呈现出冬季>春季>秋季>夏季的特点;潜在源贡献分析得...     

芬顿试剂氧化对污泥脱水性能的影响

利用芬顿试剂调理污泥,以W_C(污泥滤饼含水率)和CST(毛细吸水时间)作为评价污泥脱水性能的指标,通过分析污泥中各层ρ(EPS)(EPS为胞外聚合物)和上清液中小分子有机物质量浓度来阐明污泥脱水性能的变化. 结果表明:芬顿试剂调理可促进EPS氧化分解,TB-EPS(紧密结合的胞外聚合物)破解转化为LB-EPS(松散结合的胞外聚合物)和S-EPS(上清液层胞外聚合物),大幅降低W_C和CST. 试验中当pH为4,w(H₂O₂)和 w(Fe2+)均为40 mg/g时,ρ(EPS)降低了33.04%,W_C和CST分别降至63.36%和28.7 s. Pearson相关性分析表明,ρ(TB-EPS)与W_C和CST均存在显著的正相关性(P＜0.01),是影响污泥脱水性能的重要因素,而ρ(LB-EPS)和ρ(S-EPS)与污泥脱水性能的相关性较低. 液相色谱分析表明,随着芬顿试剂投加量的增大,EPS等有机物分解程度增大,污泥上清液中小分子有机物种类明显增多,其质量浓度显著升高,ρ(甲酸)和ρ(乙酸)分别由原污泥的52.72、15.99 mg/L升至446.05、522.36 mg/L.      

乐安河中下游重金属时空分布特征及风险评价

为了解乐安河中下游受矿区影响河段的重金属污染水平及其污染程度,于2016年选择不同水文时期,对相应河段表层水体和表层沉积物中6种重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Cd和As)的含量水平、赋存形态及空间分布进行了研究,并采用地累积指数评价法和潜在生态风险指数法对表层沉积物中重金属的污染程度和生态风险进行了评价.结果表明,乐安河中下游水体中Cu、Zn和Cd等重金属浓度在枯水期高于平水期和丰水期.丰、平水期流速与Cd、Pb、Cu和Cr等重金属浓度表现出显著的正相关关系.表层沉积物中Cu、Zn、Pb和Cd的污染水平较高,重金属含量沿程分布特征存在季节差异,枯水期沉积物中重金属含量在河流靠近矿区处最高,而在丰、平水期则分别在下游和河口处达到最高值.沉积物中重金属除Cd以可交换态为主外,其余重金属形态组成中残渣态比重较高.地累积指数法评价结果显示乐安河受到Cu偏重度污染和Cd中度污染.单因子潜在生态风险指数法显示,Cd的潜在生态风险指数较高,部分河段存在严重风险.