稻季土壤溶液中微量元素浓度对大气CO_2浓度升高的响应

利用中国稻/麦轮作FACE(Free Air Carbon-dioxide Enrichment)试验平台,研究大气CO2浓度升高(比周围大气高200μmol·mol-1)对2007年稻季各生育期不同深度土壤溶液微量元素质量浓度影响。结果表明,大气CO2浓度升高对不同深度土壤溶液微量元素质量浓度的影响在不同生育期有所差异;尽管大多未达显著水平,大气CO2浓度升高表现出增加不同层次土壤溶液微量元素质量浓度的趋势,对土壤溶液Fe质量浓度增加程度尤为明显;从整个生育期看,FACE对土壤溶液Fe质量浓度增加幅度在5、15、30、60和90cm处分别为47.6%,36.3%,7.6%,37.0%和201.8%。大气CO2浓度升高对稻田土壤溶液微量元素质量浓度的长期影响需要进一步深入研究。     

大气CO_2浓度升高对稻田土壤Ca、Mg含量的影响

为了研究稻田生态系统中土壤钙、镁元素生物地球化学循环对大气CO2浓度升高的响应。利用中国稻/麦轮作FACE（Free Air Carbon-dioxide Enrichment）试验平台,研究大气CO2浓度升高（比周围大气高200μmol mol-1）对2007年稻季各生育期不同深度土壤溶液ρ（Ca）、ρ（Mg）的影响。结果表明,大气CO2浓度升高降低了5 cm处土壤溶液ρ（Ca）、ρ（Mg）,有增加稻季30、60和90 cm处土壤溶液ρ（Ca）的趋势,其增幅分别为18.3%、12.4%和15.3%;大气CO2浓度升高会增加稻季Ca淋溶损失风险;稻季不同深度土壤溶液ρ（Ca）、ρ（Mg）对大气CO2浓度升高的响应有所不同。稻田生态系统不同深度土壤Ca、Mg循环对大气CO2浓度升高的响应值得深入研究。     

大气CO2浓度升高对稻田土壤中微量元素的影响

利用中国的稻/麦轮作FACE(Free Air Carbon-dioxide Enrichment)平台技术,应用DTPA浸提土壤的方法,研究大气CO2浓度升高对稻田土壤微量元素有效性的影响。位于扬州的中国稻麦轮作农田生态系统FACE试验平台于2004年6月开始运行,设有FACE圈(高CO2圈)与Ambient圈(对照圈,当前周围大气CO2浓度)2个处理,FACE区CO2浓度比Ambient区高200μmol·mol-1,每个处理含低氮与常氮2个氮肥水平。经过一个稻麦轮作后,分别于水稻生长的分蘖期、抽穗期、乳熟期和成熟期在每个副区多点采集0~5cm和5~15cm的土壤样品,再使用ICP测定土壤样品的DTPA浸提液的方法,得出土壤中有效态Fe、Mn、Cu和Zn的质量分数。结果表明,大气CO2浓度升高都不同程度的增加了0~5cm和5~15cm耕层土壤中DTPA提取态Fe、Mn、Cu、Zn的有效性,尤其对土壤有效Zn质量分数的增加达显著水平。不同N肥处理对土壤DTPA提取态Fe、Mn、Cu和Zn的质量分数无显著性的影响,CO2和N肥处理也未表现出显著性的交互作用。     

农田土壤呼吸对大气CO2浓度升高的响应

大气CO2浓度急剧升高引起的全球气候变暖是人们关注的环境问题之一.随着气候变化对全球生态环境的影响日益增大,全球碳循环研究已经成为各国科学家研究的热点之一.模拟大气CO2浓度升高试验技术先后经历了人工气候室、开顶式气室、FACE技术(Free Air carbon dioxjde eariclament)阶段,FACE技术因其无限接近自然条件而成为研究大气CO2浓度增加对整个生态系统影响的最理想试验平台.土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节,农田生态系统是陆地生态系统的重要组成.研究农田生态系统的土壤呼吸对大气CO2浓度增加的响应是预测和评价农田系统乃至整个陆地生态系统土壤碳周转和碳收支的重要前提与基础.文章根据现有研究成果.阐述了模拟大气CO2浓度升高的试验技术,比较了农田土壤呼吸的测定方法,总结了以FACE研究成果为主的高CO2浓度条件下农田土壤呼吸、不同地下来源贡献及环境因子影响,提出了进一步研究的方向,以期为全球气候变化背景下的农田土壤呼吸和碳固定及全球碳循环研究提供帮助.     

