土地利用方式对中亚热带红壤碳矿化及其激发效应的影响

土地利用方式的变化对陆地生态系统碳贮量及固碳效应均具有重要影响,土地利用方式对土壤碳周转的影响是当前全球变化生态学的重要研究内容之一.以中国科学院千烟洲红壤丘陵综合开发生态站的试验样地为研究对象,选取了当地广泛分布的农田(水稻田)、果园(柑橘园)和马尾松林样地,通过添加葡萄糖和3个温度(5、15和25℃)的培养处理,探讨了不同土地利用方式对土壤碳矿化及其激发效应的影响.结果表明:土地利用方式、葡萄糖添加、培养温度对土壤碳矿化量具有显著影响,且不同因素间存在显著的交互效应.土壤碳矿化量表现为红壤性水稻土果园红壤马尾松林红壤(P0.001).添加葡萄糖后土壤碳矿化表现出显著的激发效应,红壤性水稻土和果园红壤的激发效应显著大于马尾松林红壤;此外,培养温度对激发效应具有显著的影响.在培养前7天,果园红壤和马尾松林红壤的激发效应随温度升高而升高(25℃时最大),而红壤性水稻土的激发效应在15℃时最大;随着培养时间的延长,在培养后期,果园红壤的激发效应随温度的升高而降低,红壤性水稻土和马尾松林红壤的激发效应在15℃时最大.因此,不同土地利用方式对土壤碳矿化及其激发效应的影响具有较大的差异,可能是解释中亚热带地区土壤碳收支及其碳贮量变化的重要机理之一.     

溶解性有机质在红壤水稻土碳氮转化中的作用

溶解性有机质(DOM)是土壤中活跃的C、N库,在土壤有机质分解转化等过程中有着重要的作用。但其在水田土壤C、N转化过程中究竟起多大作用仍不明确。本研究采用室内恒温培养法观测了DOM和红壤水稻土C、N矿化的关系。结果表明,去除DOM显著降低了培养期间土壤有机质的累计矿化量。其中土壤有机碳的累计矿化量下降了11.4%～20.8%(平均15.4%),且其影响主要体现在培养前期;土壤有机氮的累计矿化量下降了16.4～22.9%(平均19.2%)。研究结果初步表明,虽然DOM只占土壤有机质的很少一部分,但在红壤水稻土C、N矿化中起重要作用。     

污泥有机碳在林地土壤中的分解动态

采用室内培养试验研究了不同温度及污泥施入量的条件下土壤后有机碳的降解动态规律。结果表明,污泥有机碳的矿化速度在前期较快(前3周)。在整个培养过程中,污泥有机碳的累积分解率和周分解率变化规律为12%>6%≥24%;结果还表明,污泥有机碳的分解受温度和污泥施用量的影响。在前3周,50℃培养条件下,有机碳的平均累积矿化量分别比30℃和15℃高出52%和71%。此外,随污泥施用量的增加,有机碳的矿化量增加,而矿化率则呈下降趋势。     

不同状态样品培养下太湖地区黄泥土好气呼吸与CO2产生潜力

土壤呼吸的CO2释放是陆地生态系统快速而活跃的土气交换途径,培养试验常用来讨论土壤的有机碳矿化及其温室气体产生潜力.对太湖地区一个代表性水稻土在水稻收割后采集土壤, 分别进行常规(磨碎土的培养瓶法)和原状土恒温好气培养,测定分析土壤呼吸的CO2释放量,讨论其有机碳矿化与CO2释放潜力.结果表明,该水稻土常规培养CO2呼吸释放速率在CO2-C 12.85 ～ 15.17 mg·kg-1·d-1范围, 而原状土培养CO2呼吸释放速率在CO2-C 2.15 ～ 4.47 mg·kg-1·d-1范围,虽然两者均显著低于文献报道的培养研究结果,但原状土培养下土壤呼吸及CO2产生潜力看起来较大幅度地低于磨碎土常规培养结果,前者与同地区田间监测结果计算的值相当.不但如此,培养中土壤呼吸作用与CO2释放动态格式也发生变化,原状土条件下存在一个较为稳定的低呼吸速率阶段,不同施肥处理下这一阶段的差异十分明显.计算表明,原状土培养下存在微生物潜在可矿化碳的土壤保护作用,这种保护性碳约占土壤有机碳总量的2%左右,较大于Pulleman & Marinissen (2004) 对于草地土壤团聚体有机碳矿化的研究结果.采用磨碎样品的常规培养实验可能会高估水稻土有机碳矿化与CO2释放潜力.     

