华北地区几种冬闲覆盖作物碳氮蓄积及其对土壤理化性质的影响

充分利用华北地区冬季空闲耕地及光热资源,以冬闲耕地为对照,研究二月兰（Orychophragmus violaceus）、毛苕（Vicia uillosa Roth.）、黑麦草（Secale cereale L.）、草木樨（Melilotus officinalis）、紫花苜蓿（Medicago satiua L.）5种不同冬闲覆盖作物地上部、地下部以及总碳、氮的蓄积量及其对土壤理化性质的影响。结果表明：5种覆盖作物总干物质质量在4.6-8.82 t.hm-2之间,是冬闲田干物质质量的1.6-3.1倍。5种覆盖作物全碳蓄积量在1.80-3.14 t.hm-2之间,是冬闲田碳蓄积量的1.9-3.3倍。与对照相比,各覆盖处理均明显提高氮素蓄积,尤以苜蓿最佳,达到了202.8 kg.hm-2,差异显著。试验选择5种肥覆盖均可提高土壤有机质质量分数（0.90-2.86 g.kg）;黑麦草覆盖可明显降低土壤容重（0.08 g.cm3）;毛苕和苜蓿栽培均可显著降低土壤pH,但同时土壤盐分有所增加;二月兰和黑麦草栽培在提高土壤水分含量方面表现最好。     

生物炭强化模拟废水中高浓度苯酚的微生物降解

采用花生壳生物质废物分别在350、550和750℃条件下限氧热解制备生物炭,之后加入到苯酚污染模拟废水中,验证其强化苯酚微生物降解的效果.结果表明,未加生物炭的系统中,苯酚浓度过低(≤110 mg·L~(-1))不能使菌体达到最大浓度,苯酚浓度过高(≥420 mg·L~(-1))则会抑制菌体生长,降解率仅为43.2%,且停滞期长.添加生物炭后,苯酚去除率大幅度提高,在6～16 h时微生物进入对数生长期,苯酚浓度快速降低.2、4和6 g·L~(-1)的生物炭添加量均可使苯酚在16 h内被完全去除,高添加量的生物炭能吸附39.3%的苯酚,降低其对微生物的毒性抑制.550℃热解温度制备的生物炭取得了最好的强化效果,其pH缓冲作用可中和苯酚降解产生的酸性物质,而750℃热解温度制备的生物炭由于pH过高而使菌体难以存活.生物炭在相对低苯酚浓度下(600、800 mg·L~(-1))可显著提高其去除率,分别从29.6%、24.5%升至46.9%、36.9%.而对于初始苯酚浓度高达1000 mg·L~(-1)以上的系统,则需要海藻酸钙凝胶固定菌体到生物炭才能获得较高的降解率.     

贝壳粉型煤固硫剂固硫的实验及机理研究

以贝壳粉作为型煤固硫剂,用正交实验的方法研究了影响贝壳粉固硫率的主要影响因素,在高温(1 150℃)时固硫效率达到56.6%,比CaCO3的固硫率提高40%以上,具有较好的高温固硫性。分析得知,贝壳的主要成分为CaCO3,其含钙量在40%左右,贝壳中又含有较高的Na等碱金属元素以及Fe,Al和Si等。用X射线粉末衍射法分析了高温(1 150℃)型煤样生成的灰渣,分析了贝壳粉作为型煤固硫剂在高温下具有较高固硫率的机理。发现CaAlSi2O8为主的复合晶体在高温下包裹在CaSO4的表面,抑制了CaSO4的热分解从而有效地提高了固硫率。     

冬夏季桂花净光合速率及其对环境因子的响应

桂花Osmanthus fragrans是我国城市园林建设中的重要树种,在上海居住区绿化中应用频度高达98.88%。目前对桂花的研究主要集中在栽培、种植和养护方面,但对其光合和蒸腾特性的研究较少。在自然条件下使用LICOR-6400光合测定仪测量了冬季和夏季桂花的净光合速率[Pn/（μmol·m^-2·s^-1）],以及蒸腾速率[T/（mmol·m^-2·s^-1）]、胞间CO2浓度[Ci/（μmol·L^-1）]、气孔导度[GS/（mol·m^-2·s^-1）]等生理因子,以及气温（t/℃）、相对湿度（RH/%）、光合有效辐射[PAR/（μmol·m^-2·s^-1）]等环境因子的日变化。对桂花净光合作用与各种生理因子和环境因子的关系进行了分析,对桂花冬季和夏季净光合速率以及对高低温的适应策略进行了探讨。结果表明,随着气孔导度和蒸腾速率的增大,净光合速率也逐渐升高,但由于气孔调节的局限,净光合速率在达到最高值后又有所下降。冬季,桂花的光合作用效率降低,但其通过扩大对光适应范围,充分利用正午最适的光温条件来维持一定的净光合速率和固碳量。夏季,桂花通过午休现象和大量的蒸发降温来避免高温高光带来的伤害。冬季和夏季桂花的光合固碳能力相差不大,但夏季的桂花的水分利用效率远低于冬季。     