开放式空气CO2浓度升高对水稻根系形态的影响

在FACE（free-air carbon dioxide enrichment）技术平台上，采用水培的研究方法，观测了大气CO2浓度升高和两种氮水平下水稻根系形态的变化。结果表明，在水稻各生育期，CO2浓度升高都极显著增加了根干质量，且主要增加于根粗为2．0～2．5mm／n的部位。根系形态的各项指标均对高CO2浓度有积极的响应，在抽穗期尤为明显；N处理的差异很明显，低氮条件下根系表现为根长、根尖数和根表面积增加，常氮条件下根粗和发根数增加。各生育期的根冠比在高CO2浓度下极显著增加，尤其在LN处理下。水稻从分蘖期到抽穗期，因地上部分的增幅大，根冠比表现为逐渐降低的趋势。     

大气CO2含量升高对稻田水体微量元素流失的潜在影响

日益增多的研究表明,大气CO2含量升高能显著影响陆地生态系统的土壤微量元素状况,但有关湿地生态系统水体微量元素状况的相关研究非常少.为此,本研究借助我国稻田FACE(Free Air CO2 Enrichment)试验(位于江苏省江都市,始于2004年),于2007年对稻田水体中过滤性铁、过滤性锰和总锌的变化进行了动态监测.结果表明:大气CO2含量升高提高了稻田水体中过滤性铁,总锌及返青期、分蘖期和拔节期过滤性锰的质量浓度,但降低了孕穗期过滤性锰的质量浓度,与对照相比,FACE田块过滤性铁、总锌质量浓度平均提高了21.12%、50.20%;过滤性锰在返青期、分蘖期和拔节期平均提高了13.27%,孕穗期降低了18.03%;不同施氮水平下,过滤性铁、过滤性锰和总锌质量浓度差异不显著.上述结果还表明,大气CO2含量增高可能通过田间排水尤其是由水稻生长前期暴雨而导致的洪涝来加重稻田生态系统微量养分流失的风险.     

大气CO2浓度升高对添加麦秸条件下稻田土壤酶活性的影响

利用中国扬州开放式大气CO2浓度升高(FACE)系统稻麦轮作试验平台,研究大气CO2浓度升高对稻田小麦秸秆降解过程中土壤酶活性的影响.试验平台设置FACE[(580±60)μmol·mol-1]和对照[(380±40)μmol·mol-1]2个CO2浓度,在低氮(150 kg·hm-2)和高氮(250 kg·hm-2)2种氮水平下添加小麦秸秆,分别在不同生长时期采样并分析土壤脱氢酶、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性.结果表明:同一氮水平下,大气CO2浓度升高显著增强土壤脱氢酶、脲酶和蔗糖酶活性,但显著降低土壤磷酸酶活性;无论是大气CO2浓度升高条件下还是对照条件下,低氮处理土壤脱氢酶与脲酶活性均高于高氮处理,而高氮处理土壤磷酸酶活性均高于低氮处理,氮水平对蔗糖酶活性并无显著影响.     

大气CO2浓度增高对农田土壤硝化活性的影响

利用中国唯一的FACE(Free-Air Carbon dioxide Enrichment,开放式空气CO2浓度增高)平台,研究大气CO2浓度增高对农田土壤硝化活性的影响.位于无锡的中国稻麦轮作农田生态系统FACE试验平台于2001年6月开始运行,设有FACE与Ambient(普通空气对照)2个处理,FACE区CO2浓度比Ambient区高200 μmol·mol-1,每个处理含低氮与常氮2个氮肥水平.在轮作水稻和小麦各3季之后,发现大气CO2浓度增高下,常氮水平上土壤的NO3--N质量分数降低,NH4+-N质量分数增高;而低氮水平上土壤的NO3--N质量分数增高,NH4+-N质量分数没有显著差异.然后分别在土壤样品中加入NH4+-N,好气培养42 d后通过测定土壤中的NO3--N、NO2--N总质量分数来研究土壤的硝化活性.结果显示,不管在CO2浓度增高下还是对照条件下,增加氮肥施用量均增强了土壤的硝化活性;且与对照相比,大气CO2浓度增高在常氮水平上降低了土壤的硝化活性,在低氮水平上却增强了土壤的硝化活性,说明大气CO2浓度增高对农田土壤硝化活性的影响与N肥供应水平有关.     