川西亚高山3种典型森林土壤碳矿化特征

为了解森林转化对土壤碳矿化过程的影响,采用室内培养法对川西亚高山3种典型森林(天然林、桦木次生林和云杉人工林)土壤碳矿化过程进行219 d的动态监测.结果表明,3种森林土壤碳矿化速率随培养时间增加而下降,矿化积累量随时间增加而增加,土壤有机层碳矿化速率和积累量均显著高于对应矿质土壤层;在土壤有机层,天然林和桦木次生林土壤碳矿化速率和积累量均显著高于云杉人工林,而在矿质土壤层3种森林无显著差异.培养结束时,3种森林有机层矿化积累量占总有机碳比值分别为11%、8%和11%,矿质土壤层分别为4%、6%和4%.森林群落、土壤层次和培养时间及三者交互作用对土壤碳矿化和积累量均有显著影响.土壤生物化学特性与土壤碳矿化率和积累量显著相关.单指数模型能很好地拟合土壤碳矿化特征.综上所述,森林转化对川西亚高山土壤碳矿化影响显著,主要表现在土壤有机层.     

不同有机肥对矿区复垦土壤氮素矿化的影响

为揭示同一施氮水平下不同有机肥对矿区复垦土壤的氮素矿化过程的影响,以山西省孝义市水峪煤矿采煤塌陷复垦土壤为研究对象,在200 mg/kg施氮水平下(以全氮计),施用鸡粪、猪粪和牛粪,并以不施肥处理为空白对照,在培养温度为20℃和30℃下,进行为期161 d的室内恒温培养试验,分析不同有机肥对矿区复垦土壤氮素矿化的影响,从而为矿区复垦土壤的快速培肥熟化提供理论科学依据.结果表明:(1)在整个培养时期,各施肥处理的硝态氮含量、硝态氮累积量以及累积矿化量总体呈上升趋势,尤其在培养56-84 d迅速增加.在培养结束时(161 d),不同施肥处理的硝态氮含量、硝态氮累积量以及累积矿化量总体表现为鸡粪处理猪粪处理牛粪处理空白处理(P 0.05).(2)培养初始(0 d),不同施肥处理的铵态氮含量均最高,其中鸡粪、猪粪和牛粪处理之间差异不显著,但三者均显著高于空白处理(P 0.05).各施肥处理的铵态氮含量在培养0-14 d随着培养时间延长迅速降低,在14-161 d各施肥处理的铵态氮含量基本保持不变,维持在较低水平,培养结束时各处理铵态氮含量均低于1.71 mg/kg.(3)随温度升高,各施肥处理的土壤硝态氮含量、硝态氮累积量和累积矿化量增加,不同温度对各施肥处理的土壤硝态氮含量影响显著(P 0.05),但不同温度对各施肥处理的土壤硝态氮累积量和累积矿化量影响不显著.总的来说,有机肥的施入促进了矿区复垦土壤氮素矿化,提高了土壤氮素有效性,施用鸡粪对提高土壤有效氮效果最好,不同施肥处理对矿区土壤矿化效果总体表现为鸡粪处理猪粪处理牛粪处理空白处理,并且30℃下各有机肥的矿化效果优于20℃.(图2表5参50)     

不同封育年限荒漠草原土壤有机碳矿化及温度敏感性

为了解宁夏荒漠草原土壤有机碳矿化对气候变化和封育禁牧措施的响应,该研究选取未封育(FY0)、封育5年(FY5)、9年(FY9)和12年(FY12)的荒漠草原为研究对象,采用室内培养碱液吸收法,分别在5、15、25和35℃条件下对不同封育年限的荒漠草原0—20 cm土壤进行76 d的培养,探讨了不同温度条件下各封育年限荒漠草原土壤有机碳的矿化动态及其温度敏感性(Q_(10))。结果表明:不同封育年限荒漠草原土壤有机碳矿化速率在不同温度条件下随培养时间的增加变化趋势基本相同,均在活跃期(0—13 d)迅速达到峰值,随后急剧下降,至惰性期(14—76 d)趋于平稳;不同温度条件下,荒漠草原土壤有机碳累积矿化量随封育年限延长的变化趋势不尽相同,在5℃和35℃培养条件下以封育9年的荒漠草原最高,分别为5.875 mg·g-1和7.587 mg·g~(-1)(P0.05),15℃和25℃培养条件下各封育年限荒漠草原之间差异不显著;一级动力学方程可较好地拟合不同封育年限荒漠草原土壤有机碳矿化特征,其潜在矿化量在不同培养温度下的变化范围为4.105—8.834mg·g~(-1),以封育5年的荒漠草原25℃处理条件下土壤有机碳潜在矿化量最大;随培养温度的增加,不同封育年限荒漠草原土壤有机碳累积矿化量总体呈波动性变化;未封育荒漠草原土壤有机碳矿化对温度的变化最为敏感,温度敏感性系数Q_(10)值为1.998,显著高于其他封育年限荒漠草原(P0.05)。综上,禁牧封育可改变荒漠草原土壤有机碳的矿化动态,并减弱其对温度变化的敏感性,从土壤碳蓄积的角度考虑,宁夏荒漠草原以封育9年以上为宜。     

