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1.
In this paper we describe and test a sub-model that integrates the cycling of carbon (C), nitrogen (N) and phosphorus (P) in the Soil Water Assessment Tool (SWAT) watershed model. The core of the sub-model is a multi-layer, one-pool soil organic carbon (SC) algorithm, in which the decomposition rate of SC and input rate to SC (through decomposition and humification of residues) depend on the current size of SC. The organic N and P fluxes are coupled to that of C and depend on the available mineral N and P, and the C:N and N:P ratios of the decomposing pools. Tillage explicitly affects the soil organic matter turnover rate through tool-specific coefficients. Unlike most models, the turnover of soil organic matter does not follow first order kinetics. Each soil layer has a specific maximum capacity to accumulate C or C saturation (Sx) that depends on texture and controls the turnover rate. It is shown in an analytical solution that Sx is a parameter with major influence in the model C dynamics. Testing with a 65-yr data set from the dryland wheat growing region in Oregon shows that the model adequately simulates the SC dynamics in the topsoil (top 0.3 m) for three different treatments. Three key model parameters, the optimal decomposition and humification rates and a factor controlling the effect of soil moisture and temperature on the decomposition rate, showed low uncertainty as determined by generalized likelihood uncertainty estimation. Nonetheless, the parameter set that provided accurate simulations in the topsoil tended to overestimate SC in the subsoil, suggesting that a mechanism that expresses at depth might not be represented in the current sub-model structure. The explicit integration of C, N, and P fluxes allows for a more cohesive simulation of nutrient cycling in the SWAT model. The sub-model has to be tested in forestland and rangeland in addition to agricultural land, and in diverse soils with extreme properties such high or low pH, an organic horizon, or volcanic soils.  相似文献
2.
为了解不同浓度铜(Cu)、锌(Zn)重金属污染土壤对乔木抗氧化指标的影响以及为植物修复蠡河重金属污染岸带提供理论依据,选取广玉兰(Magnoliagrandiflora)、香樟(Cinnamomumcamphora)、榉树(Zelkovaschneideriana)幼苗,采用土培法浇灌重金属溶液模拟土壤污染环境,研究不同浓度重金属Cu/Zn对乔木脯氨酸含量、过氧化物酶活性、过氧化氢酶活性及丙二醛含量的单一及复合影响。实验表明,单一Cu胁迫对广玉兰、香樟和榉树的毒害作用较单一,Zn胁迫严重;Cu/Zn复合作用下,3种乔木抗氧化指标均在Cu15和Zn110时达到最大值,表现出较强的抗性,而后随着复合作用强度增加,重金属对其毒害作用增大;75μg/gCu和210μg/gZn单一及复合胁迫时,广玉兰丙二醛含量相对香樟和榉树较接近对照值,过氧化物酶和过氧化氢酶活性较大,脯氨酸含量差别不大。综合分析,不同乔木在不同浓度重金属胁迫下抗氧化指标作出不同响应,广玉兰对高浓度Cu/Zn胁迫不敏感,承受能力和抗性较强,适合于修复Cu/Zn污染较严重土壤。  相似文献
3.