大气CO2浓度升高和氮肥施用对三江平原湿地小叶章生物量及根冠比的影响

利用开顶箱薰气室（open—top chamber）试验装置,研究了不施氮（NN）、施常氮（MN,5g·m^2）和施高氮（HN,15g·m^2）3个氮素水平下大气CO2浓度升高对小叶章（Calamagrostis angustifolia）生物量和根冠比的影响。结果表明,大气CO2浓度升高对小叶章生物量的影响因生长期而异。大气CO2浓度升高对小叶章地上生物量的促进作用主要表现在生长前期,拔节期和抽穗期地上生物量较正常大气CO2浓度增加12．42％～22．60％,而腊熟期和成熟期仅增加3．11％～12．97％;大气CO2浓度升高对小叶章地下生物量的促进作用在生长后期表现明显,除拔节期外,小叶章地下生物量增加17．63％～42．20％。小叶章生物量和根冠比对大气CO2浓度的响应与供N水平有关。在HN水平下,大气CO2浓度升高使小叶章生物量和根冠比明显增加,在NN条件下促进作用则不显著。小叶章根冠比明显增加主要是地下生物量显著增长引起的。     

水稻根系生长发育对CO2浓度升高的响应及其品种间的差异

Minirhizontrons是一种非破坏性、定点、可直接观测和研究植物根系的新方法。利用微根管Minirhizotrons在试验田的温室大棚内研究CO2浓度升高作用下的水稻根系生长发育,试验采用完全随机处理,探讨CO2浓度升高（800μmol·mol-1）对水稻（Oryza sativa L.）生物量和根系形态的变化差异。结果表明,与CO2对照相比,CO2浓度升高显著增加4个水稻品种（2种杂交籼稻和2种常规籼稻）的地上部生物量,增幅为8.58%-12.66%,平均增加10.61%。CO2浓度升高条件下,根的生物量分别增加了3.16%-12.13%,平均增加8.64%。高CO2浓度对根系形态的影响表明,4种水稻根系对CO2浓度升高都有积极的响应。CO2浓度升高条件下,各根系指标在水稻不同生育期都有显著增加,根长密度、表面积、体积和根数的平均增幅分别为10%-27%、21%-24%、20%-58%和4%-18%。但在水稻生长发育过程中,品种间也存在着差异。CO2浓度升高和对照处理,籼型杂交稻威优644（V644）和金优207（JY207）的根长密度和根数表现出相似的变化趋势;高CO2浓度处理时其根长密度平均都增加了10%,根数平均增加4%和8%。CO2浓度升高和对照处理,2种籼型杂交水稻的根体积和表面积表现出较快的增长幅度,都呈现出近线性的生长趋势;CO2浓度升高处理下其根体积平均增加40%和25%,表面积平均都增加了24%。CO2浓度升高和对照处理,籼型常规稻湘晚12号（XW12）和丰华占（FHZ）的生长变化趋势表现一致,生长发育后期达到一个近似饱和的拐点。CO2浓度升高条件下其根长密度、根数和根体积分别平均增加27%和24%、18%和11%、58%和20%,根表面积平均都增加了21%。     

耕地土壤中交换态钙镁铁锰铜锌相关关系研究

应用主成份分析、聚类分析和相关性分析对沈阳市郊区1994个耕地土壤样本(0-20cm)的交换态钙、镁、铁、锰、铜、锌含量进行研究，结果表明，影响钙与镁、铁与锰、铜与锌分布的主因子分别在相同的主成份组中，钙与镁、铁与锰、铜与锌之间的相关系数较大，铁、锰、铜、锌之间均为极显著正相关关系，钙与铁、锰、铜、锌均为负相关关系，说明元素的生物地球化学属性对其地理分布有较大的影响。     

Concentrations of some elements in the sediments of a river in Anhui Province,China

A total of 49 sediment samples from New Bian River near the city of Suzhou in northern Anhui Province, China, were analyzed by inductively coupled plasma-mass spectrometry for As, Cr, Pb, Cu, Fe, Zn, Mn, and Ni. Geoaccumulation indices (I_geo) were used to assess the influence of human activities. Correlation analysis and principal component analysis were also performed. The geoaccumulation indices were in the order of As > Cu > Cr > Ni > Mn > Zn > Pb > Fe, the first four of which had values above 0.5. We considered New Bian River to be moderately contaminated with As, Cr, Cu, and Ni. Correlation analysis and principal component analysis indicated that the presence of Fe, Cu, Ni, Mn, Zn, and Pb in New Bian River was caused by soil or rock weathering, whereas the elevated levels of As and Cr depended upon urban, agricultural, and industrial factors. The sampling stations around the towns were dominated by Component 2 (As and Cr), and the sampling stations that distributed along New Bian River were dominated by Component 1 (Fe, Cu, Ni, Mn, Zn, and Pb).     

