城市污染河道沉积物有机质的氧化稳定性

为了研究城市河道沉积物有机质的氧化稳定性,以氧化稳定系数(Kos)和腐殖化程度(HA/FA)作为评价指标,在用H2O2处理沉积物的基础上,探讨城市污染河道有机质含量、有机质组成等对氧化稳定性的影响.结果显示,污染河道沉积物有机质含量明显高于自然水生态系统沉积物有机质含量;富里酸(FA)、胡敏酸(HA)、胡敏素(HM)是污染河道沉积物有机质主要赋存形式,其中胡敏素是主体,占全部有机质的65%以上;易氧化有机质(OMr)和难氧化有机质(OMd)与总有机质含量均显著正相关(P0.05);OMd的含量可以更直观地反映河道污染程度;重污染河道沉积物有机质去除量较高;随着有机质的去除,沉积物Kos在总体上有上升的趋势;不同形态有机组分其Kos差异性明显(P0.05),以HM为主的紧结态腐殖质的Kos值最高;用HA/FA和OMr可从大体上表征沉积物的氧化稳定性;HA、FA是影响城市河道沉积物氧化稳定性的主要因素.     

洞庭湖不同水位梯度川三蕊柳和短尖薹草土壤有机碳垂直分布特征

以洞庭湖湿地3种水位梯度(-60、-40和-20 cm,即水位在土壤表层60、40和20 cm以下)的川三蕊柳(Salix triandroides)和短尖薹草(Carex brevicuspis)为研究对象,揭示0～20、20～40、40～60、60～80 cm土壤有机碳及腐殖质碳(胡敏酸碳、富里酸碳、胡敏素碳)含量的垂直分布特征。结果表明,在3种水位下,川三蕊柳和短尖薹草群落土壤有机碳和腐殖质碳含量均以0～20 cm土壤较高。川三蕊柳0～20 cm土壤有机碳含量以高水位区较高,而20～80 cm土壤以中水位区较高;短尖薹草4层土壤有机碳含量均以中水位区较高。对土壤富里酸碳含量而言,川三蕊柳和短尖薹草群落在3种水位之间无显著差异。对土壤胡敏酸含量而言,川三蕊柳群落0～20 cm土壤以高水位区较高,20～60 cm土壤在3种水位之间无显著差异,而60～80 cm土壤以高水位区较低;短尖薹草群落0～40 cm土壤以中水位区较高,40～60 cm土壤在3种水位之间无显著差异,而60～80 cm土壤以高水位区较低。对胡敏素含量而言,川三蕊柳群落0～20 cm土壤以高水位区较高,20～80 cm土壤以高水位区较低;短尖薹草4层土壤胡敏素碳含量均以中水位区较高。与短尖薹草群落相比,川三蕊柳群落能提高低水位区0～80 cm和高水位区0～20 cm土壤有机碳及腐殖质碳含量,但降低了中水位区0～80 cm和高水位区20～60 cm土壤有机碳及腐殖质碳含量。可见,湿地土壤有机碳含量受植被类型和水位的综合影响,在洞庭湖湿地应选取高水位洲滩恢复川三蕊柳群落,以提高湿地土壤有机碳含量。     

PCB138在土壤中的吸附特征及土壤特性对其吸附的影响

为研究六氯联苯PCB138在土壤组分中的吸附特征及土壤特性对其吸附的影响,选取红壤和有机质含量较高的黑土作为供试土壤,提取土壤有机质组分中的胡敏酸和胡敏素,采用振荡平衡法研究了PCB138在原供试土壤、胡敏酸和胡敏素中的吸附特征。结果表明,PCB138在两种土壤组分中的吸附是一个快速吸附过程,240 min即可达到吸附平衡。PCB138在土壤组分中吸附速率和吸附量表现为:胡敏酸﹥原土壤﹥胡敏素,准一级动力学方程能更好地描述其吸附过程。PCB138在黑土中的吸附速率和吸附量略大于其在红壤中的相应数值。PCB138在两种土壤中的吸附过程可用Freundlich吸附等温方程描述。Pearson相关性分析结果表明,PCB138在两种土壤组分中的吸附量与土壤中有机质量分数和2μm粒径质量分数呈显著相关(P0.05)。吸附速率与土壤中有机质质量分数呈极显著相关(P0.01)。实验条件下,土壤中有机质质量分数和2μm粒径质量分数可能是影响PCB138在土壤组分中的吸附行为的主要土壤特性因素。本研究可为揭示PCBs的环境行为与污染控制提供依据。     