太岳山森林土壤有机碳矿化随温度、湿度和培养时间的变化特征

温度和湿度是驱动土壤有机碳矿化的主要环境因子,其驱动作用又会随着培养时间而发生改变.以山西太岳山地区的油松林(Pinus tabulaeformis Carriere,PF)、辽东栎林(Ouercus wutaishansea Mary,QF)和油松辽东栎混交林(MF) 3种森林类型为研究对象,把其土壤放在水分含量为30%、60%、90%和温度为5℃、10℃、20℃、30℃的水热条件下进行培养,用CO_2自动测量系统按照不同的时间间隔测定土壤有机碳矿化速率,整个矿化周期为387 d.结果显示,土壤有机碳累积矿化量以辽东栎林的相对较高,最高值出现在20℃和90%水热条件下培养的辽东栎林,为18.58μg/g,最低值出现在30℃和30%含水量的油松林,为3.95μg/g.在前75 d培养时间内,累积碳矿化量随着水热梯度的提高而增加,而在从181-387 d的培养期内,累积碳矿化量则随着温度的升高而降低.温度对瞬时矿化速率的影响也随着培养时间呈现出了类似的变化规律.土壤有机碳矿化的温度敏感性以辽东栎林土壤在5℃和90%湿度培养时最高,为2.35;以在20℃和湿度60%培养的混交林土壤最低,为0.58.温度敏感系数值(Q_(10))随着培养时间的延长和温度梯度的增加呈现下降的趋势.综上所述,在太岳山地区,同样的培养条件下,以辽东栎林的土壤碳矿化量最高;在培养前期,水热互作对土壤有机碳矿化有正的驱动作用,而在培养后期,温度对土壤有机碳矿化的调控作用明显减弱.(图4表4参41)     

外源性碳氮添加对北方半干旱草原土壤有机质矿化的影响

除了全球气候变化的直接影响,由其引起的土壤外源性碳(C)、氮(N)输入可通过激发效应深刻影响半干旱草原土壤有机碳(SOC)动态。为探究外源性C、N输入对内蒙古半干旱草原生态系统原有土壤有机质(SOM)矿化过程的影响,采用13C标记技术,通过室内培养实验将浓度为3 mg·kg-1的葡萄糖(G)、0.3 mg·kg-1的铵态氮(AM)或硝态氮(NT),以单独或C、N组合的形式(G;AM;NT;G+AM;G+NT)添加到半干旱草原土壤中,探究外源添加物对土壤C矿化的影响。以21℃培养土壤18d并测量土壤C-CO_2释放量。结果表明,单独添加葡萄糖C源(G)显著促进了土壤累积C-CO_2释放量(P0.05),并在第4天达到最大,为未添加外源物土壤累积释放量的2.04倍。而单独添加AM或NT对SOM矿化具有抑制作用(P0.05),其累积C-CO_2释放量分别为未添加N源土壤的82%和77%。同时添加碳源和氮源(G+AM或G+NT),土壤累积C-CO_2释放量显著大于只添加G的土壤,且累积C-CO_2释放量表现为G+NTG+AM(P0.05);并且在培养的第4天添加G+NT达到最大的激发效应即未添加外源物土壤累积C-CO_2释放量的3.13倍;同时添加C源和N源不仅对土壤SOM矿化产生显著激发效应(P0.05),在培养过程中还表现出增强的激发效应(正叠加效应),即同时添加C、N的激发效应显著大于只添加C源的激发效应(P0.05)。因此,在半干旱草原土壤中,微生物的生长和代谢主要受可利用性碳C限制,外源性C、N输入激活了处于休眠状态的土壤微生物,从而加速了SOM的分解。     