芜湖市区土壤重金属污染评价及来源分析

对芜湖市区153个土壤样品中9种重金属的含量进行测定和评价,利用多元地统计方法进行污染来源分析。结果表明：芜湖市区土壤Zn、Fe、Mn、Cu、Pb、Co、Cd、Ni、Cr的平均含量分别为96.8、30600.1、466.1、35.0、29.1、16.7、1.2、26.3、78.3mg/kg;除Fe、Mn、Ni外,其他元素均高于相应土壤背景值,Zn、Cu、Pb、Co、Cd、Cr分别是背景值的1.26、1.09、1.17、1.20、6.11、1.29倍,说明这些元素出现了一定程度的积累。单因子评价结果表明Cd污染最为严重,Zn、Cu、Pb、Co和Cr为轻度污染,Fe、Mn和Ni没有污染。综合相关性、聚类及主成分分析可知,Fe和Mn为＂自然源因子＂,不同功能区分布主要受成土母质控制;Zn、Cu、Pb和Cd为＂交通及工业活动因子＂,Cu、Cd高值区均分布在开发区,Zn和Pb的高值区分布在镜湖区;Ni、Co和Cr为＂农业活动因子＂,其空间变异受成土母质及农业活动等因素影响。     

宝鸡城市街尘、土壤及河流沉积物重金属形态迁移特征

在宝鸡城市街尘、土壤及河流沉积物基本理化性质和重金属元素含量分析的基础上,重点研究了重金属元素在街尘、土壤及河流沉积物中的赋存形态和迁移特征.结果表明:在街尘中Cu主要以可氧化态和残余态形式存在,Pb主要以可还原态和可氧化态形式存在,Zn和Cd主要以乙酸可提取态形式存在,Mn、Fe、Co、Ni和Cr主要以残余态形式存在...     

Mineral status of soils and forage in the Mole National Park,Ghana and implications for wildlife nutrition

Geochemical mapping of soils and selected plant species has been carried out in the Mole National Park, Ghana. The distribution of the essential nutrients: cobalt, copper and manganese is largely controlled by bedrock geology, while the geochemical dispersion of Ca, I, Fe, Mg, Mo, P, K, Se, Na and Zn has been modified by soil and hydromorphic processes. From selective extraction experiments, Fe, Mn and Co are found to be largely fixed in the soil mineral fraction. Larger proportions of Cu, I, Mo, Se and Zn are EDTA extractable and have a high chelation potential.Cobalt, Cu and Mn were preferentially concentrated in grass species while molybdenum and selenium are concentrated in browse plants. Copper uptake is antagonistic to Fe, Mo and Zn accumulation in all plant and grass samples. Similarly, Se and Mn appear antagonistic and Fe uptake is antagonistic to Co, Cu, Mn, Mo and Zn.The low concentration of P points to a potential dietary deficiency of this element throughout the park. Cobalt deficiency may also occur due to a love extractability of these elements in the soils and low concentration in plants. However, the lack of data on the elemental requirements of wildlife allows only tentative conclusions to be drawn.     

太阳辐射减弱麦田根际土壤酶与有效微量元素的相关性分析

由于大气气溶胶浓度增加地表太阳辐射减弱地球变暗。采用遮光网模拟太阳辐射减弱,设置60%、40%、20%、15%、0%的遮光递度,大田种植冬小麦,测定了冬小麦拔节期、孕穗期、抽穗期、灌浆期根际土壤过氧化氢酶、转化酶、脲酶的活性以及根际土壤Cu、Fe、Mn、Zn等有效微量元素的含量。采用相关性分析、通径分析和主成分分析等方法分析了太阳辐射减弱后土壤酶活性和土壤有效微量元素的相关性。结果显示,太阳辐射减弱,降低了小麦根际有效Fe、Zn和Mn的含量以及脲酶活性。有效Cu元素除了孕穗期有所增加外其它时期也均为降低。过氧化氢酶和转化酶的活性的变化没有明显规律性。太阳辐射减弱使得土壤过氧化氢酶活性与有效Fe、Zn极显著的正相关,脲酶与Zn也达显著水平。Zn和Fe对土壤酶的直接通径系数和间接通径系数都较大。太阳辐射减弱改变了土壤酶和微量元素在土壤肥力中的权重,最大肥力权重脲酶被过氧化氢酶所取代。结果表明,太阳辐射减弱影响了土壤根际有效微量元素含量和土壤酶的活性,提高了土壤酶和微量元素之间的相关性,反映土壤肥力微小变化的敏感土壤质量指标有一定的变化,脲酶的肥力权重降低,过氧化氢酶的肥力权重增加。     