施肥对不同肥力水平春玉米农田土壤有机碳及其组分的影响

选取辽河灌区不同肥力水平春玉米(Zea mays ssp. mays L.)农田土壤为研究对象,通过连续3年田间定位试验研究施肥对不同层次土壤有机碳组分(TOC、ASOC、LFOC、DOC和MBC)的影响,分析土壤有机碳组分的产量效应.结果表明,连续种植春玉米能够显著增加低产田土壤w(TOC),增加各产田土壤w(ASOC)和w(MBC),降低各产田土壤w(LFOC),土壤w(DOC)变化较小.施肥使土壤w(TOC)增加了-13.41%~7.54%,平均增加了0.16%;使高产田表层(0~10 cm)土壤w(TOC)显著增加,低产田犁底层(20~40 cm)土壤w(TOC)显著降低.施肥使土壤w(ASOC)增加了-13.98%~72.22%,平均增加了15.82%;使低产田犁底层和高产田耕层(10~20 cm)土壤w(ASOC)显著增加,中产田耕层土壤w(ASOC)显著降低.施肥使土壤w(LFOC)增加了-42.60%~168.57%,平均增加了48.83%;使中产田表层和犁底层、高产田表层和耕层土壤w(LFOC)显著增加,高产田犁底层土壤 w(LFOC)显著降低.施肥使土壤 w(DOC)增加了-42.74%~51.29%,平均增加了9.36%;使中产田耕层和犁底层、高产田表层和耕层土壤 w(DOC)显著增加,低产田耕层土壤 w(DOC)显著降低.施肥使土壤 w(MBC)增加了-1.16%~19.97%,平均增加了9.32%,除中产田耕层土壤之外其他土层土壤w(MBC)均有所增加.施肥主要提高土壤ASOC和LFOC含量,促进土壤DOC的变化.施肥显著增加低产田土壤有机碳组分含量,促进中产田土壤有机碳组分变化,增加高产田土壤有机碳耗损.施肥主要增加表层(0~10 cm)土壤有机碳组分含量,耗损犁底层(20~40 cm)土壤有机碳,调解耕层(10~20 cm)土壤活性有机碳组分.施肥对微生物可利用性及结构不同的活性有机碳组分影响不同;高、中、低产田因其土壤理化性状及有机碳本底值不同,对施肥的响应存在差异.施肥总体增加土壤活性有机碳各组分含量,同时通过改变微生物及玉米根系活力影响活性有机碳含量及组分.土壤中有机碳组分与产量的回归方程为(产量)=-4665.61-0.008×w(SOC)-0.421×w (ASOC)-0.777×w (LFOC)+5.370×w (DOC)+33.408×w (MBC).ASOC和MBC具有土壤肥力指示作用,施肥主要通过调控土壤ASOC提高玉米产量.     

亚热带常绿阔叶林土壤活性有机碳组分季节动态特征

作为土壤质量的重要指标,活性有机碳(SLOC)在土壤物理、化学和生物特性中发挥着重要作用。本研究依托中国科学院会同森林生态试验站,于2016年12月-2017年12月,通过对亚热带常绿阔叶林(烤林)不同季节土壤进行采样和分析,系统地研究和比较了亚热带常绿阔叶林土壤活性有机碳组分季节动态特征。结果表明,(1)不同季节亚热带常绿阔叶林土壤养分和有效养分均大致表现为夏季秋季春季冬季,其中不同季节土壤全磷含量差异不显著(P0.05)。(2)土壤易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)和水溶性有机碳(WSOC)具有明显的季节动态,均表现为夏、秋季较高,春、冬季较低。(3)亚热带常绿阔叶林土壤微生物量碳(SMBC)和微生物量氮(SMBN)均大致表现为夏季秋季春季冬季,其中夏季和秋季差异不显著(P0.05),春季和冬季差异不显著(P0.05),夏季和秋季显著高于春季和冬季(P0.05),而不同季节SMBC/SMBN差异不显著(P0.05)。(4)土壤活性有机碳与土壤总有机碳均呈显著线性关系,说明土壤活性有机碳依赖于土壤总有机碳含量,各自从不同角度表征了土壤中活性较高部分碳的含量。(5)亚热带常绿阔叶林土壤EOC、POC、LFOC、WSOC和SMBC与SOC、TN均呈显著或极显著相关性,与TP相关性不显著;活性有机碳各组分之间相互影响和密切联系,其中SOC、TN是亚热带常绿阔叶林土壤活性有机碳变化的重要影响因素。     