王丽红  陈惠茹  周青 《生态环境》2013,(11):1819-1824
为了解土壤中铜(Cu)与锌(Zn)对不同乔木抗氧化系统的复合影响及植物生态修复土壤cu和Zn复合污染的生理生化基础,以香樟(Cinnamomumcamphora)、广玉兰(Magnolia grandiflora)和榉树(Zelkovaschneideriana)3种乔木为实验材料,采用土培盆栽方法,研究单-Cu2+(75mg·L-1)溶液和单一Zn2+(210mg·L-1)溶液及两者复合溶液污灌对香樟、广玉兰和榉树叶片丙二醛(MDA)含量、脯氨酸(Pro)含量、过氧化物酶(POD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性的动态影响。结果表明,Zn2+/t~用下3种乔木MDA含量升高,Cu2+作用下MDA含量降低,Zn2+和Cu2+复合作用下3种乔木MDA含量低于Zn2+作用,即210mg-L。Zn2+对3种乔木生长的毒害作用比75mg·L。Cu2+明显,两者复合作用使Zn2+的伤害作用减轻。随胁迫时间延长,香樟POD和CAT活性增加,MDA含量和Pro含量减少。广玉兰细胞活性氧代谢失衡,POD活性和CAT活性急剧上升,第7天时分别达到1243.89%和300.00%(单一Cu2+’)、149.22%和60.00%(单一Zn2+)、653.96%和170.00%(Cu2+和Zn2+复合作用)。榉树无法承受高浓度Cu2+和Zn2+伤害而死亡。综合考虑,Zn2+对3种乔木伤害严重,Cu2+在诱导POD和CAT活性过程中与zn2+存在拮抗作用,香樟对重金属Cu2+和zn2+的耐性最强。  相似文献
4.
模拟不同淋洗脱盐阶段滩涂土壤孔隙水中盐分和重金属含量,通过苋菜水培试验,研究多种盐分离子(SO42-、Cl-、NO3-、CO32-、Na+、Ca2+、K+和Mg2+等)的共同作用下,苋菜对Zn、Cu、Ni、Cr、Pb和Cd 6种重金属的吸收、累积和转运的变化。结果表明,与对照相比,在不同盐分离子浓度影响下,苋菜茎叶中Cd的累积增幅为69.2%~146.2%,而茎叶中其他重金属的含量无显著变化,苋菜根系中Cd、Pb、Cr、Ni和Cu含量的最大增幅分别为187.8%、197.7%、305.7%、228.1%和58.2%,但根系中Zn含量未受到显著影响。在相对较高的盐分离子浓度(〉1 312.4 mg.L-1)范围内,不同盐分离子浓度处理间苋菜茎叶和根系中6种重金属含量差异均不显著。盐分处理显著降低了苋菜对Pb、Cr、Ni和Cu的转移系数,但未显著影响苋菜对Cd和Zn的转移系数。  相似文献
5.
通过世界经合组织推荐的藻类生长抑制实验方法,对气相色谱一质谱联机鉴定出的3种克藻物质进行对蛋白核小球藻的克藻效应的组合实验,得出棕榈酸+琥珀酸、棕榈酸+琥珀酸+乙酸丁酯,这两种组合对蛋白核小球藻的克藻效应为协同作用;棕榈酸+乙酸丁酯、琥珀酸+乙酸丁酯组合出现拮抗作用。光学显微镜照片显示,克藻物质组合作用后,蛋白核小球藻的细胞个数明显减少,藻体凝聚沉淀,部分藻体死亡。  相似文献
6.
A new integrated model that includes a hydrodynamic model coupled with a contaminant fate and effect sub-model and an ecological sub-model is presented and validated using data from mesocosm experiments. The experiments were carried out in the Isefjord (Denmark) and include the combined effects of nutrients and pyrene addition on the lower trophic levels of bacteria, zooplankton and phytoplankton. The model was able to correctly represent the main dynamics observed in the mesocosms during the 11 days of the experiment and thereby confirmed that it is possible to represent short-term changes in the system with a simplified food-web model on a small spatial and temporal scale. Finally, the validated model was used to carry out a scenario analysis to investigate the effects of a contaminant pulse at different pyrene concentrations and different release timings. Results showed that the ecosystem's vulnerability to a pyrene pulse depends on the initial condition of the system. Stronger biomass reduction was observed when the pulse was released during the zooplankton bloom. Conversely, when the pulse was added at low biomass and before the bloom, the system showed a tendency to behave non-linearly.  相似文献
7.
