贵州喀斯特山地农业系统不同种植区休耕地土壤水溶性氮素组成及分布特征

选择贵州喀斯特山地农业系统不同种植区休耕地土壤作为研究对象,对其水溶性氮素组成及分布特征进行了研究。结果表明:休耕地土壤SON含量范围为4. 11～14. 34 mg/kg,平均含量为8. 62 mg/kg。不同种植区休耕地土壤SON含量存在较大差异,但差异不显著(p0. 05),SON占TSN的比例差异极显著(p0. 01),传统农业种植区SON的变异较大,其它种植区的较小。水溶性氮素组成以SON和NH_4~+-N为主,不同种植区的NH_4~+-N、NO_3~--N占SIN的比例差异不显著(p0. 05),而两者占TSN及SIN占TSN的比例差异极显著(p0. 01)。传统农业种植区表层和深层土壤SIN的含量都要比其它种植区高,SON则相反,说明不同类型的农业对土壤氮的影响不同。不同种植区表层土NH_4~+-N、NO_3~--N、TSN、SON含量差异极显著(p0. 01)。除了打通种植区,其它种植区NH_4~+-N含量随着土层的增加总体上表现出下降的规律。除了大冲种植区在0～30 cm深度先增加后降低的规律外,其它种植区NO_3~--N含量自土壤表层到30 cm深度,随着土层的增加而增加,自30 cm深度往下,随着土层的增加而下降。TSN和SON中,除了青岩种植区随着土壤表层到20 cm深度处降低外,其它种植区随着土壤表层到20 cm深度处先增加,然后从20 cm深度往下随着土层的增加再降低。SON容易向下淋失,不易在土层深部发生积累,造成氮素的流失和带来环境污染风险,应引起重视。     

三岔河梯级水库生源要素的时空变化特征

氮磷硅等生源要素是影响水体初级生产力、水生态系统结构与功能的重要因素。为了解梯级水库-河流体系营养盐的时空变化特征,对三岔河梯级水库(平寨水库、普定水库、引子渡水库)及入库河流进行了季度调查,分析了其氮、磷、硅营养盐浓度及其相关环境因子。结果显示,溶解硅(DSi)、总溶解氮(TDN)、PO_4~(3-)浓度分别为049～381、212～498、064～761×10~(-2)mg/L,平均值分别为199、325、003 mg/L。TDN和PO_4~(3-)浓度季节性变化较为明显,但空间变化较小;DSi的时空变化均较为显著。TDN浓度夏季较高,而PO_4~(3-)浓度春、冬季较高。TDN与叶绿素显著正相关,而PO_4~(3-)与温度显著负相关,表明两者的影响因素不同。DSi浓度水平沿程依次降低,主要受生物作用控制。DSi浓度随水体深度增加而增加,秋季尤为显著;而TDN和PO_4~(3-)在剖面上的变化因季节和水库的不同而不同。     

生物炭纳米复合材料去除环境中有机污染物研究进展

近年来,生物炭在环境修复、固碳、土壤改良等方面的得到广泛应用,与纳米材料联合制备的新型生物炭纳米复合材料使原生生物炭的比表面积、孔隙结构、官能团、催化降解能力等方面都有了较大改善,具有更好的可持续性和高效性,对环境中有机污染物具有良好的去除能力。本文介绍了生物炭纳米复合材料的不同制备工艺,重点阐述了生物炭纳米复合材料对不同环境介质中有机污染物的去除机理及应用,为后续生物炭纳米复合材料在环境修复应用的工程化和商业化提供理论依据和技术参考。     

蚯蚓粪施用对土壤氮含量及形态的影响

采用盆栽试验,研究蚯蚓粪施用量为0 t/hm²(CK)、15 t/hm²(A1)、30 t/hm²(A2)、45 t/hm²(A3)、60 t/hm²(A4)五种处理对土壤氮含量及形态的影响。结果表明,与CK相比,施用蚯蚓粪后土壤有机质、电导率增加,土壤全氮(TN)含量也显著增加,TN含量在2.06~2.56 g/kg之间,平均含量为2.23 g/kg。A2的TN含量(2.56 g/kg)比CK(1.75 g/kg)提高了46.28%。非可转化态氮(NTF-N)含量较高,占TN的89.43%~91.46%,可转化态氮(TF-N)占TN的10.57%~13.54%。不同形态氮含量依次为:有机态及硫化物结合态氮(OSF-N)>铁锰氧化态氮(IMOF-N)>碳酸盐结合态氮(CF-N)>离子交换态氮(IEF-N)。随着蚯蚓粪用量的增加,OSF-N含量呈逐渐增加的趋势,IEF-N、CF-N含量呈先降低后增加的趋势,IMOF-N含量呈先增加后降低的趋势。OSF-N在TF-N中含量最高,是主要的赋存形态,说明可转化态氮的活性比较稳定,不易流失造成土壤-水体体系污染。TN和NTF-N含量之间呈显著正相关,说明NTF-N是TN的主要组成部分,NTF-N对TN贡献较大。本研究表明蚯蚓粪施用对土壤氮含量及形态影响较大。     

植被恢复中坡地土壤颗粒有机碳分布特征和δ~(13)C值组成

以喀斯特地区植被恢复过程中典型坡地为研究对象,对坡地各个地形剖面土壤及土壤不同粒径组分中有机碳含量和有机质稳定碳同位素(δ13C值)组成进行了分析.结果显示:坡地土壤有机碳含量向下坡方向逐渐降低,上坡位两个剖面土壤砂粒(50～2000 um)中有机碳含量占50%以上,处于不稳定状态;易受到侵蚀作用破坏;而下坡位两个剖面中有机碳主要储存在粉粒(2～50um)和粘粒(<2um)土壤中,属于高度腐殖化的稳定有机碳.土壤有机质的δ13C值是评估SOC周转的一个良好指标,因粒径组成、剖面深度.植被和成土环境而不同.坡地各个土壤剖面中δ13C值的组成差异,较好地反映作物残体输入和土壤累积特征;输入土壤中的植物有机体由于分解程度不同而储存在不同粒径土壤中,因此各粒径中δ13C值对土层中有机质的储存和变化趋势具有较好的指示作用.     