秸秆还田对江西农田土壤固碳影响的模拟分析

秸秆还田等农田管理措施能有效地增加土壤碳储量,从而有利于减缓大气CO₂浓度的上升趋势。论文基于环境政策综合气候模型(EPIC),采用千烟洲生态试验站和鹰潭生态试验站农田监测场长期观测数据,验证和优化了EPIC模型参数,同时利用1990-2010年江西省气象资料以及土壤清查资料,模拟分析了4种秸秆还田(CR)比例情景下2010-2030年江西省水稻田土壤的固碳潜力。研究结果表明,无秸秆还田 (CR0%)和秸秆还田25%(CR25%)两种处理下耕作层土壤有机碳储量分别下降21.3%和6.5%,秸秆还田50%(CR50%)和100%(CR100%)处理下土壤有机碳储量分别增加5.4%和11.9%;相对CR0%情景而言,CR25%、CR50%、CR100% 情景下江西省水稻田土壤总固碳潜力分别为6.43、14.92和25.26 TgC(1 Tg = 10⁶ t)。研究结果表明,通过合理的调控措施,采用保护性耕作(秸秆还田)是提高水稻田土壤固碳能力的一种有效途径。     

Diversity of free-living nitrogen-fixing microorganisms in wastelands of copper mine tailings during the process of natural ecological restoration

Biological nitrogen fixing is an important source of nitrogen input in the natural ecological restoration of mine wastelands. The diversity of nifH genes in tailings samples under di erent plant communities in Yangshanchong and Tongguanshan wastelands in Tongling, was analyzed using polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) approach. The nitrogen-fixing microorganism community in the upper layer of tailings of Tongguanshan wasteland discarded in 1980 showed higher Shannon-Wiener diversity index than that in Yangshanchong wasteland discarded in 1991. The diversity of nifH genes in Yangshanchong wasteland of copper mine tailings did not display a consistent successional tendency with development of plant communities during the process of natural ecological restoration. Phylogenetic analysis of 25 sequences of nifH gene fragments retrieved from the DGGE gels indicated that there were mainly two taxa of free-living nitrogen-fixing microorganisms, Proteobacteria and Cyanobacteria living in the wastelands investigated, most of which were unique and uncultured. Canonical correspondence analysis (CCA) based on the relationship between band patterns of DGGE profile and physico-chemical properties of tailings samples showed that the diversity of nifH genes in di erent tailing samples was mainly a ected by loss of ignition, water content, pH and available Zn contents of wastelands. The dominant plant species and development period of plant communities by ameliorating pH, reducing the toxicity of heavy metals, increasing organic matter and water content a ected the diversity and structure of the free-living nitrogenfixing microorganisms in wastelands of copper mine tailings.     

塔宾曲霉的生物学特征及其对环境中Pb~(2+)的固定作用研究

从铅锌矿土壤中分离筛选出一株真菌LYF12(KJ569519),对其菌落、菌丝、分生孢子、生理生化特征、18S rRNA分子特征以及其对生存环境中Pb2+的固定作用等进行了实验研究.结果表明,菌株LYF12为塔宾曲霉(Aspergillus tubingensis),对Pb2+耐受浓度高达6 mmol·L-1.TEM研究结果表明,菌株LYF12可以将Pb2+转移到细胞内,并以含铅矿物集合体的形式将Pb2+固定于细胞内部.当Pb2+浓度低于4 mmol·L-1时,LYF12对Pb2+的固定率高达99%以上;当Pb2+浓度为6 mmol·L-1时,菌株对Pb2+的固定率也可达到81%.另外,又通过实验研究对比了不同能量供应水平下,LYF12对Pb2+吸附率的变化.结果表明,LYF12对Pb2+的吸附与能量供应水平密切相关,并由此推断:Pb2+跨过LYF12细胞膜进入细胞的方式可能是主动运输.     

三江源区植被固定CO2释放O2功能评价

植被在固定CO2释放O2和大气与陆地生态系统碳循环中起着十分重要的作用,是区域和全球环境变化的主要反馈和调节系统,具有重要的生态功能,体现出生态服务价值。根据三江源区多次科考调查及相关资料,计算各种植被类型的净初级生长量,进而根据光合作用方程式、造林成本法、碳税法和工业制氧法估算其固定CO2和释放O2的物质量及其价值量。结果表明:三江源区植被年净初级生长量为8.67×107t·a-1,固定CO21.41×108t·a-1,释放O21.04×108t·a-1。根据造林成本法和碳税法估算出三江源区植被固定CO2的价值为2.8926×1010元·a-1。利用造林成本法和工业制氧法估算出释放O2的价值为3.9157×1010元·a-1。三江源区植被固定CO2释放O2物质量和价值量中,草甸贡献率最高,其次是落叶灌丛、沼泽和草原。本研究对地处青藏高原腹地、生态系统脆弱且空气稀薄的江河源区的生态系统结构和功能的研究具有重要意义。     

不同土壤固硅能力研究初报

在实验室条件下，研究广东省3种典型土壤对水溶性硅的固定作用。研究结果表明，不同土壤类型固硅能力差异显著，振荡后立即测定和放置3天后测定的结果均显示同样的趋势，固硅能力都是砖红壤最高，赤红壤次之，水稻土最低。