环境雌激素对生命健康影响受到广泛关注,现行污染物环境标准制订和风险评价只针对单一化合物而非混合物效应,不足以保护生命安全与人类健康.为探讨环境雌激素的混合物效应,选择对雌激素敏感的人乳腺癌MCF-7细胞增殖实验,检测雌二醇(E2)、邻苯二甲酸酯类化合物(DBP和DEHP)的单一及其联合雌激素活性;基于单一化合物的浓度-反应曲线,运用浓度相加(CA)和独立作用(IA)模型对混合物的毒性进行预测,并将模型预测结果与混合物实验数据进行比较分析.结果表明,E2、DBP、DEHP对MCF-7细胞的单一作用数据可通过Weibull方程拟合,由拟合方程得到的半数效应浓度(EC50)及95%置信区间分别为3.450×10-6(2.373×10-6~1.675× 10-5)、5.138(1.489~1.082× 10)、1.186(4.478× 10-1~2.24) μmol·L-1;3种化合物的混合物数据亦可通过Weibull、Logistic和ExpGr01方程进行有效拟合,混合物效应与化合物单独作用产生的效应具有显著性差异;3种化合物表现非相似联合作用,利用独立作用(IA)模型预测混合物效应较为可靠,外源性环境雌激素与内源性雌激素联合作用产生的混合效应显著.环境雌激素混合物毒性可以通过相加作用模型预测,为环境复合污染的风险评价和管理提供基础数据.  相似文献
8.
为认识藻红外联合作用评价法的稳定性,用苯(C6H6)、甲苯(C6H8)、二甲苯(C8H10)、氯苯(C6H5Cl)、三氯甲烷(CHCl3)和羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)进行了重现性实验,通过测试实验藻对5种药品不同组合的响应温差,用联合偏差系数法评价联合作用类型,分析药品联合毒性的重现性及联合作用评价法的评价效果。结果表明:二元组合中,重现性50%的5组,重现性75%的5组,平均重现性62.5%;三元组合中,重现性50%的1组,重现性75%的8组,重现性100%的1组,平均重现性75%;四元组合中,重现性50%的1组,重现性75%的1组,重现性100%的3组,平均重现性85%;五元组合重现性100%,混合药品总平均重现性73.1%。重现性大于阈值的组合19个,占全部26个组合的73.1%。药品组合元数增减与联合作用的重现性正相关。分析可知,藻红外联合作用评价法用于联合作用分析稳定性较好。  相似文献
9.
为探究雌激素与抗雌激素的复合效应,将斑马鱼(Danio rerio)的胚胎暴露于o,p'-DDT和氟维司群2种典型的环境内分泌干扰物中,考察胚胎孵化率、孵化时间和总畸形率,并用实时荧光定量PCR技术检测Vtg1、Vtg2和ERα等雌激素效应相关基因的mRNA转录水平。结果显示,与单一化合物的暴露相比,o,p'-DDT和氟维司群的二元混合物暴露对斑马鱼的发育毒性增强。在诱导Vtg1和ERα基因的mRNA表达水平上调方面,氟维司群对o,p'-DDT的诱导效应表现出拮抗作用,而当50或250μg·L-1氟维司群与100μg·L-1o,p'-DDT共存时,对Vtg2有明显的诱导效应。研究表明,抗雌激素并非简单地抑制环境雌激素的生态毒性效应,在进行生态风险评价时需全面评估雌激素与抗雌激素的复合效应。  相似文献
10.
近海环境中的微塑料污染问题已成为全球性的环境问题,引起了世界范围内的广泛关注.微塑料不仅能够对生物造成物理损伤,而且塑料中的添加剂如邻苯二甲酸酯、双酚A、多溴二苯醚等也会随着塑料的风化而浸出进入环境,对生物产生毒害,同时,微塑料还能吸附海洋环境中的其他污染物,从而对生物产生联合毒性作用.本文综述了微塑料与持久性有机污染物的联合作用,结果表明聚苯乙烯微塑料能够吸附海水中的持久性有机污染物如多环芳烃、多氯联苯、有机氯农药滴滴涕,从而可能导致这些污染物在海洋生物组织中富集,对人类健康存在直接或间接危害.最后本文在总结前人研究的基础上,对未来微塑料与农药污染联合毒性作用的研究方向做了简要分析和展望.  相似文献
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