温度和氮素输入对青藏高原三种高寒草地土壤碳矿化的影响

选取了海北高寒草甸、那曲高寒草原和当雄高寒湿地3种典型高寒草地生态系统类型为研究对象,采集了表层0~10 cm土壤,在实验室内进行可控温度下的碳矿化培养实验。结果表明,青藏高原土壤碳矿化在不同高寒草地类型间存在显著差异（P≤0.05）。在较低的温度下,高寒湿地土壤的碳矿化速率显著低于高寒草甸土壤,而温度在15℃左右时,高寒湿地土的碳矿化速率略高于高寒草甸土壤,当温度处于较高的水平时（〉20℃）,高寒湿地土壤碳矿化速率远高于高寒草甸土壤,高寒湿地土壤碳矿化的Q10显著大于高寒草甸。无论是低温还是较高的温度,高寒草原土壤碳矿化速率最低,数值范围也最窄。高寒草甸和高寒湿地土壤碳矿化均受温度的显著影响（P≤0.05）,其速率均跟温度呈现一级指数函数方程关系,而高寒草原土壤碳矿化速率与温度间未呈现明显的函数关系,但不同温度间的土壤碳矿化速率存在显著差异。氮素输入对高寒草甸和高寒湿地土壤碳矿化的影响不明显,但显著促进了高寒草原土壤碳矿化作用。     

《生态毒理学报》主编简介

<正>王子健,男,1953年10月出生,博士,研究员,博士生导师．1976年中国科技大学毕业后到中科院生态环境研究中心工作．1983-1985年在瑞士留学,从事水质污染化学规律研究;1987年在日本从事生物样品生理活性物质分析方法研究． 1992-2000年担任中科院生态环境研究中心环境水化学国家重点实验室副主任、主任,兼环境模拟与污染控制国家重点联合实验室学术委员会委员,国家863计划污染控制技术主题专家组副组长,国家自然科学基金委员会地球科学部第二届咨询专家委员会委员,国际环境地球化学与健康学会亚太分会理事,全球环境基金专家库成员等．同时担任环境科学学报(副主编)、过程工程学报、环境化学、湿地研究、地球与环境、美国Environmental Science and Health(A)等杂志的编委．王子健领导的研究小组主要研究天然水体和水处理过程中的水质转化、相关毒性和毒理变化以及健康和生态风险．内容包括发展新的环境监测技术,离体和活体生物毒性测试方法,污染物水体多介质过程,水质安全性评价以及水污染的健康和生态风险的指标和方法．在开发新型生物模拟采样技术和生物毒性测试方法体系、生活饮用水和再生水的安全性评价、持久性有毒污染物污染及其生态与健康影响等方面取得了丰硕的成果,相当一部分成果得到推广应用．     

1株微小杆菌对4种蓝藻的生长影响

利用过滤的天然珍珠养殖水参照BG11配制加富培养液,将1株能促进鱼害微囊藻生长的微小杆菌属菌株(Exiguobacterium sp.013,简写为E.sp.013)进行纯化扩大培养后与铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、水华微囊藻(Microcystis flosaquae)、平裂藻(Merismopedia sp.)和惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii)按一定菌、藻密度比例同时接种后进行为期24 d的培养试验,利用特定生长率和细胞密度等指标观察并检验E.sp.013菌株对4种蓝藻生长的影响,同时检测培养液中优势菌群的数量变化趋势.结果表明:E.sp.013菌对铜绿微囊藻、水华微囊藻和惠氏微囊藻具有显著促生长和延长稳定生长期作用,对平裂藻不具有显著促生长作用,但对延长其稳定生长期具有显著效果;试验培养过程中E.sp.013菌落数量占所有菌落总数的比例始终高于46％,处于绝对优势地位,表明E.sp.013菌具有调控其他菌群的能力.     

Induction of metamorphosis of two species of sea urchin from Sea of Japan

The induction of metamorphosis in mature larvae by selected chemical compounds and natural substrata was investigated in two species of sea urchins from the Sea of Japan, Strongylocentrotus intermedius and Scaphechinus mirabilis. Glutamine in crystalline form was added directly to water containing mature larvae, and this compound, at a final concentration of 10 g ml^-1, was an inducer of metamorphosis in S. intermedius (100% activity) and S. mirabilis (50% activity). Gutamine, or its natural mimetic molecules, may be an active component of the exogenous cue that induces metamorphosis of S. intermedius larvae. This exogenous cue was produced by the epiphytic calcareous algae, Melobesia spp. that colonized the older sea grass Zostera marina. Glutamic acid was also used as an inducer of metamorphosis for S. intermedius and S. mirabilis larvae (50 to 60% activity), but it was toxic to the larvae.     