喀斯特地区风化与成土过程特征:黄壤和石灰土剖面Sr同位素地球化学研究

西南喀斯特山地土壤(主要有黄壤和石灰土)的母质来源和形成过程至今存在较多争议.本研究选择黔中地区喀斯特典型的黄壤和石灰土土壤剖面作为研究对象.以Sr同位素为主要研究手段探讨了喀斯特地区风化成土过程特征.不同土壤母质来源及不同类型土壤的相互成因关系.研究发现:石灰土与砂岩黄壤具有明显不同的Zr/Nb和Th/Nb比值:石灰...     

筑坝对河流水化学和流域风化速率估算的影响——以乌江支流三岔河、猫跳河为例

利用水化学可以估算所在流域的化学风化速率,但筑坝对此的影响目前还不清楚。本研究以西南喀斯特三岔河和猫跳河河流-水库体系为研究对象,季节性调查了其水化学情况,并对其所在流域的岩石风化速率进行了估算,以评估筑坝对此的影响。调查水体的Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-、SO_4~(2-)的平均浓度分别为1 397、429、2 359、832μmol/L,表明其水化学组成主要受碳酸盐岩风化控制;这四种离子之和(MTDS)在水库中相对稳定且具有明显的季节变化,但河流MTDS变化相对复杂且无明显规律,表明筑坝显著影响了原有河流的水化学。河流筑坝后水流变缓,水深增加,生物作用增强,导致MTDS在水库剖面出现化学分层,而水库底层泄水的发电方式使得大坝下游水化学继承了水库底层水的特征,由此利用坝前坝后水化学数据计算出的化学风化速率差异在20%左右。     

乌江河流-水库体系浮游植物功能群演替及其环境影响因子辨识

筑坝拦截阻断了河流连续体,改变了河流原始自然的生态系统。为了解河流筑坝对浮游植物功能群的影响,按季度对乌江流域支流猫跳河和三岔河的水库及入库河流进行调查,分析了浮游植物功能群及其相关环境因子。结果表明,河流出现频率大于20%的浮游植物功能群有6种,主要优势功能群均为B\MP;而不同水库中功能群组成各不相同,且出现频率大于20%的浮游植物功能群有11种,其中红枫湖水库以功能群S1\D为绝对优势功能群,平寨水库优势功能群为B\C,而普定水库和引子渡水库的优势功能群均为B\D\P\Lo。冗余分析(RDA)结合逐步多元回归分析显示,营养盐对河流浮游植物功能群组成影响并不显著,而库区浮游植物功能群动态变化主要受温度以及溶解无机碳(DIC)、NO_3~-、PO_4~(3-)等环境因子的影响,红枫湖水库优势功能群丰度与NO_3~-显著正相关,而三岔河流域的3座梯级水库优势功能群丰度均与DIC和PO_4~(3-)显著正相关。     

红枫水库水-气界面二氧化碳分压及扩散通量的时空变化

红枫水库是我国西南喀斯特地区典型的人工湖泊,具有特殊的水文地质特征。准确估算其CO_2排放通量,对了解该水库碳循环具有重要意义。因此,于2017年7月至2018年4月采用走航式监测对库区(南湖和北湖)水气界面二氧化碳分压(pCO_2)和水质参数的时空变化进行了调查。结果表明,红枫水库pCO_2的分布具有明显的时空差异。库区秋、冬季表层水体pCO_2均超过大气pCO_2,表现为CO_2的净排放;春、夏季则相反,表现为CO_2的净吸收。从空间分布上来看,春、秋季北湖pCO_2要明显高于南湖,特别是秋季更为明显。另外,基于高频的走航监测数据,计算得到红枫水库全年CO_2的排放均值约为613mmol/(m~2·d)。     

喀斯特坡地土壤硫同位素变化指示的土壤硫循环

用土壤硫形态连续提取方法分离测定了喀斯特坡地土壤总硫、有机硫、SO24-和FeS2的硫同位素组成及其含量.总体来看,土壤剖面表层各形态硫δ34S值FeS2最低,介于-6.86‰~-4.22‰,其次为SO24-(-2.64‰~-1.34‰),第三为总硫(-3.25‰~-1.03‰),最高为有机硫(-1.63‰~0.50‰),随土壤剖面加深各形态硫δ34S值均有增大的趋势.SO24-和FeS2的δ34S值深度分布具有共变性,这与SO24-异化还原有关;而总硫和有机硫的δ34S值随剖面加深而平行增大,则与有机硫循环有关.硫同位素组成可鉴别土壤硫源,同时SO24-异化还原和有机硫矿化有明显的硫同位素分馏,而硫化物氧化及SO24-同化基本不产生同位素分馏,则土壤各形态硫的硫同位素组成的垂直变化可以很好地记录与深度相关的硫循环过程.并且,通过对比各形态硫含量及其硫同位素组成的深度分布特征,也可以很好地判别土壤内部的SO24-和有机硫组分的迁移过程.