晋西北黄土丘陵区不同植被恢复下的土壤碳氮累积特征

探讨黄土丘陵区土壤碳氮特征及其蓄积速率对植被恢复的响应规律,不仅对于精确评估黄土高原生态恢复工程的土壤碳氮效应具有重要意义,同时也是国家积极推进碳中和战略和生态文明建设的科学基础。以晋西北黄土丘陵区—右玉县典型生态恢复区为研究对象,以相邻农田为对照,分析了不同植被类型在不同恢复年限下的土壤碳氮特征和固碳(氮)效应。结果表明:以20 a和50 a为界,植被恢复的土壤固碳(氮)效应可分为短期、中期和长期3个阶段。从短期(20 a)来看,退耕还林(草)的土壤固碳(氮)效应不明显,甚至导致了土壤表层(0—20 cm)SOC和STN含量和储量的降低,而退耕还灌的土壤碳氮增汇效应较为显著;从中期(21—50 a)来看,随着恢复年限的增加,3种植被的土壤碳氮增汇效应显著,其中草地在恢复21—35 a后,土壤固碳(氮)达到最高值,之后其SOC、STN含量和储量开始降低,而林地和灌木地的土壤碳(氮)汇效应表现显著;从长期来看(50 a),林地表层土壤碳(氮)增汇效应仍持续增强,而灌木地和草地SOC、STN含量和储量,均低于对照农田。总体来看,退耕还林在中期和长期的土壤碳氮蓄积效应相当可观,退耕还灌在短期和中期的土壤碳氮蓄积效应表现显著;对于草地,仅在退耕中期(21—35 a)表现出一定的土壤碳氮增汇效应。从表层土壤的碳氮平均蓄积速率来看,林地在退耕中期和长期,均表现出较高的平均碳氮蓄积速率,而灌木地在退耕早期(20 a),其表层土壤平均碳氮蓄积速率最快,之后,随恢复年限的增加,逐步降低,最终转变为负值(50 a);而草地仅在退耕21—35 a,土壤碳氮蓄积速率表现为正值,其余阶段均为负值。退耕还林(草)后的表层SOC含量与STN含量、C/N和土壤含水量呈明显的正相关,与土壤容重之间呈显著的负相关。土壤C/N受SOC的影响较大;土壤水分条件的改善可促进SOC和STN的积累,其对表层STN的影响程度甚至高于SOC。随着表层SOC含量的增加,会改变土壤颗粒的胶结状况,从而导致土壤容重的降低。     

海南尖峰岭热带山地雨林土壤有机碳储量和垂直分布特征

2016-2018年连续3年研究了海南尖峰岭热带山地雨林(香蒲桃天然林Syzygium odoratum、南亚松天然林Pinus latteri、桉树人工林Eucalyptus robusta和橡胶人工林Hevea brasiliensis)土壤有机碳储量和垂直分布特征,为该区域山地土壤碳库储量的准确预测提供参考依据。结果表明,(1)在垂直方向,不同年份热带山地雨林土壤有机碳含量均随着土层深度的增加而逐渐降低,表现出明显的"表聚性",其中表层随着年份的增加其增加趋势较为明显,深层有机碳含量随年份的变化不明显。此外,2016-2018年不同土层深度热带山地雨林土壤有机碳含量均表现为香蒲桃天然林和南亚松天然林显著高于桉树人工林和橡胶人工林。(2)垂直方向土壤有机碳储量与土壤有机碳呈一致的变化规律,2016-2018年热带山地雨林土壤活性有机碳均随着土层深度的增加而逐渐降低,表现出明显的"表聚性",其中表层增加趋势较为明显,深层土壤活性有机碳随年份的变化不明显,不同年份土壤活性有机碳含量差异不显著(P0.05)。此外,2016-2018年不同土层深度热带山地雨林土壤活性有机碳均表现为香蒲桃天然林和南亚松天然林显著高于桉树人工林和橡胶人工林。(3)土壤有机碳和活性有机碳与pH值和砂粒含量呈显著的负相关关系(P0.05),与电导率、黏粉粒含量、全氮呈显著的正相关关系(P0.05),与全磷含量没有显著的相关性(P0.05),其中与全氮的相关系数最大,土壤活性有机碳的相关系数高于土壤有机碳。(4)交互分析结果表明:土壤深度和林型对土壤有机碳和活性有机碳具有显著的影响,其中林型和土层深度对有机碳含量具有显著的影响(P0.05);林型对有机碳储量具有显著的影响(P0.05);林型、土层深度、林型×土层深度对土壤活性有机碳具有显著的影响(P0.01)。研究表明,土壤活性有机碳对林型和土层深度的响应较为敏感,而林型和土层深度海南尖峰岭热带山地雨林土壤有机碳储量起着决定性作用。     