Combined effect of iron and zinc on micronutrient levels in wheat (Triticum aestivum L.)

A nutrient solution experiment was conducted to investigate the effect of Fe and Zn supply on Fe, Zn, Cu, and Mn concentrations in wheat plants. The experiment used a factorial combination of two Fe levels (0 and 5 mg l(-1)) and three Zn levels (0, 0.1 and 10 mg I(-1)). The supply of Fe (5 mg l(-1)) and Zn (0.1 mg l(-1)) increased plant dry weight and leaf chlorophyll content compared to the Fe or Zn deficient (0 mg 11) treatments. However, excess Zn supply (10 mg l(-1)) reduced plant dry weights and leaf chlorophyll content. Iron supply (5 mg l(-1)) reduced wheat Zn concentrations by 49%, Cu concentrations by 34%, and Mn by 56% respectively. Zinc supply (10 mg l(-1)) reduced wheat Fe concentrations by an average of 8%, but had no significant effect on Cu and Mn concentrations. Stepwise regression analyses indicated that Zn, Cu, and Mn concentrations were negatively correlated with root- and leaf-Fe concentrations, but positively correlated with stem-Fe concentrations. Leaf-Mn concentrations were negatively correlated with root-, stem- and leaf-Zn concentrations.     

太湖、巢湖沉积物中重金属污染的总量特征及其区域性差异

选取太湖、巢湖污染较为严重的区域为研究对象,采集季节性沉积物柱状样,以0.5cm的间距高精度分割样品,分析其中的Fe,Mn,Cu,Zn等重金属元素的含量,对沉积物中重金属的总量特征及季节性变化特征进行了分析,得出以下结论:太湖、巢湖沉积物中重金属的总量均呈现出Fe>Mn>Zn>Cu的特征,季节性变化幅度为Mn>Fe>Zn>Cu,重金属元素的地球化学性质对其季节性变化有很大的影响.同时,不同的区域背景差异(如元素丰度、污染状况等)导致了太湖、巢湖采样点沉积物中重金属元素季节性特征的差异.     

Physicochemical characteristics and distribution of some metals in the ecosystem of Lake Nasser,Egypt

To know the interrelationship between some metals in different ecosystem components (water, sediment, aquatic plant and fish), many samples from these components were collected from four bights at the Nasser Lake, Egypt, and analyzed for Fe, Mn, Zn, Ca, Mg, Pb, Cd, Ni, Co, Cu and Cr using atomic absorption spectrophotometer. Different distribution factors (bioaccumulation factor – BF, discrimination factor – DF and enrichment factor – EF) were applied on the results of analysis. Data showed that the relatively high concentration of measured metals in water samples are derived from fish farms, and discharge of tourism and trade ships. Applying single leaching sequential technique on sediment samples, using different extracting solutions, revealed a strong ability of trace metals to adsorb on or co-precipitate with amorphous Fe/Mn oxides. High concentrations of Fe, Mn, Co and Ni were measured in the intestine while high Cd and Cr concentrations were recorded in the stomach in both Tilapia (nilotica and galilea). Tilapia galilea accumulated high Pb, Cu and Zn concentrations in their stomach, while in nilotica high concentrations of Pb, Cu and Zn were measured in the intestine, liver and muscles, respectively. Myriophyllum spicatum (an aquatic plant) in the lake recorded high concentrations of Fe, Mn and Zn. Bioaccumulation factors of studied elements in the different bights components indicate that the elevated concentration of measured elements in the aquatic plant and Tilapia (nilotica and galilea) are derived from water, reflecting the increase of human activities in Nasser Lake in recent years. However, the present study concluded that all the elements studied were still below the natural back-ground levels, except Zn and Cu.