利用回归分析确定降水入渗补给量

目前常用降水量乘以降水入渗补给系数的方法计算降水入渗补给量,此法不能表现降水特征、蒸发等因素对降水入渗补给的影响．为解决不同时间尺度、不同降水特征和蒸发情况下的降水入渗补给量,在分析郑州地下水均衡试验场地中渗透仪实测入渗量、降水和蒸发资料的基础上,利用均匀设计法选取最优的与降水入渗补给量关系密切的前期降水量和蒸发量的期次,然后利用回归分析建立各岩性和埋深的年、月和日尺度上的降水入渗函数,可以比较准确的计算降水入渗补给量．表3,参9．     

南京城市西部遗产廊道规划

南京城市西部历史时期是城市的重要边界,现在逐渐演变成老城与新区之间的核心地带,成为公共活动的重要地区,保护其自然、文化遗产和生态环境具有非常重要的意义。在对其现状调查分析的基础上,梳理遗产点的历史概况、现状及其分布情况,提出规划遗产廊道的意义,探讨规划的具体思路,为南京遗产保护提供了新的视角。     

Evaluation of adsorption potential of adsorbents: a case of uptake of cationic dyes

Adsorption potential of a commercial activated carbon (FS300) has been evaluated for the uptake of cationic dyes namely methylene blue (MB) and rhodamine B (RB). Though, there are numerous studies in literature which report the sorption of MB (more than 40 studies) and RB (more than 10), however none of these use a common parameter to report the capacity of the sorbent. A protocol, based on the equilibrium dye concentration has been proposed to measure the sorption potential of a sorbent. The Langmuir model can very well describe the experimental equilibrium data for both dyes (coefficient of correlation > 0.999). MB (Qm = 312.5 mg g(-1)) is more adsorbable than the RB (Qm = 144.9 mg g(-1)). Molecular weight and chemical structure of dye molecules seem to affect the dye uptake. The effect of pH on dye uptake has also been evaluated by varyingpH from 3 to 11. Uptake of MB increases with pH, wherein RB removal decreases with pH. Dyes could not be desorbed either by distilled water (0.06 and 0.11% for MB and RB respectively), or by 0.1 NHCl (0.136 and 3.0% for MB and RB respectively) indicating, chemical adsorption type of adsorbent-adsorbate interactions.     

接种污泥源对厌氧氨氧化启动效能的影响

厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,ANAMMOX)菌生长缓慢是影响其实际应用的主要问题之一,选取合适的接种污泥十分重要.本研究采用好氧污泥、厌氧颗粒污泥和厌氧消化污泥3种接种污泥,分别经过61、70和85 d的运行均实现了厌氧氨氧化过程,氨氮去除率分别为82%、92%和91%,总氮去除率达76%、82%和80%.分别接种3种污泥源的厌氧序批式反应器(ASBR)R1、R2、1t3出水pH值最终稳定在8.4、8.5、8.5.好氧污泥呈絮状,但沉降性比接种前好,厌氧颗粒污泥解体后最终形成粒径集中在0.5～1.0 mm的污泥,厌氧消化污泥则呈沙化状态,有细小颗粒出现.根据厌氧氨氧化细胞产率系数及NH4+-N、NO2--N去除量和NO3--N生成量之间的计量学关系,估算出厌氧氨氧化菌产率系数(以1 mol NH4+产生的CH2O0.5N0.15量计)分别为0.080、0.105和0.114 mol·mol-1,说明反应器内厌氧氨氧化菌有不同程度的衰减.总体而言,厌氧颗粒污泥是富集厌氧氨氧化菌的最适污泥源.     

洞庭湖生态环境承载力分析

洞庭湖湖内冬枯水季节，有芦苇面积530km^2，草地面积800余km^2，泥滩地面积367km^2，天然水域面积约993km^2。湖洲之间隔水相望，河沟水系纵横交错，具“水浸皆湖，水落为洲”的地貌特征，呈现出支离破碎的形态面貌和典型的自然湿地景观。文章在大量调查的基础上，从自然和人文两个方面对洞庭湖的生态环境承载力或环境压力进行分析。     

不同饲粮对生猪产污情况的影响

研究了精饲料和精青配合饲料饲养下育肥猪排污量和主要污染物含量的差异.结果表明,与饲喂精饲料相比,饲喂精青配合饲料的生猪产粪量降低18.97%,产尿量降低38.56%.精饲料饲养50d后,生猪体质量仅比精青配合饲料饲养平均增加1.5kg,采用精青配合饲料饲养的生猪体质量每增加lkg饲料成本投入比精饲料饲养减少21.68%.精青配合饲料喂养生猪不仅可减少污染物的排放量,还可节约饲料投入成本,提高养猪效益.