大兴安岭不同森林群落植被多样性对土壤有机碳密度的影响

区域碳循环是全球变化研究中的核心内容,大兴安岭森林生态系统是对全球温度变化最敏感的植被类型之一,其植被多样性对土壤有机碳密度和碳循环具有重要影响,深入理解该区土壤有机碳密度分布特征对于未来区域生态环境的可持续发展具有重要的科学意义。采用野外调查和室内测试分析相结合的手段,研究了大兴安岭4种主要森林类型(针叶混交林、针阔混交林、阔叶混交林、落叶林)的植被多样性和土壤有机碳密度分布特征,并采用多因素方差分析确定植被类型和土层深度对土壤有机碳密度的交叉影响。结果表明,大兴安岭4种林型Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Mclntosh均匀度指数表现为落叶林针阔混交林阔叶混交林针叶混交林;Simpson优势度指数则表现为针叶混交林阔叶混交林针阔混交林落叶林;Cody指数表现为落叶林针阔混交林针阔混交林针叶混交林;Sorenson指数表现为针叶混交林阔叶混交林针阔混交林落叶林。土壤有机碳含量和有机碳密度均呈一致的变化规律,其中以表层土壤最高,随土壤深度的增加逐渐降低;随剖面深度的增加,土壤有机碳密度逐渐降低,以表层土壤(0~20 cm)有机碳密度最高,针叶混交林、针阔混交林、阔叶混交林、落叶林土壤有机碳密度分别占土壤剖面总有机碳密度的35.24%、31.61%、31.70%、32.39%。相关性分析表明,4种林型Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Cody指数和Sorenson指数与有机碳含量和有机碳密度呈显著或极显著的正相关;从相关系数绝对值来看,多样性指数与有机碳含量的相关系数高于有机碳密度的相关系数。双因素分析表明,林型对有机碳含量和有机碳密度具有显著的影响(P0.05),林型×深度的交互作用对有机碳含量具有显著的影响(P0.05);林型和林型×深度的交互作用对Margalef丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数具有显著的影响(P0.05);林型对Cody指数和Sorenson指数具有显著的影响(P0.05)。综合分析表明,大兴安岭林型和土壤深度对土壤有机碳密度的影响存在一定的交互作用。     

磺胺嘧啶和磺胺噻唑在土壤中的吸附行为

采用批平衡实验方法研究磺胺嘧啶(SDZ)和磺胺噻唑(STZ)在五种典型土壤及一种泥炭中的吸附行为.结果表明:(1)SDZ和STZ在土壤及泥炭中的吸附量随溶液pH值的升高而减小,与溶液中SDZ和STZ阳离子的含量呈正相关.(2)SDZ和STZ的吸附均可采用Freundlich和Langmuir模型进行拟合,最大吸附量(Qm)的大小依次为:泥炭土>黑土>棕壤≥灰褐土>红壤≥灰漠土.除红壤和灰漠土外,Freundlich吸附系数(K)的大小次序和(Qm)基本相同.SDZ和STZ的(Qm)与土壤有机质的含量和土壤粉粒的含量呈显著正相关.因此,SDZ和STZ更容易吸附在有机质的含量比较高的泥炭土和黑土中.     

宁夏贺兰山三种植被下土壤有机碳密度的比较

干旱、半干旱地区的土壤有机碳库是全球土壤碳库的重要组成部分,在全球碳循环的研究中有着重要作用.本文以宁夏贺兰山国家级自然保护区的油松(Pinus tnbulaeformis Carr.)、灰榆(Ulmus glaucescens Franch.)和灌丛三种植被下的土壤为研究对象,比较分析了这三种土壤不同层次有机碳含量和有机碳密度的变化情况.结果表明:三种土壤的有机碳含量均随着深度的增加而减少;油松植被下土壤的有机碳密度最高(11.30±0.36 kg·m-2),灰榆植被下土壤的有机碳密度次之(4.34±0.13kg·m-2),灌丛植被下土壤的有机碳密度最低(2.50±0.07 kg·m-2);油松、灰榆和灌丛三种植被下的土壤表层(0-5 cm)有机碳储量分别占其土壤有机碳总储量的10.32%±0.07%、23.43%±0.69%和26.80%±0.20%,灰榆和灌丛植被下的土壤发育情况较差,其有机碳相对较多地储存在表层土壤中;发育较好的土壤,其有机碳总储量也较高.为减少土壤表层CO2的排放,我们应加强对地表植被的保护,这对减缓全球变暖趋势具有重要意义.